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홍수 시 수문운영에 따른 보의 통수능 및 상류영향 분석
장동우(Dong-Woo Jang),박효선(Hyo-Seon Park) 융복합지식학회 2015 융복합지식학회논문지 Vol.3 No.2
이 연구에서는 홍수시 낙동강 구미보에서의 치수안정성을 분석하기 위하여 수문운영조건에 따른 보 주변에서의 상세흐름 분석을 위한 수리모형실험을 수행하였다. 실험결과 낙동강 구미보의 수문 개ㆍ폐에 따라 보 상류수위의 영향이 큰 것으로 나타났는데 수문이 폐쇄된 조건에서 2년 빈도의 홍수시 보다 수문이 개방된 100년 빈도 송수 시에 수위가 더 높게 나타나 치수 위험성이 증가하는 것으로 나타났다. 설계계획홍수량보다 적은 유량조건이라도 수문이 폐쇄된 조건에서는 보 상류에서 홍수범람의 위험이 더욱 커지게 되므로 혼수 전ㆍ후 가동보에 설치된 수문의 운영을 통해 보 상류수위를 조절하는 것이 중요한 것으로 나타났다. 보 상류의 수위를 관리수위로 유지시키는 조건에서 방류유량을 증가됨에 따라 수문개방높이도 증가하였고, 수문에서의 프루드 수와 유량계수는 감소하였다. This study attempt to analyze the effect of weir on stream flow at the Gumi Weir in Nak-Dong river for analyzing flood damage stability by conducting hydraulic experiment. Experiment`s results shows that water level in the upstream of weir depended on the hydrological operation of the Gumi weir. Flood risk was increased in 2 years frequency flood discharge with gate closed condition than 100 years frequency flood discharge with gate opened condition. So flood risk at the upstream of weir increased in gate closed condition even less flow condition than design flood plan. Before and after flooding, it is important to control the upstream water level by gate operation which is installed in movable part of weir. As the increasing the flow discharge condition in terms of maintaining upstream water level by management water level at gumi weir, the open gate height was increased and Froude Number and discharge coefficient of the weir Equation were decreased.
효과적인 SSC 폐수처리를 위한 흡착광산화 시스템 개발
이민희(Min Hee Lee),장동우(Dong Woo Jang),김종규(Jong Kyu KIm) 융복합지식학회 2018 융복합지식학회논문지 Vol.6 No.1
석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 H₂S와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 기존의 수처리 방식으로는 완벽한 처리가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 요염물질을 흡착광산화 복합체 (TiO₂-bottom ash, TBA)로 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 TBA 표면의 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 흡착광산화 복합체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발진소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다. Spent Suldific Caustic (SSC) wastewater from a petrochemical plant is produced during Liquefied Petroleum Gas (LPG) or Natural Gas (KG). A typical SSC wastewater comes in dark brown to black and contains 5-12wt% NaOH, 0.1-4wt% S<SUP>2-</SUP> and high alkalinity(pH>12). The high pH and high concentration of sulfide in SSC wastewater limit direct biological treatment and tend to have high COD load. It is difficult to treat completely with conventional wastewater treatment process, and to apply it directly in the field due to technical and economical disadvantages. In order to overcome these disadvantage and to effectively treat SSC wastewater, this research developed an Adsorption Photocatalytic System, APS with high adsorption and photocatalytic activity. APS can be used to adsorb SSC wastewater into the system, adsorb the contaminants in the water with TiO₂-bottom ash (TBA), and adsorb the contaminants to ultimate energy by UV light and photocatalytic reaction of titanium dioxide photocatalyst on the surface of TBA to a harmless substance. TBA is a composite made by using TiO₂ photocatalyst widely used as an environmentally friendly and economical material capable of decomposing a refractory organic compound into water and carbon dioxide and bottom ash(BA) which is generated after burning by a high firing temperature of a thermal power plant. Treatment of SSC wastewater by APS showed high treatment efficiency of COD 86.1%, turbidity 98.4% and sulfide 99.9%. Therefore, APS developed through this research can effectively treat SSC wastewater with strong corrosiveness, toxicity and high concentration.
주성분 분석과 인공신경망을 이용한 인천시 상수관로의 노후도 평가
김대웅(Dae Woong Kim),장동우(Dong Woo Jang) 위기관리 이론과 실천 2021 Crisisonomy Vol.17 No.1
최근 상수관로의 노후화로 인해 많은 누수 및 수질 사고가 발생하여 경제적 손실과 더불어 사회적인문제로 대두되고 있다. 하지만 상수관로는 지하에 매설되어 많은 내·외부적인 요인에 의해 영향을받기 때문에 정확한 부식 및 노후화 정도의 예측이 어렵다. 따라서 본 연구는 최근 상수도내 노후관로 인한 피해가 발생했었던 인천시 상수관망을 대상으로 관로의 노후도 평가항목 10개를 선정하고, 노후관로와 일반관로를 대상으로 주성분 분석과 인공신경망을 이용하여 노후도를 예측하였다. 연구결과 데이터 변환을 거치지 않은 원데이터를 입력 데이터로 이용하여 인공신경망에 적용하는 것보다 주성분 분석을 통해 산출된 주요 6개 요인을 사용하여 인공신경망에 적용하는 것이 관 노후도점수평가 정확도를 높이는 것으로 나타났다. 또한, 인공신경망 시뮬레이션 최적화를 위해 은닉층내 뉴런 수를 구분하여 시행착오를 수행한 결과 은닉층 내 12개의 뉴런이 존재할 때 결정계수가가장 높게 나타났다. Recently, due to the deterioration of water-supply pipes, several leaks and water-quality accidents have occurred. Thus, this deterioration appears to be a social problem, incurring a huge economic loss. However, because the water-supply pipe is buried underground and affected by various internal and external factors, it is difficult to accurately predict the degree of corrosion and aging. In this study, 10 items were selected for evaluating the deterioration of pipelines in Incheon metropolitan city’s water supply network, which was recently damaged by old pipes. In addition, deterioration was predicted using principal component analysis and artificial neural networks (ANNs) for old pipelines. It was found that applying the six factors calculated through principal component analysis to ANNs improves the accuracy of scoring evaluation for assessment of deteriorated pipes. In addition, using a trial and error method to divide the number of neurons in the hidden layer for optimization of ANN simulation, the coefficient of determination was found to be the highest when 12 neurons in the hidden layer were utilized.