• 상하수도학회지
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• 제23권1호
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• pp.77-87
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• 2009

In existing systems, the best method inhibiting corrosion control in water distribution systems is to reduce water corrosiveness. Water corrosion can be decreased by controlling water quality through simple water treatment in treatment plants. On this research, we study the characteristics of tab water qualities in domestic areas, assessment of corrosive water quality and the method of water quality monitoring. This review presents the method of water quality monitoring which is the most applicable. Monitoring for corrosion control in waterworks system is the most proper method; It can prevent serious accidents economically and reduce civil appeals. Surely we should assess corrosive water quality in tab water, and introduce water treatment methods to control corrosive water quality before monitoring for corrosion. According to a lot of researches, it has been proved that simple water treatments can reduce the pipe corrosion. In this review we should indicate that we do not control of the corrosive water quality due to domestic conditions, we should monitor the water quality basically. Therefore, we recognize how the existing water quality can cause problems on pipeline corrosion, how to deal with it. Then it will be possible to apply water quality monitoring for corrosion control in water distribution system. Monitoring for corrosion control can be expressed by LI index, it is already known in literatures. This review presents more simple method than existing methods than existing ones we expect to apply these methods to SCADA in the future.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권4호
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• pp.291-300
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• 2019

상수관망시스템 내 관로가 파손될 경우, 수리를 위해 파손 관로와 인접한 밸브를 차폐하게 된다. 이때, 밸브 차폐로 인해 관망의 일부분이 고립되어 용수공급이 차단되는 단수구역이 발생하게 된다. 단수구역은 파손 관을 포함한 직접고립지역과 직접고립지역으로 인해 의도치 않게 수원으로부터 물 공급이 차단되는 간접고립지역으로 구분된다. 따라서, 관 파손에 의한 단수구역 및 단수용량은 시스템 내 설치된 밸브의 개수와 위치에 크게 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 상수관망시스템 내 최적의 밸브위치를 결정하기 위해 최적화 모형을 개발하고 적용하였다. 예시 관망을 대상으로 단수용량 최소화를 목적함수로 설정한 단목적 최적화와 단수용량과 밸브 설치비용을 동시에 최소화하는 다목적 최적화를 각각 수행하였으며, 두 가지 모형을 통해 도출된 최적 밸브설치 결과를 비교, 분석하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제20권1호
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• pp.109-122
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• 2021

Significant progress in the oil and gas industry advances the application of pipeline into an intelligent era, which poses rigorous requirements on pipeline safety, reliability, and maintainability, especially when crossing seismic zones. In general, strike-slip faults are prone to induce large deformation leading to local buckling and global rupture eventually. To evaluate the performance and safety of pipelines in this situation, numerical simulations are proved to be a relatively accurate and reliable technique based on the built-in physical models and advanced grid technology. However, the computational cost is prohibitive, so one has to wait for a long time to attain a calculation result for complex large-scale pipelines. In this manuscript, an efficient and accurate surrogate model based on machine learning is proposed for strain demand prediction of buried X80 pipelines subjected to strike-slip faults. Specifically, the support vector regression model serves as a surrogate model to learn the high-dimensional nonlinear relationship which maps multiple input variables, including pipe geometries, internal pressures, and strike-slip displacements, to output variables (namely tensile strains and compressive strains). The effectiveness and efficiency of the proposed method are validated by numerical studies considering different effects caused by structural sizes, internal pressure, and strike-slip movements.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.59-70
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• 2022

상수도관망은 대표적인 사회기반시설로 수원에서 수용가에게 물을 공급하는 과정에서 병원성 미생물을 소독하기 위해 염소를 주입한다. 안전한 물의 공급을 위해 잔류염소 농도 기준(0.1-4.0 mg/L)을 유지하도록 규정하고 있으나, 사용자의 사용 패턴, 수령, 상수도관망의 형식 및 특징은 수리학적(i.e., 절점의 압력, 관로의 유속) 및 수질적(i.e., 잔류염소 농도) 특징에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 Multi-objective Harmony Search (MOHS)를 사용하여 수질-수리 인자를 고려한 상수도관망 최적 설계 기법을 개발하였다. 설계인자로는 설계비용과 시스템 탄력성을 고려하였으며, 절점의 압력과 잔류염소 농도를 제약조건으로 적용하였다. 도출된 최적설계안은 상수도관망의 형식 및 특징에 따라 분석하였다. 이러한 최적설계안은 경제적인 측면과 수질 측면의 안전성을 충족할 수 있으며, 사용자의 사용성을 증가시킬 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.170-170
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• 2023

