• 해양환경안전학회지
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• 제20권3호
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• pp.304-311
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• 2014

In this study, to apply hydrogen energy to ship engine and to generate effective hydrogen production, we investigated the effects of high temperature $H_2SO_4$ feed rate and cooling water rate to pump parts with fixed frequency needed to reciprocate motion and a simulation was conducted at each condition. In the fixed frequency and cooling water inlet flow rate of 0.5 Hz and 3.9 kg/s, we changed the high temperature $H_2SO_4$ flow rate to 47.46 kg/s (it is 105 % of 45.2 kg/s), 49.72 kg/s (110 %), and 51.98 kg/s (115 %). Also, at 0.5 Hz and 45.2 kg/s of frequency and high temperature $H_2SO_4$ flow, the thermal hydraulic analysis was performed at the condition of 95 % (3.705 kg/s), 90 % (3.51 kg/s), and 85 % (3.315 kg/s). In overall simulation cases, the physical properties of materials are more influential to the temperature increase in the pump part rather than the changes on the feed rate of high temperature $H_2SO_4$ and cooling water. A continuous operation of pump was also capable even if the excess feed of high temperature $H_2SO_4$ of about 15 % or the less feed of cooling water of about 15 % were performed, respectively. When the increasing feed of high temperature $H_2SO_4$ of up to 5 %, 10 %, and 15 % were compared with base flow (45.2 kg/s), the deviation of time period rose to a certain temperature and ranged from 0 to 4.5 s in the same position (same material). In case of cooling water, the deviation of time period rose to a certain temperature and ranged from 0 to 5.9 s according to the decreasing feed changes of cooling water at 5 %, 10 %, and 15 % compared to a base flow (3.9 kg/s). Finally, the additional researches related to the two different materials (Teflon and STS for Pitch and End-plate), which are concerned about the effects of temperature changes to the parts contacting different materials, are needed, and we have a plan to conduct a follow-up study.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권3호
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• pp.143-149
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• 2012

한국원자력연구원의 지하처분연구시설인 KURT 부지에 가상의 심지층 처분 시설을 가정하고 안전성평가를 수행하기 위해 필요한 지하수 유동 자료를 작성하기 위한 지하수 유동 모의가 수행되었다. 연구지역의 전반적인 지하수 유동 특성을 고려하기 위해, 광역 규모의 지하수 유동 모의를 먼저 실시하여 국지 규모 지하수 유동 모의에서 이용될 경계 조건을 구하고, 현장에서 확인된 단열 자료를 반영하여 국지 규모에서의 지하수 유동계가 모의되었다. 같은 방식으로 국지 규모에서 지하수 유동에 관한 경계 조건을 뽑아내어 KURT 부지 규모의 지하수 유동 모의에 이용하였다. 국지 규모의 지하수 유동 모의 결과로 얻어진 지하수위 분포를 통해 입자 추적(particle tracking) 모의를 수행하여 가상의 처분 부지 위치에서 지표로 흐르는 지하수의 유동 경로를 확인하고, 경로의 길이와 지하수의 시간당 유동량(discharge rate)을 구하였다. 본 연구에서 이용된 일련의 지하수 유동 모의 및 입자 추적 모의 방법은 향후 심지층 처분 시설의 안전성 평가에 필요한 자료를 작성하는데 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.772-779
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• 2012

