• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.37-42
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• 2011

최근 들어 홍수피해를 유발하는 것은 강우의 총량이기보다 기후 변화에 따라 발생하는 국지성 집중호우라 할 수 있다. 이러한 국지성 집중호우를 고려한 강우강도 개념을 도입하면서 배수펌프장 등과 같은 국내 배수시설 설계가 최근 개선되고 있으나, 교량용 배수시설 관련하여 별다른 개정이 없는 실정이다. 또한, 미연방도로국의(FHWA)의 배수설비 기준에 비하여 국내의 교량용 배수시설 기준은 합리적인 배수관 설계 방법을 제시하지 못하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 국지성 집중호우를 고려한 확률강우강도식을 사용하여 합리적인 교량용 배수관경 설계 기준안을 본 논문에서 제시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.287-287
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• 2018

우수관거 시설에서 맨홀은 관거의 접합을 위해 반드시 설치되어야 하는 중요한 요소이다. 이러한 맨홀 접합부에서는 유입관으로 유입되는 유량의 급격한 확대와 유출관으로 배수되는 유량의 급격한 축소 등 흐름의 복잡한 변화가 발생한다. 맨홀에서의 복잡한 흐름은 설계강우를 초과하지 않는 강우량에서 과부하 조건을 형성하며 도심지 침수의 심각한 영향을 미친다. 특히 여러 관이 접합되어 있는 합류맨홀의 경우 유출관거로의 원활한 배수가 유도되지 않을 뿐 아니라 다양한 방향의 흐름이 서로 상충하며 급격한 에너지 손실을 유발한다. 도심지 중 하류부에서 주로 발생하는 침수피해는 복잡한 우수관거 시설의 구성에 따른 합류맨홀의 증가로 인해 그 규모가 늘어나는 추세이다. 바닥이 평평한 기본형태의 맨홀에서 발생되는 과부하 흐름과 여러 유량 조건에서의 에너지 손실에 관한 연구는 지속적으로 수행되어왔다. 최근 맨홀 내부에 흐름을 유도시켜주는 인버트를 설치하여 에너지 손실을 저감하려는 연구가 활발히 이루어지고 있지만 이를 실제 도시지역에 적용하여 침수해석이나 관거 배수능력 평가를 수행하기 위한 필요한 기초자료는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 인버트가 설치된 개선형 4방향 합류맨홀의 유량 조건을 다양하게 변화시키며 유입유량 조건에 따른 개선형 맨홀의 손실계수를 분석하였다. 유량 조건은 세 개의 유입관에서 각각 설계유량 $1{\ell}/s$의 유량이 유입되는 총 유입유량 $3{\ell}/s$를 기준으로 각 유입관의 유입유량을 10%씩 변화시킨 40case의 유량 조건을 선정하였다. 이렇게 선정된 유량 조건은 경우에 따라 중간 맨홀, 3방향 합류맨홀 또는 4방향 합류맨홀의 흐름을 다양하게 나타내었으며, 40case의 손실계수를 분석하여 모든 맨홀 접합 조건에서의 손실계수를 파악할 수 있었다. 합류맨홀에서의 개선형 인버트 적용성을 확인하기 위하여 인버트가 설치된 개선형 맨홀에서 산정된 손실계수를 기초로 모든 유입유량 조건에서 적용이 가능한 손실계수 범위도를 작도하였다. 손실계수 범위도는 통계분석에 활용되어 개선형 맨홀의 유입유량 조건에 따른 손실계수 산정식을 도출하는 기초자료로 활용되었다. 이와 같이 도출된 산정식을 적용하면 실제 도심지에 개선형 맨홀을 적용하였을 경우에도 정확한 침수 해석이나 관거 배수능력 평가가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.161-161
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• 2018

