• 한국수자원학회논문집
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• 제52권3호
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• pp.227-234
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• 2019

급격한 도시화와 산업화로 도심 재난 취약성이 증가하고, 전 세계적인 기후변화로 인한 극한 강우사상의 발생빈도가 증가하고 있다. 기존 방재시설의 용량한계를 넘어선 극한 강우사상의 발생으로 도심 지역의 침수피해 또한 증가하고 있다. 도심 침수피해를 예방하기 위해 지하공간을 활용한 지하저류 시설과 지하배수터널 활용이 급부상하고 있으며, 강우가 유입되는 지하유입구에 대한 수리학적 검토를 통한 성능 분석이 중요하다. 본 연구에서는 지하 유입구로 활용되고 있는 접선식(tangential) 유입구와 나선식(spiral) 유입구에 대해 유입유량 변화에 따른 유입부 수위를 계측하고 흐름 특성 변화를 분석했다. 나선식 유입구의 경우, 저유량 조건에서의 와류 유도 효과를 개선하기 위해 유입부 바닥면에 계단형 다단식 구조를 도입했다. 접선식 유입구에서는 고유량 유입조건 아래 도수(hydraulic jump)가 발생하며 유량 배제 효과가 급격하게 감소했다. 다단식 나선(multi-stage) 유입구의 경우, 접선식 유입구보다 유입유량 증가에 따른 수위 상승률은 높지만 저유량 및 고유량 유입조건에 대해 안정적인 유량 배제 효과를 유지했다. 또한, 실험에서 사용된 유입구 모형이 활용될 수 있도록 접선식 유입구와 다단식 나선 유입구 모형에 대한 수위-유량 관계 실험식(empirical formula)을 제시했다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권4호
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• pp.235-243
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• 2019

급격한 기상변화로 인한 극한 강우와 집중폭우의 발생빈도 증가로 기존 수방시설의 한계 용량을 초과해 도심지 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 최근 도시화 추세가 급격하게 빨라지면서 수방시설 등 사회기반시설에 대한 지하공간 개발의 필요성이 증가하고 있으며, 지하공간을 활용한 지하방수로와 지하저류지 기술이 급부상하고 있다. 본 연구에서는 지하유입시설의 대표적 형상인 접선식 유입구와 나선식 유입구에 대한 공기 배출효과를 분석하기 위해 유입유량 변화에 따른 수직갱 내부 공기공동(air-core)의 형상 크기를 계측했다. 나선식 유입구의 경우, 저유량 유입조건에서 와류 유도 효과를 개선하기 위해 유입부 바닥면에 계단형 다단식 구조를 도입했다. 수직갱 내부 공기공동의 전체적인 평균 단면적의 경우, 다단식 나선 유입구가 접선식 유입구보다 10% 정도 크게 나타나 고유량 유입조건에서 높은 공기 배출 효과와 유입효율을 나타냈다. 접선식 유입구의 경우, 유입구가 가지는 고유 성능을 유지할 수 있는 최대 유량 조건을 초과하면서 공기 배출 효과가 감소하기 시작했다. 또한, 실험에서 사용된 접선식 유입구와 다단식 나선 유입구 모형에 활용 가능한 기초자료를 제공하기 위해 수직갱 내부 위치에 따른 공기공동 단면적에 대한 실험식(empirical formula)을 제시했다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.506-514
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• 2014

최근 국내에서 도심지 홍수로 인한 피해 발생이 증가하면서 차집된 다량의 강우를 일시에 배출할 수 있는 와류 유입구에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 중 접선식 유입구는 구조가 단순하고 크기가 작아 적용성이 높으나 설계 유량보다 작은 유량에 대해서 와류가 형성되지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 이를 보완하여 새롭게 제안된 2가지 종류의 복단면형 접선식 와류 유입구의 수리 특성을 3차원 수치모의를 통해서 분석하였다. 기존에 제시된 한계수심 이론과 자유 배수 조건 이론을 이용하여 복단면 형상의 접선식 와류 유입구의 특성을 흐름 상태, 수면형, 수심-유량 관계, 공기 기둥 면적비 측면에서 분석하였다. 종합적인 수리 특성 분석 결과 완경사형 복단면 접선식 유입구가 최적안으로 판단되나 설계 유량이 작은 경우에는 급경사형 복단면도 가용한 것으로 나타났다.

• 물과 미래
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• 제52권12호
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• pp.55-61
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• 2019

• 한국기계가공학회지
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• 제10권6호
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• pp.115-121
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• 2011

This study is about comparison of tangental entry type cyclone dust collector with axial vane type cyclone dust collector. Cut diameter and dust collection efficiency of both collector was compared by theory and experiment. Cut diameter was calculated by an quasi-empirical formula by Lapple and Shepherd. Measurement of cut diameter was conducted by particle counter through dust generator. As the result, cut diameter obtained by experiment was a little larger than that by theory. But the error is within $0.5{\mu}m$ in both type of collector, so it could be confirmed that theoretical value and experimental value were almost identical. And, as flow rate increased, dust collection efficiency was increased. Also axial vane type showed higher dust collection efficiency than tangental entry type. Therefore, it can be said that axial vane type cyclone dust collector has higher performance than the other.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.604-604
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• 2012

