• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제16권4호
• /
• pp.45-59
• /
• 2023

세계적으로 온실가스 감축을 위해 주로 이산화탄소 발생에 초점을 맞춰왔지만, 최근에는 메탄 발생에 대한 관심이 커지고 있다. 습지, 저수지, 호소 등 수중 환경을 포함한 자연은 온실 가스 중요한 발원지이다. 호수와 저수지 바닥에 쌓인 퇴적된 유기 오염물질은 산소가 부족한 상태에서 미생물 분해를 통해 메탄과 같은 온실 가스를 생성할 수 있다. 메탄 배출은 비점오염원의 증가와 하천에 설치되는 횡단 구조물에 의한 흐름변화에 의해 증가하고 있는 실정이다. 또한, 기후 변화로 인한 수온의 상승 등은 메탄 배출을 가속화하는 원인이다. 메탄은 다양한 경로를 통해 대기로 배출될 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 메탄발생의 주요인자가 미치는 영향을 정량화하기 위하여 BMP test을 수행하였다. 실험조건에 따라 메탄발생량을 직접 계측하였으며, 실험조건은 온도, 기질의 종류, 전단응력 및 퇴적물 특성으로 구분하였다. 또한, 바닥의 전단 응력은 실험적으로 측정하기가 어려워 수치모의를 수행하였다. 실험결과, 생화학적 요소는 메탄 생성에 영향을 미치지만, 전단 속도는 메탄 분리에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 퇴적물 특성은 메탄 생성 및 분리에 영향을 미칠 수 있다. 메탄 생성과 주요인자들 간의 관계를 경험식으로 제시하였으며, 향후 전단응력 및 유기물에 대한 실험조건을 구체화하고 실험규모를 확대한다면 메탄발생과 생지화학 및 수환경인자간의 관계를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제29권1호
• /
• pp.23-27
• /
• 2013

기후변화에 따른 토석류 발생과 그로 인한 피해가 세계적으로 증가 추세에 있다. 토석류 연구는 역학적 관점에서 파괴 후(post-failure) 거동에 해당하며 지반강도와 유동특성을 분석함으로써 특성화할 수 있다. 본 연구는 국내의 토석류 발생지역인 상주(화강암 풍화토), 인제(편마암 풍화토), 포항(이암 및 셰일) 지역을 대상으로 지반의 물성-전단강도 상관관계와 토석류의 유동특성을 평가하였다. 본 연구지역을 대상으로 스웨덴 낙하 콘(Swedish Fall cone) 시험장치를 이용하여 지반의 물성 및 지반강도 사이에 일정한 상관관계가 있음을 밝혔다. 실험결과에 따르면, 인제, 상주, 포항지역에서 채취된 시료에 대해 액성지수(IL)와 비배수 전단강도($C_{ur}$) 사이에 $C_{ur}=(1.2/I_L)^{3.3}$의 관계식이 성립한다. 토석류 흐름을 지배하는 항복응력은 재성형 비배수 전단강도에 상응하는 것으로 간주하고, Bingham 모델과 액성지수-항복응력 관계식을 이용하여 토석류의 유동성을 조사하였다. 유동해석은 국내 풍화토와 낮은 활성점토를 구분하여 적용하였다. 이때 액성지수는 액성한계를 기준으로 $I_L=1$, 1.5, 3.0으로 구분하여 비교분석하였다. 동일한 액성지수($I_L=1$)에 대해, 토석류의 발생 5분 경과 후 최대 이동거리는 250m에 다다른다. 액성지수가 3으로 증가 될 경우, 토석류의 이동거리를 5분까지 살펴본 결과, 국내 풍화토는 낮은 활성점토에 비해 2배 이상 큰 유동성이 있음을 알 수 있었다. 본 유동성 평가기술은 토석류 피해저감기술 전략수립에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.23-28
• /
• 2011

