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조류 발전용 헬리컬 수차의 효율에 대한 실험적 연구 (Experimental Study on Helical Turbine Efficiency for Tidal Current Power Plant)

  • 한상훈;이광수;염기대;박우선;박진순;이진학
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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    • pp.530-534
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    • 2006
  • 조류발전은 조류 유속이 빠른 곳에 수차발전기를 설치하여 해수의 운동에너지로부터 전기를 생산하는 발전방식이다. 2001년부터 해양연구원에서는 울돌목의 우수한 조류발전 개발 여건을 바탕으로 조류에너지 실용화 기술을 개발하고 있다. 본 연구에서는 조류발전 시스템에 사용되는 헬리컬 수차의 효율을 현장실험을 바탕으로 판단하고자 하였다. 현장실험을 위하여 지름 2.2 m, 높이 2.5 m의 수차를 제작하고, 울돌목 협수로의 한 쪽 면에 쟈켓구조물을 설치하여 수차를 거치한다. 수차가 회전함에 따라 회전봉에 일정 마찰을 주어 토크와 RPM을 측정하고, 함께 측정된 유속자료를 이용하여 수차를 효율을 산정한다. 유속-수차효율, TSR(수차의 날개속도와 유속의 비)-수차효율의 상관관계로 실험결과를 고찰하였다. 1중 날개 수차인 경우에 유속 1.4에서 2.6 m/s 사이에서 최대효율이 30 - 35 % 정도였고, 2중 날개 수차에 대한 실험에서는 유속 1.4에서 2.6 m/s 사이에서 최대수차효율이 25 - 35 % 사이임을 알 수 있었다. TSR과 최대수차효율의 상관관계는 실험 case별로 조금씩 다르다. 전체적으로 1중 날개의 경우가 최대수차효율에서 2중 날개보다 TSR 값이 조금 큰 경향을 나타냄을 알 수 있다. 이것은 1중 날개가 2중 날개보다 가벼워 좀 더 큰 RPM을 발생시켜서 나타난 현상으로 생각된다. 현재의 실험결과들을 이용하여 TSR과 최대수차효율을 상관관계를 나타내는 모델식을 도출하였다. 현장시험결과를 종합하면, 현장조류발전 시설이 최소 600 kW의 전력이 생산되기 위해서는 지름 3 m, 높이 3.6 m 인 수차 3개가 하나의 축에 설치되어야하는 것으로 계산되었다. 정격유속이 4.8 m/s이고 수차의 지름이 3m 라면, 최적 전력발생시의 RPM은 1중 날개의 경우 79이고 2중 날개의 경우는 63정도임을 추정할 수 있었다.촬영하여 실시간으로 전송하기 때문에 홍수시 하천 상황에 대한 모니터링 목적으로 사용될 수 있다. 영상수위계는 우물통 등을 이용하는 기존 방법과 비교하여 구조물이 필요 없어 설치 비용이 저렴하고, 영상에 의한 하천 모니터링 기능을 자체적으로 가지고 있기 때문에 효율적이라고 할 수 있다.따른 4개의 평가기준과 26개의 평가속성으로 이루어진 2단계 기술가치평가 모형을 구축하였으며 2개의 개별기술에 대한 시범적용을 실행하였다.하는 것으로 추정되었다.면으로의 월류량을 산정하고 유입된 지표유량에 대해서 배수시스템에서의 흐름해석을 수행하였다. 그리고, 침수해석을 위해서는 2차원 침수해석을 위한 DEM기반 침수해석모형을 개발하였고, 건물의 영향을 고려할 수 있도록 구성하였다. 본 연구결과 지표류 유출 해석의 물리적 특성을 잘 반영하며, 도시지역의 복잡한 배수시스템 해석모형과 지표범람 모형을 통합한 모형 개발로 인해 더욱 정교한 도시지역에서의 홍수 범람 해석을 실시할 수 있을 것으로 판단된다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험 지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 있을 것으로 판단되었다.4일간의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전략은 존재하므로 이러한 전략을 개발 및 활용할 수 있으며, 특히, 한국주식시장에 적합한 거래전략은 반전거래전

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용담호 소유역별 인 및 부유물질 유입부하량 산정 (Phosphorus and Suspended Solid Loading in Lake Yongdam)

