• 상하수도학회지
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• 제19권6호
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• pp.827-837
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• 2005

In this study, we derived a new non-dimensional variable including bubble size and air diffusing area by Buckingham's theorem for making a practical correlation with experimental results. Firstly, we drew a relationship between a non-dimensional variable, $NH/u_s$, which has a form of Froude number and destratification efficiency with a simple theoretical consideration. Then we derived two non-dimensional variables by Buckingham's ${\pi}$-theorem and equating them with a form of $Fr_N$ for making single parameter to correlate overall destratification efficiency. As the result, the single parameter Be number shows a correlations with destratification efficiencies obtained from laboratory and pilot experiments. Also, for the practical applications, we conducted multiple regression analysis using Be and tank area to make predictive equations about destratification efficiency. The result also shows a successful correlations with destratification efficiency ($R^2$>0.9, p<0.001). Using this equation, we proposed a new design methodology with respect to bubble diffusing area.

• 상하수도학회지
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• 제25권2호
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• pp.161-169
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• 2011

This study aims at examining the design factors of the air diffuser system in a particular view of field conditions, and thus improving the procedures currently applied to design the system. First, the CFD model is built for an air diffuser system suitable for field conditions of real reservoirs. Then, the design factors, including destratification number, destratification radius and efficiency of the air diffuser system, are analyzed after a series of simulations over various field conditions. The result shows successful correlations of design factors with DN at the condition, and they lead to estimate of the destratification radius and efficiency of air diffuser system based on DN. It is finally concluded that the design factors are improved such that the air diffuser system is suitable for the field conditions of dam reservoirs.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권3호
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• pp.219-231
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• 2004

수중폭기장치로 저수지 성층을 파괴시켜 저수지 수질을 개선시키기 위한 방법이 최근 널리 이용되고 있다. 본 연구는 주요 성층 파괴기작인 Bubble Plume(공기 부력류)의 수리동역학적 거동특성과 플륨 간격에 따라 변하는 모멘텀 중첩효과가 성층파괴 효율에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 수행하였다. 이를 위해 전산유체(CFD) 소프트웨어를 이용한 2상(공기-물) 3차원의 탈성층모델을 개발했으며, 이로부터 계절에 따라 변하는 다양한 성층강도와 주입 공기량에 따라 변하는 비정상상태의 성층파괴 발달과정은 물론 최적 탈성층 효율을 갖는 플륨간격을 제안할 수 있었다. 모델검증을 위한 실험을 위해 대형 실험조를 개발했으며, 온도성층은 소금물을 이용했던 기존연구와는 달리 가열순환수를 이용한 자연성층을 재현시켜 수행하였다. 연구결과 탈성층 효율은 디퓨서 배치간격에 크게 영향을 받는 것으로 밝혀졌으며, 플륨간격이 수심의 약 1.5배 이내익 때 중첩영향이 강하게 일어났고, PN가 클수록 간격에 영향을 상대적으로 크게 받았다. 또한, 간격이 수심보다 작곤 때는 효율이 PN에 비례해서 선형적으로 증가한 반면 그 이상에서는 효율이 상대적으로 감소하면서 비선형적으로 증가하는 현상을 밝혀냈다. 이상의 연구결과를 통해 주입공기량은 PN가 약 1000, 디퓨서 배치간격은 수심의 1.5배일 때가 최적의 성층파괴 조건인 것으로 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권3호
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• pp.97-109
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• 2010

하계 남강댐 방류수 유입에 의해 강하게 성층화된 남해 강진만에서 3차원 수치모델링 실험을 통해 태풍 통과시 염분장에 미치는 취송류의 영향과 성층 파괴에 대해 연구하였다. 조위와 유속장, 수온장, 염분장에 대해 각각 스킬 분석(skill analysis)을 이용하여 모델을 검증 하였고, 그 결과 대부분 90%가 넘는 재현율을 보였다. 모델은 조류, 담수유입에 의한 밀도류와 바람에 의한 취송류를 잘 재현했다. 대량 담수 유입이 있을 경우 바람의 영향은 강한 밀도류에 의해 상대적으로 큰 효과가 없으나, 담수유입이 감소하는 시기에는 바람이 수직 혼합작용을 촉진하여 바람을 부과하지 않은 모의 실험보다 2~3일 빠르게 성층을 파괴하였다. 담수 유입에 의한 성층과 바람에 의한 성층 파괴는 성층지수(Richardson 수(數), Ri)를 통하여 판단하였으며, 대량 방류시 성층지수는 급속도로 증가하여 Ri 수(數)가 7~20을 보였고, 방류가 중단된 이후에는 바람에 의한 혼합으로, 성층지수는 급격하게 감소하고 Ri 수(數)는 0~2까지 보였으며, 이 때 상하층간 염분은 일정하게 분포하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1995년도 학술발표회 논문집
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• pp.209-212
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• 1995

• 상하수도학회지
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• 제18권4호
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• pp.445-452
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• 2004

Intermittent deep draw artificial circulation system is one of the most widely used destratification systems to control algal bloom in reservoirs in Korea. However, there have been neither theoretical background of design criteria nor operation guide line for efficient application of the system available for such systems. A design method was developed to calculate required compressor capacity and number of circulation units considering physical interactions between stratified water layers and plumes induced by the intermittent deep draw artificial circulation system. The program was tested with data observed in Yeoncho Lake. The results indicated that the developed method can applied in the fields successfully. Further validation processes would improve design and operation methods.

