• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.87-87
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• 2019

흔히 진흙으로 대표되는 점착성 유사는 모래와 같은 비점착성 유사와 달리 응집 현상으로 인해 지속적으로 유사 입자의 크기가 변화한다. 응집 현상은 점착성 유사 입자의 응집 과정과 파괴과정으로 구성된다. 응집 현상 중 응집 과정은 유사 입자 간의 충돌로 인해 발생하는 것으로 이해되며, 충돌을 야기하는 메커니즘으로는 브라운 운동(Brownian Motion), 차등침강(Differential Settling), 난류 전단 (Turbulent Flow Shear)이 있다. 파괴 과정은 입자간 충돌로 인해 깨지는 것이 아닌 난류 전단(Turbulent Shear)로 인한 덩어리 분리(Massive Splitting)가 발생하는 것으로 이해한다. 이러한 유체의 특성, 흐름 특성 (난류 거동) 뿐만 아니라 유사 입자의 특성 모두의 영향을 받으며 지속적인 응집 현상을 겪는 점착성 유사 입자들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭의 구조는 프랙탈 기하학을 따르는 것으로 이해된다. 따라서 플럭의 구조는 자기 유사성을 띠며, 플럭의 밀도는 형성된 플럭 크기의 함수가 된다. 플럭의 크기가 증가할수록 플럭의 프랙탈 차원이 감소하며, 플럭의 밀도는 감소한다. 많은 이전의 연구에서 플럭의 침강 속도를 농도에 따른 함수로 가정하고 경험식을 이용하여 산정하나, 유사 입자의 침강 속도는 크기와 밀도의 함수임을 Stokes Law를 통해 생각해 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 응집 현상의 결과물로 형성된 응집물의 크기와 밀도를 각각 산정하고, Stokes Law를 이용하여 침강 속도와 응집물 크기의 관계에 대한 연구를 수행하고자 한다. 보다 심도 있는 연구를 위해서는 응집 현상을 야기하는 메커니즘에 대한 이해가 필수적이다. 간소화된 응집 모형으로부터 얻어진 플럭 크기를 이용하여 프랙탈 차원, 플럭의 밀도를 산정한다. 형성된 응집물의 크기와 침강 속도의 관계에 대한 이해를 통해 보다 정확한 플럭의 침강 속도 산정이 가능할 것으로 생각된다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.17 no.2
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• pp.113-122
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• 2001

소성이 높은 고함수비를 갖는 준설점토에 대한 침강 및 자중압밀 특성에 대한 연구는 국내외에서 활발하게 진행되고 있는 반면, 비소성 준설토에 대한 침강, 퇴적 특성에 대한 연구는 국내뿐만 아니라 국외에서도 거의 진행되지 않고 있는 실정이다. 일반적으로 비소성 준설토는 침강 및 퇴적 단계에서 고소성의 준설점토와 다른 거동 특성을 나타낸다. 본 논문에서는 비소성 준설토에 대한 실내 침강압밀실험을 실시하여 비소성 준설토의 퇴적 및 침강 현상을 제시하였다. 또한 퇴적고 관찰이 이루어진 준설토에 대한 퇴적특성 분석을 통하여 계면고 관찰이 이루어진 준설토에 대한 퇴적 현상을 해석하였으며, 이를 통하여 비소성 준설토에 대한 침강 및 퇴적 거동을 예측하였다. 또한 초기 및 최종 퇴적고에 대한 상관관계, 최종 퇴적고 및 최종 계면고에 대한 상관관계 분석을 통하여 비소성 준설토의 거동 특성을 분석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.9
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• pp.723-734
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• 2007

This study was to investigate the settling velocity which is an important factor for the prediction of cohesive deposition under the various densities of particle and dissolved ion addition$(Na^+,\;Cl^-,\;OH^-,\;H^+)$ in rivers, ports, reservoirs and lakes. Settling velocity of suspended fine particles in still water was measured with a pressure sensor (maximum 10 mbar). At the initial concentration of 20g/l of alumina and quartz the average settling velocities were high due to the aggregation behaviour of particles. At this point it was 0.185 mm/s (alumina) and 0.022 mm/s (quartz). Above this initial concentration it was on the decrease owing to the hindered settling. The higher the salinity is, the faster the settling velocity of alumina and quartz is. Furthermore, in an acid condition the average settling velocity of alumina was on the decrease. In an alkaline water, which causes strong flocculation, the average settling velocity of alumina it was observed on the increase. However, in an alkaline medium the low average settling velocity of quartz powder was measured.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.393-398
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• 2005

