• 대한토목학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.989-999
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• 2017

본 연구에서는 분기수로에서 발생되는 에너지손실을 계산하기 위한 손실계수의 경험식을 산정하기 위해 수리모형실험을 수행했다. 수리모형은 유입수로와 90도의 각도를 갖는 두 유출수로로 구성되어 있으며, 유입수로과 유출수로에서 압력수두와 속도수두를 측정하여 분기수로에서 발생되는 에너지손실을 분석했다. 각 측선에서 동수경사선의 변화를 비교한 결과, 수로의 분기점에서 동수경사선이 급격히 하강하여 에너지손실이 분기점에서 발생되었으며, 유량비의 증가에 따라 속도수두의 감소폭이 증가했다. 유량비와 Froude수가 증가함에 따라 유출량이 더 큰 수로에서 수두손실량이 지수적으로 증가하는 결과를 보였으며, 손실계수 또한 증가했다. 반면에, 유출량이 작은 수로에서는 유량비와 Froude수의 증가에 따라 손실계수가 감소하는 결과가 나타났다. 손실계수 계산결과를 이용하여 두 유출수로에서 손실계수 경험식을 제안하였으며, 경험식의 계산오차가 각각 3.91%, 5.19%로 나타났다. 그리고 두 경험식을 이용하여 계산한 총 손실계수를 실험결과와 비교하여 3.62%의 오차가 발생했다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.614-623
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• 2016

스마트워터그리드의 중요한 요소기술로써 그리드(관망)의 설계는 압력, 마찰계수, 마찰속도, 수두손실, 그리고 에너지 경사와 같은 수리학적 매개변수를 추정하는 것이 필수적이다. 특히, 그리드의 마찰속도는 에너지 경사, 마찰계수, 압력, 수두손실 등의 결합에 있어 매우 중요한 인자이다. 그러나 마찰 수두손실, 마찰속도 등 마찰인자를 정확히 산정하는 것은 매우 어려우며, 경험적 마찰 인자는 여전히 약 100년 전에 개발된 공식과 이론을 사용함으로써 산정된다. 따라서, 본 논문에서는 최대유속과 마찰속도 사이의 새로운 공식을 Darcy-Weisbach의 마찰수두 손실공식과 Schlichting 공식 사이의 적분관계 및 회귀분석을 통하여 개발하였다. 개발된 공식을 증명하기 위하여 매끄러운 관 자료가 사용되었으며 제안한 공식은 관측 자료와 비교하여 높은 정확성을 보여준다. 이 연구의 결과는 안정성 향상과 그리드 설계에 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권3호
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• pp.194-204
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• 2007

흐름이 연직유공벽을 통과할 때 발생하는 수두손실을 수치해석과 수리실험을 통하여 고찰하였다. 수치 해석에 대해서는 유공벽 전 후의 검사체적에 연속방정식, 모멘텀 방정식, 그리고 에너지 방정식을 적용하였으며 주어진 하류 쪽 수심과 유속에 대하여 상류 쪽 수심 및 유공벽 수두손실을 계산할 수 있는 무차원 관계식을 유도 하였다. 수리실험은 단일유공판과 삼중유공판에 대하여 각각 수행하였다. 단일유공판에 대한 계산결과와 실험결과를 비교하여 유공부 오리피스에서 연직 선형 제트류의 수축계수가 개구율뿐만 아니라 하류 쪽 Froude 수에도 의존함을 밝혔으며, 실험결과에 근거하여 수두손실을 계산하기 위한 실험식을 제시하였다. 단일유공판의 실험식을 삼중유공판에 대하여 하류에서 상류 쪽으로 축차적으로 적용한 결과, 예측치와 실험결과가 대체적으로 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.37-48
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• 2010

본 연구에서는 침투압이 주기적으로 변화하는 연근해 가물막이 시공현장에 적용하기 위해서 수두손실그래프에 의한 침투류 감시기법을 개발하였다. 이 기법에서 새로이 정의된 수두손실율은 0~1 사이의 값으로 나타나며 0이면 완전통수상태, 1이면 완전차수상태를 나타낸다. 수두손실그래프의 결정계수가 1에 가까우면 침투경로상의 지반은 안정된 상태에 있음을 나타내고 0에 가까우면 공동이 존재할 수도 있고 파이핑이 진행 중일 수도 있다. 수두손실그래프에 의한 안전관리기법은 침투상태의 변화를 민감하게 감지할 수 있도록 하며 전체 현장에 적용할 경우 각 위치별 하부지반의 침투상태를 세부적으로 판단할 수 있도록 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.810-814
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• 2007

최근 제방개수 혹은 하폭확장과 같은 기왕의 제방대책을 적용하기 힘든 도시지역의 홍수피해 저감방안의 일환으로 개수로 혹은 지하터널 형식의 방수로와 같은 구조적 대안이 제시되고 있다. 현재 국내에서 검토되고 있는 방수로의 형식은 주로 유입부와 유출부의 양 지점 수두차에 의한 만관 상태의 흐름형식이다. 본 연구에서는 수두차에 의한 만관 상태의 흐름을 가지고 있으며, 3개 지점이상의 유입부를 가진 지하터널 형식의 방수로 계획시 마찰손실, 유입손실, 만곡부손실 등을 고려하여 유입부, 유출부 지점 계획에 따른 터널의 연장, 직경 등 제원 결정을 위하여 기존에 제시되어 있는 2개 저수지 유입시 정상상태 만관 흐름해석방법을 확장하여 3개 이상 저수지 유입시 정상상태 만관 흐름해석을 할 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.649-653
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• 2010

