토석류(debris flow)와 진흙흐름(mudflow)은 대부분 집중호우에 의해서 유발되며, 사면을 따라서 진흙흐름이나 토석류가 유하할 때, 강우의 직접 유출수 또는 선행강우에 의한 유출수가 존재하는 경우가 많다. 이 경우 토석류의 유동특성을 현저히 변화시킬 수 있는 사면 바닥에서의 강우 유출수의 연행(entrainment) 현상을 토석류 및 진흙흐름 발달과정에서 고려해야만 합리적이고 정확한 수치 모델링이 가능하다. 이 연구에서는 경계면 포착(interface-tracking)기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 진흙흐름과 토석류 흐름을 재현하기 위환 수치 모델링을 수행한다. 토석류 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축(interface reconstruction) 기법을 이용한다. 지배방정식은 비압축성(incompressible) 질량보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. USGS의 연구팀이 대형수로에서 수행한 실험을 통해서 확보한 토석류를 재현함으로서 모형의 적용성을 평가한다.

재난이 전개되는 과정은 다음과 같이 볼 수 있다: 1) 재난 상황을 야기할 가능성이 있는 사건으로부터, 2) 시스템 구성요소의 손실이 발생하며, 3) 이러한 손실에 의해 인명과 재산이 최종적인 손실이 일어난다. 각각의 단계는 예방, 대비, 대응에 해당한다. 사회가 복잡화, 고도화됨에 따라 모든 재난에 대한 예방과 대비가 어려워지고 있으므로 대응단계를 강화하여 최종적인 손실을 줄이는 감재(피해를 완충하고 빠르게 회복할 수 있는) 개념의 접근이 중요하다. 이를 위해 재난 상황에서 복잡다단하게 발생하는 시스템의 리스크를 이해하고 분석함으로써 불확실성 하에서의 의사결정을 지원하기 위한 정량적 분석기술이 요구된다. 다시 말해, 개별 재난에 대한 접근보다 전사적인 재난 대응을 위해 재난에 대한 위험 분석 및 대응 주체 간 상호연동 할 수 있는 통합 플랫폼을 구축하여 재난 및 안전관리 의사결정체계를 구축할 필요가 있다. KIDS 내 ‘재난 시스템 모델링, 시뮬레이션 연구센터’는 이러한 요구를 충족시키고자, 1) 국가 라이프라인 및 중점 연구 대상인 인프라를 대상으로 시뮬레이션 및 모델링 시스템을 구축 및 활용하고자 하며, 2) 재난에 대비하고 대응단계의 의사결정을 지원하기 위해 데이터 기반 의사결정 분석 방법론에 관련된 연구를 수행한다.

유사발생 잠재성 및 토양침식으로 인한 유사발생 위험성이 높은 것으로 평가된 내성천유역을 대상으로 강우-유출-토양침식-유사이송으로 이어지는 유역단위의 분포형 모형을 구축하였으며 유출과 유사농도 모의 결과에 주요한 영향을 미치는 조도계수 및 투수계수의 민감도 분석을 실시하였다. 모의결과, 내성천유역의 토지 피복이 숲인 지역의 조도계수를 0.4에서 0.45로 변경하여 지표수 유출 유속을 감소시킴으로써 향석 지점에서의 유출곡선에 미치는 영향을 분석하였으나 유출수문곡선의 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며 평균 유사농도 값과 유사농도의 범위에 있어서도 모의 결과가 근소하게 증가하나 유의한 변화는 없는 것으로 나타났다. 투수계수에 대한 민감도 분석 결과, 투수계수 값을 저감 시킬수록 총 유출량 및 첨두 유출량은 점차 증가하는 것으로 나타났다. 유사농도 모의의 경우에도 투수계수를 저감시킬수록 모든 지점에서 평균 유사농도 및 유량에 따른 유사농도 범위가 증가하였으며, 향석 지점의 경우 투수계수를 50% 저감하였을 때 유사 농도 모의 값이 유량-유사량 관계식에 의해 계산된 값과 가장 근사한 것으로 나타났다.

