• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.12
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• pp.1287-1292
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• 2006

Constructed wetlands are well known as highly efficient system to treat wastewater from different sources. Among the constructed wetlands, upflow types of constructed wetlands have become a common selection of wastewater during the last decade. We conducted a pilot scale study at peen house on treating potential of nutrients by upflow vegetated filter(UVF) pilot wetland which was combined with hydrodynamic separator and used the cattail plant(Typha angustifolia), and operated with artificial nutrients influent. This study evaluate the performances of upflow vegetated fille, in removal of nutrients. The objectives of this study were two-fold: (i) to evaluate the nutrients removal performance of pilot-scale upflow vegetated filter, filled with a mixture of perlite and soil media and planted with cattails and (ii) to design of scale-up upflow vegetated filter using Froude number. Results indicated that, under the condition of the ranges of hydraulic surface load rate were $22.7{\pm}9.6\;m^3/m^2/day$, the average removal of $COD_{Mn}$, and TN, TP were 57.5%, 40.0% and 41.5%, respectively. Computational fluid dynamics, FLUENT 6.0 program was used to predict the distribution of velocity in UVF and hydrodynamic separator. Full scale UVF was designed using the Froude number scale-up method that was assumed geomertic similarity between model and prototype. Result shows that the UVF with 3 m diameter has capacity of design sewage flowrate 75 $m^3/day$.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.12 no.1
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• pp.9-15
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• 2009

In this study, the l/35 reduced-scale model experiment were conducted to investigate designed ventilation system performance at rescue station in tunnel fire. A model tunnel with 2 mm thick of steel, 10 m long, 0.19 m high and 0.26m was made by using Froude number scaling law. The cross-passages installing escape door at the center. were connected between accident tunnel and rescue tunnel. The n-heptane pool fire, $4cm\times4cm$, with heat release rate 698.97W were used as fire source. The fire source was located in the center and portal of accident tunnel as Worst case.. An operating ventilation system extracted smoke amount of 0.015 cms. The smoke temperature and carbon monoxide. concentration in cross-passage were measured to verify designed ventilation system. The results showed that, in center fire case without ventilation in accident tunnel, smoke did not propagated to rescue station. In portal tire case, smoke spreaded to rescue station without ventilation. But smoke did not propagated to rescue station with designed ventilation.

• Fire Science and Engineering
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• v.33 no.3
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• pp.56-62
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• 2019

This study examined effects of the operating characteristics of a pump according to the rotational speed of a pump and the change in flow rate when a centrifugal pump operates under the following conditions: regulated flow rate, head, rotational speed, and specific speed of 0.7 m/min, 8 m, 1750 rpm, an 182 (m, ㎥/min, rpm), respectively. The pump in the experiment did not have a guide vane and was connected directly to the rim, so that the rotational speed of the volute pump in a spiral or volute casing increased by 100 rpm from 1350 to 1750 rpm. The result of the relationship between the H-Q, L-Q, and 𝜂-Q characteristics and the dimensionless performance characteristics, such as the head coefficient, power coefficient and efficiency were studied. The change in pump performance could be estimated depending on the increase in the number of revolutions. The maximum efficiency of the pump was 52% with 1450 rpm, 0.165 ㎥/min flux, and 4.73 m of lift. The efficiency reached 50% with a maximum of 1750 rpm, 0.183 ㎥/min of flux, and 6.72 m of lift. The efficiency curve on the performance characteristics of the lift versus flux curve became oval not a curve from a quadratic equation that passes through the starting point according to the similarity law of the pump. Finally, when the flux coefficient increased, the power coefficient increased and the lift coefficient decreased. When the flux coefficient was 0.08, the maximum efficiency was 52%. Therefore, the change in flux affects the driving characteristics.

• Tunnel and Underground Space
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• v.27 no.1
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• pp.50-57
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• 2017

In this study, the experiment for determining shock loss at the branch is conducted for the design of network double-deck road tunnel ventilation. The shock loss coefficient that determines the quantity of shock loss has been considered only regarding the constant aspect ratio of circular or rectangular section. However the suggestion of shock loss coefficient is needed since the aspect ratio of double-deck road tunnel for small vehicle is considered around 1:3 with the low height in Korea. The experiment model was made with the scale of around 1:23 applying Reynolds similarity law, so that the shock loss coefficient on the branch of the large aspect ratio was measured. The result of the study showed that shock loss coefficients of both split branch and straight branch were measured two to three times higher than those calculated from the theoretical equation or design values of previous studies. Therefore the study resulted the effect of large aspect ratio on shock loss coefficient was huge, and it is expected that precise design value can be suggested for the design of network double-deck tunnel ventilation.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.10 no.5
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• pp.19-26
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• 2009