Suspended fine mineral particles are deposited at the areas with low flow velocity and low transportation capacity in rivers, reservoirs and lakes. It can be contaminated by heavy metals. Examples of problem fields art dredging of sediment, water pollutants, and maintenance of navigation channels and construction works. To deal with the settling problems it is necessary to understand tile physico-chemical characteristics of cohesive sediment under varying density of particle and ion addition(NaOH, HCl, NaCl), which is dissolved in river, because fine-grained cohesive sediment can lead to flocculation with the physico-chemical influences and takes different characteristics. Experiments with fresh and saline water are followed with fine-grained sediments(alumina and quartz) in settling columns. Settling velocity of suspended fine particles in still water was measured with a pressure sensor(maximum 10 mbar). Until the initial concentration of 20,000 mg/1 of alumina and quartz the settling velocity was on the increase. Above this initial concentration was it on the decrease. In an acid condition, which causes strong flocculation, average settling velocity of quartz powder was high. In an alkaline water low average settling velocity of it was observed. However, alumina behaved exactly contrarily.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.169-169
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• 2015

유사 입자의 크기는 유사의 특성 및 그에 따른 거동 변화에 중요한 영향을 미친다. Stokes 침강 속도 모형에서 유사의 침강 속도에 가장 많은 영향을 주는 인자는 유사의 크기인 것 또한 확인된다. 유사 입자의 크기가 약 $60{\mu}m$보다 작은 유사들은 알갱이 사이의 점착력을 무시할 수 없다. 이로 인해 유사들은 응집 현상을 겪으며 입자 본래의 크기보다 크기가 큰 플럭을 형성하는 점착성 유사로 분류된다. 응집 현상이란, 흐름 내 점착성을 띠는 일차입자(Primary Particle)가 응집과 파괴를 반복하며 플럭을 형성하는 현상을 뜻한다. 입자 간의 충돌을 통해 응집이 진행되며 난류 전단으로 인해 형성된 플럭의 파괴가 발생한다. 많은 연구에서 점착성 유사의 충돌을 야기하는 가장 지배적인 원리는 난류라 알려져 있다. 이러한 응집 현상으로 인하여 플럭의 크기와 밀도는 지속적으로 변화를 겪으며 비점착성 유사와 다른 특징들을 보인다. 흐름에 존재하는 유사의 이동은 이송-확산 방정식을 통해 표현된다. 이송-확산 방정식은 시간 변화에 따른 농도의 변화를 입자의 침강과 난류 및 유사 자체의 특징에 의한 확산으로 해석한다. 침강속도로 대변되는 이송과 달리, 확산은 난류흐름 내에서 유사가 확산되는 정도를 정량화하기 위한 인자가 요구된다. 난류에 의한 유사의 확산은 유사 자체 특성에 따른 물질 확산에 비하여 매우 큰 값을 가지며, 이를 확산 계수로 개념화 한다. 확산계수는 와점성계수와 Schmidt 수(${\sigma}_c$)의 비로 정의된다. ${\sigma}_c$는 난류의 점성과 난류로 인한 부유과정에 의해 유사가 확산되는 정도를 나타낸다. 이에 따라 ${\sigma}_c$의 변화가 유사의 부유 및 침강거동에 많은 영향을 미칠 것이라 판단되나, 국내외에서 수행된 연구 동향에서는 ${\sigma}_c$를 0.5부터 1.0 사이의 상수를 적용하여 수행되었다. 이에 본 연구에서는 ${\sigma}_c$의 크기에 따라 달라지는 유사의 부유 및 침강 변화에 의한 총 부유량을 살펴보고자 한다. 유사의 점착성을 고려할 수 있는 1DV 수치 모형을 이용하여 비점착성 유사와 점착성 유사를 대상으로 수치연구를 수행하며, 유사의 크기 및 ${\sigma}_c$의 변화에 따른 총 부유량 경향을 살펴본다. 그 결과, 점착성 유사는 ${\sigma}_c$의 증가에 따라서 유사의 총 부유량이 증가하는 현상이 나타난 반면 비점착성 유사는 ${\sigma}_c$의 증가에 따라 유사의 총 부유량이 감소하는 경향이 나타났다. 그러나 크기가 아주 작은 비점착성 유사를 대상으로 수치 연구를 수행한 결과, ??에 따른 총 부유량의 경향은 유사의 점착성에서 기인하는 것이 아닌 입자의 크기로부터 야기되는 특성이라는 결론이 도출되었다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2006.11a
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• pp.362-364
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• 2006

