• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.307-307
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• 2020

하천에서 하상과의 접촉 없이 부유 상태로 이동하는 유사는 부유사로 정의된다. 부유사의 이동은 유사 입자의 침강 속도와 난류의 섭동 성분에 따라 결정된다. 실제 하천에서 부유사는 단일 크기가 아닌 여러 크기의 유사 입자가 혼재된 상태로 존재하는데, 유사의 이동을 보다 정확히 이해하기 위해서는 침강 속도를 결정하는 유사 입자 크기의 분포에 대한 이해가 요구된다. 진흙과 같은 점착성 유사의 경우에는 모래와 같은 비점착성 유사와는 달리 입도 분포를 구성하는 유사 입자의 크기가 끊임없이 변화한다. 이러한 유사의 특성 변화는 유사 알갱이 표면의 전자기적 점착력으로 인한 응집 현상(Flocculation Process)에서 기인한다. 응집 현상으로 인해 점착성 유사는 물과 유사 입자의 덩어리인 플럭(Floc)을 형성하며, 플럭의 특성은 지속적으로 변화한다. 따라서 점착성 유사의 이동을 이해하기 위해서는 흐름 특성 및 입도 분포뿐만 아니라 플럭의 응집 현상에 관한 이해가 함께 이루어져야함을 알 수 있다. 본 연구에서는 플럭의 응집 현상으로 인한 크기 변화와 입도 분포를 이해하기 위한 모형 개발의 방법론을 제시하고자 한다. 입도 분포 모형의 개발을 위해 추계학적 접근법이 이용되며, 추계학적 접근법을 이용하여 수치 실험을 수행하기 위해 몬테-카를로 방법이 적용되었다. 입도 분포 모형과 유사 이동 모형의 결합을 통해 흐름 내 부유 상태로 이동하는 점착성 유사 입도 분포에 관한 수치 모형 개발이 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.181-181
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• 2020

점착성 유사는 유사가 가지는 점착력에 의해 응집현상을 겪으며 그 크기와 밀도가 변화한다. 유사의 크기와 밀도는 침강속도에 직접적인 영향을 주며 침강속도으 변화는 유사의 거동에 매우 중요한 작용을 한다. 따라서 점착성 유사의 크기 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이전의 많은 연구는 점착성 유사의 입도분포가 대수정규분포를 따른다고 주장하고 있다. 그러나 그 가정이 합리적인지에 대해 분석한 연구는 많지 않다. 본 연구는 통계학적 방법 중 적합도 검정을 이용하여 실제 점착성 유사가 어떠한 분포를 모사하는지 분석하였다. 사용된 적합도 검정 방법은 Kolmogorov-Sminorv(K-S) 검정이며 적합도 판정의 기준은 유의수준 5%를 기준으로 하였다. 그 결과, 실험실 실험에서 측정된 플럭의 입도분포와 현장 실험에서 측정된 입도분포는 다른 결과를 보였다. 현장 실험의 경우, 분포가 오른쪽으로 왜곡된 지수분포의 형태를 나타냈으며, Gamma 분포가 가장 우수하게 모사하였다. 실험실 실험의 경우 일반적인 양의 왜도를 가지는 분포를 나타냈으며 GEV분포가 점착성 유사의 입도분포를 가장 잘 모사하였다. 대수정규 분포의 경우 일반적으로 이용하는 2-매개변수 대수정규분포일 경우 현장실험과 실험실 실험 모두 적합하지 않았다. 그러나 위치 매개변수를 추가하여 3-매개변수 대수정규분포를 사용하면 점착성 유사의 입도분포를 잘 모사하는 것으로 판단된다. 따라서 점착성 유사의 입도분포를 무조건적으로 대수정규분포로 사용하는 것은 지양해야할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권3호
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• pp.285-291
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• 2015

