• 한국방재학회 논문집
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• 제9권4호
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• pp.91-97
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• 2009

하천을 횡단하는 구조물들은 흐름을 변화시킬 뿐 아니라, 산지 및 중소하천에서 유송잡물로 인한 수위 상승의 원인을 제공하기도 한다. 이번 연구에서는 유속 및 경사 등의 하천특성인자와 교각의 영향으로 변화되는 흐름을 2차원 모형으로 분석하였다. 또한 강우로 인해 변화된 유량이 흐름에 미치는 영향도 비교하였다. 하도내의 유속은 SMS (Surface water Modeling System) 및 RMA2 모형을 통해서 분석할 수 있었으며, 경사가 크고, 하도의 폭이 좁은 구간에서 비교적 유속이 큰 것으로 나타났다. 또한 교각 주변에서는 교각과 교각 사이의 중심부에서 유속이 가장 크게 나타났다. 강우로 인해 증가된 유량은 유속을 증가시키고 흐름 분포를 현저하게 변화시키는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.836-840
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• 2007

Large-Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV)는 Particle Image Velocimetry (PIV)를 자연하천이나 실험실에서 넓은 영역($4m^2{\sim}45,000m^2$)에 적용할 수 있도록 확장시킨 것으로 지난 10여년 이상 세계적으로 널리 이에 대한 연구가 진행되고 있다. PIV는 seeding, illumination, recording 그리고 image processing으로 구성된다. LSPIV(Large Scale PIV)는 PIV의 기본원리를 근거로 하여 기존의 PIV에 비하여 실험실 내에서의 수리모형실험이나 일반 하천에서의 유속측정과 같은 큰 규모의 흐름해석을 할 수 있도록 seeding, illumination에 대한 조정이 필요하고, 촬영된 image에 대한 왜곡을 없애는 작업이 필요하다. LSPIV는 PIV의 네가지 단계를 포함하여 seeding, illumination, recording, image transformation, image processing 및 post-processing의 여섯 단계로 구성되어진다 (Li, 2002). LSPIV를 일반 하천에 적용시, 자연발생적인 tracers - 난류로 인한 표면 교란, 부유물, 수공구조물로 인해서 발생하는 자연 발생되는 거품 - 가 풍부해서 seeding이 불필요한 경우를 제외하고는 정확한 유속장의 해석을 위하여 인공적인 seeding을 필요로 한다. 일반적으로 Seeding 재료로 많이 이용되는 것은 wood mulch, Ecofoam, grain-straw 등이다. 하천에서 자연발생적 혹은 인위적 seeding을 하였을 때 이들 tracers의 물리적인 속성으로 바람에 쉽게 영향을 받고 이로 인하여 실제의 물표면유속을 대표하지 못하는 경우가 있다. 이에 실험실의 개수로에서 여러 가지 이용 가능한 tracers에 대하여 바람에 의한 오차 발생의 정도를 조사하였다. 실험에 사용된 seeding 재료로는 black polypropylene, Ecofoam, white polystyrene의 세가지를 이용하였다. black polypropylene (SG=0.92)과 white polystyrene (SG=0.0125)은 폭 1 m 이내의 개수로 실험 장치에서 유속장의 해석에 많이 이용되고 Ecofoam (SG=0.0065)은 수리 모형실험에서 많이 이용된다. seeding 물질에 따른 바람의 영향을 분석하기 위해서 폭 60cm의 개수로에서 seeding 물질을 변경하면서 펌프의 조작에 의해 3가지 단면평균유속을 발생시키고, 각 평균유속조건에 대해 4가지의 바람세기 - 바람이 없을 때와 팬의 바람세기를 1단, 2단, 3단으로 조정 - 를 발생시켰으며, 개수로위에서 촬영한 이미지의 상류측기준점으로부터 0.3556m 하류 지점을 횡단하는 단면의 표면유속을 측정하여 비교하였고, 그 단면의 중앙에서 물표면 바로 위 지점의 풍속을 측정하였다. 각 Seeding 물질에 대해 팬을 켜지 않았을 때, 즉 바람의 영향이 없을 때 측정한 표면유속을 바람의 세기가 변한 경우의 기준 표면유속으로 이용하였다. 본 연구의 결과 비중이 0.01 내외인 Ecofoam과 white polystyrene에 비해 비중이 0.92인 black polypropylene은 대부분이 물속에 잠겨 있어 흐름과 거의 일치하여 움직임을 알 수 있었다. 또한 흐름의 평균유속이 0.165 m/s의 저유속에서 바람이 tracers에 미치는 영향이 평균유속 0.558m/s인 경우보다 커서, 바람의 세기의 증가에 따라 표면유속 측정값이 급속히 감소되었다. 흐름의 평균유속이 큰 경우에는 바람이 tracer에 마치는 영향이 현격히 줄어듬을 보이고 있다. 결론적으로 유속이 증가함에 따라 바람의 영향은 감소하나, 바람의 영향을 최소화시키기 위해서는 가급적 비중이 큰 물질(0.5

