• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.918-928
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• 2013

각 응집지로의 유입유량 불균등현상은 대부분 정수장에서 직면하고 있는 중요한 문제점이다. 이와 같은 유량의 불균등현상은 응집지 분배수로의 구조, 지별 유출위어의 높이차 등과 관계가 있으나, 시설물 구조개선에 의한 유량의 균등화는 투자비용 대비 실효성이 크지 않은 문제점이 있다. 본 연구의 목적은 정수 시설물의 개선 없이 실험계획법(DOE, Design Of Experiment)과 반응표면분석법(RSA, Response Surface Analysis)을 이용한 유입밸브 개도율의 최적화로 각 응집지로의 유입유량을 균등하게 하는 것이다. 병렬로 연결된 6개 응집지의 유입밸브 개도율(%)과 유량분배율(%)을 각각 특성치(Y)와 인자(X)로 선정하고, 실험계획법과 반응표면분석법을 적용하여 지별 유량 균등분배를 위한 지별 유입밸브 개도율의 최적화 및 회귀식을 산출하였다. 최적화된 지별 유입밸브 개도율의 현장 적용결과, 지별 유량분배율의 표준편차는 3.80%에서 0.42%, 지별 침전수탁도의 표준편차는 0.29 NTU에서 0.03 NTU로 각각 감소하였다.

• 청정기술
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• 제15권2호
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• pp.75-80
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• 2009

공기 중에서 산소를 분리하기 위하여 2탑 PSA 공정을 이용한 4단계 기본공정 공급기체의 유량과 세정기체의 유량이 생성물의 순도와 유량에 미치는 영향을 살펴보았다. 4단계 기본 공정에 생성물가압 단계를 도입하면 생성물의 순도와 유량을 증가시키고, 압력균등화단계를 도입한 경우에는 생성물의 유량이 크게 증가한다는 사실을 확인할 수 있었다. 현재 상용화되어 있는 의료용 산소 발생기 사양인 5 ${\ell}/min$ 유량에서 순도 90%의 산소를 얻기 위해 시제품을 제작하여 산소의 순도 및 유량에 관한 실험을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.6-6
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• 2019

상수관망시스템은 공급원으로부터 수요처까지의 용수공급을 위해 구축된 관수로 기반의 사회기반시설물로서, 주로 생활 및 산업 용수를 공급하므로 대규모 사회 경제적 피해를 방지하기 위해서는 안정적인 용수공급 능력이 요구된다. 네트워크의 다양한 특성에 의해 표현되는 상수관망시스템의 신뢰도(reliability)는 크게 시스템 내 구성요소의 안정성(mechanical reliability)과 용수공급의 기능적 안정성(hydraulic reliability)으로 구분할 수 있다. 특히, 시스템의 용수공급 안정성에 주목한 수리학적 신뢰도 연구는 많은 연구자들에 의해 지속적으로 수행된 바 있으며, 다양한 평가방법 및 지표들이 제시되어 활용 중에 있다. 기존의 수리학적 신뢰도 지표들은 주로 수요절점(demand node)에서의 공급가능 수량 및 수압을 바탕으로 산정되었다. 그러나, 절점(node)에서의 공급 상태는 결과에 해당하며, 원인 분석을 위해서는 관로(pipe)의 배치 및 규격을 분석해야 하는 번거로움이 존재한다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 직접 관로(pipe)의 공급 특성을 분석하여 네트워크의 신뢰도를 평가함으로써, 신뢰도 저하의 원인 분석 및 시스템 개선에 효율적으로 활용할 수 있는 신뢰도 지표를 산정하고자 하였다. 본 연구에서는 상수관로 내 수리학적 기울기가 전반적으로 균등할수록 설계 비용대비 공급 신뢰도, 즉 용수공급 효율이 개선되는 특징을 바탕으로, 네트워크 내 총 에너지 손실로부터 각 관로의 길이, 유량 등의 특성을 고려한 등가 수리경사(Equivalent hydraulic gradient)를 유도하여 모든 관로의 적정 수리경사로 제안하였다. 따라서 각 관로의 실제 수리경사를 대상으로 관로별 수리학적 균등성 지수(pipe hydraulic uniformity index)를 산정하였으며, 더 나아가 전체 시스템의 균등성 지수(system hydraulic uniformity index)를 산정하였다. 제안된 신뢰도 지표는 가상의 네트워크에서 지역 내 용수 사용량이 증가하는 등 용수공급 안정성을 저해하는 몇 가지 시나리오를 바탕으로 검증하였으며, 또한 기존 지표들의 신뢰도 평가 결과와 비교, 분석하였다. 본 연구는 향후 네트워크 최적 설계의 목적함수로 활용하거나, 네트워크의 보강계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제13권2호
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• pp.144-151
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• 2004