농경지에 관개 등을 위해 설치되는 배수로는 무분별한 쓰레기 및 생활페기물 등에 무방비로 노출되어있다. 또한, 농림축산식품부 "배수개선 설계기준(2012.4.1.)"에 따르면 유입유량이 $5m^3/sec$ 미만인 배수로는 제진기의 사용이 불가하도록 규정되어있어 배수로 내에 쌓이는 생활페기물 등의 처리방안 문제가 대두 되고 있다. 본 연구는 이러한 문제의 대안방안으로 배수로 내에 별도의 집진지 수로와 스크린을 설치하여 생활 폐기물 등을 수집하는 방안을 제시 하였으며, 수리모형실험을 통하여 그에 따른 효율성을 분석하였다. 수리모형실험은 본수로 내 스크린 I 제체의 다양한 설치형상(스크린 설치각, 스크린 날 각), 집진지 수로 내 스크린 II의 막힘 정도에 따른 수리학적 특성을 분석하였으며, 집진지수로 내로 유입되는 생활페기물의 수집효과에 대하여 LS-PIV(Large Scale Particle Image Velocimetry) 기법을 적용하여 검토하였다. 수리모형실험 결과, 스크린 I 제체의 길이가 가장 긴 설치각 $15^{\circ}$조건에서 날 각 $30^{\circ}$ 적용 시 가장 우수한 효율성을 나타내었으며, 우려하였던 Back Water 현상은 발생하지 않았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2018

도로설계기준(2012)에 따르면 노면 배수시설은 측구, 집수정, 배수관, 배수구(빗물받이, 맨홀) 등으로 구성되며 중앙분리대 배수에서 구조가 방호벽일 경우 원칙적으로 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수한다. 최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 교량 배수시설의 배수능력 부족으로 교량의 노후화, 노면의 체수와 수막현상을 야기한다. 교량 설계 시, 교량의 외관은 점배수에 의한 배수불량으로 막힘부에서의 식물생육, 부식, 배수구의 오염 등으로 심미성에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국토교통부 도로 배수시설 설계 및 관리지침에서는 기존의 집수정으로 유도하여 배수하는 점배수 형태에서 우수의 지체시간을 저감하기 위해 배수구로 즉시 배수되어 배수 효율을 증가시켜주는 선배수시설을 권장하고 있다. 그러나 선배수 구조의 일반적인 내용만을 기술하고 있으므로 보다 상세한 설계기준이 필요하다. 또한 국내에서는 교면 배수를 위한 횡배수구의 배수능력에 관한 설계 개념은 미국의 빗물받이 설계 개념을 그대로 적용하고 있어서 교량 배수시설의 배수능력 증대를 위한 수치 및 수리실험에 관한 기술적인 자료가 부족한 실정이다. 따라서 도로의 흐름해석 및 선배수를 위한 측구 횡배수관의 흐름개선에 관한 구체적인 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 배수로 전반의 유향 분석 및 횡유입관 유입부에서의 상세한 흐름해석과 통수능력을 분석하기 위해서는 수리실험을 통한 연구가 필요한 실정이다. 그러나 최적 횡배수관의 형상 및 간격 설정에 대한 수리실험의 물리적 및 시간적 한계를 극복하기 위해 Fluent 모형(Ansys Workbench 13.0)을 활용한 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 standard ${\kappa}-{\varepsilon}$모형을 적용했다. 도로 형상에 따른 우수유출량을 비교 분석하기 위하여 횡경사는 2%로 고정하고 종경사를 2%로 선정하여 수치모의를 통한 배수능력을 분석하고 설계에 직접적인 적용성을 검토하였다. 횡배수관의 간격변화 및 배수공의 위치 변화 등에 따른 차집량을 분석하였으며, 개략적인 수리실험 결과와 수치모의의 차집율을 비교 및 분석하여 Fluent 모형의 적용성을 확인하였다. 또한, 횡배수관의 유입부에서의 유속 변화 및 유출부에서의 유속이 모의가 가능하므로 배수시설에서 보다 정확한 흐름 해석이 가능하여 보다 적정한 배수능력 분석이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.514-514
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• 2016

최근 도시화가 도시의 물순환에 미치는 영향을 최소화하기 위한 저영향개발에 대한 연구가 많아짐에 따라, 기존 도시의 미관개선과 비점오염원의 유입을 사전에 차단하기 위하여 다양한 제품들이 개발되고 있다. 기존의 벤치플륨관을 개선하고자 개발된 환경반구형수로관은 프리캐스트(Precast)콘크리트 제품으로 상부에 투수구를 통해서 빗물이 유입되도록 제작된다. 투수구에는 플라스틱 필터가 적용되며 빗물만 배제하여 배수 시키토록 고안되었다. 플라스틱 필터는 폐PVC 스크랩을 재활용하여 제작되며 제품표면은 다양한 재료로 마감하여 콘크리트 노출면을 최소화 하였다. 빗물이 투수구를 통해서 유입되기 때문에 원활하게 빗물을 차집하여 배수 할 수 있는가에 대한 수리성능을 검토하기 위한 수리실험을 수행하였다. 최대허용우수유입량은 실제 환경반구형수로관에 적용되는 필터와 마감재료를 적용하여 쇄석필터층의 두께의 변화가 환경반구형수로관의 배수성능 미치는 영향을 검토하였다.

