• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.742-747
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• 2001

A study on the ultrasonic effect for turbulence enhancement is carried out in the horizontal flow field of a coaxial circular pipe. A large transparent acryl tank is made to perform several experiments for the above research. The front flow field from jet exit is divided as 4 measuring regions to observe characteristics of the above flow field according to those with and without ultrasonic. An ultrasonic transducer with 2MHz high frequency is used to give them the ultrasonic forcing. Characteristics such as the velocity distribution, the kinetic energy and the turbulence intensity are visualized, observed, examined and considered at Re No. 2000. In results, it is clarified that the ultrasonic increases the turbulence enhancement. And the optimum and harmonious intensity suited to the power of flow is needed to maximize the turbulence enhancement.

• 동력기계공학회지
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• 제5권3호
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• pp.31-37
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• 2001

A study to obtain the enhancement of turbulence at low Reynolds number is carried out by adding ultrasonic force into the jet flow field of a coaxial circular pipe which can afford the sufficient data of flow characteristics with the shear flow and turbulence flow in spite of its simple shape. A coaxial circular flow field is made vertically in a large and transparent acryl tank. The time mean velocity vector, distribution, kinetic energy and turbulence intensity formed in the complex flow field of turbulence enhancement are investigated, observed and discussed at Reynolds number of 2,000, 3,000 and 5,000 by using PIV measurement, in results, the validity of ultrasonic to obtain the enhancement of turbulence is certified.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권6호
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• pp.1281-1290
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• 2001

A study on the fluid flow with ultrasonic forcing is carried out to obtain data for the turbulence enhancement. A large water tank is made of the transparent acrylic plates and a horizontal flow field is given by setting two acrylic tubes to face mutually on a horizontal line. A 2-dimensional PlV system which is composed of a continuous-output 4W Argon-ion laser, a high-speed video camera, a PC based by an image grabber and a high resolution monitor is used to investigate characteristics of the complex turbulence flow field. And a 2MHz ultrasonic transducer is used fur ultrasonic vibration forcing. Some experiments are carried out at Reynolds numbers of 2,000 and 4,000 and at 7 angles of ultrasonic incidence. In results, the flew velocity vector distribution, kinetic energy and turbulence intensity in both cases of with and without ultrasonic forcing are examined, compared and discussed by using PIV measurement. It is clarified that the ultrasonic forcing into flow field is valid to obtain the turbulence enhancement.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1921-1925
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• 2010

개수로의 흐름을 측정하는 유속계는 유체역학 및 수리학적 연구와 유량 측정 등의 업무에 필수적인 장비이다. 그동안 국내에서는 일부 전자파표면유속계(이상호 등, 1997)와 영상처리 기반의 LSPIV(김영근 등, 2004)와 같은 비접촉식 유속측정 장치가 개발되어 활용되고 있지만, 유속 및 유량 측정에 보다 널리 사용되고 있는 수중 투입식 유속계의 경우 거의 개발되지 않았다. 특히 유속 분포를 측정하는데 활용될 수 있는 초음파 방식 유속 프로파일러는 거의 전적으로 외국제품에 의존하고 있다. 일반 유속계가 점유속을 측정하는데 비해 유속 프로파일러는 센서가 지향하는 방향선을 따라 공간적인 유속분포를 동시에 획득할 수 있으므로 측정 효율성이 높다는 장점을 지닌다. 본 연구에서는 국내 기술로 개수로 흐름 측정에 활용할 수 있는 초음파 유속 프로파일러를 개발하였다. 이 유속 프로파일러는 초음파 펄스를 반복적으로 송수신하는 PRF 기법을 이용하여 개발하였다. 개발된 유속 프로파일러는 직사각형 수로에서 유속 분포를 측정하기 위해 적용하였으며, 기존의 2차원 유속계와 그 결과를 비교하였다. 본 연구에서 개발한 유속 프로파일러는 실제 하천에 활용하기에는 측정 가능한 유속 및 수심 범위의 한계가 있으나 PRF 기법의 한계 범위에서는 실측 유속분포를 비교적 잘 재현하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.1023-1035
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• 2016