Rammed Aggregate Pier (RAP) method is intermediate foundation between deep and shallow foundation, and it has been built in world wide. RAP represents a relatively new method that has grown steadily over 19 years since Geopier of USA developed this revolutionary method in 1989. The investigation and research in domestic is not accomplished. In this paper, the examined details of different spacing of piles, bearing capacities, respectively, conclude with recommendations on how RAP can be used in future needs. This documentation further provides comparisons of the laboratory test results which were obtained from changing the spacing of piles, namely installed rammed aggregate pier. Laboratory model test was administered in a sand box. Strain control test was conducted to determine the bearing capacities of the piers; 20 mm, 30 mm and 40 mm RAP in diameter using drilling equipment to make holes were installed in sand at initial relative densities of 40%. By comparing different spacing of piles, in this experiment, piles are spaced structually span, form a ring shape, narrowing the distance of each other, to the center. the result shows that as diameter of pier is bigger in diameter, bearing capacity also dramatically increased due to raised stiffness. Also, as the space between each piers was closed, the settlement rate of soil was decreased significantly. From the test results, as the space between each piles were getting closer, it allows greater chances to have more resistance to deformation, and shows more improved stability of structures. After from the verification work which is continuous leads the accumulation of the site measuring data which is various, and bearing capacity and the settlement is a plan where the research will be advanced for optimum installed RAP.

• Fire Science and Engineering
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• v.33 no.5
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• pp.37-47
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• 2019

In the present study, the influences of the fire curtain and natural vent in a theater fire were investigated through the numerical simulation of a reduced-scale model of a theater fire using the Fire Dynamics Simulator (FDS). Based on a previous experimental study using the reduced-scale model, the 1/14 reduced-scale model and its conditions were constructed according to the law of similarity with a real-scale theater. Through a series of numerical simulations, the smoke movements were visualized, and the temperatures in the stage and auditorium, mass flow rate of the outflow through natural vent, and time at which smoke started moving toward the auditorium were measured and analyzed. The general trends on the effects of the fire curtain and natural vent during the theater fire predicted by the present numerical simulation were similar to the previous experimental results. For quantitative comparison of the present numerical simulation and previous experimental results, the mean percentage errors of temperatures in the stage and auditorium, and the mass flow rate of outflow through the natural vent were calculated. The present numerical simulation results showed good agreement with previous experimental results with reasonable accuracy.

• Fire Science and Engineering
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• v.32 no.3
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• pp.51-59
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• 2018

Although a fire curtain plays an important role in preventing smoke from spreading to the auditorium in a theater fire, there has been insufficient research on fire curtains. In this study, to check the accuracy of numerical simulation, for previous experiments using a reduced scale model, a numerical simulation was carried out, and the results were compared with previous experimental data. The fire curtain effect was then predicted numerically. A Fire Dynamics Simulator (FDS) was used, and the natural exhaust vent sizes were set to ~10%, ~5%, and ~1% of the stage floor area. The smoke movement was visualized, and the mass flow rates and temperatures were measured and analyzed. In addition, the law of similarity was used to examine the influence of a fire curtain in a real scale theater fire. Without the fire curtain, the present numerical simulation results were in agreement with the previous experimental data within reasonable accuracy. Meanwhile, the fire curtain affects the mass flow rates through the natural exhaust vent and proscenium opening, as well as the start time of soot outflow to the auditorium. Overall, the present results can be used to develop a fire curtain system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.74-74
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• 2015