  • 권상용;김영길;이원호;김범철;허우명
    • 생태와환경
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    • 제38권3호통권113호
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    • pp.322-333
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    • 2005
  • 2002년 4월부터 5개의 소유역으로부터 인 및 부유물질을 측정하였으며, 이를 근거로 부하량을 산정하였다. 총인 농도와 유량의 관계식은 주자천, 정자천, 진안천, 금강 및 구량천에서 각각 $TP\;=\;6.32Q^{0.30}$, $TP\;=\;8.58Q^{0.49}$, $TP\;=\;307.92Q^{-0.10}$, $TP\;=\;17.91Q^{0.47}$$TP\;=\;20.11Q^{0.53}$ 로 진안천을 제외하고는 양의 상관관계를 보였다. 2003년의 경우 총인의 부하량은 주자천, 정자천, 진안천, 금강 및 구량천에서 각각 3,677, 11,430, 36,412 ,89,651 및 42,226 kgP ${\cdot}$ $yr^{-1}$로 계산되었으며, 전체 부하량 중 각 유입수가 차지하는 양은 금강 (48.9%), 구량천 (23.0), 진안천(19.9%), 정자천 (6.2%), 주자천 (2.0%) 순이였다. 또한 단위면적당 부하량은 주자천, 정자천, 진안천, 금강, 구량천에서 각각 0.3, 2.9, 13.6, 9.3 및 13.0 kgP ${\cdot}$ $km^{-2}$ ${\cdot}$ $yr^{-1}$로 진안천에서 가장 크게 나타났다. 용담호 유입수의 부유물질 농도와 유량의 관계식은 주자천, 정자천, 진안천, 금강및 구량천에서 각각 $SS\;=\;0.37Q^{0.40}$, $SS\;=\;0.80Q^{0.35}$, $SS\;=\;11.03Q^{0.18}$, $SS\;=\;0.88Q^{0.77}$$SS\;=\;1.16Q^{0.97}$로 양의 상관관계를 나타냈으며, 2003년의 경우 부유물질의 부하량은 주자천, 정자천, 진안천,금강 및 구량천에서 각각 673, 1,232, 4,232, 36, 902, 80, 202 ton ${\cdot}$ $yr^{-1}$로 구량천에서 가장 많았다 용담호 유입수의 총인 및 부유물질은 강우량이 많았던 시기에 높은 농도를 보였으며, 유량과는 대부분 양의 상관을 보였다. 용담호의 경우 본 연구에서 산출한 경험식을 이용하여 유량만으로도 총인 및 부유물질의 농도를 추정할 수 있을 것으로 보인다. 그러나 유입하천 중 주자천과 진안천의 경우 상관관계가 낮아 경향성은 파악할수 있으나 좀더 정확한 부하량 산정을 위해서는 차후 연구가 더 필요할 것으로 생각된다. 용담호의 경우 인부하량을 줄이기 위해서는 강우에 따른 유출 관리가 철저히 이루어져야 하며 강우에 의해 유입될 수 있는 오염원도 정확히 조사되어야 할 것으로 판단된다.

정족산 무제치늪의 경관발달 (Landscape Changes of the Mujechi Moor, Mt. Jungjok)

