• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.14 no.6
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• pp.1365-1373
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• 1994

A Monte-Carlo simulation model, developed to predict size distribution of air bubbles in turbulent shear flow, is applied to a laboratory-scale problem. Sensitivity to various numerical and physical parameters of the model is analyzed. Practical applicability of the model is explored through comparisons of results with experimental measurements. Bubble size increases with air-water discharge ratio and friction factor. Bubble size decreases with increasing mean flow velocity, but the total bubble surface area in the aeration region remains fairly constant. The effect on bubble size distribution of the longitudinal length increment in the simulation model is negligible. A larger radial length increment yields more small and large bubbles and fewer in between. Bubble size distribution is significantly affected by its initial distribution and the location of air injection. Collision efficiency is introduced to explain the discrepancy between collisions with and without coalescence.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.183-187
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• 2011

본 연구에서는 3차원 수리해석과 함께 유사의 이송, 침식, 퇴적 현상을 연동하여 모의할 수 있는 유한차분 수치모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 이용하여 주운하천 구간으로 유입되는 다입경 혼합유사의 입경별 시 공간적 퇴적분포 특성을 고찰하고, 하상변동 예측에 있어서 유사의 밀도와 모델의 유한차분 격자 구조에 의한 불확실성 해석을 수행하였다. 유입 유사의 입경별 공간적 퇴적특성은 하천 하류부와 단면 확대부에서 발생하는 3차원적 수리현상과 매우 밀접한 상관성을 보였으며, 굴포천과 합류하는 주운수로 유입부에서는 대부분 입경이 큰 비점착성 유사($63{\mu}m$ 이상)인 사질(sand)입자들이 주로 퇴적되는 것으로 나타났으며, 주운하천 합류부로부터 하류구간까지는 $4\sim63{\mu}m$ 입자의 실트질(silt) 유사가 대부분 이송되어 퇴적되는 것으로 분석되었다. 점착성 유사인 $4{\mu}m$ 이하의 점토(clay)는 단면이 확대되어 유속이 매우 느린 구간이나 사수역을 중심으로 퇴적되는 것으로 나타났다. 단면 횡방향 분포특성은 굴포천과 주운하천이 합류하는 합류부 구간의 주흐름 방향 남쪽에서 흐름의 정체구간이 발생되어 퇴적이 발생하고, 단면 급확대부 양안에서 사수역이 형성되므로 퇴적이 지배적으로 발생되었다. 하상변동 예측의 불확실성 해석을 위해 유사 밀도값에 대한 민감도 분석결과, 하상변동량은 유사밀도($1.3ton/m^3\sim2.65ton/m^3$)가 감소됨에 따라 약 2배까지 증가하는 것으로 분석되어 민감도가 매우 크게 나타났다. 또한 수치격자 구조의 민감도 분석결과, 수층을 3개 층으로 분석한 결과가 단일층 분석결과보다 최대 6배의 하상변동량이 많게 산정되었다. 이는 수심방향의 유속과 부유사 농도의 불균등 분포특성이 실제 자연현상에 더 가깝게 모의되기 때문으로 판단되었다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.23 no.1
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• pp.83-90
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• 2017

To understand the spatial-temporal distribution of seawater in Korea's South Sea, seawater movement and the distribution of water temperature has been analyzed using a hydrodynamic model (the Princeton Ocean Model). The directions of tidal currents were generally westward during flood tides and eastward during ebb tides. Northeastward Tsushima Warm Currents in the open sea, which is deeper than 50m were stronger than in coastal areas. Analysis of data from the hydrodynamic model showed that the water temperature in the semi-closed bay was relatively higher ($26{\sim}28^{\circ}C$) than in the open sea ($18{\sim}22^{\circ}C$). The exchange volume of semi-closed seawater was $10,331m^3/sec$ in Gwangyang Bay, $16,935m^3/sec$ in Yeosu-Gamag Bay and $13,454m^3/sec$ in Geoje-Hansan Bay. Therefore, it was shown that the lower seawater exchange volume is, the higher seawater temperature will be.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.32 no.4
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• pp.489-499
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• 1999

