• Title/Summary/Keyword: 물질수지계산

Search Result 68, Processing Time 0.027 seconds

Validations of a Numerical Model of Solute Transport in a Snowpack (눈 속에서 용질이동을 모사하기 위한 수치모델의 검증)

  • Lee, Jeonghoon
    • Economic and Environmental Geology
    • /
    • v.45 no.5
    • /
    • pp.525-533
    • /
    • 2012
  • Snowmelt from seasonal snow covers can be significant in many environments of northern and alpine areas. Water flow and chemical transport resulting from snowmelt have been studied for an understanding of contributions to watersheds or catchments. A Mobile-Immobile water Model (MIM) was developed to describe the movement of ionic tracers through a snowpack by Lee et al. (2008a) and Lee et al. (2008b). To validate the model used in the studies, mass balance calculations of the model were conducted and comparisons were made between model results and analytical solutions in this work. Mass balance was calculated based on the fact that change in total mass within a snowpack with time is equal to sum of any change in the flux of water or ionic tracers into and out of the snowpack. Calculations of both water and ionic mass show almost perfect agreement between changes of two water and solute mass fluxes. Comparisons between model results and analytical solutions including wave velocity and effective saturation show almost perfect agreement.

Parameter Estimation of the Water Quality model using the Inverse Theory (역산이론을 이용한 수질모형의 매개변수 추정)

  • Cho, Bum-Jun;Cho, Hong-Yeon;Jeong, Shin-Taek
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
    • /
    • 2005.05b
    • /
    • pp.469-473
    • /
    • 2005
  • 수질모형의 지배방정식에서 정의되는 대표적인 수질매개변수는 유역 및 대기로부터의 오염부하량 퇴적물로부터의 오염물질 용출부하량, 확산계수. 반응계수 등으로 직접적인 관측이 곤란할 뿐만 아니라 많은 관측비용을 필요로 한다. 본 연구에서는 매개변수를 포함한 오염물질 수지방정식을 구성하고, 구성된 선형 연립방정식을 이용함으로써 계산된 농도분포자료와 관측된 시계열 농도분포자료를 이용하여 계산한 질량변화량의 차이를 최소화하는 역산문제를 구성하여 모형의 매개변수를 추정하는 방법을 제시하였다. 이 방법을 이용하여 천수만, 울산만(울산항) 해역에서 관측된 연직방향 농도분포 자료를 이용하여 확산계수 및 대기로부터의 오염부하량, 퇴적물로부터의 오염물질 용출율, 확산$\cdot$반응에 의한 오염물질 변화량 등을 추정하였으며, 추정 매개변수는 시기적으로 변동이 크게 나타났다. 반면, 추정매개변수를 이용한 관측자료와 계산결과를 비교한 결과, RMS 오차는 관측자료 범위의 $5.0\% 이하, 일치지수는 0.95 이상으로 본 방법을 이용한 매개변수 추정결과의 신뢰성은 우수한 것으로 파악되었다.

  • PDF

Mass Transfer Model and Coefficient on Biotrickling Filtration for Air Pollution Control (대기오염제어를 위한 생물살수여과법에서 물질전달 Model과 계수에 관한 연구)

  • Won, Yang-Soo;Jo, Wan-Keun
    • Korean Chemical Engineering Research
    • /
    • v.53 no.4
    • /
    • pp.489-495
    • /
    • 2015
  • A fundamental mathematical model for mass transfer processes has been used to understand the air pollution control process in biotrickling filtration and to evaluate the mass transfer coefficients of gas/liquid (trickling liquid), gas/solid (biomass) and liquid/solid based upon experimental results and mathematical model calculations for selected operating conditions. The mass transfer models for the utilization of the steady-state mass balance for gas/liquid, and dynamic mass balance model for gas/solid & liquid/solid in biotrickling filters were established and discussed. The mass transfer model considered the reactor to comprise finite sections, for each of which dynamic mass balances for gas/solid and liquid/solid system were solved by numerical analysis code (numerical iteration). To determine the mass transfer coefficients ($K_La$) of gas/liquid, gas/solid & liquid/solid in a biotrickling filter, the calculation results based upon mass balance equation was optimized to coincide with the experimental results for the selected operating conditions. Finally, this study contributed the development of experimental methods and discussed the mathematical model to determine the mass transfer coefficients in a biotrickling filtration for air pollution control.

