• 상하수도학회지
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• 제26권3호
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• pp.423-430
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• 2012

This study was conducted to qualify the equality of the flow distribution from open channel between rapid mixing basin and flocculation basins in a domestic S_ water treatment plant, and to suggest a remedy for improving the equality. In order to evaluate the feasibility of the suggested remedy, computational fluid dynamics (CFD) technique are used, and for verifying the CFD simulation results tracer tests were carried out. From the results of CFD simulation and tracer tests, it was investigated that the modification of hydraulic structure in the distribution channel, which is to install the longitudinal orifice baffle in flow direction, could improve the equality of the flow distribution over 75%.

• 상하수도학회지
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• 제28권2호
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• pp.217-223
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• 2014

In order to suggest the methodology for improving the equity of flow distribution in open channel with multiple outlet, CFD simulations were carried out for actual scale distribution channel being operated in domestic G_WTP(Water Treatment Plant). Also, before and after installing the longitudinal multi hole(diameter=250 mm, 116 holes) baffle suggested by this research, turbidity measurements data were collected for evaluating the effects of hydraulic modification for inlet flow equity. From the both results, total turbidity of settled water was lowered by 30 % and equity of flow distribution was improved about 60 % compared with before hydraulic structure modification.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.918-928
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• 2013

각 응집지로의 유입유량 불균등현상은 대부분 정수장에서 직면하고 있는 중요한 문제점이다. 이와 같은 유량의 불균등현상은 응집지 분배수로의 구조, 지별 유출위어의 높이차 등과 관계가 있으나, 시설물 구조개선에 의한 유량의 균등화는 투자비용 대비 실효성이 크지 않은 문제점이 있다. 본 연구의 목적은 정수 시설물의 개선 없이 실험계획법(DOE, Design Of Experiment)과 반응표면분석법(RSA, Response Surface Analysis)을 이용한 유입밸브 개도율의 최적화로 각 응집지로의 유입유량을 균등하게 하는 것이다. 병렬로 연결된 6개 응집지의 유입밸브 개도율(%)과 유량분배율(%)을 각각 특성치(Y)와 인자(X)로 선정하고, 실험계획법과 반응표면분석법을 적용하여 지별 유량 균등분배를 위한 지별 유입밸브 개도율의 최적화 및 회귀식을 산출하였다. 최적화된 지별 유입밸브 개도율의 현장 적용결과, 지별 유량분배율의 표준편차는 3.80%에서 0.42%, 지별 침전수탁도의 표준편차는 0.29 NTU에서 0.03 NTU로 각각 감소하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권9호
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• pp.789-795
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• 2014

본 연구에서는 개방형 축열시스템에 설치되는 다양한 형상을 가진 디퓨저의 유량 분배 특성을 수치해석 하였다. 작동유체가 분기배관의 양 방향으로 나뉘어져 있는 구멍들을 통하여 균등하게 분배되도록 4가지 형상의 디퓨저를 설계하였다. 상용 해석 프로그램인 ANSYS-FLUENT을 사용하여 비압축성 유체의 3차원 정상 층류 유동으로 시뮬레이션을 수행하였다. 한 방향 또는 양 방향으로 분배되는 디퓨저는 유량이 일정하게 분배되지 않는 반면에 양 방향 헤더 형식과 H형 대칭구조의 디퓨저는 균등한 분배 특성을 보였다. 한편, H형 대칭구조의 디퓨저는 양 방향 헤더 형식 디퓨저보다 높은 펌프 양정을 필요로 하므로 유량분배도 일정하고 펌프 양정도 낮은 양 방향 헤더 형식 디퓨저가 최적임을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1677-1680
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• 2006