부유사 농도는 유사이송해석, 하천 및 구조물의 안정성 평가 등에 있어서 매우 중요한 자료라 할 수 있다. 그러나, 국내의 경우 주로 재래식 채집방식으로 유사량을 관측하고 있어 유사량 자료가 현저히 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)에서 제공하는 신호대잡음비(SNR)와 레이저부유사측정기(LISST-100X)를 활용한 실측 부유사농도와의 상관관계를 구축하여 H-ADCP를 활용하여 공간 시간적으로 정밀한 유사량을 지속적으로 추정할 수 있는 기법을 개발하고자 한다. 이를 위해 H-ADCP의 신호대잡음비 보정식을 개발하였으며, 실규모 하천에서 유사를 인위적으로 공급하며 H-ADCP와 LISST를 활용하여 신호대잡음비와 부유사농도 자료를 계측하고, 개발된 보정식이 적용된 신호대잡음비-부유사농도(SNR-SSC) 관계식을 시범적으로 구축해 보았다. 구축한 SNR-SSC 관계로부터 상관계수 0.85~0.88의 상대적으로 높은 상관도를 가진 선형회귀식을 구성할 수 있었으며, 본 연구 결과는 자동유량측정장치로 사용되고 있는 H-ADCP를 적절히 활용할 경우 실시간 유사량 관측이 가능하다는 점을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1405-1409
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• 2010

최근 우리나라는 물 부족 국가로서 물의 효율적 관리 필요성 증대, 기후변화에 따른 가뭄 홍수 피해 증가 등으로 신뢰성 있는 수문자료구축이 필요성이 요구되고 있다. 그 중 유량측정 분야는 모든 수자원 계획과 관리의 근간이 되는 분야로 그 중요성 또한 간과 할 수 없는 부분이다. 현재 우리나라에서는 한국건설기술연구원 산하 유량조사사업단에 의해 유량측정 주요지점에 자동유량측정 시설을 설치하고 이를 운영함으로써 각 지점의 특성에 따라 적절한 방식을 채택하여 이동시간차방식 초음파 유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)와 도플러방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter)를 설치하면서 향후 수문계측 분야 선진화를 위한 기초자료를 제공하고 있다. 하지만 실시간 무인화 계측시스템에 의해 제공되는 자료가 양질의 자료임을 보장할 수 없는 현실이기 때문에 측정된 기초자료의 필터링을 통한 자료의 질적 개선이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 전산분야의 필터링 방법으로 널리 알려져 있는 LPF(Lowpass Filter)와 KF(Kalman Filter)를 이용하여 자동유량측정 자료의 필터링 방법으로 활용하고, 그 적용성을 검토하였다. 본 연구를 통해 기존 유량자료의 문제점을 개선하고 효율적인 유량조사를 위한 기초자료 확보 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2015

부유사 자료는 유사이송해석에 필수적인 요소로 하천의 흐름 변화 및 하상 변동을 발생시키고, 하천 구조물의 설계, 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획의 전반에 있어 매우 중요한 자료이다. 부유사 농도는 수자원의 이용뿐만 아니라 하천 생태계에까지 피해를 미친다는 점에서 하천의 유지 관리 및 보수와도 밀접한 관련이 있다. 부유사량을 산정하는 방법에는 수리량 및 하상토 특성 자료를 유사량 공식에 대입하여 계산하는 간접적인 방법과 유사량을 직접 측정하는 방법으로 나뉜다. 현재 국내에서는 유사량 채집기를 사용하여 실제 하천의 유사량을 채집하는 방식으로 많이 사용되고 있으나, 많은 인력과 시간이 소모되기 때문에 다지점 계측과 지속적인 계측이 힘들다는 한계점를 보이고 있다. 또한 국내 하천에서는 홍수기를 거치면서 하천의 수리학적 특성이 변화하는 경향을 보여주고 있어 유량-부유사 관계식을 자주 갱신해야 한다는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 현재 국내에서 사용하고 있는 직접적인 측정 방법의 한계점을 보완하고자 직접적인 측정 방법 중 초음파를 이용하여 횡단면 전체의 유사량 측정을 연속적으로 할 수 있는 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 활용하여 유사량을 추정할 수 있는 기법을 개발하고자 한다. 본 연구의 연구는 건설기술연구원 하천실험센터의 직선수로에서 수행되었다. H-ADCP (SonTek SL3000, 셀 크기 4 cm)를 사용하여 자연상태 흐름조건 (유속 0.7 m/s)에서 초음파산란도(Backscatter, 혹은 신호대잡음비 SNR) 및 유속자료를 2분 간격으로 확보하였다. 그리고 부유사 농도(SSC)의 측정 정확도가 높다고 평가되고 있는 레이저부유사측정기(LISST-100)를 활용하여 부유사 농도를 실측하여 초음파산란도와 실측 SSC의 관계를 도출하고 그 경향을 분석하였다. 또한 초음파산란도의 흡수 등을 보정하고 실측 부유사자료와의 관계식을 기반으로 H-ADCP를 활용하여 실시간으로 부유사 농도를 산정할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.28-28
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• 2021

