• 한국수자원학회논문집
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• 제40권8호
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• pp.601-615
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• 2007

선택취수 방법은 성층화된 저수지로부터 공급되는 방류수의 수온, 용존산소농도, 탁도 등의 수질을 제어하고, 하천의 생태계 서식환경을 개선하기 위해 널리 사용되고 있다. 최근 우리나라에서도 하류의 탁수피해 저감을 위해 다단 취수가 가능하도록 기존의 취수시설을 개량하였거나 계획하고 있는 댐들이 늘고 있다. 이 연구의 목적은 대청댐에 선택취수 시설을 도입하였을 경우 하류의 탁수 제어 효과와 저수지 수질에 미칠 영향을 평가하는데 있다. 다양한 선택취수 조건이 방류수 탁도와 저수지 수질 변화에 미치는 영향을 모의하기 위해 선행연구에서 보정 검증한 2차원 폭 방향 평균 수리 및 부영양화 모델을 사용하였다. 연구결과, 2년 연속$(2004\sim2005)$ 수문조건에서 표층수의 선택취수를 통한 댐 하류의 탁수 장기화 저감 효과는 미미한 것으로 평가되었다. 또한 하류에 깨끗한 물을 공급하기 위해 표층수를 과다하게 취수 할 경우, 높은 농도의 인을 포함하고 있는 중층 탁수를 유광대로 유입하게 하는 결과를 초래하여 호수역의 조류 성장을 증가시킬 우려가 있는 것으로 나타났다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제1권4호
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• pp.285-296
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• 2011

Spar platforms have several advantages for deploying wind turbines in offshore for depth beyond 120 m. The merit of spar platform is large range of topside payloads, favourable motions compared to other floating structures and minimum hull/deck interface. The main objective of this paper is to present the response analysis of the slack moored spar platform supporting 5MW wind turbine with bottom keel plates in regular and random waves, studied experimentally and numerically. A 1:100 scale model of the spar with sparD, sparCD and sparSD configuration was studied in the wave basin ($30{\times}30{\times}3m$) in Ocean engineering department in IIT Madras. In present study the effect of wind loading, blade dynamics and control, and tower elasticity are not considered. This paper presents the details of the studies carried out on a 16 m diameter and 100 m long spar buoy supporting a 90 m tall 5 MW wind turbine with 3600 kN weight of Nacelle and Rotor and 3500 kN weight of tower. The weight of the ballast and the draft of the spar are adjusted in such a way to keep the centre of gravity below the centre of buoyancy. The mooring lines are divided into four groups, each of which has four lines. The studies were carried out in regular and random waves. The operational significant wave height of 2.5 m and 10 s wave period and survival significant wave height of 6 m and 18 s wave period in 300 m water depth are considered. The wind speed corresponding to the operational wave height is about 22 knots and this wind speed is considered to be operating wind speed for turbines. The heave and surge accelerations at the top of spar platform were measured and are used for calculating the response. The geometric modeling of spar was carried out using Multisurf and this was directly exported to WAMIT for subsequent hydrodynamic and mooring system analysis. The numerical results were compared with experimental results and the comparison was found to be good. Parametric study was carried out to find out the effect of shape, size and spacing of keel plate and from the results obtained from present work ,it is recommended to use circular keel plate instead of square plate.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3950-3960
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• 2014

본 연구에서는 수치모의를 통해서 월류 흐름이 존재하는 수몰 사각 실린더의 항력 특성에 대하여 분석하였다. 모의의 신뢰성을 검토하기 위하여 실험자료와 비교하였으며 실험에서 측정하기 어려운 실린더 접촉면의 압력에 대한 분석을 통해서 상대 수심에 따른 항력의 특성을 분석하였다. 3차원 동수역학 모형을 이용한 수몰 사각 실린더의 항력 계산 결과는 실험자료의 상대 수심의 변화에 따른 항력계수의 변화를 유사하게 모의하고 있음을 확인할 수 있었다. 수치모의 결과 분석에 의하면 수몰 사각 실린더에 작용하는 항력은 대부분 압력이며 상대 수심이 증가함에 따라 전단력의 비중은 감소하였다. 실린더 접촉면의 압력계수 분석 결과에 의하면 상대 수심이 낮은 경우에는 전면부에 높은 압력계수가 형성되고 후면부에 낮은 압력계수가 형성되어 결과적으로 높은 항력계수가 나타남을 확인하였다. 상대수심이 증가하면 전면부의 압력계수는 감소하고 후면부의 압력계수는 증가하여 2차원 흐름 내의 사각 실린더와 유사한 양상을 나타낸다. 정수압 영향 분석에 의하면 전면부와 후면부의 수위 차에 의한 정수압은 항력에 미치는 영향이 제한적이며 사각 실린더에 의해 형성되는 국부적인 수위와 함께 3차원적인 흐름에 의해 형성되는 동수압의 영향이 크다는 것을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제24권6호
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• pp.656-662
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• 2013

