• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.174-174
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• 2012

최근 농업용저수지의 경우 기상이변에 따른 수위조절을 위하여 다량의 수문을 일시에 개방하는 사례가 지역적으로 증가하고 있는 추세이다. 그에 따라 당초 목적인 농업용수를 위한 취수시설이 최근 홍수조절용으로 활용됨에 따른 취수시설 내 공동현상이 발생하고 있다. 이러한 공동현상으로 인해 수시설물의 안정성에 문제가 발생하고 그에 따른 2차 재해위험이 있을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 공동현상 방지를 위해 취수시설 공기관 설계기준에 대하여 고찰하였다. 공동현상을 방지하고 홍수량을 적절하게 배제하기 위해서 유입되는 공기량산정식이 필요하다. 공기관 단면결정은 농업생산기반정비사업 설계기준(필댐)의 구조설계 부분에 정리되어 있지만 이는 이수측면에서 설계 및 시공이 진행됨에 따라서 취수에 대한 목적을 달성하기에는 어려움이 있다. 따라서 취수시설의 기능과 역할을 증대시키고자 취수시설 적정 공기관 설계를 분석하여 향후 신규, 개보수 및 현장 유지관리에 활용하기 위한 기초자료를 제시하였다. 이러한 공동현상 및 공기관 설계를 위하여 현장조사, 수치해석, 수리모형시험을 병행하여 문석하였다. 그 결과 취수탑의 형상변수와 수위에 대한 수치해석을 수행하여 변수가 소요공기량에 미치는 영향은 조절게이트 개폐율을 증가시킬수록 소요공기량이 증가하며, 약 80%의 개폐율에서 소요공기량이 최대가 되었다. 방수로 직경이 증가하면, 공기관 입구와 끝단의 압력차가 감소하여 소요공기량이 감소하고, 수위가 증가하면 소요공기량이 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 공동현상 방지를 위해 공기량 산정식은 취수터널에 연직수문이 설치되어 있는 6가지 흐름의 형태에 따라서 $/Q_w=0.04(F-1)^{0.85}$, $Q_a/Q_w=K(F-1)$, $Q_a/Q_w=0.014(F-1)^{1.4}$, $Q_a/Q_w=0.015(F-1)^{1.4}$의 관계식 중 적정한 것을 사용하여야 할 것으로 판단되며, 또한 공기관에 유입부의 허용부압은 수두로부터 1.0m이하로 하고, 공기관 내 풍속은 $45^m/s$를 기준으로 최대 $90^m/s$로 하여야 할 것으로 판단된다.

• Water for future
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• v.44 no.3
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• pp.59-67
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• 2011

본 고에서는 댐 (저수지) 취수시설의 공기관 설계기법에 대하여 소개하였다. 현재 매우 불충분하게 되어있는 우리나라 현행 설계기준을 소개하였으며, 예제를 통하여 공기관 직경 계산방법을 소개하였다. 앞으로 설계기준을 개정할 때 참고가 될 수 있을 것이며, 또한 설계자들에게 좋은 참고가 되었으면 하는 바람이다.

• Membrane Journal
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• v.27 no.1
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• pp.43-52
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• 2017

The air injection nozzle tube was inserted inside of the tubular membrane module to reduce membrane fouling and improve the permeate flux. The average pore size of membrane was $0.1\;{\mu}m$ and the yeast was used as a foulant. All of permeate experiments were started without air injection for the module equipped with the nozzle tube, then carried out continuously with air injection. Finally, the nozzle tube was removed from the module and the permeate was measured without air injection. The measured permeate fluxes were compared to examine the effect of air injection. The fluxes for air injection were consistently maintained or increased. The fluxes of no-air injection with the nozzle tube were greater than those of the empty tubular module. As operating pressure decreased to 0.4 bar, the flux enhancement of air injection based on no-nozzle case increased to 21%. Flux enhancements of air injection were above 30% as the gas/liquid two-phase flow was changed from the stratified-smooth to the intermittent pattern due to increase of gas flowrate.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.9
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• pp.948-954
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• 2008

