과학과 기술의 발달로 복합재료, 합금, 고강도 탄소섬유, 고분자 재료 등 지능형 소재가 개발되고 있다. 다양한 엔지 니어링 분야에서 이러한 첨단 재료의 응용을 연구하기 위해 전 세계적으로 광범위한 연구가 진행되고 있다. 초탄성 형상기억합 금(SSMA)은 깃발 모양의 히스테리시스 거동을 가지며 추가적인 열처리 없이 응력 완화로 인한 잔류 변형이 거의 없는 신뢰성 이 높은 내진 재료이다. 그러나 공학 문제에서 SSMA 효율성을 연구하기 위한 수치 모델의 개발은 여전히 어려운 작업이다. 본 연구에서는 SSMA 인장시험의 실험결과를 통해 유한요소해석 프로그램인 Abaqus와 수치해석 프로그램인 OpenSEES를 이용하여 재료 모델을 구현한 후 해석결과의 거동 특성 및 에너지 소산을 분석하였다.

Gases such as hydrogen can generate from the disposal canister in high-level radioactive waste disposal systems owing to the corrosion of cooper container in anoxic conditions. The gas can be accumulated in the voids of bentonite buffer around the disposal canister if gas generation rates become larger than the gas diffusion rate of bentonite buffer with the low-permeability. Continuous gas accumulations result in the increase in gas pressure, causing sudden dilation flow of gases with the gas pressure exceeding the gas breakthrough pressure. Given that the gas dilation flow can cause radionuclide leakage out of the engineered barrier system, it is necessary to consider possible damages affected by the radionuclide leakage and to properly understand the complicated behaviors of gas flow in the bentonite buffer with low permeability. In this study, the coupled hydro-mechanical model combined with the damage model that considers two-phase fluid flow and changes in hydraulic properties affected by mechanical deformations is applied to numerical simulations of 1-D gas injection test on saturated bentonite samples (refer to DECOVALEX-2019 Task A Stage 1A). To simulate the mechanical behavior of microcracks which occur due to the dilation flow caused by increase in gas pressure, a concept of elastic damage constitutive law is considered in the coupled hydro-mechanical model. When the TOUGH-FLAC coupling-based model proposed in this study is applied, changes in hydraulic properties affected by mechanical deformations combined with the mechanical damage are appropriately considered, and changes in gas injection pressure, pore pressures at radial filters and outlet, and stress recorded during the gas injection test are accurately simulated.

PURPOSES: This study proposes a cohesive shrinkage particle model that can be used to simulate a variety of dynamic behaviors and phase changes of construction materials, including road subsidence and debris flow, and phase change curing, via discrete element method (DEM). METHODS : From the perspective of DEM modeling, the water-content-dependent characteristics of soil particles and related modeling techniques are reviewed from literature. The static friction, cohesion, and particle size change are considered as the major parameters that should be reflected in DEM modeling for a more realistic simulation. The relationships of water content with cohesive force and particle radius, as determined from experimental test results in the relevant study, are utilized to develop the cohesive shrinkage model. For each water content value, the snapshot in simulation is compared to that in the experimental study. RESULTS: The numerical simulation shows very good agreement with the experimental test in terms of overall sample radius and thickness change due to drying. However, the local curling of soil sample in the DEM simulation does not perfectly match that in the experimental test. CONCLUSIONS : The cohesive shrinking particle model seems to be good enough for simulating the volumetric and phase changes of soil samples due to drying. However, it seems necessary to consider both bonding and cohesive contact models in DEM modeling because the only cohesive contact model exhibited limitations in the simulation of curling and crack development.