원자력발전소의 2차 계통수 중에 존재하는 철산화물(magnetite)은 열전달 튜브의 표면에 침착(fouling)되어 열전달 성능을 떨어뜨리거나 부식을 유발한다. 이와 같은 문제를 방지하기 위해, 원전 2차 계통수 중에 고분자 분산제(polymeric dispersant) 주입을 통해 철산화물의 분산 안정성 향상을 도모하는 연구를 수행하였다. 카르복실기(-COOH, carboxyl group)를 함유한 3종의 음 이온성 고분자(PAA, PMA, PAAMA)를 선정하였으며, 이들에 농도변화(1~1000 ppm)에 의한 마그네타이트 분산 특성을 평가하기 위해 침강시험, 투과율 측정, 입도 측정, 제타전위 측정을 수행하였다. 고분자 분산제는 수용액 중 철산화물 분산안정성에 큰 영향을 미쳤다. 분산제가 주입되면 분산 안정성이 향상되는 경향을 보였으나, 분산제 농도 증가에 따라 마그네타이트의 분산 안정성이 선형적으로 비례하여 증가하지 않았다. 이는 임계 분산제 농도 이상에서는 철산화물 사이의 응집(agglomeration)이 발생하기 때문인 것으로 사료된다. 분산안전성 향상 효과는 분산제-철산화물의 농도비(ppm, 분산제/마그네타이트)가 0.01~0.1 범위에서 현저하였다. 분산제 주입을 통한 철산화물 제거 효과를 최대화하기 위해서는 적용 환경 특성, 철산화물 농도, 분산제 농도 및 철산화물-분산제 농도비의 최적화가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권1호
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• pp.39-50
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• 2003

시화호 북측확장단지 조성을 위하여 반월천과 동화천이 유입되는 상류에서 호안 축조 공사가 진행되는 경우 침적된 오열도가 실한 이 지역에서 저니토가 급격하게 교란될 때 시화호 수질에 미치는 영향을 평가하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 3차원 수동역학 모델인 TIDE3D를 수질모델인 CE-QUAL-ICM과 결합하고 4개의 $\sigma$층을 사용하여 수체와 저질사이의 상호작용과 층별 변화를 모의하였다. 1년 이상의 장기적인 수질모의결과, 교란된 지점 인근에서는 저층에만 수질의 악화철상이 나타나고 시화호의 형상 및 외부 하천 유입의 복합적인 특성 상 약 5km를 지나면서 저질 교란의 영향이 표층에 나타난다. 현재의 상황에서는 겨울과 봄에 상류 오염유입이 많아서 COD와 TP수질이 좋지 않으나 이에 비해 저질의 교란으로 야기되는 수질 변화는 여름과 가을에 크게 저하되는 것으로 나타나 현존 상태와 반전된 결과를 제시한다. 선행연구(서 등, 2002)에서 취하였던 격자망보다 배정밀도로 상세화 하여 150m${\times}$150m의 격자에서 수치실험 한 결과는 계산시간의 증대를 유발하지만, 격자의존도가 수치해에 미치는 영향이 있는 것으로 판단되며 특히 유동이 배수갑문 인근의 영역에서 신을 통과하는 유량의 차이를 줄여 만족스러운 결과를 제공한다.

• 토지주택연구
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• 제13권1호
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• pp.141-150
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• 2022