희박 예혼합 연소방식을 채용한 150MW급 대형 저 NOx 가스터빈 연소기에서 발생하는 급격한 연소진동 발생을 저감하였다. 희박 예혼합 연소기에서는 연소튜닝이 적절히 이루어지지 많은 경우에 연소불안정에 기인한 높은 연소진동의 발생과 함께 NOx 배출량이 높아질 가능성이 있다. 대상 가스터빈의 연소 모드 전환 중에 발생하는 연소진동의 주파수와 크기는 각각 80Hz및 4-9psi로 나타났으며, 대기온도가 낮아짐에 따라 연소진동의 크기가 증가하는 경향을 보였다. 연소진동에 영향을 미치는 인자로서 버너노즐로 공급되는 연료유량을 균등화하기 위한 연소튜닝과 연소모드 전환시 연료라인에 연료를 미리 공급(prefilling)하는 것이 화염안정에 매우 큰 효과가 있었다. 그 결과 연소모드 전환 중에 발생하는 연소진동을 2.5psi까지 저감할 수 있었으며, 150 MW기저부하 운전 중에 NOx 발생량을 35-43ppm(15% $O_2$)으로 유지할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.985-992
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• 2011

복합 후처리장치의 최적 모델 개발을 위해 반응기 내부 유동 특성 및 유량 분배 수준 등과 관련지어 3차원 전산유체역학(CFD)을 수행하였다. 백필터의 각 격실별로 유량 분배가 크게 차이가 발생해 반건식 반응기(SDR)에 편류현상이 발생할 것으로 예측되어 백필터에 균등한 유량 분배를 위한 구조 개선이 시급한 것으로 나타났다. 이를 위해, 장치에 3가지 수정.보완(플래넘 구조 개선, 풍도 오리피스 설치, 복수의 흡인 덕트 설치)이 이루어졌다. 이 중에서 플래넘 구조 개선, 풍도 오리피스 설치가 가장 합리적일 것으로 판단된다. 본 해석을 이용하여 수정 보완한 배가스복합 후처리장치는, 반건식 반응기와 백필터 처리부가 일체화되어 있어 장치가 콤팩트하고 설치면적이 적으며 운영 및 관리가 매우 편리할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.4656-4663
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• 2010

본 연구에서는 복합 후처리장치의 최적 모델 개발을 위해 반응기 내부 유동 특성 및 유량 분배 수준, 공기 연령, 체류시간 등과 관련지어 3차원 전산유체역학(CFD)을 수행하였다. 백필터의 각 격실별로 유량 분배가 크게 차이가 발생해 반건식 반응기(SDR)에 편류현상이 발생할 것으로 예측되어 백필터에 균등한 유량 분배를 위한 구조 개선이 시급한 것으로 나타났다. 또한 SDR의 유입구 구조 변경을 통해 반응기 내부의 속도장과 체류시간 분포 특성을 개선할 수 있는 것으로 나타났다. 본 해석을 이용하여 수정 보완한 배가스 복합 후처리장치는, 반건식 반응기와 백필터 처리부가 일체화되어 있어 장치가 콤팩트하고 설치면적이 적으며 운영 및 관리가 매우 편리할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.311-316
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• 2017

