• 제목/요약/키워드: 연직 혼합

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수치모의를 통한 원자력 발전소 심층 취·배수 구조물 유·출입구 주변에서의 수리학적 흐름특성 고찰 (Investigation of Hydraulic Flow Properties around the Mouths of Deep Intake and Discharge Structures at Nuclear Power Plant by Numerical Model)

  • 이상화;이성면;박병준;이한승
    • 대한토목학회논문집
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    • 제32권2A호
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    • pp.123-130
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    • 2012
  • 증기를 발생시켜 터빈(turbine)을 회전시키는 화력 및 원자력 발전 계통에서 냉각시설은 필수적인 구조물이며, 냉각수 순환 계통은 일반적으로 해수를 취수하여 발전소 내의 복수기까지 유입시켜 증기와 열 교환 후 다시 외해로 배출시키는 형태를 취하고 있다. 최근 냉각수 취 배수 방식을 표층 취 배수 방식이 아닌 심층 취 배수 방식으로 변경하고 있는데, 기존 원전의 재순환 온도에 대한 영향을 최소화 하고, 온배수 방류시 밀도차로 인한 부력으로 온배수 혼합효과를 높여 온배수에 의한 환경피해 범위를 최소화하기 위해서이다. 특히, 하절기에 저층의 저온 냉각수를 취수할 수 있다는 이점 때문에 향후 계획되는 발전소들도 심층 취 배수 방식을 도입할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 원자력 발전소의 냉각시설 중 심층 취 배수 구조물의 입구 주변을 3차원 전산유체역학 코드인 $FLOW-3D^{(R)}$로 모사하여 그 흐름특성을 분석하였다. 취수구(intake)의 경우 연직취수 조건에서 유속 덮개(Velocity cap), 배수구(diffuser)의 경우 방류수의 분사방향에 변화를 주어 모의하였으며, 그 결과 취수구의 경우 유속덮개에 의한 연직 유속성분의 현저한 감소로 인한 어류 유입영향을 최소화할 수 있을 것으로 판단되며, 배수구 희석효과는 Jirka 및 Harleman이 제시한 2차원 온배수 프룸(frume)과 잘 일치 하는 것으로 나타났다.

저수지 선택취수에 관한 수치해석 연구 (A Study on Numerical Analysis of Selective Withdrawal from Reservoir)

