Abstract: In this study, finite element analysis modeling is proposed to evaluate middle- and low-rise steel-frame buildings constructed in South Korea. Two steel-frame joint specimens with welding joint parts were constructed and evaluated. Two types of displacement load, monotonic and cyclic, were used to evaluate the steel-frame joint specimens. According to the experimental results, the maximum moment of the cyclic test results was 80% smaller than that of the monotonic test results. Local buckling was observed in the compression area of the H-beam flange. A finite element analysis model based on the experimental results was proposed to analyze the steel-frame joint specimens. The numerical results predicted the experimental behavior of the steel-frame joint specimens well. Therefore, it is possible to use the proposed finite element analysis model to evaluate middle- and low-rise steel-frame buildings constructed in South Korea.

In this study, the growth kinetics of sulfur oxidizing bacteria, Acidithiobacillus thiooxidans, and the effect of dissolved oxygen were determined in low pH conditions for the effective removal of high concentrations of hydrogen sulfide. A dual growth kinetic was applied to identify the microbial growth rate at different hydrogen sulfide and oxygen concentrations in the liquid. A modified Monod-Gompertz equation was deemed most appropriate to examine the growth kinetic parameters of A. thiooxidans. The half saturation constants of hydrogen sulfide and oxygen for the modified Monod-Gompertz equation were found to be 0.9 and 1.1 mg/L, respectively. In addition, a bioreactor model, where the Monod-Gompertz equation was modified, was applied to simulate dissolved oxygen concentrations required for the removal of hydrogen sulfide. As a result, the dissolved oxygen concentrations were 0.5, 1.0, 1.5, and 3.3 mg/L, which were necessary to remove hydrogen sulfide to less than 10 ppm at the influent concentrations of 100, 500, 1000 and 3000 ppm, respectively. The required minimum dissolved oxygen concentrations under various conditions including reactor volume, gas retention time, and microbial concentrations can be determined using the numerical model developed in this study.

해상의 축양장에서 초음파 핑거를 부착한 참돔의 유영행동을 원격계측 시스템으로 추적한 현장실험의 관측결과로부터 수치 모델의 파라메터를 최소자승법으로 추정한 결과와 정규난수를 이용한 시뮬레이션에 의해 각 개체의 추정위치의 시계열 데이터를 구하여 유영궤적, 유영속도, 유영깊이, 축양교의 벽과 개체 사이의 근접거리, 개체 상호간의 최근접거리 등의 유영특성을 나타내는 지표에 대해 현장보험에 의한 결과와 시뮬레이션에 의한 결과를 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 초음파 핑거를 부착한 참돔을 방류하여 120분 동안의 유영행동을 추적한 현장보험에 의한 유류궤적은 고류 후 30분이 경과한 때에는 축양권의 중심 부근으로 이동하고, 주로 축양노의 좌하 모퉁이와 우상 모퉁이의 대각선 방향으로 분포하는 경향을 나타내었으며, 시뮬레이션에 의한 유영궤적도 이와 유사한 경향을 나타내었다. 2. 현장보험의 결과로부터 계산된 어군의 평균 유영속도는 39.2 cm/sec (1.4BL cm/sec)였으며, 시뮬레이션에 의한 평균 유영속도는 44.4 cm/sec (1.6BL cm/sec)로서 보험에 의 한 결과와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 3. 현장보험에서 계측된 어군의 평균 유영 깊이는 238 cm였으며, 시뮬레이션에 의한 결과는 248 cm로서 큰 차이가 없었다. 4. 현장보험에서 구한 축양노의 벽과 개체 사이의 평균 근접거리는 132 cm였으며, 시뮬레이션에 의한 결과는 129cm로서 비슷한 것으로 나타났다. 5. 현장보험에 의한 개체 상호간의 평균 최근접 거리는 83 cm였으나, 시뮬레이션에 의한 결과는 61cm로서 다소 차이가 있는 것으로 나타났다.

Cooling of nutrient solution is essential to improve the growth environment of crops in hydroponic culture during summer season in Korea. This study was carried out to provide fundamental data for development of the cooling system satisfying the required cooling load of nutrient solution in hydroponic greenhouse. A numerical model for prediction of the cooling load of nutrient solution in hydroponic greenhouse was developed, and the results by the model showed good agreements with those by experiments. Main factors effecting on cooling load were solar radiation and air temperature in weather data, and conductivity of planting board and area ratio of bed to floor in greenhouse parameters. Using the model developed, the design cooling load of nutrient solution in hydroponic greenhouse of 1,000m2(300pyong) was predicted to be 95,000 kJ/hr in Suwon and the vicinity.