본 연구에서는 원뿔형으로 개발된 미세기포형 산기관의 성능향상을 위하여 운용적 측면에서 실험과 전산모사적 방법을 이용하였다. 산기관 잠김깊이의 변화에 대해 성능실험이 용이한 실증 규모의 타워형 생물반응기에 산기관을 장착하여, 잠김깊이가 표준산소전달계수($K_{L}a_{20}$) 및 표준산소전달효율(SOTE) 등 산소전달 성능에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 또한, 2상 유동에 관한 유체역학적 전산모사를 이용하여 산기관 수와 잠김깊이에 대한 유동현상을 파악함으로써 산소전달 성능변화에 대한 원인을 규명하였다. 산소전달 성능실험결과, 산기관의 잠김깊이를 6 m에서 12 m로 증가시킴에 따라 표준산소 전달계수는 7% 증가하였으나 표준산소전달효율은 39~72% (5.6 %/m)로 대폭 상승하였다. 유동 해석결과, 산기관의 수가 증가함에 따라 공기 체적분율 및 공기와 시험수의 유속 모두 증가하였으며, 공기와 시험수의 유속 경향은 유사하게 나타났다. 잠김깊이가 증가함에 따라서 공기 체적분율, 공기 및 시험수의 유속은 조금씩 감소하는 경향을 나타냈다. 선회 병류유동은 기포류의 확산과 상승속도를 결정하는 주요 인자로서 선회강도가 과도하게 큰 경우에는 기포 체류시간과 체류량이 감소되므로 산소전달 성능을 저하를 예측할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권7호
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• pp.545-554
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• 2005

금번 연구는 낙동강 유역의 영강, 위천, 회천, 거창위천, 청도천, 단장천에서 산란기와 성어기에 어류의 서식과 수심, 유속, 하상재료 등 수리학적 특성에 관한 자연과학과 공학의 학제간 상호 연계조사를 시행하였으며, 어종별(피라미와 갈겨니), 성장단계별(산란기와 성어기), 서식처조건별(수심, 유속과 하상재료) 어류 서식 적합도 기준을 작성하였다. 유지유량 증분법 개념의 물리적 서식처 모의시스템을 적용하여, 낙동강 유역의 주요 하천에서 어류서식에 적합한 유량을 산정하고, 그 중 가장 큰 유량값을 생태학적 추천유량으로 결정하였다. 금번 결정한 생태학적 추천유량은 내성천 $6.5\;m^3/s$ 등 $5.0\;m^3/s{\sim}10.0\;m^3/s$ 이었다. 또한 생태학적 추천유량과 기존에 산정된 생태계 필요유량 및 유황분석 결과를 비교${\cdot}$검토 하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권4호
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• pp.265-282
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• 2008

중 저준위 방사성폐기물 처분 부지의 부지특성조사 결과를 이용하여 처분장 부지의 지하수 유동체계를 이해하기 위한 수치 모델링을 수행하였다. 부지의 투수성 단열대 및 암반단열의 분포 특성에 근거하여 단열망 모델을 구축하고, 이를 이용하여 생성된 10개의 수리전도도장을 지하수 유동 모델링에 반영한 추계론적 Hybrid-EPM 방법으로 수치 모델을 구성하였다. 10회의 지하수 유동 모델링 결과, 처분 부지의 지하수두 및 지하수 흐름은 지표 근처에서 지형적인 요소에 크게 지배를 받는 것으로 나타나며 처분장 심도에서는 주변에 존재하는 투수성이 높은 단열대에 의해 영향을 받음을 확인할 수 있었다. 특히, 처분 시설 건설 중 사일로 주변 지역에서 수위 강하가 크게 발생하는 것으로 분석되었다. 처분 시설 폐쇄한 후 지하수위는 1년 이내에 급속히 회복되며, 대략 2년이 지난 후 완전히 회복 될 것으로 분석되었다.

• 자원환경지질
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• 제37권5호
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• pp.499-508
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• 2004

