• Water Engineering Research
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• 제5권4호
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• pp.195-206
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• 2004

This paper deals with oxygen transfer by air entrainment and energy dissipations by flow characteristics at the stepped drop structure. Nappe flow occurred at low flow rates and for relatively large step height. Dominant flow features included an air pocket, a free-falling nappe impact and a subsequent hydraulic jump on the downstream step. Most energy was dissipated by nappe impact and in the downstream hydraulic jump. Skimming flow occurred at larger flow rates with formation of recirculating vortices between the main flow and the step comers. Oxygen transfer was found to be proportional to the flow velocity, the flow discharge, and the Froude number. It was more related to the flow discharge than to the Froude number. Energy dissipations in both cases of nappe flow and skimming flow were proportional to the step height and were inversely proportional to the overflow depth, and were not proportional to the step slope. The stepped drop structure was found to be efficient for water treatment associated with substantial air entrainment and for energy dissipation.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.54-61
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• 2004

This paper deals with flow characteristics on the air entrainment and the energy dissipation in nappe flow over the stepped drop structure. Nappe flow occurred at low flow rates and for relatively large step height Dominant flow features include an air pocket, a free-falling nappe impact and a subsequent hydraulic jump on the downstream step. Air entrainment occurred from the step edge, through a free-falling nappe impact and a hydraulic jump. Most energy was dissipated by nappe impact and in the downstream hydraulic jump. It was related with the step height and the overflow depth, but not related with step slope. The stepped drop structure was found to be effcient for water treatment and energy dissipation associated with substantial air entrainment.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.65-65
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• 2016

위어나 낙차공 같은 수공구조물 직하류부에서는 다양한 형태의 흐름조건이 발생한다. 낙차공 하류에서 발생하는 독특한 흐름형태 중 하나는 정상파형도수를 갖는 파형흐름이다. 이 연구에서는강 등(2010)이 수리실험을 수행한 바 있는 계단형 위어 하류부에서의 형성되는 파형흐름을 3차원 수치해석을 수행한다. 위어 구조물 위를 통과하는 난류흐름을 해석하기 위해서 Spalart-Allamaras 1방정식 모형을 이용한 URANS 수치모의와 DES (detached eddy simulation)을 실시하였다. 위어 주변에서의 자유수면 변동, 파상도수, 자유수면에서의 와류 그리고 바닥부근에서의 재순환 영역의 형상과 크기, 선정된 종방향 위치들에서의 흐름방향유속분포 등의 항으로 수치해석결과를 실험값과 비교하여 수치모의의 적절성과 난류모델들의 성능을 평가한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1889-1893
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• 2008

본 연구에서는 완경사 계단형 낙차공에서 하류수심 변화에 따른 도수 형태의 변화와 WTF 흐름 특성에 대한 분석을 수행하였다. 일정한 유량에서 하류수위를 증가시키면 도수 형태가 달라지는데 특히 계단 끝단에서 완전도수, 잠김도수(B점프), downward curved jet, upward curved jet, wave type flow(WTF)가 차례로 나타났다. 잠김도수에서는 표면 롤러 현상이 관찰되었고 curved jet에서는 큰 유속 감세 없이 파가 하류까지 전달되었다. WTF에서는 사류흐름이 바닥 recirculation 구역의 영향으로 변형되면서 wave 형태의 도수를 발생시켰다. 하류수위를 점점 증가 시키면 도수의 발생 위치가 계단 위쪽으로 이동하며 잠김도수와 WTF가 번갈아가며 발생하였다. 하류수위가 높아질수록 도수의 규모는 작아졌으며 표면 롤러도 미약해지는 경향을 보였다. 세 가지 유량조건에 따른 WTF의 규모를 비교한 결과 유량이 증가할수록 WTF의 크기가 증가하였으며 무차원화한 WTF의 형상은 거의 비슷한 것으로 나타났다. 계단형 낙차공은 기존낙차공에서 발생하는 도수와 달리 WTF가 발생되므로 이에 대한 분석이 필요하다. WTF가 발생하는 구간의 수위는 하류수위보다 높아지기 때문에 하천 설계 시 하천 접합부의 조건(구수부지설치, 제방설치 등)에 따라 wave의 높이가 설계의 중요 인자로 고려되어야 할 것이다. WTF는 지금까지의 계단형 낙차공 설계 시 고려되지 못한 부분으로서 차후에 계단형 구조물 또는 계단식 변형 구조물 설계 시 주요 자료로 활용 될 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권4호
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• pp.666-671
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• 2006

