• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1555-1559
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• 2008

소수력은 국내의 풍부한 부존량을 바탕으로 과거부터 관심을 받아왔으나 대수력에 비해 상대적으로 낮은 경제성이나 하천에 미치는 환경 생태적 영향 등의 이유로 개발이 활성화되지는 못하였다. 최근에는 기후변화협약(1992)이나 교토의정서(1997) 채택 등으로 온실가스 감축문제가 국제적인 이슈가 되면서 신재생에너지 중에서도 탄소배출량이 가장 적은 소수력발전에 대한 관심이 점차 증대되고 있는 상황이다. 그러나 점차 높아지는 환경수요는 대수력에 비해 상대적으로 환경영향이 작은 소수력발전소 건설에도 문제제기를 하기 시작하였으며, 정부의 자금지원에 의존한 '비싼' 전력생산을 회의적 시각으로 바라보는 측면도 존재하고 있다. 본 연구의 목적은 소수력 개발의 장애요인들을 극복하고 우리나라의 풍부한 소수력 부존량을 적극 활용하기 위한 향후 소수력 개발 활성화 방향을 제시하는 것이다. 이를 위해서 소수력발전소의 레크리에이션 기능 활성화, 주변지역의 지원 활성화, 수리권 문제의 해결, 환경친화적인 개발, 신규편익의 발굴 및 계량화, 등을 주요 방향 및 과제로 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.152-156
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• 2007

에너지 해외 의존도의 경감, 그리고 국제적인 환경규제에 대처하기 위하여 신재생에너지 가운데 하나인 소수력의 개발이 에너지문제의 대안으로서 부각되고 있다. 일반하천에서 소수력의 성공적인 개발을 위해서는 기존의 수자원 개발 계획과 마찬가지로 경제성을 기초로 한 자원의 효율적인 이용 및 개발에 따른 인문 사회 환경적 영향 등과 같은 체계적인 적지분석이 선행되어야 한다. 그리하여 본 연구에서는 소수력 개발 대상 지점에 대한 유황 및 지형분석을 위해 SWAT 모형과 GIS TOOL을 이용하였고, 소수력 모의발전 및 경제성분석에 의해 최적규모를 결정하였다. 그리고 AHP 방법에 의한 평가항목의 가중치 결정 및 대안 별 평가에 의해, 보다 합리적인 의사결정을 하고자 하였다. 이러한 일련의 과정을 금강 보청천 유역에 적용하였고, 총 7개의 지점에 대한 개발 우선순위를 도출하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1987-1991
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• 2007

부존자원이 부족하여 해외에너지 의존도가 97% 이상을 상회하고, 유가의 불안정, 지구 온난화에 대한 범세계적인 규제 등 우리나라의 현실을 감안하면 재생에너지의 적극적인 개발을 통해 부존자원의 활용도를 극대화할 수 있는 방안을 적극 강구해야 할 것이다. 소수력자원은 순수 부존자원이며, 무공해 청정에너지로서 잠재량의 약 3.0% 정도 밖에 개발되지 않은 개발가능성이 큰 에너지원으로써, 소수력자원면에서 유럽의 여러 나라에 뒤지지 않는 우리 나라에서는 일반하천 개발의 경우 댐 건설에 따른 환경피해를 염려한 환경단체와 지역주민의 인식 부족 등으로 활성화되지 않고 있다. 본 연구에서는 소수력개발에 관한 민원 등의 사유가 없고, 미활용되는 소수력자원을 가지고 있는 농업용 저수지, 농업용 보, 하수처리장 및 정수장 등의 물 관련 설비를 이용한 소수력발전의 초기설계 및 성능특성 분석에 관하여 논의하였다. 농업용 저수지는 경상북도 경주시 덕동리에 위치한 덕동저수지를 대상으로 하였으며, 그림 1과 그림 2는 덕동저수지의 유량지속곡선과 성능특성 분석결과를 보여준다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• v.8 no.1
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• pp.55-62
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• 2015

This study aims to present a hydraulic transitory study as MOC applications for solving the Saint-Venant equations in two case studies: 1) in a penstock of a small hydropower system as a simple pipeline in the case of valve-closure in the downstream boundary with a reservoir in the upstream boundary; and 2) for discharge propagation into a channel by velocity and depth of the flow channel along space evaluation. The proposed methodology by Chaudry [5] concerning the development of hydrodynamic models was used. The obtained results for first and second case study has been confirmed that MOC numerical approach is useful for several engineering purposes, including cases of hydraulic transients and discharge propagation in hydraulic systems.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.216-219
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• 2011

