불균질 등방 대수층 내 선형오염원으로부터 기원된 비에르고딕 용질 이동에 관한 몬테카를로 시뮬레이션

서병민,Seo Byong-min 한국지하수토양환경학회 2005 지하수토양환경 Vol.10 No.6

일정한 평균 지하수 유속을 가진 불균질한 등방성 삼차원 대수층 내에서 정류상태로 흐르는 지하수의 흐름과 함께 이동해가는 비반응성 오염물질에 대한 몬테카를로 시뮬레이션이 시행되었다. 대수-정규적으로 분포되어 있는 수리전도도 K(x)가 임의장으로 설정되었으며 시뮬레이션 동안에 발생할 수 있는 불확실성을 감소하기 위해 여러 가지 방법들이 시도되었다. 1600개 오염운들에 대한 이차공간적률의 집합적평균(ensemble average) <$S_{ij}'(t',\;l')$>(i,\;j=1,2,3), 그리고 오염운중심분산 $R_{ij}'(t',\;l')$이 각기 다른 세 가지 불균질도${\sigma}_Y^2=0.09,\;0.23$ 및 0.46에 대해서 시뮬레이션 되었으며 또한 각기 다른 크기의 평균속도에 수직방향인 선형초기오염원(l': 1, 2, 4)에 대해서 입자추적이 행하여 졌다. 시뮬레이션 된 무차원 종적률들은 일차근사법에 의한 비에르고딕 이론적 결과와 비교적 잘 일치하나 시뮬레이션 된 무차원 횡적률들은 일차근사법에 의한 이론적 결과들 보다 더 큰 값을 보인다. 일차근사법에 의한 비에르고딕 이론적 결과는 특히 불균질도가 큰 대수층에 대해서 그리고 큰 무차원 시간에 대해서 시뮬레이션 된 무차원 횡적률들을 과소평가 했다 시뮬레이션 된 집합적 평균이차적률은 에르고딕 상태에 도달하지 못했으며 횡방향으로의 오염운 확장이종방향보다 훨씬 느리게 에르고딕 상태에 접근하는 것으로 관찰되었다. 불균질한 대수층 내에서의 오염운의 진화는 초기 오염원의 모양이나 배열상태 보다는 주로 대수층의 불균질도와 초기 오염원의 크기에 영향을 받는 것으로 밝혀졌다.가 정신의 숭고한 고유-독창성(Originality)이 피드백의 경로를 투과하면서 자신을 남에게 투영시켜 얻어내는 것이 고유성의 변종이다. 피드백은 단순한 작품의 일부가 아니라 작품을 이루는 뼈대이다 기술의 과시만으로는 예술의 행위가 될 수 없다. 작가의 예술성이 관객의 감성에 피드백 되도록 노력해야 한다 그러기 위해서는 예정된 피드백이란 느낌을 관객이 갖지 않도록 하여야 한다. 인터렉티브 미디어 아트는 초기의 형태에서 벗어나 새로운 집적된 피드백 기술로 전환하여야 할 시기가 온 것이다.료된다.시한 개체의 수술 전 방사선학적 평균 고관절 등급은 양측 모두 $3.2\pm0.9$이었고 수술 직후의 좌 우측 평균 고관절 등급은 각각 $2.7\pml.1,\;2.7\pm0.9$ (n=36) 이었다. 수술 직후와 2, 4, 8, 12, 24주 후의 고관절 등급이 수술 전에 비하여 유의적으로 개선된 것을 확인하였다.(P<0.01). 수술 후 정기적인 검사 시에 측정한 Norberg angle, percentage of femoral head coverage도 수술 전과 비교해 유의성 있게 증가하였다(P<0.01). 변형 3중 골반 절골술 직후의 평균 골반직경은 수술 전의 골반직경보다 유의적으로 증가하였으며(P<0.01)(n=36) 수술 후 평균 9.3L2.7주에 절골선 유합이 종료되었다(n=21). 반면 편측 3중 골반 절골술을 실시한 경우에는 수술 후 골반경이 수술 전과 비교해 증가하지 않았다. 변형 3중 골반 절골술후에 장액종 형성(1마리), 스크류 변위(4마리), 스크류 부러짐(1마리), 편측성 신경마비(1마리) 등의 부작용이 발생하였다. 이상의 결과를 토대로, Three dimensional Monte-Carlo simulations of non-ergodic transport of a lion-reactive solute plume by steady-state groundwater flow under a uniform mean velocity in isotropic heterogeneous aquifers were conducted. The log-normally distributed hydraulic conductivity, K(x), is modeled as a random field. Significant efforts are made to reduce tile simulation uncertainties. Ensemble averages of the second spatial moments of the plume and plume centroid variances were simulated with 1600 Monte Carlo runs for three variances of log K, ${\sigma}_Y^2=0.09,\;0.23$, and 0.46, and three dimensionless lengths of line plume sources normal to the mean velocity. The simulated second spatial moment and the plume centroid variance in longitudinal direction fit well to the first order theoretical results while the simulated transverse moments are generally larger than the first order results. The first order theoretical results significantly underestimated the simulated dimensionless transverse moments for the aquifers of large ${\sigma}_Y^2$ and large dimensionless time. The ergodic condition for the second spatial moments is far from reaching in all cases simulated, and transport In transverse directions may reach ergodic condition much slower than that in longitudinal direction. The evolution of the contaminant transported in a heterogeneous aquifer is not affected by the shape of the initial plume but affected mainly by the degree of the heterogeneity and the size of the initial plume.

