• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.326-326
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• 2017

개수로에서 비에너지(specific energy)는 수로바닥을 기준으로 단위무게의 물이 가지는 에너지로 정의되며 흐름의 위치수두와 속도수두의 합으로 표현된다. 비에너지는 수로단면의 변화에 따른 수심의 변화를 해석하기 위하여 사용되는 중요한 개념이다. 사각형 개수로에서의 비에너지 관계식은 3차방정식의 형태이며, 해석적으로 3개의 해(3개의 수심)를 가지나, 물리적인 의미를 가지는 해는 2개이며 나머지 하나의 해는 음수이므로 물리적인 의미를 가지지 않는다. 물리적인 의미를 가지는 2개의 해는 각각 흐름이 상류(subcritical flow)인 경우와 사류(supercritical flow)인 경우에 대한 수심이다. 즉, 일정한 유량이 흐르는 조건에서 동일한 비에너지를 가지는 수심이 상류와 사류에 각각 존재하는데, 이 2개의 수심을 대응수심(alternate depths)이라 정의한다. 이러한 사각형 개수로에 대한 비에너지 관계식은 3차방정식이므로 그 해석해를 구할 수 있어, 수로단면의 변화에 따른 흐름의 변화를 비교적 쉽게 해석할 수 있다. 사각형 개수로가 아닌 경우의 비에너지 관계식을 이론적으로 고찰하는 연구는 찾아보기 힘들다. 이에 본 연구에서는 포물선형 개수로에 대해서 비에너지 관계식을 유도하였다. 유도된 비에너지 관계식은 비선형 음함수의 형태로 해석적으로 해를 구할 수 없다. 유도된 관계식의 해법으로 2차의 정밀도를 가지는 Newton-Raphson방법을 이용하였으며, 계산의 초기치는 상용화된 Excel에서 쉽게 구할 수 있는 회귀식을 이용하여 구하였다. 적용 예를 통해, 단순 회귀식을 이용하는 경우에는 정해와의 상대오차가 2 - 8% 내외였는데, 본 연구에서 제안하는 방법을 사용하는 경우에는 동일한 조건에서 상대오차가 0.25% 내외를 보였다. 즉 본 연구에서 제시하고 있는 양해법을 이용하면, 포물선형 개수로 흐름의 대응수심을 용이하게 그리고 정확도가 매우 높게 산정할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.342-342
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• 2016

국내 저수지 17,477개소 중 30~40 여년전에 축조된 곳은 16,646개소로 95.2%가 노후화로 인한 지속적인 유지보수가 필요하며, 기후변화에 따른 대응능력이 현저하게 낮다. 하구둑, 방조제, 대형 농업용저수지 같은 대규모 농업기반시설들은 축조 당시보다 설계홍수량이 2~3배 이상 증가함에 따라 기후변화에 대비하기 위해 조속한 치수능력 증대가 필요하다. 하지만 대형 농업용저수지의 치수능력 증대를 위해서는 지형적 입지조건, 시공 가능성, 경제성 등을 고려하여 여수로의 위치, 규모, 형식 변경 등이 수반된다. 따라서 본 연구에서는 무한천 상류 예당저수지의 여수로 위치변경에 따른 저수지 하류 하천 흐름변화에 대하여 2차원 수치모의 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 TELEMAC-2D 모형을 적용하여 저수지 하류 하천의 흐름을 모의하였고, RMA-2 모의결과와 비교검토 하였다. TELEMAC-2D 모형은 상류(subcritical flow)와 사류(supercritical flow) 흐름 모의가 가능하며, 홍수범람 뿐만아니라 동일 격자망으로 유한요소법과 유한체적법 모두 수치모의가 가능한 특징이 있다. 본 연구에서는 시간과 공간에 대하여 2차 정확도를 가지는 WAF(Weighted Average Flux) 유한체적기법과 $k-{\varepsilon}$ 난류모형을 적용하였다. 수치모의시 유역종합치수계획의 30년, 50년, 100년 빈도 계획홍수량에 대하여 여수로 위치변경 전(CASE-1)과 위치변경 후(CASE-2) 저수지 하류하천 흐름변화에 대해 모의하였다. 본 연구는 국내 하천 특성을 반영한 기설 저수지의 하류하천의 흐름에 대한 수치모의의 기초자료로 활용되어, 저수지 방류 흐름이 하류하천에 미치는 영향 분석 등에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.22-22
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• 2021

