• 한국수자원학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.153-162
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• 1999

본 연구에서는 정지수체에서 다공확산관을 통해 방류된 연직다중의 혼합 및 희석 특성에 대해 규명하였다. 3차원 실험수조에서 실험을 통해 밝혀진 결과는 다음과 같다. 우선 다공확산관의 병합과정을 살펴보면 흐름의 안정조건에 따라 병합거리가 다소 차이가 있기는 하지만 {{{{ { z}_{ } }}}}/{{{{ {l}_{ } }}}}가 대략 3인 지점부터 병합이 시작되어 그 이후에는 평면부력？의 거동에 서서히 가까워짐을 알 수 있다. 최소희석률에 대해 분석해 본 결과, 방류운동량이 지배적인 영역, 천이영역, 그리고 부력이 지배적인 부력류영역으로 나누어 희석률 특성을 표현할 수 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 실험결과 다공확산관의 경우 부력류영역의 희석률 상수가 평면확산관에 비해 15% 더 높게 나왔다. 그 이유는 다공확산관의 경우 병합 이전에는 개별의 경계면에서 주변수의 포획이 발생하여 희석이 증대되기 때문이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1998년도 학술발표회 논문집
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• pp.505-511
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• 1998

• Water Engineering Research
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• 제3권2호
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• pp.93-111
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• 2002

In this paper, mixing characteristics and dilution of the merging buoyant discharges from array of multiple jets has been extensively studied in the hydraulic model experiments. New equations for dilution, which include the merging effects correctly, were derived. Experiments were constructed in a 20-m long, 4.9-m wide and 0.6-m deep flume, and the model diffuser was manufactured to indicate the typical characteristics of the existing ocean wastewater outfall in South Korea. Buoyant discharge from the diffuser was reproduced using heated water. Water temperature was measured using CC-Type thermocouple sensors, which were connected to a 40-channel data logger. Experimental results show that merging between ports in a particular riser is dependent upon the discharge densimetric Froude number, whereas merging between two ports which are facing each other at 90$\circ$ at the adjacent risers is dependent upon the discharge densimetric Froude number and distance from the port and port spacing. Centerline dilution increase with distance from the port outlet until two plumes has merged. However, after merging occurs, increase of the centerline dilution almost stops. Further distance from the position where merging occurs, centerline dilution increases again.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.613-620
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• 1998

샌프란시스코 해양방류의 근영역거동에 대한 현장 및 실험연구는 유량조건과 해양조건을 만족하는 것으로 다공확산관에 의한 해양방류의 전형적인 유형이라 할 수 있다. 특히 실험자료들은 현장시험을 모의한 밀도층을 갖는 견인수조로부터 얻어진 것이다. 이들 자료를 이용한 폐수영역거동의 모형연구는 최소희석률, 회종희석높이 및 희석두께를 수리 및 수학적 모형인 UM모형, UDKHDEN모형, RSB모형과 CORMIX 모형을 이용한 예측치와 실측치를 비교 분석하였다. 수리모형연구는 현장에서 관측된 주요현상들을 재현할 수 있었다. 또한 현장시범이나 수학적모형으로부터 얻을 수 없는 다공확산관의 혼합기능을 관찰 할 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제12권2호
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• pp.53-69
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• 2000

수중다공확산관을 통해 1차 처리수를 마산만에 방류하고 있는 마산·창원 하수종말처리장의 증설계획에 따른 하수방류량의 증가시 현재의 해양방류시설을 그대로 사용하였을 경우 방류하수의 희석률 변화를 예측하였다 하수처리시설 증설후 방류량의 증가에 따라 희석률은 큰 폭으로 감소하였다 이에 대한 개선방안 도출을 위해 현 위치에서 확산관의 배치와 길이를 변경해서 희석률의 개선효과를 CORMIX 모형을 사용하여 조사하였다. 확산관의 길이가 연장되고 확산관축을 해류방향에 대해 평행보다는 직각이 되게 배치했을 경우 희석률은 다소 증가하였으나 소조기의 약한 해류에서는 희석률의 변화가 거의 없어 현위치에서의 한계성을 보였다 하수처리장의 2단계와 3단계의 증설에 대비한 새로운 방류위치선정과 확산관의 최적배치로 희석률을 크게 높일수 있는 대안을 모형 모의 결과로부터 제시하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권2호
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• pp.116-126
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• 1999

