공정시스템 이동현상 화학공정안전 / Weeping 현상을 고려한 회분식 증류공정의 운전개시 절차 상세 동적모사

정일용(Il Yong Jeong),권혁태(Hyouk Tae Kwon),문일(Il Moon) 한국화학공학회 1999 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.37 No.4

For batch distillation processes separating a binary mixture of benzene and toluene, we develop rigorous mathematical models of various process devices, physical properties and startup procedures, and simulate them dynamically. The mathematical models include about 1200 differential algebraic equations, and the dynamic simulation includes discrete events of startup procedures sequentially. To show the dynamic behaviors of distillation column internal rigorously following the startup operation, the material and energy balances of every tray in distillation column contain lots of correlations such as Francis weir equation, hydraulics and correlations of predicting weeping rate in sieve trays. The dynamic simulation of the target processes starts with the initial condition of zero holdup of liquid phase at every tray and the reflux drum, and it continues until the beginning of normal operation in which the two components start being separated by the reflux. As results, various dynamic behaviors of thermodynamic variables, process variables and surrounding installations are observed, and the non-ideality of column internal is revealed more rigorously with the prediction of the weeping rate of each tray. The numerical data from this study are expected to be applicable to improving the safety and the efficiency of industrial design.

강수량-함양량 관계와 10년 최소강수량 변화를 고려한 지하수 개발가능량 산정 기법

정일문,이정우,이정은,김민수,Chung, Il-Moon,Lee, Jeongwoo,Lee, Jeong Eun,Kim, Min Soo 한국수자원학회 2019 한국수자원학회논문집 Vol.52 No.6

우리나라의 지하수 개발가능량은 10년 빈도에 해당하는 갈수시의 강수량에 함양율을 곱한 값으로 정해져 왔다. 하지만 실무에서는 강수량의 빈도 해석을 생략하고 최근 10년 중 최소 강수량에 평균 함양율을 곱한 값을 개발가능량으로 사용하고 있다. 따라서 실제 10년 빈도의 갈수시 강수량이 적용되기 보다는 기간 선택에 따라 적용하는 강수량이 정해지는 모순이 발생한다. 이에 본 연구에서는 이동 10년 최소강수량 평균과 강수량의 규모를 고려한 함양량을 이용하여 개발가능량을 산정하는 방법을 제안하였다. 이 방법을 의왕 과천 성남지역에 적용하여 개발가능량을 산정하고 보편적으로 이용되고 있는 기존 방법에 의한 결과와 비교 검토하였다. 그 결과 극심한 가뭄해를 포함한 기간에서 10년 최소강수량을 선택할 경우 개발가능량이 과소하게 산정되는 문제를 이동 평균 최저 강수량을 사용함으로써 극복할 수 있는 것으로 확인되었다. The amount of exploitable groundwater amount in Korea has been determined by multiplying the 10-year frequency low precipitation by the recharge rate. In practice, however, the interpretation of the frequency analysis of precipitation is omitted, and the value obtained by multiplying the average recharge rate by the minimum precipitation in the recent 10 years is used as the recharge amount. Therefore, the contradiction arises that the amount of precipitation to be applied is determined according to the period selection rather than the actual low precipitation by the 10-year frequency analysis. In this study, we proposed a method for estimating the exploitable groundwater amount using the recharge amount considering the moving averaged 10-year minimum precipitation and the size of precipitation. This method was applied to the Uiwang, Gwacheon and Seongnam areas and the exploitable groundwater amount was calculated and compared with the results obtained by conventional methods. As a result, it has been confirmed that if the 10-year minimum precipitation is selected in the period including the extreme drought, the problem of underestimating the exploitable groundwater amount can be overcome by using the moving average minimum precipitation.

보수적 지하수 개발가능량 산정 방안

정일문,김남원,이정우,이정은,Chung, Il-Moon,Kim, Nam Won,Lee, Jeongwoo,Lee, Jeong Eun 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.6

