• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.35 no.6
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• pp.1247-1257
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• 2015

The river water intake system composed of the filter block, without installation of weirs in a channel, was proposed. To apply it to rivers, analysis of hydraulic characteristics is needed. In this study, the hydraulic experiment on the characteristics of flowrate passing through the river water intake system was carried out. The filter block was produced using riprap and stainless steel bead at the channel bottom. The experiment was carried out under various flow conditions and the flowrate passing through the intake system was measured. As the water depth approaching the intake system became deeper, the flowrate diverting to the intake system increased. As the Froude number increased, the flowrate diverting to the intake system decreased. The same trend was shown regardless of the characteristics of a filter block in the intake system. A constant discharge coefficient was shown regardless of the Froude number but it changed according to the size of a riprap and a stainless steel bead in the filter block. It was found that the discharge coefficient increases with the 0.6 power of the material size.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1885-1889
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• 2006

제주지역은 대륙과 해양을 연결하는 요충지로서 한라산을 중심으로 동서사면은 $3{\sim}5^{\circ}$의 완만한 경사를 이루고 있다. 연평균 강우량은 1,975mm로서 국내 최다우 지역이나 제주도의 지질 특성상 도내 대부분의 지역이 투수성이 높은 다공질 현무암으로 구성되어 있는 관계로 지표수의 발달이 미약한 반면 지하수가 풍부하게 부존되어 있으며 기저지하수, 준 기저지하수, 상위지하수, 기반암지하수로 이루어져 있다. 최근 우리나라의 교토의정서 비준으로 인한 온실가스 감축이 불가피함에 따라 대체 재생가능한 에너지를 이용한 풍력발전시대가 도래하고 있으며, 제주 행원풍력발전단지에 설치된 총 15기 발전장치의 현실성과 경제성 입증을 통해 제주지역의 풍력에너지를 이용한 지하수 취수시스템을 제안하였다. 본 연구는 제주, 고산, 서귀포, 성산포지역에 대한 제주지방기상청 연평균 풍속자료$(2004{\sim}2005)$를 통하여 대상지역내 적용 가능한 로터(Roter), 나셀(Nacelle), 타워(Tower), 발전기를 포함한 발전장치를 선정하였으며, 공기역학적(Aerodynamic)특성에서 전기에너지로 변환한 풍력에너지를 지하수 취수시스템으로 적용하기까지의 전력공급절차를 도출하였다. 또한 생산되어진 풍력에너지 용량에 적용 가능한 수중.육상모터펌프를 산정하여 '제주도 지하수개발.이용시설 설치 및 관리기준(2004)'에서 제시한 구조도를 바탕으로 대상지역내 지하수위를 고려한 지하수 취수시스템을 도시하였다. 제주도는 지형 및 지질적인 특성상 수자원을 지하수에 의존할 수밖에 없는 특수한 지역이므로 2002년말 통계를 살펴보면 생활용, 공업용, 농업용으로 각각 57만$m^2$, 11만$m^2$, 56만$m^2$를 포함한 1일 최대 124만$m^2$의 지하수를 사용하고 있다. 따라서 풍력에너지를 이용한 지하수 취수시스템을 도입하여 재생가능한 에너지이용 효과와 세계인이 공감하는 청정한 관광자원으로 활용 가능할 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.402-402
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• 2019

최근 기후변화에 따른 용수사용량의 계절별 변화가 나타나고 있다. 따라서, 효율적인 용수 관리에 대한 관심은 배수지 및 송수 시스템의 운영을 넘어 정수장의 운영에서도 그 변화가 나타나고 있다. 수질관리 측면에 다소 집중되었던 정수장 운영의 중요도는 수량을 함께 관리하는 방향으로 변화할 것으로 전망되며, 따라서 취수 단계에서부터 용수 공급의 전 과정을 고려하는 지능형 정수장 관리시스템이 주목받고 있다. 상수도 공급을 위한 정수장의 운영은 크게 원수의 취수 및 도수, 정수처리, 정수된 용수의 저장, 배수 및 급수의 과정으로 구분할 수 있다. 이때, 원수의 취수와 도수, 정수처리 과정에는 상대적으로 긴 시간이 소요되므로, 정수장의 운영 관리자는 이러한 지연시간을 감안해서 배수지의 상태를 예측하여 취수계획을 결정해야 한다. 한편, 정수장 시설을 운영하기 위해서는 전력이 소모되며, 산업전력 단가는 시간대별 변동폭이 큰 것으로 알려져 있다. 따라서, 정수장의 효율적인 운영을 위해서는 용수의 수요예측과 배수지 수위변동, 취수 및 정수설비의 규모 등을 고려하는 동시에, 전력 단가가 낮은 시간대에 설비를 집중적으로 운영할 수 있는 계획을 수립해야 한다. 본 연구에서는 선형계획법(Linear Programming, LP)을 이용하여, 수요예측을 바탕으로 장기취수계획을 수립하기 위한 방안을 세 가지로 구분하였으며, 각각의 장단점을 다음과 같이 예상하였다. 1) 24시간 간격으로 시간당 취수계획을 수립하는 최적화 방안, 2) 24시간의 시간당 취수계획을 1시간 간격으로 수립하는 실시간 최적화 방안, 3) 전체 모의기간 동안의 시간당 취수계획을 한번에 수립하는 최적화 방안. 24시간 간격 최적화는 수립 및 적용이 간단한 반면, 실시간 수요변화를 고려할 수 없어 단위시간(24시간) 후반부의 최적화 효율이 떨어지는 단점이 있다. 1시간 간격의 실시간 최적화는 수요변화를 가장 정확히 반영하는 반면, 최적화 수행 횟수가 증가하는 단점이 있다. 전체 모의기간 최적화는 장기 수요예측을 고려한 탄력적 취수계획을 수립하는 반면, 수요예측의 불확실성에 따른 오차 발생위험이 크다. 본 연구에서는 국내 H 정수장을 대상으로 각각의 최적 취수계획 수립 방안을 정수장 운영의 안정성, 탄력성, 경제성 등을 기준으로 비교, 분석하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.18 no.4
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• pp.439-446
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• 2008

