• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.285-285
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• 2018

하천에서 부유사의 형태로 이송되는 점착성 유사는 입자 표면의 전자기적 점착력의 영향과 하천의 흐름 및 난류에 의하여 지속적인 응집과 파괴의 과정인 응집현상을 겪는다. 이러한 응집현상을 통해 플럭을 형성한 점착성 유사의 크기 및 밀도는 끊임없이 변화하며 침강속도 역시 변화한다. 점착성 유사의 이동을 예측하기 위해서는 유사의 부유에 직접적으로 관계하는 침강속도를 이해하는 것이 중요하며 많은 연구에서 점착성 유사의 농도와 침강속도의 관계를 그래프로 보여주고 있다. 일반적으로 그래프에서 침강속도는 처음에 농도가 증가할수록 증가하는 비례 관계를 보여주다가 농도가 어느 정도를 넘어 더 증가하게 되면 감소하여 반비례하는 모양을 그리고 있다. 또한 연구들은 농도와 침강속도 두 관계가 분명한 멱함수법칙(Power Law)을 가진다고 언급하고 있다. 그러나 이전의 연구에서는 그래프가 보여주는 두 관계의 분석이나 메커니즘에 대해 중점을 두고 논의된 바가 없다. 본 연구는 점착성 유사의 응집현상과 이동을 모의하는 1차원 연직 수치모형으로 수치 실험을 실시하고, 그 결과를 바탕으로 농도와 침강속도가 갖는 관계를 면밀히 분석한다. 플럭의 크기 및 농도는 유사의 부유를 결정하는 침강속도와 매우 밀접한 관련이 있는 특징이며 특히 플럭의 크기는 침강속도를 결정한다. 즉 플럭의 크기와 농도가 갖는 관계가 침강속도와 농도가 갖는 관계에 크게 관여할 것으로 예측된다. 앞서 언급한 연구들의 그래프에서 비례 관계를 갖는 구간은 일반적으로 수면과 가까우며 농도와 크기가 비례하는 경향을 보이며 반비례하는 구간은 농도가 크고 난류가 강한 하상부근으로 두 관계가 반비례하는 경향이 밝혀진 연구가 있다. 점착성 유사의 농도 및 플럭의 크기가 이러한 경향을 띠는 것은 하상부근에서는 난류 전단과 그에 따른 플럭의 파괴와 응집의 결과로 나타나는 응집현상과 관련이 있으며 이러한 결과들을 바탕으로 점착성 유사의 침강속도와 농도가 가지는 관계를 분석한다.

• 물과 미래
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• 제29권3호
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• pp.129-142
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• 1996

본 연구는 일점 측정을 토대로 연직 유사 농도 계산시 예상되는 입력 자료의 부정확함 때문에 발생하는 오류의 크기를 연구하였다. 오류 가능성이 있는 원인인 채취기의 위치, 수면 및 하상고도, 침강 속도, $\beta$ 와$\kappa$ 값은 미국 리오그란데 강으로부터 얻는 자료를 사용하여 비교, 검증되었다. 그 결과 일점 부유사 채취를 토대로 간편한 유사 농도식과 속도 분포식을 사용하여 평균 유사 농도를 산정할 수 있었다. 이 계산 중에서 가장 불확실한 점은 부유사의 연직 유사 분포식에서 Rouse수인 z였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제4권1호
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• pp.47-62
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• 2001

해저 쓰레기 지도작성을 위하여 사용되는 수치모델에 제공될 정보로써, 각종 해양폐기물에 대한 수면체류시간과 침강속도에 대한 실험을 수행하고 결과를 정리하였다. 폐기물을 해수침투성과 비침투성으로 구분하고, 침투성 폐기물에 대하여는 해수중 부유시간을, 그리고 비침투성에 대하여는 파랑중 부유시간을 측정하였다. 침강이 발생하는 시점에서 폐기물들의 침강속도를 수중에서의 자유낙하 실험으로 계측하고 이들을 물적, 형상적 특성에 따라 논하였다. 정리된 폐기물 거동 정보에 기초하여 한강하류를 끼는 경기만과 낙동강 유역을 대상으로 수치모사를 실시하여 다양한 부유시간을 갖는 폐기물의 예상침적지를 추정하였다. 한강을 통한 유입쓰레기가 강화도의 북쪽과 동쪽에 많이 침적된다는 사실과 강화도의 서편과 영종도를 중심으로한 인천항 부근 그리고 대부도의 북부와 남부에도 상당량이 침적될 수 있음을 확인하였고, 낙동강의 경우 가덕도의 동부해역과 부산만의 동남부 해역까지 쓰레기가 침적될 수 있음을 확인하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.55-55
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• 2011