해안지역에서 지하수 해수침투 저감을 위하여 해수 양수 관정을 가동할 때 해수정으로 많은 양의 담수가 낭비되는 사례가 있다. 해수 침투를 저감시키고 낭비되는 담수를 유용하게 활용하기 위하여 이중 양수정이 제안된 바 있다. 이중 양수정은 해수 양수를 위한 해안 쪽의 해수정과 담수 양수를 위한 내륙 쪽의 담수정으로 구성된다. 선행 연구에서는 담수정의 해수 비율을 최소화시키기 위한 해수정의 양수량을 산정하였으나 담수정의 해수비율이 1~15% 범위로 나타나 담수정에서 담수를 확보하기 어렵다고 판단하였다. 본 연구에서는 이송이 지배적인 상황에서 이중 양수정의 효과를 분석하였다. 연구 결과 담수정에서 저염도 지하수를 확보할 수 있음을 밝혔다. 또한 해안 유역 차원의 적정 지하수관리를 위해서는 담수정의 해수비율을 최소화하는 것 외에도 해수정으로 낭비되는 담수량을 최소화하는 것도 함께 고려해야한다.

본 연구는 가상 조경을 구성하는 꽃, 나무 등의 디지털 식물 표현에 필요한 다수의 다양한 잎들을 쉽고 직관적으로 모델링하기 위한 효율적인 방법을 제안한다. 제안하는 절차적 방법은 잎을 크게 잎몸과 잎맥으로 구분하여 잎몸에 해당하는 이진영상으로부터 컨투어를 검출하고 이 를 기반으로 잎맥을 절차적으로 모델링함으로써 잎을 생성한다. 우선 복잡한 잎맥 구조를 주 잎맥, 곁 잎맥 그리고 3차 잎맥으로 나누며 모든 잎맥은 시작 옥신(auxin)으로부터 목적 옥신으 로 향하며 절차적으로 성장하는 구조를 갖는다. 이때 성장에 필요한 목적 옥신을 자동으로 계 산하기 위해 잎몸에 해당하는 이진영상으로부터 근사화된 컨투어를 찾아 이를 기반으로 후보 목적 옥신을 계산한다. 마지막으로 다중 텍스쳐 맵 합성을 적용하여 자연스러운 디지털 잎을 생성한다. 제안한 방법을 통하여 자연스러운 다양한 잎의 생성이 가능하고, 효율적인지 여부를 실험을 통해 증명했다.

본 연구는 LES와 유사이동 모형을 이용하여 군말뚝 주변 세굴과정 및 특성의 수치모의에 관한 내용이다. 군말뚝 주변에서 세굴 및 퇴적은 말뚝간격에 크게 영향을 받았다. 무차원 말뚝간격이 3.75보다 작은 경우에는 군말뚝 주변 국부세굴 뿐만 아니라 단면축소세굴이 발생하였다. 반면 무차원 말뚝간격이 3.75 이상이면 단면축소세굴은 사라지고 각각의 말뚝에서 국부세굴만 발생하였다. 상류에 위치한 말뚝에서 세굴심 변화는 단일말뚝의 경우와 유사한 경향을 보였지만 하류에 위치한 말뚝근처에서 세굴심은 상류말뚝 존재 때문에 세굴심이 낮게 나타났고 경향성도 상당히 다름을 보였다. 군말뚝 주변의 무차원 최대 세굴심은 말뚝간격이 증가할수록 감소하였다.

For the seismic performance assessment of a building, a lot of time and manpower are needed. In this paper, alternative procedure based on modeling transformation for the effective seismic performance assessment of the buildings is suggested. The suggested procedure is applied for the seismic performance assessment of an apartment building consisted of the ordinary reinforced concrete shear walls as the example model and its effectiveness is reviewed

This study investigates the geodesic dome based on an icosahedron and development of joint modules that make up a dome structure in order to model the modular dome using the wood-plastic composite member with 70% of wooden fiber contests. The purpose of this work is used as a basis for verification of structural performance of WPC in the real structures.

