해양 플라스틱 쓰레기 관련 문제점과 정책의 방향성

옥수열(Suyeol Ok),지희수(Heesu Ji) 대한토목학회 2021 대한토목학회지 Vol.69 No.6

폐어망 자원화를 위한 이동식 전처리시설 개발

김규원(Kyuwon Kim),옥수열(Suyeol Ok),정종회(Jonghoi Jeong),원종화(Jonghwa Won) 한국해양환경·에너지학회 2022 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.6

폐어망 자원 순환을 위한 다중 초음파 정밀 전처리

김규원(Kyuwon Kim),옥수열(Suyeol Ok),정종회(Jonghoi Jeong),방주(Ju Bang),원종화(Jongwha Won) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

해양쓰레기 표면에는 해수에 의한 염분이 존재하여 해양쓰레기를 소각 처리할 경우 다이옥신과 같은 환경문제가 발생할 수 있어 해양쓰레기의 대부분이 매립 처리되고 있다. 염분과 수분의 문제로 해양쓰레기의 경우, 육상쓰레기에 비하여 2, 3배의 높은 처리 비용이 발생하며, 처리 비용을 줄이기 위해 해양쓰레기에서 염분과 수분을 제거하기 위한 효율적인 전처리 기술이 필요하다. 본 연구에서는 폐어망에 존재하는 염분을 제거하기 위한 전처리 방법으로 초음파 세척 기술을 고려하였다. 초음파 세척으로 폐어망에 존재하는 염분이 제거되는 효과를 검토하기 위하여 소형 초음파 세척기와 수돗물을 이용하여 동해시에서 발생하는 폐자망에 대한 세척 실험을 진행하였다. 초음파 세척 시간에 따라 폐자망이 세척되는 정도를 검토하기 위하여 전기전도도 센서를 이용하여 세척수의 전기전도도를 연속적으로 계측하였다. 초음파 세척의 영향 인자가 폐자망 초음파 세척에 미치는 영향을 검토하기 위하여 주파수, 온도, 폐자암-세척수 비를 변화하며 실험을 진행하였다. 실험 결과, 초음파 주파수가 낮을 경우 더 짧은 시간에 세척수가 전기전도도가 정상상태에 도달하여 좋은 세척 효과를 나타냈다. 초음파 주파수가 높을 경우 초음파 세척에 고액비와 온도의 영향이 적은 것으로 나타났다. The disposal of marine wastes is problematic due to their high saline contents. Incineration of these saline wastes produces harmful chemical substances such as dioxin. Consequently, most of them are buried in landfills. In addition, the disposal cost of marine debris is two to three times higher than that of land trashes. Therefore, the development of an efficient desalination technique is required to minimize the handling cost. In this paper, ultrasonic technology as a pretreatment method is adopted to remove the saline contents in ghost-nets. To investigate ultrasonic cleaning performance, the washing experiments of raw ghost nets were undertaken with the variables of frequency, temperature, net-water ratio and duration of washing. The electrical conductivity of the wash water was measured to examine the cleaning rate. As a result, when lower frequency ultrasonic was is applied, the conductivity of the wash water reached a steady state in a shorter time, meaning a better cleaning performance. With high frequency, the effects of the solid-liquid ratio and temperature are not significant.

언더피닝 공법을 이용한 구조물 침하에 대한 시공 단계 해석

이종협(Lee Jonghyop),허승진(Heo Seungjin),옥수열(Ok Suyeol),임윤묵(Lim Yunmook) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 A Vol.32 No.3A