조류자원을 평가하기 위해 양쪽이 무한한 바다에 연결되어 있고, 수평한 바닥을 갖고 있는 수로를 가정하고, 수위의 시간변화에 따른 동적효과를 무시한 개수로 유동에서 양 끝단의 수두 차에 의해 구동되는 단순 수로에 대해 에너지 추출 모델을 제안하였다. 조류에너지는 그 단면을 지나는 유속의 3승에 비례하며, 수로 내에서의 에너지 추출은 반드시 유속의 감소를 초래하였다. 교란되지 않는 흐름의 수로에서 10%의 에너지 추출은 약 5.7%의 유속 감속을 초래하며, 20%가 추출되면 유속은 약 11.3%로 감소되었다. 또한, 수로 내에서 더 유속 감소가 가능하다면 이용 가능한 에너지의 추출은 보다 높을 수 있음을 보였다.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제28권6호
• /
• pp.278-282
• /
• 2012

Various bearings such as deep-groove ball bearings, angular-contact ball bearings, and roller bearings are used to support the load and to lubricate between the shaft and the housing. The bearings of potential rolling systems in a turbo pump are the deep-groove ball bearings as comparing with the bearings with rolling elements such as cylindrical rollers, tapered cylindrical rollers, and needle rollers. The deep-groove ball bearings consist of rolling elements, an inner raceway, an outer raceway and a retainer that maintain separation and help to lubricate the rolling element that is rotating in the raceways. In the case of water-lubricated ball bearings, however, fluid friction between the ball and raceways is affected by the entry direction of flow, rotation speed, and flow rate. In addition, this friction is the key factor affecting the bearing life cycles and reliability. In this paper, the characteristics of flow conditions corresponding to a deep-groove ball bearing are investigated numerically, with particular focus on the friction distribution on the rolling element, in order to extend the analysis to the area that experiences solid friction. A simple analysis model of fluid flow inside the water-lubricated ball bearing is analyzed with CFD, and the flow characteristics at high rotation speeds are presented.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
• /
• pp.1345-1349
• /
• 2004

하천수를 취수원으로 하는 우리나라의 많은 취수장의 경우, 유사유입 및 유로 변경에 따른 취수장애를 겪고 있으나 유로의 변화특성을 분석하고 취수장 위치선정에 활용한 수 있는 실무적 기법에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 유로가 좌${\cdot}$우안으로 수시로 바뀌어 갈수기는 물론 평수기에도 취수장애를 겪고 있어 대책 강구가 요구되는 국내 취수장을 선정하고 취수지점의 계속적인 하상 및 유로변동 현상을 규명하여 안정적인 취수를 가능케 하는 근본적인 대책을 수립하기 위한 유로변화 특성 분석기법을 제시하였다. 연구내용으로는 과거 30여년에 걸친 하도의 평면학적 변화양상을 인공위성영상자료, 지형도자료 및 하도단면 실측자료를 활용하여 각 지점별 유로변화에 대한 동계분석을 실시하였다. 또한 하도의 전단응력, 마찰 속도 등을 산정하여 하상형태를 분석하여 대상구간의 흐름특성을 분석하였다. 분석결과 하도의 사행은 지속적으로 진행되고 있음을 알 수 있으며 특히 취수장부터 상류 수km구간 하도에서는 밤섬이 지속적으로 생긴다 사라지는 현상이 반복되고 있음을 확인할 수 있었다. 취수장 주변에서는 유로의 변동이 하폭의 $70\%$에 달하는 심한 유로변화 특성을 나타내고 있어 취수지점으로 적당치 못함을 알수 있었으며 주변 상하류 십수 km구간 중에는 유로의 변화가 거의 없는 구간도 존재함을 알 수 있이 본 연구의 유로변화 분석기법이 향후 유로변화 분석 및 취수장 건설 위치 선정에 효과적인 분석기법으로 활용 가능함을 입증하였다.