물리,화학적 불균질 특성을 지닌 매질 내 오염운 이동시 보이는 종적률 변화

서병민 ( Byong Min Seo ),정준오 ( Joon Oh Jung ),김영우 ( Young Woo Kim ),황승민 ( Seung Min Hwang ) 대한지질공학회 2009 지질공학 Vol.19 No.1

물리·화학적 불균질 특성을 가진 매질 중 K 임의장과 Kd 임의장이 정(+)의 상관관계를 가지는 경우, 매질 내 이송되는 오염운이 보이는 적률변화를 알아보기 위해 등방매질 내 이송되는 비반응성 오염운에 대한 2차원 몬테카를로 시뮬레이션이 시행되었다. 흡착성이 증가함에 따라 변화하는 이차적률들을 관찰하기 위해 1, 2, 5의 지연요소가 설정되었다. 지연된 종이차공간적률, Z11´R(t´,l´)은 오염운의 이송이 진행됨에 따라 증가하며 초기 오염운의 크기가 증가함에 따라 증가한다. 또한 지연요소가 증가함에 따라 감소하며, 일차분석해에 의한 이론적 결과와 비교적 잘 일치함을 보인다. 지연된 종오염운중심분산, Z11´R(t´,l´)은 초기오염원의 크기, l 2´가 증가할수록 감소하며 설정된 시뮬레이션에 의해서는 아직 에르고딕 이송상태에 도달하지 않았음을 지시해준다. 지연요소가 증가함에 따라 현저히 감소하여 오염운 중심점에 대한 불확실성이 감소함을 보인다. 지연된 단일입자종이송분산, X11´R(t´)은 세가지 다른 등급의 지연요소에 대해서 모두 일차근사법에 의한 이론적 결과와 비교적 잘 일치한다. 따라서 종방향의 지연된 이차적률들은 추계론적 시뮬레이션에 의해 산출될 수 있으며, 일차근사법에 의한 분석해는 종방향의 지연된 적률들에 대해 상당히 정확한 근사값을 제공하고 있음을 결론지을 수 있다. Two dimensional Monte-Carlo simulations of a non-reactive solute plume in isotropic porous media which are physically and chemically heterogeneous are conducted to determine the variations of moment. Retardation factors of 1, 2 and 5 are given to ascertain how the second moments are changed as adsorption increased. Retarded longitudinal second spatial moment, Z11´R(t´,l´), increased during the transport process and as the dimensionless lengths of line plume source, l2´, increased. Z11´R(t´,l´) decreased as the retardation factors increased, and the simulated moments fit well to the first-order analytical results. Retarded longitudinal plume centroid variance, Z11´R(t´,l´), decreased as the dimensionless lengths of line plume source, l2´, increased and as the retardation factor increased. The result indicates that the uncertainty about the plume center decreased, and the ergodic condition for the second spatial moments is far from reaching. Simulated longitudinal one particle displacement covariance, Z11´R(t´), well consistent with the first-order analytical results for the three degrees of retardation factors of 1, 2 and 5 respectively. It is, consequently, concluded that the retarded longitudinal second moments could be produced by stochastic simulation, and that the first-order analytical results definitely provides very close values of the longitudinal retarded moments.