창원시는 전국에서 최초로 2001년에 북면과 대산면에 강변여과수 취수장을 건설하여 운영하고 있다. 본 연구는 창원시 북면 낙동강 본류 하안의 강변여과수 취수장 주변에 대해서 수리지질 특성을 평가하고 낙동강과 강변대수층간의 지하수유동 모델링을 수행하였다. 이를 통하여 강변여과수 취수에 따른 낙동강물과 지하수 유입량을 평가하였다. 지하수모델링에서는 시추자료, 입도분석자료, 양수시험분석자료, 지하수위 측정자료, 낙동강 수위 측정자료, 강수량 자료를 이용하였다. 정상류 모델링으로 강변여과수 취수 이전의 자연상태의 지하수위를 잘 모사할 수 있었다. 부정류 상태 모델링에서는 7개 취수정의 최대 양수량인 총 14,000$m^3$/day로 취수시의 지하수위 하강을 모사하였으며, 이때 낙동강으로부터의 유입량, 배후지쪽의 지하수 유입량 그리고 강변대수층의 동측과 서측으로부터 유입량은 전체 유입량의 각각 8,390$m^3$/day(60%), 590$m^3$/day(4%), 5,020$m^3$/day(36%)이다. 입자 추적 모사 결과, 낙동강쪽으로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 1.85m/day이고, 배후지로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 0.75m/day이다. 본 연구는 지표수/지하수 연계관리 모델링에 공헌하며, 강변여과수 취수량, 수질, 자연적인 함양량이 계절적으로 어떻게 영향을 받는지를 이해하는데 도움을 줄 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제13권1호
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• pp.101-113
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• 2010

최근에 발생하는 강우양상은 강우일수는 감소하고, 강우강도는 증가해 홍수발생 빈도 역시 증가하는 추세이다. 이를 반영하기 위한 기존의 방법은 수공구조물의 설계홍수량을 산정할 때 가능최대강우량을 도입하거나, 설계빈도를 높이는 등의 확정론적 방법에 의존한다. 그러나 이렇게 설계기준을 상향 조정한 경우, 설계빈도의 강우가 발생하지 않으면 수공구조물의 경제성 측면에서 문제가 될 소지가 있다. 또한 수공구조물의 규모가 클수록 인근 주민과의 마찰이 커지고, 환경 문제의 발생 역시 고려하지 않을 수 없다. 이에 따라 설계빈도의 무조건적인 상향조정에 의존하기보다 추계학적 방법을 도입한 수문량의 확충 및 매개변수의 불확실성을 수공구조물 설계 시에 고려하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 강우발생의 불확실성을 반영하여 제내지에서의 침수범위를 GIS상에서 검토하였다. 이를 위해 log-ratio 방법, Johnson 시스템, 직교변환을 활용한 다변량 Monte Carlo 기법으로 추계학적 시간에 따른 강우변동을 생성하였다. 생성된 강우변동 결과를 토대로 수문분석, 홍수위 분석 등을 실시하고 FLUMEN 모형을 적용하여 해당유역에 대한 홍수범람시 침수범위를 산정하였다. 본 연구결과는 실제 강우의 불확실성을 반영하고 있어 시 공간적 강우특성이 반영된 유역별 주민대피지도, 홍수위험지도 등을 제작하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권2호
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• pp.127-136
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• 2015

일반적으로 XP-SWMM은 맨홀을 하나의 절점으로 간주하여 절점의 형상과 크기에 따른 국부손실의 영향을 고려하지 못하기 때문에 침수면적을 과소 산정한다. 그러므로 과부하 맨홀 내에서의 손실계수를 고려한 해석 방안 및 손실계수의 적용에 따른 침수해석에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 유량변화 및 맨홀 형상 변화에 따른 수리실험을 실시하여, 과부하 맨홀(원형, 사각형)에서의 손실계수를 각각 0.61과 0.68로 산정하였다. 또한 XP-SWMM을 이용하여 군자배수분구를 대상으로 산정된 손실계수의 적용 유무에 따른 침수면적의 변화특성을 분석하였다. 분석 결과 손실계수를 적용하면 침수면적이 3.5ha 증가하는 것으로 나타났다. 이는 손실계수 적용에 따라서 맨홀에서의 월류량이 증가하기 때문이다. 대상유역에 손실계수를 적용하였을 경우 실제 침수면적과의 일치율은 약 58%로 나타났으며, 손실계수를 고려하지 않았을 경우의 일치율은 약 40%로 나타났다. 그러므로 과부하 맨홀에서의 손실계수를 고려한 2차원 침수해석의 결과는 도시지역의 침수 위험지역을 정확하게 파악하기 위한 기초적인 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권11호
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• pp.1007-1018
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• 2009

