• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권8호
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• pp.41-47
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• 2010

본 연구에서는 휴믹산 농도, 초기 pH 그리고 공기주입유량과 같은 실험인자가 오존/페록시라디칼 반응시스템의 처리효율에 미치는 영향과 연속 처리을 통한 시스템의 처리 특성을 실험적으로 검토하였다. 오존과 페록시라디칼을 조합한 시스템의 처리효율은 각각의 단독공정에 비해 더 높은 색도 제거효율을 나타내었다. 초기 휴믹산 농도가 증가할수록 처리효율이 증가했지만 초기 휴믹산 농도 30mg/L 이상에서는 오히려 처리효율이 감소한 결과를 나타냈고 초기 pH의 경우 산성영역에서 보다는 중성과 알카리성 영역에서 휴믹산 제거효율이 더 높았으며 공기주입유량이 증가할수록 시스템의 처리효율이 증가하였다. Pilot-scale 시스템을 실제 정수장 유입수에 적용시킨 결과, TOC와 $COD_{Cr}$에 대한 각각의 평균 제거율은 약 70%와 60%로 나타나 수중 난분해성 유기물 제거를 위한 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.31-37
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• 2017

본 연구는 오존 방식 선박평형수 처리의 주요 장치인 기체-액체 이젝터에 대하여 구동 노즐의 유입부에 회전 운동 유도 장치에 의해 발생되는 구동 유체의 회전 운동이 이젝터 효율에 미치는 영향에 관한 연구이다. 먼저 배압에 따른 이젝터의 각 포트별 압력과 흡입 유량을 확인하기 위하여 실험 장치를 구성하고, 회전 운동이 없는 이젝터에 대한 실험 수행 및 데이터를 획득한다. 실험의 데이터를 바탕으로 격자 사이즈 비교를 통해 기체-액체 이젝터에 적합한 유한요소모델을 선정하였으며, 도출된 CFD 모델을 이용하여 구동 유체의 회전 운동이 이젝터의 흡입 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 이를 바탕으로 이젝터의 흡입 유량을 높이기 위하여, 메타 모델을 이용한 크리깅 기법을 사용하여 회전 유도 장치의 내부 형상 인자인 전체 길이 l, 내부 직경 d, 날개 개수 n에 대한 구조 최적화를 수행한다. 최적화된 회전 유도 장치를 적용한 결과 구동 유체의 회전 운동이 없는 이젝터에 비해 이젝터 효율이 약 3% 가량 개선됨을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.285-285
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• 2017

최근 전 세계적으로 심각해지는 물 부족 현상과 수질오염으로 대량의 원수를 빠른 시간 내에 여과하기 위한 여과장치의 개발 및 효율성 향상을 위한 연구의 필요성이 증가되고 있다. 특히 여과필터의 내부구조에 의해 유동이 편중되는 현상이 발생하면 여과효율 및 여과필터 유지관리에 문제가 발생되기 때문에 최적의 여과필터를 설계하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 수리모형실험으로 검토하기에 어려움이 있는 여과기 내부구조에 대한 유동특성을 수치해석을 이용하여 검토하였다. 수치해석은 유한요소법 기반의 수치모형으로 여과기 내부를 상세하게 모의할 수 없기 때문에 유한체적법 기반인 ANSYS CFX 모형을 이용하였다. 여과기 내 여과필터는 두께 2.0 mm, 공극율 25%로 가정하고 다공성 기법(porous media)을 적용하였다. 검토를 위한 경계조건은 유입부에 목표 취수량, 유출부에 대기압 조건을 적용하였으며, 여과기에 비해 매우 작게 구성된 여과필터 내부의 유동특성을 검토하기 위해 여과기는 최소 3.0 mm, 여과필터는 1.0 mm의 격자를 적용하였다. 현재 실제 여과시설에 적용되고 있는 여과기 제품 형상을 기준으로 여과기 내부 흐름공간의 크기 및 각도 조정에 따른 유동특성을 검토하여 여과효율을 비교하였으며 통과유량, 유속, 유속벡터 등을 검토하여 균등한 유량과 유속이 발생되는 최적의 여과장치 구조를 도출하였다. 본 연구에서 여과기 내부 구조 변경에 따른 유동특성 검토를 통해 도출된 최적의 여과기 내부크기 및 각도에 대한 설계인자는 여과기 내 여과필터의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 내구성 증진에 도움이 될 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권12호
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• pp.1035-1044
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• 2016