  • 김영도;김태원;이용곤;김우구
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1302-1306
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    • 2007
  • 여름철의 강우시 저수지에 주로 유입되는 고탁수층은 저수지내의 수체에 대하여 밀도차와 유속차를 가지며, 난류혼합을 일으키면서 주변수를 유입하며 하류방향으로 이송 확산되어 간다. 임하댐과 같은 대형 저수지는 수심이 30 m가 넘는 관계로 여름철에 2개의 수온약층이 존재한다. 따라서 댐체에 도달한 고탁수층은 저수지내의 밀도성층으로 인하여 주로 중층에 분포하게 되며, 가을철에 발생하는 수평확산과 전도현상으로 인해 저수지 전역에 분포하게 되어 탁질입자의 분포에 따라 탁수현상의 장기화를 유발하기도 한다. 이와 같은 탁수문제의 저수지내 대책으로는 홍수기에 고탁수층을 우선적으로 취수하는 방법이 있다. 고탁수층은 이와같이 수온약층과 밀접한 관계를 가지며, 취수탑 주변의 선택취수 결과에 영향을 받는다. 형성된 탁수층을 효율적으로 선택배제하기 위해서는 취수시설에 접근하는 성층흐름을 정확하게 이해해야 한다. 본 연구에서는 3차원 CFD를 사용하여 밀도성층에 따른 취수탑 주변의 접근흐름을 수치해석하여 방류수심, 방류유속 및 밀도성층구조의 선택배제에 대한 영향을 분석하였다. 임하댐 취수설비에 적용한 결과에 의하면 상층, 중층, 하층에서 취수탑 문비를 개도하였을 경우, 취수탑 주변에서만 유속이 증가하였을 뿐 저수지 내에서는 유속이 크게 증가되지 않은 것으로 나타났다. 하지만 문비 개도구간의 변화에 따라 수심별 유속분포는 크게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 문비를 조절하는 것은 저수지 전체의 유동을 깨뜨리지 않으면서 취수탑 인근에서 선택취수가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구에서는 정밀한 현장조사를 수행하여 저수지와 방류수의 탁도변화를 모니터링하였으며, 취수탑 개구부 주변의 연직 유속분포를 측정하였다. 3차원 수치모의 결과와 현장에서 관측한 유속장을 비교함으로써 본 연구에서 제시한 실제 탁수배제능력을 검증하였다.를 구축하였다는데 의의가 있다.로와 접하는 건물의 경우 모서리부 광고 효과가 지배적이며 대부분 곡선돌출형이 사용되고 있었다. 그러므로 모서리 저층부를 필로티로 계획하여 보행흐름을 원활하게 하고 대신 입면을 투명하게 하여 간접광고(내부전시) 효과를 유도하는 것이 좋다. 특히 원형모서리는 건물 특화 성격이 강하므로 불가피할 경우 소형 액센트 광고 위치를 미리 벽면으로 할애하는 것이 경관 및 입면계획에 유리한 것으로 분석되었다. 불확실도 해석모형 등의 새로운 기능을 추가하여 제시하였다. 모든 입출력자료는 프로젝트 단위별로 운영되어 data의 관리가 손쉽도록 하였으며 결과를 DB에 저장하여 다른 모형에서도 적용할 수 있도록 하였다. 그리고 HyGIS-HMS 및 HyGIS-RAS 모형에서 강우-유출-하도 수리해석-범람해석 등이 일괄되게 하나의 시스템 내에서 구현될 수 있도록 하였다. 따라서 HyGIS와 통합된 수리, 수문모형은 국내 하천 및 유역에 적합한 시스템으로서 향후 HydroInformatics 구현을 염두에 둔 특화된 국내 수자원 분야 소프트웨어의 개발에 기본 토대를 제공할 것으로 판단된다.았다. 또한 저자들의 임상병리학적 연구결과가 다른 문헌에서 보고된 소아 신증후군의 연구결과와 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있었다. 자극에 차이가 있지 않나 추측되며 이에 관한 추후 연구가 요망된다. 총대장통과시간의 단축은 결장 분절 모두에서 줄어들어 나타났으나 좌측결장 통과시간의 감소 및 이로 인한 이 부위의 통과시간 비율의 저하가 가장 주요하였다. 이러한 결과는 차가운 생수 섭취가 주로 결장 근위부를 자극하는 효과를 발휘하는 것이 아닌가 해석된다. 이와 같은 연구결과를 통해 생다시마를 주원료로 개발된 생다시마차와 생다시마 음료가 만성 기능성 변비 증세를 개선하는 효능이 잠재적으로 있음을 확인하였다. 그러나 생약제재의 변비약 수준으로

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대기 연직별 에어로졸 내 PAHs 농도분포 특성 (Vertical Distribution of PAHs Concentrations in the Aerosol)

  • 황은진;안강호;은희람;이홍규;이양우;이지이
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.169-176
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    • 2014
  • 본 연구에서는 대기 중 연직방향의 혼합에 의한 PAHs 성분의 농도 분포 특성을 파악하였다. 모든 측정기간 동안 지상에서의 총 PAHs 농도가 상공에서 관측한 결과보다 높았고, 약 4-5배정도 높았다. 고도별 PAHs성분들의 구성비율은 동일 측정날에서는 PAH 성분들의 구성비율이 유사하였지만, 측정일별로는 다른 분포를 보였다. 이를 통해 상공에서의 PAH 성분들의 농도분포는 지상의 PAH 성분들의 농도분포와 관련이 있음을 확인하였다. 특정 PAH 성분들의 분포비율을 바탕으로 지상과 상공의 PAHs 분포 및 배출특성을 살펴본 결과, 상공의 PAH 성분들은 지상에 비해 대기 체류시간이 상대적으로 높았고, 지상과 상공 모두 동일하게 바이오매스 및 석탄의 연소에 의한 배출영향이 지배적인 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 국내에서는 처음으로 고도별 입자상 PAH 성분들의 농도 특성을 파악하였다는데 의의가 있다. 하지만, 상공에서의 PAHs 농도의 보다 명확한 특성파악을 위해서는 고도별 PAHs 농도 프로파일이 작성되어야 한다. 따라서, 동일 측정일에 다양한 고도에서의 입자 시료의 확보가 요구된다.