  • 유호상;공우석
    • 한국제4기학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.101-109
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    • 2001
  • 경남 울산 정족산 무제치늪은 대암산 용늪과 더불어 경관적 가치와 생태학적 가치가 뛰어난 남한내의 대표적인 습원으로 알려져 왔다. 이 연구에서는 무제치늪 일대의 항공사진과 늪에 침입한 소나무의 분포 및 연륜 분석을 이용하여 무제치 제1늪과 제2늪의 지난 20여 년간(1978~2000)의 경관발달을 살피고, 제1늪과 제2늪의 좌우로 설치되어 있는 방화선 형성에 따른 늪지의 인위적인 간섭 및 훼손 여부를 고찰하였다. 1978, 1988, 1998년도에 촬영된 항공사진을 GIS기법을 이용하여 분석한 결과, 1978~1988년, 1988~1998년 사이의 늪지 면적 감소율은 제1늪이 -23.9%, -16.4%로, 제2늪이 -2.6%, -12.6%로 나타나 제1늪의 면적감소율이 제2늪보다 높게 나타났다. 그러나 늪지의 육화를 지시하는 소나무의 확산 및 분포상태를 분석한 결과에서는 소나무의 침입율이 제1늪 0.28/$100\textrm{m}^2$그루, 제2늪 0.57/$100\textrm{m}^2$그루로 나타났고 수고 1.5m, 흉고직경 2.5cm 이하인 소나무 유령목의 침입 개계수는 제1늪 11그루, 면적이 제1늪의 39.8%인 제2늪에서 10그루로 나타났다. 무제치 제1늪 우측과 제2늪 좌측을 따라 설치된 방화선과 배수구를 실측한 결과, 방화선 설치로 인해 강수 때 집수역 내의 일부 지표수가 늪으로 흘러들어 가지 못하고 외부로 유출되는 것으로 조사되었다. 이를 바탕으로 계산된 제1늪과 제2늪의 소실된 집수역은 각각 전체 집수역 면적의 12.1%($11,413.8\textrm{m}^2$), 40.4%($15,969.5\textrm{m}^2$)였다. 항공사진 분석과 현지조사에 의하면 방화선 설치로 인해 기존의 제1늪과 제2늪 중 일부가 파괴되었고, 방화선 설치로 인해 적색 화강암 풍화층이 노출된 제2늪의 좌측 하단부에서 토사가 늪내로 유입된 흔적이 관찰되었다. 현재 무제치 제1, 제2늪은 육화가 진행되고 있는 것으로 나타났으며 방화선 설치는 육화를 더욱 가속화시킬 것으로 예측된다.

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유동조건에서 $KMnO_4$도입에 따른 수용액중 PCE/TCE의 산화분해 (Oxidative Degradation of PCE/TCE Using $KMnO_4$ in Aqueous Solutions under Steady Flow Conditions)

  • 김헌기;김태윤
    • 자원환경지질
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    • 제41권6호
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    • pp.685-693
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    • 2008
  • 지하수가 유동하는 조건에서, $KMnO_4$의 도입에 따른 perchloroethene (PCE), trichloroethene (TCE)의 산화분해 속도를 토양컬럼을 이용한 실험실 규모의 실험을 통하여 측정하였다. 토양 컬럼을 통과하며 발생하는 PCE, TCE의 농도 감소속도에 영향을 미치는 요인으로서 산화제와 반응물의 반응접촉시간과 산화제의 농도 변화에 대한 효과를 관측하였다. 실험은 모래로 충진된 유리컬럼을 사용하였으며 반응물의 컬림도입농도는 PCE에 대하여 $0.1{\sim}0.21\;mM$, TCE에 대하여 약 $1.3{\sim}1.5\;mM$의 범위에서 일정하게 유지되었고, PCE 용액의 컬럼 내 체류시간은 $14{\sim}125$분, TCE 용액은 $15{\sim}36$분이었다. 또한 $KMnO_4$의 도입농도는 $0.6{\sim}2.5\;mM$범위에서 일정하게 유지되었다. 실험결과, PCE와 TC종의 컬럼통과시간과 컬럼유출액의 오염물질농도는 대체로 반비례 하는 것으로 나타났으나, 본 연구에서 정한 실험 조건에서는 PCE 및 TCE에 대한 반응차수를 정확히 결정할 수 없었다. 그러나 의사 1차반응으로 가정하고 계산한 반응속도 상수는 기존의 회분식 결과와 비교적 근접한 것으로 나타났다. TCE의 분해속도는 $KMnO_4$의 농도에 비례하여 증가하였으며, 이는 토양 컬럼에 PCE와 TCE가 기존의 실험과 달리 비교적 높은 농도로 도입되었기 때문으로 판단된다. 본 연구는 회분식 실험조건과 달리 유동조건에서 PCE와 TCE의 $KMnO_4$에 의한 산화분해속도를 측정함으로써 이들 오염물질로 오염된 대수층의 오염원 근처의 현장에 직접 $KMnO_4$를 적용하여 복원하는 기법을 설계하고 실행하는데 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

메탄발효와 퇴비화 공정이 연계된 가축분뇨 처리시설에서 발생되는 악취물질 특성 조사 (Characteristic of Odorous Compounds Emitted from Livestock Waste Treatment Facilities Combined Methane Fermentation and Composting Process)