자동유량측정시설은 효율적으로 실시간의 유량을 측정하기 위한 수문조사시설로 전국의 주요 국가하천을 대상으로 약 62개소에서 H-ADCP를 활용하여 지속적인 유량측정을 수행하고 있다. 최근 해외에서는 국내 자동유량측정시설에 활용중인 횡방향 초음파도플러유속계(H-ADCP)의 초음파산란도를 활용하여 부유사농도를 측정하는 연구가 수행되고 있다. H-ADCP를 활용한 부유사농도 측정 기술을 자동유량관측소에 적용할 경우 실시간의 유량측정과 함께 부유사농도 자료를 획득할 수 있기 때문에 지속적인 부유사농도를 측정할 수 있는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 H-ADCP를 이용한 부유사농도 측정 기술의 개발을 목적으로 기존 자동유량장치가 설치된 지점 중 과거 유사량 측정을 수행한 5개 지점에 대해 H-ADCP를 이용한 부유사농도 측정 기술의 적용성을 검토하였다. 5개의 지점은 각각 낙동강 수계 구미시(구미대교), 함안군(계내리) 2개 지점과 영산강 수계 광주광역시(극락교), 나주시(남평교), 나주시(나주대교) 3개 지점으로 과거에 수행된 실측 부유사농도 자료와 H-ADCP 원시자료를 활용하여 분석을 수행하였다. 5개 지점에 대해 H-ADCP로부터 측정된 초음파산란도의 보정을 수행하였고, 보정된 초음파산란도와 실측 부유사 농도와의 상관관계를 분석한 결과, 결정계수는 약 0.8이상으로 높은 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 그리고 초음파산란도를 활용하여 지속적인 부유사농도를 추정한 결과와 실측부유사농도와 의 정확도를 비교한 결과 80%이상의 정확도를 보여 H-ADCP의 초음파산란도를 활용하여 부유사 농도를 측정하는데 사용이 가능할 것으로 판단되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.727-732
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• 2001

The purpose of this study is to compare the time mean velocity distribution, the time mean kinetic energy, and the time mean turbulence intensity between vertical and horizontal flow fields in a coaxial circular pipe by PIV measurement. Experiments are performed at a Reynolds number 2,000, measuring regions divided as the section regions A, B, C, D in flow fields. The angle of the high-frequency ultrasonic is selected in the direction of $45^{\circ}$ to the flow axes and it is reflected several times. In results, it is clarified that the effect of gravity is given in the vertical flow field compared with the horizontal flow field and the ultrasonic affects the turbulence enhancement. And kinetic energy and turbulence intensity with ultrasonic are shown slightly bigger than those in flow field without it.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.507-512
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• 2011

최근 하천의 유동 및 하상 자료를 광범위한 영역에서 신속하게 계측할 수 있는 전자기파 기반의 수리계측기기들이 등장하여 하천의 특성을 이해하는 방식을 전통적인 수치모델링을 통한 방식으로부터 자료만을 활용하는 방식으로 전환되고 있다. 본 논문은 최신 관측기기로 초음파유속계(ADCP), 이미지 유속계(LSPIV), 복수빔 음파수심계(MBES), 공중 전파수심계(ABL) 의 관측 방식과 적용 사례를 보여준다. 그리고 관측된 2차원 혹은 3차원의 유동 및 하상 자료를 GIS에 기반하여 상호 연계하고 저장하여 하천의 시공간적인 변화를 추적할 수 있게 하는 하천정보화시스템의 구축방안을 제시한다.