진주만 해역 수온의 시공간적 변동 특성 (Temporal and Spatial Variations of Sea Surface Temperature in Jinju Bay in the South Coast of Korea)

  • 추효상;윤은찬
    • 해양환경안전학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.315-326
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    • 2015
  • 진주만해역 수온의 시공간적 변동특성을 장기 연속수온관측 자료를 이용하여 분석하였다. 수온은 1월 말 최저, 8월 초 최대이고 만 북쪽이 중앙과 남쪽보다 계절변동이 작다. 하계 최고수온의 최저와 최고는 지족수로 주변에 출현한다. 노량수로와 대방수로는 조류 유 출입에 따른 수층 간 연직혼합으로 수온변동이 작다. 외해수 영향이 작은 만 남쪽은 동계 해면냉각과 하계 가열에 의한 변동이 현저하다. 바람은 대방수로 주변이 강해 조류와 함께 이 해역 표층의 혼합정도에 큰 영향을 준다. 만내수온이 균일하게 낮고 소조기 서풍이 강해져 노량수로에 동쪽방향 항류가 출현할 때 만 북쪽 해역에 난수가 유입되는 양상을 보여준다. 노량수로 해역은 7~20일의 장주기, 창선도 서쪽과 지족수로는 장주기와 반일주기, 만 중앙은 장주기와 일일주기 수온변동이 우세하다. Coherence 분석결과, 노량수로의 수온변동은 만 내 정점과 상관성이 크고 위상이 앞서나 대방수로보다는 느리다. 대방수로의 수온변동은 만 서쪽과 중앙 일부에 영향을 준다. 상호상관계수분석으로 진주만은 노량수로역, 만 북쪽 수렴발산역, 대방수로역, 창선도연안수역, 만 중앙혼합수역, 만 중앙내 만수역으로 분류되었다.

나로도 주변해역의 어장학적 특성 (1) - 어장의 해황 변화 - (The Characteristics of Fishing Ground in the Adjacent Sea of Naro Island (1) - Oceanic Condition of Fishing Ground -)

  • 김동수;주찬순;박주삼
    • 수산해양기술연구
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    • 제39권1호
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    • pp.8-18
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    • 2003
  • 한국 남서해 연안 해역인 나로도 주변 어장에서 2000년 동계, 춘계, 하계 및 추계에 조사한 해양 관측 자료를 이용하여 이 어장의 해황 특성을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 나로도 주변해역에 출현하는 동계의 수온, 염분 및 클로로필의 분포 범위는 각각 4.3∼10.$\circ_C$, 33.1-34.9psu 0.1-26.2$ug$/$\Omega$ 이었고, 춘계에는 8.1∼13.$7\circ_C$, 33.1∼34.3psu, 0.1-24.4$ug$/$\Omega$이었다. 또한, 하계에는 14.5∼24.$2\circ_C$, 30.5∼34.1psu, 0.1∼30.0$ug$/$\Omega$이었으며, 추계에는 14.8∼18.$6\circ_C$, 30.1∼34.0psu, 0.1∼19.1$ug$/$\Omega$이었다. 2) 수온은 외해보다는 연안에서 더 높았으나, 염분은 연안역에서 낮고 외해에서 높은 정향을 나타내고 있다. 또한, 수온과 염분은 동계와 추계에 연직 혼합을 일으키고, 춘계에는 수평적인 분포를 하며, 하계에는 표층과 중층 사이에 수온 약층과 조밀한 염분 분포를 형성하였다. 3) 클로로필의 분포는 연안수에 의해 공급되는 영양염류의 농도에 크게 지배되고 있는 연안역이 외해역보다 높고, 주로 표층보다는 저층에서 클로로필의 분포가 높게 나타나고 있다. 또한, 동계와 추계에 연직분포를 하고, 춘계와 하계에는 수평적인 분포를 하였다. 4) 연안수의 유엽은 어장의 북쪽으로부터 유입되고 외해수의 연안 유입은 소리도의 남쪽 외해측으로부터 이루어지고 있는 것으로 관측되었다.