Membrane bioreactor(MBR) processes have been widely applied to wastewater treatment for last decades due to its excellent capability of solid-liquid separation. However, membrane fouling was considered as a limiting factor in wide application of the MBR process. Excess aeration into membrane surface is a common way to control membrane fouling in most MBR. However, the excessively supplied air is easily dissipated in the reactor, which results in consuming energy and thus, it should be modified for effective control of membrane fouling. In this study, cylindrical tube was introduced to MBR in order to use the supplied air effectively. Membrane fibers were immersed into the cylindrical tube. This makes the supplied air non-dissipated in the reactor so that membrane fouling could be controlled economically. Two different air supplying method was employed and compared each other; nozzle and porous diffuser which were located just beneath the membrane module. Transmembrane pressure(TMP) was monitored as a function of airflow rate, flux, and ratio of the tube area and cross-sectioned area of membrane fibers(A$_m$/A$_t$). Flow rate of air and liquid was regulated to obtain slug flow in the cylindrical tube. With the same flow of air supply, nozzle was more effective for controlling membrane fouling than porous diffuser. Accumulation of sludge was observed in the tube with the nozzle, if the air was not suppled sufficiently. Reduction of membrane fouling was dependent upon the ratio, A$_m$/A$_t$. For diffuser, membrane fouling was minimized when A$_m$/A$_t$ was 0.27, but 0.55 for nozzle.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.10
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• pp.865-871
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• 2014

This study was conducted with the aim of developing a venturi-type air supply system for a microbubble generator. In order to determine the influence of the varying geometry of the venturi tube on the flow characteristics, a computational fluid dynamics (CFD) simulation was performed using the commercial CFD software ANSYS CFX-15. Furthermore, in order to elucidate the effects of variation in major design dimensions such as the air supply hole size, position of holes, and number of holes on the air supply characteristics, two-phase multiflow CFD analysis was performed. The analysis results showed that the starting point of expansion on the venturi tube with 0.75 is the best hole position and that the air supply hole size and the number of holes are linearly proportional to the amount of air.

• Journal of Energy Engineering
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• v.10 no.2
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• pp.166-175
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• 2001

핀-관 열교환기의 효율을 증대시키기 위하여는 열저항을 결정하는데 있어서 중요한 역할을 하는 공기측 열전달 특성의 향상이 필요하다. 본 연구에서는 슬릿핀과 같은 핀 형상의 개선으로 인한 높은 압력손실을 감소시키기 위하여 타원관형 열교환기를 고려하였으며 이를 자체 개발한 3차원 비압축성 Navier-Stokes 코드를 이용하여 공기측 성능을 해석하였다. 이 코드는 시간항에 스칼라 내재적 근사분해법(scalar implicit approximate factorization)절차, 공간항에 유한체적법과 2차의 풍상차분법을 사용한다. 핀 형상이 평판핀인 타원관에 대하여 세장비가 0.3, 0.5, 0.75인 경우와 핀 형상이 슬릿핀이고 세장비가 0.5인 타원관에 대하여 공기측 유동을 해석하였으며 이를 원관의 성능과 비교하였다. 평판핀의 경우, 압력강하량은 원관과 비교하여 세장비가 작아질수록 감소하는 것을 볼 수 있었으며, 열전달 계수는 고려한 유입속도 범위에서 원관을 기준으로 약 5%이하의 변화로 거의 동일하게 유지되는 것을 볼 수 있었다. 슬릿핀의 경우 역시 문제되는 높은 압력강하량은 타원관을 도입함으로써 효과적으로 낮출 수 있음을 볼 수 있었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.1
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• pp.149-155
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• 2013