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.230-230
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• 2020

하천 유량측정을 위한 표면유속계는 비접촉식 방식이기 때문에 현장에서의 측정이 간편하고, 비교적 안전하기 때문에 홍수시 유량측정에 널리 이용되고 있다. 비접촉식 유속계가 가지고 있는 이러한 장점으로 전자파표면유속계의 활용이 점차 증가하고 있으며, 영상유속계와 같은 비접촉 측정방식의 활용방안 마련에 대한 연구개발 등이 꾸준히 진행되어 왔다. 최근에는 고정식으로 상시 운영이 가능한 표면유속계 등이 출시되어 소규모 하천이나 수로에서의 상시 유량측정에 활용되고 있다. 다만, 이러한 비접촉식 유속계는 표면의 유속을 측정하기 때문에 유량산정을 위해서는 평균유속으로의 환산이 필요하지만, 현재까지는 평균유속 환산계수를 사용하여 표면유속을 평균유속으로 환산하는 방법이 유일하게 활용되고 있다. 하지만, 실제 하천에서는 단면 및 하도형태, 하상조건, 수리특성 및 유속분포 등의 다양한 조건에 따라 환산계수가 결정되기 때문에 이를 단순히 일률적으로 적용하는 것은 곤란하며, 이로 인해 과거 오랫동안 표면유속을 평균유속으로 환산하기 위한 다양한 연구가 진행되었지만, 실제 다양한 조건의 하천에 적용할 수 있는 표준화된 방법은 아직까지 제시되지 못하고 있다. 현재까지, 고정식으로 설치된 유속계로부터 측정된 유속을 평균유속으로 환산하는 방법으로는 국내외적으로 지표유속법(Index Velocity Method)과 유속분포법(Velocity Profile Method)이 대표적이며, H-ADCP (Horizontal-Acoustic Doppler Velocity Profiler) 또는 UVM(Ultrasonic Velocity Meter) 등과 같은 초음파유속계를 활용한 자동유량측정시설의 유량산정방법으로 활용되고 있다. 이러한 방법들은 고정된 유속계의 측정유속을 지표유속(V_i)으로 하여 다양한 범위의 실측된 평균유속과의 관계를 개발하여 활용하거나, 지표유속을 매개로 개수로 단면의 이론적인 유속분포를 추정하여 평균유속을 산정한다. 이러한 지표유속을 활용하는 방법들에서 공통적으로 중요한 것은 하천단면의 최대유속(V_max)이 가장 좋은 지표유속이라는 것이다. 따라서 국제기준에서는 지표유속을 측정하는 유속계의 가장 바람직한 위치로 유심부(core flow)를 권장하고 있다. 하지만, 접촉식 유속계의 경우 유심부 설치가 매우 어렵고 많은 비용이 들기 때문에, 비접촉식 유속계를 활용하여 하천단면의 최대유속을 측정할 수 있다면, 가장 효율적인 고정식 측정방법이 될 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서는 비접촉식 표면유속계의 고정식 유량측정 활용성 및 적용성을 검토할 목적으로 표면유속에 대한 유량산정방법을 검토하였다. 이를 위해 24GHz의 주파수를 갖는 레이다표면유속계인 Sensoflow를 낙동강 수계 길안천에 위치한 안동시(대사3교)에 고정설치하여 표면유속을 지표유속으로 수집하였다. 다양한 유량규모에서 측정한 실측 표면유속과 수집된 표면유속을 지표유속으로 활용하여 지표유속관계를 개발하였으며, 산정된 유량을 기존 수위-유량관계곡선식의 환산유량과 비교하여 표면유속의 지표유속 활용성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.243-243
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• 2022

