• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.171-171
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• 2022

난류 수체에서 관성입자의 침강속도는 정지 수체에서보다 빠르고, 그 침강속도의 증가비율은 입자의 관성력과 난류의 길이 스케일에 큰 영향을 받는다고 알려져 있다(Wang and Maxey, 1993; Yang and Shy, 2003; Wang et al., 2018). 본 연구에서는 개수로 흐름에서 난류의 영향을 받는 관성입자의 침강속도를 측정하고, 정지 상태의 침강속도에 대한 침강속도의 증가비율과 난류 인자의연관성에 대해 조사하였다. 실험에 사용된 관성입자는 비중 1.35, 직경 300 ㎛에서 2000 ㎛까지의 구형 플라스틱(PE; polyethylene) 입자이며, 해당 입자들의 침강속도는 PTV(particle tracking velocimetry) 방식을 통해 측정하였다. 그리고 PIV(particle image velocimetry) 기법을 통해, 개수로 흐름의 난류 에너지 소산율(energy dissipation rate, ϵ)과 그에 따른 Kolomogorov 길이 스케일을 측정하였다. 실험 결과, 모든 직경 조건에서 플라스틱 입자는 난류 흐름에서의 침강속도가 정지 수체에서의 침강속도보다 빠름을 보였으며, 그 비율은 입자 직경이 난류의 길이 스케일과 유사하거나 작아질 때 큰 폭으로 증가하는 것을 확인하였다. 또한 유체 내에서의 관성입자의 거동에 대한 이론식과 비교하여 관성입자의 침강에 미치는 여러 힘들의 상대적 관계를 파악하였다. 본 연구의 결과는 자연 수체에서 미세플라스틱의 거동을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 2000.09a
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• pp.60-64
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• 2000

침강속도는 유사의 침식과 퇴적, 그리고 이동되는 양을 추정하는데 필요한 주요 요소 중의 하나이다. 유사이동모형에서 종래에는 정지상태유체에서 측정한 침강속도를 사용하였으나, 최근 들어 난류가 존재한 경우 침강속도가 변할 것이므로 정지상태에서 구한 침강속도 사용에 대해 논란이 일어나기 시작하였다. 따라서 이의 명확한 규명을 위해 난류 흐름중의 침강속도 측정이 필요하게 되었다. (중략)

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.6
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• pp.745-751
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• 2001

Fall velocities of sand particles in the turbulent flow are analyzed through measurements using PTV. PTV is believed to be the only instrument to measure the fall velocity in the turbulent flow, since it can trace the individual particle. The method is verified by comparison with existing formula for still-water case. The experimental results show that the fall velocity in the turbulent flow decreases compared with that in still water, and decreases by 40% as the turbulent intensity normalized by the friction velocity increases upto 1.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.285-285
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• 2018

하천에서 부유사의 형태로 이송되는 점착성 유사는 입자 표면의 전자기적 점착력의 영향과 하천의 흐름 및 난류에 의하여 지속적인 응집과 파괴의 과정인 응집현상을 겪는다. 이러한 응집현상을 통해 플럭을 형성한 점착성 유사의 크기 및 밀도는 끊임없이 변화하며 침강속도 역시 변화한다. 점착성 유사의 이동을 예측하기 위해서는 유사의 부유에 직접적으로 관계하는 침강속도를 이해하는 것이 중요하며 많은 연구에서 점착성 유사의 농도와 침강속도의 관계를 그래프로 보여주고 있다. 일반적으로 그래프에서 침강속도는 처음에 농도가 증가할수록 증가하는 비례 관계를 보여주다가 농도가 어느 정도를 넘어 더 증가하게 되면 감소하여 반비례하는 모양을 그리고 있다. 또한 연구들은 농도와 침강속도 두 관계가 분명한 멱함수법칙(Power Law)을 가진다고 언급하고 있다. 그러나 이전의 연구에서는 그래프가 보여주는 두 관계의 분석이나 메커니즘에 대해 중점을 두고 논의된 바가 없다. 본 연구는 점착성 유사의 응집현상과 이동을 모의하는 1차원 연직 수치모형으로 수치 실험을 실시하고, 그 결과를 바탕으로 농도와 침강속도가 갖는 관계를 면밀히 분석한다. 플럭의 크기 및 농도는 유사의 부유를 결정하는 침강속도와 매우 밀접한 관련이 있는 특징이며 특히 플럭의 크기는 침강속도를 결정한다. 즉 플럭의 크기와 농도가 갖는 관계가 침강속도와 농도가 갖는 관계에 크게 관여할 것으로 예측된다. 앞서 언급한 연구들의 그래프에서 비례 관계를 갖는 구간은 일반적으로 수면과 가까우며 농도와 크기가 비례하는 경향을 보이며 반비례하는 구간은 농도가 크고 난류가 강한 하상부근으로 두 관계가 반비례하는 경향이 밝혀진 연구가 있다. 점착성 유사의 농도 및 플럭의 크기가 이러한 경향을 띠는 것은 하상부근에서는 난류 전단과 그에 따른 플럭의 파괴와 응집의 결과로 나타나는 응집현상과 관련이 있으며 이러한 결과들을 바탕으로 점착성 유사의 침강속도와 농도가 가지는 관계를 분석한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.4
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• pp.327-333
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• 2001

