• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.66-66
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• 2017

Hydraulic jump is typically designed to occur over low-haed dam spillways and weirs in the river. An important engineering application of the hydraulic jump is to dissipate the intense kinetic energy of the flows over such hydraulic structures. Turbulent flow and roller-like vortex riding up the free sureface of the jump cause most of the energy dissipation. We carry out a high resolution three-dimensional numerical simulations of a submerged hydraulic jump in a spillway and compare numerical results with a laboratory measurement obtained by the PIV. The numerical results further show the dynamic behavoirs of the inner and outer layers of the submerged wall-jet and the recirculating roller of the hydraulic jump.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.192.2-192.2
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• 2010

일반적 의미의 소수력발전은 계곡이나 저낙차의 하천에서 시도되었으나, 한국의 지형과 강수패턴등은 소수력발전을 활성화하기에 어려운 점들이 있었다. 이에 최근에는 정수장, 하수처리장등과 같은 인공구조물에 소수력발전을 설치 운영하는 방향으로 가고 있으며, 특히 화력발전소 냉각공정에 사용되는 해수를 이용한 소수력발전이 크게 성공하였고 확대설치 되어가고 있다. 해안에 위치하는 LNG인수기지에서는 LNG의 기화에 해수를 열원으로 사용하며, 기화공정에서 열교환 후 바다에 배출된다. 이 때 기화해수와 공기와의 접촉으로 생성된 거품은 해양미생물과의 복합작용으로 쉽게 깨어지지 않고 바다로 떠내려가게 된다. 이러한 거품은 시각적 거부감으로 인하여 인근어민들의 불편함을 야기하고 있으며, 또한 배출해수와 일반해수와의 온도차로 인한 인근 어장이나 양식장의 어획고에 미칠 수 있는 부작용의 가능성에 대한 우려는 더욱 방류해수의 적절한 처리를 필요로 하고 있다. 이러한 방류해수의 거품생성을 해결하는 데 있어 근본적인 해결방법은 심층배수법인데, 심층배수 구조물에 발전수차를 추가 설치만 하면 수력발전이 가능하다. 방류해수의 거품관련 환경문제를 해결하면서 동시에 청정전력을 생산할 수 있는 해양소수력발전에 대하여 KOGAS에서는 LNG 인수기지에의 적용가능성을 분석하고 있으며, 방류해수의 낙차와 조수간만의 차를 이용하는 해양소수력발전을 LNG 인수기지에의 적용하는 것으로는 세계최초의 시도이다. 주변지형에 따른 입지여건을 분석하고, 해수계통분석, 소수력발전방법, 수차종류, 수차용량, 수차개수, pond의 크기등을 결정하고, 수리해석 및 경제성분석을 수행할 것이며 소수력발전의 타당성여부에 대한 가늠을 잡고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.702-704
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• 2015

최근 세계 최대규모이자 국내 유일한 시화조력 발전기에 대하여 무부하상태에서의 동특성시험을 수행함에 있어서 고 저낙차에서의 조력발전기 제어특성이 일반 대수력과 소수력의 제어특성에 비해 특이한 현상이 나타남에 따라 이들에 대한 발전기 운전특성을 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.2112-2113
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• 2011

우리나라는 연평균 강수량이 1,245mm로써, 비교적 강수량이 풍부하고 전국토의 2/3가 산지로 구성되어 있어 지형적 및 수문학적으로 수력자원 부존량이 많은 편이다. 하지만 수력자원 활용을 통한 발전소 건설은 매우 미미한데 이는 수력발전소 개발지점이 제약되어 있고 개발지점의 가동율 또한 매우 낮아 경제성 확보가 어렵기 때문이다. 수력발전은 전력수요 급증 시 부하 평준화 효과와 석유 수입대체 및 환경 친화적인 에너지원이라는 장점이 있다. 따라서 국산화된 수차발전시스템의 사용으로 초기투자비를 낮추고 하천형 수력발전소 건설을 통하여 가동율을 높인다면 우리나라의 수력발전사업은 크게 활성화 될 것이다. 본 논문에서는 하천형 수력발전소 시공사례를 통하여 주요 시공사례를 소개하고, 하천공사의 특징으로 인하여 설계 및 시공 시 반영해야 할 사항에 대해 몇 가지 소개하였다. 표준화를 통하여 건설비용을 절감, 발전 단가의 기준가격 현실화를 통한 재정적인 지원 및 법규 정비를 통한 제도적인 도움 이 세가지를 해결한다면 경쟁력 있는 소수력발전소 건설이 가능 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.259-259
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• 2017

