유사는 이동 형태에 따라 소류사와 부유사로 구분된다. 하천의 흐름을 통해 이동하는 유사의 대부분은 부유사의 형태로 이동하며, 부유사의 부유 거동은 난류 강도와 유사 입자의 침강 속도로 인해 결정된다. 이에 따라 부유사의 부유 거동을 이해하기 위해서는 정확한 침강 속도의 산정과 난류에 대한 이해가 요구된다. 유사의 침강 속도는 밀도와 크기로 대표되는 유사의 특성을 이용하여 결정된다. 하천에서 부유사가 여러 크기를 갖는 유사 입자들이 혼재된 형태로 이동하는 것을 생각해 볼 때, 침강 속도의 분포를 이해하기 위해서 입도 분포에 대한 연구는 필수적임을 알 수 있다. 본 연구에서는 유사 입자의 입도 분포에 난류 강도가 미치는 영향을 살펴본다. 연구를 수행하기 위해 모래의 입도 분포가 로그 정규 분포를 따를 것이라는 가정을 적용하여 난류의 영향을 고려하는 부유사의 입도 분포 모형이 개발되었다. 부유사의 입도 분포는 흐름의 유사 이송 능력에 따라 분포의 표준 편차와 같은 물리량이 변화할 것으로 예측되는데, 흐름 내 유사의 이동과 흐름의 유사 이송 능력을 함께 고려하기 위해 개발되는 유사의 입도 분포 모형은 유사 이동 모형과 결합된다.
준설매립지반은 다양한 현장조건과 준설토의 침강-퇴적-자중압밀 과정에서 형성되기 때문에 현장조건 및 준설토의 특성에 따라 준설매립지반의 거동이 좌우된다. 준설매립지반은 준설토의 특성에 따라 서로 다른 분리퇴적층이 조성되기 때문에 다양한 현장조건과 준설토의 침강-퇴적-자중압밀특성을 고려할 수 있는 실험방법이 필요하다. 이에 본 연구에서는 현장조건인 펌프의 투기속도와 준설토의 특성에 따른 준설토의 침강-퇴적 양상을 확인하기 위하여 원심모형실험과 Laser Particle Size Analyzer를 수행하였다. 그 결과 모래 준설토 및 조립질과 세립질 흙이 혼합된 준설토는 입자에 따라 분리 퇴적되는 양상으로 나타났으며, 점성 준설토는 매립공간의 바닥면과 평행하게 퇴적되는 양상으로 나타났다.
본 연구에서는 폐수중에 함유된 철이온을 제거하기 위하여 2가와 3가 칠이온을 함유하는 용액의 pH를 침전점이상으로 조절함으로서 형성된 수산화철 침전의 침강 특성을 조가하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 수산 이온의 농도 증가는 수산화철 침전의 침강 속도를 빠르게 하고 이때 CaO가 효과적이었다. 고분자 엉김제는 수산화철 침전의 초기 침강 속도를 빨라지게 하지만 과량은 침강 속도를 저하시킨다. 수산화철 침전의 농도가 높아지면 침강 속도가 크게 감소되므로 수산화물로서 침전시켜 제거할 철이온의 농도는 $10^{-2}$mol/ㅣ이하로 조절됨이 바람직하다.
본 연구의 목적은 농업용 저수지 유입부에 설치된 3가지 유형(준설형, 차수막형, 보조댐형)의 침강지에 대한 수질정화효율 평가와 수질정화효율 면에서 유리한 침강지의 유형과 적정규모를 살펴보는데 있다. 이를 위해서 주요 수질 항목에 대한 정화효율과 침강지 설치전후의 퇴적물의 이화학적특성을 조사하였다. 수질정화효율은 침강지 유형, 수질항목 및 조사시기에 따라 $-87\%$에서 $92\%$사이의 넓은 변동을 보였다. 농도회귀법(ROC)으로 평가한 설계정화효율은 준설형이 $18\%$, 차수막형이 $29\%$, 보조댐형이 $42\%$로 나타났다. 보조댐형에서는 퇴적물의 이화학적특성 변화가 있었으나, 다른 두 유형에서는 미미하였다. 정화효율, 배수면적 대 유역면적비(SAR), 체류시간 측면에서 비교한 결과, 보조댐형 침강지가 가장 유리한 것으로 나타났다. 따라서 침강지는 저수지 수체와 완전히 분리되는 구조이면서 SAR가 $0.7{\sim}1.0\%$ 정도인 규모가 적절하다.
연약지반의 특성에 부합하는 이론을 이용하여 침하량을 합리적으로 예측하는 것은 건설방재적 관점에서도 대단히 중요하다. 특히, 준설매립지반과 같은 초연약지반의 압밀거동 모사를 위해서는 비선형 유한변형 압밀이론을 적용할 필요성이 있다. 본 연구에서는 인천 송도지역 준설토의 침강 및 압밀특성을 파악하기 위하여 침강압밀시험, 자중압밀시험 및 CRS 압밀시험을 수행하였으며, 그 결과를 PSDDF를 이용한 수치해석의 입력치로 사용하여 준설매립지반의 거동을 해석하였다. 본 지역의 준설토는 통일 분류법에 의해 저압축성 실트(ML)로 분류되었으며, Yano법 및 수치해석을 통하여 얻어진 최종 체적변화비는 각각 1.56, 1.17로 나타났다. 이러한 결과의 차이는 계면고가 상대적으로 높고 투수성이 큰 해당 구간 준설매립토의 토질 특성에 기인한 것으로 사료된다.
