• 제목/요약/키워드: Tracer experiment

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추적자 확산 실험에 의한 서울 도심 확산 현상 연구 - 도시규모 대기확산 실험을 위한 PFCs 추적자 방출 및 분석 시스템의 개발 및 적용 연구 (Tracer Experiment for the Investigation of Urban Scale Dispersion of Air Pollutants - An Improved Method for the Release and Determination of Perfluorocarbon Tracers in the Urban Atmosphere)

  • 유은진;이종범;노철언;김혜경;이강웅
    • 한국대기환경학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.547-556
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    • 2007
  • The release, sampling and analytical methods have been developed and tested for perfluorocarbons (PFCs) atmospheric tracers in order to gain insight into the atmospheric transport and dispersion over the urban conditions of Seoul, Korea. Although PFCs tracer experiments provide unique opportunities to test local and urban scale of transport and dispersion, no previous experiment with PFCs has been conducted in Korea. PMCH and PDCH were chosen as targeted tracers in our study due to their extreme low ambient concentrations and great sensitivities among various PFCs. For PFCs release system, a set of micro-metering pump, electronic balance, vaporizing furnace and high speed blower was constructed for precise and accurate release of tracers. The precision of released rate by this system was estimated to be 1%. Samplings of PFCs were carried out by fabricated portable air samplers with micro pumps and rotameters into glass tubes packed with 150 mg of Carboxen-569. The uncertainty of these sampling system was maintained below 14%. PMCH and PDCH were quantified in GC/ECD with preconditioned injection system to eliminate the interference compounds using traps and subsequent catalytic conversion system prior to column separation. Three intensive field test were undertaken during the springtime of 2002 to 2004 in eastern part of Seoul. Daily background samples were collected to characterize the background levels of PMCH and PDCH prior to their release. The observed background concentrations of PMCH ranged from 3.5 to 10.1 fL/L and varied randomly in location and time in this study. Its mean and standard variation of background concentration ($6.8{\pm}1.9\;fL/L$) are higher than those ($3.2{\sim}5.8\;fL/L$) of other historic tracer studies. Identified uncertainty for background PMCH was $1.7{\sim}2.0\;fL/L$ using this analytical system. Combined relative uncertainty in determining the tracer's concentrations was estimated as 17%. However, its background concentrations and uncertainty in concentration determination were found to be low and stable enough for tracer study.

추적자를 이용한 후퇴 침식 파이핑 현상 탐지법 개발 연구 (Detecting Backward Erosion Piping Using a Tracer)

  • 정원;김병욱;서일원;박용성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제43권1호
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    • pp.55-62
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    • 2023
  • 내부 침식은 제방 손상 및 붕괴의 주요 원인 중 하나이며, 그 대표적인 유형으로 후퇴 침식 파이핑을 들 수 있다. 후퇴 침식 파이핑은 내부 침식 관련 제방 손상의 약 1/3 정도를 차지하며이를 예측하고 예방하는 것은 제방의 안전성 유지를 위해 중요하다. 본 연구에서는 추적자를 이용해 파이핑 현상을 예측하여 사전에 예방하는 것을 목적으로 실험을 실시하였다. 실험은 상류측과 하류측의 수두차, 유사의 크기, 차수벽의 유무 세 가지 조건을 변경하여 진행하였다. 추적자인 로다민은 실험을 시작할 때와 파이핑이 발생했다면 발생한 직후, 총 두 번 주입하였다. 실험을 진행하는 동안 파이핑 형성 과정을 영상으로 기록하였고 추적자의 농도와 유출구에서의 유량의 시계열을 측정하였다. 실험을 통해 본 연구에서는 유사의 종류에 따라 파이핑이 발생하는 수두차가 다르며 수두차가 클수록 파이핑이 쉽게 발생한다는 점을 관찰하였다. 또한 파이핑이 발생한 시점 직후에 추적자의 농도가 급격하게 증가하는 그래프의 양상을 확인했고 이를 통해 추적자의 농도 시계열 자료를 획득함으로써 파이핑의 발생 유무를 발견할 수 있다는 점을 확인하였다. 파이핑으로 인한 제방 손상 및 붕괴를 예방하는 데 있어서 본 연구의 활용도가 높으리라 기대된다.