지금까지 세계적으로 지하수 관리는 연간 지하수 함양량을 기반으로 한 안전채수량 정책에 의해 수행되어 왔다. 그러나 지하수 함양량은 시공간적으로 변동하므로 지속가능한 지하수자원을 평가하기 위해서는 동적 해석이 필요하다. 본 연구에서는 지표수-지하수 통합해석 모형인 SWAT-MODFLOW를 이용하여 경주지역의 지하수 함양량 공간분포를 산정하였다. 우리나라에서는 10년 빈도 갈수시 강수량에 함양계수를 곱하여 지역별 개발가능량을 산정하기에 본 연구에서는 기존 개발가능량을 평가하기 위해 빈도해석기법을 이용하였다. 소유역별 10년 빈도 갈수시의 지하수 함양량을 추정하는 보수적 방법을 제안하고 이를 기존 개발가능량과 비교하였다. 이같은 계산 절차를 통해 지하수 개발가능량을 산정하는 기존 절차의 한계를 합리적으로 제시할 수 있었다. By far, groundwater management has been conducted by 'safe yield' policy based on the estimation of annual average of groundwater recharge throughout the world. However, as groundwater recharge show spatiotemporal variation, dynamic analysis must be carried out to evaluate the sustainable groundwater resources. In this study, an integrated surface-groundwater model, SWAT-MODFLOW was used to compute the spatial distribution of groundwater recharge in Gyungju region. Frequency analysis is adopted to evaluate the existing values of potential amount of groundwater development which is made by the 10 year drought frequency rainfall multiplied by recharge coefficient. The conservative methods for estimating recharge rates of 10 year drought frequency in subbains are newly suggested and compared with the existing values of potential amount of groundwater development. This process will promote the limitations for existing precesses used for computing potential amount of groundwater development.

PCS 보코더 프로세서 IPC(Inter Processor Communication) 성능 분석

문영애(Moon Young-Ae),방정일(Bang Jeong-Il) 한국통신학회 1999 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.1999 No.11

유역 수문모형과 저수지 추적기법을 연계한 샌드댐 저류량 산정

정일문 ( Il-moon Chung ),이정우 ( Jeongwoo Lee ),이정은 ( Jeong Eun Lee ),최정렬 ( Jung-ryel Choi ) 대한지질공학회 2018 지질공학 Vol.28 No.4

지속적 가뭄 발생에 따라 물공급의 사각지대인 유역 상류부 가뭄 대책 마련에 대한 수요가 급증하는 추세이며, 하천 및 상수도와 연계된 시스템 구축이 필요한 시점이다. 또한 하천의 건천화 방지와 적정 하천 유지유량 확보를 위한 시설 설치가 필요하나, 하천의 환경 및 생태계 보전 등의 이유로 지상 댐의 건설이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 이에 대한 대안으로 아프리카 건조지역에서 많이 활용되는 샌드댐의 효과를 살펴보기 위한 타당성 평가를 수행하였다. 미계측 유역의 계곡수 유출량을 산정하기 위해 한국형 유역수문모형 SWAT-K를 이용하였으며, 모의 유출량을 저수지 추적기법과 연계하여 샌드댐의 저류량을 평가하였다. 기존하상을 이용하는 샌드댐과 준설형 샌드댐의 2가지 경우에 대해 취수시 저류량 변화와 하류 유량의 증감을 분석한 결과 샌드댐은 평시 하류 유량을 증대시키는 효과와 가뭄시의 취수를 통한 물공급 대응이 가능한 시설이라는 것을 정량적으로 확인할 수 있었다. The implementation of drought measures in the upstream areas of river basins is seldom considered with respect to water supply. However, the demand for such measures is increasing rapidly owing to the occurrence of severe droughts, and interventions on streams and the water supply are needed. Physical interventions are an option to prevent streams from becoming dry and to maintain stream water flow, but dam construction is challenging because of environmental and ecological considerations. Here, a feasibility study was conducted to assess the potential effects of sand dams, which are widely used in arid regions in Africa. The SWAT-K model, which is a hydrologic model used for Korean watersheds, is used to estimate the flow rate of water in an ungauged watershed. The changes in water storage of the sand-dammed reservoir and in downstream flow rates are estimated for two types of sand dam (natural and dredged). The results show that sand dams are capable of increasing the downstream flow rate during normal conditions and of mitigating water supply problems caused by the withdrawal of water during drought periods.

