• 제목/요약/키워드: 친수지구

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효율적 물순환시스템 구축을 위한 선진 설계사례 조사 (Case study for effective water cycle system design)

  • 김영진;박동진;김지훈;유동배;구본진
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.320-320
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    • 2012
  • 수문학적 의미의 일반적인 물순환은 증발, 응결, 강수 등 태양에너지와 중력에 의해 전지구적으로 반복되는 물의 재생산과정을 의미한다. 최근 들어 토목분야에서 언급되기 시작한 물순환시스템은 수문학적인 물수지(water balance)에 저류, 공급, 처리, 재이용 등 인공적인 요소를 감안하여 대상지역의 적절한 수요, 공급을 유지하는 시스템을 의미한다. 생활에서 물이 차지하는 중요성을 감안할 때, 지역의 수문학적 특성과 문화, 경제적 여건을 고려한 효율적인 물순환시스템의 구축은 지역발전의 정도를 가늠할 수 있는 지표라 할 수 있다. 본 연구는 물산업 선진국인 영국과 미국의 지역 물순환시스템 설계사례를 조사하고 초기단계인 국내사례와 비교하여 향후 설계지침 개발의 기초자료로 활용하기 위하여 수행되었다. 선진사례 조사는 2009년 이후 미국과 영국에서 수행된 세 건의 물순환 현황조사(water cycle study)와 미국에서 개발된 설계최적화 프로그램을 분석하였고, 국내사례로는 파주운정지구와 광교신도시 개발 시 수행된 물순환시스템 구축사례를 조사하였다. 해외 선진국 사례조사 결과, 물순환시스템 구축은 공통적으로 물순환망 현황조사, 물순환 계획수립, 지역현황 조사, 적용가능 기술조사, 설계 등 5단계를 거쳐 수행되었다. 이 중 가장 중요한 단계는 지역의 물수지와 가용 물 수요 및 공급 시스템을 조사하는 물순환망 현황조사로, 지역의 needs를 정확히 파악하고 양적, 질적 공급목표를 적절하게 선정하여 가장 효율적인 물순환망 계획을 수립하는 바탕이 되었다. 지역현황은 지역 법규 및 투자계획, 사회변화 예측 등 사회적 요소를 고려하는 단계로, 물순환 설계 선진사의 설계 최적화 프로그램의 경우 이러한 지역현황과 사회적 변화 예측의 반영에서 차별성을 갖고 있었다. 적용가능 기술조사의 경우 친환경, 저에너지 기술이 부각되던 추세에서 최근에는 지속가능성이 주요 고려사항 이었다. 국내사업 사례의 경우 규모가 작아 직접적인 비교가 불가하였으나, 5단계의 복잡한 최적화단계가 아닌 물순환망 분석결과와 이해당사자(stakeholders)의 needs를 바탕으로 치수안정성, 친수환경 보장 등의 목표를 수립하였다. 국내에서도 향 후 유역규모(watershed scale)의 대형 물순환기반 복합개발사업이나 대규모 해외사업 참여 시 필요한 기술력 축적의 차원에서 단계별 check list를 포함한 한차원 높은 물순환 설계지침 마련이 필요한 시점이라 하겠다.

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신도시 내 물순환시스템 구축 및 수질관리 연구 (A Study on Water Quality Management on Urban Water Circulating System in the New City)