교육용 가상실험 라인 트레이서 모델링 (Line Tracer Modeling for Educational Virtual Experiment)

  • 기장근;권기영
    • 한국소프트웨어감정평가학회 논문지
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    • 제17권2호
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    • pp.109-116
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    • 2021
  • 전통적으로 공학분야는 실험 실습 위주의 대면 교육이 주를 이루어 왔으나, IT 기술 및 인터넷 통신망의 급속한 발전과 최근 COVID-19 등의 사회적 환경 변화로 인해 온라인 학습에 대한 수요가 급증하고 있다. 다른 분야에 비해 실험 실습의 비중이 상대적으로 높은 공학 분야에서 효율적인 온라인 교육이 이루어지려면 실제 실험 실습을 대체할 수 있는 가상 실험실습 콘텐츠가 매우 필요하다. 본 연구에서는 전기전자 분야 뿐만 아니라 IT 융합이 이루어지고 있는 전반적인 공학 분야에서 필수적으로 사용되고 있는 마이크로프로세서의 효율적인 온라인 응용 학습을 위해 라인 트레이서 모델을 개발하고 이를 시뮬레이션 할 수 있는 가상실험 소프트웨어를 개발하였다. 개발된 라인 트레이서 모델에서 사용자는 원하는 형태로 하드웨어 파라미터 값들을 다양하게 설정하고, 이에 따른 소프트웨어를 어셈블리 언어나 C 언어 등으로 작성하여 컴퓨터 상에서 동작을 시험해 볼 수 있도록 구성되었다. 개발된 라인 트레이서 가상 실험 소프트웨어는 실제 수업에 활용하여 동작을 검증하였으며, 앞으로 온라인 상에서 이루어지는 비대면 수업에서 효율적인 가상 실험 실습 도구가 될 것으로 기대된다.

사행수로에서 유속구조가 추적물질의 혼합에 미치는 영향 (Effects of Velocity Structures on Tracer Mixing in a Meandering Channel)

  • 서일원;박성원
    • 대한토목학회논문집
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    • 제29권1B호
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    • pp.35-45
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    • 2009
  • 본 연구에서는 사행수로에서 유속구조가 추적물질의 혼합에 미치는 영향을 분석하기 위하여 2개의 만곡부를 갖는 S자형 실험수로를 제작하여 순간 주입된 추적자물질에 대한 분산실험을 수행하였다. 실험자료를 분석한 결과, 주 흐름은 사행수로의 최단경로를 따라 이동하며 만곡부에서 불균일한 분포를 갖는 것으로 밝혀졌다. 이차류의 경우, 만곡부에서 강력한 셀이 발달하나 직선부에서는 소멸하다가 다시 다음 만곡부에 반대 방향의 셀로 재생성됨이 확인되었다. 오염운의 거동은 주흐름의 불균일한 분포와 이차류셀에 의해 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 주흐름의 불균일한 분포는 오염운을 종방향으로 분리시키고, 이차류 셀은 만곡부 외측의 처진 오염운을 횡방향으로 더욱 분리시키는 역할을 하게 되어, 결과적으로 만곡부의 복잡한 유속구조가 오염운을 종 횡방향으로 모두 분리시키고 나아가서 많이 퍼지게 하는 작용을 하는 것으로 밝혀졌다. 2차원 추적법의 적용을 통해서 각 케이스별 종 횡분산계수 실측치를 산정한 결과, 사행수로 전체구간에 대한 무차원 횡분산계수는 0.012~0.875의 범위를 갖는 것으로 밝혀졌다. 횡분산계수는 하폭 대 수심비에 대체적으로 비례하는 것으로 나타났다. 횡분산계수 이론식에 의한 추정치와 비교한 결과, 이론치가 실측치와 비교하여 다소 과대 산정하는 경향을 보여주고 있음을 알 수 있었다.