사용후핵연료 파이로 공정은 전기화학 이론들에 기초하여 개발되고 있다. 공정 모사는 공정 개발과 실험데이터 해석에 주 요한 방법 중 하나로 파이로 공정에서도 필요한 접근 방법 중 하나이다. 현재까지 파이로 공정의 공정 모사는 전해정련 공 정 위주로 진행되어 왔으며 전해환원 공정에 대한 연구는 많지 않았다. 전해환원 공정은 전해정련 공정과 달리 기체 발생과 다공성 전극의 특징을 지니고 있기 때문에 공정 모사를 위한 모델 개발을 위해서는 이를 고려한 수식들이 필요하게 된다. 본 연구에서는 전기화학 셀 해석에 필요한 열역학, 물질전달, 반응공학 이론 중 전해환원 공정 모델 개발에 필요한 개념과 수식 들을 정리하여 제시하였다. 전해환원 셀을 구분하여 각 부분에 적용해야하는 수식들을 나열했으며 각 부분들 연결에 사용되 는 경계조건들 역시 제시하였다. 이들 수식들은 추후 모델 개발에 기초로 사용될 수 있으며 실험데이터와 결합시켜 결정되 어야 하는 매개변수 파악에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 강우의 시공간적 멀티프랙탈 특성에 기반을 둔 다운스케일링 알고리즘(RDSTMF-Rainfall Downscaling in Space-Time Multifractal Framework)을 한반도에 적용하여 그 적용성을 살펴보았다. 이를 위하여 2008년부터 2012년까지 우리나라에 호우주의보를 일으킨 8개의 이벤트에 대한 레이더강우자료를 분석하여 각 이벤트에 대한 멀티프랙탈 지수를 판별하였으며, 이에 근거하여 RDSTMF의 모수들을 산정하고 이 모수들과 시공간강우장의 평균강우량과의 관계를 도출하였다. 이 관계에 근거하여 RDSTMF를 사용하여 가상의 시공간강우장을 생성, 관측 시공간 강우장과 비교하였다. 비교 결과, RDSTMF를 사용하여 생성된 가상의 시공간 강우장은 관측 시공간 강우장의 멀티프랙지수를 3차 모멘트까지 정확히 모사함을 확인하였으며, 누적분포함수 또한 비교적 정확히 모사함을 확인하였다.

본 연구는 Schmidt 수(σc)에 따른 부유사의 부유 거동 변화 및 흐름 특성의 변화를 살펴본 후, 그에 따라 계산된 성층 흐름의 척도가 되는 Flux Richardson 수(Rif)와 Gradient Richardson 수(Rig)를 근거로 타당한 σc의 범위를 산정하는 것을 목적으로 수행되었다. 부유사의 종류를 점착성 유사와 비점착성 유사로 구분하였으며 진동 흐름과 흐름 조건을 가정하고 1차원 연직 수치 모형을 이용하여 수치 실험을 수행하였다. 이 과정에서 σc가 난류 감소효과와 관계되는 상수인 것에 근거하여 부유사의 존재로 인한 난류 감소효과 고려 여부에 따른 흐름 특성의 변화를 살펴보았다. 그 결과, 흐름 조건에 관계없이 σc의 크기에 따라 부유 거동이 일관된 경향을 나타내는 것이 확인 되었으며 난류 감소효과를 고려하지 않는 경우 유속 및 난류 에너지가 과대 산정 되는 결과가 나타났다. 부유로 인한 성층화 조건을 형성하는 Rif 및 Rig의 범위에 기초하여 결과를 분석하고 σc가 0.3에서 0.5의 범위에 해당될 때 성층 흐름 내 유사의 수직 혼합이 유효하게 계산된다는 결론이 도출되었다.

Theoretical modeling is presented for the prediction of prestress loss of strands during the steam curing process. The model comprises heat transfer model, bond-slip model at elevated temperature and micromechanical model for prestress loss. The model was able to predict the experimentally measured prestress loss in a reasonable accuracy.

There has been a rapid increase of the concern on the space radiation effect on pilots, crew and passengers at the commercial aircraft altitude (~ 10 km) recently. It is because domestic airline companies, Korean Air and Asiana Airlines have just begun operating the polar routes over the North Pole since 2006 and 2009 respectively. CARI-6 and CARI-6M are commonly used space radiation estimation programs which are provided officially by the U.S. federal aviation administration (FAA). In this paper, the route doses and the annual radiation doses for Korean pilots and cabin crew were estimated by using CARI-6M based on 2012 flight records. Also the modeling concept was developed for our own space radiation estimation program which is composed of GEANT4 and NRLMSIS00 models. The GEANT4 model is used to trace the incident particle transports in the atmosphere and the NRLMSIS00 model is used to get the background atmospheric densities of various neutral atoms at the aircraft altitude. Also presented are the results of simple integration tests of those models and the plan to include the space weather variations through the solar proton event (SPE) prediction model such as UMASEP and the galactic cosmic ray (GCR) prediction model such as Badhwar-O’Neill 2010.