We have developed a method to evaluate pumping rates from a system of pumping-well family. For a given system actual pumping rates depend on pump characteristics and the sum of the static head and the dynamic head. The static head is the elevation difference between the natural groundwater level and the outlet of the pipeline that connects all the wells. Major components of the dynamic head are groundwater drawdown in the well and pipeline head loss. The dynamic head and the pump characteristics depend on the pumping rates. Actual pumping rates are determined at the intersections of the system total-head curves and the pump characteristic curves. The Newton-Raphson's method is used to solve the nonlinear simultaneous equations. The method is applied to a hypothetical well family. Impacts of various design and operational parameters on the pumping rates are analyzed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.475-475
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• 2017

본 연구는 급변하는 기후변화에 대응하기 위한 이동식 전처리 여과취수장치 및 이를 이용한 물 생산용 취수시스템에 관한 것으로 홍수시나 가뭄시 이물질과 부유물질의 제거를 통해 후속 여과 장치의 부하 경감과 여과 효율의 극대화를 꾀할 수 있고, 필요시 비상용수 및 생활용수로 신속히 활용할 수 있는 시설에 관한 것이다. 기존 이동식 물생산장치의 수처리 공정은 1NTU 내외의 깨끗한 물이 유입되지 않으면 여과기(RO SYSTEM) 막이 폐색되어 생산된 물의 수질이 일정치 않아 재난 시 활용하는데 어려움이 있었다. 반면에 본 연구의 물 생산용 취수시스템은 전처리 여과취수를 통해 이물질과 부유물질의 제거가 가능하여 후속 여과 장치의 부하 경감을 통해 유지관리비용 최소화와 여과 효율의 극대화를 꾀할 수 있고, 필요시 신속히 생활용수로 활용할 수 있으며, 다양한 급수원(하천, 저수지, 댐, 지하수 등)을 통한 수량 확보가 가능하고, 평상시 다용도(하천정화, 녹조제거, 도로 청소, 조경수 등)로 사용이 가능한 물생산시스템이다. 또한, 비상시 이동식 차량에 탑재하여 이동 및 운반이 가능할뿐만 아니라 저수지나 댐 또는 하천 등의 원수를 취수하여 이중 관 구조의 여과기를 통한 전처리로 지속적인 여과력을 발휘하여 이물질이나 부유물질을 신속히 제거하고, 역세척수 공급으로 여과재를 쉽게 역세척할 수 있어 여과 성능의 저하를 방지할 수 있다. 본 연구에서의 이동식 전처리 여과취수장치는 다양한 조건에서의 수치모의를 수행하여 평상시나 비상시 다용도의 필요수량을 확보할 수 있도록 장치의 최적화를 수행하였으며, 이를 통해 안정적인 수자원 확보와 활용이 가능하고, 국내 물 시장에서 물생산시스템의 다양성을 확보하여 국민경제에 기여할 수 있고, 향후 물 부족 국가의 ODA 사업에 진출하여 수출증대 효과를 얻을 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.324-324
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• 2016