• 유변학
• /
• 제6권1호
• /
• pp.30-40
• /
• 1994

고분자 물질의 신장점도를 측정하기 위하여 설계된 수렴관을 지나는 시험 유체 M1 에대하여 유한요소방법으로 수치모사를 수행하였다. 구성방정식은 세 개의 이완시간을 가진 적분형 K-BKZ모형을 사용하였다. 신장변형이 지배적이고 변형속도가 매우 큰 흐름에 대하 여 실험적 방법으로 측정이 가능한 범위까지 수치모사를 수행하였다. 두 개의 압력 측정꼬 지 사이의 벽면 압력차에 대하여 압력 신호로 측정한 실험값을 수치모사결과와 비교하였다. 걷보기 전단속도가 매우 큰 1300s-1에 이르는 높은 유속의 전 실험범위에 대하여 안정된 수 치해를 얻을수 있었다. 3$0^{\circ}C$에서는 모든 실험범위의 유속에서 압력차에 대한 수치모사 결과 가 실험값과 잘일치했다. 21$^{\circ}C$에서는 0.1$\times$10-3m3/s보다 낮은 유속범위에서 실험값과 일치하 는 결과를 얻었으나 그보다 높은 유속에서 실험값과 일치하는 결과를 얻었으나 그보다 높은 유속에서 실험값과 다른 경향의 결과를 얻었다. 이것은 낮은 온도 높은 유속 조건에서 M1 유체의 성질이 불안정하고 또한 그러한 조건의 실험에서 발생한 압력 측정꼭지 부근의 기포 들이 정확한 압력측정에 영향을 끼쳤기 때문이다. 수치모사 결과로부터 얻은 압력과 응력분 포로부터 수렴관 유변측정기의 유동특성을 밝힐수 있었다. 이는 실험적 방법을 통해서는 얻 기 어려운 결과들로서 중요한의미를 가진다. 특별한 모양을 갖도록 설계된 수렴관을 통과하 는 M1 유체가 중심부근에서 일정한 신장변형속도로 변형됨을 확인할 수 있었으며 수직응력 은 지수적으로 증가하다가 축소부분을 지난 후 매우 장점도를 얻기 위하여 신장변형속도가 일정한 구역이 두 배로 확장된 수렴관이 수치적으로 다루어졌고 이를 통하여 기존의 수렴관 에서 구한 값보다 큰 신장점도를 얻을 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제11권2호
• /
• pp.81-94
• /
• 2007

지진시 발생하는 지반 액상화 현상은 지진피해예측시 가장 중용하게 평가해야 하는 항목으로 실내에서 액상화 현상을 시뮬레이션하는 경우, 불규칙성의 지진을 제어하기 어려운 이유로 등가반복형태의 정현파 또는 쐐기파를 이용하는 것이 통상적이었다. 그러나, 90년대 이후 컴퓨터의 발달과 함께한 신호처리 및 제어기술의 급속한 발전은 동역학분야에서의 실험연구에 큰 도움을 주었으며 지반진동분야의 경우, 진동대 및 원심모형기와 같은 대형지진모의시험에서 실지진하중을 이용한 연구사례들이 증가되고 있는 실정이다. 국내에서도 실지진하중재하가 가능한 요소시험결과에 대한 연구사례가 발표되는 등 이에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 특히, 실지진하중 시험결과로부터 실지진하중하에서의 과잉간극수압의 변화가 정현하중시험에서의 결과와 큰 차이를 보이고 있다는 분석결과가 발표되어 현재까지 지반동역학분야에서 지진하중의 불규칙성을 크게 고려하지 않았던 통상적 가정사항들이 문제점으로 대두되어 관심을 집중시키고 있다. 본 연구에서는 등가의 정현파 및 쐐기파와 증가형태의 쐐기파, 그리고 실지진파 등 다양한 진동하중을 재하할 수 있는 삼축압축시험기를 이용하여 기존의 유효응력개념에서 사용하는 과잉간극수압관련 매개변수인 소성일, 전단소성 변형률 상각궤도, 그리고 액상화 상태전환선의 기울기를 비교분석하였으며 하중변화에 따른 토립자의 변형과 간극수압의 변화를 상세분석하였다. 연구결과, 토립자의 변형, 간극수의 동적흐름, 동적흐름 속도수두의 압력수두로의 전환, 그리고 과잉간극수압의 증가로 표현되는 새로운 개념의 액상화 발생이론을 제안하였으며 그 타당성 검토를 위해 과잉간극수압과 동적흐름의 압력수두(흐름속도의 제곱값)와의 상관관계를 비교하였다.

