• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.559-573
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• 2008

Navier-Stokes식, Gaussian 분포형 용출함수를 이용한 내부조파, energy absorbing layer로 삼차원 파랑모형을 새롭게 구성하였다. Navier-Stokes식의 수치적분에는 정교한 수치기법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)가 활용된다. 제안된 파랑모형의 검증은 삼차원 포물형 용기에서의 sloshing현상과 Thacker(1981)의 해석해를 토대로 수행되었다. 초기 수면 형상이 Gaussian hump인 경우와 일방향으로 경사진 경우에 대해 수치모의 하였다. 수치모의 결과 수면이 융기되도록 구속한 외부조건이 해제되면서 시작되는 자유진동의 정성적 거동은 비교적 정확히 모의되었으나 시간이 경과될수록 위상차, 침수선이 퇴각하는 등 초기 수면과는 상당히 다른 결과를 보였다. 최종적인 검증은 쐐기모양 해안에서의 비선형 천수, 굴절거동의 수치모의를 토대로 진행되었다. 수치모의 결과 굴절되는 양이 Hamiltonian ray theory가 제공하는 수치보다 전반적으로 작게 나타났다. 이러한 현상은 이상유체와 선형 이론에 기초한 Hamiltonian ray theory에서 간과된 비선형성, 점성으로 인한 양안과 저면에서의 에너지 감쇄, 쇄파 과정에 유동계에 도입되는 에너지 감쇄, 선행파랑에 의한 down-rush와 조우시 발생하는 도수 등에 기인하는 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권7호
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• pp.992-1001
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• 2023

OWEC(Overtopping Wave Energy Converter)는 월파된 파도를 이용한 파력발전시스템이라한다. OWEC의 성능 및 안전성은 파고, 주기 등 파도의 특성에 의해 영향을 받는다. 따라서 해역 특성에 따른 OWEC의 최적 형상과 구조안전성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 울릉읍 연안 해양 환경 데이터를 이용하였으며, SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 입자법 해석을 통해 기존 케이슨 하부 구조에 변화를 준 모델 4개를 비교하여 월파 효율을 분석하였다. 그 결과, 하부 구조의 변경 및 경량화가 가능함을 확인하였다. 최적화 해석을 통해 설계 하중에 내하력을 가지는 하부 구조인 새로운 트러스형 구조를 제안하였다. 이후 부재 직경 및 두께를 설계변수로 하는 사례 연구를 통해 허용응력조건 하에서 구조 안전성의 확보를 확인하였다. 주기적인 파랑 하중을 받기 때문에 제안하는 구조의 고유 진동수와 해당 해역의 파주기를 비교하였으며, 1년 재현 주기의 파랑을 하중으로 한 조화응답해석을 수행하였다. 제안하는 하부 구조는 동일 가진력에서 기존 설계 대비 응답의 크기가 감소하였으며, 기존 대비 32% 이상의 중량 절감을 수행하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권11호
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• pp.1007-1018
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• 2009

Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. Hydrocyclone에 나선형 유입부를 통해 직각으로 유입되어 중력이 아닌 원심력에 의해 입자물질이 하부배출구로 분리되고 처리수는 vortex finder를 통해 배출된다. 입자분리에 hydrocyclone은 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 도시지역 강우유출수 처리사례는 드문 실정이다. 본 연구에서는 변형된 hydrocyclone과 perlite 여재를 조합한 hydrocyclone filter (HCF)을 이용하여 강우유출수내 미세입자의 제거능을 분석하였다. 입자물질들은 인공입자들을 이용하여 강우유출수내 입자농도를 모의 실험하였다. 인공입자들을 물에 분산시켜 강우유출수를 재현하였는데 사용한 입자들은 이온교환 수지, 도로측구 퇴적물질, 상업지역 맨홀퇴적물질, 그리고 실리카겔 등이다. 하부배출부와 vortex finder 구조를 달리하여 HCFopen system과 HCF-closed system으로 구분하여 처리능을 분석하였다. HCF장치는 아크릴 수지를 이용하였는데 hydrocyclone의 직경은 120 mm이고 여과조의 직경은 250 mm이고 전체적인 높이는 800 mm로 제작하였다. 운전조건별 유입수 농도와 입경을 다양하게 적용하였고 SS와 COD농도를 분석하여 처리효율을 산정하였다. HCF-open system의 경우 운전 가능한 최대 수면적부하율은 700 $m^3/m^2$/day이었고 HCF-closed system의 경우 수면적부하율 1,200 $m^3/m^2$/day까지이다. HCF-open system 운전결과 HCFclosed system에 비교하여 평균 수면적부하율은 2배 이상 높게 운전이 가능하며 처리효율도 8~20% 이상 향상되는 것으로 분석되었다. 또한 유입수 SS농도가 높을수록 처리효율이 증가하며, 입경이 클수록 수면적부하율의 변화에 대한 처리효율의 영향이 적은 것으로 분석되었다. HCF-closed system의 실험을 통한 수면적부하율 변화에 대한 실리카겔입자의 제거 효율과 CFD입자추적기법을 이용한 예측 처리효율을 비교한 결과 CFD에 예측효율이 실제실험결과와 비교하여 다소 높게 나타나지만 처리효율의 경향은 매우 유사하게 나타나 CFD추적기법을 이용한 HDS유형 처리장치 설계 시 유용한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제37권4호통권109호
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• pp.436-447
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• 2004

습지를 규정하는 주요한 특징의 하나인 습지식물은 장기간의 침수로 인해 혐기성 상태로 존재하는 습지 퇴적물에서 생존을 위한 특별한 적응방법을 발달시켰다. 식물체내에 넓게 분포하고 있는 다공성의 세포는 공기중의 산소를 뿌리로 운반하기 위한 통로로 작용하며, 농도차이에 의한 확산과 압력차이에 의한 대류에 의하여 산소가 운반되어진다. 이러한 식물체 내에서의 산소이동은 식물이 혐기성 퇴적물 속으로 뿌리를 내리고 생존하게 하는 주요한 기작이 된다. 뿌리로 이동되어진 산소는 혐기성 퇴적물로 확산되어져서 뿌리주변의 퇴적물은 산화상태로 변화시키고, 뿌리의 호흡, 미생물의 호흡, 미생물에 의한 유기물 분해반응을 촉진시키게 된다. 또한 습지식물은 생장에 필요한 수분을 뿌리로 흡수하며, 이는 지표수와 퇴적물내 공극수가 뿌리주변으로 이동하게 되는 추진력이 된다. 습지 퇴적물은 식물의 사체에서 기인하는 유기물에 의해 수리학적 전도도가 작아서 퇴적물내 물의 움직임이 미미하나, 식물에 의한 물의 흡수는 퇴적물내 물의 움직임을 촉진시키게 된다. 이러한 식물의 특별한 적응기작은 해부학적, 형태학적, 생리학적으로 많은 연구가 수행되어져 왔으나, 이러한 적응기작들에 퇴적물내 생지화학적 반응에 미치는 영향에 대한 연구는 미비한 수준에 머물러있다. 퇴적물내 생지화학적 반응들은 수체에서 유입된 미량 오염물질의 이동 및 변형과정에 영향을 미치게 되므로 식물의 작용에 의한 생지화학적 반응의 변화들은 미량 오염물질의 거동에 영향을 미치게 되며 나아가 수자원과 수질 생태계에 영향을 초래하게 된다. 따라서 식물의 존재와 성장에 따른 퇴적물내 생지화학적 반응의 변화는 생태학적 환경에서 습지의 중요성을 인식하는데 필요한 연구과제라 사료된다. 난이도, 변별도 등에서 유사하므로 당분간 계속 사용하여도 될 것이다. 따른 변화(變化)는 볼 수 없었다. ATP 첨가(添加)로서는 0.30mM의 농도(濃度)에서 0.15 mM의 농도(濃度)에 비(比)하여 Young 율(率)이 낮았다. 3) 외경동맥(外經動脈)의 종절편(縱切片)의 Young 율(率)은 생리적식염수(生理的食鹽水)에 둔 군(群)에서는 15분(分), 45분(分) 및 75분(分)에서 각각(各各) 2.12, 2.48 및 $2.46{\times}10^7 dyne/cm^2$으로서 실험초기(實驗初期)에 비(比)하여 후기(後期)에서 Young 율(率)이 약간(若干) 높은 경향(傾向)을 나타내었고, 이러한 경향(傾向)은 ATP의 첨가(添加)로서도 비슷하였다.수량(收量)과 자실체형성(子實體形成) 소요일(所要日)의 관점(觀點)에서 보면 C/N율(率) 30.46이 어느정도 적당(適當)한 것 같다. 4. Thiamine $50{\mu}g%,\;KH_2PO_4$ 0.2%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$는 $0.02{\sim}0.03%$일때 균사(菌絲)와 자실체(子實體) 생육(生育)이 우수(優秀)하였으며 미량원소(微量元素)로서는 $FeSO_4{\cdot}7H_2O$,\;ZnSO_4{\cdot}7H_2O$ 및 $MnSO_4{\cdot}5H_2O$가 공존(共存)하면 생육촉진(生育促進)의 상승효과(相乘效果)가 인정되었으나 3이원소(元素)중 Mn이 결핍(缺乏)하면 균사(菌絲)와 자실체(子實體)의 생육(生育)이 다소 저하되었다. 이들 염류(鹽類)의 최적농도(最適濃度)는 각각 0.02mg%이었다. 5.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.239-246
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• 2017

