• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.409-415
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• 2009

일반적으로 흙의 투수계수를 예측하기 위하여 Kozeny-Carman 공식이 널리 적용되어왔다. 그러나 Kozeny-Carman 공식은 모래질 흙의 투수계수 예측에는 좋은 결과를 나타내나 점성토와 같은 세립토에는 적합하지 않다. 따라서 본 논문에서는 Kozeny-Carman 공식을 고려하여 점성토의 투수계수를 예측할 수 있는 이론식을 제시하였다. 이론식을 위해 해안가의 점성토와 댐의 심벽재로 사용하는 다짐 점성토의 토질특성에 대해 조사 분석하였다. 연구 결과, 토질특성과 투수계수 사이의 주요 관계 요소로, 해안가 점성토는 점토함유율, 다짐 점성토는 #200통과율과 관계가 있는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.229-238
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• 2017

본 연구는 다양한 기하학적 특성을 갖는 다공성 매질의 투과도를 유동조건의 변화와 상관없이 적절히 해석할 수 있는 일반화된 투과도 관계식을 도출하고자 시작되었다. 이에 우선, Darcy-Weisbach 관계식 (Darcy's 마찰유동관계식)의 다공질 유동에의 적용방안을 검토하였다. 결과적으로, Kozeny와 Carman 등의 선행연구를 바탕으로, Darcy-Weisbach 관계식은 다공질 유동해석에 적용이 가능하도록 확장되었다. 또한, 이는 모세관 유동모델을 바탕으로 마찰등가투과도(FEP)로 다시 정의되었다. 이때, 도출된 관계식의 유효성은 Kozeny-Carman 방정식과의 비교를 통해 검증되었고, 제시된 FEP 관계식이 Kozeny-Carman 방정식의 일반화된 형태임도 확인하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 Darcy-Weisbach 관계식을 다공질 유동해석에 적용할 수 있도록 적절히 확장하고, 새로운 투과도 산정을 위한 FEP 관계식을 제시하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.45-58
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• 2015

본 연구에서는 이론적 고찰을 통해 Kozeny-Carman식을 변형하여 전기전도도 측정을 통한 사질토의 투수계수 추정식을 제안하였다. 제안된 예측식에 대한 실험적 검증을 위해 6종류의 사질토에 대하여 4개의 전극을 설치한 정수위 투수시험을 실시하였으며, 다양한 변수들 하에 시험을 진행하였다. 시험 결과, 사질토에서 흙 입자 표면을 통한 전기전도는 미미하였으며, 간극수의 전기전도도가 투수계수와 formation facotor에 미치는 영향은 제한적이었다. 흙 입자의 유효입경이 formation factor에 미치는 영향은 미미하였으나 투수계수에는 큰 영향을 주었다. 제안된 식을 활용하여 투수계수를 예측하기 위해서는 형상계수와 Archie's m에 대한 정보가 필요하여 error norm방법을 사용해 형상계수를 구하였다. 또한, 간극률을 변화시키며 측정된 formation factor를 사용하여 Archie's m을 구하였다. formation factor를 사용하여 계산한 투수계수를 측정값과 같이 도시한 결과, 계산된 투수계수는 측정된 투수계수와 유사한 값을 보여주었다. 기존 Kozeny-Carman식과 본 연구에서 제안하는 전기전도도를 이용한 투수식 간의 정량적인 비교를 위해, 정규화된 투수계수를 사용하여 형상계수, Archie's m, 간극률에 따른 정규화된 투수계수의 변화를 비교한 결과, 형상계수와 Archie's m의 변화에 따른 정규화된 투수계수의 변화 폭에 비해, 간극률의 변화에 따른 정규화된 투수계수는 매우 큰 폭으로 변하였다. 따라서 본 연구에서 제안하는 전기전도도를 이용한 투수계수 예측식이 기존 Kozeny-Carman식보다 더 높은 신뢰도를 보일 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권6호
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• pp.391-396
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• 2016

히트파이프에서 윅은 히트파이프의 열성능을 결정하는 데 중요한 역할을 한다. 여러 가지 형태의 윅 중 폼 타입 윅은 기공률과 유동 투과도가 높아서 윅의 모세관 펌핑 능력을 크게 향상시킬 수 있는 잠재능력을 갖고 있다고 평가된다. 본 논문에서는 폼 타입 윅의 투과도를 예측할 수 있는 모델을 광범위한 수치해석을 통해서 개발하였다. 제안된 관계식은 기존의 Kozeny-Carman 방정식을 확장한 형태를 갖고 있으며, Kozeny-Carman 계수들이 폼 타입 윅에 대해 기공률의 함수로 제시되었다. 제안된 관계식은 넓은 범위의 형상 변수에 대해서 기존의 실험 결과를 정확히 예측하는 것으로 드러났다. 폼 타입윅은 높은 기공률 때문에 기존 소결금속 윅의 모세관 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

• 상하수도학회지
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• 제33권1호
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• pp.79-86
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• 2019