• 한국관개배수논문집
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• 제14권1호
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• pp.148-151
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• 2007

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.107-111
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• 2004

본 고에서는 우리나라 폐 석탄광 광산배수의 자연정화처리시설현황과 향후 광산배수 수질개선을 위한 기술수요를 전망하였다. 우리나라 폐 석탄광에서는 현재 약 8만톤의 갱내수가 유출되고 있으며 약 50톤/일 이상 갱내수에 대해서 자연정화시설을 설치하여 갱내수 수질개선사업을 추진하고 있다. 13개 광산에 설치된 자연정화시설의 현장수질분석 및 설계내용을 검토한 결과 SAPS 공정이 Fe의 재용출 현상이 없고 성능면에서 편차가 적어 광산배수의 중화 및 금속 정화에 핵심 공정으로 파악되었다. SAPS 의 정화성능 및 수명에 미치는 물리적 영향은 슬러지 누적에 의한 투수 계수 감소와 체류시간 등이었다. 향후 자연정화시설의 성능을 지속시킬 수 있는 기술개발과 오염부하가 큰 갱내수 처리기술과 채굴적 현장 수질개선 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.531-538
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• 2006

그레이팅은 아스팔트 도로에 설치하여 배수를 할 수 있는 구조물이다. 본 논문에서는 그레이팅의 구조를 개선하여 토사의 쌓임을 방지 할 수 있는 신제품을 제안한다. 기존 제품은 프레임에 오물이 쌓여 있어 평상시 해충이나 악취가 발생하며 우천 시 배수가 원활하지 못해 물이 고이는 현상도 빈번할 뿐 아니라 역류하는 현상이 발생한다. 또한 기존 그레이팅이 프레임과 본체를 일체형으로 설치하여 파손 시 전체를 교체하여야 하는 단점이 있다. 본 연구는 그레이팅 본체와 프레임을 분리시킨 구조로 프레임을 멘 홀에 시멘트와 함께 기초공사 하여 고정한 후 그레이팅 본체는 장착탈이 가능한 구조로 개발하였다. 또한 분실 방지용 지그도 설치하여 이를 개선하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.713-720
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• 2007

그레이팅은 아스팔트 도로에 설치하여 배수를 할 수 있는 구조물이다. 본 논문에서는 그레이팅의 구조를 개선하여 토사의 쌓임을 방지 할 수 있는 개선품을 제안한다. 기존 제품은 프레임에 오물이 쌓여 있어 평상시 해충이나 악취가 발생하며 우천 시 배수가 원활하지 못해 물이 고이는 현상도 빈번할 뿐만 아니라 역류하는 현상이 발생한다. 또한 기존 그레이팅이 프레임과 본체를 일체형으로 설치하여 파손 시 전체를 교체하여야 하는 단점이 있다. 본 연구는 그레이팅 본체와 프레임을 분리시킨 구조로 프레임을 멘 홀에 시멘트와 함께 기초공사 하여 고정한 후 그레이팅 본체는 장착탈이 가능하도록 한 구조로 개발하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.189-198
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• 2005

본 연구에서는 조력발전소 배수갑문의 형상과 배치에 따른 방류능력을 해석하는데 3차원 수치모의가 효과적으로 이용될 수 있음을 보였다. 3차원 수치모형은 RANS를 지배방정식으로 하는 FLOW-3D 모형을 이용하였다. 본 연구결과 배수갑문의 방류능력은 물받이길이와 도류벽의 접근각도에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그리고 이의 개선 여부에 따라 $10\%$ 이상의 방류량 차이가 발생하였다. 또한 방류량은 배수문과 수차구조물을 연결하는 구조물의 형상과 물받이 끝 사면경사의 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 배수갑문의 설계시 방류능력 개선을 위해서는 수리학적 검토가 필요하며, 수치모형실험이 수리모형실험과 더불어 유용한 해석도구로 이용될 수 있음을 보였다.