불균질도가 높은 대수층내에서의 비에르고딕 용질이동에 고나한 수치 시뮬레이션

서병민 ( Byong Min Seo ) 대한지질공학회 2005 지질공학 Vol.15 No.3

균일한 지하수 유속을 가진 불균질한 등방성 대수층 내에서 정류상태로 흐르는 지하수의 흐름과 함께 이동해가는 비반응성 오염물질에 대한 삼차원 몬테카를로 시뮬레이션이 시행되었다. 로그-정규적으로 분포되어 있는 수리전도도 가 임의장으로 설정되었으며 시뮬레이션 동안에 발생할 수 있는 불확실성을 감소하기 위해 여러 가지 방법들이 시도되었다. 3,200개 오염운들에 대한 이차공간적률의 집합적평균 , 그리고 오염운중심분산 이 각기 다른 세가지 불균질도 1.0, 2.5 및 5.0에 대해서 시뮬레이션 되었으며 또한 각기 다른 크기의 평균속도에 수직방향인 선형초기오염원(1.5 및 10)에 대해서 입자추적이 행하여 졌다. 시뮬레이션된 무차원 종적률들은 일차근사법에 의한 비에르고딕 이론적 결과와 비교적 잘 일치하나 시뮬레이션된 무차원 횡적률들은 일차근사법에 의한 이론적 결과들과 잘 일치하지 않으며 특히 불균질도가 큰 대수층에 대해서 그리고 초기 선형오염운의 크기가 작은 무차원 횡이차공간적률에 대해서 뚜렷하게 저평가 했다. 시뮬레이션된 집합적 평균이차적률은 에르고딕 상태에 도달하지 못했으며 일차근사법에 의한 에르고딕 용질이동에 관한 횡이차공간적률은 시뮬레이션 결과를 저평가 했음을 보인다. three dimensional Monte-Carlo simulations of non-ergodic transport of a non-reactive solute plume by steady-state groundwater flow under a uniform mean velocity in isotropic heterogeneous aquifers were conducted. The log-normally distributed hydraulic conductivity, K(x), is modeled as a random field. Significant efforts are made to reduce the simulation uncertainties. Ensemble averages of the second spatial moments of the plume, and plume centroid variances, were simulated with 3200 Monte Carlo runs for three variances of log K, = 1.0, 2.5, and 5.0, and three dimensionless lengths of line plume sources (1,5 and 10) normal to the mean velocity. The simulated second spatial moment and the plume centroid variance in longitudinal direction fit well to the first order theoretical results while the simulated transverse moments are not fit well with the first order results. The first order theoretical results definitely underestimated the simulated transverse second spatial moments for the aquifers of large and small initial plume sources. The ergodic condition for the second patial moments is far from reaching, and the first order theoretical results of the transverse second spatial moment of the ergodic plume slightly underestimated the simulated moments.

입도분석 및 변수두법을 이용한 교란 사질 토양의 투수계수 측정

정지곤 ( Ji Gon Jeong ),서병민 ( Byong Min Seo ),하성호 ( Seong Ho Ha ),이동원 ( Dong Won Lee ) 대한지질공학회 2006 지질공학 Vol.16 No.1

야외에서 관찰되는 화강암 기원의 사질 토양시료들에 대한 광물학적 관찰과 입도 분석이 실시되었으며 변수두법에 의해 그들 토양시료들의 투수계수를 측정하였다. 측정된 수리전도도 값과 토양시료들이 가지는 입도분포 특성과의 관계에 대한 상호 연관성을 정의하였다. 화강암으로부터 풍화된 토양의 입도분포에 의하면 토양은 sand와 loamy sand에 해당되며 변수두 실내 투수시험에 의해 측정된 투수계수는 1.15×10(-5)~ 7.31×10(-4) cm/sec의 범위로 이는 sand와 silt의 영역에 해당된다. 시험에 사용된 사질토양의 투수계수는 토양의 평균입도 보다는 입도분산과 더 강한 상관관계를 가지고 있음이 뚜렷하게 관찰되며 입도분산도가 증가할수록 투수계수가 감소하는 경향이 뚜렷하다. 연구결과 평균입도가 0.38~1.97mm 인 화강암 기원의 사질토양은 투수계수와 입도분산의 상호관계에 있어서 y=6.0E-5x(-1.4)의 추세선과 잘 일치하고 있음이 밝혀졌다. 이는 실제로 야외에서 관찰되는 토양시료의 입도분산에 대한 고려 없이 평균입도만을 이용한 투수계수 예측은 큰 오류를 범할 수 있음을 지시해 주는 것이다 Sandy soils obtained from the field were examined by the way of particle analyses. The hydraulic conductivity values of the disturbed soil samples were measured by the falling head method. Then the correlations between the hydraulic conductivity and particle distribution were defined. The soil which was a product of the weathering of the granitic rocks belonged to sand and loamy sand area in a sand-silt-clay triangular diagram. The measurements of hydraulic conductivity were 1.15×10(-5)~ 7.31×10(-4) cm/sec which is the range of sand and silt. It was clearly observed that the hydraulic conductivity measurements of the sandy soils showed stronger correlations with the particle variances rather than the mean grain sizes. The larger the variances, the smaller the hydraulic conductivity measurements. The sandy soil which was a product of weathered granite and whose mean grain size was 0.38~1.97mm showed regression curves of y=6.0E-5x(-1.4) in a correlations between hydraulic conductivity and particle variances. Accordingly, it is clearly concluded that making estimates without any consideration about particle variances can produce serious errors.