본 논문에서는 해양 수중 다공확산관을 통해 하수종말처리장에서 1차 처리된 하·폐수를 해양방류하고 있는 마산만에서 방류수의 근역 희석률에 대한 계절별 변화를 고찰하였다. 방류수역에서 관측된 수온·염분의 수직분포와 대조기·소조기의 유속 자료를 입력하여 CORMIX 모형으로 계절별 희석률을 구하였다. 수심 15m 내외의 방류수역에서 수직적 등밀도 혼합이 전 층에서 형성되는 겨울철과 가을철 순으로 방류수의 근역 희석률이 가장 높았으며, 수온약측이 점차 깊어지는 여름철에는 희석률이 크게 감소하였다. 주변해수의 유동성에 따른 난류확산이 작은 소조기 정체시에는 여름철의 희석률이 겨울철보다 약 1/4정도로 작으며, 유속이 큰 대조기에는 두 계절의 차이가 30%정도로 적었다. 이는 여름철의 조류가 약한 정체시에 방류하수로 인한 수질오염이 마산만 방류수역에 가장 심하게 나타날 것으로 사료된다.

• Ocean and Polar Research
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• 제22권2호
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• pp.69-80
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• 2000

A 3-D particle tracking model with normalized characteristic equations has been developed to predict the variation of near-field mixing characteristics and the far-field transport of the effluent plumes discharged from sea outfalls. The model was applied to the case study on the Masan sea outfall plumes discharged through a submerged multiport-diffuser. Numerical simulations of the effluent transport for 15 days which cover neap and spring tidal cycles in Masan Bay were conducted using fall velocities of the solid wastes and the initial plume characteristics obtained from normalized near-field characteristic equations. The results showed that time variations in near-field minimum dilutions with tidal ambient flow conditions are about $45{\sim}49$. Most of the heavy particles in the effluent plumes were settled and deposited in the vicinity of the outfalls immediately, and the finer particles were transported eastwards 3 km away from the outfalls for 15 days. A similar depositional trend of contaminated sediment was also found during a recent field survey.

• 한국항만학회지
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• 제11권2호
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• pp.231-240
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• 1997

미국에서는 오랜 전부터 1차 처리된 폐수를 해양배출구를 통하여 심해저로 흘러보내어 보다 효율적인 폐수처리에 기여하고 있다. 해저의 경사 때문에 연안의 폐수처리장에서 긴 관을 통해 심해저로 다공배출구를 연결시키고 있다. 그러나, 심해저확산배출구를 통해 흘러 나와 형성된 플롬이 근접한 연안에 간접적으로는 인간의 건강에 해를 줄 수 있다는 보고 때문에 바다의 물리적인 조건을 세심하게 고려한 심해저 확산배출구의 적절한 수심에서의 배치가 요구되고 있다 .우리나라의 연안역에서도 보다 효율적이고 신뢰할 수 있는 폐수처리를 위해 해양배출에 대한 고려를 하여야 할 것이다. 플롬의 거동을 예측하기 위해 일련의 플롬 동역학에 대한 연구에서는 여러 가지 모델이 사용되어 왔으나 대부분의 경우 플롬거동의 계산치가 현실과는 동떨어져 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 배출특성과 해양의 조건을 시뮬레이션 하기 위한 플롬모델의 적용에서 개선방안을 제시하고자 하였다. 플롬모델에서 파랑과 흐름과 같은 실질적인 해상조건을 반영한 입력 파라메타를 도입하여야 하는 것이다. 이 논문에서는 최근의 마말라 만 연구에서 선택한 특정 모델의 입력 변수 중에 장파는 고려하지 않고 해류만을 고려한데서 오는 단점을 보완하여 선행파이론에 기초한 장파와 흐름이 공존함으로써 야기되는 해저로부터의 플룸 상승과 초기 희석 계산을 수행하였다. 실제적으로 해저에서 플룸의 형상이 해수뿐만 아니라 장파에 의해서 크게 영향을 받는다는 것을 염료를 넣어 플룸을 사진촬영함으로써 증명하였다. 앞으로의 연구에서는 장파와 같은 현실적인 인자를 세심하게 고려함으로써 계산 결과를 더욱 현실 값에 접근시킬 수 있게 되었다. 물론, 장파와 같은 인자를 도입함으로써 야기되는 물리학적인 한계점은 관련된 가정을 통해 어느 정도 보완이 되었지만 그러한 한계점은 향후 3차원적인 플룸 역학을 다룸으로써 보강차원의 실증적 연구자 더 필요하다고 하겠다. 미국환경보전국에서 승인한 개량플룸모델 중에서 RSB 및 UM모델을 플룸거동을 계시하는데 사용하였으며, 장주기파의 조건하에서 계산된 값을 플룸의 상승 및 초기회석의 관점에서 비교하였다.