인공용승구조물 주변해역의 열염구조 변화 (Variation of Thermohaline Structure Around Ocean Area of Artificial Upwelling Structure)

  • 김동선;황석범;김성현;배상완
    • 해양환경안전학회:학술대회논문집
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    • 해양환경안전학회 2007년도 추계학술발표회
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    • pp.1-7
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    • 2007
  • 한국 남해안 거제도 앞바다에 투하된 인공용승구조물에 대한 해황 변화를 파악하기 위해 CTD를 이용하여 계절별 관측을 실시하였다. 동계의 수온, 염분 및 밀도의 분포를 살펴보면 표 ${\cdot}$ 저층간의 연직혼합에 의하여 그 차가 작게 나타났으며 춘계에는 표층 10m 이천에서 태양 복사열에 의한 가열현상을 볼 수 있었다. 하계는 표층 수온의 상승으로 표 ${\cdot}$ 저층간의 성층이 약 $10{\sim}20$ m에 형성되었으며 추계에는 하계에 존재한 강한 성층이 서서히 파괴되어 하계보다 약 20m 깊어진 수심 $30{\sim}40$ m 에 성층이 존재하였다. 수온의 기울기 분포를 보면 하계에는 해중산 동쪽보다 서쪽에서 크게 나타났으며, 추계에서도 서쪽에서 기울기가 크게 나타났다. 또한 인공구조물 구축 선과 후의 성층분포틀 비교하였을 때 그 형성수심의 변화를 볼 수 있다.

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수증기의 연직 분포 측정을 위한 라만 라이다 장치의 개발 및 GNSS, MWR 장비와 상호 비교연구 (Development of Raman LIDAR System to Measure Vertical Water Vapor Profiles and Comparision of Raman LIDAR with GNSS and MWR Systems)

  • 박선호;김덕현;김용기;윤문상;정해두
    • 한국광학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.283-290
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    • 2011
  • 수증기의 혼합비를 측정하기 위하여 라만 라이다 시스템을 설계 제작하였다. 시스템을 검증하기 위하여 가강수량과 분포에 대하여 상용 마이크로파 라이오메터(MWR)와 GPS 신호를 이용하는 방법과 비교 연구를 수행하였다. GNSS 방법으로 측정한 총가강수량과 본 라이다 방법에서는 작은 차이를 보였는데, 이는 라이다 방법으로 얻을 수 있는 수증기의 측정고도가 제한적이기 때문이다. 반면에 MWR 방법과 라이다 방법으로 얻은 고도에 따른 수증기량은 수증기량이 급격하게 변하는 구름 경계나 경계고도 근처에서 심한 차이를 보이고 있었다. MWR은 그 밀도가 급격하게 변하는 곳에서 취약한 점을 보였으나 개발된 라만 라이다의 경우는 그 밀도가 급격히 변하는 곳에서도 측정이 원활하게 이루어지고 있음을 알 수 있었다.

댐간 연결터널에 의한 탁수거동 해석(1): 취수설비 운영 (Effect of tunnel connection on turbid water transport: Intake control)