• Elastomers and Composites
• /
• 제41권2호
• /
• pp.97-107
• /
• 2006

폐타이어와 폐수지 처리 문제를 해결하기 위한 방법으로 재생 폴리에틸렌 수지와 신재HDPE를 폐타이어 분말(GWTP)과 치합형 동방향 회전 이축 압출기(Fuly Intermeshing Co-rotating Twin Screw Extruder)를 이용하여 각 조성별로 용융 훈련하여 재생 PE/폐타이어 복합체를 제조하였다. 본 연구에서는 플라스틱 수지 (재생 PE, HDPE)와 폐타이어 분말의 혼합비를 $0\sim50$wt.%로 하였으며, ASTM에 의거하여 인장강도, 파단신율, 충격강도 등의 물성 변화를 확인하였다. 폐타이어 분말 함량이 증가할수록 인장강도가 감소하고 파단신율이 증가하였다. 한편 충격강도는 폐타이어 분말 함량이 30 wt.%일 때 최대이고, 함량이 증가할수록 충격 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 형태학적 고찰에서는 폐타이어 분말의 함량의 증가함에 따라 파단면이 거칠어지는 형상을 관찰하였다. 모세관점도계(Capillary Rheometer)를 이용하여 재생 PE/폐타이어 분말 복합체의 전단속도의 변화에 따른 용융전단점도의 변화와 연화점 (Ts) 등의 유변학적 성질을 분석한 결과, 폐타이어 분말 함량 증가에 따라 외부 응력에 대한 흐름 저항성을 증가시켜 용융점도가 상승하는 결과를 보였으며 측정된 전단율에서 전단 점도는 Power-law 거동을 보였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제25권2호
• /
• pp.155-167
• /
• 2015

본 연구에서는 TOUGH2-FLAC3D 연계해석기법을 이용하여 암반공동에 고온의 열에너지를 30년간 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보았다. 열에너지저장에 따른 암반의 거동 특성 및 환경 영향을 예측하고 이에 대한 제어기준을 수립하기 위한 기초 연구로서, 저장소 주변 암반에서 발생하는 열-수리 흐름과 역학적 거동의 상호작용에 대하여 검토하였다. 기본해석으로서 결정질 암반 내 원통형 공동에$350^{\circ}C$의 대용량 열에너지를 저장하는 경우를 모델링하였으며, 열에너지저장소의 단열성능은 고려하지 않았다. 암반 내 열전달의 주요 메카니즘은 암반의 전도에 의한 것으로 판단되며, 암반의 역학적 거동은 수리적 요소보다는 열적 요소에 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반과 지하수 가열에 따른 유효응력 재분포 양상과 열팽창으로 인한 암반 변위 및 지표 융기를 검토하였으며, 주변 암반에서의 전단파괴 위험도를 정량적인 수치를 통해 제시하였다. 암반 가열에 따른 열팽창으로 인하여 지표면에서 수 cm의 융기가 발생하였으며, 저장공동 상부에 인장응력이 크게 발달하면서 전단파괴의 위험도가 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.20-26
• /
• 2019

강이나 하천 폭 전체에 걸쳐 수리구조물을 설치하는 경우에는 대개 하상보호공을 설치한다. 하지만 하상보호공직하류부에 있는 하천하상이 상류부의 흐름영향으로 인해서 유실되는 국부세굴현상이 발생한다. 이와 같은 국부세굴은 흐름방향 경계지점의 흐름 및 난류특성과 하상토의 재질 등에 지배적이며, 시간의 경과에 따라서 점차적으로 위험할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이동상 모형실험을 통해 분석된 시간변화에 따른 하상보호공 하류부 국부세굴공 내부의 난류성분을 3차원 수치해석모형인 OpenFOAM의 적용결과와 비교하고 국부세굴공발달의 주요인자라고 알려져 있는 수심 적분된 상대난류강도 값의 흐름방향별 분포를 분석하였다. 또한 이 결과와 함께 하상전단응력 및 Shields parameter와 비교하여 세굴공의 안정화에 대하여 분석하였으며 추가적으로 초기 난류유입조건을 변화시켜 그 결과를 비교하였다. 그 결과 세굴공의 최대발생깊이는 유속의 크기보다는 오히려 수심 적분된 상대난류강도의 크기에 따라 지배적으로 발달하는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해서 향후 하상보호공 하류부에서 발생 가능한 국부세굴공을 저감하거나 방지하기 위해서는 수심 적분된 상대난류강도를 조절할 수 있는 설계나 시공 혹은 수문조절이 필요할 것으로 사료된다.