Estimation of material budget for Keum river estuary using a Box Model (BOX 모델을 이용한 금강 하구해역의 물질수지 산정)

  • Kim Jong-Gu;Kim Dong-Myung;Yang Jae-Sam
    • Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
    • /
    • v.3 no.4
    • /
    • pp.76-90
    • /
    • 2000
  • The estimation of material cycle of pollutants is necessary for the environment management in coastal zone. Model for material budgets are useful tools to understand the phenomena of natural system and to provide an insight into the complex processes including physical, chemical and biological processes occuring in natural system. Budgets of fresh water, salt and nutrients were estimated in order to clarify the characteristics of seasonal material cycle in Keum river estuary. Inflow volumes of freshwater into system was approximately 1.014×10/sup 8/~12.565×10/sup 8/m³/month and discharge in Keum river has occupied 99.7% of total freshwater. Seasonal variations of freshwater volume in the system were found to be very high in the range of about 4 ~ 14 times due to rainfall in summer season. Existing water mass of freshwater in system calculated by salt budget was approximately 0.339×10/sup 8/~0.652×10/sup 8/m³. Mean residence time of freshwater was calculated to be about 1.6~10.0day, and exchange time was calculated to be about 2.2~11.9day. Mean residence time was short as 1.6day in summer due to precipitation, and long as 10.1day in winter due to a drought. Inflow masses of DIP and DIN were approximately 5.57~32.68ton/month and 234.93~2,373.39ton/month, respectively. Seasonal inflow mass of DIP was larger than the outflow mass except for summer season. Thus, we postulate that accumulation of DIP in the system will happen. Residence times of DIP and DIN were calculated to be 1.1~6.4day and 1.8~10.9day, respectively. The ratio of water residence time versus DIP, DIN residence time was calculated to be 0.39~2.31 times and 0.83~1.13 times, respectively.

  • PDF

Analysis of Organic Carbon Mass Balance in Daecheong Reservoir Using a Three-dimensional Numerical Model (3차원 수치 모델을 이용한 대청호 유기탄소 물질수지 해석)

  • Kim, Dong Min;An, In Kyung;Min, Kyug Seo;Chung, Se Woong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
    • /
    • 2021.06a
    • /
    • pp.62-62
    • /
    • 2021
  • 산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.

  • PDF

Material Budgets in the Youngsan River Estuary with Simple Box Model (영산강 하구해역에서의 단순 박스모델에 의한 물질수지)

  • Lee, Kyeong-Sig;Jun, Sue-Kyung
    • Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
    • /
    • v.12 no.4
    • /
    • pp.248-254
    • /
    • 2009
  • Budgets of fresh water, salt, DIP and DIN in the Youngsan river estuary were estimated seasonally in order to clarify the characteristics of material cycling and flux of nutrients with a simple box model. Inflow volumes of freshwater into system was approximately $36.481{\times}10^6{\sim}663.634{\times}10^6m^3/month$ and existing water mass of freshwater in system calculated by salt budget was approximately $2.515{\times}10^6{\sim}5.812{\times}10^6m^3$. Mean residence time of freshwater was calculated to be about 0.26~2.03 day. water exchange $1,248{\times}10^6{\sim}9,489{\times}10^6m^3/month$ assumed with salinity between estuary and adjacent ocean. Inflow mass of DIN and DIN were approximately 76.63~1,149.91 ton/month and 2.91~61.22 ton/month, respectively. Residence times of DIP and DIN were calculated to be 0.45~1.10 day and 0.28~1.92 day, respectively. The ratio of water residence time versus DIP, DIN residence time was calculated that freshwater residence time was longer than DIP, DIN residence time except for summer season. Thus, We assume that circulation of Nutrients in the system will happen rapidly except for summer season. Specially DIP in Winter could assume to outer input source existence because of seawater inflow in system and high DIP concentration in open sea.

  • PDF

Simulation for the Filling Process of Resin Transfer Molding by Incorporating Composity Grids (복합격자법을 이용한 수지이동성형의 충전공정에 대한수치모사)