하수처리장의 침전지 구조물은 고형물(SS) 및 현탁물을 침전, 제거하여 하수의 정화를 도모하는 시설로 초기 유입 하수의 생물학적 처리로 인해 발생되는 슬러지와 처리수를 분리함에 그 목적을 두고 있다. 침전지 구조물은 장소의 제약 및 침전지의 효율성 측면에서 많은 공법이 제안되고 있으며, 그중 이층 침전지의 경우 구조물의 시공비용 절감 및 공간 활용측면에서 단층 침전지에 비해 우수성을 인정받고 있다. 하지만 상 하 층에 위치하고 있는 침전지 유입부의 위치적 특성으로 인해 균등한 유량의 분배가 이루어지지 않고 유량이 한곳에 집중되는 현상으로 보일 수 있다. 본 연구에서는 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 이층 침전지의 유량분배 최적화를 위한 설계인자를 도출 하였다. 특히 상 하층에 위치하고 있는 유입부의 위치적인 특성을 고려하여 유입부의 직경을 상층 $500mm{\sim}600mm$, 하층 $500mm{\sim}700mm$으로 변화시키며 수치모의를 수행하였으며, 유입량의 분배효과를 확인하기 위해 각 동일한 위치에서 유입량을 산정하였다. 각 케이스별 분배효과를 분석한 결과 상 하층의 유입부 직경을 상층 600mm 와 하층 700mm를 적용했을 경우 유입량의 표준편차가 가장 작게 발생하며, 침전지 내부의 흐름이 원활하게 이루어지는 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 상용 CFD모형인 FLOW-3D를 계획 중인 H하수처리장의 이층 침전지 설계에 적용하였으며 유입부 직경에 따른 분배효과를 분석하였다.

• 상하수도학회지
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• 제27권2호
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• pp.215-222
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• 2013

The fluctuation of inlet flow to a water treatment plant makes a serious problem that it can change the outlet flowrate from each process abruptly. Since it takes very short time for the surface wave occurred from the fluctuation of inlet flow to reach the latter processes, it is impossible for operators to cope with that stably. In order to investigate the characteristics of hydraulic behavior for rectangular sedimentation basin in water treatment plant, CFD(Computational Fluid Dynamics) simulation were employed. From the results of both CFD simulations, it was confirmed that time taken for the follow-up processes by the fluctuation in intake well can be estimated by the propagation velocity of surface waves. Also, it takes very short time for the surface wave occurred from the fluctuation of inlet flow to reach the latter processes. In the case of inlet flowerate being increased sharply, local velocity within sedimentation basin appeared as wave pattern and increased due to convection current. Also, it could be observed that vortex made local velocity in the vicinity of bottom rise.

• 대한환경공학회지
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• 제37권11호
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• pp.607-618
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• 2015

본 연구에서는 CFD 모사와 PIV 기법을 이용하여 실규모의 사이드 스트림 방식의 막 모듈을 대상으로 유입부의 수리구조를 개선하여 모듈로 유입되는 유입 유량을 수직으로 균등하게 분포시킬 수 있는 방안을 제시하고 이를 실험적으로 검증하고자 하였다. 사이드 스트림 방식의 막 모듈을 대상으로 유입 유량을 수직으로 균등하게 분포시킬 수 있는 방안을 CFD로 설계한 결과, 내부 유입 수리구조에 유공 격벽을 설치함으로써 모듈내로의 유입유량은 표준편차 기준으로 약 40% 정도 감소됨을 확인하였다. 또한 CFD 결과를 검증하고 사이드 스트림 막 모듈의 편중된 오염의 원인을 조사하기 위해 수행된 입자영상유속 측정 결과로부터 유입구 반대편 유공에서 막 모듈 내부로 들어오는 수체의 유속이 상대적으로 커 수체의 모멘텀이 유입구 측벽에 강한 전단력을 발생하지만 유입구 반대 측벽에서는 사류가 형성됨을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2016