Reproducing nonstationary oscillation (NSO) processes in a stochastic time series model is a difficult task because of the complexity of the nonstationary behaviors. In the current study, a novel stochastic simulation technique that reproduces the NSO processes embedded in hydroclimatic data series is presented. The proposed model reproduces NSO processes by utilizing empirical mode decomposition (EMD) and nonparametric simulation techniques (i.e., k-nearestneighbor resampling and block bootstrapping). The model was first tested with synthetic data sets from trigonometric functions and the Rossler system. The North Atlantic Oscillation (NAO) index was then examined as a real case study. This NAO index was then employed as an exogenous variable for the stochastic simulation of streamflows at the Romaine River in the province of Quebec, Canada. The results of the application to the synthetic data sets and the real-world case studies indicate that the proposed model preserves well the NSO processes along with the key statistical characteristics of the observations. It was concluded that the proposed model possesses a reasonable simulation capacity and a high potential as a stochastic model, especially for hydroclimatic data sets that embed NSO processes.

화재 안전 설계의 주요 목적 중 하나는 화재 발생시 안전하게 대피하는데 있다. 화재 안전 요건에서는 대피 경로 및 탈출구에 관한 양적인 조건을 요구하고 있으나, 실제 대피 시스템의 활용에 있어서는 평가가 어렵다. 쇼핑센터, 경기장, 혹은 학교와 같이 인구가 밀집되는 대형 건물에서는, 요건을 준수하는 것만으로는 안전을 확보할 수 없다. 인구가 과잉 밀집된 곳에서는 수없이 많은 사고가 발생한다. 컴퓨터 대피 시뮬레이션을 통해 이런 재난을 야기하는 가능한 상황을 예측할 수 있다. 기존 대부분의 대피 시뮬레이션 방법은 화재 진행 및, 화재-사람간 상호작용을 고려하지 않는다. 그러나, 대피자의 대피 경로 선택에 있어서 화재 상태는 가장 중요한 요인 중 하나이다. 화재의 확산 또한 대피자가 위험 상황을 감지하고 이에 대응하는데 영향을 미친다. 반면에, 대피자가 화재 확산에 영향을 미칠 수도 있다. 대피자가 방화 문을 닫는지 여부는 화재 확산에 중대한 변수가 될 것이다. 또한 수동 소화기를 사용함으로써 다양한 위험 상황을 제거할 수 있다.본 연구에서는, 대피자간 및 화재-대피자간 상호작용을 고려한 FDS+Evac 라는 NIST (미 국립 표준 기술 연구소)가 개발한 화재 역학 시뮬레이터를 기반으로 FDS의 화재 관련 자료를 이용하여 화재-대피자간 상호작용을 모형화하였다

백두산은 지리적으로 전체 면적의 3분의 1이 북한에, 그 나머지 영역이 중국에 속해있다. 최근 백두산 화산분화의 다양한 전조현상들이 나타나고 있으나 백두산에서 실제 일어나고 있는 직접적인 분화 전조현상에 대한 관측 자료를 획득하는 것은 쉽지 않다. 또한 현재 분화 가능성이 대두되고 있는 백두산지역의 지질학적인 환경을 고려한 분화 시나리오에 대한 연구가 매우 부족한 상태이기 때문에 지질학적인 요인을 고려한 분화 시나리오의 작성과 화산재의 한반도 유입 가능성에 대한 신속한 대응을 위한 화산재 확산 조기경보 기술의 개발이 필요한 시점이다. 우리나라는 백두산으로부터 지리적으로 약 500km이상 떨어져 있고, 화산재 및 오염물질의 확산으로 인한 간접적인 피해 영향권 내에 있으므로, 백두산이 폭발적으로 분화한다면 백두산을 중심으로 한반도 주변의 기압배치에 따른 종관 기상장의 영향을 받아 화산 분출물들이 대기 중에서 이류, 확산, 침적됨으로 인해 지리적 위치에 따라 지역적으로 장·단기적인 피해가 발생할 가능성이 예상된다. 본 연구에서는 화산재의 이동 경로 및 침적두께를 추정할 수 있는 Fall3D모델을 사용하여 분화구 주변지역으로부터 한반도의 동쪽에 위치하고 있는 일본지역까지 시간에 따른 화산재 확산현상을 수치모의 하였다. 또한 백두산 분화를 가정한 대표사례일의 기상장을 계산하고 화산에서 분출되어진 총 분출량에 따라 구분되는 화산폭발지수에 따른 화산재의 확산 경로, PM10농도, 화산재의 침적두께를 계산, 분석하였다.

