• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.3
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• pp.289-298
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• 2000

In order to minimize the impact of water hammer In a pipeline, a determination of optimum position of hydraulic structures with best operation of pressure relief valve was explored at the Seobyun pumping station. Method of characteristics is used to simulate a surge impact originating from abrupt stop of pumping operation in a pipeline. Genetic algorithm shows a powerful capability in searching a global solution, especially for a nonlinear problem The application results suggests that the maximum positive pressure can be relaxed by decreasing the opening time of pressure relief valve, meanwhile the maximum negative pressure can be relaxed by increasing the opening time of pressure relief valve. This study shows that the integration of a genetic algorithm with a transient analysis technique such as method of characteristic can improve the design of hydraulic structure in a pipe network.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.11 no.2
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• pp.164-174
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• 2007

Phenomena of hydraulic transient such as water hammer should be analyzed to design the pipeline systems effectively in dam. Surge tanks generally are used to reduce change in pressure caused by hydraulic transient from load changes on the turbines. In this study, the appropriate scale of surge tank with chamber is investigated for dam safety management. The variation of water level in the surge tank are computed using governing equation. Using the Thoma-Jaeger's stability condition, static and dynamic stability are investigate for the cases of flood water level, normal high water level, rated water level and low water level. Finally appropriate diameters of shaft and chamber are determined in the surge tank with chamber.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1993.10a
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• pp.35-41
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• 1993

산업사회가 발전함에 따라 거대한 플랜트(plant)를 포함하여, 원자력 발전소 와 로켓트 등과 같이 구조적 안전성과 정확한 성능의 확보가 극히 중요시되 는 설비들이 많이 등장하고 있다. 이들 설비를 구성하고 있는 파이프계 (piping system)는 강성 또는 연성재료 및 각종 valve등으로 구성되어 있기 때문에, 고온 고압 고속의 유체가 파이프 내부를 흐를 때 일으키는 진동현상 및 플랜트의 과도운전 상황에서의 일어나는 수격현상(water hammer 또는 steam hammer)과 이로 기인한 제반 진동문제는 안전성확보 측면에서 많은 관심이 고조되고 있다. 이와 관련되어 유체유발진동에 관한 많은 연구들이 수행되었으며, 파이프계에 장착된 밸브에 대한 연구는 Weaver등에 의하여 실험적, 이론적으로 수행되었다. 그들은 유동방정식에서 비정상 베르누이 방 정식을 사용하여 내부유동방정식을 간략하게 유도하였으나, jet flow에 의한 유체의 운동량변화를 고려하지 않고 해석되어 그 결과에 의문이 제기된다. 그러므로 본 연구에서는 체크밸브(check valve)가 부착된 파이프계에서 일어 나는 유체유발진동 및 안정성에 관한 이론적 연구를 수행하여, 파이프계의 설계에 필요한 파라미터의 영향을 파악하고자 한다. 원자력 발전소와 같이 구조적 안정성이 요구되는 플랜트를 국내 기술로 설계 시공하려는 국내 실 정에서 이로 인한 파이프계에 발생할 수 있는 유체유발진동과 안정성을 예 측할 수 있는 해석이론은 파이프계의 설계 및 운전조건의 선정에 있어서 그 의의가 크다고 할 수 있겠다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.159-159
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• 2011

수자원 공급의 시 공간적 편차가 큰 우리나라에서는 수자원을 이용하기 위해서 다수의 댐을 건설하고 있다. 특히, 생활수준의 향상으로 용수 수요가 급증하였기 때문에 용수가 부족한 곳에는 광역상수도 사업 등을 통하여 용수를 공급하고 있다. 댐에서 용수가 공급되기까지의 과정은 일종의 관수로 흐름으로 생각할 수 있다. 관수로 내를 흐르는 유체가 갑자기 정지하게 되면, 유체 운동 에너지의 변화가 유발되고, 그로 인해 관내에 급격한 압력의 상승이 일어나게 된다. 반대로 정지하고 있던 유체가 빠른 속도로 흐르게 되면 압력 감소가 급격하게 발생한다. 이와 같이 유체 운동 상태의 급변에 의한 압력변화와 그에 따른 압력파가 음속의 속도로 상 하류로 전파되는 현상을 수격작용(waterhammer)이라 한다. 통상적으로 수격작용은 밸브 개폐 정도가 갑자기 바뀔 때, 펌프의 급격한 기동이나 정지 시, 터빈 내 전력소요가 갑자기 바뀔 때, 댐 수위의 갑작스런 변화, 펌프 임펠러의 진동, 물 수요의 급격한 변화 등에 의해 발생하며, 수격작용은 유체의 질량과 운동량 때문에 관 벽에 큰 힘을 가하게 되어 정상적인 동수압 보다 몇 배나 큰 압력을 발생시킴으로 관 자체는 물론 펌프, 밸브, 터빈 등 관 시설물을 파손시키거나 진동, 소음 등을 야기시킴으로 대규모 건물, 공장, 발전소 등을 설계할 경우 그에 대한 적절한 대책을 강구하여야 한다. 특히 댐에 연결된 저수지 또는 조정지로부터의 도수로가 압력수로이며 그 길이가 상당히 크면 수차가 급정지했을 경우 수격작용에 의해서 압력터널 내에 과도한 압력상승이 일어난다. 이 압력상승을 방지함과 함께 발전소 부하의 증감에 따라서 수량을 공급하거나, 흡수할 목적으로 압력도수로와 수압관과의 접합부에 자유수면이 있는 수조를 설치한다. 이것을 조압수조(surge tank)라 한다(최영박, 1979). 조압수조에서 부하의 급속한 차단에 의해서 수차로 유입될 수량이 차단되면 도수로 내로 흘러 들어온 물은 관성 때문에 수조 내의 수위를 상승시키고, 수조 수위가 어느 정도 이상으로 되어 저수지 수위 보다 상승하면 수조로의 유입이 정지하고 반대로 수조에서 저수지로 역류하여 수조수위는 하강한다. 즉, 조압수조는 도수로 내에 발생한 과도한 압력을 수조 내 수면의 승강운동을 이용하여 감소시키고 원래의 안정적인 수위로 회복시킨다. 본 연구에서는 수격작용에 대한 댐 안정성을 확보하는 수단 중의 하나인 조압수조에 대해 살펴보았다. 연구대상으로 용담댐을 선정하였다. 용담댐에 대한 기존의 검토결과 수직 갱의 지름이 5m 이상이면 조압수조의 동적안정조건을 만족 시키는 것으로 조사되었다. 댐의 설계홍수위인 EL. 265.5m를 기준으로 조압수조의 안정성을 감소시키지 않는 범위 내에서 조압수조 내 격벽 설치 유 무에 따른 수조의 최적 크기를 산정하였다. 산정결과를 분석한 결과 동일 조건에서 격벽을 설치한 경우가 격벽을 설치하지 않은 경우에 비해서 조압수조의 면적이 약 21% 감소하는 것으로 나타났다.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.18 no.1
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• pp.17-23
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• 2006

