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Optimized Compact Finite Difference Schemes for Computational Aeroacoustics
이덕주(D.J. Lee),김재욱(J.W. Kim) 한국전산유체공학회 1995 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.1995 No.-
비정상(unsteady) 압축성(compressible) 유동에 의한 공력음향(aeroacoustics)을 모사하여 공력소음원을 해석하기 위해서는 고차(high order)의 정확도와 높은 해상도(resolution)를 가지며, 상대적으로 계산시간을 많이 필요로 하지 않는 외재적(explicit) 유한차분법이 필수적으로 요구된다. 이것은 주어진 차분방식과 격자계로써 공간과 시간상에 존재하는 미소크기의 파동성분들을 충분히 구현하여야 만족할 만한 수치해를 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는, 그러한 유한차분법 중 최근에 관심의 대상이 되고있는 삼각(tridiagonal)또는 오각(pentadiagonal) 집적유한차분법(compact finite difference scheme)이 최대의 해상도를 갖도록 하는 수학적인 방법을 개발하고, 이 방법으로써 새롭게 집적유한차분법을 최적화 하였다. 개발된 최적화 방법은, 푸리에 해석법(Fourier analysis)을 통하여 파동수(wavenumber)영역에서 수학적으로 계산된 위상오차(phase error)를 최소화 하는 것이며, 이러한 개념과 방법은 본 연구에서 처음으로 집적유한차분법에 적용되었다. 여러가지 절단정확도(truncation order)에 대해서 최적화 된 집적유한차분법들이 실제 공간과 시간상에서 보여주는 정확도와 오차특성을 알아보기 위하여, 이 방법들을 1차원 선형파동방정식에 적용하였고, 이 결과를 통하여 가장 정확하고 효과적인 절단정확도의 집적유한차분법을 선별하였다. 특히, 오각(pentadiagonal)법에 비해 더욱 효율적인 6차 삼각(tridiagonal)법을 1차원 Euler방정식에 적용하여, 비선형 파동에 대한 모사를 수행할 수 있었다.
이덕주 ( D. J. Lee ),김태철 ( T. C. Kim ),김대식 ( D. S. Kim ),남상운 ( S. W. Nam ),김선주 ( S. J. Kim ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
한국농어촌공사에서 금강 변에 조성한 논 배수개선사업지구 중 집단적으로 조성된 시설원예단지 가운데 상습침수피해지역을 선정하여 침수원인과 배수시설과의 관계를 분석하였다. 대상 지구는 부여읍 남측지역에 위치한 군수지구로 사업지구 밖의 외수가 승수로에 의하여 지구내로 유입되지 않으며 지구면적은 약 175ha 정도이다. 사업지구 내에는 170여 가구가 대부분 시설원예재배를 하고 있으며 수박이 대표 작목으로 나타나, 본래 답작 중심의 배수개선사업 설계기준과는 다른 영농형태를 보였다. 사업지구에 대한 침수분석을 위하여 빈도별로 확률강우량 및 홍수량을 산정하고, 2차원 부정류흐름 해석이 가능한 XP-SWMM 모델의 TUFLOW 프로그램의 기능을 이용하여 침수모델링을 실시하였다. 군수지구는 지구경계를 따라 2개의 배수간선(왕포 간선 및 군수 간선)으로 이루어져 있다. 왕포배수간선은 콘크리트수로로 총 2.9km에 이르며 하류부 1.5km에 대한 수로규격은 5.0m×1.5m이고, 군수 배수간선은 총 2.7km에 걸쳐 콘크리트수로로 이루어져 있으며 하류부 1.5km의 수로규격은 2.0m×1.5m이다. 재현기간 2~50년 빈도에 대하여 침수모델링을 수행한 결과, 5년 빈도의 지속시간 1시간 확률강우량(63.8mm)에 대하여 북측 중앙부와 서측 하단부에서 침수가 발생하였다. 침수저감대책방법으로 배수장의 능력 확대, 배수로의 통수단면 확대, 복토에 의한 경작지 숭상, 배수로 수로경사 조정 및 배수지선의 콘크리트 수로화 등을 검토하였으나, 군수지구의 경우는 배수로의 수로경사 조정 및 배수지선의 콘크리트 수로화에 의한 침수저감대책이 바람직하였다.
김대식 ( D. S. Kim ),김태철 ( T. C. Kim ),남상운 ( S. W. Nam ),김선주 ( S. J. Kim ),이덕주 ( D. J. Lee ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
이 연구에서는 최근 우리나라에서 일부 추진하고 있는 시설원예를 위한 논의 배수개선 사업에 대하여 일본의 사례조사를 실시하고 핵심적인 내용을 고찰하였다. 그 중에서 배수장이 설치된 사례로서, 일본의 고치현 스사끼시에 있는 이케노우치지구와 고치시에 있는 하루노조사업지구에 대하여 관리부서와 현장을 답사한 결과, 사업의 정책적 방향, 기반정비의 개념에 대하여 우리나라와 차이점을 정리하였다. 사업의 명칭은 경영체육성기반정비 사업으로 1990년대에 들어 시작되었는데, 기존의 수도작 재배에서 벗어나 시설원예작물 재배를 고려하여 포장을 재정비해왔으며, 최종 목표는 정비후에 수도생산조합을 구성하여 대규모 영농을 분업화하는 체제를 갖추는 것을 목표로 하고 있다. 사업비는 국비 50%, 현비 35%, 시정촌 5%, 그리고 농민 자부담 10%로 구성되며, 농민의 자부담과 요청이 있을 경우 사업이 성립된다. 기반정비의 방향은 포장은 시설원예에 맞게 재정비하고, 저지대는 대량 객토로 높이고, 배수로는 깊게 파고 넓혀서 즉시 배제가 가능토록 하며, 배수장은 펌프를 추가로 설치하여 배수용량을 확대하였다. 이케노우치지구에서는 여름철의 포장관수를 예방하기 위해 1975년에 배수장을 설치(1100mm구경 2대)한 후, 경영체육성기반정비사업(1992-2002)으로 용수시설은 파이프라인으로, 배수로는 콘크리트화, 도로겸용 암거화 실시, 그리고 별도사업으로 1000mm 구경 2기의 배수펌프를 증설하였다. 허용담수심 0mm에 즉시배제를 기준으로 하고 있으며, 사업전 수도작이 15.4ha였으나 사업후 수도작 5.8ha로 감소하고 묘과 10.7ha, 양파 2.5ha, 오이 2.6ha 등 밭작물이 14.0ha로 대폭 증가하였다. 사업전 평균 2년에 1회 침수피해가 사업 후에는 발생하지 않았다. 또한 시설원예에 적합한 양질의 용수를 확보하기위해 지하수 취수원을 확보하고 저류지를 만들어 파이프라인망을 정비하여 효율적인 용수이용을 가능케 하였다. 이와 같이 저지대를 객토하고 배수로를 확대 정비하고 배수장 능력을 확대하기 위하여 펌프를 추가로 설치한 형태는 고치시 니시하타케지구도 동일하였다.