이 연구의 목적은 강남 선정릉지역에서 전산유체역학모델(CFD)을 사용하여 도시지역의 흐름 및 열 환경 모의를 검증하는 것이고, CFD 모델의 모의결과와 선정릉 지역의 관측 자료와 비교하는 것이다. CFD 모델은 국립기상과학원과 서울대가 공동으로 연구 개발된 모델이다. CFD_NIMR_SNU 모델은 기상청 현업 모델인 국지예보모델(LDAPS)의 바람성분과 온도성분을 초기 및 경계조건으로 적용되었고 수목효과와 지표 온도를 고려하여 2015년 8월 4일에서 6일까지 강남 선정릉 지역을 대상으로 수치실험을 진행하였다. 선정릉지역에서 수목효과 적용 전후의 풍속을 비교하였을 때 평균 제곱근 오차(RMSE)는 각각 1.06, 0.62 m s−1로 나타났고 수목효과 적용으로 풍속 모의정확도가 향상되었다. 기온은 LDAPS 과소 모의하는 경향을 나타내고 CFD_NIMR_SNU 모델에 의해 향상된 것을 확인하였다. CFD_NIMR_SNU 모델을 이용하여 복잡한 도시지역의 흐름과 열 환경을 자세하고 정밀한 분석이 가능하며, 도시 환경 및 계획에 대한 정보를 제공 할 수 있을 것이다.

역전기투석전지는 염수-기수의 농도차이를 원동력으로 이온교환막의 선택성에 의해 양이온과 음이온을 서로 반대방향으로 이동시켜 전력을 생산한다. 이상적인 이온교환막의 경우 35 g/L과 0.5 g/L 농도의 염수와 기수를 흘려 보냈을 때, 약 0.1 V의 전압 출력을 가진다. 본 연구에서는 역전기투석 스택전지의 출력특성에 영향을 주는 인자로서 막저항, 염수와 기수의 전기전도도, 막 이동수, 막 면적, 유로 두께 및 메쉬의 개방면적비, 스택수 등을 고려하여 수치모사를 수행하였다. 스택전지 내 유로에서 발생하는 누설전류 및 내부저항을 고려한 등 가회로모델을 수립하였고, 상용 이온교환막으로 제작된 스택전지 실험결과로부터 개방전압, 단락전류밀도, 최대전력밀도와 같은 중요 전지특성에 대하여 수치 모사의 정합성을 확인하였다.

아소 화산은 일본 규슈 중앙부에 위치하며, 세계에서 가장 큰 칼데라 화산중의 하나이다. 나카다케 분화구는 아 소 칼데라의 중앙 화구군에서 유일한 활동적인 화산체이다. 2016년 10월 8일 아소 산에서 36년 만에 폭발적인 분화가 발생하였으며, 분연주가 11 km 상공까지 상승하였고 화산재는 최대 300 km 떨어진 지역에서도 확인되었다. 본 연구에 서는 미국 USGS에서 개발한 Ash3D모델을 이용하여 2016년 10월 8일의 분화에서 발생한 화산재의 확산과 침적에 대 한 수치모의를 실시하였다. 수치모의 결과 분화에 의해 발생한 화산재는 아소 칼데라 화산의 동쪽과 북동쪽으로 확산되 어 우리나라에는 피해를 주지 않는 것으로 나타났으며, 동북동 방향으로 최대 400 km 이상 먼 곳까지 침적되는 것으로 나타났다. 본 연구의 수치모의 결과는 관측 확인된 화산재 침적 결과와 대체로 일치하였다. 빠른 화산재 재해 예보를 위하여 Ash3D를 이용한 수치모의가 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

To estimate pollution sources in the watershed with various industries, the simulation of contamination route and distribution of 2-methyl-4,6-dinitriophenol(DNOC) were performed with a numerical model Hydro Geo Sphere. This study was performed calculations of the load using the measured concentration and simulated flow rate. And, the river was divided by the sampling sites at the mainstream, and the contribution rate at downstream sampling sites was calculated for each section. The results showed the concentration of the downstream sampling sites were decided by the concentration of upstream sites, and the contribution rates of the tributaries were calculated below 10%. The results also showed that the impact of the potential sources in Section 1(Geumho1 ~ Geumho2) and Section 5(Geumho5 ~ Geumho6) was larger than in the other area. In Section1 and Section5, It seemed to require detailed investigation.