최근 기후변화로 인한 홍수피해가 증가하고 있어 안전하고 효율적인 물관리의 중요성이 대두되고 있다. 국내 대부분의 하천의 경우 홍수 예·경보를 위해 수위 관측을 하고 있지만 소하천의 경우에는 홍수기와 평수기의 유량차이가 크고, 경사가 급한 경우에는 사류가 발생하여 수위-유량 관계가 일정하지 않아 수위 자료만으로 하천의 유량을 측정하기 어렵다. 이러한 경우에는 직접 유속을 측정하여 유량을 산정해야 하지만 홍수기에는 유속이 빨라 측정자가 직접 유속을 측정하기에는 위험하여 현실적으로 측정하기 어려운 문제가 있다. 따라서 하천의 유속을 측정하기 위해서는 측정자가 직접 하천에 들어가 측정하는 직접 측정방법이 아니라 하천에 접촉하지 않고도 유속을 측정할 수 있는 비접촉식 측정 방법을 사용해야 한다. 비접촉식 하천 유량측정 방법 중에서 영상자동유량계측 기술은 하천의 흐름 영상을 이용하여 넓은 범위의 유속을 쉽게 측정할 수 있는 장비로 미리 설치한 지점의 하천의 영상을 사용하기 때문에 안전하고 지속적으로 홍수기 하천의 유속과 유량 측정이 가능하다. 이에 본 연구에서는 국립재난안전연구원에서 설치한 인수천 지성교의 영상자동유량계측 장비를 이용하여 2020년 8월 2일 집중호우가 발생한 시기의 유속 및 유량 측정을 수행하여 홍수시 영상유속측정 기술의 산지하천 적용 가능성을 검토하였다. 계측 결과 2020년 8월 2일 09시부터 15시 까지 그리고 3일 05시부터 4일 12시까지의 수위, 유속 및 유량을 계측하였다. 계측 결과 홍수기 상승구간과 하강구간에서의 수위-유량 관계가 다르게 나타났으며, 특히 상승기에서는 수위는 일정한 상태에서 유속만 빨라지는 사류 흐름이 발생하여 수위-유량 관계식을 사용하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서 산지하천의 경우 하류지역의 물관리 및 홍수 예·경보를 위해서는 홍수기 수위 계측뿐만 아니라 영상자동유량계측 기술을 활용한 유량측정이 반드시 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.149-149
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• 2020

하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.

• Korean Journal of Food Science and Technology
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• v.37 no.2
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• pp.183-188
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• 2005

Effects of co-solvent polarity, citric acid, pressure, temperature, run time, and co-solvent ratio on extraction of major flavonoids from Lonicera Flos were investigated using supercritical fluid $CO_{2}(SF-CO_{2})$. HPLC analysis revealed addition of pure methanol resulted in low extraction yield of major flavonoids, luteoloin (Lu), Quercetin (Qu), Apigenin (Ap). Under same condition, as co-solvent polarity increased, yields of major flavonoids increased gradually, At optimum co-solvent extraction condirion of 60% aqueous methanol (10%, v/v), yields of Lu, Qu, and Ap were 42.09, 28.18, and 3.49 mg/100 g, respectively. Addition of citric acid to 60% aqueous methanol gave higher, with addition of 1% citrie acid resulting in highest yields of 63.2 (Lu), 39.35 (Qu), and 5.79 (Ap) mg/100 g. Optimum extraction conditions of major flavonoids were 200 bar, $50^{\circ}C$, 60 min, and $CO_{2}$-methanol-water(20: 1.8: 1.2).

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.6
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• pp.747-751
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• 2010

The objective of this research were to produce amino acids from freezing-dried brown seaweed(Undaria pinnatifida) powder by sub- and supercritical water hydrolysis and to characterize the products. The hydrolysis was carried out in a batch type reactor consisting of 4.6 cm inside diameter and $200cm^3$ vessel and stir made of Hastelloy 276. A stir inside the reactor was continuously moving at 100 rpm. Brown seaweed powder and 100 mL of 1% acetic acid in distilled water were charged into the reactor at a ratio of 1:100(w/v). The applied conditions were $180{\sim}374^{\circ}C$, respectively for 1 hour. The total amino acid content was found to be significantly higher in brown seaweed hydrolyzed by low temperature comparing to high temperature. The amounts of low molecular weight amino acids(glycine, alanine, serine etc) were higher than that of high molecular weight amino acids. The maximum yields of amino acids were produced at low temperature($220^{\circ}C$) with acid catalyst.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.5
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• pp.761-776
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• 2003