원심분리기는 밀도가 다른 입자들이 관내에서 고속의 회전에 의해 발생되는 원심력을 받게 되면 원심력에 비례하는 속도로 밀도가 큰 입자는 빠르게 침강하고, 밀도가 작은 입자는 느리게 침강하여 관내에서의 이동거리에 차이가 발생하는 원리를 이용하는 장치이다. 본 연구의 대상이 되는 디캔터형 원심 분리기는 수 처리 공정에서 탈수된 농축 오물을 제거하는 장치로서 사용되는 것으로 슬러지 이송의 향상이 그 핵심 기술이다. 이에 본 논문에서는 이를 향상시키기 위하여 보울 플레이트 레일을 적용한 모델을 제안하였고, 슬러지 이송 효율 향상을 평가하기 위하여 입자 완화 유체동역학 기법을 이용하여 분석하였다. 수행된 해석은 보울 플레이트를 적용하지 않은 모델과 적용한 모델에 대하여 각각 적용하여 그 개선 정도를 정량화 하였다.

• 분석과학
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• 제25권6호
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• pp.476-482
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• 2012

황사입자들은 수 나노미터에서 수 마이크론 사이의 크기를 가지는 것으로 알려져 있다. 황사가 환경 및 인체 건강에 미치는 영향은 황사 입자의 크기에 의존한다. 입자가 작을수록 멀리까지 이동하며, 인체의 호흡기관 깊숙이 침투한다. 침강장-흐름 분획법(sedimentation field-flow fractionation, SdFFF)은 채널 내 포물선형태의 흐름(parabolic flow profile)과 외부에서 가해지는 원심력의 상호작용을 이용하여 나노 및 마이크론 크기의 입자들의 분리를 제공한다. 본 연구에서는 황사입자의 크기별 분리와 특성분석을 위한 steric 모드 침강장-흐름 분획법(Sd/StFFF)의 응용 가능성을 테스트하였다. 이를 위하여 다양한 Sd/StFFF 파라미터들을(유속, stop-flow time, 원심력의 세기, 등) 최적화 하였다. Sd/StFFF 보정곡선의 $R^2$값은 0.9983으로 높은 직선성을 보였으며, 실험결과는 Sd/StFFF가 마이크론 입자의 크기별 분리에 우수함을 보여주었다. 광학현미경(optical microscopy, OM)을 이용하여 황사입자들의 크기와 모양을 조사하였다. 황사가 진할 때에는 약할 때보다 입자크기가 증가함을 보여주었다. 또한 비가 올 때에는 건조할 때보다 입자크기가 감소하였는데, 이는 입자 표면에 흡착되어 있는 성분들이 빗물에 의해 제거되었기 때문인 것으로 보여진다. 본 연구의 결과는 Sd/StFFF가 황사와 같이 환경입자의 크기특성분석에 유용함을 보여준다.

• 한국수산과학회지
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• 제15권3호
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• pp.185-190
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• 1982

다획성 어종인 고등어, 정어리, 말쥐치 등을 연제품 기타 식품소재로 이용하기 위해서는 다양처리를 위한 기계처리가 필요하나 적색육조에 많은 혈합육의 분리가 어려워 품질에 문제점이 있다. 기계처리적정에서 보통육과 혈합육을 분리하는 방법으로 당용액의 비중차에 의한 분리유과를 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 보통육과 혈합육을 분리할 수 있는 유효비중한계는 고등어의 경우 $1.067\sim1.072$, 정어리의 경우$1.02\sim1.070$ 말쥐치의 경우 $1.073\sim1.077$였다. (2) 육립자의 크기에 따른 분리율은 chopper 세공판의 공경이 0.2cm일 때에 $90\%$였고 0.3cm일 때에 $60\%$였다. (3) 육립자의 밀도에 따른 분리효과는 당용액에서의 침강력 높이가 1.8cm정도, 즉 육입자 밀도 $1g/cm^2$일 때 분리율이 $92\%$였고, 즉 $5g/cm^2$일 매에는 $59\%$로 낮았다. (4) 자당용액에서는 부상분리층이 25분 경과하여도 침강하지 않았으나 포도당액에서는 5분후부터 서서히 침강하였다. (5)당용액의 비중이 높아짐에 따라서 유지의 분리율 높았으며 유효비중한계내에서도 $90\%$정도의 지방을 분리할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권4호
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• pp.53-59
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• 2003