This study is to investigate the pressure wave characteristics and the maximum pressure rise generated by instantaneous valve closure at the end of the straightening polybutylene piping system. Experiments were conducted under the following conditions: initial pressure $1\~5$ bar, flow velocity $\~0.5-3.0m/s$ and water temperature $25^{\circ}C$. Results indicated that the peak pressure generated by quick valve closure reached Joukowsky's value. We also found that the maximum pressure rise and the pressure history depended on not only initial steady pressure but also flow velocity.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.11a
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• pp.1-6
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• 2004

Lots of researches were gone already about grooving corrosion mechanism of ERW carbon steel pipe. But there is seldom study for water hammer happened by fluid and acceleration of corrosion rate by incresed flow velocity. Therefore, in this study carried out the analysis based on hydrodynamic and fracture mechanics. Analyzed stress that act on a pipe using ANSYS as a program, and also FLUENT and STAR-CD were used for flow phenomenon confirmation. As the result, fatigue failure is happened by water hammer and corrosion rate was increased because of turbulent flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.850-853
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• 2008

송수관이나 배수관은 계획된 필요유량을 특정 지점까지 안전하게 전달할 수 있도록 설계되지만 여러 가지원인으로 인하여 갑작스런 파열이나 균열이 일어난다. 파이프 파괴의 원인으로는 수격현상, 관의노화, 파이프 외부로부터의 충격, 흙의 상태, 그리고 파이프 설치시의 공사여건 등이 있다. 본 연구에서 여러 가지 요인들을 불확실성 인자로 가정하여 파이프의 파괴확률을 산정할 수 있는 신뢰성 해석 모형이 개발되었다. 상수관망의 설계 시 파이프의 두께를 산정하는 주 장력 공식을 이용하여 신뢰함수를 만들고 파이프의 파괴확률을 계산하였다. 신뢰함수를 구성하는 확률변수들 중 파이프의 내압에 대한 분포함수는 정규분포가 아닌 극치분포(Gumbel distribution)를 따른다는 것을 부정류 수치해석 결과로서 알 수 있었고 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 기법을 사용하여 파괴확률을 산정하였다. 신뢰성 모형을 이용하여 파이프의 두께, 직경, 허용응력, 그리고 파이프 내압에 따른 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 해석모형을 이용하여 보다 안전하고 경제적인 송배수관의 설계기법을 구축할 수 있을 것이다.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.8 no.5 s.32
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• pp.22-28
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• 2005

As the water supply facilities are recently getting larger, the domestic waterworks become multi-regional water supply system. Large water supply facilities generally consist of the intake pumping station, water treatment plant and water supply/distribution facilities. Although the pumping stations and the pipeline systems are used to pump up water, it often happens pipeline damage and flooding accident by the water hammer. In this paper, the intake pumping station is guaranteed by both the computer simulation and the field test analysis. This study is contributed to the safe operation program for the pumping station in which results of the adjustment on the safety plan of the pumping station, the air valve and the valve closing time.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.13 no.2
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• pp.95-104
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• 1999

A simulation of water hammer, introduced by abruptly varied motion of a pumping machine, was performed at a one of typical pumping station in Korea. Impact of hydraulic structure such as check valve, pressure relief valve and air valve in mitigating water hammer effect was estimated gradually. Method of characteristic was employed for the effective calculation of discharge and head. The relationship between various hydraulic structures and flow was properly integrated on the base of the method of characteristic. The methodology in this approach can provide significant contribution in decision making procedure for the design of hydraulic structure at a typical pumping station in Korea.

• Water for future
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• v.12 no.2
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• pp.49-55
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• 1979

The purpose of this study is to develope the computer program to compute the unsteady, transient flow conditions in a hydraulic system. The unstready flow condition may be brought about due to power failure to pump motors, pump start-up or modulation of control valve. The program was written specially for analyzing the water-hammer in the pumping system. The pumping system which can be simulated by the program can contain pipelines, tunnel, surge tanks, branched lines, reservoirs, dead end pipes and valve controls. The use of a computer program to analyze haydranlic transients is of great benifit to the designers of transmission main and distribution systems. Advantages include time savings, the ability to analyze complex piping systems, and increased accuracy. The author outlines a pogram developed for the above system.