• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제23권2호
• /
• pp.171-181
• /
• 2011

최근 생산비용을 절감하고 고밀도의 해양에너지발전시스템을 구축하기 위한 다양한 접근이 시도되고 있다. 본 연구에서는 방재와 파랑에너지의 이용이라는 두 목적을 달성하기 위하여 가장 효율적인 에너지의 변환시스템으로 널리 알려져 있는 파력발전장치인 진동수주형(OWC, Oscillating Water Column) 파력발전시스템을 적용한 curtain식 저반사구조물에 대해 단주기파랑의 작용하에서 공기터빈에 직접 작용하는 압축공기의 흐름속도와 구조물에 작용하는 파압에 관한 특성을 3차원수치실험으로부터 검토한다. 해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 이상류(二相流) 수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사파고의 변화와 curtain wall의 침수심에 따른 압축공기의 속도변화 및 작용파압의 특성을 확인하였고, 더불어 반사율이 최소가 되는 주기에서 압축공기의 최대속도가 발생하는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권12호
• /
• pp.737-746
• /
• 2019

국내에서 발생하는 산사태는 대부분 강우에 의해 유발된 표층붕괴 형태이며 많은 연구자들에 의해 체적함수비를 통한 붕괴 예측 가능성이 밝혀졌다. 본 연구에서는 체적함수비 증가 기울기 특성을 통해 붕괴를 판단하는 방법에 대해 고찰하였다. 이를 위해 화강암 풍화토를 이용하여 실내 토조실험을 수행하였다. 강우강도 30, 50 mm/hr 조건하에 표층의 포화 상태를 확인하기 위해 비탈면 상부, 중부, 하부 10, 20 cm 심도에 체적함수비계를 설치하였다. 실험결과 체적함수비를 사용한 붕괴 판단은 비탈면 경사에 따라 제한적으로 적용될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 강우 침투속도에 의한 유효누적강우량이 붕괴시간을 결정하는 요인으로 판단된다. 체적함수비 증가 기울기를 활용한 붕괴 판단 시 체적함수비의 설치 위치 및 심도에 의해 결과가 달라지는데 실험데이터에 의하면 비탈면 하부 20 cm에서의 계측 값이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 확인된 체적함수비 분석 방법 및 설치위치 선정 방법은 향후 체적함수비를 활용한 계측기준을 제시하기 위한 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.345-357
• /
• 2011

최근 지구환경문제와 에너지원의 다각화를 위한 일환으로 파랑에너지를 이용하는 신재생에너지의 기술개발이 유럽과 일본 등을 중심으로 활발히 추진 및 실용화되고 있다. 특히, 케이슨 내의 공기실에서 파랑에 의한 수면의 상하운동으로 유도되는 공기흐름을 이용하는 진동수주형 파력발전시스템은 가장 효율적인 파랑에너지흡수장치로 알려져 있고, 따라서 상업화에 가장 근접한 파력발전장치 중에 하나이다. 본 연구에서는 진동수주형 파력발전구조물에서 터빈(Wells터빈)에 직접 작용하는 공기흐름속도를 2차원 및 3차원수치실험으로부터 검토하며, 이 때 형상의 변화에 따른 공기의 최대흐름속도를 추정하여 진동수주형 파력발전구조물의 최적형상을 논의한다. 수치해석에서는 기체와 액체의 혼상동적현상을 동일한 지배방정식으로 해석하는 혼상류(2상류)수치모델에 기초한 3차원수치파동수로를 적용하였다. 이로부터 입사주기대에 따라 최적형상의 크기가 상이하게 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 최소의 반사율이 발생하는 주기 대에서 공기흐름이 최대로 된다는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제41권5호
• /
• pp.473-482
• /
• 2008