  • 이성재
    • The Korean Journal of Rheology
    • /
    • v.9 no.3
    • /
    • pp.103-110
    • /
    • 1997
  • 고분자 복합재료 제조방법의 하나인 수지이동성형의 충전공정을 모사하기 위한 수 치모사 코드를 개발하였다. 수지이동성형의 충정공정문제를 수학적 공식으로 표현하기 위하 여 비등방성 다공질체를 통과하는 유동에 대한 이론을 사용하였다. 과도상태로 진행하는 자 유표면의 동적 충전거동을 묘사하기 위하여 수치격자 생성을 포괄하는 경계적합 좌표계의 계산기법을 적용하였다. 이와 아울러 불규칙적인 구저와 다중으로 연결된 금형면의 충전모 사에 저합한 복합격자의 개념을 도입하였다. 복합격자들 간의 가상의 경계에 대해서는 검사 체적 기법을 이용하여 물질보존을 만족시켜 주었다. 임의의 금형 두께와 투과도를 가지는 다수의 금형면이 결합된 두 개의 입구를 지닌 금형을 대상으로 하여 몇가지 예를 시험해 보 았다. 수치모사의결과 복합격자의 개념을 도입한 수치모사 코드는 수지이동성형의 복잡한 충전공정을 보다 정교하게 모사하는데 응용될수 있음을 보여주었다.

  • PDF

Conceptual Design of 50 kW thermal Chemical-Looping Combustor and Analysis of Variables (열량기준 50kW급 매체순환식 가스연소기의 개념설계 및 변수해석)

  • 류호정;진경태
    • Journal of Energy Engineering
    • /
    • v.12 no.4
    • /
    • pp.289-301
    • /
    • 2003
  • To develop a chemical-looping combustion technology, conceptual design of 50 kW thermal chemical-looping combustor, which is composed of two interconnected pressurized circulating fluidized beds, was performed by means of mass and energy balance calculations. A riser type fast fluidized bed was selected as an oxidizer and a bubbling fluidized bed was selected as a reducer by mass balance for the chemical-looping combustor. Calculated values of bed mass, solid circulation flux, and reactor dimension by mass and energy balance calculations were suitable for construction and operation of chemical-looping combustor. It is concluded from the comparison of the design results and operating values of commercial circulating fluidized bed that the process outline is realistic. Moreover, the previous results support that oxygen carrier particle, NiO/bentonite, fulfills the conversion rates needed for the proposed design. The effects of system capacity, metal oxide content in a oxygen carrier particle, amount of steam input, gas velocity, and solid depth on design values were investigated and the changes in the system performance can be estimated by proposed design tool.

A Study on the Optimization of a Flash Smelting Process for Copper Production (구리 자용제련 공정의 최적화에 관한 연구)

  • 서경원;조석연
    • Journal of Energy Engineering
    • /
    • v.4 no.1
    • /
    • pp.153-161
    • /
    • 1995
  • 건식 제련법에 의한 자용제련 공정에 대하여 공정비용을 최소화시키고 최적 조업조건을 제시할 수 있는 최적화 모델을 개발하였다. 본 모델은 Outokumpu 공정을 기본으로 하여 물질 및 에너지 수지식과 비용 방정식을 포함하였으며 주어진 공정조건에서 공업용 산소량, 탄화수소 연료량, 원료 정광의 구리함량, matte의 구리함량 및 전기료 등이 공정비용에 미치는 영향을 계산할 수 있었다. 모델에 의한 계산결과 25% 구리정광을 원료로 하여 자용제련을 할 경우 matte의 최적 구리함량은 65%, 산화용 가스의 최적 산소함량은 53.4%, 최소 공정비용은 $9.22/ton정광이었다.

  • PDF

Parameter Estimation of Coastal Water Quality Model Using the Inverse Theory (역산이론을 이용한 연안 수질모형의 매개변수 추정)

  • Cho, Hong-Yeon;Cho, Bum-Jun;Jeong, Shin-Taek
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
    • /
    • v.17 no.3
    • /
    • pp.149-157
    • /
    • 2005
  • Typical water quality (WQ) parameters defined in the governing equation of the WQ model are the pollutant loads from atmosphere and watersheds, pollutant release rates from sediment, diffusion coefficient and reaction coefficient etc. The direct measurement of these parameters is very difficult as well as requires high cost. In this study, the pollutant budget equation including these parameters was used to construct the linear simultaneous equations. Based on these equations, the inverse problems were constructed and WQ parameter estimation method minimizing the sum of squared errors between the computed and observed amounts of the mass changes was suggested. WQ parameters, i.e., the atmospheric pollutant loads, sediment release rates, diffusion coefficients and reaction coefficient, were estimated using .this method by utilizing the vertical concentration profile data which has been observed in Cheonsu Bay and Ulsan Port. Values of the estimated parameters show a large temporal variation. However, this technique is persuasive in that the RHS (root mean square) error was less than $5.0\%$ of the observed value ranges and the agreement index was greater than 0.95.