Hydrocyclone은 높은 수면적부하율 운전이 가능하고, 구동부분이 없고, 운전 및 유지관리비가 적게 소요되어 미세입자물질제거에 효과적인 장치로 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. Hydrocyclone에 나선형 유입부를 통해 직각으로 유입되어 중력이 아닌 원심력에 의해 입자물질이 하부배출구로 분리되고 처리수는 vortex finder를 통해 배출된다. 입자분리에 hydrocyclone은 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 도시지역 강우유출수 처리사례는 드문 실정이다. 본 연구에서는 변형된 hydrocyclone과 perlite 여재를 조합한 hydrocyclone filter (HCF)을 이용하여 강우유출수내 미세입자의 제거능을 분석하였다. 입자물질들은 인공입자들을 이용하여 강우유출수내 입자농도를 모의 실험하였다. 인공입자들을 물에 분산시켜 강우유출수를 재현하였는데 사용한 입자들은 이온교환 수지, 도로측구 퇴적물질, 상업지역 맨홀퇴적물질, 그리고 실리카겔 등이다. 하부배출부와 vortex finder 구조를 달리하여 HCFopen system과 HCF-closed system으로 구분하여 처리능을 분석하였다. HCF장치는 아크릴 수지를 이용하였는데 hydrocyclone의 직경은 120 mm이고 여과조의 직경은 250 mm이고 전체적인 높이는 800 mm로 제작하였다. 운전조건별 유입수 농도와 입경을 다양하게 적용하였고 SS와 COD농도를 분석하여 처리효율을 산정하였다. HCF-open system의 경우 운전 가능한 최대 수면적부하율은 700 $m^3/m^2$/day이었고 HCF-closed system의 경우 수면적부하율 1,200 $m^3/m^2$/day까지이다. HCF-open system 운전결과 HCFclosed system에 비교하여 평균 수면적부하율은 2배 이상 높게 운전이 가능하며 처리효율도 8~20% 이상 향상되는 것으로 분석되었다. 또한 유입수 SS농도가 높을수록 처리효율이 증가하며, 입경이 클수록 수면적부하율의 변화에 대한 처리효율의 영향이 적은 것으로 분석되었다. HCF-closed system의 실험을 통한 수면적부하율 변화에 대한 실리카겔입자의 제거 효율과 CFD입자추적기법을 이용한 예측 처리효율을 비교한 결과 CFD에 예측효율이 실제실험결과와 비교하여 다소 높게 나타나지만 처리효율의 경향은 매우 유사하게 나타나 CFD추적기법을 이용한 HDS유형 처리장치 설계 시 유용한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.189-202
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• 2012

공기실 내에서 해수면의 상하운동을 공기흐름으로 변환하고, 이를 터빈의 구동력으로 이용하는 진동수주형(OWC; Oscillating Water Column)의 파력발전시스템은 파랑에너지흡수장치 중에 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 3차원불규칙파수치파동수로에 기초한 3D-NIT(3-Dimensional Numerical Irregular wave Tank)모델을 규칙파동장에 적용하여 산정된 공기실 내 수위변동의 시간변화로부터 공기흐름속도를 추정하고, 이의 결과와 수리모형실험으로부터 얻어진 공기흐름속도와를 비교하여 본 3D-NIT모델의 적용성을 검토하였다. 또한, 불규칙파동장하의 OWC파력발전구조물에서 공기실 내 공기흐름의 해석에 3D-NIT모델을 적용하여 입사주파수스펙트럼의 변화에 따른 공기흐름 주파수스펙트럼의 변화특성, 구조물의 존재여부에 따른 공기실 위치에서 주파수스펙트럼의 변화특성 및 구조물에 의한 반사율의 변화특성 등을 검토하였다. 이로부터 공기실 내에서 수위변동 및 공기흐름의 시계열 자료에서 위상차가 존재하며, 공기실 내의 공진에 의해 수위변동의 주파수스펙트럼에서 첨두치가 증폭되는 현상 등을 알 수 있었다.