  • 안창혁;주진철;권재형;송호면;안호상
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.743-743
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    • 2012
  • 최근 국내에서는 저탄소 녹색도시 조성의 일환으로 도시의 환경오염과 기후변화의 문제의 원인이 되고 있는 탄소 배출을 억제하고 고유가 시대에 에너지저감을 동시에 고려하는 저탄소 도시 조성을 통해 기후변화 시대에 대응을 추진하고 있다(국토해양부, 2009). 이러한 결과로 최근 도시내 물순환시스템(urban water circulating system or blue-network)의 구축이 요구되며 이는 자연의 생태 기능을 복원하고 오염부하를 저감하여 도시 환경의 건강성과 지속성 향상에 기여한다. 이러한 도시물순환시스템은 시민의 휴식 및 문화 공간, 도심열섬현상 완화, 재해방지, 생물서식공간(biotope) 제공 등의 기본적인 기능 이외에도 탄소배출 감소, 우수 저류공간 확보, 지하수위 유지, 비상용수 확보, 대기오염물질의 집진제거, 습지보전 및 생물종 다양성 확보 등의 주요 기능을 수행할 수 있기 때문에 구도심의 재개발 또는 신도시 개발 시 도시 어메니티(amenity) 증진에 널리 적용되고 있다(서울시정개발연구원 2003; 한국토지공사 2003). 남한산성을 포함하는 청량산 계곡수를 발원지로서, 공간적 범위는 장지천과 창곡천을 따라 약 3.5 km 서쪽으로 흘러 탄천에 이르기까지의 물길축(blue-network)를 기반으로 하며 총면적은 $6.8km^2$ 으로 서울, 성남, 하남의 3개 행정구역에 걸쳐있다. 내용적 범위는 현황조사(개발 컨셉, 하천분포현황, 인접지역 연계, 수질), 수량 및 수질 확보방안(물수지분석, 다중 수원 확보방안, 목표수질 설정, 부영양화 가능성 평가), 물순환시스템 구축(소하천 등과 연계 방안), 유지관리 방안의 순서로 진행하여 기본계획을 도출하였다. 현황조사 결과 본 사업대상지는 장지천, 창곡천, 학암천 등 3개 소하천이 서쪽의 탄천과 연결되어 있으며 동쪽은 산지로 청량산이 인접하기에, 주변 자연지형을 최대한 고려하여 물순환시스템을 계획하였다. 하천 유량은 기존 환경영향평가서, 하천 연계방안, 신도시 조성 관련기준 등을 종합적으로 고려하여 하류에서 각각 장지천 $10,087m^3/d$, 창곡천 $7,103m^3/d$, 복우천 $5,530m^3/d$ 의 유지용수량을 산정하였다. 도시 친수공간 확보와 어메니티 향상을 위해 지구내 수로(휴먼링)을 조성하여 장지천, 창곡천과 연계하였으며 주요 유지용수는 저탄소 녹색도시 건설에 부합하도록 우수을 활용한 함양지 및 계곡수로 조성 계획하였다. 또한, 인접한 장지천 및 창곡천 등 소하천은 지속적인 유량공급 및 양질의 수질을 확보하기 위해서 하상여과수를 검토 후 제안하였다.

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활석 분쇄에 따른 함수율 및 열적거동 변화: 단층의 반복되는 미끌림이 단층 약화에 미치는 영향 (Variation of Water Content and Thermal Behavior of Talc Upon Grinding: Effect of Repeated Slip on Fault Weakening)

  • 김민식;김진우;강창두;소병달;김현나
    • 한국광물학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.201-211
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    • 2019
  • 단층 비지는 단층의 미끌림에 의해 입도와 결정도가 낮아지는 특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 활석을 비롯한 층상규산염 광물은 단층 비지에 존재하며 단층 약화에서 중요한 역할을 할 수 있는데, 특히 광물 표면에 흡착된 물분자의 존재 여부에 따라 마찰계수가 달라진다. 본 연구에서는 고에너지 볼 밀을 이용해 입도와 결정도를 체계적으로 변화시킨, 분쇄 전후 활석의 함수율과 탈수반응 거동의 변화를 통해 활석이 단층 약화에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 적외선 분광분석 및 열분석 결과, 분쇄 전 활석은 소수성을 띠며 물분자가 거의 존재하지 않는다. 이후 최대 720분까지 진행된 분쇄를 통해 입도가 약 100~300 nm 내외까지 감소하고 비정질화가 진행된 활석에서는 물분자에 의한 함수량이 분쇄 전에 비하여 약 8 wt.% 증가하였다. 또한 분쇄된 시료를 가열할 경우, 분쇄 전에 비하여 기화되는 수증기의 양이 증가한다. 입도 및 결정도 감소에 따라 탈수산기 반응 온도도 분쇄 전 약 $900^{\circ}C$에서 720분 분쇄 후 약 $800^{\circ}C$로 감소하였다. 이와 같이 분쇄된 활석의 입도 및 결정도 감소에 의해 소수성이 친수성으로 바뀌며 층상 규산염 광물의 마찰계수를 낮출 것으로 생각된다. 지진 사이클을 통해 반복되는 단층의 미끌림은 지속적으로 단층 비지에 존재하는 활석의 마찰 계수를 낮출 것으로 생각되며, 오래된 단층이 점점 약화되는 원인에 대한 실마리를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