본 연구의 목적은 최근 끝막이 공사가 완료된 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식특성을 정량적으로 분석하는 것이다. 침식실험은 국내 최초로 제작되고 그 타당성이 검증된 전북대 환형수조를 이용하여 각기 다른 밀도를 갖는 균일저면 조건하에서 수행되었으며, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력 및 침식률계수가 정량적으로 산정되었다. 한편, 일반적으로 점착성 퇴적물의 침식특성은 퇴적물의 물리.화학적 기본특성에 따라 크게 변화하므로, 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 이러한 특성 또한 조사되었으며, 이와 연계하여 침식특성이 해석되었다. 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 경우에, 저면밀도 $1.17{\sim}1.34g/cm^3$ 범위에서 침식한계전단응력은 $0.26{\sim}0.52N/m^2$로 로그함수적으로 증가하였으며, 침식률계수는 $14.28{\sim}6.02mg/cm^2\;hr$ 범위로 지수함수적으로 감소하였다. 산정된 침식 매개변수들은 타 지역 점착성 퇴적물과 또한 비교/분석되었으며, 그 값은 정량적으로 지역마다 크게 다른 것으로 나타났다. 특히 새만금 인공호 점착성 퇴적물의 침식한계전단응력은 군산해역 퇴적물보다는 크며, 시화호 퇴적물과는 유사한 것으로 나타났으며, 반면에 새만금 인공호 퇴적물의 침식률계수는 군산해역 퇴적물보다는 작은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권12호
• /
• pp.807-818
• /
• 2020

본 연구에서는 산림유역의 소류사 유출량을 산정하기 위해 음향센서를 이용한 하이드로폰을 사용하였다. 하이드로폰의 수로실험과 현장실험을 통해 반응 특성을 분석하고 정량적 소류사 유출량을 산정하여 실측된 유출량과 비교·분석하였다. 하이드로폰 반응은 유량 변화에 따라 펄스값이 변하였지만 모래에는 반응하지 않았다. 입자 크기와 무게에 따라서 펄스값이 다르게 나타났는데 크기와 무게에 따라 적합한 반응을 나타내는 특정 채널이 있었다. 또한 무게와 부피 변화에 따른 반응도 적합하게 나타났지만 특히, 무게 추정에 적절한 것으로 분석되었다. 현장에 설치된 하이드로폰에 대해서 자동충격전달 장치를 이용하여 채널별 반응 특성 분석으로 센서의 정상작동 여부 및 채널별 출력값의 적합성을 확인하고 소류사 유출량 산정을 위해 적합한 채널을 선정하였다. 하이드로폰 펄스와 평균유량을 이용하여 소류사 유출량 산정식을 개발하고 개발된 식과 현장에 실측된 유출량과 비교한 결과 전체적으로 실측값과 유사하게 나타났다. 하이드로폰을 산림유역의 소류사 모니터링에 활용한다면 유출되는 소류사량의 무게를 정량적이고 지속적으로 산정하는데 효율적인 것으로 검토되었다. 국내 산림유역에서 음향센서가 내장된 하이드로폰을 이용하여 소류사 등 토사유출 모니터링에 활용성을 검증함으로써 관련 분야의 연구 및 기술개발 증진에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권1B호
• /
• pp.125-135
• /
• 2008

본 연구의 목적은 금강하구의 표층에 분포하는 점착성 퇴적물의 침식매개변수를 정량적으로 산정하는 것이다. 또한 본 연구는 침식매개변수들의 금강하구역 내에서의 지엽적 계절적 변화에 대한 조사와 타 지역 분석 결과와의 비교/분석을 통한 공간적 변화에 대한 조사를 포함한다. 점착성 퇴적물의 침식특성은 기본적으로 퇴적물 자체의 물리 화학적 특성에 의해 크게 영향을 받으므로, 본 연구는 또한 퇴적물의 이러한 기본특성이 침식특성에 미치는 영향에 대한 정성적 분석을 포함한다. 침식실험은 전북대 환형수조를 이용하여 균일저면 조건하에서 수행되었으며, 저면밀도와 바닥전단응력을 변화시키면서 총 16회의 실험이 수행되었다. 실험결과에 따르면, 금강하구역 점착성 퇴적물은 저면밀도 $1.14{\sim}1.38g/cm^3$ 범위에서 침식한계전단응력(${\tau}_{ce,s}$)은 $0.19{\sim}0.41N/m^2$, 침식률 계수(${\varepsilon}_{M,s}$)는 $54.26{\sim}7.70mg/cm^2{\cdot}hr$ 범위의 값을 갖는 것으로 나타났다. 또한 산정된 침식 매개변수들은 타 지역 점착성 퇴적물과 비교시 정량적으로 그 값이 크게 다른 것으로 나타났으나, 금강하구역 내에서의 지엽적/계절적 변화는 미미한 것으로 나타났다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제17권3호
• /
• pp.440-448
• /
• 2003

