• 제목/요약/키워드: 공극율 계수

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불포화 및 포화 투수층에서의 침투를 고려하여 강우 유출 해석 (Prediction of rainfall-induced runoff considering infiltration of water in both unsaturated and saturated porous media)

  • 이창훈;트란 민 탕
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.62-62
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    • 2023
  • 강우가 지표면 아래로 침투할 때 초기에는 투수층이 불포화 상태이어서 부압이 작용하면서 침투할 것이다. Richards 식(Richards, 1931)을 써서 불포화 투수층의 침투를 모의할 수 있다. 강우가 지속되는 동안 하상 아래 어느 구간은 포화 상태가 되어 Richards 식을 더 이상 사용할 수 없다. 하지만 현재까지의 연구는 Richards 식을 사용하여 침투를 모의하는 오류를 범하고 있다. 강우에 의한 침투를 예측할 때 지표면에서의 침투율 qb 가 필요한 데 현존하는 연구에서는 Horton 식(Horton, 1941)을 사용하여 초기 침투율 fo 와 장시간 후 침투율 fc 와 시간에 따라 지수함수로 감소하는 계수 k 의 3가지 계수값을 실험이나 현장 관측값에서 찾아서 쓰고 있다. 그런데, 이 계수값은 강우강도 ri 가 클수록 침투율 q 가 커지는 물리 현상을 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 먼저 포화 투수층에서의 침투를 모의하는 식을 개발하였다. 지표면 아래에서 불포화 투수층에는 Richards식을 사용하고 포화 투수층에는 개발한 식을 사용하여 침투를 모의하였다. 또한 지표면에서의 침투율 qb 를 구하는 공식을 개발하였다. 하상에서의 침투율의 최대값은 $q_{bmax}=-{\lambda}{\sqrt{2g(s-b)}}$ 일 것이다. 여기서 λ 는 투수층의 공극율, s 는 유출수면의 위치, b 는 지표면의 위치이다. 지표면에서의 침투율의 최소값 qbmin 은 지표면 바로 아래 지점에서의 침투율일 것이다. 지표면에서의 침투율 qb 로 qbmax 와 qbmin 사이의 적절한 값을 선택한다. 강우강도를 ri 라고 하면 지표면 위 유출수의 연속방정식은 다음과 같다: $s-b={\int}(r_i-{\mid}q_b{\mid})dt$. 즉, 유출수면의 위치 s 는 강우강도 ri 가 클수록 또는 지표면에서의 유출율의 크기 |qb| 가 작을수록 크다. 또한 지표면에서의 침투율 qb 와 지표면 아래에서의 침투율 q 는 s - b 가 클수록 크다. 따라서, 강우강도 ri 가 클수록 침투율 qb, q 가 큰 현상이 잘 반영되었다. 강우-침투-유출 모형실험을 수행하여 강우강도에 따라 침투율과 유출량이 다른 현상을 관측하여 수치실험 결과와 비교·검증하였다.

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소유역의 사면에서의 대공극발달의 공간적 분포 (Spatial Distribution of Macropore Development on a Hillslope)