Providing safe and readily available water is vital to maintain public health. One of the most prevalent methods to prevent the spread of waterborne diseases is applying chlorine injection to the treated water before distribution. During the water transmission and distribution, the chlorine will experience a reduction, which can imply potential risks for human health if it falls below the minimum threshold. The ability to determine the appropriate initial intensity of chlorine at the source would be significant to prevent such problems. This study proposes two methods that integrate hydraulic and water quality modeling to determine the suitable intensity of chlorine to be injected into the source water to maintain the minimum chlorine concentration (e.g., 0.2 mg/l) at each demand node. The water quality modeling employs the first-order decay to estimate the rate of chlorine reduction in the water. The first method utilizes a backtracking algorithm to trace the path of water from the demand node to the source during each time step, which helps to accurately determine the travel time through each pipe and node and facilitate the computation of time-dependent chlorine decay in the water delivery process. However, as a backtracking algorithm is computationally intensive, this study also explores an alternative approach using a water age. This approach estimates the elapsed time of water delivery from the source to the demand node and calculate the time-dependent reduction of chlorine in the water. Finally, this study compares the outcomes of two approaches and determines the suitable and effective method for calculating the chlorine intensity at the source to maintain the minimum chlorine level at demand nodes.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권spc1호
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• pp.1197-1210
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• 2022

최근 국내에서는 관로 노후화 및 다양한 수질사고 발생으로 인해 상수도 분야에 대한 관심이 급증함에 따라, 상수도 서비스에 대한 이용자들의 수질민원 또한 증가하고 있다. 수질민원의 경우 실제 수질오염뿐만 아니라 소독을 위한 잔류염소농도에 대한 불편을 포함하고 있으며, 따라서 사용자에게 공급되는 잔류염소농도를 균등하게 유지하기 위해 재염소 처리와 같은 다양한 노력이 시도되고 있다. 본 연구에서는 상수관망 내 잔류염소농도 모의를 위해 적용 대상지역의 수질반응계수를 추정하였으며, 수질기준을 만족시키는 동시에 잔류염소농도 균등화를 고려하기 위한 염소 투입 및 재투입 최적화 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 국내 대규모 지방상수도를 대상으로 적용하였으며, 격자탐색법을 통해 다양한 염소 투입/재투입 계획을 비교 분석하고, 공급 잔류염소농도의 적합성 및 균등성을 중심으로 최적화한 결과를 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권6호
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• pp.2315-2324
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• 2023

Space nuclear reactors are becoming popular in deep space exploration owing to their advantages of high-power density and stability. Following the fourth-generation nuclear reactor technology, a conceptual design of the dual drum-controlled space molten salt reactor (D²-SMSR) is proposed. The reactor concept uses molten salt as fuel and heat pipes for cooling. A new reactivity control strategy that combines control drums and safety drums was adopted. Critical physical characteristics such as neutron energy spectrum, neutron flux distribution, power distribution and burnup depth were calculated. Flow and heat transfer characteristics such as natural convection, velocity and temperature distribution of the D²-SMSR under low gravity conditions were analyzed. The reactivity control effect of the dual-drums strategy was evaluated. Results showed that the D²-SMSR with a fast spectrum could operate for 10 years at the full power of 40 kWth. The D²-SMSR has a high heat transfer coefficient between molten salt and heat pipe, which means that the core has a good heat-exchange performance. The new reactivity control strategy can achieve shutdown with one safety drum or three control drums, ensuring high-security standards. The present study can provide a theoretical reference for the design of space nuclear reactors.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.294-302
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• 2020