신.재생에너지는 머지않아 고갈될 것이라 예측하고 있는 화석에너지의 대체에너지로서 대형 홍수와 국지적 집중호우, 가뭄과 전염병, 기근 등 우리인류의 생존을 위협하는 재앙을 어느 정도 줄일 수 있고, 온실효과 가스를 저감하고자 하는 하나의 방법으로서 가스배출량이 적은 수력, 풍력, 태양광 등의 재생에너지를 이용한 방법이다. 이 중 물은 무한적인 자원이 아니기 때문에 소중히 여기고 순환과정을 통하여 재활용 될 수 있고, 친환경적이고 장기적인 수명과 다른 자원을 사용하는 발전소들보다 더 효율적이며 복원 가능성이 크고 다른 오염유발 에너지 자원을 대신한다. 본 연구에서는 경상북도 북부지역 5개 지점의 소수력발전 후보지점에 대한 평 갈수기 및 홍수기의 유량측정에서 수위-유량관계곡선식의 유도등의 목적을 달성하기 위하여 2009년 3월부터 2010년 9월까지 5개 지점을 대상으로 현지조사 및 자료수집, 측량작업, 유량측정 등을 실시하였다. 본 유량측정을 통하여 경상북도 북부지역의 최적 소수력 발전지점 선정을 위한 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• v.24 no.4
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• pp.283-293
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• 2019

The limited availability of raw materials and increasing service demands for pavements pose a unique challenge in terms of pavement design and concrete material selection. The self-compacting rubberized concrete (SCRC) can be used in pavement design. The SCRC pavement slab has advantages of excellent toughness, anti-fatigue and convenient construction. On the premise of satisfying the strength, the SCRC can increase the ductility of pavement slab. The aim of this investigation is proposing a new method to predict the crack growth and flexural capacity of large-scale SCRC slabs. The mechanical properties of SCRC are obtained from experiments on small-scale SCRC specimens. With the increasing of the specimen depth, the bearing capacity of SCRC beams decreases at the same initial crack-depth ratio. By constructing extended finite element method (XFEM) models, crack growth and flexural capacity of large-scale SCRC slabs with different fracture types and force conditions can be predicted. Considering the diversity of fracture types and force conditions of the concrete pavement slab, the corresponding test was used to verify the reliability of the prediction model. The crack growth and flexural capacity of SCRC slabs can be obtained from XFEM models. It is convenient to conduct the experiment and can save cost.

• Smart Structures and Systems
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• v.19 no.5
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• pp.499-512
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• 2017

Traditional structural dynamic analysis and Structural Health Monitoring (SHM) of large scale concrete civil structures rely on manufactured embedding transducers to obtain structural dynamic properties. However, the embedding of manufactured transducers is very expensive and low efficiency for signal acquisition. In dynamic structural analysis and SHM areas, piezoelectric transducers are more and more popular due to the advantages like quick response, low cost and adaptability to different sizes. In this paper, the applicable feasibility assessment of the designed "artificial" piezoelectric transducers called Concrete Piezoelectric Smart Module (CPSM) in dynamic structural analysis is performed via three major experiments. Experimental Modal Analysis (EMA) based on Ibrahim Time Domain (ITD) Method is applied to experimentally extract modal parameters. Numerical modal analysis by finite element method (FEM) modeling is also performed for comparison. First ten order modal parameters are identified by EMA using CPSMs, PCBs and FEM modeling. Comparisons are made between CPSMs and PCBs, between FEM and CPSMs extracted modal parameters. Results show that Power Spectral Density by CPSMs and PCBs are similar, CPSMs acquired signal amplitudes can be used to predict concrete compressive strength. Modal parameter (natural frequencies) identified from CPSMs acquired signal and PCBs acquired signal are different in a very small range (~3%), and extracted natural frequencies from CPSMs acquired signal and FEM results are in an allowable small range (~5%) as well. Therefore, CPSMs are applicable for signal acquisition of dynamic responses and can be used in dynamic modal analysis, structural health monitoring and related areas.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.620-620
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• 2012

에너지 다소비원인 공공하수처리시설은 기후협약에 따른 온실가스 저감시설로서의 그 역할이 증대되고 있다. 환경부는 '하수처리시설 에너지 자립화 계획'을 통해 2015년까지 에너지 자립율 18%를 목표로 하고 있으며, 이를 위해서는 신재생에너지를 이용한 능동적 에너지 생산이 필요하다. 소수력발전은 공급 안정성이 우수하고 소수력발전은 일정한 처리수가 방류되는 하수처리장에 적용되었을 때 그 가동율은 하천에서의 소수력발전에 비하여 우수하다고 알려져 있으며, 향후 하수처리장에 널리 보급될 수 있는 청정에너지원이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기흥 레스피아에서 처리되는 하수를 이용한 소수력발전이 검토되었다. 최근 5년간 방류량 자료를 살펴보면 기흥 레스피아의 일평균 실제 처리량은 약 $30,000m^3/day$로 나타났으며, 우수 유입과 물 사용량이 증가하는 여름 및 가을에 처리량이 증가하였다. 설계유량은 유량변화에 따른 누적 확률밀도와 유량지속곡선에 근거해 산정하였으며, 시간빈도(T)로 보았을 때 26%의 유량이 지속되는 $0.35m^3/s$를 설계유량으로 선정하였다(그림 1). 또한 이를 기반으로 성능특성을 분석한 결과, 단위낙차당 수차발전기의 용량은 2.4kW이며, 시스템 가동율은 74%, 그리고 연 전력생산량은 16.6MWh로 나타났다(그림 2).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.106-106
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• 2011