진해만을 대상으로 3차원 생태계 모델(EMT-3D)을 사용하여 PAHs 거동예측에 대한 적용성을 검토하였다. 계산치와 실측치를 비교한 결과, 모델의 재현성은 비교적 양호한 것으로 나타났다. 민감도 분석을 시행하여 영향인자를 파악한 결과, 용존 PAHs의 경우 광분해 계수의 영향이, 입자성 유기물질 내 PAHs의 경우는 입자성 유기탄소에 대한 분배계수의 영향이 중요한 요소였다. 식물플랑크톤 체내의 PAHs의 경우, 생물농축계수의 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 하천, 대기와 하천 및 대기의 오염부하에 대하여 저감에 따른 응답성 평가를 시행하였다.

호수에 의한 국지 순환의 영향을 조사하기 위하여 대청호수 주변에 대하여 수치 실험을 수행하고 국지 순환의 형태를 연구하였다. WRF 모델로부터 예보된 지상 기온은 관측보다 작으며, 풍속은 모델에서 관측보다 강하게 모의됨을 보였다. 호수 주변의 국지 순환은 호수와 주변 지면과의 열적 차이에 의해 발생하는 호수풍이 특징적이었다. 대청호수에서는 호수풍이 09 LST에 발생하며, 15 LST에 최대를 보이고 18 LST에 소멸하였다. 수치 모의된 연직 순환의 높이는 1,200m를 나타냈다. 비습의 분포는 낮 시간동안 호수풍 순환에 의해 호수위의 습윤한 공기의 내륙 이동으로 주위 지면에서 증가함을 보였다. 호수를 제거한 민감도 실험에서 호수가 존재할 때 주위 지면 온도가 감소함을 보였다. 호수 지표이용도를 초원으로 변경하였을 때 호수 주변의 기상관측소에서 풍속은 증가하였다. 수치실험은 호수로부터 발생된 호수풍 순환이 주위 대기경계층 기상에 영향을 주고 있음을 지시한다.

본 연구에서는 중층 밀도류를 모의할 수 있는 k-ε 난류모형의 지배방정식을 제시하고 수치모의를 수행하였다. 깊은 수체에 모형을 적용하여 중층 밀도류를 모의하고 게산된 유속과 초과밀도 분포를 분석하였다. 밀도류의 주 흐름방향을 따라 물 연행으로 인해 유속이 감소되는 것과 Richardson 수의 증가로 인해 유속 변화율이 감소되는 것을 관찰하였다. 유속과 초과밀도의 유사성을 확인하였으나, 난류운동에너지와 소산율의 유사성에서는 보이지 않았다. k-ε 모형의 모의 결과를 이용하여 중층 밀도류의 층적분 모형에서 사용될 수 있는 형상계수를 계산하였다. 또한, 층적분 모형을 이용하여 k-ε 모형에서 사용되는 부력관련 모형상수 (c₃ɛ)와 부피팽창계수 (β0)를 계산하였다.

For areas with the diverse contamination sources, the change of 4-nitrophenol contamination and impact of potential contamination sources have been evaluated using monitoring data and a numerical model (HydroGeoSphere). The model considered several parameters including land cover, precipitation, and flow rate. And, the model has been performed to investigate the effect of decay rate of 4-nitrophenol. The results of the simulations showed that the influence on 4-nitrophenol in downstream was mainly greater than that in upstream, and the tributaries did not significantly affect the mainstream because of their low flow rates. In addition, the effect of contamination sources was simulated for each section, then the measured data were higher than the corresponding simulated data in most sections of the Geumho river. In particular, the impact of the potential contamination sources in the upstream area was much higher than that in the other area, thus more monitoring data for the upstream area is required.

Based on the theory of the chemical reaction and the Tixier Model, we established a time-varying function of the porosity of concrete. The function, which has taken the filling effect of the ettringite to the capillary porosity into consideration, can obtain the change of the porosity at different stages of the corrosion subjected to external sulfate attack. Numerical simulation is utilized to analyze the distribution of porosity and sulfate ion concentration inside the concrete at different moment of the corrosion.