양이온 교환막 수전해용 산화전극 확산층의 표면 특성 제어를 통한 전기화학적 성능 개선 연구 (Study on the Improvement of Electrochemical Performance by Controlling the Surface Characteristics of the Oxygen Electrode Porous Transport Layer for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis)

  • 이한얼;;이우금;김태근
    • 공업화학
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    • 제32권3호
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    • pp.332-339
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    • 2021
  • 최근 화석 연료 고갈과 지구 온난화를 가속화하는 온실 가스 배출에 대한 우려로 온실 가스를 배출하지 않는 청정 에너지원인 수소 에너지 기술의 중요성이 강조되고 있다. 그 중 물을 전기분해하여 수소를 얻는 수전해 기술은 그린 수소 기술로 궁극적인 청정 미래 에너지 자원으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 양이온 교환막 수전해(proton exchange membrane water electrolysis, PEMWE)의 셀 구성요소 중 하나인 확산층(porous transport layer, PTL)을 sandpaper를 이용한 표면 처리를 통하여 표면 특성을 제어하였으며, 이러한 표면 특성 개선을 통하여 과전압을 줄이고 성능과 안정성을 높이기 위한 연구를 진행하였다. Sandpaper 400, 180, 100방을 준비하여 PTL 표면을 sanding하여 처리하였으며, 처리 후 1000방의 고른 sandpaper로 표면을 매끄럽게 처리하였다. 준비된 확산층은 물접촉각을 측정하여 친수성 정도를 분석하였으며, SEM 분석을 통하여 표면 형태를 관찰하였다. 전기화학적 특성 분석을 위하여 I-V 성능곡선, 임피던스 측정을 진행하여 성능 개선 여부를 확인하였다.

기왕자료를 이용한 수위상승거동곡선에 관한 연구 (A Study on Water-level Rise Behavior Curve using Historical Record)

  • 곽재원;김길호
    • 대한토목학회논문집
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    • 제43권5호
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    • pp.601-610
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    • 2023
  • 하천의 수위변화 특성에 대한 이해는 여러 수방활동 및 하천환경의 관리를 위하여 필수적이다. 본 연구는 각종 수방활동에서 종사하는 현장 엔지니어가 특정 지점의 홍수시 수위상승 특성을 간편하게 확인하고 활용할 수 있는 방법론을 제시하는 데 목적이 있다. 이를 위하여 한강수계의 홍수취약지구에 홍수정보를 제공하고 있는 45개 관측소의 2010년부터 2022년까지의 10분 단위 수위자료를 이용하여 홍수 사상에서 발생하는 시간적인 상승량을 단위시간을 통하여 정량화하고 분위화한 수위상승거동곡선(WRBC) 개념을 제시하였으며, 그 적용성을 검토하였다. 분석결과, 홍수시의 수위상승 거동은 평균적으로 초반 6.2시간 이내에 전체 수위상승량의 80% 이상이 상승하며 그 이후에는 점진적으로 상승하는 것으로 분석되었으며, 수위상승 이후에 일정한 평형상태에 도달하는 시간은 상류유역의 면적과 유출 특성에 따라 다른 것으로 나타났다. 이러한 WRBC는 홍수유출로 인하여 발생하는 수위상승의 평균적인 경향에 대해 통계적이고 직관적인 검토에 장점이 있으며, 하천변에 위치한 친수공간, 수리시설 등의 수방활동에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.