기후변화는 물 관리 측면에서 많은 변화를 일으키는 것으로 보고되고 있다. 주로 강우의 패턴을 변화시키며, 가용수자원의 지역적 편중을 심화시킨다. 기후변화에 적응하며 안정적이고 균등한 용수확보를 위해서는 홍수와 가뭄을 고려한 연속적인 물 순환 해석기술이 필요하다. 강우유출분석은 강우사상에 대한 수문순환과정을 통해 유출량을 산출하는 것으로, 주로 직접유출과 중간유출이 이에 해당된다. 강우발생 이후 무강우기간에 대해서는 기저시간 이후에 발생되는 유출량의 정량적 산출이 필요하다. 기저유출은 강우 발생 시점에 급격히 발생하기보다는 선행강우에 따른 유역 내 지하수위 분포와 대수층의 특성, 하천수위에 따라 다양한 패턴으로 나타나기 때문에 지하수대의 수리학적 성분들을 반영할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 강우유출모의 시 지표유출량 산정과 지하수유동해석을 통한 기저유출량 산정이 동시에 이루어져야 한다. 최근 국내외에서는 다양한 형태의 수문모형과 MODFLOW를 연계한 장기유출분석에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서 활용한 K-DRUM(K-water Distribution Runoff Model)은 K-water에서 자체 개발한 물리적 기반의 분포형 강우유출모형으로 강우유출, 유사, 기초수질항목에 대한 3차원 분석이 가능하다. 본 모형의 A층(표층)은 지표유출을 고려한 운동파법이 적용되었고, B층과 C층(중간층), D층(지하수층)은 선형저류법이 적용되었다. MODFLOW(A Modular Three-Dimensional Finite-Difference Ground Water Flow Model)는 1980년대 USGS(United State Geolog ical Survey)에서 개발된 가장 범용적으로 사용되는 지하수유동모형이며, 모듈화 된 구조를 갖고 있어 다양한 패키지 중 필요로 하는 기능을 독립적으로 모의할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 향후 기후변화에 따른 강우의 불확실성에 대비한 유역의 장기 물순환 해석을 위해 강우유출모형인 K-DRUM과 지하수유동모형인 MODFLOW를 연계하고자한다. 연계방법은 K-DRUM에서 계산된 D층으로 침루되는 양을 MODFLOW의 함양량으로 적용하고, MODFLOW에서 산출된 기저유량을 K-DRUM의 하천유출에 적용하는 것이다. 본 연구의 성과를 갈수기 유출해석에 적용하면 정확성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2016

만곡부, 합류부 등의 복잡한 지형을 갖는 자연하천에서의 오염물의 혼합 거동에 대한 이해는 수자원의 관리에 있어서 매우 중요하다. 특히 하폐수처리장과 같은 처리시설의 방류수와 같이 연속적으로 유입되는 오염물의 경우 하천 생태계에 지속적인 영향을 끼치며, 이러한 방류수는 대부분 지류를 통해 본류로 유입되게 된다. 이러한 오염물질이 지류로부터 본류로 합류되는 초기구간(near-field)의 경우, 횡방향 및 연직방향의 혼합 거동에 대한 상세한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 금호강과 진천천이 좌안으로부터 합류되는 낙동강 중류 구간에서의 초기 혼합 구간의 연구를 위하여 전기전도도(electrical conductivity: EC)를 이용한 농도 추적 실험을 수행하였다. 수온, 전기전도도, 이온화 물질 등과 같은 자연 추적자(natural tracers)를 이용하는 농도 추적 실험은 인공추적자 물질을 이용한 실험을 대체할 수 있는 방안으로서, 기존 추적자 실험과 비교하여 경제적, 환경적인 효과와 하폭이 넓은 중규모 이상의 하천에서도 수행할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 실험 구간에서 합류되는 2개의 지류 모두 인근 하폐수처리장으로부터 방류수가 연속적으로 유입된다. 본류에서 정해진 측선을 따라 센서가 설치된 보트를 이용하여 실시간으로 농도, 수리량 데이터를 GPS 위치 데이터와 함께 취득하였다. 실험 수행 결과, 지류인 금호강과 진천천의 EC 농도가 합류 전 낙동강 본류의 EC 기저농도보다 더 높은 값을 나타내었다. 이후 지류가 합류된 직후의 측선에서 측정한 EC 농도분포를 분석한 결과, 연직방향의 편차가 크게 나타나는 것으로 나타났으며 특히 유량이 낮을수록 연직 방향 편차가 커지는 경향을 보였다. 전반적으로 수심이 깊은 구간의 저층부로 갈수록 전기전도도의 값이 증가하는 경향을 나타났으며 흐름방향으로 진행됨에 따라 연직 편차가 줄어드는 경향을 보였다. 횡방향 혼합의 경우 지류의 유입으로 인하여 본류 좌안 쪽에서 전기전도도의 값의 상승을 확인할 수 있었으며 하류로 이동할수록 불균등했던 전기전도도의 분포가 횡방향 혼합을 통하여 균등한 분포로 전환되는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권6호
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• pp.563-580
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• 2010