일반적으로 계획 또는 설계 단계에서 수행되고 있는 관거 시설의 수리계산에는 연결관 내에서의 마찰손실만을 감안하여 수행하고 있으며, 맨홀에서의 에너지 손실은 고려되지 않는 실정이다. 그러나 연결관 내부와 맨홀의 내부는 여러 가지 수리학적 조건이 다르므로 에너지 손실이 발생하게 된다. 더욱이 직선으로 연결된 중간맨홀보다 두 개의 유입관과 한 개의 유출관으로 구성된 합류맨홀은 연결 구조상 유수교란에 의한 에너지 손실이 커질 것으로 예상됨에도 불구하고 현재 실무에서 우수 배수시설의 설계 시 직선 연결맨홀과 합류맨홀의 손실을 구별하지 않고 사용하고 있는 실정이다. 그러므로 합류맨홀에서 우수 관거 시스템의 우수 배제 능력을 증가시켜 도심지의 침수를 방지하기 위한 관거시설의 적정 설계 기준이 필요하며, 합리적인 설계 기준을 제시하기 위하여 합류 맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 수리 모형 실험의 물질적, 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 과부하 합류 맨홀에서의 흐름특성을 수치모의 하였으며, 맨홀 내 손실수두의 변화를 계산하여 손실계수를 산정하였다. 계산된 손실계수는 수리모형 실험을 통하여 산정된 손실계수와 비교하였다. 또한 동일한 수치모의 해석 조건을 실제 합류맨홀에 적용하여 실제 합류 맨홀의 규모 변화에 따른 손실계수를 산정하였다. 수치모형의 적용 결과 맨홀 내에서의 유속변화, 수심변화 및 압력변화에 대해서는 수리모형 실험 결과와 유사한 경향을 나타내고 있으며, 수치모형에 의하여 산정된 합류 맨홀에서의 손실계수 값과 수리모형에 의하여 산정된 손실계수 값이 거의 유사하게 나타났다. 또한 동일한 수치모의 해석 조건을 실제 합류맨홀에 적용하여 합류맨홀의 규모 변화에 따른 손실계수를 산정하였으며, 산정된 손실계수는 우수관거 시스템의 설계 및 평가에 사용가능하리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.165-165
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• 2011

현재 계획 또는 설계 단계에서 수행되고 있는 관거 시설의 수리계산에는 연결관 내에서의 마찰손실만을 감안하여 수행하고 있으며, 맨홀에서의 에너지 손실은 고려되지 않는 실정이다. 그러나 연결관 내부와 맨홀의 내부는 여러 가지 수리학적 조건이 다르므로 에너지 손실이 발생하게 된다(최원석과 송호면, 2002). 더욱이 직선으로 연결된 중간맨홀보다 유입관과 유출관이 $90^{\circ}$의 각도로 접합된 합류맨홀은 연결 구조상 유수교란에 의한 에너지 손실이 커질 것으로 예상됨에도 불구하고 현재 실무에서 우수 배수시설의 설계 시 직선 연결맨홀과 $90^{\circ}$ 접합맨홀의 손실을 구별하지 않고 사용하고 있는 실정이다. 그러므로 $90^{\circ}$ 접합맨홀에서 우수관거 시스템의 우수 배제 능력을 증가시켜 도심지의 침수를 방지하기 위한 관거시설의 적정 설계 기준이 필요하며, 합리적인 설계 기준을 제시하기 위하여 $90^{\circ}$ 접합맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적 및 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 과부하 $90^{\circ}$ 접합맨홀에서의 흐름특성을 수치모의 하였으며, 맨홀 내 손실수두의 변화를 계산하여 손실계수를 산정하였다. 맨홀 및 접합 관거의 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 그림 1과 같이 6면체 격자로 구성하였다. 또한 $90^{\circ}$ 접합맨홀에서 급격한 와류에 의해 발생하는 에너지 손실을 저감하기 위하여 $90^{\circ}$ 접합맨홀의 내부 형상 및 접합 조건을 변화시켜 손실계수를 산정하였다. 수치모형의 적용 결과 맨홀 내에서의 유속변화, 수심변화 및 압력변화에 대해서는 수리모형 실험 결과와 유사한 경향을 나타내고 있으며, 수치모형에 의하여 산정된 $90^{\circ}$ 접합맨홀에서 에서의 손실계수 값과 수리모형에 의하여 산정된 손실계수 값이 거의 유사하게 나타났다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.789-795
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• 2005

This study proposes a modified bifurcation model with a computational fluid analysis according to variation of a bifurcation geometry. FLUENT is used for a calculation of the head losses in case of a generation and a pumping. The pressure, velocity field and turbulent intensity are simulated in a bifurcation. With consideration about these flow properties, we propose the modified model to improve a flow efficiency and reduce a sound. The proposed model is able to cut down a head loss by 45% when a generation and 36% when a pumping.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.459-472
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• 2001

모형실험장치를 이용하여 심층여과지에 대한 여층구성별 여과효율 평가를 통해 여과지 설계시의 여층구성에 대한 기초자료를 제공하는 것이 본 연구의 목적이다. 여과지속시간에 따른 손실수두 발달특성을 보면 여과초기의 수두손실은 이중여재 여과지가 높지만 탁질 억류에 의한 수두손실의 증가는 완만하여 여과속도 180 m/day의 동일한 여과속도를 적용하였을 경우, 조림심층 모래여과지에 비해 단위정수생산량이 30-40% 정도 증대되는 것으로 나타났다. 여과수질은 각각 여과속도 180 m/day, 240 m/day로 운전한 결과 여과속도에 관계없이 모두 0.1 NTU 이하를 나타내어 만족하는 여과수질을 보였다. 그러나 여과초기 탁질 누출 특성을 보면 상대적으로 조립심층 모래여과지의 누출 경향이 크게 나타났고, 여과속도 240 m/day로 증대됨에 따라 그 경향은 보다 뚜렷하게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2020

하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.