국내 하천에는 하천을 가로지르는 보나 낙차공과 같은 횡단구조물이 약 5만여개에 달하고 있다. 이러한 횡단구조물은 작업의 용이성 및 높은 강도로 인해 오랜 시간 콘크리트 소재로 사용되어 왔다. 기존 콘크리트 소재의 공법은 설치되어 있는 한 세굴 방지에 좋은 효과를 발휘한다는 장점이 있지만 포설된 공법은 시간이 지남에 따라 마모되거나 소실되는 문제가 발생되며, 최종적으로 하천횡단구조물의 안전성 및 심미성에도 영향을 미치게 된다. 이와 더불어 최근 기후변화로 인해 강우량의 증대 및 집중호우 등의 돌변하는 하천환경변화에 대한 적용 가능한 기술이 미비한 실정이다. 이러한 문제와 더불어 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 자연친화적 하천 및 생태복원 하천에 대한 하천 수질 및 생태학적 건강성에 대한 연구의 관심이 높아지고 있다. 최근 연구결과에 따르면 콘크리트 소재를 활용하여 횡단구조물을 설치할 경우, 콘크리트 소재의 문제점으로 제기되는 납, 크롬 등과 같은 중금속 용출과 석회석으로부터 유출되는 강염기성 물질로 인한 하천의 수질악화와 수생 생물이 독성환경에 노출되어 다양한 환경 생태학적 문제를 발생시킬 수 있다고 보고되어 있다. 본 연구에서는 콘크리트 소재의 대안으로 무 저독성 소재인 식물성 폴리우레탄을 이용하여 연구를 수행하였다. 기초 조사를 통해 콘크리트 소재의 대안으로 사용가능성을 확인하기 위하여 식물성 폴리우레탄의 물리적 강도를 확인하였으며, 환경에 미치는 영향을 파악하기 위하여 대한 생태학적 건강성을 확인하였다. 품질 특성은 바인딩강도, 내구성, 압축강도, 휨강도, 투수계수 등을 확인하였으며, 생태학적 건강성을 확인하기 위하여 양서 파충류의 독성 실험, 어류 독성평가, 부착조류에 대한 실험을 수행하였다. 이러한 결과를 바탕으로 시범지역인 대청천 일부 구간에 대하여 계절별 물리/화학/생물(식생, 어류, 저서동물)에 대한 모니터링을 수행하였다. 또한 홍수 전 후의 하상변동을 통해 개발기술의 안전성을 확인하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.spc1
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• pp.1049-1058
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• 2023

The flow passing through river-crossing structures such as weirs and low-fall dams is dominated by rapidly varied flow including hydraulic jump. The intense unsteadiness of flow velocity and free surface profile affects the stability of such hydraulic structures. In particular, the steady hydraulic jump generated at high Froude number conditions includes remarkably air entrainment, making the flow characteristics more complicated. In this study, a large-eddy simulation was performed for turbulence effect and the hybrid VoF technique to simulate the steady hydraulic jump at the Froude number of 7.3 and the Reynolds number of 15,700. The results of the numerical simulation showed that the instantaneous maximum pressure and time-average pressure distribution calculated on the bottom surface downstream of the structure could be reasonably well reproduced being in good agreement with the experimental values. However, the instantaneous minimum pressure distribution in the direct downstream of the structure shows the opposite pattern to the target experimental measurement value. However, the numerical simulation performed in this study is considered to reasonably predict the minimum pressure distributions observed in various experiments conducted at similar conditions. The vertical distributions of flow velocity and air concentration computed in the center of the hydraulic jump were found to be in good agreement with the experimental results measured under similar conditions, showing self-similarity. These results show that the large eddy simulation and hybrid VoF techniques applied in this study can reproduce the hydraulic jump with strong air entrainment and the resulting intense free surface and pressure fluctuations at high Froude number conditions.