국지성 집중호우에 따른 도심지 내수 침수 피해의 주원인으로 하수관거의 설계기준을 초과하는 강우가 침수피해의 주요 원인이며, 도심화로 인해 불투수 면적이 증가함에 따라 유출되는 시간이 짧아 저지대의 피해는 불가피하다. 2010년과 2011년에 100년 이상의 강우사상이 서울시에 연이어 나타나면서 집중호우로 인한 피해지역이 유사하게 나타났으며, 광화문 거리의 연이은 침수는 현재 서울시의 하수관거의 용량과 빗물펌프장 및 저류조 시설로 구성된 기존 수방대책의 한계점을 보이고 있다. 이에 서울시는 광화문 일대의 배수능력을 향상시키기 위하여 효자배수분구 빗물배수터널을 계획하고 있다. 일본, 미국 및 유럽 등지에서는 대심도 지하수로 시설에 대한 수리실험 및 수치 연구를 바탕으로 다양한 지하방수로가 건설되어 국지성 집중 강우에 대해 적절히 대응하고 있으나, 국내의 경우에는 대심도 지하방수로 시설에 대한 연구가 미비하여 지하방수로 설계 지침 및 기술적 자료가 부족한 실정이다. 그러므로 대심도 빗물배수터널 시설에서의 흐름특성 분석에 관한 수리실험 및 수치해석 등의 구체적인 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 수리모형 실험의 물질적 및 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 대심도 빗물배수터널 시설의 접선식 유입구에 대한 흐름특성을 수치모의 하였다. 접선식 유입구 및 수직갱(drop shaft)에 대한 기하 모형의 격자망은 수치해석의 안정성 확보를 위하여 그림 1과 같이 6면체 격자로 구성하였다. 맨홀 내의 다상유동을 고려하기 위하여 VOF(Volume of Fluid) Scheme을 적용하였으며, 수치해석 방법으로는 비정상류, 1st order implicit method를 사용하였다. Fluent에서의 난류 흐름을 계산하는 방법에는 난류 운동에너지와 난류 에너지 소산율 $\epsilon$의 전달 방정식을 도입한 k-$\epsilon$ 난류 모형을 채택하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제10권5호
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• pp.97-103
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• 2011

This study is numerical analysis on flow characteristic in a standard cyclone dust separator. The cyclone dust separator is widely used in a industrial applications as a method for dust removed from gases. In cyclone chamber, a very complex flow field is formed, involving the interaction between highly swirling velocity and turbulent field. Numerical analysis with computational fluid dynamics(CFD) was carried out to investigate the working fluid that flow into cyclone dust separator. Helical entry type was increasing flow rate compared with tangent entry type. And according to increasing pressure difference was increased fan power. But, helical entry type was high performance dust separator, in comparison with tangent entry type.

• 한국추진공학회지
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• 제12권6호
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• pp.30-37
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• 2008

지금까지 액막두께나 air core 직경 변화 등과 같은 수력학적 과정에 대한 이론 실험 연구가 많이 이루어져왔다. 스월 노즐에서 수치적 해석 등을 통해 이에 대한 몇 가지 이론식들이 확립되었지만, 아직까지 내부유동에 대한 실험적 연구 결과 등은 명백히 정립되어 있지 않고 있다. 본 연구에서는 스월 챔버 내의 air core 구조를 가시화하고 오리피스에서의 액막두께를 측정함으로써 접선방향유입구 조건에 따른 내부유동의 안정성 여부를 판단해볼 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.129-138
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• 2017

대심도 저류 및 배수터널은 기 개발된 도시의 부족한 배수관망 능력을 보강하기 위하여 지하에 설치하는 대규모 도시홍수 배제 시설물로 원활한 홍수 유입을 위해 적정한 규모의 수직유입구가 요구되어진다. 접선형 수직유입구 설계 시 유입구의 능력을 평가하는 중요인자로 Yu and Lee(2009)가 지배유량개념을 소개하였는데, 본 연구에서는 서울시에 설치하고자 하는 신월빗물저류배수시설의 수직유입구 3개소를 대상으로 수리모형실험을 실시하고 제안된 지배유량 개념의 적정성을 평가하였다. 지배유량 이론식($Q_{cp}$)을 이용하여 실제 측정된 지배유량($Q_{cm}$)과 비교 분석하였는데, 그 결과 이론식 대비 66~69%로 이론식이 지배유량을 과대 산정하는 것으로 평가되었다. 지배유량 이론식의 과대산정 원인을 분석하기 위하여 Yu and Lee (2009)가 사용한 자료들과 본 연구에서 측정된 자료들을 활용하여 지배유량비($Q_{cm}/Q_{cp}$)를 3가지 영역으로 분류하고 각 인자에 대한 민감도 분석을 실시하였다. Yu and Lee (2009)가 제안한 지배유량식은 접선형 수직유입구 설계인자인 B, z, ${\beta}$, e/B에 대한 영향만 고려하였으나 ${\theta}$, L과 연계된 변수들로 복합적으로 고려하는 식의 개선이 필요한 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.639-650
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• 2000

여과집진장치의 중요 문제점 중의 하나인 높은 압력손실을 해결하기 위해 하부유입식 원심 여과집진장치의 특성을 실험적으로 분석하는 것이 본 연구의 주목적으로, 실험은 원심 여과집진장치의 집진효율과 압력손실(특히, 여과포 압력손실) 특성을 일반 여과집진기와 비교 분석하기위해 유입유속, 유입농도 및 선회영역의 변화 등과 같은 다양한 파라메터들에 대해 수행하였다. 실험 결과, $1{\mu}m$ 이하의 서브마이크론 입자들에 대해서 접선유입식이 중앙유입식의 경우 보다 높은 집진효율을 보였으며, 총괄집진효율은 99% 이상을 나타내었다. 유입농도 $100mg/m^3$에서, 압력손실 감소율은 유입유속에 따라 large bag의 경우 15~38%인 반면, small bag의 경우 선회영역의 증가에 의해 30~48%이었다.