전산유체역학 기법을 이용한 공기연령 산정 방법의 개발 (Development of Straightforward Method of Estimating LMA and LMR using Computational Fluid Dynamics Technology)

  • 박세준;이인복;홍세운;권경석;하태환;윤남규;김형권;권순홍
    • 한국농공학회논문집
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    • 제55권6호
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    • pp.135-144
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    • 2013
  • Ventilation efficiency has an important role in agricultural facilities such as greenhouse and livestock house to keep internally optimum environmental condition. Age-of-air concept allows to assess the ventilation efficiency of an agricultural facility according to estimating the ability of fresh air supply and contaminants emission using LMA and LMR. Most of these methods use a tracer gas method which has some limitations in experiment like dealing unstable and invisible gas. Therefore, the aim of this study was to develop a straightforward method to calculate age-of-air values with CFD simulation which has the advantage of saving computational time and resources and these method can solve the limitations in experiment using tracer gas method. The main idea of LMA computation is to solve the passive scalar transport equation with the assumption that the production of the time scalar throughout the room is uniform. In case of LMR calculation, the transport of the time scalar was reversed compulsively using UDF. The methodology to validate the results of this study was established by comparing with preceding research that had performed a computing LMA and LMR value by laboratory experiments and CFD simulations using tracer gas. As a result, the error was presented similarly level of results of preceding research. Some big errors could be caused by stagnated area and incongruity turbulence model. while the computational time was reduced to almost one fourth of that by preceding research.

라그란지안 입자확산모델개발(농도 계산방법의 검토) (A Development of Lagrangian Particle Dispersion Model (Focusing on Calculation Methods of the Concentration Profile))

  • 구윤서
    • 한국대기환경학회지
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    • 제15권6호
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    • pp.757-765
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    • 1999
  • Lagrangian particle dispersion model(LPDM) is an effective tool to calculate the dispersion from a point source since it dose not induce numerical diffusion errors in solving the pollutant dispersion equation. Fictitious particles are released to the atmosphere from the emission source and they are then transported by the mean velocity and diffused by the turbulent eddy motion in the LPDM. The concentration distribution from the dispersed particles in the calculation domain are finally estimated by applying a particle count method or a Gaussian kernel method. The two methods for calculating concentration profiles were compared each other and tested against the analytic solution and the tracer experiment to find the strength and weakness of each method and to choose computationally time saving method for the LPDM. The calculated concentrations from the particle count method was heavily dependent on the number of the particles released at the emission source. It requires lots fo particle emission to reach the converged concentration field. And resulting concentrations were also dependent on the size of numerical grid. The concentration field by the Gaussian kernel method, however, converged with a low particle emission rate at the source and was in good agreement with the analytic solution and the tracer experiment. The results showed that Gaussian kernel method was more effective method to calculate the concentrations in the LPDM.

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비평형 2.5 난류모델을 이용한 라그란지안 입자 확산모델 개발 (Development of Lagrangian Particle Dispersion Model Based on a Non-equilibrium 2.5 Level Closure Turbulence Model)

  • 구윤서
    • 한국대기환경학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.613-623
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    • 1999
  • A Lagrangian particle dispersion mode l(LPDM) coupled with the prognostic flow model based on nonequilibrium level 2.5 turbulence closure has been dcveloped to simulate the dispersion from an elevated emission source. The proposed model did not require any empirical formula or data for the turbulent statistics such as velocity variances and Lagrangian time scales since the turbulence properties for LPDM were calculated from results of the flow model. The LPDM was validated by comparing the model results against the wind tunnel tracer experiment and ISCST3 model. The calculated wind profile and turbulent velocity variances were in good agreement with those measured in the wind tunnel. The ground level concentrations along the plume centerline as well as the dispersion codfficients also showed good agreement in comparison with the wind tunnel tracer experiment. There were some discrepancies on the horizontal spread of the plume in comparison with the ISCST3 but the maximum ground level concentrations were in a good confidence range. The results of comparisons suggested that the proposed LPDM with the flow model was an effective tool to simulate the dispersion in the flow situation where the turbulent characteristics were not available in advance.

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