본 연구에서는 온도조건에 따른 MR 유체의 물리적 특성을 연구하고자 침전 및 전단응력실험을 수행하였다. MR 댐퍼에 사용되는 MR 유체는 자성 파우더를 포함하고 있어 침전현상이 발생하므로 침강성과 인가전류에 의한 전단응력 변화를 상온과 고온조건에서 실험하였다. 침강특성을 조사하기 위하여 강제 대류형 오븐을 인가전류에 의한 전단응력을 측정하기 위하여 점도계를 사용하였다. 실험결과로부터 MR 유체는 시간과 온도에 따른 침강 특성이 다름을 그리고 교반시간이 큰 경우에 MR 유체의 분산성이 2배 이상 우수하였다. 전단률이 증가할수록 전단응력은 로그함수의 증가분포를 인가전류를 증가할수록 2차 함수의 증가분포를 그리고 MR 유체의 전단응력은 상온보다 고온에서 6-18% 낮은 분포를 보였다.
자극-반응(stimulus-response method)법을 이용하여 1단과 다단 혼합침강형 추출장치의 물질흐름특성을 규명하기 위한 실험을 수행하였다. 실험 결과, 1단 추출장치의 혼합조의 반응특성은 CSTR과 동일한 결과를 나타내었으며 혼합-침강조의 반응특성에서는 시간 지연 효과가 나타나며, 단수가 증가할수록 시간지연효과는 증가하였다. 1단과 다단 추출장치의 반응특성 실험결과를 RTD모델 해석프로그램인 K-RTD를 이용하여 분석하여 1단 및 다단 추출기의 RTD을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 1단 및 다단 혼합침강조형 추출기의 RTD 모델에 의한 계산값과 실험값에 대한 상관 계수는 각각 0.963과 0.995로 비교적 높은 것을 확인하였다.
본 연구는 국내 해역별 준설토의 침강압밀 특성 및 투기장 내 매립된 준설매립토의 표층강도 특성을 조사하였다. 준설토의 자중압밀특성 분석을 위하여 Column test를 수행하고 그 결과를 기존의 문헌자료 및 해역별 준설토 투기장 설계 자료와 비교 분석하였다. 또한 휴대용 콘 관입시험기를 이용하여 서해 및 남해 연안 주요 매립지에서 현장시험을 수행하고 준설토의 매립 후 표층강도를 분석하였다. 분석결과 침강압밀계수는 남해안 지역의 준설토가 서해안 준설토 보다 초기 함수비에 대해 좀 더 예민하게 변화하는 것으로 나타났으며, 준설매립지의 표층강도는 서해안이 남해안보다 큰 강도 값을 나타내었다. 이러한 연구결과는 준설매립분야의 해석 및 설계를 위한 중요한 자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.
자연상태의 퇴적물과 준설과정을 거친 준설토 사이에는 퇴적물이 안정상태에서 교란되기 때문에 수질의 탁도가 좋지 않으며, 다시 침강 시 체적변화가 발생한다. 이에 수질의 탁도를 좋게하고 준설토의 부유물질의 침강을 촉진하기 위하여 투입되는 응결제 및 응집제의 양에 따라 준설토는 다양한 특징을 보인다. 본 연구에서는 자연상태의 습윤준설토와 노건조준설토에 약품회사 A, B, C사의 약품투입량에 따른 준설토의 부유물질(SS)측정, 체적변화 및 침강속도의 특성분석을 파악하고자 연구를 수행하였다. 실험 결과 습윤준설토와 노건조준설토의 약품량이 많을수록 부유물질(SS)측정은 낮아지고, 체적변화율은 증가하는 경향을 보이고 있으며, 침강속도는 빨라지는 경향을 보였다. 또한 습윤준설토와 노건조준설토의 약품량의 차이는 노건조준설토 경우 $100{\pm}5^{\circ}C$에서 건조시키기 때문에 유기물 및 미생물이 소멸하여 적은 양으로도 약품에 민감한 반응을 보이는 것으로 판단된다.
본 연구에서는 우유팩을 이용하여 재생용 화장지를 만드는 제지공장의 제지폐수를 이용하여 폐수의 침강특성 및 SS, $BOD_5$, 제거 효율을 검토하고, Jar-tester를 이용하여 급속교반시간, 완속교반 시간에 따른 탁도, SS, S-$BOD_5$ 및 최적 응집제 주입량을 결정하였다. 각종 응집제 첨가 및 침강 특성에 의한 탁도제거의 효율을 측정하였다. 적정 응집제 첨가량, 급속교반 및 완속교반의 시간에 따른 처리 효율의 이론식을 제시하였다. 또한 응집제 Polyaluminium chloride(PAC) 및 Aluminium sulfate의 응집 비교 실험을 행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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