Numerical models were employed to investigate the hydrodynamics of water flow in the lake behind a dam and the spillway where supercritical flows and negative pressures are likely to occur. In this study, 2-D model, RMA2 was employed to examine the upstream flow pattern and 3-D CFD model, FLUENT was used to evaluate the three-dimensional flow in the approaching region and flow distributions in the spillways and discharge culverts. The bathymetry and the details of structures were carefully taken into consideration in building the models. The results from applying the 2-D model for the planned Hantan River Dam show that large eddies, the velocity of which reaches up to 1 m/s are occurring in several places upstream of the dam. That means that the 2-D numerical model could be utilized to investigate the two-dimensional flow patterns after the construction of a dam. Three-dimensional numerical results show that the approach flow varies depending on stages and discharge conditions, and velocities at spillways, discharge culverts, and sediment flushing tunnels are differently distributed. The velocity distributions obtained from the numerical model and a hydraulic model at the centerline of spillways 100 m upstream of the dam show reasonably similar results. It is expected that 2-D and 3-D numerical models ate useful tools to help optimize the dam design through investigating the flow patterns in the spillway and at the upstream of the dam, which is not always feasible in hydraulic modeling.

• Advances in environmental research
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• v.9 no.3
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• pp.191-214
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• 2020

The rise in population and industrialization accounts for the generation of a huge amount of wastewaters. The treatment of this wastewater is obligatory to safeguard the environment and various life forms. Conventional methods for high strength wastewater treatment coming out to be ineffective. Advanced oxidation processes (AOPs) for such wastewater treatment proved to be very effective particularly for the removal of various refractory compounds present in the wastewater. Ozone based AOPs with its high oxidizing power and excellent disinfectant properties is considered to be an attractive choice for the elimination of a large spectrum of refractory compounds. Furthermore, it enhances the biodegradability of wastewaters after treatment which favors subsequent biological treatments. In this review, a detailed overview of the AOPs (like the Fenton process, photocatalysis, Electrochemical oxidation, wet air oxidation, and Supercritical water oxidation process) has been discussed explicitly focusing on ozone-based AOPs (like O₃, O₃/H₂O₂, O₃/UV, Ozone/Activated carbon process, Ozone/Ultrasound process, O₃/UV/H₂O₂ process). This review also comprises the involved mechanisms and applications of various ozone-based AOPs for effective municipal/industrial wastewaters and landfill leachate treatment. Process limitations and rough economical analysis were also introduced. The conclusive remarks with future research directions also underlined. It was found that ozonation in combination with other effective AOPs and biological methods enhances treatment efficacies. This review will serve as a reference document for the researchers working in the AOPs field particularly focusing on ozone-based AOPs for wastewater treatment and management systems.

• Korean Journal of Medicinal Crop Science
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• v.26 no.2
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• pp.119-126
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• 2018

Background: The flowering plant Hippophae rhamnoides L. has been used for many studies on fruit or leaf extracts. This study was conducted to investigate the development of a new cosmetic material from H. rhamnoides fruits and leaves that have by antioxidant, anti-inflammatory and wrinkle improvement activities. Methods and Results: The antioxidant abilities of H. rhamnoides extracts, including of a water-soluble fruit powder (FW), a fatsoluble fruit powder (FF), a supercritical extract of fruit by-product (BS), and a mixture of leaf and fruit (MIX), were investigated in vitro. A DPPH radical assay for antioxidant activity was performed for these fractions alongside assay to evaluate the total phenolic and flavonoid content (TPC and TFC). As expected, the MIX had the highest DPPH radical scavenging activity ($RC_{50}=10.27{\mu}g/m{\ell}$), and the TPC and TFC also were highest in MIX ($225.7mg{\cdot}GAE/g$, and $25.18mg{\cdot}QE/g$, respectively). Nitric oxide (NO) production in LPS-induced RAW264.7 cells was estimated and the results indicated an over 75% decrease of NO production in FF and MIX. In other assays, the highest elastase inhibitory activity was found in FW. Conclusions: These results revealed that H. rhamnoides extracts have a high potential for antioxidant, anti-inflammatory and antiwrinkle activities. H. rhamnoides products are suggested to be applied as the functional materials of cosmetic ingredients.

• Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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• v.5 no.1
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• pp.1-8
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• 2009

Nuclear hydrogen production using high temperature heat of a very high temperature reactor(VHTR) is one of the most attractive ways of mass hydrogen production without greenhouse gas emission. In many countries, sulfur-iodine(S-I) thermochemical process and high temperature steam electrolysis(HTSE) process are being investigated. In such processes, corrosion behavior of Intermediate heat exchanger materials are the most critical issues. Especially in a HTSE system, several heat exchangers will be facing hot steam conditions. In this paper, the status of high temperature corrosion researches in hot steam and supercritical water conditions are reviewed in view of the implication to HTSE conditions. Based on the review, test condition and plan of the hot steam corrosion of the candidate materials are formulated and described in some details along with the schematics of the test set-up. The test results and subsequent evaluation will be used in development of a interface system between the HTSE hydrogen production system and the VHTR.