소수력은 온실가스 배출량이 적은 친환경 청정에너지원이면서 지역의 분산전원에 기여할 수 있는 유용한 자원으로 평가되고 있다. 이러한 여건은 소수력발전 사업이 전력의 smart grid 구축 효과로 인해 가장 큰 효율성을 달성할 수 있을 것으로 기대된다. 국내 소수력발전은 1500Mw의 부존량을 가진 것으로 평가되고 있으나 계절적 편중으로 인한 가동률 부족, 경제성 부족 등으로 활발한 보급이 이루어지지 않고 있다. 특히 신재생에너지 확대 전략에도 불구하고 지원금 등 경제적 인센티브 부족으로 인해 민간부문의 참여는 상당히 저조하다. 그럼에도 불구하고 수력에너지는 환경친화적이고 잠재성이 큰 신재생에너지로 온실가스 저감과 에너지 확보에 기여할 수 있다. 특히 수력에너지는 민간투자의 어려움이 존재하므로 정부의 장기적인 기술개발투자 및 효율성 확대 정책이 중요하다. 본 연구에서는 소수력 확대의 경제 환경적 효과를 평가해보기 위해 연산일반균형모형 (CGE :Computable General Equilibrium Model)을 구축한다. 본 연구는 다음과 같이 수행되었다. 첫째, 수력발전부문과 수도사업을 구분하고 사회회계행렬을 작성하였으며, 전력부문에서 수력발전을 포함한 다단계 생산구조를 가정하였다. 둘째, 일반균형모형 방정식 체계를 작성하고 모형의 파라미터 추정 등 보정(Calibration) 작업을 수행하였다. 셋째, 국가 중기 온실가스저감 시나리오를 적용한 전망을 수행하고 소수력 확대(투자지원) 시나리오를 구축한다. 본 연구는 저감수단으로 탄소세를 부과하였다. 끝으로, 소수력 발전 보급 확대의 경제적, 환경적 파급효과를 계산하였다. 분석결과, 소수력 발전 잠재 성장을 반영한 수력에너지 비중은 약 2020년에 약 4.5% 까지 증가하는 것으로 나타났다. 이로 인한 온실가스 저감 기여분은 약 3%에 이르는 것으로 계산 되었다. 또한 수도사업과 비에너지 제조업의 산업비중은 증가하였다. 이러한 결과는 소수력 발전 확대가 화석연료 대체를 통한 지속가능한 에너지 수요에 기여하고 지역개발과 물산업 발전 등 경제적 파급효과 등을 유발할 수 있음을 시사한다. 또한 본 연구에서 고려하지 못한 소수력 기술 개발은 에너지 대체 촉진으로 인한 온실가스 저감과 녹색성장에 기여할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.216-220
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• 2012

본 연구는 경기도 용인시에 위치한 공공하수처리장을 대상으로 소수력발전 성능특성을 예측하고 경제성을 분석하여 소수력발전소의 건설타당성을 제시하였다. 방류구에서의 수준측량 조사에 따르면 실제 유효 낙차는 4.3m로 나타났다. 최근 5년간 방류량 자료를 살펴보면 일평균 실제 처리량은 약 $30,000m^3/day$로 나타났으며, 우수 유입과 물 사용량이 증가하는 여름 및 가을에 처리량이 증가하였다. 설계유량은 유량변화에 따른 누적 확률밀도와 유량지속곡선에 근거해 산정하였으며, 시간빈도로 보았을 때 17%의 유량이 지속되는 $0.35m^3/sec$가 설계유량으로 나타났다. 예상되는 수차 발전용량은 11kW급이며, 시스템 가동율은 74%, 그리고 계통선에 송출될 수 있는 연 전력생산량은 71.3MWh로 나타났다. 경제성 평가는 신재생에너지 경제성 분석 도구인 RETScreen 프로그램을 사용하여 B/C ratio, IRR, 개발투자비 등의 경제성 평가지표들을 산정하였다. 편익(Benefit) 산정시 전력기준단가는 133.67원/kWh, 할인율 7%를 적용하였으며, 비용(Cost) 산정시 유지관리비는 초기 건설비의 1%, 사용연한 30년을 적용하였다. 경제성 분석결과 기흥레스피아의 소수력발전소 건설시 초기 건설공사비가 $165,000 일 때, B/C 1.0, NPV $3,534, 투자회수기간 15.1년으로 산정되었고 따라서 초기 건설비용이 $165,000 이하일 때 가장 경제적인 것으로 파악되었다.