In the present study, lab-scale fast pyrolysis reactor (1kg/hr) using lignocellulosic waste biomass was numerically modeledwith various reaction mechanism and the calculation results were compared. Three kinds of reaction mechanisms were appliedsuch as three-step mechanism, two-stage, semi global mechanism and Broido-Shafizadeh mechanism to simulate chemicalreactions in the fast pyrolysis reactor. The fast pyrolysis reactor was modeled as function of mass fraction and reactiontemperature following each reaction mechanism. Especially, the reaction temperature is one of important factors to determinebio-oil yield. Hence, in this study, reaction rates and yield of fast pyrolysis products were compared with varying reactiontemperature for the three kinds of reaction mechanism. The variation of reaction rate for two-stage, semi global mechanismand Broido-Shafizadeh mechanism showed very similar pattern but, three-step mechanism has different trend because theeffect of secondary reaction was missing. The yield of tar was increased before reaching maximum tar yield at 430oC and520oC for two-stage, semi global mechanism and Broido-Shafizadeh mechanism, respectively then decreased as temperaturerises more. But, the yield of tar was increased continuously for three-step mechanism as temperature rises. The yield of non-condensable gas and char was increased as temperature rises for three kinds of reaction mechanisms.

지난 25년간 지구온난화로 인한 국내 기후변화 양상은 지역 간에 차이가 있어, 고온지역은 평균온도의 증가를 보이지는 않았으나, 최저기온의 지속적인 상승과 그에 따른 열대야 발생을 확인할 수 있었다. 또한 그로 인한 젖소의 고온스트레스 발생, 섭취량의 감소 및 생산성 저하가 예상된다. 저온지역의 경우에는 여름철 평균온도 및 최저온도의 상승으로 인해 연평균기온이 유의적으로 상승한 반면, 겨울철에는 오히려 최저기온의 지속적인 하강이 관찰됨에 따라 동물의 저온스트레스가 가중될 것으로 예상된다. 착유우가 저온스트레스 상태에 있을 때는 에너지요구량과 건물섭취량이 증가하여 생산 효율이 떨어지며, 사료효율의 감소로 경제성은 감소되고 우유 생산비는 증가한다. 특히, 극심한 저온스트레스 또는 사료, 음수 및 우사바닥의 결빙은 섭취량 감소를 야기하며 이에 따른 생산성의 저하는 더욱 가중될 것으로 예상된다. 결론적으로 지구온난화로 인한 기후변화에 따른 지역별 영향은 다르며, 온도 스트레스에 의한 낙농우의 생산성 저하를 최소화하고, 동물의 복지와 건강을 증진시키기 위해서는 지역별 기후변화 특성에 맞춘 사양기술의 개발이 필요하다.

하동군 북천면 직전리 일대에는 선캄브리아기 간극누적형 회장암체 내 티탄철석 광상이 발달하고 있다. 정밀 지질조사를 통한 노두 자료와 7개 공의 시추탐사 자료를 바탕으로 GOCAD S/W를 사용하여 티타늄의 자원량을 평가하였다. 티탄철석 광체의 지하 부존상태 및 규모를 예측하기 위해 3차원 모델링을 수행한 결과 5개 맥상 광체가 남북방향으로 발달하였으며, 지구통계학적 기법을 활용하여 평균품위 및 자원량을 산출한 결과 Ti 평균 품위 2.98 wt%, 티탄철석 광량 7,494,303톤 (Ti 223,330톤)이 산정되었다. 이번 연구에 수행된 3차원 모델링을 하동지역 회장암 내 티탄광상 전체에 적용함으로써 티타늄 광체의 3차원적 형태와 자원량 평가에 활용할 수 있을 것이다.

Ganui-Dae, built in the reign of King Sejong, Joseon Dynasty, is a comprehensive observatory. It has various instruments for observation and time signal such as Ganui, Gyupyo(Gnomon), water-hammering type Honui and Honsang, and so on. Studying on Ganui-Dae has been focused on its location, history, criterion, etc, so far. However, studying on its external form and construction method has been conducted insufficiently. This study suggests the model for restoration of Ganui-Dae. The model is based on the analysis about external form of Ganui-Dae in various antique maps, and its construction method in those days.