댐은 일반적으로 하천관리에 있어서 인간에게 용수를 공급하고 홍수를 조절하는 등의 발전을 목적으로 건설되어 운영되고 있다. 그러나 하류하천은 댐 건설에 의해 흐름에 대한 연속성이 차단되어 첨두 홍수량과 유사량이 현저하게 감소한다. 첨두 홍수량의 감소로 퇴적된 유사는 이동하지 못해 고착화가 진행되고 식생이 침입하여 번성하게 된다. 하천에 식생이 발달하게 되면, 안정성이 증가하고 생태계 서식처를 형성하며 하천경관을 개선시키는 이점이 있다. 그러나 조도의 증가와 통수능의 감소로 인한 유속감소와 수위상승을 발생시켜 홍수범람을 야기할 수 있다. 따라서 이러한 상황에 대응하기 위해서는 식생대의 밀도에 따른 흐름을 분석하여 바람직한 하천관리방안 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 2차원 흐름모형을 활용하여 황강 합천조정지댐 직하류 구간의 수목군을 고려한 부정류 계산을 통해 하도의 수위 및 유속을 예측모의하는 방법론을 제시하고 모의결과를 분석하였다. 상류단 경계조건은 과거 집중호우로 인하여 대홍수가 발생하였던 2020년 합천조정지댐 방류량 중 첨두발생 기간의 유량을 입력하였으며, 하도의 식생밀도를 산정하고 입력하기 위해 현장조사를 수행하였다. 수치모의 시 식생밀도는 총 4가지 Case(식생현황, 전체벌채, 식생개선, 식생존치)로 나누어 모의를 수행하였다. 모의결과, 직하류 만곡부 유입구간에서 외측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하였으며, 만곡부 외측의 식생대로 인해 식생대에서는 유속이 감소하고 수심이 증가하며, 식생대 주변 하류의 내측으로 흐름이 집중되어 수심과 유속이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 합천조정지댐의 실운영방류량과 황강의 실제식생밀도를 반영하여 수치모의를 하였기 때문에 흐름과 식생관리에 따른 실무적 대책방안 마련에 도움이 될 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 활용한 분석방법과 결과들은 합리적인 하천관리방안을 구축하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 전기의세계
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• 제41권2호
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• pp.31-39
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• 1992

고도의 시스템 기술이 요구되는 현대 산업사회에서 자동제어 기술의 핵이 되는 센서기술의 발전없이는 균형잡힌 산업성장이 이루어질 수 없으며 기술선진국으로의 도약도 기대할 수 없다. 우리나라에서는 다른 분야에 비해 센서기술은 많이 낙후되어 있으며 특히 유속센서에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 그런데, 유속 및 유량 측정은 산업 계측중에서 중요한 분야중의 하나이며 최근에는 에너지 절약 기술이나 각종 첨단 기술에서의 수요가 급격히 증가하고 있다. 그리고 유속 및 유량의 정확한 측정은 에너지 절약의 측면에서도 중요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.23-23
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• 2021

영상유속계는 영상을 이용한 비접촉식 유속계로 하천과 같은 넓은 범위의 유속 및 유량을 쉽고 간편하게 측정할 수 있다는 장점이 있어 최근 국내외에서 영상유속계의 실용화 연구가 다양하게 수행되고 있다. 특히 영상유속계는 별도의 고가의 장비 없이 카메라만을 이용하기 때문에 비교적 경제적이고 간편하며 비접촉식 유속 측정 방법이기 때문에 안전하게 홍수기 하천 유속 및 유량을 측정할 수 있다. 또한 넓은 범위의 유속을 순간적으로 측정할 수 있기 때문에 시간에 따라 수위가 급변하는 중규모 이하의 하천 유량을 측정하는데 적합하다. 하지만 영상유속계로 측정한 유속은 표면유속이기 때문에 하천 유량을 산정하기 위해서는 표면유속에 환산계수를 곱해 평균유속으로 환산하는 과정이 필요하다. 환산계수는 이전 연구에서 실험을 통해 0.84~0.90의 값을 갖는다고 하였고 일반적으로 0.85를 사용하지만, 하상, 수심 및 단면에서의 측정 위치에 따라 달라지므로 확실하게 결정하기 어렵다(Turnipseed and Sauer, 2010). 특히 국내의 많은 하천은 산책로를 포함한 복잡한 복단면으로 이루어져 있어 환산계수를 일률적으로 0.85로 사용하면 유량 측정 정확도가 낮아질 수 있다. 이에 본 연구에서는 서울시 탄천 대곡교에서 영상유속계를 이용하여 홍수기 유량 측정을 수행하여 흐름 특성에 따른 수위변화에 따라 적정 환산계수를 산정하였다. 탄천 대곡교 지점은 환경부의 자동유량계측 장비가 설치되어 있고 다년간의 검증된 유량 자료를 확보할 수 있기 때문에 환경부 유량측정 결과와 영상유속계로 산정한 유량을 비교하며 환산계수 변화를 분석하였다. 분석 결과 수위에 따라 환산계수는 0.7~1.3의 범위를 갖으며 둔치수위 이하에서는 0.85와 유사한 경향을 보였고, 둔치를 넘는 수위에서는 1 이상으로 환산계수가 증가하였다가 둔치가 완전히 잠기는 수위에서는 다시 0.85 정도로 변화하는 경향을 확인하였다. 향후 영상유속계를 이용한 다양한 홍수기 계측을 통해 복단면에서의 적정 환산계수 검토가 필요할 것으로 생각한다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2010년도 정기 학술발표대회
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• pp.97.1-97.1
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• 2010