본 연구에서는 건설공사에 적용된 언더피닝공법의 수치해석 결과와 시공 중 완료후의 계측 값을 비교하여 불확실성을 줄일 수 있는 해석모델링 방안을 제시하고자 한다. 수치해석을 이용하여 구조물의 거동을 정확하게 예측하기 위해서는 다양한 조건을 복합적으로 고려해야 하며, 복합적으로 고려하였다 하더라도 예측된 결과에는 상당한 불확실성이 내포되어 있으므로 실제 공사에서는 계측을 통한 안정성 확보가 필요하다. 본 연구에서는 굴착 인접 구조물인 지하차도의 침하량뿐만 아니라 본 구조물인 강관에서도 많은 침하량이 발생하는 것을 수치해석을 통해서 분석하였다. 지하차도 침하량의 현장계측 결과를 통해서 지하차도가 매단 굴착 시 단계적으로 침하가 발생하며 대칭 굴착으로 진행된 단계보다 비대칭 굴착으로 진행된 단계에서 침하량이 더 크게 발생하는 경향이 나타났다. 수치해석 시 주요 고려사항으로는 현장의 시공순서, 기존 시설물의 방향성, 요소의 모델링 방법, 물성치의 적용이며, 이들 값에 따라 수치해석 결과 값에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다. This paper aims to present accurately analytical modeling method for underpinning using uncertainty reduction, obtained from comparison between numerical analysis and Site measuring data during construction and service stages. Combination of various conditions should be considered for using numerical analysis to predict the behavior of the structure accurately, even though complexly considered the conditions, real construction should be secured the stability by applying the actual instrument measurement data because predicted results are including the considerable uncertainty. In order to secure the stability during construction, the real time instrument measurements together with numerical analysis results performed before construction state are complementary used actively. From the results of this study, the significant settlements are occurred not only in underpass structure of adjacent excavation area but also in the permanent steel pipe structures were analyzed. From the site measurement results of underpass settlement, the settlements are occurred in every stages of excavation, furthermore observed tendency is asymmetrical excavation patterns are settled more than symmetrical excavation patterns. The essential consideration points for numerical analysis are construction sequence, the direction of the existing facilities, the methods of elements modeling, the applied factors for nature of material and different results would be occurred depending upon inputting the above factors.

성능 기반 콘크리트 버켓 앵커 설계법 개발

박우성(Wooseong Park),원종화(Jonghwa Won),옥수열(Suyeol Ok) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

부유식 수상태양광 발전소의 대규모화 추세에 따라 경제성 및 신뢰성 향상을 도모할 수 있는 진보된 계류시스템 설계의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 부유식 구조물의 계류에 적용하여 경제성 개선을 기대할 수 있는 버켓 형태의 계류 앵커(이하 버켓 앵커)에 대한 설계법을 개발하였다. 버켓 앵커는 지반에 관입되어 계류 하중에 대한 저항 매커니즘을 형성하는 패드아이 및 스커트부와 설치 시 스커트를 지반에 관입시키는 상부 중량부로 구성된다. 개발 설계법은 계류 하중 작용점이 파괴 변위에 도달하였을 때의 극한 하중 크기를 앵커의 성능으로 간주하여 임의의 하중 각도에서의 앵커 성능을 평가할 수 있는 파괴 포락선 식 도출에 그 목적이 있다. 지반-구조 유한요소해석을 통하여 고려 가능한 모든 각도에서의 극한 하중의 수평, 수직 성분을 산정한 후 해당 데이터에 대해 최소 제곱법 기반의 곡선 피팅을 수행하여 파괴 포락선 식을 도출한다. 대표적인 지반 종류 및 다양한 크기의 앵커 조합에 대한 파괴 포락선 그룹 수립을 통해 특정 지반 조건 및 소요 계류 하중에 적합한 버켓 앵커 사이즈의 용이한 결정이 가능하며 콘크리트 부재 설계 시 파괴 포락선 식을 이용하여 소요하중을 산정할 수 있다. The trend elevating the scale of the floating photovoltaic power plant requires an advanced way to design the mooring system to promote the reliability and the economic feasibility. In this research, the design method of the novel concrete bucket anchor which is expected to reduce the cost compared to the conventional block anchor has been developed. The bucket anchor has the skirt part that gives a main role in having the soil resist the external load transferred from the padeye and the lid part designed to fulfill the required weight for the complete installation of the skirt in the soil. The developed design method considers the failure load that is exerted to the anchor in ultimate state in which the loading point of the anchor reaches the failure displacement the performance of an anchor. The objective of the proposed method is to make the failure envelope that can be used to calculate the performance of an anchor for the all possible loading angles. Soil-structure finite element analysis is performed to derive the vertical and horizontal components of the failure loads for the angles considered. The data set is used to get the failure envelope and its formulation through the curve fitting process based on least squares approximation. The group of the failure envelopes for the combinations of the representative types of soils and the various sizes of anchors can be established, which can make it easy to decide the proper sizes of the anchors for the required mooring loads with the specific soil conditions. The required load for the design of the concrete can be estimated from the formulation of a fitted curve.