2차원 세공의 확산주도영역에 관한 1차 Mass-Transfer Equation의 유도

김영우(Young-Woo Kim),서병민(Byong-Min Seo),황승민(Seung-Min Hwang) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.5

2차원으로 구현한 다공성 매질의 확산주도영역에 관한 1차 물질이동 방정식의 유도

김영우(Young-Woo Kim),서병민(Byong-Min Seo),황승민(Seung-Min Hwang),박차식(Chasik Park) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集B Vol.34 No.2

다공성 매질상에서 유체와 용질의 이동은 Mobile zone과 Immobile zone으로 분리해서 분석하는 Mobile-Immobile Zone Model을 이용하여 쉽게 현상을 구현할 수 있었으나 본 연구에서는 2차원 4각형태의 pore 상에서 확산주도영역(Immobile zone)으로 들어가고 나오는 용질의 확산에 관한 새로운 Analytic solution을 유도하여 기존 MIM Zone model과 비교 분석하였다. 새롭게 유도된 Analytic solution은 기존의 MIM model 과 비교했을때 충분히 오랜시간이 경과한 후에는 해의 일치를 보이지만 MIM model의 경우 초기 농도값이 주입된 실제 농도보다 약 20 % 낮게 나타난다. Mass-transfer 계수, α는 일반적으로 시간의 흐름에 따라 감소하게 되는데 일정 시간이 경과하게 되면 안정화 되고 일정함을 유지하며 그 시간은 무차원으로 약 τ? = 0.15이다. 또한 α는 분자확산과 비례하며 Immobile 영역의 깊이와 반비례하는 반면 작은 시간이 경과한 후에는 시간에 종속되어진다. A new analytic solution was derived for the diffusion into or from an immobile zone of a rectangular 2-D pore. For a long time, the new solution converges to a traditional mobile-immobile zone (MIM) model, but only if the latter is used with an apparent initial concentration that is smaller by almost 20% than the true one. This is the tradeoff for using a simple MIM model instead of an exact model based on the diffusion equation. The mass-transfer coefficient was found to be constant for a sufficiently long time; it was proportional to the molecular diffusion and inversely proportional to the square of the pore depth. The mass-transfer coefficient was time-dependent for a sufficiently short time and may be significantly larger than its asymptotic value.

2차원 세공의 확산주도영역에 관한 1차 Mass-Transfer Equation의 유도

김영우(Young-Woo Kim),서병민(Byong-Min Seo),황승민(Seung-Min Hwang) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.5

도시화로 인한 지하수 함양 변화 및 대수층의 수리적 특성

정찬호 ( Chan Ho Jeong ),서병민 ( Byong Min Seo ),김희섭 ( Hee Seop Kim ),김교원 ( Kyo Won Kim ) 대한지질공학회 2006 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2006 No.-

오염운 이동의 불확실성 해석을 위한 몬테카를로 시뮬레이션기법

정찬호 ( Chan Ho Jeong ),구민호 ( Min Ho Koo ),서병민 ( Byong Min Seo ) 대한지질공학회 2006 대한지질공학회 학술발표회논문집 Vol.2006 No.-

불균질한 지하수대 내에서의 오염물질 이동에 관한 시뮬레이션 시 적률들의 안정화

서병민,이현구 충남대학교 기초과학연구소 2005 忠南科學硏究誌 Vol.32 No.1

Three dimensional Monte-Carlo simulations of non-ergodic transport of a non-reactive solute plume by steady-state groundwater flow under a uniform mean velocity in isotropic heterogeneous aquifers were conducted. Ensemble averages of the second spatial moments of the plume, <S_(ij)'(t',l')>, plume centroid variances, R_(ij)'(t',l'), and one particle displacement variance or second spatial moment of an ergodic plume, X_(ij)'(t') were simulated with 3200 Monte Carlo runs for five variances of log K, σ^(2)_(Y)=0.1, 0.25, 1.0, 2.5, and 5.0, and a constant dimensionless length of line plume sources (l^(2)'=1) normal to the mean velocity. The simulated moments are increased in larger σ^(2)_(Y) of random fields and the plumes are spreaded more in strongly heterogeneous aquifers. The simulated moments are stabilized while the number of simulated random fields are increased, and the transverse moments need more random fields than the longitudinal moments to be stabilized (M>1600). The stabilization of the moments has strong correlation with the number of random fields but doesn't show clear correlation with the degree of heterogeneity of the random fields.