Starvation 동안 슬러지를 폭기시킨 경우 floc의 크기감소가 더 크게 일어났다. SBR의 재운전으로 회복된 floc의 크기는 슬러지를 폭기시키지 않은 경우 starvation 이전과 비교하여 더 커졌으며, 슬라지를 폭기시킨 경우 starvation 이전보다 작아졌다. Starvation 동안 슬러지를 폭기하지 않은 경우 fractal dimension은 큰 폭으로 감소하지만, 폭기하였을 때는 감소폭이 매우 작았다. 이후 SBR의 재운전으로 인한 fractal dimension은 증가하였다. 슬러지의 침강성은 starvation 동안 폭기한 경우 폭기하지 않은 경우보다 SBR 재운전 직후 슬러지의 침강성이 더 불량하였으며, starvation 동안 폭기하지 않았을 때 슬러지 침강성의 회복현상이 나타났지만, 폭기를 수행한 경우 침강성의 회복이 느리게 일어났다. Starvation 동안 슬러지의 폭기 및 비폭기 수행결과 침강성은 fractal dimension보다 floc의 크기에 더 크게 좌우되는 것으로 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.1C
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• pp.1-5
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• 2010

The river maintenance processing has revealed that the river beds in Korea have been significantly polluted in various ways for the last two decades. Thus, the dredging, transportation and landfilling of these contaminated materials are attracting public attention these days. In this study, electrokinetic method was applied in order to accelerate the settling processes of clay particles in suspension and evaluate the factors affecting the settling behaviour. It has been found from the testing results that the settling velocity under the influence of electrokinetics was much faster than the gravitational one, and the water content of slurry soil reduced significantly after the electrokinetic processing. The initial water content of slurry soil should be one of the important factors affecting the settling behaviour as well as variation of water content, and hence the electrokinetic processing would be the cost-effective method for the field application.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.22 no.1
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• pp.53-61
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• 2006

Soil liquefaction occurs by complex dynamic interaction between soil particles and pore fluid. Therefore, experimental researches have been widely performed to analyze liquefaction phenomena. In this research, centrifuge tests were performed to analyze the liquefaction behavior of horizontal sand ground. Centrifugal acceleration was 40g and the thickness of model ground was 25cm, which simulates 10m thickness in prototype scale. Viscous fluid was used as pore fluid to remove the time scaling difference between dissipation and dynamic shaking. Test results showed that the dissipation of excess pore pressure is the combined behavior of solidification and consolidation. In addition, the solidification rate, the ground acceleration amplitude, and the dynamic permeability during solidification were influenced by the confining pressure.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.249-249
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• 2019

하천에서 하상과의 접촉 없이 부유 상태로 이동하는 유사는 부유사로 정의된다. 부유사의 이동은 유사 입자의 침강 속도와 난류의 섭동 성분에 따라 결정된다. 실제 하천에서 부유사는 단일 크기가 아닌 여러 크기의 유사 입자가 혼재된 상태로 존재하는데, 유사의 이동을 보다 정확히 이해하기 위해서는 침강 속도를 결정하는 유사 입자 크기의 분포에 대한 이해가 요구된다. 진흙과 같은 점착성 유사의 경우에는 모래와 같은 비점착성 유사와는 달리 입도 분포를 구성하는 유사 입자의 크기가 끊임없이 변화한다. 이러한 유사의 특성 변화는 유사 알갱이 표면의 전자기적 점착력으로 인한 응집 현상(Flocculation Process)에서 기인한다. 응집 현상으로 인해 점착성 유사는 물과 유사 입자의 덩어리인 플럭(Floc)을 형성하며, 플럭의 특성은 지속적으로 변화한다. 따라서 점착성 유사의 이동을 이해하기 위해서는 흐름 특성 및 입도 분포뿐만 아니라 플럭의 응집 현상에 관한 이해가 함께 이루어져야함을 알 수 있다. 본 연구에서는 플럭의 응집 현상으로 인한 크기 변화와 입도 분포를 이해하기 위한 모형 개발의 방법론을 제시하고자 한다. 입도 분포 모형의 개발을 위해 추계학적 접근법이 이용되며, 추계학적 접근법을 이용하여 수치 실험을 수행하기 위해 몬테-카를로 방법이 적용되었다. 입도 분포 모형과 유사 이동 모형의 결합을 통해 흐름 내 부유 상태로 이동하는 점착성 유사 입도 분포에 관한 수치 모형 개발이 가능하다.