  • 고한종;김기연;김현태;고문석;히구치 다카시;우메다 미키오
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제50권3호
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    • pp.391-400
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    • 2008
  • 악취는 이웃주민들로 하여금 민원을 유발시키는 주요 원인이기 때문에 악취관리는 지속가능한 축산과 매우 밀접한 관계가 있다. 본 연구는 메탄발효와 퇴비화 공정이 연계된 가축분뇨 처리시설에서 각 공정별로 기기분석과 직접 관능법을 병행하여 악취 물질의 농도, 악취 강도 및 악취 불쾌도를 측정하고자 수행하였으며, 하계와 동계로 구분하여 처리 공정과 부지경계선에서 각각 암모니아, 황화합물 및 휘발성 저급지방산의 농도를 분석하였다. 높은 외기온에 기인하여 하계의 악취농도가 동계보다 높은 것으로 나타났다. 공정별로는 혼합된 분뇨를 교반하는 퇴비화 공정에서 악취 농도가 가장 높게 검출되었으며, 분뇨 투입조, 퇴비 후숙조, 분뇨 유출조 및 퇴비 선별과 포장 공정의 순으로 악취 농도가 낮았다. 검출된 악취 물질 중 가장 높은 농도는 암모니아로 3.4에서 224.7 ppm의 농도 범위로 분석되었다. 황화합물 중에서는 황화수소가 가장 높은 농도인 2.3 ppm인 것으로 분석되었으며, 대부분의 황화합물 농도가 기존에 보고된 최소감지한계농도를 초과하는 것으로 측정되었다. 또한 아세트산은 휘발성 저급지방산 가운데 51에서 89%로 가장 놓은 비율을 차지하고 있으며, 다음으로는 프로피온산과 부트르산이 각각 1.9에서 35% 및 1.8에서 15%의 비율을 보이는 것으로 나타났다. 처리공정에서 발생되는 주요 악취원인 물질을 예측하고자 각각의 공정에서 측정된 악취물질의 농도를 최소감지한계농도로 나누어 악취농도지수를 계산하였다. 그 결과 퇴비화 공정에서는 황화수소, 암모니아, 황화메틸 및 메틸머캅탄이 악취원인 물질로 밀접한 연관이 있는 것으로 나타났으며, 분뇨 투입조에서는 황화수소, 메틸머캅탄 및 부트르산이 주요 악취물질인 것으로 나타났다.

하수처리장 내 나노 TiO2 입자 제거효율 예측을 위한 물질흐름모델 개발 (Development of A Material Flow Model for Predicting Nano-TiO2 Particles Removal Efficiency in a WWTP)

  • 반민정;이동훈;신상욱;이병태;황유식;김극태;강주현
    • 한국습지학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.345-353
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    • 2022
  • 산업과 생활환경에서 사용된 공학적 미세입자는 결국 하수처리장을 거쳐 수계로 배출되므로 미세입자의 수계 배출 제어에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 그러나 다수 연구에서 하수처리장 유출수 내 미세입자의 농도가 무영향관찰농도(No Observed Effective Concentration, NOEC)를 빈번히 초과하고 있는 것으로 보고되고 있어 전통적인 하수처리 기능과 더불어 미세입자를 보다 효과적으로 제어할 수 있도록 하수처리장의 설계와 운영을 최적화시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 하수처리장 내 단위공정별 특성 및 운전조건에 따른 미세입자의 거동특성과 제거효율에 대한 예측이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 하수처리장 내 각 공정 특성별 및 주요 운전조건의 영향에 따른 미세입자 제거효율예측을 위한 모델을 개발함으로써 하수처리장에서 미세입자를 보다 효율적으로 제어하기 위한 도구를 제공하고자 하였다. 개발 모델에서는 수처리 계통에서의 4개 단위공정(1차침전지, 생물반응조, 2차침전지, 및 총인처리시설)을 고려하고, 슬러지처리 계통은 농축, 소화, 탈수 공정 등의 다중 공정을 통합한 단일 공정으로 모의한다. 모의 대상 미세입자는 TiO2 (nano-TiO2)로서, 수중에서의 용해와 변환은 미미하므로 부유성 고형물과의 부착 기작만을 고려하였다. 부유성고형물에의 nano-TiO2 부착 기작은 고-액상 간 평형가정에 기반한 겉보기분배계수(Kd)를 매개변수로 반영하였으며 정상상태에서의 미세입자의 농도 및 부하를 공정별로 계산할 수 있도록 하였다. 아울러 개발 모델 구동의 편의를 위하여 MS 엑셀기반 사용자 인터페이스를 제작하였다. 개발 모델을 이용하여 주요 운전인자인 고형물체류시간(Solid Retention Time, SRT)이 nano-TiO2 제거효율에 미치는 영향을 파악하였다.