In this study, factors that affect the air entrainment within a closed conduit by air drawn in through an air vent are investigated using a hydraulic scale model, which represents a gated circular conduit system connected to the intake tower of an irrigation reservoir. In addition, using data obtained during the hydraulic experiments, experimental equations are developed to estimate the amount of air drawn in through the air vent. In case of pressurized flow conditions downstream of hydraulic jumps, the relationships between $\frac{Q_a}{Q_w}$ and $Fr_g-1$ of the data form a experimental equation, $\frac{Q_a}{Q_w}=0.0304(Fr_g-1)^{1.0622}$; in case of free surface flow conditions, $\frac{Q_a}{Q_w}=0.0271(Fr_g-1)^{1.8205}$. Comparing two data sets observed under the two flow regimes with the results of previous researchers, patterns of the data sets are similar to the results estimated using the equations presented previously, and this indicates that the quality of the data obtained during the hydraulic experiments is ensured. In addition, it is revealed that air entrainment phenomena in the regions close to air vents are affected by the characteristics of supercritical flows downstream of gates. Finally, it is concluded that the equation developed for pressurized flow conditions can be applied to design of air vents.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.456-460
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• 2016

최근 기후변화의 영향과 급격한 도시화로 인한 하천 저류능력의 감소 및 부적절한 하수시설의 설계로 도시유역의 홍수 위험성이 증가하면서 적극적인 구조물적 홍수방어대책으로 대심도터널의 활용에 대한 필요성이 대두되고 있다. 일본을 비롯한 외국에서는 대심도터널의 활용이 적극적으로 고려되고 있으며 실제 설치 및 운영 사례 또한 증가하고 있다. 그러나 국내에서는 아직까지 홍수 방어용 대심도터널의 설치 및 운영된 사례가 없고 설계 및 시공과 관련한 기준 및 연구가 미미한 실정이다. 본 연구에서는 대심도터널 내부에서의 이상흐름 거동특성을 구명하기 위하여 터널을 모형화한 수평관에서 실험적 연구를 수행하였다. 직경 100 mm 투명 아크릴관으로 제작된 수평관 내부를 흐르는 물에 공기를 주입하여 기포를 발생시키고 전기전도계를 이용하여 유속변화에 따른 관에서의 물-공기 혼합 이상흐름의 거동특성에 대해 살펴보았다. 실험결과 터널 계통 전반에서의 물-공기(이상류) 거동 특성을 파악할 수 있었다. 이를 통해 대심도터널 내부 공기에 대한 효과적인 제어로 흐름의 안정화 및 그에 따른 수리성능의 개선효과를 기대할 수 있으며, 도시지역의 집중강우로 인한 수방재 대응 기술개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2008.11a
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• pp.515-516
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• 2008

MBR공정에서 막 오염을 제어하기 위하여 분리막 모듈에 원통형 관을 도입하여 각각 공기공급량과 MLSS농도, 분리막 면적에 따른 막 오염 정도를 나타내는 TMP를 분석하였다. 원통형 관을 사용하지 않은 대조군보다 원통형 관을 사용한 M$_1$과 M$_2$ 경우에 운전 종료 시점이 연장된 것을 확인할 수 있었고 공기공급량과 MLSS농도, 분리막 면적의 변화에 따른 TMP의 변화가 생기는 것을 확인할 수 있었다.

• Journal of the KSME
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• v.35 no.1
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• pp.36-45
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• 1995

주노즐내의 공기제트의 효율을 높이기 위해, 주노즐 제트 속도는 높을수록 높은 마찰력을 초래 하여 위사의 속도를 증가시킨다. 가속관의 길이가 증가하면 노즐출구에서의 공기의 속도와 난 류가 감소하며; 가속관의 직경이 증가할 때에는 공기속도가 감소하며 난류는 증가한다. 탱크압력, 가속관의 길이 등 유동조건에 따라 유동은 니들 끝과 가속관 출구에서 이중 초크(M=1)가 발 생할 수 있다. 에어가이드 직경과 노즐직경의 그 비율이 클수록 제트에 의한 유동의 비말동 반(entrainment)이 크게 된다. 실제 노즐직기내의 유동은 위사를 동반한 유동이므로 위와 같은 정성적인 설명에 위사의 물성치에 따른 고려를 반드시 하여야만 한다. 현장에서의 노즐설계는 노즐형상 자체의 영향은 물론 각종 위사의 물성치에 맞는 압축공기 압력 최적조건이 무엇인가를 찾는 일도 매우 중요하다.