• 한국환경과학회지
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• 제4권2호
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• pp.139-150
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• 1995

한국남해 연안에 위치한 득량만에 있어서 하계의 태양복사, 바람, 조류에 의한 해양의 연적성층 및 연적혼합현상의 시간적 변동특성을 밝히기 위한 연구를 수행하였따. 이를 위하여 27개 정점에서 관측된 수온, 염분, 밀도값을 분석하였고. Simpson과 Hunter(1974)가 제안한 위치에너지 개념을 도입한 에너지 방정식을 이용하여 태양복사, 바람, 조류에너지를 각각 계산하였다. 그 결과 하계 득량만 해양의 연직 성층 및 혼합현상은 태양복사에너지가 일정하다고 할때 바람보다는 조류에 의해 크게 좌우됨을 알 수 있었고, 조류에너지에 의한 수괴의 연직합에너지이여율 $epsilon$의 값은 약 0.010 ~ 0.014사이를 나타내고 있었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.37-42
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• 2014

In Korea while the dam or reservoir is an important water resource, the value of this water resource is deteriorating by thermal-induced stratification. To ameliorate the water quality of reservoir by breaking stratification the use of air diffuser system is now widespread in Korea. According to the previous research, dynamics of bubble plume and destratification efficiency depended upon two dimensionless groupings; Mh and Pn suggested by Asaeda et al (1993). However, these two variables only include Q, N, H, g, u. and installed Boryeong reservior in appropriate width of water aeration, air dose and number of installations after calculating by applying these figures. This paper is performed to find out effect analysis about water aeration improvement to break thermal stratification.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.239-243
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• 2011

우리나라 주요 수자원인 댐 저수지는 여름철 성층현상으로 인해 많은 수질문제가 발생하여 산기식 수중폭기장치를 설치하고 있다. 그러나 산기식 수중폭기장치의 설계인자들은 대부분 lab-scale의 실험연구를 통해 검토되고 설계에 반영되고 있어 실제 댐 저수지에 적용하기 위해서는 현장적용성을 고려하여 개선될 필요가 있다. 따라서 본 연구는 실제 댐 저수지의 현장조건을 고려하여 CFD 모의실험을 통해 산기식 수중폭기장치의 설계인자인 무차원변수 DN (Destratification Number)과 탈성층 영향반경 및 효율을 검토하였다. 그 결과 현장조건에서의 DN값은 lab-scale 실험조건보다 더 넓은 범위를 가지며, 단위수심당 탈성층 영향반경은 DN값이 증가할수록 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 탈성층 효율은 DN값이 증가할수록 선형적으로 증가하다가 증가율이 감소하면서 일정해지는 것으로 분석되었다.

• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.253-258
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• 2018

주암호의 복교지점에서 2000년의 여름성층은 태풍 Prapiroon에 의해 파괴되었다. 성층의 파괴는 수체의 물리, 화학적 성질을 바꾸고 생물상의 변화를 유발시켰다. 투명도는 태풍 전에는 195 cm였는데 태풍 후 84 cm로 줄었는데, 이는 강한 바람에 의한 수체의 수직혼합으로 저층의 퇴적물이 부유되면서 투명도를 감소시킨 때문으로 추측된다. 식물플랑크톤 개체수의 수직분포에서는 태풍 전에는 수심 2 m에서 최대의 개체수가 조사되었었지만 태풍 직후에는 특정 수심의 peak가 없이 전 수층에 고른 분포를 하다가 재성층이 이루어진 후 다시 표수층>수온약층>심수층의 분포를 보여주었고 최고의 개체수는 수심 1 m에서 관찰되었다. 식물플랑크톤의 탄소생물량도 수심 2 m 부근에서 가장 많다가 태풍 직후에는 전 수층에 고루 분포하였고, 재성층 후 다시 표층에 가장 높은 생물량을 보여주었다. 클로로필 a의 농도는 태풍 전후에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 태풍에 의한 성층과 재성층은 식물플랑크톤의 분류군 조성도 변경시켰는데, 태풍 전의 주요 우점 식물플랑크톤은 Aulacoseira granulata를 비롯한 규조류였으나 태풍이 지나간 후 녹조류가 세포수와 생물량에서 규조류를 압도하였고, 이후 강우와 수온의 하강으로 성층이 교란되면서 Microcystis aeruginosa에 의한 남조류의 절대 우점으로 천이 되었다.