제주도 강수량변화에 따른 지하수위 예측

정일문(Chung, Il Moon),이정우(Lee, Jeong woo),김지태(Kim, Ji tae),김남원(Kim, Nam Won) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

논문 : 진천지역 지하수 함양량의 시공간적 변동특성

정일문 ( Il Moon Chung ),나한나 ( Han Na Na ),이덕수 ( Deok Su Lee ),김남원 ( Nam Won Kim ),이정우 ( Jeong Woo Lee ),이재명 ( Jae Myung Lee ) 대한지질공학회 2011 지질공학 Vol.21 No.4

지하수 항양량은 기후조건, 토지이용, 수리지질학적 비균질성에 의해 시공간적인 변동성을 나타내는 수문량이므로 통합 지표수-지하수 모델 기반의 시공간변동성을 갖는 일단위 함양량의 추정이 필요하다. 진천지역을 대상으로 SWAT-MODFLOW 통합모형이 일단위 함양량 추정에 사용되었으며 추정된 함양량의 시변성은 국가 지하수 관측망과 기초조사 기간(2009-2010)중에 설치된 자동관측망 자료와 잘 부합하는 것을 확인하였다. 진천지역을 포함한 미호천 유역 평균 지하수 함양량은 강수대비 20.8%로 나타났는데 이는 해석적 방법인 기저유출 분리법의 결과와도 잘 일치하였다. 통합모델링 기반의 함양량 산정은 국가 지하수 관리를 위해 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Because groundwater recharge shows spatial-temporal variability due to climatic conditions, it is necessary to investigate land use and hydrogeological heterogeneity, and estimate the spatial variability in the daily recharge ratc based on an integrated surface-groundwater model. The integrated SWAT-MODFLOW model was applied to compute physically based daily groundwater recharge in the Jincheon region. The temporal variations in estimated recharge were calibrated using the observed groundwater head at several National Groundwater Monitoring Stations and at automatic groundwater-monitoring sites constructed during the Basic Groundwater Investigation Project (2009-2010). For the whole Mihocheon watershed, including the Jincheon region, the average groundwater recharge rate is estimated to be 20.8% of the total rainfall amount which is in good agreement with the analytically estimated recharge rate. The proposed methodology will be a useful tool in the management of groundwater in Korea

유역 유출과정과 지하수위 변동을 고려한 분포형 지하수 함양량 산정방안

정일문,김남원,이정우,Chung, Il-Moon,Kim, Nam-Won,Lee, Jeong-Woo 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.5

우리나라에서 대표적으로 사용되어 온 지하수 함양량 산정방법은 지하수 감수곡선에 의한 기저유출분리법, 유역내의 집중형 개념모형에 의한 물수지 분석, 그리고 지하수위 변동곡선법으로 대별된다. 지하수 함양량은 기후조건, 토지이용 그리고 수문지질학적 불균질성에 따르는 시공간적인 변동성을 나타내므로 전술한 방법들은 이같은 특성을 다루기에는 많은 제약을 가진다. 이 같은 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 통합 지표수-지하수 모형인 SWAT-MODFLOW로부터 얻어진 물수지 성분을 기초로 한 새로운 함양량 추정방법을 제시하고자 한다. 하천변에 위치한 지하수위는 하천흐름과 유사한 동적변화를 나타내는 반면 보다 상류부에 위치한 지하수위는 강수에 대하여 일정한 지체현상을 나타낸다. 이와 같은 지하수위 변동의 특징은 함양의 물리적 특성과 관련되므로 이 같은 현상을 설명하기 위해서는 토양층을 통과한 물이 대수층 함양에 도달하는데 걸리는 시간적 지체를 설명하는 것이 필요하다. SWAT 모형에서는 주어진 날에 대해 물이 토양층을 통과하여 대수층으로 함양되는 과정을 설명하기 위해 지수형태의 감쇠가중함수를 가진 단일 저수지 저류 모듈을 사용한다. 그런데 이 모듈은 지체시간이 긴 경우나 추정된 함양의 시계열이 지하수위 시계열과 잘 맞지 않는 제한 사항을 가지므로, 본 연구에서는 비포화대를 통과하는 시간 지체를 보다 현실적으로 반영할 수 있는 다단 저수지 저류 추적 모듈을 개발하여 SWAT모형에 탑재하였으며, 이 모듈내의 시간지체와 관련된 매개변수는 관측지하수위와 모의 함양량의 상관관계를 검토함으로써 최적화가 이루어지도록 하였다. 본 연구방법의 최종 단계는 모의 지하수위와 관측 지하수위, 그리고 관측 유역유출량과 모의 유출량을 검증함으로써 종결된다. 새롭게 제안된 방법을 우리나라 미호천 유역에 적용하여 지하수 함양량의 시공간적 분포를 추정하였는데 제시된 방법이 유역 모형의 효율성과 지하수위 변동법의 정확성이라는 장점을 모두 가진 방법이어서 추정된 일 함양량은 수리지질학적 불균질성, 기후조건, 토지이용과 토양층과 대수층의 거동까지 반영한 매우 개선된 값으로 판단된다. In Korea, there have been various methods of estimating groundwater recharge which generally can be subdivided into three types: baseflow separation method by means of groundwater recession curve, water budget analysis based on lumped conceptual model in watershed, and water table fluctuation method (WTF) by using the data from groundwater monitoring wells. However, groundwater recharge rate shows the spatial-temporal variability due to climatic condition, land use and hydrogeological heterogeneity, so these methods have various limits to deal with these characteristics. To overcome these limitations, we present a new method of estimating recharge based on water balance components from the SWAT-MODFLOW which is an integrated surface-ground water model. Groundwater levels in the interest area close to the stream have dynamics similar to stream flow, whereas levels further upslope respond to precipitation with a delay. As these behaviours are related to the physical process of recharge, it is needed to account for the time delay in aquifer recharge once the water exits the soil profile to represent these features. In SWAT, a single linear reservoir storage module with an exponential decay weighting function is used to compute the recharge from soil to aquifer on a given day. However, this module has some limitations expressing recharge variation when the delay time is too long and transient recharge trend does not match to the groundwater table time series, the multi-reservoir storage routing module which represents more realistic time delay through vadose zone is newly suggested in this study. In this module, the parameter related to the delay time should be optimized by checking the correlation between simulated recharge and observed groundwater levels. The final step of this procedure is to compare simulated groundwater table with observed one as well as to compare simulated watershed runoff with observed one. This method is applied to Mihocheon watershed in Korea for the purpose of testing the procedure of proper estimation of spatio-temporal groundwater recharge distribution. As the newly suggested method of estimating recharge has the advantages of effectiveness of watershed model as well as the accuracy of WTF method, the estimated daily recharge rate would be an advanced quantity reflecting the heterogeneity of hydrogeology, climatic condition, land use as well as physical behaviour of water in soil layers and aquifers.