In order to measure the filtration characteristics of a cotton ball shape filter, the experiments of suspended solids(SS) surrogate material selection and filtration performance have been carried out in this study. Between the two materials of powdered activated carbon(PAC) and powdered red-clay, PAC is more suitable surrogate material in terms of experimental criteria and particle size distribution in the non-point source pollutants removal system. As a result of the filtration experiments with the cotton ball shape filter, the initial headloss was about 8 cm, and the headloss slightly increased over filtration time. The Kozeny-Carman equation was used to analyze the changes of pressure and porosity during the filtration. The initial porosity was calculated as 0.945 and it decreased to 0.936 at the end of design filtration time. As the filtration continued, the SS concentration of the filtered water gradually increased and the SS removal rate gradually decreased. When the SS target removal efficiency is assumed to be 80%, the cumulative SS removal capacity is expected as $28.8kg/m^2$. This means the volume loading rate of the cotton ball shape filter can be $115m^3/m^2$ when the typical SS concentration of non-point source water pollution is assumed as 250 mg/L.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.109-118
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• 2004

점토의 압밀은 시간적 지연을 갖는 현상으로 시간적 지연은 소성적 지연시간과 수리적 지연시간으로 나눠진다. 본 연구에서는 점토의 2차압밀이 압밀침하에 어떠한 영향을 미치는지를 알고자 CRS 시험을 실시하였다. 시험결과 소성적 지연시간은 선행압밀하중을 구하는데 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 압밀하중과 압밀지연시간으로부터 유사선행압밀하중을 예측하는 식을 제안하였다. 또 압밀지연시간에 따른 압밀계수의 특징은 선행압밀 전까지는 큰 범위의 값을 가지나 선행압밀하중의 약 2배 지점을 지나서는 압밀지연시간에 관계없이 일정한 값으로 수렴하는 경향을 나타냈다. 그리고 정규압밀영역에서의 투수계수는 간극비와 밀접한 관계에 있으며, Samarasinghe 등의 제안식을 이용하여 시험결과로부터 투수상수 n, $C_1$값을 결정하였고, Kozeny-Carman 제안식과 비교분석하여 보았다. 투수계수와 간극비 관계에서도 압밀지연시간에 의한 지연압축으로 인하여 aging effect를 관찰할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제3권3호
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• pp.15-25
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• 2002

투수계수는 연약점토의 기본 공학 특성 중 하나로서, 투수계수 값은 점토의 압밀과정뿐만 아니라 토양 내 오염물질의 이동에도 관계된다. 일반적으로 압밀이 진행되는 동안 간극비의 감소로 인해 점토의 투수계수 값은 감소하게 된다. Kozeny와 Carman 이후의 많은 연구자들이 다음의 관계로 간극비와 투수계수의 관계를 제안하였다. (1) log e - log k(1+e), (2) e - log k, (3) log e - log k. 본 연구에서는 대표적 국내 해성점토인 김해점토와 군산점토에 대하여 일정변형률(CRS) 압밀시험 수행하였다. 시험결과로부터 위의 관계식들은 군산점토와 김해점토에 모두 적용 가능한 것으로 나타났으며, 김해점토의 경우 경험적 관계식인 $C_k=0.5e_o$를 잘 만족하고 있으나 군산점토의 경우는 그렇지 않은 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.1-7
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• 1983

지금까지 발표되어 있는 여과공정(濾過工程)의 수학적(數學的) 해석(解析)의 결과(結果)는 범용성(汎用性)이 없고 실용적(實用的)으로 이용(利用)될 수 없는 문제점(問題點)이 있었다. 그러나 여과공정(濾過工程)을 수학적(數學的)으로 표현(表現)하는 것은 장치설계상(裝置設計上) 대단히 중요하기 때문에 본논문(本論文)은 급속여과지(急速濾過池)의 여과공정(濾過工程)을 해명(解明)하기 위하여 여층내(濾層內)의 tracer study의 결과(結果)를 정리한 것이다. 따라서 여과공정(濾過工程)을 해명(解明)하기 위해서 최대(最大)의 문제점(問題點)으로 되어 있던 억류물비퇴적량(抑留物比堆積量)을 직접(直接) 파악(把握)하는 것에 의해 Kozeny-Carman 식(式)을 보정(補正)하여 실제에 활용(活用)될 수 있는 미소여층(微小濾層)의 여과지저항식(濾過紙抵抗式)을 유도(誘導)하였다. 또 조지율(阻止率)과 비퇴적량(比堆積量)과의 상관(相關) model을 제안(提案)하고 이것을 이용(利用)해서 여과방정식(濾過方程式)을 풀고 그 값을 유도(誘導)한 여과저항식(濾過抵抗式)에 대입(對入)하여 전여층(全濾層)의 여과저항(濾過抵抗)을 구(求)하고 그 결과(結果)를 도표화(圖表化)함으로서 여과저항식(濾過抵抗式)을 이론(理論)과 실용(實用) 양면(兩面)에 넓게 활용(活用)될 수 있도록 하였다.