2009년 환경부는 '농어촌지역 하수도정비 종합계획'을 발표하면서 도시지역과 농촌지역의 하수도 서비스 격차를 줄이고 농어촌지역의 생활환경을 개선하기 위하여 2015년까지 약 4조 7천억 원의 예산을 투입하여 농어촌지역의 하수도 보급률을 75%까지 향상하겠다고 밝혔다. 하지만 이번 종합계획은 소규모하수도의 문제점을 정확히 파악하지 못하고 있어 하수도 보급률 증가에 따른 수질개선 효과는 기대하기 어려울 것이다. 따라서 본 연구에서는 경기도의 2개 지역 마을하수도 정비 사례를 중심으로 마을하수도의 문제점과 해결방안에 대해서 알아보고, 종합계획을 추진하는데 고려되어야 할 사항들에 대해서 논의하고자 한다. 현장조사를 통하여 하수의 불균등 유입, 저유량, 저부하 등의 문제가 공통적으로 발생하고 있는 것을 파악하였다. 유입되는 부하량에 맞게 처리시설의 운전 방법을 개선해야 하지만 대부분의 시설들이 설계시 제시된 운전인자로 운전되고 있어 처리효율이 저하되는 것으로 조사되었다. 정밀진단에서는 문제점에 대한 해결방안으로 유량균등화, 포기/ 비포기 비율 조절 등을 검토하여 현장에 적용하였으며, 그 결과 유기물 및 탈질산화 반응에 의한 T-N의 처리효율 개선되는 것을 확인할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제15권1호
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• pp.41-47
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• 2012

조류제거를 위한 구리이온을 생성하기 위한 환형 흐름 구리 전기분해 반응기 시스템을 구성하고 그 가동특성에 대하여 고찰하였다. 또한 구리이온이 조류에 미치는 영향도 살펴보았다. 인가전류를 증가하면 균등조로부터 배출되는 구리 이온 농도가 비례적으로 증가함을 알 수 있었다. 전류 밀도를 조절하여 원하는 구리농도를 얻을 수 있음을 알았으며 패러데이 효율은 90% 이상임을 알 수 있었다. 유량을 증가시키면 구리이온농도는 감소하였으며 이는 전극에서의 반응속도와는 상관없이 물의 증가량에 따른 희석 때문임을 알 수 있었으며 농도 과전위 영향은 미미하였다. pH가 증가할수록 생성되는 구리이온 농도는 이에 반비례하여 감소하였고 전기전도도의 변화는 배출되는 구리이온 농도에 별 영향을 미치지 않았다. 구리이온 농도가 증가시킬 경우 Chlorophyll-a 농도가 크게 감소함을 볼 수 있으며, 구리 이온 농도가 0.2 ppm 이상일 때 조류가 효과적으로 제거됨을 알 수 있다. 황산구리를 용해시킨 구리이온이나 전기분해를 통해 얻은 구리이온을 투여한 경우 별차이가 없었으며 5일 후 조류 제거효율은 0.4 ppm이상의 농도에서는 90%이상이었다.