입자부상 동축 분사기에서 입자와 유동의 상호작용에 대한 연구

윤정수(Jungsoo Yoon),윤영빈(Youngbin Yoon) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12

초공동 수중운동체의 연료 및 산화제 분사기 설계를 위한 동축형 분사기를 이용한 입자 부상제트의 특성에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 특히, 입자부상제트에서 입자 로딩비 및 분사속도가 유동특성에 미치는 영향 및 입자 자체의 분포특성에 대하여 연구하였다. 입자와 이송가스의 특성을 동시에 계측하기 위하여 이송가스의 특성을 파악하기 위한 1 ㎛의 입자와 42 ㎛의 큰 입자를 동시에 분사하여 이를 PIV 기법을 통하여 측정하였다. 이를 통하여 입자의 로딩비가 증가 할수록 이송가스의 축방향 속도 감소율이 감소한다는 것을 알 수 있었고, 입자 분포는 높은 와도를 지니는 혼합영역 바깥 부분에 주로 분포한다는 것을 알 수 있다. Experimental Research on characteristics of particle-laden jet by using a coaxial injector was conducted in order to design fuel and oxidizer injectors of the supercavitation underwater vehicle. Especially this paper investigated the effect of particle loading ratio and nozzle exit velocity on the fluid phase and particle dispersion characteristics in particle-laden jet. Particle Image Velocimetry was used by simultaneously injection 1㎛ and 42㎛ particles for the represent fluid and solid phase to obtain particle and fluid velocity simultaneously. Fluid phase centerline velocity decay rate decreases according to particle loading ratio increases, and particles are located at the outside of the high vorticity region in a mixing layer of a coaxial injector.

낙동강 유역 돌발홍수 예측정보 실증 시스템 개발

윤정수(Yoon, Jungsoo),황석환(Hwang, Seokhwan),김형산(Kim, Hyungsan),김태형(Kim, Taehyung) 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

KICT X밴드 이중편파레이더의 레이더 강우량에 대한 정량적 평가

윤정수(Yoon Jungsoo),황석환(Hwang Seok-Hwan),이동률(Lee Dong-Ryul),오병화(Oh Byung-Hwa) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.2

Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) introduced X-band dual-polarization radar (KICT hydrological radar) in September 2013 to observe the heavy rainfall in urban area. It has been known that X-band dual-polarization radar is good for the observation of the heavy rainfall because the radar can provide data with high spatial-temporal resolution. This study estimated the radar rainfall by using the specific differential phase (KDP) from KICT hydrological radar and quantitatively assessed the radar rainfall. Forty two rain events were applied and eighty AWSs within the radar observational range were used for the assessment. As a result, there was no bias in the radar rainfall estimated by KDP. The accuracy of the radar rainfall was more than 50 % and the accuracy on the close range from 5 to 20 km was more than 60 %. Also, it has found that X-band dual-polarization radar was useful for the observation of the heavy rainfall than the small rainfall because the accuracy increased as the radar rainfall increase. 한국건설기술연구원(KICT)은 도시 지역에서의 집중 호우 감시를 위해 2013년 9월에 X밴드 이중편파레이더(KICT 수문레이더)를 도입하였다. X밴드 이중편파레이더는 시공간적으로 고해상도의 관측자료를 제공하여 도시 지역에서의 집중 호우 감시에 탁월한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 KICT 수문레이더로부터 제공되고 있는 비차등위상차(KDP)를 이용하여 레이더 강우량을 추정하였고 레이더 강우량에 대한 정량적 검증을 실시하였다. 이를 위해 2013년부터 2016년까지 관측된 총 42개의 강우사례를 적용하였고 레이더 관측반경 40 km 내에 위치한 80개의 AWS를 이용하였다. 그 결과 KDP로 추정된 레이더 강우량의 편의는 거의 없는 것으로 나타났다. 정확도는 50% 이상으로 나타났으며, 근거리 영역인 5~20 km 영역에서의 정확도는 60% 이상의 수준으로 나타났다. 또한 강우의 세기가 커질수록 정확도가 높아지는 것으로 나타나 X밴드 이중편파레이더는 강우의 크기가 작은 호우 보다 큰 호우에서 우수한 것으로 나타났다.

