• 한국습지학회지
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• 제24권3호
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• pp.196-203
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• 2022

본 논문은 자유수면에서 마이크로 중력식 와류 수차의 성능에 블레이드 상대위치 변화의 영향을 이해하는 것이다. 일정한 와류 유동에서 자유수면 아래 상대 와류 수심비(y/h_v)의 범위 0 ~ 0.778 지점에 설치된 블레이드의 위치 변화에 따른 마이크로 와류 수차의 회전수, 전압 및 전류를 측정하였다. 유량은 0.0063 ~ 0.00662 m³/s 범위이다. 실험 결과는 유입되는 유속과 난류강도의 분포가 변하기 때문에 블레이드의 상대위치가 마이크로 와류 수차의 성능에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 와류 수차에서 발생하는 에너지의 최대량은 상대 와류 수심비 0.111 ~ 0.222 지점에서 발생했다. 상대 와류 수심비 0.111 지점의 출력은 자유수면 아래 상대 와류 수심비 0.588 지점보다 약 2.4배 더 크게 나타난다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.118-131
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• 1991

자유수면 근처에서의 박리유동 현상을 수치 시뮬레이션 방법과 유선 가시화 시험 방법으로 연구하였다. 수치 시뮬레이션은 물체표면에서 유기되고 확산(diffusion) 및 대류(convection)에 의해 유동중으로 박리되어 방출되는 보오티시티(vorticity)를 다수의 보오텍스로 치환하여 유동의 변화와 유체력을 구하는 보오텍스블럽 법을 사용하여 수행하였다. 이 방법으로 대규모의 와류의 생성 및 변화를 추정할 수 있으며 또한 자유수면과 와류유동의 상호간섭현상 그리고 동 유체력 등을 추정할 수 있었다. 유선 가시화 시험은 해사기술연구소의 공동수조에서 수행하였으며, 직류 전원에 의해 얻어진 수소기포를 가시화 입자로 이용하였다. 조명장치는 할로겐 램프를 이용하였고, 연속사진을 가시화의 결과로 사용하였다. 또한 자유수면의 시간적 공간적 변화를 파고계를 이용하여 계측하고 이로부터 와류유동의 변화 주기를 추정하였다.

• 한국습지학회지
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• 제25권3호
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• pp.176-183
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• 2023

본 연구는 자유수면 아래 원통형 와류발생부에서 와류 수차 성능에 대한 블레이드 수가 미치는 영향을 이해하는 것이다. 동일한 블레이드 형상을 사용하여 상대 와류 수심비(y/h_v) 0.065 ~ 0.417 범위에 설치된 2개, 3개, 4개, 5개 및 6개의 블레이드로 마이크로 와류 수차의 성능을 실험하였다. 연구 결과로서 블레이드 수가 증가함에 따라 회전수, 전압, 전류 및 출력이 유속 0.7 m/s 이하일 때 상대 와류 수심비 0.065와 0.111 지점에서 증가한다. 5개 블레이드 수차의 평균 출력은 다른 블레이드 수보다 높게 나타난다. 오리피스 근처에 설치된 직경 130 mm인 4개의 블레이드 수차의 성능이 와류발생부에서 동일한 수의 직경 220 mm인 블레이드 수차보다 높다.

• 한국습지학회지
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• 제23권3호
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• pp.234-241
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• 2021

본 논문은 자유수면을 갖는 와류수차의 성능에 풀리의 영향을 이해하는 것이다. 실험은 개수로 유입구 유량 0.0069 ~ 0.0077 m³/s 범위에서 물리적 인자(와류높이, 유속, 유효낙차 등)에 따른 수차의 회전수, 전압 및 전류를 측정해 분석하였다. 실험결과에 따르면 와류수차의 전압, 전류 및 회전수는 블레이드 형태와 상관없이 풀리비가 증가할 경우 감소하였다. 직선형 블레이드와 비틀린 블레이드의 효율은 풀리비 0.45 지점에서 52 %인 반면 소형 비틀린 블레이드의 효율은 풀리비 0.21 지점에서 54 %이다. 와류수차의 최대 발전량은 풀리비 0.5 지점 내에서 발생했다. 와류수차의 효율은 풀리비에 따라 0.2 ~ 58 % 범위에서 관찰되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.145-156
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• 2020