  • 곽용석;김상현
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.825-830
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    • 2007
  • 사면에서 발생되는 강우유출과정에 기여하는 대공극의 영향은 그 중요성에도 불구하고 잘 알려져 있지 않다. 특히 대공극의 공간적분포특상에 대한 현장측정은 이뤄지지 않았다. 본 연구의 실험지역은 경기도 포천시 광릉수목원에 있는 작은 소유역이다. 이 지역의 정밀한 측량을 하여 수치고도모형(DEM)을 얻었다. 이 수치고도모형을 바탕으로 수치지형분석을 통해 흐름선을 파악하여 총 20지점을 선정하였다. 각 지점에서의 대공극을 통한 수직적인 유동들은 장력침투계를 사용하여 지표면아래 깊이 10cm에서 측정하였다. 공간적 토양의 특성분포를 파악하기 위해 각 지점에서의 체적밀도와 점토함량을 조사하였다. 토양수분의 공간적 분포 특성은 TDR(Time Domain Reflectometry)방식인 TRASE를 이용하여 토양수분 값을 얻었다. 이러한 다양한 공간적 특성들은 대공극발달의 공간적 분포특성을 파악하는 중요자료가 된다. 소유역을 크게 기여사면 면적을 기준으로 상부, 중부, 하부로 나누어 대공극의 유효 공극율과 대공극흐름율을 계산하였다. 상부에서의 유효 대공극율의 평균값과 변동계수는 각각 4.3%, 42.1%이고, 대공극흐름율의 평균값과 변동계수는 각각 45.0%, 26.6%이다. 중부에서는 유효 대공극율의 평균값과 변동계수는 6.8%, 37.3%이고, 대공극흐름율의 평균값과 변동계수는 56.2%, 14.4% 이다. 그리고 하부에서의 유효공극율의 평균값과 변동계수는 12.5%, 58.3% 이고 대공극흐름율의 평균값과 변동계수는 64.5%, 24%이다. 이는 유효 대공극율과 대공극흐름율의 비율은 기여사면 면적이 증가할수록 증가하였다. 이는 대공극을 통한 물 이송 능력이 원두부로 갈수록 증가한다는 것을 보여주고 있다.e, taurine, methionine, phenylalanine은 함량(含量)이 적었다. 5. 일건(日乾)중 총유리아미노산의 변화(變化)는 생시료(生試料)의 경우 2,041.2 mg%였으나 1일(日) 건조(乾燥) 후는 1,784.0 mg%로 감소(減少)하다가 그 이후 계속 증가(增加)하여 20일(日) 건조(乾燥) 후는 5,277.0 mg%였다. 6. 일건(日乾)중 leucine, isoleucine, valine은 대체로 증가(增加)하는 경향(傾向)을 나타내었으나 aspartic acid, proline, taurine은 대체로 감소(減少)하는 경향(傾向)을 나타내었다. 436.59mg%로 가장 많았고 군유산(軍有山) 차엽(茶葉)이 146.94mg%로 가장 적었으며 일반차엽(一般茶葉)의 평균치(平均値)는 264.59mg%, 용장(龍欌) 차엽(茶葉)이 223.10mg%, Yabukita 차엽(茶葉)이 256.49mg%였다. 7) 이상(以上)의 결과(結果)를 종합(綜合)할 때 용장(龍欌) 차엽(茶葉)은 일반차엽(一般茶葉)과 형질(形質) 뿐만 아니라, 성분(成分)도 다르므로 품종(品種)이 다른 수종(樹種)으로 추정(推定)되며 와운(臥雲) 차엽(茶葉)은 일반차엽(一般茶葉)과 형질(形質)은 다르나 성분상(成分上)의 비슷한 점으로 보아 동일계통(同一系統)의 변이(變異)된 대엽종(大葉種)으로 추정(推定)된다.5(${\pm}0.77$0.77) % 의 오차로 크게 감소하였다. 결론: 방사선이 통과하는 경로에 불균질조직인 폐가 존재할 경우에도 불균질조직에 대하여 조직의 밀도를 이용하여 보정하는 방법을 사용하여 투과선량으로부터 종양선량을 계산할 수 있음을 알 수 있었다.X>로 평균$43.26{\m

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오차에 대한 3가지 개방단말 동축선 프로브의 환산모델들간 안정성 연구 (A Stability Study of Three Open-Ended Coaxial Probe Conversion Models under the Error Situations)

  • 조유선;현승엽;김상욱;김세윤
    • 한국전자파학회:학술대회논문집
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    • 한국전자파학회 2001년도 종합학술발표회 논문집 Vol.11 No.1
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    • pp.300-303
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    • 2001
  • 개방단말 동축선 프로브는 임의의 매질에 접촉하여 복소 유전율을 구하므로 사용이 용이한 측정법이다. 복소 유전율의 측정 과정은 두 단계로 구성된다. 먼저 프로브의 개구면을 미지의 매질에 접촉시켜서 반사계수를 측정한다. 다음에는 반사계수를 환산모델에 대입하여 복소 유전율을 구한다. 그러나 실제 측정시 발생하는 오차들에 대해 취약하다는 단점을 가지고 있다. 정확성을 떨어뜨리는 주요 오차 요인으로는 프로브의 개구면과 측정매질 사이의 공극으로 인한 불완전 접촉오타와 프로브의 제작 한계로 인한 오차를 들 수 있다. 본 논문에서는 이런 오차상황에서 유한 차분 시간영역법으로 반사계수를 계산하고나서 환산모델에 의해 복소 유전율로 환산함으로써 오차에 대한 환산모델들간의 안정성을 살펴보고자 한다.