레이더강우의 수문 활용 제고를 위한 실시간 품질관리 기법 제안

윤정수(Jungsoo Yoon),황석환(Seok-Hwan Hwang),강나래(Narae Kang) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.6

The primary aim of a rain radar is to observe ground-level rainfall accurately. Effective quality control of rain radar data is necessary to ensure accuracy. In the field of hydrology, various methods have been employed to improve the quality of radar rainfall by correcting or synthesizing it with gauge rainfall. However, it is more important to enhance the quality of radar polarimetric variables in order to improve the quality of radar rainfall. Rain radar systems generate various polarimetric variables through complex radar hardware systems and signal processing algorithms. Measurement errors may arise from equipment abnormalities, inappropriate operating settings, and obstructions in observation during signal processing algorithms and production process of polarimetric variables. Because rain radar is an observation device operating in real time, it entails more frequent and continuous quality control compared to flowmeters that intermittently measure streamflow. This study introduces a series of real-time quality control methods tailored for rain radar, including inspection of radar rainfall accuracy, quality analysis of polarimetric variables (ρHV, ZDR, ΦDP), error estimation of polarimetric variables, and long-term variability of errors. 강우레이더는 지상에 가까운 강우 관측을 주요 목적으로 하고 있으며, 강우의 정확도 확보를 위해서는 지속적으로 레이더 자료에 대한 품질관리가 필요하다. 그 동안 수문 분야에서는 레이더 강우의 품질을 높이기 위해 우량계 강우를 이용하여 레이더 강우를 보정하거나 합성하는 방법을 많이 채택해왔다. 하지만 레이더 강우의 품질을 높이기 위해서는 레이더 편파변수들의 품질을 높여야 하는 것이 더 중요한 과정이다. 강우레이더는 복잡한 기기와 신호 처리 단계를 거쳐 다양한 편파변수들이 생산된다. 이러한 신호처리 및 편파변수 생산 과정에서 기기의 이상, 운영 설정의 부적합, 관측 환경에 방해물 등에 의해 다양한 관측 오차가 발생할 수 있다. 강우레이더는 실시간으로 운영되는 관측기기이기 때문에 간헐적으로 측정되는 유량관측기기 등 보다 주기적이고 지속적인 품질관리가 요구된다. 이에 본 연구에서는 강우레이더 품질관리를 위해 레이더 강우정확도 검토, 편파변수(ρHV, ZDR, ΦDP) 품질 분석, 편파변수 오차 추정 및 장기적인 변동성 검토 등 일련의 실시간 품질관리 기법들을 제시하였다.

제주도 지역 특성을 반영한 홍수 모델링 기술 개발

윤정수 ( Jungsoo Yoon ),황석환 ( Seokhwan Hwang ),강나래 ( Narae Kang ),성호제 ( Hoje Seong ),박창열 ( Changyeol Park ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

제주도는 태풍의 길목에 위치하여 자연재해에 매우 취약한 환경을 나타내고 있다. 최근 기후변화 영향이 제주도에서 심화되고 있으며, 한라산으로 인한 호우의 산지효과로 인해 하천의 돌발홍수 위험은 더욱 가중되고 있다. 그럼에도 제주도는 섬지역인 이유로 내륙과 달리 재난 재해 대응 기술력이 상대적으로 미진하였다. 이에 본 연구에서는 제주지역에서의 재난 재해 대응 기술력 향상을 위해 제주도 특성을 반영한 홍수 모델링 기술을 개발하였다. 이를 위해 먼저 제주 지역 호우의 시공간 분포 특성을 고려한 강우시나리오를 개발하였다. 강우시나리오 작성을 위해 AWS 자료 및 레이더 자료가 활용되었고 강우 시공간 특성(강우량, 지속기간, 이동, 공간분포 등)이 고려되었다. 한편 한국건설기술연구원에서는 강우레이더 기반의 침수 및 홍수 위험지수 산정 모델을 개발하였다. 홍수 위험지수는 분포형 개념 모델을 이용하고, 1km 격자단위로 유출과정과 유하과정을 두 개의 모델로 구현하며, 유출 및 유하에 관한 지질 혹은 경사 등의 환경 변수는 1km 격자별로 독립적으로 설정한다. 유출량 계산에서는 지상의 피복 상태를 적절히 취급하는 것이 중요하며, 하천에 이르기 전의 지표면 부근의 물의 흐름과 같은 시공간의 규모가 작은 유출현상을 취급하기 때문에 유역을 대상으로 한 일반적인 유출모형보다도 정밀한 유출해석을 제공한다. 이에 본 연구에서는 제주 지역의 강우 특성을 반영한 강우시나리오를 침수 및 홍수 위험지수 모델의 입력자료로 활용하여 제주도의 지역 특성을 반영한 홍수 모델링 기술을 개발하였다.