최근 홍수의 특성과 피해 양상은 과거와는 다르게 변화하고 있으며, 급격한 도시화로 인하여 기존 하천유역의 저류 능력이 감소하였으며 이러한 한계를 극복하기 위하여 이미 외국에서는 대심도 터널을 활용한 홍수재해 관리방안이 오래전부터 활용되어 왔다. 본 연구에서는 대심도 터널의 유입구, 수직갱, 감세지, 배수터널과 같은 시설물 중 대심도 터널 설계 시 수직 유입구를 통해 유입되는 유량의 에너지를 완화하고 효과적으로 배수 할 수 있도록 중요한 역할을 하는 감세지의 효율적인 깊이 산정을 위하여 수리모형실험을 실시하였으며, 모형은 Froude 상사법칙을 사용하여 원형의 1/18크기로 제작하였다. 본 연구에서 실시한 감세지 모형의 깊이는 0.278 m(원형 5.0 m), 0.417 m(원형 7.5 m)이며, 각 감세지 깊이별 수직 유입구 3개소(저지수직구1, 저지수직구2, 고지수직구) 및 5가지의 유량 CASE에 대하여 감세지 바닥면 압력을 비교?분석 하였다. 수직 유입구 3개소의 설계조건에 따른 감세지 깊이별 바닥면 압력 분포 평가를 실시한 결과 저지수직구1의 감세지 깊이 0.278 m(원형 5.0m)에서는 최대 압력이 4번 지점에서 $0.075kg/cm^2$(원형 1.30 MPa)이 측정 되었으며, 0.417 m(원형 7.5m)에서는 최대 압력이 1번지점에서 $0.089kg/cm^2$(원형 1.54MPa)이 측정되었다. 또한 저지수직구2의 감세지 깊이 0.278 m(원형 5.0 m)에서는 최대 압력이 1번 지점에서 $0.074kg/cm^2$(원형 1.28 MPa)이 측정 되었으며, 0.417 m(원형 7.5 m)에서는 최대 압력이 2번지점에서 $0.088kg/cm^2$(원형 1.52 MPa)이 측정되었다. 고지수직구의 감세지 깊이 0.278 m(원형 5.0 m)에서는 최대 압력이 3번 지점에서 $0.082kg/cm^2$(원형 1.42 MPa)이 측정 되었으며, 0.417 m(원형 7.5 m)에서는 최대 압력이 1번지점에서 $0.092kg/cm^2$(원형 1.59 MPa)이 측정되었다. 본 연구에서 실시한 수리모형실험의 결과 저유량에서 고유량으로 갈수록 최대압력지점은 반시계방향으로 움직이는 것을 알 수 있으며, 이는 수직 유입구의 설계조건에 따른 수직갱에서의 회전수차에 의하여 발생하는 것으로 분석하였다. 따라서 적절한 감세지 깊이 산정을 위해서 대심도터널의 수직 유입구(유입구형태, 수직갱)의 평가가 함께 유기적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.375-375
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• 2015

최근 도시화에 따른 도로구역의 증가는 도심지의 불투수면적의 확대 및 도로의 수로화를 야기하여 집중호우 발생 시 노면 및 저지대의 침수를 가중시키고 있으며, 이로 인한 인명피해 및 재산 피해는 점차 증가하는 추세이다. 이에 기후변화에 따른 강우량의 변화 및 국지성 집중호우 등을 고려하고 도심지 침수 방지 및 방재성능 강화를 위하여 과거에 간선 10년, 지선 5년에서 간선 30년, 지선 10년으로 관거의 설계빈도가 상향조정 되었다. 도심지의 도로 및 유역 유출량의 배수에 상당한 영향을 미치는 빗물받이 및 빗물받이 유입구는 도심지의 방재성능강화 목적에 맞는 설계가 이루어져야 하나 현재 국내의 빗물받이 설치기준은 하수도시설기준(2009, 환경부)에서 '빗물받이 크기별, 도로 차선별 적정 빗물받이 설치간격' 으로 설계빈도 5년을 반영하여 제시된 설치기준이므로 이에 대한 수정 및 개정이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 관거시설의 설계빈도 상향을 고려한 도로 빗물받이의 유입량 산정을 위해 빗물받이 유입구 크기별 유입량을 도로의 차선, 종경사, 측구 횡경사 및 설계빈도의 변화를 고려하여 도로에서의 유출량을 산정하였으며, Froude 상사법칙을 이용하여 수리실험모형을 제작하여 실험을 실시하였다. 빗물받이 제원은 현재 대부분의 국도에 설치되는 크기인 $40{\times}50cm$, $40{\times}100cm$ 및 $40{\times}150cm$를 축소 제작하였다. 측구의 유량은 도로의 차선(2~4차선), 경사(도로 종경사 2~10%, 측구 횡경사 2~10%) 및 설계빈도(최대 30년)을 고려하였다. 실험 결과 측구의 횡경사가 커질수록 빗물받이로 유입되는 유량은 증가하였으며, 빗물받이 유입부의 길이가 증가함에 따라 유입부 측면부를 통한 횡유입량을 증가시켜 빗물받이 유입부의 차집율을 증가시켰다. 또한, 도로의 조건 변화 및 유입량의 변화에 따라서 흐름폭이 감소할수록 차집율이 증가하였다. 수리실험결과를 토대로 도로의 조건변화(차선, 도로 종경사, 측구 횡경사) 및 설계빈도 변화를 고려한 빗물받이의 차집율을 제시하였고 이를 회귀분석 하여 빗물받이 유입구 크기별 유입량 산정식을 도출하였다. 이는 설계빈도 상향에 따른 국내 빗물받이 유입부의 설계 기준 제시에 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.