대표적인 메타 휴리스틱 알고리즘 중 하나인 유전알고리즘은 생명체의 자연 진화 과정을 컴퓨터 시뮬레이션하며 이 과정에서 선택, 교차, 그리고 돌연변이가 수행된다. 이 과정에서 유전알고리즘은 정의길이가 짧고, 차수가 낮은 반면, 높은 적응도를 갖는 스키마타의 병렬배열에 의해 최적해에 근접해 간다. 본 연구에서는 유전알고리즘의 핵심 작동원리 중 하나인 빌딩블록가설과 상수관망 시스템이 가지고 있는 공학적, 수리학적 특성을 동시에 고려한 최적해 효율성 제고의 가능성을 살펴보고자 하였다. 즉, 공학적 문제 해결에 있어 유전알고리즘 수행을 위한 유전자의 배치순서에 따른 최적화 결과의 효율성을 평가하였다. 공학적 문제로 상수관로 최적설계 문제를 선택하여 적용하였으며, 유전자 배치순서는 기존배치, 네트워크 위상 기반 배치, 그리고 유량크기 기반 배치로 구분하여 공학적 특이성을 반영하였다. 적용결과 유량 크기 기반 배치를 적용한 최적화 결과가 기존배치에 비하여 평균적으로 약 2-3% 우수한 것으로 나타났다. 이것은, 실제 공학 최적화 문제의 적용성과 효율성을 증대시키기 위해서는 명확한 사전지식(수리학적 특성 등)을 활용하여 가능한 이와 같은 우수한해의 특성이 소멸되지 않도록 하는 장치가 반드시 필요하다는 것을 의미한다. 제안된 방법론은, 향후 대규모 상수관망 최적설계에 있어 효율성 제고를 위한 방안으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.96-103
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• 2014

극저온 액체 상태의 LNG는 주거용과 산업용으로 공급되기 전에 가스 상태로 변환된다. 이러한 재가스화 과정 중에 LNG는 $83.7{\times}10^4$ kJ/kg 정도의 많은 냉열에너지를 제공한다. 이 냉열에너지를 일부 선진국들에서는 질소, 수소, 헬륨과 같은 극저온 유체들의 액화, 제빙 및 냉방시스템에 이용하고 있다. 따라서 우리나라에서도 인천, 평택 및 통영 LNG 인수기지 주변에 LNG의 냉열에너지를 이용한 냉열에너지 회수시스템을 설립할 필요가 있다. 여기서는 저열유속상태에서 상변화를 동반하는 LNG의 유동거동 특성을 파악하기 위해 LNG의 85 %를 차지하는 메탄을 작동유체로 사용하였다. 또한 본 논문은 극저온 열교환기 내부를 흐르는 메탄과 질소, 프로판, R11 및 R134a의 유동경계에 영향을 주는 관 직경, 관의 경사각도 및 포화압력의 효과를 보여준다. 또한 여기서 얻어진 이론적 연구결과와 기존의 실험 데이터와도 비교 되었다. 그리고 메탄의 유동경계에 주는 파이프의 경사각도의 영향은 매우 큼을 알 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권1호
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• pp.72-80
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• 2014

This study proposed a wind power generation system utilizing outdoor air on the rooftop and indoor ventilation, which would increase according to the building height, as a way to help to save energy consumption in a building by using wind power energy of the new renewable energy sources. The study measured the distribution of air currents and power generation according to the usage factor of exhaust pipes in the kitchen and bathroom and identified the elements to consider when applying a wind power generation system to buildings in order to use outdoor air on the rooftop increasing according to the height and the indoor ventilation produced in the facility vertical shafts inside the buildings by installing a wind power generation system on the rooftop. (1) The study measured the ventilation velocity of the kitchen hood and bathroom ventilation fan by changing the zone areas by the households according to the usage factor of [${\alpha}$]=33~100%. As a result, the kitchen ventilation pipe generated the ventilation wind of 3.0m/s or more at the usage factor of [${\alpha}$] 66% or higher, and the bathroom ventilation pipe generated ventilation velocity lower than 3.0m/s, the blade velocity of the wind power generator, even after the usage factor rose to [${\alpha}$]=100%. (2) As the old bathroom ventilation pipe generated the ventilation velocity of 3.0m/s, the blade velocity of the wind power generator, even with the rising usage factor [${\alpha}$], the application of an outdoor air induction module increased the ventilation velocity by 2.9m/s at the usage factor of [${\alpha}$]=33%, 3.8m/s at the usage factor of [${\alpha}$]=66%, and 3.6m/s at the usage factor of [${\alpha}$]=100%. Thus the ventilation velocity of 3.0m/s, the blade velocity of the wind power generator, or higher was secured. (3) The findings prove that the applicability of a wind power generation system using outdoor air on the rooftop and indoor ventilation is excellent, which raises a need for various efforts to increase the possibility of its commercialization such as securing its structural stability according to momentary gusts on the rooftop and typhoons in summer and making the structure light to react to the wind directions of outdoor air on the rooftop according to the seasons.