국내 중소하천의 횡단구조물인 보 또는 낙차공은 대부분 고정식 콘크리트 구조물이며, 저층수의 배제가 쉽지 않다. 횡단구조물로 인해 유사가 퇴적되며, 유사에 흡착한 오염물들이 그대로 하천의 바닥을 오염시키고 있다. 이에 저층수 및 퇴적유사에 대한 관심이 증가하고 있는 실정이며, 이러한 대안의 하나로 횡단구조물 상류와 하류를 하상 아래로 연결시키는 구조물로써, 보 상류 저층의 물 및 유사 배제를 목적으로 저층수배출관을 설치하는 방안이 있다. 그러나 사석이 유입되고, 배제 되지 않을 경우 효율성이 크게 저하될 가능성이 있다. 이에 본 연구에서는 저층수 배출관 내 사석을 배제할 수 있는 능력에 대한 연구를 수행하였다. 사석과 거동이 유사한 유사(sediment)의 한계조건(critical condition) 중 한계전단력(critical shear stress) 유도과정과 달랑베르의 원리(d'Alembert principle)를 응용하여 이동 중인 사석이 배제될 수 있는 조건(${\tau}_c{^*}$)을 유도하였다. 그러나 저층수 배출관 내 유입된 사석은 정지상태가 아닌 이동 중이므로, Lagrangian 기법을 활용하여 수리실험에서 도출된 유속으로 상대속도(relative velocity)를 제시하였다. 수리실험은 축척효과(scale effect)를 최소화하기 위해 폭이 5.0 m이고, 높이가 1.0 m인 광폭 개수로를 제작하였으며, 사용된 사석은 가공된 완전 구형을 사용하였다. 실험 결과 유속과 구형 입자 속도와의 비가 0.5~0.7 사이로 나타났으며, 이러한 결과를 유도된 식에 적용하여, 최종적으로 사석이 배제되는 조건을 도출하게 되었다. 구간은 입자레이놀즈수($Re_p$)와 무차원 한계 전단력(${\tau}_c{^*}$)에 따라 크게 3가지로 구분되었다. 배제 구간(exclusion section), 확률적 배제 구간(probabilistic exclusion section), 비배제 구간(no exclusion section)이다. 본 연구결과는 횡단구조물의 저층수 배출관 설계시 유용한 기초 정보를 제공할 수 있을 것이다.