국내 대규모 지진 이후 구조물의 내진에 대한 연구 필요성이 커짐에 따라 행정안전부에서는 기존의 내진설계기준 공통적용사항을 개정하여 국가내진성능 목표치를 상향하였으며 새로 개정된 내진설계기준의 성능목표치에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 논문에서는 실제 노후화된 Test-Bed의 댐 제체와 내부에 매립되어 있는 수압철관과 유체를 여러 변수를 도입하여 3차원 유한요소법으로 모델링 하였으며 수압철관 내부 유체의 동수압으로 인한 거동을 분석하고 개정된 현행 내진설계 기준법에 부합하는 지진파에 대한 댐 제체와 수압철관의 안전성을 확인하였다. 3차원 유한요소해석결과 수압철관의 수충격에 의한 응력변화가 매우 작았으며 이를 통해 지진상황에서 수충격 보다 동수압의 영향이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 동수압이 SPH 형태인 경우 지진동으로 인한 유체의 거동과 응력 발생 위치를 유효하게 나타낼 수 있으며 취약부 분석에 더욱 용이할 것으로 분석되었다. 부식을 고려한 해석결과 수압철관이 제체의 매립되어 있기 때문에 응력 분산의 정도가 작아져 강재 항복응력의 1% 이하로 매우 작은 응력결과를 보였다. 또한 콘크리트 댐 제체의 상류 유입부의 미소 인장균열 발생 가능성이 있으나 수압철관의 응력증가에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났으며 개정된 유효지반가속도의 지진상황에서 안전한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권11호
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• pp.917-929
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• 2019

하천의 탈질은 수질 개선과 정확한 아산화질소($N_2O$) 발생량 추정에 관련해서 매우 중요한 역할을 한다. 탈질과정은 질소 산화물($NO_3{^-}$)을 다수의 단계를 걸쳐 기체 질소($N_2$ 또는 $N_2O$)로 변화시키는 호흡과정으로, 강력한 온난화기체인 $N_2O$의 주요한 생물학적 배출 또는 흡수 과정이다. 수생태계에서는, 물의 범람, 기질 공급과 유체역학적, 생지화학적 특성의 복잡한 상호작용이 탈질 과정과 다단계 반응의 정도에 따라 중간산물인 $N_2O$ 발생량(flux)을 조절한다. 이처럼 기질의 농도뿐만 아니라 하상의 물 흐름과 체류시간이 반응 산물에 영향을 미치지만, 하천에서 탈질 정도를 조절하는 유체역학적 특성과 지형학적, 생지 화학적 인자의 상호작용에 대한 연구 결과는 아직 제한적이다. 본 실험은 미세지형 변화의 영향을 모의하기 위해서 2차원 실험 수로에 사구를 형성하여 하상지형에 따라, 정지상태의 폐쇄형 챔버를 이용해 $N_2O$ 발생량을 측정하였다. 또한 기질과의 미세지형의 상호작용을 확인하기 위해서 두 독립된 실험은 같은 수로와 지형 구조를 가지지만 다른 용존 유기탄소(DOC) 농도로 설계하였다. 또한 얻어진 자료를 토대로 Random Forest 모델을 활용하여 $N_2O$ 발생량과 조절인자를 추정하였다. 높은 DOC 농도 실험에선, $N_2O$ 발생량이 흐름 방향을 따라 증가하다 사구 뒤쪽 경사에서 가장 높은 발생량($14.6{\pm}8.40{\mu}g\;N_2O-N/m^2\;hr$)이 측정되며, 그 이후로 감소하는 경향을 보인다. 또한 사구 뒤쪽 경사에서 암모늄 농도가 $31.0{\pm}6.24{\mu}g-N/g\;dry\;soil$로 가장 높으며 $N_2O$ 발생량과 유사한 경향을 나타낸다. 반면에, 낮은 DOC 토양은 지형학적 변화에 따른 $N_2O$ 발생량과 암모늄의 변화를 나타내지 않았으며 발생량과 농도 또한 낮게 나타났다. 따라서 본 실험을 통해 비록 지형적 변화는 $N_2O$ 발생량과 화학적 특성에 영향을 미쳤지만, 그 효과는 탄소 가용성에 의해 제한된다는 것을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권2호
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• pp.197-206
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• 2023