입자부상 동축 분사기에서 입자로딩비가 유동 특성과 입자분포에 미치는 영향에 대한 연구

윤정수(Jungsoo Yoon),윤영빈(Youngbin Yoon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회지 Vol.19 No.3

공간가중회귀모형을 활용한 일강수량 공간 상세화

윤정수(Yoon, Jungsoo),오병화(Oh, Byung Hwa),조재웅(Cho, Jae Woong),김윤태(Kim, Yun Tae),황석환(Hwang, Seok Hwan) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.3

지점 관측자료로부터 공간 상세화된 수문기상 자료는 유역 단위 수문순환 해석의 기초 입력자료로 활용되기 때문에 다양한 공간 상세화 기법이 개발되어왔다. 그러나 각 방법의 장단점이 존재하고 각 방법의 결과에 대한 차이가 크기 때문에 상세화 기법의 실무 적용은 한계가 있다. 또한 현재까지 기법 간의 신뢰할 만한 비교 검증이 없었던 것도 사실이다. 따라서 최적의 상세화 기법 결정을 위해 수문기상 자료 상세화 기법에 대한 체계적인 조사와 상세화된 자료의 정량적 신뢰도 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 공간적인 내삽방법인 공간가중회귀모형을 실제 12개의 호우사상에 적용하여 공간 상세화된 일강수량을 검토하였다. 그 결과 공간가중회귀모형에 의해 상세화된 일강우량은 고도에 따른 경향성이 나타난 경우에 다중이차내삽방법에 의한 일강수량과 유사하게 나타났다. 반면 이러한 경향 없이 저고도에서만 강우가 크게 발생한 경우 공간가중회귀모형에 의해 추정된 일강우량은 주변 유역의 일강우량과 평활화되는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 공간가중회귀모형의 독립변수로 고도를 적용하였으나 고도만으로는 한반도 지형 특성을 반영하기에는 한계점이 있음을 확인하였다. Various spatial downscaling methods have been developed since the downscaled hydrological and meteorological data from point measurements can be used for input data of hydrological analysis. Each of the methods, however, have the pros and cons and there is a lot of difference between the results of the methods so that the practical application of the methods is not easy. Also, there have been not comparison and verification for each spatial downscaling method in Korea. Therefore it needs to investigate the spatial downscaling methods and assess the downscaled data for the determination of the optimal spatial downscaling method. This study applied the geographically weighted regression model to twelve events and examined the downscaled daily rainfall. As a result, the downscaled daily rainfall by the geographically weighted regression model was similar to the downscaled daily rainfall by the multi-quadric interpolation method when the rainfall correlated with the elevation. However, the downscaled daily rainfall by the geographically weighted regression model was smoothed with the daily rainfall of adjacent basins. It has been found that only using elevation as an independent variable of the model has a limit to reflect the Korean geographic feature.

수도권 돌발홍수 감시를 위한 X밴드 이중편파레이더의 운영 기술 및 수문 적용성

윤정수(Yoon, Jungsoo),황석환(Hwang, Seokhwan),이동률(Lee, Dong-Ryul),강나래(Kang, Narae) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.2

레이더는 넓은 영역과 높은 시공간 해상도의 강우 자료를 제공한다는 점에서 도시지역에서의 돌발홍수 대응에 유리하다. 2014년에 한국건설기술연구원은 국내 최초로 X밴드 이중편파레이더를 도입하였고 시공간적으로 고해상도의 강우 자료를 활용하여 수도권 지역에서의 돌발홍수에 대한 연구를 진행하여 왔다. 수재해정보플랫폼 융합 기술 연구단은 X밴드 이중편파레이더의 다양한 장점에 주목하여 수도권에 2기의 X밴드 이중편파레이더(KRU 레이더와 YSU 레이더)를 2017년에 도입하였다. 본 연구에서는 KRU 레이더와 YSU 레이더의 특성 및 관측전략, 품질관리기술을 서술하고 2017년부터 2019년까지 3년간의 강우 사례를 분석하여 수도권 지역에서의 X밴드 이중편파레이더의 수문 적용성에 대하여 평가를 실시하였다. Radar is useful for monitoring flash flood in urban areas because it provides rainfall data with high spatial and temporal resolution for a wide area. In 2014, the Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology introduced the first X-band dual-polarization radar in Korea and has subsequently been researching on flash floods in the metropolitan area using the rainfall data. Considering the various advantages of X-band dual-polarization radar, the Water Hazard Information Platform in Korea introduced two X-band dual-polarization radars (KRU and YSU radars) into the metropolitan area, in 2017. This study described the characteristics of KRU and YSU radars, their observation strategies, and quality control techniques. Moreover, we also assessed the hydrological applications of the X-band dual-polarization radars in the metropolitan area by analyzing three years of rainfall data from 2017 to 2019.

입자 부상 제트에서 오리피스 길이가 입자 분포에 미치는 영향에 대한 연구

윤정수(Jungsoo Yoon),백경엽(Kyong-Yup Paik),길태옥(Taeock Khil),윤영빈(Youngbin Yoon) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회지 Vol.16 No.6

돌발홍수예측 시스템 활용성 평가

윤정수(Yoon, Jungsoo),황석환(Hwang, Seokhwan),강나래(Kang, Narae),이동률(Lee, Dongryul) 대한토목학회 2021 대한토목학회 학술대회 Vol.2021 No.10