Effective containment and disposal of high-level radioactive waste is critical to ensure long-term environmental and human safety. Especially bentonite, which is widely used as a buffer material due to its favorable characteristics such as swelling ability and low permeability, plays an important role in preventing the migration of radioactive waste into the surrounding environment. However, the long-term performance of bentonite buffer remains an area of ongoing investigation, with particular attention focused on erosion mechanisms induced by swelling and groundwater flow. The erosion of the bentonite buffer can significantly impact the integrity of buffer and lead to the formation of colloids, which could potentially facilitate the transport of radionuclides through groundwater. Therefore, quantification of bentonite buffer erosion based on an understanding of the underlying mechanisms and factors that influence bentonite buffer erosion, is essential for the safety assessment of high-level radioactive waste repositories. In this study, we aimed to develop a bentonite buffer erosion model using the Adaptive Processbased total system performance assessment framework for a geological disposal system (APro) proposed by the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI). The impact of bentonite erosion on performance assessment can be broadly divided into bentonite property degradation by the penetration of the bentonite buffer into rock fractures and the formation of pseudocolloids. To simulate this phenomenon, Two-region model based on a dynamic bentonite diffusion model is adopted, which can quantify the extent of bentonite intrusion and loss by erosion. Using this Tworegion model, a numerical model was developed to simulate the degradation of bentonite properties based on the amount of bentonite intrusion, as well as to simulate the migration of pseudocolloids in the near-field by deriving the amount of pseudocolloid production based on the loss of bentonite and the sorption rate of radionuclides. To check the applicability of the developed numerical model, preliminary analysis was performed for the effect of bentonite erosion in terms of process-based performance assessment. It is anticipated that this comprehensive model developed in this study will contribute to the accurate and reliable assessment of the long-term performance and safety of high-level radioactive waste repositories.

In recent years, the importance of the thermo-hydraulic-mechanical-chemical coupled processes is increasing in the performance assessment (PA) of the high-level radioactive waste repository. In the case of mechanical behavior, it is very important because it can affect fluid flow and radionuclide transport by changing the porosity and permeability of the medium. In particular, Excavation Damaged Zone (EDZ) should be considered essential in PA because the migration of radionuclide is affected by the enhanced hydraulic transmissivity and altered geomechanical behavior of EDZ. Furthermore, due to various thermo-hydraulic behaviors such as decay heat generated from radioactive waste, pore water pressure increase, and swelling pressure of bentonite buffer material, mechanical evolution is occurred which may change the size and physical properties of EDZ. Therefore, to solve this problem, analysis of coupled thermal-hydraulic-mechanical (THM) processes with the effect of long-term evolution of EDZ due to the mechanical behavior should be accompanied. In this study, numerical model for the long-term evolution due to mechanical behavior considering EDZ using the Adaptive Process-based total system performance analysis framework for a geological disposal system (APro) proposed by the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI). In the case of EDZ, the concept of Mazars’ damage evolution model was applied to simulate the behavior using the continuum model, and the change in hydraulic properties according to the degree of damage was considered. To investigate the importance of mechanical behavior in PA, the results were compared by performing numerical analysis according to the presence or absence of mechanical analysis. Finally, numerical analysis considering the mechanical evolution of EDZ was conducted using the model developed in this study to investigate the effect of EDZ.

The numerical model was developed to estimate the transient behavior of pressure waves in pipe systems. The computational algorithm was proposed to model the water hammer phenomenon in a pipe system with pump shutdown at midstream and sudden valve closure at downstream. To predict the pressure head and the flow velocity as a function of time as a result of rapidly closing a valve and pump shutdown, two boundary conditions at the ends considering pump operation and valve control can be implemented as specified equations of the pressure head and flow velocity based on the characteristics method. It was shown that the effects of transient flow make it determine the needs for protection devices, such as surge tanks, surge relief valves, or air valves, at various points in the system against overpressure and low pressure. It produced reasonably good performance with the results of the proposed transient model for pipeline systems. The proposed numerical model can be used as an efficient tool for the safety assessment of hydropower plants due to water hammer.