인산석고(phosphogypsum)는 이수석고($CaSO_4{\cdot}2H_2O$), 인($P_2O_2$), 불소($F^-$)와 유기물질 등으로, 인산비료 생산과정에서 발생되는 부산물이다. 본 논문은 폐기물의 자원화 차원에서 인산석고를 준설매립재로 활용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 이를 위하여, 준설점토와 인산석고 혼합토에 대한 기본물성시험, 침강시험 등 실내시험과 현장 적용성을 평가하기 위하여 현장시험을 실시하였다. 또한 pH, 수질분석 등 환경적 영향을 분석하였다. 그 결과 인산석고가 준설점토의 침강속도를 촉진시켰으며, 인산석고 혼합지반의 지지력은 준설점토지반과 거의 유사하게 나타났다. 또한 현장시험에서 발생된 침출수의 수질분석결과, 법적기준치 이내의 값으로 환경적 영향이 적은 것으로 판단된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권8호
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• pp.1732-1739
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• 2004

본 논문은 다량의 가변적인 정보를 보유하고 있는 수중에서 유동하는 입자의 움직임을 추적하고 유체의 흐름에 따라 분산되는 입자의 분산정도 그리고 입자의 침전패턴을 정확하게 예측해내기 위해 인공신경망 알고리즘을 도입한 가시화 시스템을 제안한다. 이러한 시스템은 물과 같은 공간에서 움직이는 다양한 입자들을 고려하고 있는데, 물의 흐름을 위해서 운동량방정식과 연속방정식을 일반화하여 흐름을 제어하고 있다. 또한 입자간에 작용하는 부력, 침강력 등의 물리적인 힘과 침전패턴에 주요한 영향을 주고 있는 입자간의 충돌은 인공신경망 ART2를 이용하여 충돌을 감지하도록 하고 있다. 본 논문에서 제안한 시스템을 통해 다양한 외부적인 요인에 따라 움직임을 달리하는 유동 입자들을 실제 물에서와 같이 유사하게 가시화되도록 한다. 또한 가시화된 유동 입자의 움직임을 효율적으로 추적하고, 침전하는 입자들의 패턴까지도 미리 예측해 낼 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.331-335
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• 2011

흔히 진흙으로 불리는 점착성 유사는 모래 등의 비점착성 유사와는 다른 특성을 보인다. 가장 큰 특징은 점착력에 의해 서로 엉겨 붙어 큰 덩어리(플럭)를 형성하고 다시 큰 플럭이 파괴되는 과정인 응집현상(Flocculation Process)을 보인다는 것이다. 이 응집현상의 과정을 통해 플럭은 크기 및 밀도를 지속적으로 변화시킨다. 크기 및 밀도의 변화는 플럭의 침강속도를 변화시켜 점착성 유사의 부유, 퇴적, 이송, 확산의 과정에 직접적인 영향을 미친다. 응집현상은 플럭의 침강속도 뿐 아니라 부피농도와 질량농도 사이의 비선형적 관계를 야기하여 흐름 운동량 방정식 유도, 난류의 모형화 등에서도 비점착성 유사와 다른 방향으로 진행된다. 점착성 유사가 우세한 지역의 또 다른 특성은 자기하중에 의한 압밀현상에 따라 발생하는 가변적인 한계소류력이다. 따라서 점착성 유사의 이동을 모형화 하는 과정에서는 가변적인 침식율의 가정 등을 통해 이에 대한 고려가 반드시 이루어져야 한다. 흐름의 운동량 방정식 및 난류 모형에서는 플럭의 부피 농도와 질량농도가 각 항의 물리적 의미에 부합하도록 개별적으로 선택 및 적용되어야 질량보존의 문제 등으로 발생할 수 있는 계산상의 오류를 배제할 수 있다. 적용 결과, 점착성 유사가 우세한 지역에서 나타나는 높은 부유 및 흐름정체기에서의 부유사 존재 등의 특성이 점착성 유사 이동을 위한 모형에서 보다 합리적으로 계산된다는 사실이 확인되었다. 그리고 비점착성 유사에 적합한 이동 모형이 점착성이 우세한 지역에 적용될 경우, 상황에 따라 유사량을 과대 및 과소 산정할 수 있다는 결론이 도출되었다. 조류의 영향이 존재하는 하구부의 경우에는 조류의 형태와 비대칭성에 따라 유사량의 차이가 큰 것으로 나타났다. 조류의 형태는 주로 하구부의 지형에 의해 결정되므로 준설, 매립, 확폭 등과 같은 하구부에서의 사업이 진행되는 경우, 유사량 변화에 대한 고려가 반드시 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 수산해양기술연구
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• 제26권1호
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• pp.45-50
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• 1990