본 연구에서는 해수-담수-해안대수층의 비선형 상호작용을 직접 해석할 있는 PBM(Porous Body Model) 기반의 3차원 N-S Solver인 LES-WASS-3D ver 2.0을 적용하며, 해안대수층의 해수침투모의를 수행하였다. 이와 같은 N-S Solver를 적용한 해안대수층의 해수침투모의는 국내 최초 수행되는 것일 뿐만 아니라, 국외적으로도 찾아보기 어려운 새로운 수치해석방법이라고 할 수 있다. 먼저 적용하는 수치모델을 검증하기 위하여 해안대수층의 해수-담수 경계면에 관한 수리모형실험결과와 비교·검토 하여 수치모델의 타당성 및 유효성을 확인하였다. 그리고 해수위 및 지하수위 변화를 고려한 해안대수층 내의 해수침투모의를 수행하여 해수위-지하수위 차와 해수위의 비(△h/h)의 증가에 따른 해안대수층 내의 유동장 그리고 해수-담수 경계면 분포 특성에 관하여 논의하였다. 또한 기존의 비확산 수치모델에서 도출할 수 없었던, △h/h에 따른 해안대수층 내의 연직 염분농도로 부터 해수침투 특성을 파악하였으며, 최종적으로 지표화 할 수 있는 △h/h가 해안대수층 내의 해수침투거리에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 이 결과로부터 △h/h가 작을수록 해안대수층 내의 해수침투가 약해지는 메커니즘을 이해할 수 있었다.

본 연구는 식재된 개수로에서 흐름특성을 모의할 수 있는 수심 적분된 2차원 수치모형을 이용하여 원형 식생역 주변의 흐름을 수치모의하였다. 식생영향을 고려하기 위해 식생항력 항을 지배방정식에 추가하였고 다양한 식생체적비율(SVF) 조건에 따른 수치모의를 수행하였다. 흐름이 원형 식생역을 통과하고 하류에 저유속 구간인 후류영역(wake region)을 형성하며 식생체적비율이 0.08 이상이면 재순환 영역이 발생하였다. 재순환 발생위치는 식생체적비율이 감소하면 식생역 에서 더욱 하류로 이동하였다. 후류영역을 지나 원형 식생역 양 측면에서 유발된 전단층들의 상호작용에 의해 von Kármán 와열이 발생하였다. 원형 식생역 하류에서 발생하는 와류는 식생체적비율이 0.08 이상이 되면 나타나기 시작하였고 발생위치는 난류운동에너지가 최대값을 보이는 위치와 일치하였다. 최대 난류운동에너지는 식생체적비율이 감소하면 줄어드는 것으로 나타났고 최대값의 발생위치는 점점 하류로 이동하였다.

기후변화에 기인한 집중호의 영향으로 산지에서 토석류를 비롯한 토사재해가 해마다 발생하고 있다. 대분의 경우 토석류 등의 재해는 산지에서 일어나는 것으로 한정하기 쉬우나, 토석류와 산사태가 발생하여 인근의 하천에 유입되면 고농도의 탁수가 혼합된 것과 동일한 효과가 발생하여, 수질에 악영향을 미친다. 이와 마찬가지로 연안에 위치한 산지에서 토석류가 발생하면, 발생된 토석류는 바다와 연결된 하천을 따라서 바다로 유입되게 된다. 이와 같은 고농도의 토석류가 바다에 유입되면 주변의 수질은 오염되어 생태계에 악영향을 미친다. 본 연구에서는 바다와 연결된 강원도 오십천 유역의 산지를 연구대상지역으로 하여, 유역 내 산지에서 토석류가 발생하였을 때 이에 따른 토석류의 거동을 모의하였다. 바다와 연결된 하구를 원점으로 하여 10 km의 거리에 대해서 토석류의 유량과 토석류의 유동심을 모의 하였다. 산지유역의 상류부에서 토석류가 발달함에 따라 침식과 퇴적이 반복되어 일어나고 있다. 모의결과 하구에서의 토사유출량은 114,216 ㎥으로 나타났다. 이와 같은 연구를 발생시켜 실제현상에 대한 예측능력을 강화시킨다면 산지와 연결된 하구부 또는 하천에서의 토석류에 의한 2차 재해를 방지하는데 효과적일 것으로 판단된다.