만 입구에서 부유퇴적물 거동과 플럭스: 한반도 서해 남부 함평만의 여름철 특성 (Summer-Time Behaviour and Flux of Suspended Sediments at the Entrance to Semi-Closed Hampyung Bay, Southwestern Coast of Korea)

  • 이희준;박은순;이연규;정갑식;추용식
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제5권2호
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    • pp.105-118
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    • 2000
  • 반폐쇄형의 함평만 입구를 가로지르는 두 개의 정점(H1, H2)에서 1999년 8월 12-13일 대조기에 각각 한 조석주기동안 물리적 특성과 부유퇴적물의 농도변화에 대한 정선관측을 실시하였다. 수온과 염분의 조석변화는 각각 26.0-27.9$^{\circ}C$, 30.9-31.5 범위에서 창조시 저온과 고염분의 외해수 그리고 낙조시 고온과 저염분의 연안수 특성을 보이며, 복사열이 강한 여름철임에도 불구하고 강한 조류의 혼합작용으로 인해 수괴의 수직적 혼합이 잘 이루어지고 있다. 부유퇴적물의 농도는 표층에서 낮고 저층으로 향하면서 높아지며 수층별로 뚜렷한 차이를 보이고 있다. 불량한 분급도를 보이는 부유퇴적물은 대부분 극세립- 세립실트(>40%)로 구성되어 있는 가운데, 점토 크기 이하(<4 ${\mu}m$)의 세립자들은 에너지가 약한 정조시에 상호간의 결합을 통해 입자 덩어리를 형성하고 있다. 조석별 평균유속의 세기는 남서쪽 정점 H1의 경우 낙조류가 창조류에 비해 수층에 따라 23-59${\%}$ 우세한 반면, 정점 H2에서는 오히려 창조류가낙조류에 비해 27-37${\%}$ 우세한 비대칭성을 보이고 있다. 이에 따른 각 정점에서 계산된 잔여유속은 정점 H1에서 아주 큰 값(-10${\sim}$-20 cm $s^{-1}$)으로 외해쪽으로 향하고 있는 반면, 정점 H2에서는 내만쪽으로 향하는 미약한 흐름(<5 cm $s^{-1}$)이 존재한다. 한편, 부유퇴적물의 농도변화는 남서쪽(H1)에서 낙조시에 비해 창조류를 따라 외해로부터 유입되는 양이 많고, 정점 H2에서는 창조시에 비해 낙조류를 따라 외해로 유출되는 양이 훨씬 높게 나타나고 있다. 잔여유속과 부유퇴적물의 농도를 고려한 부유퇴적물의 순이동률($f_{s}$)은 모든 정점에서 수층에 따라 -1.7 ${\sim}$-15.6${\times}$$10^{-3}$ kg $m^{-2}$ $s^{-1}$ 속도로 일관되게 외해쪽으로 향하고 있으며, 북동쪽에서 보다 빠른 이동률을 보이고 있다. 부유퇴적물의 순이동량($\c{Q}_{s}$)은 정점 H1과 H2에서 각각 0.37${\times}$$10^{3}$, 0.21${\times}$$10^{3}$ kg $m^{-1}$의 양이 여름철 대조기 한 조석주기동안에 외해로 빠져나가고 있는 것으로 나타났다. 함평만 입구에서 여름철임에도 불구하고 부유퇴적물이 외해쪽으로 이동되고 있는 것은 내만에 발달되어 있는 조간대의 침식을 의미하는 것으로서, 지금까지 서해안 조간대에서 보고되고 있는 일반적인 여름철 퇴적현상과는 상이한 결과를 나타내고 있다.

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