제방과 보의 접속부에서는 복잡한 3차원이 흐름이 발생하여 붕괴가 자주 발생한다. 따라서 연결부에는 일반적인 호안에 비해 큰 안정성을 가진 연결호안의 설치가 필요하다. 그러나 연결호안에 대한 설계기준은 하천설계기준에 제시되어 있지 않기 때문에 연결호안의 공학적인 설계를 위한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 연결호안에 사석을 포설하고 사석의 이탈조건을 파악하기위해 유량을 변화시켜가며 실험을 수행하였으며 실험수로는 폭 4 m, 길이 20 m의 직선수로이며 한쪽에만 제방이 설치되어 있다. 연결호안의 사석직경은 0.03 m 이며 유입유량은 $0.5{\sim}0.8m^3/s$이다. 동일한 조건에 대한 수치모의를 수행하여 연결부에 대한 흐름조건 및 제방 비탈면의 전단응력 등의 분포를 통해 영향범위를 파악하였다. 그 결과 연결호안의 경우 일반호안에 비해 사석직경이 4.1~6.9배 크게 산정되는 것으로 나타났으며 사석의 이탈속도가 같아도 유량이 클수록 취약지역의 범위가 하류방향으로 더 길게 발달하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 연결호안 주변의 수리학적 특성에 따른 사석직경 및 영향범위를 산정하는 방법을 제안하였으며 추후 고수부지의 영향, 다양한 형식의 보와 호안에 대한 실험과 추가적인 검토가 수행된다면 연결호안의 안정성을 확보 할 수 있는 합리적인 설계방법을 제시할 수 있을 것이라고 기대된다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2006년도 에너지.가스.기후변화학회 연합춘계학술대회 및 특별심포지움
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• pp.164-169
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• 2006

본 연구는 가정용 가스 보일러의 배기가스 유동특성을 전산유체역학을 이용하여 정밀 분석하고 CO 검지 장치의 최적화 설계를 결정하는 것을 목적으로, CFD 상용코드 FLUENT 6.2를 이용하였다. 배기가스 포집위치에서 가스 유속의 균일성과 CO농도 검출기에서의 속도가 주요 성능 인자이며 포집기의 위치, 포집구멍의 크기 및 배기가스의 유량을 주요 변수로 선택하였다. 포집기의 위치는 배기부의 상부와 하부인 두가지의 경우이고 두 경우의 배관 높이 차이는 10 mm이다. 포집구멍의 직경 변화는 3 mm, 4 mm 및 5 mm인 세가지 경우이다. 마지막 변수인 배기가스의 유입속도는 20,000 kcal/hr용량의 k사 가스 보일러가 공기비 1.1일 경우에 정상 연소시 0.5 m/s임을 알았고 저부하와 고부하일 경우를 고려해서 0.3 m/s, 0.5 m/s 및 0.7 m/s의 세가지 경우를 변수로 결정하여 총 18가지 형태의 대상을 전산유체 역학을 통해서 분석하였다. 궁극적인 목표였던 배기가스의 균일성은 한가지 경우를 제외 하고는 만족할만한 결과를 얻었기 때문에 CO검지 장치가 위치할 곳에서의 속도 및 포집구멍의 크기가 CO농도 검출기 유속의 주요 인자라 할 수 있다. 결론적으로 포집구멍의 크기가 5 mm인 6가지 경우 중에서 두가지 경우는 검지장치의 유효속도를 초과하였고 포집구멍의 크기가 3 mm인 경우는 검지장치의 유입 속도가 상대적으로 작으므로 포집구멍의 크기는 4 mm가 적합한 것으로 판단하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.145-149
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• 2011