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 폭풍해일고에 따른 해안도시지역 내에서의 범람모의 및 분석을 수행하였으며, 적용된 대상지역은 2003년 태풍 "매미" 내습 시 가장 피해가 컸던 지역인 경남 창원시 마산 합포구 신도시 지역 일부이다. 적용된 수치모형의 검증차원에서 태풍 "매미" 발생기간 동안 관측된 폭풍해일고 자료와 대상지역 내의 주요 지점에 대한 침수흔적 자료를 이용하여 비교 분석을 수행하였다. 또한 향후 발생 가능한 수퍼 태풍에 의한 영향을 분

최근의 기후변화로 인해 도시지역에서 홍수의 빈도 및 홍수량의 증가로 인한 피해가 증가되고 있는 실정이며, 이에 따라 도시지역에서 홍수피해 저감을 위한 방재계획이 필요하다. 본 연구에서는 도시지역 내 도로 합류부에서의 3차원 수치모형을 이용하여 홍수흐름 특성에 대해 모의하였다. 적용된 수치모형은 ANSYS CFX(v.13) 모형으로 Workbench에서 구동되는 범용 유동해석 모듈이며 빠르고 정확한 해석결과를 제공하는 전산유체역학 도구로서 국내외에서 이용되고 있다. 본 연구에서는 Mignot 등(2008)이 수행한 실험모형 자료를 이용하여 모의를 수행하였으며, 지점별 실측자료와 2차원 유한체적모형에 의한 결과와 비교 분석하였다.

본 연구에서는 동수압 모형을 이용하여 트렌치 수로에서 발생하는 흐름해석을 실시하였다. 기존의 정수압 모형은 수식이 간단하고 수치기법의 적용이 상대적으로 쉬운 반면 수심이 파의 길이에 비해 상대적으로 작은 경우에만 적용이 가능하므로 수심이 커지게되면 비 물리적인 결과를 계산하게 된다. 따라서 흐름방향으로 밀도차가 큰 경우나 수중구조물로 인하여 바닥경사가 변하는 경우에는 동수압이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 압력항을 정수압과 동수압으로 분리하고 일반 좌표계를 사용함으로써 자유수면이 매시간단계마다 변화하는 계산격자를 구성해야하는 문제점을 보완할 수 있었다. 자유수면과 동수압을 고려하기 위해서 계산단계를 3단계(정수압 계산단계, 동수압 보정단계, 자유수면 보정단계)로 나누어 해석하였고 트렌치 수로에서의 수리실험 결과 (van Rijn, 1982)와 비교를 통해 수치모형을 검증하였다.

급경사에서의 고립파의 처오름을 예측하기 위해 3차원 수치모형에 내부조파기법을 도입하여 수치모형실험을 수행하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법을 이용하여 계산하는 동수압 모형으로서, 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 푸는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형을 사용한다. 엇갈림 격자체계에서 유한

Air mass recirculation is a common characteristic in the coastal area as a result of the land-sea breeze circulation. This study simulates the recirculation of air mass over the Gwangyang Bay using WRF-FLEXPART and offers a basic information about the effective domain size that can reflect recirculation. For this purpose, WRF is set up four nested domains and three cases are selected. Subsequently FLEXPART is operated on the basis of WRF output. During the clear summer days with weak wind speed, particles that emitted from Yeosu national industrial complex and Gwangyang iron works flow into emission sources because of the land-sea breeze. When land-sea breeze is strengthen, the recirculation phenomena appears clearly. However particles aren't recirculated under weak synoptic condition. Also plume trajectory is analyzed and as a consequence, the smallest domain area have to be multiplied by 1.3 to understand recirculated dispersion pattern of particles.