연안 및 해안공학의 발달과 더불어 부유식방파제의 기능적 효율성이 중요시 되고 있다. 흔히 사용되어오던 착저식방파제는 설치에 많은 시간과 경비가 소요되고 환경 및 생태계에 많은 변화를 줄 수 있으며, 설치 예정지의 수리학적 특성 등의 여건에 많은 제약을 받는 단점이 있다. 부유식방파제는 일본 등의 선진국을 중심으로 활용이 잦아지고 있는 방파제로서 수면 위에 설치되기 때문에 수중 생태계에 미치는 영향이 적은 친환경방파제이다. 또한 기존에 시공된 중력식방파제와는 달리 수심에 제한을 덜 받고, 공사기간이 짧기 때문에 경제적이다. 실제 시공사례로는 2007년 마산 원전항에 완공된 부유식방파제가 대표적이며, 지금까지도 부유식방파제에 대한 여러 연구자들의 관심이 증가하고 있는 추세이다. 방파제뿐만 아니라 우리나라처럼 국토의 면적이 작은 지역에서 증가하는 해상물동량을 소화하기 위해서 부유식방파제 등을 이용한 항만의 시공이 필요한 실정이다. 이러한 부유식방파제의 분석적인 측면에 있어서 수치해석은 파랑과 구조물의 상호작용을 해석하는 데 한계가 있으며, 부유식방파제 단면형상을 정확하게 재현할 수 없으므로, 수리모형실험을 통한 부유식방파제의 연구가 필요할 것으로 판단된다. 최근 기술의 발달로 인한 유동장 해명이 가능해 졌으며, PIV(Particle image velocimetry) 및 LDV시스템은 다양한 분야에서 응용되고 있다. 특히, LDV시스템은 측정하려는 한 지점에 대하여 레이저 빔을 단면(Cross-section)으로 만들고 입자의 산란광을 후방산란(Back scatter)으로 받아서 도플러 효과를 이용, 속도에 대한 주파수를 획득하며, 유속을 측정하는 장비로 매우 높은 정확도와 비접촉식 이라는 장점을 가지고 있다. 또한, PIV 시스템에 비하여 측정시간이 오래 걸리는 반면 데이터를 가공하지 않고 활용할 만큼 높은 정확성을 가지고 있다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통하여 단독형, 2열형 및 3열형 부유식방파제의 형상, 흘수 및 거리를 변화시키며 유동장을 수집하였으며, 방파성능에 따른 와의 생성 및 소멸시점에서의 파랑변형과의 관계를 분석하였다. 방파제의 형상과 흘수를 달리하여 수리모형실험을 수행하였으며, 와류의 상관관계를 분석하였다. 또한, 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형을 이용하여 수치모형실험을 수행하였으며, 수치모형실험 결과와 수리모형실험 결과를 비교 분석하였다. 후방방파제에서 발생되는 파랑은 입사파의 주기가 길어질수록 상대적으로 커지는 현상을 보였으며, 흘수심이 깊어질수록 전방방파제 입사 면에서 자유 수면이 높게 관측되는 결과를 보였다. 또한, 비교적 장주기파랑에 해당하는 입사파랑의 경우 전달파고비 산정에 있어서 설계기준인 0.5를 대다수 초과하는 반면, 3열형 구조에서는 대부분이 0.5이하로 상당히 높은 방파성능 결과를 나타내었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제6권2호
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• pp.63-71
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• 2003

해양 부유폐기물의 주요 발생원은 홍수시 육상으로부터 발생되어 해양으로 유입되는 부유쓰레기에 기인하며, 부유쓰레기가 해상으로 유입되는 것을 효과적으로 수거하는데 사용하는 것이 차단막이다. 강한 흐름이 존재하는 강이나 하천에 차단막을 설치할 때 흐름에 의한 차단막에 작용하는 항력과 장력은 흐름의 속도와 방향, 설치된 차단막의 형상, 수면아래의 차단 부의 형상에 따라 변한다. 본 논문에서는 기존 차단막에서 활용되고 있는 대표적인 형태를 대상으로 1/5, 1/10, 1/20 모델을 제작하여 개구비(gap ratio)에 따른 유속별 장력을 계측함으로서 높은 유속에 노출된 부유물 차단막에 대한 설계장력 추정법을 정립하고자 하였다. 또한 기존 이론에 의한 장력 추정법과의 상관관계를 검토하여 기존에 사용되어 오던 장력계수보다 더 큰 값을 사용하는 것이 타당함을 밝혔다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2007년도 추계학술발표회
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• pp.91-95
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• 2007