최근 국제해사기구(IMO)를 비롯한 국제사회에서 선박의 대기오염 배출 규제를 강화하고 있으며, 배기가스 배출을 줄이기 위한 친환경 선박 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 그중에서도 풍력 보조 선박추진 시스템 중 하나인 로터 세일(Rotor Sail, RS)이 다시금 주목받고 있다. RS는 선박 데크에 설치되는 원통형 실린더 장치로 마그누스 효과를 사용하여 유체 동역학적 양력을 생성하는 장치이다. 이는 차세대 친환경 보조 추진 기술 중 하나이며, RS 적용 선박을 개발한 Enercon 사(社)에서는 약 30% 이상의 연료 절감이 가능하다고 발표했다. 본 연구에서는 다중 RS를 선박에 설치할 경우 RS 간격 및 배열 형태와 같은 최적의 설치 조건을 선정하고자 하였으며, RS 배열에 따른 유동특성을 확인하기 위하여 AR(Aspect Ratio) = 5.1, SR(Spin Ratio) = 1.0 및 로터세일 지름과 엔드 플레이트 지름 비(D_e/D)= 2.0 로 고정하고 자유 유속 U = 5 m/s로 풍향은 +y 축 단방향에 대한 조건만 고려하였다. 배열 조건은 횡방향 거리는 +x 축 방향으로 3D ~ 15D까지 3D 간격으로 총 5가지 조건을, 종방향 거리는 +y 축 방향으로 5D ~ 25D까지 5D 간격으로 총 5가지 조건을 설정하였으며, 사각 형태(□)와 마름모 형태(◇) 배열에 따른 양력계수(C_L), 항력계수(C_D)와 공기역학적 효율(C_L/C_D)을 비교하였다. 결과적으로 종방향 간격에 따른 RS의 영향은 크게 차이가 없었으나, 횡방향 간격에 따른 RS 유동특성의 경우 두 RS가 바람 방향에 거의 일치할 때 RS의 상호작용 효과가 가장 크게 나타났다. 배열에 따른 RS 유동특성의 경우, 전방(0°) 방향에서 바람이 불 때 마름모 형태(◇) 배열이 RS 간의 후류 영향을 가장 덜 받는 것으로 나타났다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제17권3호
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• pp.138-148
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• 2005

부유체 및 부유식 교량과 같은 부유식 구조물이 파랑하중에 대하여 나타내는 동적거동을 주파수영역에서 구하는 연구를 수행하였다. 먼저, 부분적으로 유체에 잠겨 파랑하중의 작용을 받는 부유체에 대하여, 이의 강체운동과 관련된 동유체력계수인 부가질량, 감쇠 및 파강제력를 선형포텐셜이론과 경계요소법을 이용하여 주파수 영역에서 산정한다 다음으로,부유식 교량과 같이 앞에서 구한 부유체로 지지되며 유한요소를 이용하여 모델링 되는 부유식 구조물에 대하여, o)의 동적거동에 관한 운동방정식을 수립한다. 동유체력계수들이 주파수 의존적 성질을 가지므로 해석은 주파수영역에서 수행한다. 적용 예제로서 반구와 같은 부유체를 이용하여 해석결과를 문헌과 비교 검증한 후,부유식 교량을 지지하는 폰툰형 부유체에 대한 동유체력계수들을 구하고, 이를 이용하여 설계 파랑하중을 받는 부유식 교량의 동적 거동해석을 수행한다. 해석 예제를 주파수영역에서 해석한 결과 입사파스펙트림의 피크 주파수와 교량의 고유진동수가 가까워 응답이 증폭될 소지가 있었으나 주파수 의존적인 파강제력의 피크가 벗어난 영향으로 응답이 증폭되지 않음을 알 수 있다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제1권2호
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• pp.105-112
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• 1994

수리지질계에서 지질매체에 따른 오염물질들의 분산 거동을 알아보기 위하여, 흡착 오염물질로서 Sr과 비흡착 오염물질로서 Cr-EDTA를 대상으로 화강암질암에 대한 흡착 및 확산실험을 수행하였다. 분리된 광물 및 파쇄된 암석에 대한 Sr 흡착은 pH가 증가함에 따라 더불어 증가됨을 보여준다. 또한, 용액내의 NaCl의 농도가 증가하면서 이온세기가 높아지게 되면, 시료에 흡착되는 Sr의 양은 급격히 감소하였다. 분리된 광물 시료 중에서는 흑운모와 견운모가 석영, 사장석 및 칼리장석과 같은 다른 조암광물에 비하여 Sr을 훨씬 많이 흡착하였는데, 이는 일반적으로 층상 규산염광물들이 다른 조암광물들보다 비표면적과 양이온 교환능력이 훨씬 크기 때문인 것으로 판단된다. 동일한 암석인 경우, 비흡착 물질과 흡착 물질간의 고유확산계수 값에는 거의 차이가 없었다. 이는 암석의 고유확산계수가 암석과 유체 상호간의 화학반응에 거의 영향을 받지 않음을 암시한다. 또한 암석의 고유확산계수는 공극률이 커질수록 큰 값을 보여준다. 암석의 두께가 두터워질수록 전정상정류구간(pre-steady state region)에서의 실험자료와 이론적으로 계산된 곡선 사이와의 불일치 정도는 감소하는 경향을 보여주는데, 이는 사공극 확산효과(dead-end pore diffusion effect)가 암석의 두께가 두꺼워질수록 줄어듦을 의미한다.