최근 도시지역의 불투수율 증가로 인해 내수침수 위험성이 증가하고 있다. 이에 도시침수 방지대책으로 빗물펌프장의 증설 및 신설에 대한 필요성이 부각되고 있다. 빗물펌프장의 효율을 증가시키기 위해서는 흡수조에서 발생하는 와류의 제어가 필요하다. 따라서 와류를 효과적으로 제어하기 위해서 펌프 흡수조 내 흐름특성 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 입자영상유속측정법을 이용하여 흡수조 내 유속분포 및 와류강도를 측정하기 위한 촬영 및 분석 조건들에 대한 민감도 분석을 실시하여 흡수조 내 유속 및 와류강도 측정의 한계를 확인하고 최적 방법들을 제시하고자 한다. 이를 위해 우선 레이저를 이용하여 흡수조 내 흐름을 촬영하였고, 상관영역 크기와 촬영 시간간격 및 측점 간격의 변화에 따른 유속분포와 와도분포를 비교하여 민감도를 검토하였다. 본 연구에서 대상으로 한 흐름조건의 자유수면와류의 경우 상관영역 크기가 와류 크기의 약 13 % 이상에서는 유속 산정 정확도가 감소하는 것으로 나타났으며, 연속되는 두 장의 영상 간 입자의 변위가 1 mm 이상이 되면 연직방향의 흐름 때문에 이탈되는 입자들이 많아져 정확도가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 자유수면와류가 차지하는 격자의 개수가 증가할수록 와도의 크기가 커지는 것으로 나타났다. 이와 같은 연구결과는 입자영상유속계를 활용한 흡수조 내 유속분포 및 와류강도 측정 시 촬영 및 영상분석 조건을 결정하는데 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제26권3호
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• pp.236-244
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• 2024

본 논문은 자유수면을 갖는 2단 와류 수차의 성능에 관한 연구이다. 2단 러너의 성능은 원통형 와류발생부에서 유량변화와 러너의 위치 변화에 따라 실험하였다. 실험결과로서 토크, 전압, 전류 및 회전 속도 등의 성능 매개변수는 유량이 증가함에 따라 증가하였다. 러너 수심비는 2단 와류 수차의 성능에 중요한 영향을 미친다. 2단 러너에 의해 생성된 가장 높은 발전량은 오리피스 근처의 러너 수심비 0.054~0.162 범위에서 발생하였다. 2단 러너의 출력은 단일 러너보다 더 많은 와류와 블레이드 접촉 면적으로 인해 7.2~7.7 L/s의 유량 범위에서 높았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.228-232
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• 2010

두 가지 어류 이동용 여수로 설계안에 대하여 유한요소법 기반의 레블�V 기법을 이용하여 흐름을 모의하고 적용성을 검토하였다. 첫 번째 설계안은 저수지에서 여수로로 직각 형태의 유입부를 가지고 있으며, 두 번째 설계안은 부드러운 곡면 형태의 유입부를 가지고 있다. 수치해석 결과를 자유수면의 위치, 압력분포 등의 특성을 중심으로 여수로 수리모형 실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 직각 형태의 유입부를 갖는 설계안의 경우, 유입부의 응력분포의 영향으로, 평탄하지 않은 자유수면형과 압력분포를 보이는 것을 관찰할 수 있었다. 반면에 곡선형태의 유입부를 갖는 여수로의 경우에는 수면형과 압력분포에서 완만한 변화를 보이는 것이 관측되었다. 여수로 정상부에서 대기압보다 작은 부압의 분포는 두 가지 설계안 모두 비슷한 분포를 보였다. 여수로의 출구부에서는 측면부에서는 와류의 영향으로 인하여 수면의 상승을 관찰할 수 있었다. 결론으로서 곡면 유입부 형태의 여수로가 완만한 천이역을 갖고 있으며, 어류이동측면에서 유리함을 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제24권3호
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• pp.311-318
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• 1992

원자력 발전소에서 Mid-loop 운전시 배관내에서 발생하는 자유수면 와동으로 인해 잔열 제거계통 배관내 공기가 흡입될 가능성이 있으며 이로 인한 계통상실 방지를 위하여 수위와 흡입유량과의 관계를 실험을 통해서 H/d, 프라우드수, 레이놀즈 수 등과 같은 무차원 수로 구하였다. 실험결과 레이놀즈수는 크게 영향을 미치지 않았으며 주로 프라우드수가 자유수면 와동을 지배하는 것으로 판명되었다. 한편 운전시 펌프나 밸브의 개폐로 인한 수면의 섭동이 와동에 많은 영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 원자력 발전소의 안전과 관련하여 배관내에서 와동으로 인한 공기흡입 방지책으로 Reducer형의 흡입구 개선방안을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권7호
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• pp.767-774
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• 2012

신형경수로인 APR1400의 안전주입탱크에는 유량조절장치가 설치되어있다. 이러한 유량조절장치는 안전주입탱크 내부의 수위에 따라 유량조절장치 내부에 위치한 와류실의 유동양식이 변하도록 설계되어 있어, 피동적으로 유량이 조절되는 특성을 가지고 있다. 그러나 고유량에서 저유량으로 전환되는 과정에서 유동의 관성에 의해 상부 기체가 방출되는 현상이 존재하여, FD 성능에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 전산유체역학 코드인 CFX 코드를 활용하여 안전주입탱크의 유량전환현상시 기체의 방출현상에 대해 이상유체 자유수면모델 적용하여 계산하였다. 이를 통해 안전주입수의 수위 및 상부 충전기체의 거동을 평가하여 FD 성능특성에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 유량전환구간에서 자유수면의 높이가 순간적으로 낮아지게 되어, 상부의 기체가 일부 방출되는 것으로 평가되었으나, FD 성능특성에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 평가되었다.

• 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.