해양 폐기물 관리법에 따른 하천 부유쓰레기 유출 차단시설의 설계 및 차집 쓰레기 DB구축

원종화(Jonghwa Won),김찬주(Chan Joo Kim),강효동(Hyo-dong Kang),김규원(Kyu Won Kim),옥수열(Suyeol Ok) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

국내외로 하천에서 바다로 유출되는 쓰레기에 대한 관리가 강화되면서 유출차단시설에 대한 관심이 높아져 가고 있다. 본 연구에서는 부유식 유출 차단 시설의 설계 절차와 설계에 필요한 주요 요소에 대하여 논의하고, DB 구축을 위한 체계와 기술을 제시하였다. 부유쓰레기 차단 시설은 기존의 오탁방지막, 오일 펜스와 달리 중량을 갖는 부유물의 적절한 차단을 위하여 설계, 설치된다. 따라서 유체-구조물 상호작용에 의한 하중뿐만 아니라 부유쓰레기가 유발하는 하중과 구조물의 상호작용의 고려가 필수적이다. 또한 기존 유사 시설과 달리 반영구 기반 시설이기 때문에 시설의 신뢰도가 최우선적으로 고려되어야 하고, 차단막의 유지보수 및 관리를 위한 위치유지(계류)시설과의 연결 간결성, 그리고 설치 위치에 적합한 앵커의 선정, 설계 역시 매우 중요한 절차 중 하나이다. 부유 쓰레기의 이동, 해수 유동과의 관계, 차집 쓰레기의 수거 방안과 연관하여 차단 시설의 위치를 선정하여야 한다. 본 연구에서는 앞서 언급한 절차에 따른 사례 연구를 통하여 적정성을 확인하였다. 해양 구조물 설계에 사용하는 부유체의 운동 해석 및 계류 설계 기술을 활용하여 구성한 차단 시설의 설계 사례, 해양 수조 실험을 바탕으로 하는 부유 쓰레기의 운동 특성, 위치 선정, 그리고 버켓 앵커의 선정을 소개한다. 또한 기계 학습을 기반으로 하는 부유 쓰레기 인식 기술을 활용한 DB 구축 전략을 제시하였다. As the management of waste leakage from rivers into the ocean at home and abroad has been strengthened, interest in waste spill prevention facilities has been increasing. In this study, the design procedure of the floating barrier facility and the main elements required for the design were discussed, and the system and technology for the capture waste DB construction were presented. Unlike existing floating silt protectors and oil fences, floating facilities to intercept debris from water way are designed and installed to adequately block floating objects with meaningful weight. Therefore, it is essential to consider not only the load caused by the fluid-structure interaction, but also the movement induced by the floating debris-structure interaction. Also, since it is a semi-permanent infrastructure, the operation reliability should be considered first. In addition, conciseness of connection with the station keeping (mooring) facility for maintenance and management of the barrier is required. And the selection and design of the anchor suitable for the installation location is also one of the very important procedures. The facility should be located with the water way-transportation of debris, the seawater flow at the river mouth, and the collection plan of the captured waste. A case study of the barrier design using the global motion analysis and mooring design technique of the floating body used in the design of offshore structures, the motion characteristics of floating debris on the ocean tank experiment, the location selection, and the selection of the bucket anchor are discussed. In addition, a DB establish strategy using floating waste recognition technique based on machine learning was suggested.