In the present paper, numerical simulations of buoyant plume dispersion in a neutral and stable atmospheric boundary layer have been carride out. A Lagrangian Stochastic Model (LSM) with a Non-Linear Eddy Viscosity Model (NLEVM) for turbulence is used to generate a Reynolds stress field as an input condition of dispersion simulation. A modified plume-rise equation is included in dispersion simulation in order to consider momentum effect in an initial stage of plume rise resulting in an improved prediction by comparing with the experimental data. The LSM is validated by comparing with the prediction of an Eulerian Dispersion Model (EDM) and by the measured results of vertical profiles of mean concentration in the downstream of an elevated source in an atmospheric boundary layer. The LSM predicts accurate results especially in the vicinity of the source where the EDM underestimates the peak concentration by 40% due to inherent limitations of gradient diffusion theory. As a verification study, the LSM simulation of buoyant plume dispersions under a neutral and stable atmospheric condition is compared with a wind-tunnel experiment, which shows good qualitative agreements.

• Water Engineering Research
• /
• 제1권2호
• /
• pp.159-168
• /
• 2000

In this paper, the increment of the local scour depth at piers by constructing the bridge between existing bridges is examined through the experiments in which 5 piers in the non-cohesive bed material in the experimental flume were installed. In the experiments the maximum distance of 25 times of the pier length and the maximum distortion width of 8 times of the pier width were utilized. Through the experimental studies, it was indicated that low flow, which can be characterized as the flow having low Froude numbers, the maximum bed configuration change is obtained when the piers are installed in the straight line in the flor direction without any distortion. However, In the high flow, which can be characterized as the flow having high Froude numbers, the maximum bed configuration change is obtained when the piers are installed with some distortion from the flow direction. The influence of the bed configuration by interaction between bridge piers is changed depending upon the Froude numbers, the distance between piers, and the distortion width between adjacent bridge piers. Also, because the scour patterns are affected by the bed configuration, the maximum scour should be increased by about 60% compared to that in a single pier if the interaction between bridge piers exists. It can be suggested that the maximum scour depth at bridge piers predicted by applying the existing equations should be increased if the interaction between bridge piers exist. Those cases are found when new bridges are constructed successively in the river in the urban area.

• Water Engineering Research
• /
• 제1권2호
• /
• pp.95-105
• /
• 2000

A method is presented which enables easily the computation of the suspended sediment discharge as the mean sediment concentration and mean flow velocity. This method has significant advantages over the traditional method, which principally depend on a set of measured concentration data. The method is based on both a new sediment concentration and mean sediment concentration equations which have been derived from the entropy concept used in statistical mechanics and information theory: (1) The sediment concentration distribution equations derived, are capable of describing the variation of the concentration in the vertical direction. (2) The mean concentration equation derived, is capable of calculating easily the mean concentration by using only one measured concentration in open channel. The present study mainly addresses the following two subjects : (1) new sediment concentration and mean sediment concentration equations are derived from the entropy concept : (2) An efficient and useful method of suspended sediment-discharge measurements is developed which can facilitate the estimation of suspended sediment-discharge in open channel. Flume and laboratory data are used to carry out the research task outlined above. An efficient method for determining the suspended sediment-discharge in the open channel has been developed. The method presented also is efficient and applicable in estimating the sediment transport in rivers and the sediment deposit in the reservoirs, and can drastically reduce the time and cost of sediment measurements.

• Water Engineering Research
• /
• 제2권4호
• /
• pp.243-259
• /
• 2001

Local phenomena around bridge piers and abutments are generally considered to be similar, nevertheless the presence of the incoming boundary layer on the side wall in the abutment case generates extra pressure gradients and consequently a more complex vortex pattern. In the literature, experimental data for bridge abutments are relatively scarce; in particular almost no data are available for the time evolution of the scour. In this work we present the results of several long duration (3 days longrightarrow5weeks) clear water scour laboratory tests around bridge abutments; the time evolution of the erosion process is analysed with respect to local and global characteristic values (maxima, volume, hole shape). In particular we analyse the effect of the constriction ratio b/B between the transversal obstacle dimension and the flume width: in many practical situations abutments (or piers) obstruct a significant portion of the channel, so that the average acceleration due to constriction is expected to increase the scour effects of the local acceleration around the obstacle. Measured values for maximum scour are poorly predicted by literature formulas. Scour depths are positively correlated with the constriction ratio, but increases are smaller than expected from literature indications. Experimental results show that models for bridge piers cannot be directly applied to abutments; in particular, time scales for the latter are significantly larger than for piers.