• 한국지반공학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.27-40
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• 2021

동상민감성 지반의 융기 및 침하 방지를 위한 공법을 지반 안정화 공법이라고 하며 열 사이펀은 대표적인 지반 안정화 공법 중 하나이다. 열 사이펀은 최근 간편한 해석모델 개발과 더불어 열 해석이 진행되었지만, 이에 따른 동상민감성 지반의 열적 거동을 고려하지 않았다. 따라서 본 연구는 열 사이펀의 성능에 따른 지반의 온도 변화를 위한 열 해석과 이에 따른 지반의 거동을 예측하기 위한 구조해석을 동시에 수행하기 위해 ABAQUS 내부 사용자 서브루틴을 사용하여 열 사이펀을 적용한 TM(Thermo-Mechanical) 모델을 개발하여 열 사이펀의 성능에 따른 지반 융기 억제성능을 확인하였다. 해석결과 열 사이펀의 성능 증가에 따라 지반의 최종 융기가 감소하였으며 냉매 충전율 25%, 50% 그리고 100%의 열 사이펀 적용 시 각각 5.5%, 14.4%, 21% 융기 억제성능을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.43-47
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• 2019

본 연구에서는 수리모형실험을 통해 사이펀 여수로에 장착된 air slot의 방류량 조절 능력을 검토하였다. air slot의 단면 형상으로 원호 및 직사각형 형상을 채택하였으며, 개구부 면적을 조절할 수 있게 하였다. air slot이 장착된 경우 사이펀 관 내부에 공기와 물이 혼합된 복잡한 흐름이 발생하였다. air slot이 장착된 사이펀 여수로에서 저수지 내측 수위가 상승할 때와 하강할 때 동일한 수위에서 동일한 유량이 계측되었다. air slot의 무차원 개구부 면적이 증가할수록 무차원 방류량은 더 서서히 증가하였다. 수리모형실험 결과는 air slot의 면적 조절을 통해 사이펀을 통한 방류량 조절이 가능함을 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.703-712
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• 2019

본 연구에서는 수리모형실험을 통해 사이펀 여수로에 장착된 공기혼입장치(air slot)의 방류량 조절 능력을 검토하였다. 공기혼입장치의 단면 형상으로 원호 및 직사각형 형상을 채택하였으며, 개구부 면적을 조절할 수 있게 하였다. 공기혼입장치가 장착된 경우 사이펀 관 내부에 공기와 물이 혼합된 복잡한 흐름이 발생하였다. 공기혼입장치가 장착된 사이펀 여수로에서 저수지 내측 수위가 상승할 때와 하강할 때 동일한 수위에서 동일한 유량이 계측되었다. 공기혼입장치의 무차원 개구부 면적이 증가할수록 일정한 수두차 및 저수지 수위 조건에서 무차원 방류량은 감소하였다. 수리모형실험 결과는 공기혼입장치의 면적 조절을 통해 사이펀을 통한 방류량 조절이 가능함을 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.5-15
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• 2021

북극권과 같은 한대지역의 동상민감성 지반은 계절적 대기 온도 변화 및 설치된 구조물의 온도에 의해 지반의 융기 및 침하 문제가 존재한다. 이러한 동상민감성 지반의 융기 및 침하 방지를 위한 지반안정화 공법으로는 매립 및 치환공법, 열 사이펀 등이 존재한다. 여기서 열 사이펀이란 내부 냉매의 증발, 응축을 반복하며 열 순환을 통해 이상 유동(two-phase flow)의 형태로 냉매가 지반의 온도를 외부로 전달하여 지반 온도를 조절 할 수 있는 공법이다. 본 연구는 이러한 열 사이펀의 성능을 열전도율로 수치화하기 위하여 ABAQUS 내부의 User-subroutine 코딩을 통해 열 사이펀을 지중의 한 열원으로 간주, 경계조건으로 적용시켜 기존 문헌의 열 사이펀 실내모형실험의 온도분포 결과와 비교하여 산정하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.346-353
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• 2016

일부 연구용 원자로의 설계조건상 사이펀 현상은 배관 파단 사고 시 수조수의 지속적인 방출을 유발할 수 있다. 사이펀 차단기는 이러한 현상을 효과적으로 제한하기 위한 안전장치로, 유체역학적인 특성상 사이펀 차단 현상 해석을 위해 고려해야 할 변수가 많고 계산이 복잡하다. 이에 사이펀 차단 현상을 쉽게 분석할 수 있는 프로그램을 개발하게 되었다. 윈도우8 운영체제에서 비쥬얼 스튜디오 2012를 이용하여 MFC프로그래밍으로 개발되었으며, 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 GUI형식으로 개발되었다. 개발된 프로그램은 사용자가 입력한 값으로부터 유체역학적 관계식을 통해 3단계의 연산과정을 거쳐 시뮬레이션을 진행한다. 베르누이 방정식으로부터 유속과 유량을 구하여 수위, 언더슈팅, 압력, 손실계수, 그리고 이상 유동과 관계된 값들을 연산한다. 프로그램에 적용된 이상유동 해석모델은 Chisholm 모델이며, 실제와 유사하게 시뮬레이션이 가능함을 확인하였다. 시뮬레이션 결과는 그래프를 통해 나타나기 때문에 사용자는 전체적인 차단 현상을 쉽게 파악하는 것이 가능하며, 시뮬레이션 데이터의 저장 또한 가능하다. 따라서 사용자는 사이펀 차단기 시뮬레이션 프로그램의 사용을 통해 사이펀 차단 현상을 쉽게 확인할 수 있으며, 사이펀 차단기의 실제 설계에도 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권11호
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• pp.55-63
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• 2013