장어 통발어업의 어로작업을 자동기계화하기 위한 기초조사로서, 통발어선과 어구 및 어로작업시간 등을 설문 조사한 다음 각 단계별 어로작업시간을 측정\ulcorner분석하였으며, 자동기계화에 적당한 통발어구의 구조와 규격 등을 파악하기 위한 해상 시험조업으로 어획성능과 실용성 등을 비교 검토한 결과는 다음과 같다. 1. 플라스틱 장어통발의 직경이 13cm인 대형통발과 11cm인 소형통발의 어획시험 결과 통발당 어획미수나 어획량은 차이가 거의 없었으며, 소형통발을 사용할 경우 유수저항을 20%이상 감소시킬 수 있었다. 2. 외측돌기물에 의한 회전개폐식 입구의 경우 부설 중의 분실률은 끈으로 고정시키는 입구의 경우와 거의 같아 1% 정도이나, 회전개폐식의 작업시간은 훨씬 짧아서 3인이 하던 작업을 2인으로도 충분하였다. 3. 통발의 모릿줄에 다는 납침자와 돌을 제거하고, P\ulcorner P연심로프를 침강력이 동일하도록 납줄이 2~3가닥 들어 있는 연심로프 대체하면 고달이 부분의 직경이 감소되면서 요철이 원만하게 되어 자동기계화에 의한 연속작업이 가능해진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2017

하천에서 주로 부유사의 형태로 이송되는 유사는 크게 점착성 유사와 비점착성 유사로 구분된다. 입자의 크기가 약 $63{\mu}m$이하인 유사는 입자 표면의 전자기적 점착력의 영향이 우세하여 유사입자들은 지속적인 응집현상을 겪는다. 응집 현상을 통해 유사의 가장 단위인 일차입자(Primary Particle)들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 응집현상이 중요한 이유는 형성된 플럭의 크기 및 밀도가 끊임없이 변화하는 데 있다. 크기와 밀도의 지속적인 변화로 인하여 유사의 부유에 직접적으로 관계하는 침강속도가 변화한다. 우리나라의 금강 및 낙동강의 하구는 점착성 유사가 지배적인 환경으로, 하구에서의 유사 이동을 살펴보기 위해서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 흐름 특성(Hydrodynamics)변화와 응집 모형을 통한 응집 현상의 고려가 필수적이다. 이에따라, 본 연구에서는 흐름 방향 및 연직방향으로의 2차원 점착성 유사 이동모형에 관한 개념적 틀(Framework)을 제시한다. 2차원 점착성 유사 이동 모형의 개념적 틀은 기존의 1차원 연직 점착성 유사 이동 모형을 근간으로 한다. 모형에서 흐름을 구성하는 지배 방정식은 오일러-오일러 이상방정식(Eulerian-Eulerian Two-Phase Equation)을 통해 얻는다. 유사상(Sediment Phase, Dispersed Phase)와 유체상(Fluid Phase, Continuous Phase)는 혼합물 이론(Mxiture Theory)를 통해 하나의 혼합물 상(Mixture Phase)의 지배방정식으로 대표된다. 난류의 계산은 와점성 모형 중 -${\varepsilon}$모형을 통해 수행되며, 부유사의 농도는 유사의 이송-확산 방정식을 통해 모의된다. 입력된 흐름 조건을 따라 초기 흐름이 모의되면, 유체 내에서 시간에 따른 플럭의 크기가 계산된다. 플럭의 크기가 계산되는 과정에서 밀도와 침강 속도가 계산되며, 그 이후에 유체 내 유사의 농도가 계산된다. 난류 모의가 수행되고 난 이후에, 유속이 재계산 된다. 이러한 과정을 통해 흐름 방향 및 연직 방향으로의 유사 이동 모의가 가능한 2차원 점착성 유사 이동 모형이 개발될 수 있을 것이라고 생각된다.