우리나라의 강우특성은 여름철인 6월~9월에 집중되며 대부분이 일시에 집중적으로 발생하여 하천을 통하여 호소 및 바다로 유입된다. 이러한 강우특성으로 여름철에 집중되는 강우로 인한 하천의 유량을 댐과 같은 수공시설물을 통해 저류시킴으로써 하류지역의 홍수피해를 예방하고 이용할 수 있는 물을 안정적으로 확보할 수 있도록 하고 있으나 대형 인공호의 유역에서는 인구 증가와 상업 및 공업화에 따른 토지이용이 변화함에 따라 오염물질의 유입이 증가하고 있는 추세이다. 댐이나 호소는 지표면에 고여 있는 수체를 말하며 물이 천천히 흐르거나 흐름이 전혀 없는 경우도 있다. 댐이나 호소에서는 장기간 수류의 지체현상이 발생하므로 발생하는 수체 및 수질의 문제가 하천과는 다르다고 할 수 있다(서동일 등, 2009). 호소의 물은 정체되어 있기 때문에 흐르는 물에 비해 자정능력이 부족하고 바닥에 퇴적된 유기물이 분해되어 수질에 나쁜 영향을 미치기 때문에 수질관리에 여러 가지 어려움이 따른다(박석순, 2009). 따라서 흐름방향 보다 수심방향으로의 특성이 강하게 작용하는 댐이나 호소에서는 3차원 수리 수질 모형의 적용이 타당하며 본 연구에서는 이를 위하여 EFDC를 적용하였다. 섬진강 유역의 경우 전체유역의 65.8%가 임야로 이루어진 산림유역으로 비교적 적은 양의 유역오염물질이 발생하지만 산불이나 벌채와 같은 산림의 손실은 홍수기 때 유역오염물질의 발생 및 유출을 증가시켜 주변수체의 수질을 악화시킬 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 운암호 수질측정망 상류 유역면적인 $526.23km^2$에 대하여 토지변화 시나리오를 임야의 25%, 50%, 75%가 손실되어 나대지화 되었다고 가정하고, EFDC 모형을 이용하여 산림지역의 소실에 따른 토지피복 변화가 섬진강 댐 운암호의 수질에 미치는 영향 정도를 파악하였다.

• 한국습지학회지
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• 제22권2호
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• pp.121-129
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• 2020

본 논문은 자유수면을 가지는 와류유동 내 저낙차에서 마이크로 소수력에 관한 실험 연구이다. 내부 곡선 모서리가 있는 직선, 곡선, 비틀린 블레이드의 와류 높이, 터빈 회전 및 토크를 개수로 유입구의 유량 0.0069 ㎥/s 조건에서 측정하였다. 실험결과로서 최적의 와류 강도는 와류 발생부의 외부직경과 유출구 직경 비율 0.17~18.5 범위에서 발생했다. 직선 블레이드 출력과 효율은 다른 블레이드와 비교하여 높게 나타났다. 가장 높게 생성된 에너지는 12.33 W이고, 토크는 0.91 N·m이다. 유효낙차를 고려한 경우 가장 높은 효율은 29.5 %인 반면 와류 높이를 고려한 가장 높은 효율은 회전수 132 rpm에서 80.5 %이다. 직선 블레이드의 와류 유속은 개수로 유입구의 평균 유속보다 약 2.8배 더 크게 나타난다.

• 한국수산과학회지
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• 제19권3호
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• pp.274-280
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• 1986

대, 소조기에 마산만에서 연속관측한 자료를 사용하여 만구 단면의 유속 변동특성을 구명하기 위하여 net velocity와 RMS속도의 등양선 및 순 유출입량을 계산하여 검토하였다. 최강유속은 수도 중앙과 서부의 4m 이하의 표층에서 나타나고, 최대 유입속도 24cm/sec 최대 유출속도는 15 cm/sec이다. 최강유속 시간임에도 불구하고 4m 이심에서는 유속이 약하여 $0{\sim}2cm/sec$에 불과하다. 만구 단면의 가장자리의 상층에 역류가 존재한다. net velocity는 비가 오지 않은 대조기의 경우 유출유속은 만구단면 서부에서 나타나며, 유입유속은 단면 동부에서 나타난다. 비온 직후의 소조기에는 이와 정반대로 흐른다. RMS속도의 최대 세기는 대조기에 $11.3{\sim}15.0cm/sec$, 소조기에 $7{\sim}10.3cm/sec$로서 단면 서부의 표층에 있으며, 매 조석주기마다 거의 동일위치에서 계속 존재한다. 순 통과유량은 건기에 $-39.7m^3/sec$, 우기 $-170m^3/sec$로서 유출이 탁월하다. 항유성분은 건기에는 조석잔차류가 우세하지만, 소조기의 강우시에는 밀도류가 우세한 것으로 추리된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.92-92
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• 2012