본 연구에서는 콜로이드와 핵종의 복합이동에 관한 수치모델을 개발하였다. 콜로이드와 핵종의 반응-이동 지배방정식을 풀기 위하여 Operator Splitting Method 중 Strang의 분리 SNI 방식을 수치해석 방법으로 채택하였고 이는 MATLAB을 이용하여코드화 되었다. 개발된 수치모델은 용질의 이동 및 분산만을 고려한 해석해를 통한 검증과정에서 피어슨 상관계수의 제곱값(r2)이 0.99 이상으로 나타나 모델의 정확성이 입증되었다.

본 연구에서는 하상의 시공간적변동에 대한 평가기법을 개발하고자, 1차원HEC-RAS 모델과 2차원CCHE2D 모델을 이용해 하상변동을 평가하였다. 실제하천의 장기간 하상변동의 결과를 해석함에 있어서 변동 특성을 일관적인 기준으로 평가하고, 변화량을 직관적으로 알 수있는 평가방법을개발하고자유사단면누가곡선, 유사단면모멘트, 유사확률분포함수의 세 가지 평가 방법을 개발하였다. 본 연구를 수행한 결과 유사단면 누가곡선법은 단면의 총량적 개념의 침식 또는 퇴적

본 연구에서는 하천의 제방붕괴시 제방의 침식 및 세굴이론에 기초한 범람 홍수량 해석, 시간에 따른 제방붕괴폭의 변화, 침수범위 및 침수위의 추정, 침수 예상 피해규모를 예측할 수 있도록 하천의 유량변화를 고려한 제방붕괴 모형을 개발코자 하였다. 하도구간에서는 홍수시 4점 음해 유한차분기법을 이용하여 하천 홍수위를 예측하며, 제방 붕괴해석을 위해서 제방침식을 고려한 토사이동방정식을 도입하여 물리적 이론에 기초한 제방붕괴 모형을 개발하였다. 제방붕괴모형과

본 연구에서는 단일절리에서 2상유체 동시거동을 해석하기 위해서 2차원 유한차분 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형은 압력에 따른 점성의 변화가 포화도에 따른 상대투과계수의 변화를 절리간극의 크기별로 고려할 수 있다. 수치기법으로는 IMPES해법을 적용하여 물과 가스의 압력변화량과 포화도를 차례로 구하였다. 개발된 수치 모형에 이용할 상대투과계수의 특성식 도출을 위해서 일곱가지 경우의 평판모형실험을 실시하였다. 실험으로부터 도출된 상대투과계수 특성곡선은

천이류는 하나의 계산 영역내에서 사류와 상류가 동시에 발생하는 흐름을 의미하는 용어이다. 천이류 해석 모형 개발에서 중요한 사항은 상류와 사류 영역에서 발생하는 신호의 전파특성을 정확하게 반영할 수 있어야 한다는 것과 보존성을 유지해야 한다는 것이다. 본 연구에서는 지금까지 하천 천이류 해석을 위해 적용된 적이 없는 음해적 ENO 기법을 이용하여 새로운 모형을 개발하였다. 음해적 ENO 기법은 전 구간에 걸쳐 수치진동없이 고정확도가 유지될 수 있는 장점

윤성범과 이기혁(1977)의 수치모형을 이용하여 열발전소의 펌프 비상중단시 냉각수 계통에서 발생하는 서어지거동을 해석하였다. 종래에 무시되었던 기계내부계통으로 부터의 유량, 폐정공기실, 및 공기유출입구, 맨홀, 개수로 및 바다의 영향을 고려하였으며, 이들이 서어지 거동에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다. 특히 공기유출입구의 면적에 따른 서어지 제어효과와 공기실의 공기압 변화를 제시하여 실무에의 적용이 용이하도록 하였다.

열발전소에서 비상 가동중단으로 냉각수 배수계통에 발생하는 비압축성 부정류를 해석하는 수치모형이 개발되었다. 개발된 수치모형은 냉각수 기계내부계통, 폐정, 공기실, 관로, 맨홀, 개수로 및 바다 등에 의한 복잡한 흐름에 대해 전체적인 부정류거동을 동시에 해석할 수 있는 기능을 가진다. 수치해법으로는 leap-forg 유한차분법을 적용하였으며, 간단한 경우에 대한 모형의 검증과 함께, 종래 배수암거 하류단에 적용되덕 고정수위경계조건에 대한 검토가 이루어졌다