  • 정광욱;정인균;강창석;유동배;구본진
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.564-564
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    • 2012
  • 유역내에서 발생한 고탁수는 저수지로 유입됨으로써 용수 공급에 지장을 초래하고, 수환경 악화 및 하류지역의 정수비용 부담을 가중시키는 등 사회, 경제적으로 여러 가지 문제를 일으키고 있다. 우리나라 대부분의 다목적댐은 홍수기에 탁수로 인하여 다양한 문제를 겪고 있다. 탁수문제는 수중생태계를 파괴하고, 상수원을 오염시키며, 물이 가지는 관광자원으로서의 가치를 심각하게 훼손시키는 등 심각한 문제를 야기 시키고 있다. 특히, 최근에는 잦은 이상 집중강우 현상 때문에 탁수의 장기화 문제가 대두되면서 중요한 사회문제로 떠오르고 있다. 수자원의 효율적 이용을 극대화하기 위한 댐의 연결사업은 탁수의 인위적인 외곡이 발생하기 때문에 적절한 조절을 통해 그 영향을 최소화할 필요가 있다. 댐에서 물의 밀도는 온도, 염도 및 탁도 등의 변화로 인하여 일정하지 않고 시간과 공간에 따라 변화하며, 일반적으로 혼합되지 않고 밀도와 두께가 다른 층에 분리되어 존재한다. 여름철 집중 강우 시 유입되는 고탁수층은 저수지의 밀도성층으로 인하여 표수층 하부에 위치하며, 이를 적기에 배제하지 않을 경우에는 수평방향의 확산현상과 연직방향의 전도현상으로 인해 저수지 전역에 분포하게 되어, 탁수현상의 장기화를 유발한다. 본 연구에서는 EFDC의 댐의 수리 및 수질예측모형을 이용해 여름철 집중강우시 유입되는 고탁수의 도달시간과 탁수량 등을 예측 평가하였다. 댐의 취수탑이 설치되는 위치는 댐의 상류측으로 일반적인 댐 주변의 온도 및 탁수거동과는 다르기 때문에 이 부분을 반영하여 평가하여야 한다. 본 연구에서는 EFDC의 댐 수리 및 수질예측모형을 이용하여 여름철 댐으로 유입되는 탁수거동을 평가하고, 댐 연결터널로 유입되는 취수탑 앞의 탁수농도를 예측하여 적절한 선택취수를 통해 댐 연결로 인한 고탁수의 댐간 이동을 최소화하기 위한 취수설비 운영방안을 제시하였다. 총 6개의 홍수사상('99년 홍수, '02년 루사, '03년 매미, '06년 에위니아, '09년 홍수 등)을 선정하여, 홍수사상에 대한 시단위의 유입량자료를 이용하여 양 댐간 연결로 인한 탁수거동을 분석하였다.

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이차원 수치모형을 이용한 준설 탁도플륨의 혼합거동 연구 (A Study on Mixing Behavior of Dredging Turbidity Plume Using Two-Dimensional Numerical Model)

  • 박재현;김영도;이만수
    • 한국습지학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.59-69
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    • 2013
  • 본 연구에서는 충남 서산에 위치한 부남호에서 준설시 발생하는 탁도플륨의 이송 및 확산과정을 2차원 수치모형인 RMA2 모형과 RMA4 모형을 이용하여 예측하였으며, 다항목수질모니터링시스템(YSI6600EDS)을 이용해 측정한 탁도분포와 비교하였다. 현장조사에서는 부남호에서 준설작업이 진행됨에 따라 인근지점에서의 연직방향 탁도 분포를 측정하였으며 표층에서 거리에 따른 수평방향 탁도 분포를 측정하였다. 부남호 전 구간에 대해서 2차원 흐름해석 모형인 RMA2 모형을 적용하였고, 실제 준설작업이 이루어지는 2호지에 대해서 RMA2 모형과 RMA4 모형을 적용하였다. 준설지점의 초기 농도값에 대한 저수지 내 각 지점에서의 거리에 따른 농도비를 현장측정 결과와 비교한 결과, 수치해석에 의한 탁도플륨의 이송확산 모의 결과는 준설작업에 대한 환경영향 범위를 예측하는 데에 적용될 수 있는 것으로 나타났다.

수중식생이 있는 개수로 흐름에서의 종분산계수 산정 (Determination of longitudinal dispersion coefficient in open channel flow with submerged vegetation)

  • 서일원;서진유;방주영
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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    • pp.141-141
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    • 2018
  • 자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.

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