This research investigated the applicapability of an improved algorithm to calculate the topographic index, ln($\alpha$/tan B), for the topography of Korea employing channel initiation threshold area(CIT) and an exponent for the gradient(H). hanjaechun subwatershed in Cheongdochun and Dongok subwatershed in Wichun test watershed were selected as study areas. The digital elevation models(DEM) of study areas have been made with the resolution from 10m to 100m. Application of CIT to the traditional algorithm provide reasonable computation method in considering channel pixel impact. Introduction of the gradient exponent(H) made it possible to obtain better flow convergence effect in concave topography comparing with the traditional multiple flow direction algorithm. The improved algorithm shows the capability to relax the overestimation problem of rising limb of hydrograph through reducing overestimated high value of topographic index.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.1
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• pp.97-102
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• 2008

The Natural Resource Conservation Service Curve Number(NRCS-CN) method is one of the widely used methods for computation of runoff from a basin. However, NRCS-CN method has a weak point in that the spatial land use distribution characteristics are ignored by using area-weighted CN value. This study developed a runoff estimation algorithm which can reflect the spatial land-use distribution. The algorithm consists of Moglen's theory and a developed flow accumulation estimation program in FORTRAN. Comparisons between the results from area-weighted CN method and this study showed reasonably good agreement with measured data of experimental watersheds. The developed program predicted lower runoff than the conventional NRCS-CN method. As a conclusion, this study proposes a new design direction which can simulate real runoff phenomena. And the developed program could be applied into runoff minimization design for a basin development.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.75-75
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• 2017

하천의 합류부는 서로 다른 지형학적 특성과 수리학적 특성을 가지는 두 개의 하천이 하나로 합쳐지는 구간으로 급격한 흐름의 변화 및 퇴적물의 유입과 수리학적 지형변화가 발생하는 구간이다. 이러한 합류부에서는 흐름구조와 물의 물리 화학적인 특성이 지속적으로 변화할 수 있고, 침식과 퇴적으로 인한 하상변동과 같은 하도 변화가 발생할 수 있다. 또한, 하천의 합류부는 두 지류가 만나 형성되는 지역으로 하천생태계에서 매우 중요한 역할을 하는 구간이다. 이러한 합류부 구간의 혼합 매커니즘을 이해하기 위해서는 지류의 다양한 유입조건에 따른 본류와의 수체혼합의 공간적인 패턴을 분석하는 것이 중요하다. 그러나, 대부분의 합류부 연구들은 실측에 기반한 공간적인 수체혼합의 패턴 분석의 어려움으로 인해 수리 및 수질 수치모형에 의존하여, 실측자료에 기반하여 지류의 유입에 따른 수체혼합을 공간적으로 분석하는 연구는 매우 제한적이었다. 따라서, 본 연구에서는 ADCP를 활용하여 합류부의 혼합 현상을 규명하는 인자로 유속과 수심 등 기본적인 수리학적 인자들뿐만 아니라 최근 활발하게 연구되고 있는 ADCP의 초음파반사율을 활용하여 상이한 농도의 유사가 혼합되는 양상을 측정하여 합류부의 혼합 특성을 공간적으로 분석하고자 하였다. 초음파반사율은 부유사와 관련되는 인자로 SonTek ADCP 이동식으로 측정된 SNR자료를 확산, 물에 의한 흡수를 고려하여 보정한 후 3차원 혼합거동의 공간적인 분포를 도출하였다. 그리고 초음파반사율을 활용한 방식을 검증하고 지류와 본류의 유입 전후 입도분포를 확인하기 위해 LISST 측정을 수행하였고, 드론 영상을 활용하여 유입 유사의 2차원 공간적인 분포를 확보하여 초음파반사율을 활용한 방법과 비교하였다. ADCP, LISST, 드론의 계측자료는 낙동강과 남강 합류부에서 측정되었고, ADCP로부터 제공되는 유속, 수심자료의 공간적인 분포를 분석하여 합류부의 수리특성을 분석할 수 있었고, 초음파반사율을 유사 혼합의 공간적 특성을 규명하는 인자로 활용하여 본류와 지류의 유입량에 따른 다양한 유사 혼합의 3차원 공간적인 패턴을 분석할 수 있었다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.27 no.3
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• pp.75-80
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• 2019