Effects of a rainfall event (July 28, 2005) on the hydrochemical characteristics of the Jungrang river, the biggest tributary of the Han river, was investigated. Significant spatial variations in the hydrochemical characteristics were observed. At JR2 location, concentrations of T-N and T-P were relatively low indicating occurrence of active oxidation in the stepped drop structure. At JR3 location, concentrations of Na, K, Cl, $NH_4-N$ and EC were elevated suggesting increased discharge from the nearby waste-water treatment plant and tributaries. The rain event diluted major dissolved ion concentrations in the river by 12~52%. The $NO_3-N$ levels were preserved during the rain then increased about twofold after rainfall, suggesting increased discharge of nitrate-contaminated groundwater. Heavy metals including Cd, Co, Cr, Cu and Pb were not detected in all water samples and the leachates from surface sediment samples. Concentrations of Fe, Mn, Al and Zn were below the Korean Drinking Water Guideline. Results of this study suggested that establishment of water-quality monitoring protocols describing temporal and spatial variations in parameters sensitive to rainfall events, relatively steady factors, and contaminant sources is required.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권2호
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• pp.479-492
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• 2014

이 연구에서는 계단과 같이 불연속 횡단 구조물을 지나는 천수 흐름에 대해 내부 경계조건으로서 정확해를 부여하는 기법을 제안하였다. 제안된 기법의 검토를 위해 MUSCL이 적용된 HLLL 근사 Riemann 해법을 이용하였다. 계단을 지나는 천수 흐름에 대한 다양한 문제에서 모의 결과는 정확해와 잘 일치하였다. 또한, 계단에서 댐 붕괴 실험 및 급경사 수로 실험의 결과와 부합되었다. 개발된 모형으로 낙차공과 같이 불연속 바닥을 지나는 천수 흐름에 대해 별도의 수위-유량 관계나 지형의 완화 없이 모의가 가능하다. 향후, 계단에 의한 흐름 저항과 수맥에 의한 에너지 손실에 대해 적절한 평가가 이루어진다면, 보나 옹벽(강변 도로)과 같은 불연속 지형을 넘나드는 천수 흐름에 대한 수치모의가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국환경농학회지
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• 제20권3호
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• pp.143-149
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• 2001

침전지를 갖는 접촉산화수로 시스템을 이용한 수질 정화효과를 2000년 9월부터 11월까지 조사하였다. 본 시스템은 노즐로 폭기하여 플라스틱여재의 표면에서 오염물질과 공기를 접촉시켜 물을 정화하기 위한 시설이다. 1차 침전지의 수리학적 체류시간은 60분이며, 여기에서는 물속에 있는 오염물이 침전되고 침전물은 바닥에 설치한 배수암거로 배출되도록 설계하였다. 산화수로의 유량, 수리학적 체류시간, 길이는 각각 $200\;m^3/day$, 90 min, 20 m이다. 산화수로에는 플라스틱 접촉여재를 채웠다. 탈질소를 위한 무산소 조건이 확보되지 않았기 때문에 T-N의 처리효율은 다른 수질항목에 비해 낮았다. 그러나 이 처리시스템에서 SS는 $25.0%{\sim}89.6%$, BOD는 $75.0%{\sim}91.5%$, T-P는 $44.3%{\sim}95.3%$의 처리효율을 나타냈다. 이 실험의 결과는 본 연구에서 고안된 침전접촉 산화수로 시스템의 저수지나 수로에서의 수질정화 가능성을 보여주고 있다.