• 한국항만학회지
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• 제11권2호
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• pp.215-230
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• 1997

미국에서는 오래 전부터 보다 효율적인 폐수 처리를 위해 1차 처리된 폐수를 연안의 폐수처리장으로부터 긴 관을 통해 심해저로 흘러 보내고 있고 큰 효과를 보는 것으로 알려져 있다. 그러나, 십해저 확산배출구률 통해 흘러 나와 형성된 플룸이 근접한 연안에 간접적으로는 인간의 건강에 해를 줄 수가 있기 때문에 바다의 물리적인 조건과 지형적인 조건을 고려한 심해저 확산배출구의 적절한 수심에서의 배치가 필수적이라 하겠다. 미국의 세계적인 관광 도시 호놀룰루시가 위치해 있는 오하우섬 남쪽에서는 위치의 중요성과 다량의 배출 폐수 때문에 중요시되는 샌드 아일랜드 배출구와 호노울리우리 배출구가 관심의 대상이 되었으며 현재까지 화산배출구의 배치에 적합한 수십선정에 대한 타당성 연구가 진행되어져 왔다. 최근에는 9백만 불의 지원을 받아 행한 마말라 만에 대한 이전의 연구(프로젝트MB-4)에서는 샌드아일랜드의 확산 배출구 주위예서 플룸의 표면수도달 빈도가 실질적인 값보다 훨씬 높은 값으로 계산되었는데 본 논문에서는 마말라 만에 대한 연구의 단점을 보완하고 마말라 만 연구에서와 같은 모델을 이용하여 플룸의 표면수 도달 빈도와 초기 회석도를 실질적인 값에 거의 근접시키는데 성공했다. 본 논문에서 중요시한 것은 마말라 만 연구에서 선택된 특정 모델의 입력 변수 중에서 배출구 주위의 해수 컬럼에서 상층과 전체적인 밀도분포를 고려하지 않은 데서 오는 단점을 보완하여 1미터 간격으로 측정된 상충을 포함한 현실적인 밀도분포를 이용하고 플룸의 상승과 초기 희석도를 계산할 때 상층의 밀도 분포를 고려하였다. 앞으로의 연구에서 상층파 전체적인 밀도 분포를 고려함으로써 예측 수치를 더욱 현실 값에 접근시킬 수 있음을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.641-649
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• 2006

본 연구에서는 PIV를 이용하여 측정한 평균유속장의 실험결과에 근거하여 10의 종횡비를 갖는 3차원 순수사각형제트의 거동을 고찰하였다. 장축상의 횡분포에서 안장형 분포가 관찰되었다. 점원개념으로부터 유도된 이론적인 중심선유속의 식은 측정된 중심선유속과 잘 일치하였으며 원류핵영역, 2차원영역, 그리고 축대칭영역의 분할을 제시하였다. 이러한 이론적인 중심선유속의 감소에 의해 분할된 2차원영역의 범위가 천이영역에 비해 상대적으로 작게 관찰되었다. 작은 종횡비를 갖는 사각형제트의 거동이나 실제 해양의 깊은 수심에서 다공확산관을 통해 방류되는 하 폐수의 거동을 예측하기 위한 2차원모형의 적용은 2차원영역을 지난 천이영역과 축대칭영역에서 중대한 오차를 야기할 수 있다. 2차원영역에서 가우스 상수가 보존되는 경향을 보였으며 2차원영역의 끝 지점에서 확장률이 감소함을 알 수 있었다. 중심선유속으로 무차원화 된 중심선 난류 강도는 초기에 급격히 증가하였고 높은 레이놀즈수에서 상대적으로 높은 난류강도를 보여주었다.