본 연구에서는 천수방정식의 매개변수인 조도계수와 난류점성계수에 따른 사행수로에서의 유속분포를 수치모의하였다. 벽면조도계수와 텐서형 난류점성계수를 변화시켜 8가지 수치모의 조건을 구성하였으며, 만곡부 정점에서의 횡방향 유속분포를 수리실험에 의한 측정값과 비교하였다. 벽면조도계수가 커질수록 벽면에서의 유속이 감소하여 실측값과 가까워지지만 벽면 이외의 영역에서는 오히려 유속이 증가하여 실측값보다 커졌다. 난류점성계수가 커질수록 만곡부 내외측의 유속차는 작게 나타났으며 xx와 yy방향으로 가중된 난류점성계수를 가지는 경우가 xy방향으로 가중된 난류점성계수를 가지는 경우에 비해 내외측 유속차가 약간 작게 나타났다.

• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.950-955
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• 1998

본 연구는 두 종류의 Polyethlene Glycol(PEG, Mw; 8000, 20000)을 cross-flow로 한외여과(막; 분획분자량 6000, 20000)함에 있어서 시간, 운전압력, 유입농도, 그리고 순환유량의 변화에 따라 투과유속과 제거율의 관계를 조사하는데 목적을 두고 있다. 실험진행에 있어서 운전압력은 7, 14, 28 psi의 3단계로, 순환유량은 1000 mL/min와 2000 mL/min 두 가지로, 그리고 유입농도도 100 mg/L과 1000 mg/L의 두가지로 하여 실행하였다. 투과유속은 PEG의 분자량과 농도가 작을수록 압력증가와 함께 증가하였으며, 겉보기제거율($R_o$)은 PEG의 분자량과 농도가 클수록 증가하였다. 그러나 압력이 증가되었을 때 $R_o$는 감소하였다. 일정한 압력하에서 PEG수용액의 투과유속과 $R_o$는 시간변화(8 h)에 관계없이 일정하였다. 순환유량의 변화에 있어서 투과유속에는 거의 영향이 없었으나, $R_o$는 순환유량이 큰 경우가 높게 나타났으며, 두 순환유량의 경우 모두 압력증가와 함께 $R_o$는 감소하였다. 한편, 투과유속과 조작압력의 거동을 분석하기 위해 사용된 투과도비($\alpha$)는 조작압력과 순환유량의 증가와 함께 증가하였으며, 모든 경우에서 1보다 작게 나타났기 때문에 농도분극현상을 분석할 수 있었다. 그리고 물질전달계수로부터 얻은 진제거율(R)은 압력증가와 함께 감소하였으며, 선유속과 PEG의 분자량이 클수록 높게 나타났다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.94-97
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• 2004

수처리를 위한 분리막은 정수, 하수 및 오폐수 처리등 그 사용이 나날이 증가하고 있고, 막분리 공정의 경제성을 결정하는 막오염에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 분리막 표면의 오염 물질을 제거하기 위하여 표면유속의 증가, 분리막 회전, 진동 등에 의한 물리적 방법들이 사용되었고, 특히 근래에는 시설의 단순화 등을 이유로 침지형 모듈 이용이 증대되고 있으며[1] 특히 단위면적당 높은 막면적을 갖는 중공사막 침지형 모듈의 이용이 증가하고 있다.(중략)

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권6호
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• pp.596-605
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• 2007

본 연구에서는 파랑이 존재하는 수역에서 수평방향으로 분사되는 비부력 원형 난류제트의 거동을 검토하기 위해 수리실험을 수행하였다. 난류제트의 유속은 PIV(particle image velocimetry)기법을 이용하여 측정하였으며, 측정된 순간유속장을 위상평균하여 평균유속장으로 계산하였다. 수리실험에서는 상대적으로 작은 파고의 규칙파가 사용되었으며, 파랑의 분산이 난류제트의 확산현상에 미치는 영향을 제트의 중심선유속과 횡단면유속의 변화를 통하여 관찰하였다. 또한 파랑의 위상변화에 따른 제트 거동을 파악하기 위하여 다른 세 위상순간에서 제트의 거동을 비교하였다. 제트의 중심선유속은 파고가 커짐에 따라 감소하였으며, 횡단면의 폭은 증가함을 알 수 있었다. 제트의 횡단면유속분포 특성인 자기상사성은 파고가 증가할수록 약해졌으나 축방향으로의 단면폭의 변화는 크지 않았다. 또한 파고에 대한 제트의 변화에 비해 파랑 위상에 대해서는 변화가 작음을 알 수 있었다.