PCS 호처리 프로세서 개발 및 성능 분석

방정일(Bang Jeong-Il),문영애(Moon Young-Ae) 한국통신학회 1998 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.1998 No.11

지표수지하수 통합모형을 이용한 무심천 유역의 지하수 개발가능량 산정

정일문,이정우,김남원,Chung, Il-Moon,Lee, Jeong-Woo,Kim, Nam-Won 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.5

우리나라의 지하수관리는 연간 지하수 함양량을 기반으로 수행되어 왔으나 지히수 함양량과 지표수-지하수 상호작용은 시공간적으로 변동하는 양이므로 지속적인 모니터링과 동적인 분석을 통해 지하수자원의 지속가능성이 평가되어야 할 것이다. 본 연구에서는 무심천 유역을 대상으로 지표수-지하수 통합해석 모형인 SWAT-MODFLOW를 이용하여 다양한 지하수 양수 시나리오(무양수 및 현 이용량의 1~3배)에 대한 수문성분 해석을 수행하였다. 현 이용량으로 양수하는 경우가 비교적 지속가능한 개발량으로 판단되었는데 이때 연간 기저유출량은 16%, 대수층 저류량은 27 mm 감소하는 것으로 나타났다. 지하수의 지속가능성을 평가하기 위해서는 지하수 이용에 따른 수문학적, 생태학적, 사회 경제적, 기술적 영향을 평가하는 총체적 접근법이 도입되어야 하며 이를 위해서는 물리적인 분석과 함께 지역사회의 합의 또한 중요한 의사결정 방식이라고 판단되었다. In Korea, groundwater management has been conducted based on the estimation of annual average of groundwater recharge. Since groundwater recharge and surface water-groundwater interactions show spatiotemporal variation, continuous monitoring and dynamic analysis must be carried out to evaluate the sustainability of groundwater resources. In this study, SWAT-MODFLOW, an integrated surface water-groundwater model was used to analyze surface-groundwater interactions for various groundwater pumping scenarios in Musimcheon watershed. When current usage is applied, the baseflow reduction is about 16%, and annual averaged storage reduction is about 27 mm for whole watershed. As a holistic approach to groundwater sustainability considers the hydrological, ecological, socioeconomic, technological aspects of groundwater utilization, the exploitable groundwater should be determined by physical analysis as well as social compromise in a community.