본 연구는 해양에 유입되는 부유폐기물을 효과적으로 수거할 수 있는 시스템을 개발하고자, 우기철에 폐기물의 성상을 조사한 전보의 예비조사와 기초실험 결과를 바탕으로 각 장치의 구조와 규격을 확정하고 해상에서 그 성능 검증을 수행하였다. 그 결과 본 시스템의 구집기구는 전개장치의 전개력에 의해 선박 진행시 1회에 수평방향으로 15m이상의 해역을 소해하는 것으로 나타나 현행 폐기물 수거선박보다는 수거 효율이 매우 높았으며, 폐기물이 최종적으로 유입되는 Net의 수면상 높이는 예인속도 5kt이내에서 50cm이상을 유지하여 폐기물의 유입성능이 우수함을 알 수 있었다. 또한 부유 폐기물 수거실험에서는 매 실험 당 평균 약 200kg 정도의 폐기물이 그물망을 가득 채워 본 연구에서 고안한 수거시스템의 성능은 매우 양호한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제23권1호
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• pp.81-88
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• 2009

An evaluation of the structural integrity of an oceanographic buoy subjected to extreme loads was carried out in this study. Load components, such as the current, waves, and wind load, which were required for the sea's environmental conditions, were calculated precisely. A non linear finite element analysis was conducted to elucidate the structural response of the buoy under extreme environmental conditions. Based on the surface drift velocity scheme, a dynamic impact analysis was also carried out for the case of collision accidents. The proposed numerical technique would be a useful and cost effective tool for design scheme evaluation in the field of oceanographic buoys.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.916-920
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• 2007

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)는 유수의 흐름을 방해하지 않으면서 물 속으로 일정 주파수의 초음파를 전송하고, 부유하는 입자들에 의해 산란되어 돌아오는 반향을 수집, 도플러효과를 이용하여 유속을 측정하는 장비이다. ADCP는 하천을 횡단하면서 순간적인 유속을 측정하므로 시간평균한 평균유속과의 차이가 발생하지만 1초에 1회 이상의 빠른 속도로 연직유속분포를 수집하면서 이를 공간적으로 평균함으로써 순간유속이 갖는 변동성을 완화시키는 특징을 갖는다. 본 연구에서는 ADCP를 활용하여 사행하천에서 수평방향 2차원 유속분포를 측정하고자 하였다. 만곡부가 교호적으로 나타나는 사행하천의 흐름구조는 매우 복잡하다. 특히 주 흐름의 수직인 단면에 나선형의 2차류가 관찰되는데, 이는 원심력과 횡방향의 수면경사 및 난류의 상호작용으로 발생된다. 주 흐름의 유속과 다른 분포를 나타낸다. 본 연구에서는 이찬주 등(2005)이 제시한 공간평균기법과 이동경로 수정을 통하여 측선별 2차원 유속분포를 측정하여 기 개발된 RAMS(서울대학교, 2007)를 적용하고 이를 검증하기 위한 자료를 확보하고자 하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권1호
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• pp.13-21
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• 2005

부서지기 쉬운 큰 응집입자의 파괴 없이 미립자의 침강거동에 관한 실험을 정지수면 조건하에서 CCD(Charged Coupled Device) 카메라로 실시하였다. CCD 카메라를 통한 실험은 점착성 미립자의 연직분포의 농도와 농도의 연직분포에 대해 물리-화학적 인자(NaCl, 밀도, 온도 및 pH)의 영향을 조사하는 것이다. 부유된 미립자(alumina와 quartz) 농도의 연직분포는 $20,000\;mg/{\ell}$까지 CCD 카메라로 측정할 수 있었다. 점착성 퇴적물의 농도의 연직분포는 초기농도의 증가, 온도의 증가 및 염분의 증가로 커진다. 그리고 염분의 첨가로 미립자(alumina) 농도의 연직분포가 quartz보다도 더 빠르게 감소한다. 그와 더불어서 PH은 미립자(alumina) 침강거동에 영향을 끼친다. pH 4.2에서 미립자의 침강률은 낮고, pH 8.9에서 입자의 응집현상 때문에 미립자의 침강률은 크다. pH 9부터 침강 평균속도는 감소한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.107-113
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• 2009

본 연구는 점착성 미립자의 침전률에 대한 플록의 영향에 관한 것이다. 연구 진행시 플록 밀도와 입경변화의 영향도 고려하였다. 플록입자의 침전속도는 정지수면에서 측정되었다. 플록 입경과 밀도는 수정된 Stokes방정식에 유체의 밀도, 입자의 밀도, 점성계수 및 측정된 침전속도와 입경과의 관계식으로부터 얻은 플록 차원을 이용하여 분석되었다. 석영과 알루미나의 플록지름은 초기농도가 증가함에 따라 증가되었으며, 염도농도의 증가에 따른 석영의 플록된 입경은 $0.8{\sim}10$ ${\mu}m$이다. 플록밀도는 입경이 증가함에 따라 감소하였다. 플록 침전속도와 입경의 관계는 로그표위에 직선식으로 표현된다. 플록 차원($=n_f$)은 초기농도가 증가할 경우 2.65이며, 염도가 증가할 때 2.93이다. 침전속도를 예측하기 위한 비례상수(n)는 제시되었으며, 그 범위는 $1{\sim}1.93$이다.