농업용 저수지의 경우, 인위적인 홍수조절 기능이 없어 홍수 발생 시 급격한 저수지 수위상승에 따른 월류로 인해 제체의 파괴위험이 높고, 예 경보 없이 상류에서 유입되는 홍수량을 그대로 방류하여 하류 지역에 농경지 침수 등 홍수피해가 발생할 위험성이 높다. 본 연구에서는 경상북도 상주시에 위치한 지평저수지를 대상으로 수문분석을 실시하여 설계홍수량(200년 빈도의 1.2배)을 산정하고, 저수지 추적기법을 통해 기존 여수로와 사이펀 여수로 설치에 따른 저수지 홍수조절능력을 비교 분석하여 사이펀 여수로의 홍수조절 효과를 분석하였다. 그 결과, 지평저수지의 설계홍수량은 $284.3m^3/s$, 로 산정되었으며, 사이펀 여수로의 사전방류를 통해 수위가 약 40cm 정도 하강하고 방류량은 $91m^3/s$, 정도 감소하는 것으로 분석되었다.

• 물과 미래
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• 제44권1호
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• pp.63-66
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• 2011

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.1-8
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• 2018

본 연구는 Siphon Breaker Simulation Program(SBSP)을 이용하여 소규모 사이펀 차단기 실험장치를 설계 및 제작하고, 실험 수행 후 그 결과를 이용하여 다양한 규모의 사이펀 차단기에 대한 SBSP의 적용 가능성을 평가하기 위해 진행되었다. 실험장치 설계를 위하여 C factor와 Chisholm B 계수, Undershooting Height(UH)에 대한 시뮬레이션 결과값을 SBSP로 도출하였다. 실험장치의 중요파트는 upper tank, lower tank, downcomer, Siphon Breaker Line(SBL) 등이며, upper tank는 넓이 $0.09-m^2$, 높이 0.65-m의 크기로 제작되었고, downcomer 높이는 1.6-m로 제작되었다. 실험결과 분석을 위하여 압력계, 차압계, 전자저울이 사용되어 압력과 차압, 유량에 대한 정보를 도출하였다. 실험에서 사용된 실험변수는 Loss Of Coolant Accident(LOCA) 크기와 SBL 크기이며, LOCA는 30-mm와 38-mm에 대해서, SBL은 6/16-inch와 8/16-inch에 대해서 실험이 진행되었다. 실험의 결과로 유량과 압력, 그리고 UH를 도출하였으며, 실험결과를 SBSP의 시뮬레이션 결과와 비교, 분석하였다. UH 측면에서 SBSP가 수조의 총 높이 대비 2.5 %의 오차로 실험결과를 잘 예측하는 것을 관찰하였다. 그러므로 SBSP를 이용한 다양한 규모의 사이펀 차단기 설계가 가능한 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.246-246
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• 2022

여수로는 수리시설의 계획저수위보다 높아진 수위를 낮추기 위하여 물을 안전하고 신속하게 방류하는 시설로 조절형식과 비조절 형식으로 구분한다. 조절형식은 인위적으로 조절수문을 이용하여 수위를 조절하는 형식으로 수문식과 밸브식으로 분류하며, 이상홍수대비 비상방수문에 많이 사용되고 있다. 비조절형식은 자연적으로 수위를 조절하는 형식으로 개수로와 관수로로 분류한다. 개수로에는 측수로식, 슈트식, 자유낙하식, 월류식이 있으며, 관수로에는 터널식, 선굴식, 암거식, 사이펀식이 있다. 한국농어촌공사가 관리하는 저수지는 3400개소로 측수로식 2091개소, 월류식 1269개소, 사이펀식 5개소, 선굴식 3개소, 기타 56개소로 비조절형식 여수로가 약 98%를 차지하고 있다. 2003년도에 재해대비 수리시설 설계기준이 개정되어 유역면적 2,500ha, 총저수량 500만m³이상이고 하류지역의 재산 및 인명피해가 클 것으로 예상되는 저수지는 PMF를 설계홍수량으로 적용할 것을 규정하고 있다. 이러한 설계기준의 홍수빈도를 적용하기 위해 기존 저수지의 치수능력증대 사업이 추진되고 있다. 치수능력증대방안으로는 제당높이 증고, 보조여수로 설치, 기존여수로의 확장 등 다양한 방안들이 있으며, 구조물 안정성, 경제성, 현장 여건을 고려한 시공성 등을 종합적으로 고려하여 채택하고 있다. 그 중 가장 대표적인 방안이 기존의 설계빈도를 초과하는 PMF 홍수량에 대하여 추가로 보조여수로를 설치하여 방류하는 방안이다. 본 연구에서는 기존 사이펀 여수로가 설치되어 있는 저수지에 측수로식 여수로와 사이폰식 여수로를 신설하여 FLOW-3D로 수치해석을 수행하였다. PMF 유입에 대한 저수지의 안정성을 확보하고, 이상강우에 의한 재해를 사전에 예방하기 위하여 신설 여수로의 방류능력, 접근 유속, 허용최대유속 등 각종 수리특성을 분석하여 홍수량 배제 능력을 검토하였다.

• 한국농공학회지
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• 제27권4호
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• pp.5-6
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• 1985