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다공성 매질에서 비선형 흐름에 대한 수치적 연구 (A Numerical Study on Nonlinear Flow in Porous Medium)

  • 정우창
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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    • pp.384-384
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    • 2017
  • 본 연구에서는 다공성 매질에서의 비선형 흐름에 대한 수치적 분석을 수행하였다. 적용된 수치모형은 ANSYS CFX 3차원 유동해석 모형이며, 모형의 검증은 Mayer et al. (2011)에 의해 수행된 실험결과의 적용을 통해 수행되었다. 유속과 레이놀즈수-마찰계수 관계에 대한 실험결과와 수치결과를 비교한 결과 비교적 잘 일치하였다. 검증에서 적용된 실험결과를 바탕으로 투수성 계수, 점성계수 그리고 공극율의 변화에 따른 유속과 레이놀즈수-마찰계수 관계를 분석하였으며, 각각의 경우에 대해 best curve-fitting을 통해 변화 경향을 정량적으로 분석하였다.

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국산벤토나이트에서의 요오드이온의 확산특성 (Diffusion Characteristics of Iodide in a Domestic Bentonite of Korea)

  • 이재완;조원진;한필수;박헌휘
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제26권2호
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    • pp.285-293
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    • 1994
  • 압축 벤토나이트에서 핵종이동은 확산에 의해 지배된다. 국산 벤토나이트에 대한 음이온핵종의 확산 특성 규명을 위해서 요오드이온을 대상으로 관통확산실험을 수행하였다. 대상매질은 동해안 지역의 벤토나이트를 사용하였으며, 실험용액은 합성 모의지하수에 I-125를 첨가하여 사용하였다. 압축 벤토나이트의 충전밀도는 1.2, 1.4, 1.7Mg/㎥등 세가지로 하였다. 요오드이온의 겉보기확산계수와 유효확산계수는 충전밀도가 증가함에 따라 감소하였고, 이들 확산계수의 값은 각자 3.80-7.12$\times$$10^{-11}$ $m^2$/s와 1.25-7.97$\times$$10^{-12}$ $m^2$/s의 범위에 있었다. 실험결과, 겉보기확산계수는 벤토나이트의 공극구조에 의존하였으며, 유효확산계수는 공극구조는 물론 핵종확산이동에 이용된 유효공극율에 의해 좌우되었다. 본 연구에서 얻어진 결과는 처분장안전성평가의 기초자료로 활용될 것이다.

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메타카올린을 사용한 고강도콘크리트의 모세관공극 특성과 전위차 염소이온 확산계수에 관한 연구 (A Study on the Characteristic of Capillary Pore and Chloride Diffusivity by Electrical Difference of High-Strength Concrete Using Metakaolin)

  • 김남욱;여동구;송준호;배주성
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제19권4호
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    • pp.499-506
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    • 2007
  • 콘크리트 구조물의 고성능화가 요구됨에 따라 고성능콘크리트에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 특히 고강도콘크리트에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 고강도콘크리트를 제조하기 위해서는 혼화재료의 첨가가 필수적이라 할 수 있으며, 지금까지는 실리카퓸을 주로 사용하여 왔으나, 최근에는 실리카퓸과 대등한 성능을 가지면서 실리카퓸보다 저가인 메타카올린을 사용한 고강도콘크리트에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 메타카올린을 사용한 고강도콘크리트를 대상으로의 수은압입법에 의한 모세관공극 특성과 전위차에 의한 염소이온 확산계수를 측정한 결과에 대하여 고찰하였다. 그 결과, 메타카올린의 대체율이 증가할수록 공극 구조가 개선되었으며, 압축강도가 증가하고 염소이온 확산계수는 감소하는 것으로 나타났다. 콘크리트의 모세관 구조와 압축강도 및 염소이온 확산 계수와의 회귀분석 결과 크기가 52,000 범위의 공극량이 가장 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었으며 각각의 결정계수가 약 0.76 및 0.68 정도로 높은 상관 관계를 나타내었다.

Tall fescue의 밀도변화에 미치는 토양경화와 공극률의 영향 (Effects of Soil Compaction and Artificial Pore Space on the Shoot Density of Tall Fescue)

  • 이주삼;윤용재;김성규;윤익석
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.109-112
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    • 1987
  • tall fescue의 밀도변화에 미치는 토양경화는 공극율의 영향에 대하여 조사하였다. 1. 토양경화에 따라서 토양경도와 용적중은 증가되었다. (Table 1). 2. 10kg 처리구(토양경도 2.5kg/$\textrm{cm}^3$)의 밀도가 타처리구보다 유의하게 높았다. (Table 2, Fig. 1). 3. 토양공성율과 밀도와는 상관계수가 0.9804로써 1%수준의 정상란이 인정되었다. 4. 경화된 토양에서는 공성율이 37.5% 이상일 때 높은 밀도를 나타내었다.