경안천은 팔당호로 직접 유입되는 하천 중 유입량 대비 오염도가 매우 높아 상수원보호를 위한 특별관리가 요구되는 지역이다. 또한 경안천 유역은 수도권과 인접하고 있어, 도시화에 의해 토지이용이 지속적으로 변화되고 있다. 이러한 토지이용의 변화는 불투수면적을 증가시켜 강우시 유출 및 수질오염 발생량을 증가시킨다. 그러므로 불투수면적 증가에 따른 영향을 줄이기 위해서는 친환경 도시개발에 적용하고 있는 LID기법을 도입하여, 개발지역의 불투수면적 발생을 최소화하여야 하며 오염원 발생을 사전에 제어해야 한다. 그러나 도시개발시 무분별한 LID기법 도입은 정부의 막대한 예산 및 인력낭비를 초래하므로 현장적용 전 모델링을 통해 LID기법의 기대효과 및 비용을 산출하여야 하며, 도시 계획 수립시 가장 효과적인 LID기법을 제시하여야 한다. 따라서 효과적인 LID기법을 제시하기 위해서는 LID기법 평가가 가능한 SWMM모형을 이용해야 한다. 하지만 경안천 유역과 같이 유역 내 도시 와 비도시지역이 혼재되어 있는 우리나라의 대부분의 유역은 SWMM모형만으로는 유역의 강우-유출 및 수질 평가가 불가능하기 때문에, 유역 내 도시와 비도시지역의 유출 및 수질관리 평가가 가능한 SWAT-SWMM 연계모델을 이용하여 유출량 및 수질관리 효과를 분석해야 한다. 본 연구에서는 SWAT-SWMM 연계모델을 이용하여 LID기법 별 시나리오를 구축하였고, 시나리오별 유출량 및 수질오염 발생량을 모의하여 분석하였다. 분석결과 상당량의 유출량 저감 및 수질개선 효과가 나타났다. 또한 SWAT-SWMM 연계모델을 이용하여 모의된 수질자료는 환경부에서 제시하고 있는 단위유역 대표지점 수질환경기준 달성의 객관적인 평가를 가능하게 한다. 향후 LID를 적용한 SWAT-SWMM 연계모델을 이용하여 정부에서 규제하는 개발제한구역이 포함된 유역에서의 도시개발시 수질환경기준에 맞는 친환경적인 개발을 할 수 있을 것이라 기대된다.

• 태양에너지
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• 제15권2호
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• pp.77-90
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• 1995

본 연구는 용융점 온도가 $0^{\circ}C$인 순수 물이 수직원통형 빙축열조 내에 각각 형상비(H/R)가 4와 2인 형태로 채워져 있을 경우 수직원관 내로 유입되는 작동유체의 온도를 $-10^{\circ}C$, 유량을 10 liter/min로 고정시킨 후 유동방향을 상향과 하향으로 변화시켰을 경우 시간경과에 따라 나타나는 물의 응고형상, 수직원통의 온도분포, 수직원관의 온도분포, 축열량에 대한 열전달현상을 실험적으로 규명한 것이다. 축열조내 물의 온도분포는 초기온도가 $7^{\circ}C$인 경우 냉각과정중 축열조내 상부가 하부보다 높고 시간경과 후 물의 최대밀도점인 $4^{\circ}C$ 이하에서는 축열조 하부가 상부보다 높으며, 초기온도가 $4^{\circ}C$와 $1^{\circ}C$인 경우는 물의 밀도값이 최대점인 $4^{\circ}C$ 이하이므로 실험시작 초기부터 하부가 상부보다 온도분포가 높게 나타났다. 응고과정 시에는 동일한 초기온도 하에서 작동유체의 유동방향이 상향일 경우가 하향일 경우보다 축열조내 자연대류 유동이 활발하여 액상의 평균온도는 빠르게 강하되고 수직원관 외벽면의 상 하부 온도차이도 적으며, 응고형상은 축열조내 물의 초기온도가 $7^{\circ}C$와 $4^{\circ}C$ 일 때 상 하부에서 고르게 진전된다. 축열조내 물의 초기온도가 $1^{\circ}C$인 경우는 전도열전달의 영향이 지배적이므로 응고층의 생성은 작동유체 유동방향으로 형성되어진다. 축열량은 형상비에 관계없이 초기온도가 높을수록 크게 나타났으며, 동일한 초기온도 하에서도 작동유체의 유동방향이 상향으로 유입될 경우가 하향에 유입되는 경우보다 시간경과 후 크게 나타났다.