최근 하천에서 취수원을 개발하는 방법 중 수질 측면에서 2차 비용을 저감할 수 있는 간접 취수원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 상수원수 및 하천유지용수 등의 취수원을 개발하는데 있어서 강변여과수 개발, 하상여과수 개발, 복류수 개발 등을 적용하여 도입하고 있으나 수량 확보의 불확실성, 유지관리상의 어려움으로 인해 많은 시행착오를 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 저심도 간접취수의 안정적인 수량 및 수질 확보를 위해 심도 10m 이내의 제외지 또는 하상을 개착하여 새롭게 고안된 기능성 스크린을 설치하려고 한다. 기존의 간접취수에 비해 안정적이고 지속가능한 수량 확보 및 유지관리에서 유리한 공법을 적용하기 위해 정량적 분석이 가능한 모형실험을 통해 효과 분석을 진행한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.14 no.12
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• pp.6447-6454
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• 2013

Seawater intake systems have significant problems due to seawater pollution, suspended solids, unstable intake and maintenance etc. An underground type seawater intake system was newly developed to overcome the existing weaknesses and was facilitated in Gyukpo port. In this study, to check the performance of the new system, the samples for water quality and the 3-D numerical modeling test were conducted. The five times test included the COD, total nitrogen, total phosphorus, pH, and suspended solid for the intake system. The analyses show that the COD, total nitrogen, total phosphorus, PH showedminor changes before and after. On the other hand, the change in suspended solids was significant and water was purified below 5 mg/l, first level fisheries water, after. The numerical model adopted the RNG $k-{\epsilon}$ algorithm and the CFX model based on the finite volume method. The porosity algorithm was used to reproduce filtered-sand, outer diameter, and thickness. The numerical results showed that the double pipe is advantageous in that it provides a uniform pressure between the inner and outer pipe for the flow to be stable. In addition, the use of multiple intake pipes did not interfere with the discharge reduction of 0.98 at the both intake pipes compared with the central intake pipe.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.8
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• pp.565-573
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• 2019

An optimization model of water intake planning is developed based on a linear programming (LP) for the intelligent water purification plant operation system. The proposed optimization model minimizes the water treatment costs of raw water purification by considering a time-delay of treatment process and hourly electricity tariff, which is subject to various operation constraints, such as water intake limit, storage tank capacity, and water demand forecasts. For demonstration, the developed model is applied to H water purification center. Here, we have tested three optimization strategies and the results are compared and analyzed in economic and safety aspects. The optimization model is expected to be used as a decision support tool for optimal water intake scheduling of domestic water purification centers.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.6
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• pp.721-728
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• 2016

97% of water on earth exists in the form of seawater. Therefore, the use of marine resources is one of the most important research issues at present. The use of seawater is expanding in various fields (seawater desalination, cooling water for nuclear power plants, deep seawater utilization, etc.). Seawater intake systems utilizing sand filters in order to take in clean seawater are being actively employed. For the intake pipe used in this system, assuring equal intake flows through the respective holes is very important to improve the efficiency of the intake and filtering process. In this study, we analyzed the efficiency of the dual structure perforated pipe used in the seawater intake system using 3D numerical simulations and the inflow rate according to the gap of the up holes. In the case of decreasing gaps in the up holes toward the pipe end, the variation of the total inflow rate was small in comparison with the other cases. However, the standard deviation of the inflow rate through the up holes was the lowest in this case. Also, stable flow occurred, which can improve the efficiency of the intake process. In the future, a sensitivity analysis of the various conditions should be performed based on the results of this study, in order to determine the factors influencing the efficiency, which can then be utilized to derive optimal designs suitable for specific environments.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1383-1386
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• 2007

하절기 고탁수로 문제가 되고 있는 임하호에 원활한 탁수배제를 위하여 선택취수시설이 설치되어 2006년 운영되었다. 본 연구는 이러한 선택취수시설에 대한 효과를 분석하기 위하여 CE-QUAL-W2 모형을 이용하여 호내의 탁수 분포를 분석하고 보정된 모형을 이용하여 선택취수와 표면취수(표층${\sim}7\;m$)에 따른 탁수의 저감효과에 대한 분석을 수행하였다. 임하댐 유입부의 탁도 자동 측정 시스템에서 측정된 수온 및 탁도자료를 입력자료로 사용하였고, 모형의 호내의 4개지점의 수심별 자료에 대하여 보정을 실시하였다. 보정결과 관측값과 비교에서 절대 평균 오차(RMSE)는 5.2로 산정되었으며 수심별 수온 및 탁도 분포와 최고 탁도층이 발생하는 수심을 적절히 모의하였다. 선택취수시설을 적용한 경우 표면취수의 경우와 비교해서 100 NTU 이상의 고탁수층에 대해서는 (1) 호내의 탁수량이 $35\;Mm^3$이상이 저감되는 것으로 나타났고, (2) 고탁수의 방류량이 3배이상 증대되는 것으로 나타났다. 선택취수는 표면취수에 비해 고탁수층의 배제에 효과적이며 취수구의 위치 변경등 지속적인 관리를 통하여 효율적인 운영이 가능할 것으로 판단된다. 또한, 효과분석 결과를 바탕으로 시설에 대한 운영방안을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.