수공구조물 설계시 hardware와 software의 발달로 수리계산과 수치해석의 오차율이 감소함에 따라 수치해석을 이용하는 빈도가 높아지고, 신뢰도가 향상되고 있는 추세에 있다. 그러나 댐 설계에 있어 수위별 방유량 관계 검토시 수치해석값은 각 수위에 해당하는 몇 개의 유량값을 대응시켜 경향만 비교하고 수리계산 결과를 설계에 반영해 왔다. 이러한 방법은 여수로 주변에 인접구조물이 없고, 여수로 각 수문별 균등한 유량이 방류될 경우 문제가 되지 않지만, 여수로 직상류 지형에 만곡부나 지형적 특성이 여수로 방류에 영향을 미치거나, 취수탑 등 여수로에 인접한 수리구조물이 설치되어 접근수로에서 복잡한 유동을 형성하는 경우 각 문비마다 방류량의 분배율은 달라질 수밖에 없고, 수리계산 결과를 일괄 반영하기에는 오차가 증가할 수밖에 없다. 이에 본 연구에서는 댐 운영시 중요한 인자 중 하나인 수위-방류량 관계에 대하여 수치모형을 이용한 정밀한 분석을 통하여 댐 여수로 운영시 오차율을 저감시키고, 적용성을 향상시키는 방안을 검토하였다. 첫째, 수위별 방류량 관계 검토시 여수로 상류에서 일정한 시간에 따라 선형적으로 수위가 증가하도록 경계조건을 설정한 후 3차원 수치해석 모형의 Output data를 단위시간에 따라 수위와 방류량이 산정되도록 하고, 기존 검토 방식대로 각 수위별 모형을 steady 상태로 수행하여 비교분석하였다. 수리계산과 기존 방식, 본 연구에서 제시한 방법에 대한 오차율 검토 결과 오차는 3 % 이내로 검토되었다. 둘째, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 접근유속에 대한 영향을 받게 되므로 수리계산시 에너지 경사를 이용하여 수위값을 반영하지만, 수치해석을 이용하여 수위별 방류량 산정시 경계조건을 부여한 수위값을 반영하거나, 임의의 지점에서의 수위값을 반영하는 경우 등 일괄적이지 않은 수위값을 반영하여 오차율이 증가하는 경향이 있다. 따라서, 본 연구에서는 여수로 지점별 전수두를 측정하여 방류량 값을 산정하여 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3336-3344
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• 2014

본 연구의 목적은 소규모 응집침전모듈의 개발 및 lab-scale 테스트를 통한 실증이다. 최근 하수처리율이 높아짐에 따라 비점오염원 관리에 대한 관심이 높아지고 있어 소규모 처리장치 개발의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구의 응집침전모듈은 응집공정 이후 외부 영역에서 선회류를 통한 플럭(floc)의 추가 성장 및 미세 플럭 수의 감소, 내부 침전 영역에서 수직 수평류 복합침전방식을 통한 침전효율 증대로 효과적인 고액분리가 가능토록 하였다. 응집침전모듈은 수직 수평류 복합침전 방식을 통해 재래식침전조에 비해 같은 체적에서 침전면적 및 표면부하율을 4.4배 증가시킬 수 있었다. 본 연구에서 외부 및 내부 침전 영역에서의 선회류 형성 유지와 내부 침전영역에서의 균등한 유량분배를 본 공정의 중요한 설계인자로 선정하였고, 이의 도출을 위해 유체유동해석 모델인 FLUENT를 이용하였다. 선회류 유동경향 모사를 통해 유입속도, 외부조의 규격, 하부콘호퍼 깊이 등을 결정하였고 속도분포 및 유량분배 해석을 통해 유출공 직경과 개수, 유출홀 직경 등 내부 침전영역의 세부 규격을 도출하였다. $60{\ell}/hr$규모의 파일럿 테스트 결과 20분의 체류시간 동안(표면부하율은 $37.3m^3/m^2$일)탁도 300~800 NTU의 폐수를 고분자응집제 주입 없이 10 NTU 이하로 처리할 수 있었으며, 유체유동해석 모델을 활용한 설계인자 도출의 가능성을 확인하였다.