The article is devoted to the interpretation of ammonia, one of the fine dust precursors, absorption behavior in water turbulent flow. The water flow was considered as a turbulent flow with Reynolds number more than $10^4$, because ammonia gas penetration depth was deeper at turbulent flow compared to laminar flow. For the interpretation, the dimensionless mass transfer governing-equation and the constant physical-properties at room temperature were used. The diffusivity of ammonia in water and the kinematic viscosity of water were $2{\times}10^{-9}m^2/s$ and $1{\times}10^{-6}m^2/s$, respectively. The concentration distribution of ammonia in water was estimated with respect to the position from the point where the water started to be exposed to ammonia. The quantitative distribution as a function of the mixing length was also acquired. The quantitative interpretation may provide the insight how much the turbulent flow was more efficient to remove ammonia rather than the laminar flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.260-260
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• 2022

최근 홍수기 유량측정방법은 기존 봉부자를 이용한 접촉식 측정방법에서 영상촬영, 레이더 등 첨단기술을 이용한 비접촉식 표면유속 측정방법으로 변화하고 있다. 비접촉식 측정방법은 각 기술마다 표면유속 측정방법의 차이가 있으나 평균유속환산계수를 적용하여 평균유속을 산정하는 공통적인 과정을 수행한다. 평균유속환산계수는 하천의 각 횡측선 수심-유속분포를 일반적인 분포로 가정하고 표면유속에 0.85를 곱하여 평균유속을 산정한다(Rantz, 1982). 그러나 하천의 측정위치 및 흐름특성에 따라 유속분포가 변화하기 때문에 국내외 많은 연구에서 환산계수의 범위를 0.72에서 1.72까지 제시한 바 있다. 따라서 환산계수 0.85의 일률적인 적용은 실제 유량과 측정 유량의 차이가 발생할 수 있어 측정조건의 적절한 환산계수 산정이 필요하다. 본 연구에서는 20년, 21년 금강의 지류인 봉황천에 위치한 금산군(황풍교) 관측소에서 전자파표면유속계를 이용해 측정한 표면유속과 ADCP를 이용하여 동시 측정한 평균유속의 비교를 통해 환산계수를 산정하였다. 또한 금강 본류의 금산군(제원대교) 관측소에서 저중수위에서 ADCP를 이용하여 측정한 평균유속 분포와 고수위에서 전자파표면유속계로 측정한 표면유속과의 경향성 검토를 통해 평균유속환산계수를 산정하였다. 본 연구에서는 지점의 평균유속환산계수를 단일 값으로 산정하였지만, 추후 하천 흐름특성의 변화를 고려한 평균유속환산계수 산정 기법 개발을 통해 보다 정확한 홍수량을 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.29 no.3
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• pp.139-146
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• 2017

In order to understand the efficacy of submerged breakwater constructed for the beach protection, laboratory experiments were carried out by observing the characteristics of flow around a single shore-parallel submerged breakwater. The velocity field near the shoreline was measured by utilizing the LSPIV (Large-Scale Particle Image Velocimetry) technique, and mean surface and wave height distributions were observed around the submerged breakwater, according to various combinations of incident waves and submerged breakwaters. In this experiment, it was found that the mean flow pattern behind the submerged breakwater was determined by the balance among the gradients of mean water surface and excess wave-momentum flux (i.e., radiation stress tensors) which interact with the wave-induced current developed by the gradients on the rear and the side of the submerged breakwater. The divergent and convergent flow patterns behind the submerged breakwater (i.e., accretion and erosion response) of the numerical study of Ranasinghe et al.(2010) were observed in the measured velocity distributions, and their empirical formula mostly agreed with the experimental results. However, for some cases in this experiment, it was difficult to say that the flow pattern was one of them and was agreed with the empirical formula.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.21 no.1
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• pp.39-44
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• 2013

This study evaluated the effect of fluid flow on the power density in a horizontal-flow microbial fuel cell (MFC). The maximum power densities in four types of flow induced by different channel types in the anode chamber were investigated. The fluid flow at each channel was analyzed using tracer tests. Results of polarization curves showed that the maximum power densities of case 1, 2, 3 and 4 were 95.7, 129.1, 190.9 and 114.2 mW/m2, respectively. Case 3 with a set of guide walls where flow had an S type-like shape showed the highest power density. Based on the Morrill Dispersion Index (MDI) value of case 4, microbial activity would be enhanced since the reactor allows even distribution of substrate but the overflow occurrence would not guarantee stable performance. Therefore, case 3 could be an effective reactor type for MFC because of high electricity generation and stable performance.