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메타카올린을 사용한 콘크리트의 공극구조와 압축강도에 관한 연구 (A Study on the Pore Structure and Compressive Strength of Concrete using Metakaolin)

  • 여동구;김남욱;송준호;배주성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권5A호
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    • pp.927-934
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    • 2006
  • 콘크리트 구조물의 고성능화가 요구됨에 따라 고성능 콘크리트에 관한 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 특히 고강도 콘크리트에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 고강도 콘크리트를 제조하기 위해서는 혼화재료의 첨가가 필수적이라 할 수 있으며, 지금까지는 실리카 퓸을 주로 사용하여 왔으나, 최근에는 실리카 퓸과 대등한 성능을 가지면서 실리카 퓸보다 저가인 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 메타카올린을 사용한 고강도 콘크리트의 특성을 규명하기 위하여 시멘트 페이스트 시험체의 XRD 및 SEM 분석을 통하여 메타카올린의 포졸란 반응을 고찰하였고, 콘크리트 시험체를 제작하여 수은압입법으로 공극구조를 분석하여 압축강도와의 상관성을 도출하였다. 그 결과, 메타카올린의 대체율이 증가할수록 평균 공극직경은 작아지고 압축강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 $10nm{\sim}10{\mu}m$의 모세관 공극량과 압축강도와의 회귀분석 결과 이들 사이의 결정계수는 약 0.93 정도의 높은 상관성이 있었고, 메타카올린의 적정 대체율은 10~15%로 판단된다.

전기검층과 전자탐사를 이용한 2차원 투수계수분포 특성 분석 (Analysis of two dimensional coefficient of permeability using Electrical logging and AMT Survey)

  • 고성일;이종호;이태종;박남윤;추석연
    • 한국암반공학회:학술대회논문집
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    • 한국암반공학회 2003년도 춘계학술발표회 논문집
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    • pp.113-120
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    • 2003
  • 지하수 유동 모델링에 있어서 투수계수의 평가는 지하수 유동 및 유출량의 변화에 가장 큰 영향을 미치는 주요한 과정이다. 본 연구에서는 대상구간의 현지여건으로 인한 지반조사의 어려움으로 인한 수리특성 평가의 오차한계를 극복하기 위하여 전기비저항과 투수계수의 상관관계에 대한 고찰을 수행하였으며, 전기비저항탐사 혹은 전자탐사로부터 얻어지는 전기비저항으로부터 투수계수의 분포특성을 구하고자 하였다. 이를 위하여 현장시험으로 전자탐사, 전기비저항 수직탐사 및 전기비저항 검층등을 수행하였으며, 실내시험으로 암석코아에 대한 전기비저항, 공극율, 투수율 및 지하수 전기비저항등을 측정하여 상관관계를 분석하였다. 본 연구를 통해 지형조건 및 민원으로 인한 조사 불가능 구간에 대한 수리특성 평가에 효율적으로 적용 가능할 것으로 판단된다.

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소결금속층(燒結金屬層)에서의 압력강화(壓力降下)에 관한 연구(硏究) (A Study on Pressure Drop Through The Porous Metal)

  • 오수철
    • 태양에너지
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    • 제12권2호
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    • pp.43-50
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    • 1992
  • 공기(空氣)가 통과(通過)하는 소결금속(燒結金屬)에서의 압력손실(壓力損失)에 대한 기초(基礎) 지식(知識)을 얻기 위하여 실험적(實驗的)으로 연구(硏究)를 수행(遂行)하여, 소결금속(燒結金屬)의 공극율(空隙率)과 소결금속(燒結金屬)을 통과(通過)하는 공기(空氣)의 유속(流速)이 압력손실(壓力損失)에 미치는 영향(影響)을 고찰(考察)하고, 또 본(本) 실험(實驗) 결과(結果)를 비소결금속(非燒結金屬)에서의 압력손실(壓力損失)에 대한 대표적(代表的)인 Ergun의 식(式)과 마찰계수(摩擦係數)의 관점(觀點)에서 비교(比較)하였다. 본(本) 연구결과(硏究結果), 소결금속(燒結金屬)에서의 압력손실(壓力損失)은 유속(流速)이 증가(增加)할 수록 증대(增大)하며, 또 동일 유속(流速)에서는 공극율(空隙率)이 감소(減少)(입자직경(粒子直徑)이 감소(減少))할 수록 증대(增大)한다. 특히 본(本) 실험(實驗) 결과(結果)를 소결금속(燒結金屬)의 두께와 직경(直徑) 및 입자직경(粒子直徑)의 무차원수(無次元數)들로 표현되는 무차원(無次元) 실험식(實驗式)으로 유도(誘導)하였으며, 이 실험식(實驗式)은 본(本) 연구결과(硏究結果)와 ${\pm}15%$ 범위에서 일치하고 있다.

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