Particle tracking velocimetry (PTV) is introduced and applied to the fall-velocity measurement. The fall velocities of sediment particles were measured using PTV in the still water and compared with the values presented in the existing literature. Comparison shows that PTV measures the fall velocities accurately. This result enables the measurement of fall velocity in the turbulent flows, which was not possible with conventional methods.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1813-1817
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• 2008

유체의 특성을 나타내는 인자 중에 침강속도에 큰 영향을 미치는 인자 중 하나는 염도(salinity)이다. 염도는 부유사 입자의 응집을 촉진시키고, 입자의 응집은 더욱 큰 침강속도를 초래하는 것으로 알려지고 있다. 본 연구에서는 유체의 염도가 침강특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 서로 다른 염도조건(담수와 염수)에서 고령토 퇴적물에 대한 침강실험을 수행하고, 그 결과를 비교 분석하여 염도가 침강특성에 미치는 영향을 정성적 정량적으로 해석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.11
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• pp.955-967
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• 2022

Existing particle tracking models predict vertical displacement of particles based on the terminal settling velocity in the stagnant water. However, experimental results of the present study confirmed that the settling velocity of particles is influenced by the turbulence effects in turbulent flow, consistent with the previous studies. The settling velocity of particles and turbulent characteristics were measured by using PTV and PIV methods, respectively, in order to establish relationship between the particle settling velocity and the ambient turbulence. It was observed that the settling velocity increase rate starts to grow when the particle diameter is of the same order as Kolmogorov length scale. Compared with the previous studies, the present study shows that the graphs of the settling velocity increase rate according to the Stokes number have concave shapes for each particle density. In conclusion, since the settling velocity in the natural flow is faster than in the stagnant water, the existing particle tracking model may estimate a relatively long time for particles to reach the river bed. Therefore, the results of the present study can help improve the performance of particle tracking models.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2166-2169
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• 2008

한강 하구 점착성 퇴적물의 침강속도를 정량적으로 산정하고, 산정된 침강속도의 계절적 변화 해석을 목적으로 침강수주를 이용한 침강 실험이 수행되었다. 침강실험은 1개 정점에서 3계절에 채취된 퇴적물 표본 시료에 대해 계절별로 $5{\sim}6$회씩 총 16회의 실험이 수행되었으며, 또한 퇴적물 자체의 물리 화학적 특성 및 해수 특성에 따른 침강속도의 정성적 변화 특성을 파악하기 위하여 한강 하구 점착성 퇴적물에 대한 물리 화학적 특성 및 해수 특성에 대한 분석이 수행되었다. 본 연구를 통하여 도출되는 한강 하구 점착성 퇴적물 침강속도의 정량적 결과는 향후 한강 하구에 대한 체계적 관리 및 기능 회복을 위한 기술 개발시에 크게 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 저면의 침식과 퇴적에 따른 하상변동 해석, 수질 및 퇴적물 오염 절감을 위한 대책 방안 수립 등 다양한 목적으로 크게 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1976-1980
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• 2008

본 연구에서는 만경강 점착성 퇴적물의 표본채취 및 실내실험을 통하여 만경강 점착성 퇴적물의 침강특성이 정량적으로 산정되었으며, 과거 타 지역 퇴적물의 침강특성 산정 결과들과 비교 검토 되었다. 또한 퇴적물의 기본 물리 화학적 특성과 침강특성간의 상관관계 해석을 통하여, 만경강 점착성 퇴적물의 침강특성결과의 타당성이 간접적으로 검토되었다. 침강실험 결과, 부유사 농도가 증가함에 따라 침강속도가 증가하는 응집침강 영역과, 역으로 침강속도가 감소하는 간섭침강 영역이 명확히 나타났으며, 만경강 퇴적물의 부유사농도값이 0.1$W_s$<1 mm/sec의 침강속도 값을 갖는 것으로 확인되었다. 또한 산정된 침강속도는 과거 타 지역과 비교하여 정량적으로 상당한 차이를 보였다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.16 no.10
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• pp.33-38
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• 2015

This study conducted experimental observations of the settling velocity of a coarse particle in water varying material type and particle size and compared the results with preexisting empirical equations. Three types of materials, which are polyacetal, glass and steel, were used in this study and the diameter of particle ranged from 1 mm to 20 mm. Experiment results showed that the settling velocity of coarse particle had a significant difference from Stokes equation which is known applicable for a fine particle smaller than $50{\mu}m$. In addition, the observed particle velocity showed a significant difference when compared with other empirical equations, which was proposed for estimating the settling velocity of a particle regardless of particle size, depending on the material type and particle size. The results from experimental observations indicated that the settling velocity of a coarse particle was relatively in smaller difference to other empirical equations for the particle size smaller than 3 mm, but as the size increased the difference in the settling velocity also increased. This study clearly showed that the settling velocity of a coarse particle velocity can be significantly different depending on particle size and density and the empirical equations may not reliably estimate the settling velocity of a coarse particle so that they should not be used as it is and a verification of them is necessarily before any use. The study results would provide a useful information for a better understanding of settling velocity of a particle in water.