프레임에 그물감을 부착하여 구성되는 우리형 구조물의 유수저항을 설계 도면으로부터 정확하게 산정하기 위한 기초 단계로 해서, 4가지 규격의 나일론 랏쉘 그물감과 2가지 규격의 PE 막매듭 그물감에 대해 회류 수조에서 수리 실험을 실시하고 저항 특성을 조사하였다. 또한 일정 기간 해중에 침지되어 생물이 부착한 그물감에 대해 저항을 측정한 기존의 실험 결과를 사용하여 그것의 저항계수를 구하고 생물이 부착되지 않은 그물감의 저항계수와 비교하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 벽 면적이 S되는 그물감이 유속 U에서 받는 저항 R을 $R=kSU^2$으로 표시할 경우 저항계수 $k(kg{\cdot}s^2/m^4)$는 $R_e$에 따라 크게 달라지는데, $R_e$의 대표 치수로서 그물코의 면적에 대한 발의 체적의 비 $\lambda,$ 즉$$\lambda=\frac{{\pi}d^2}{2L\;sin\;2{\phi}}$$을 사용하면 (d: 그물실의 지름, L: 발의 길이, $2{\phi}$: 그물코의 전개각), k는 $R_{e}<180$의 영역에서는$$k=350(\frac{{\lambda}U}{v})^{-0.25}$$으로 주어졌고, $R_e{\geq}180$의 영역에서는 큰 변화 없이 $92\~102(kg{\cdot}s^2/m^4$) 범위의 값을 취하였다. 2. 실험에 사용한 그물감들에 대해 벽 면적 S에 대한 투영 면적 $S_n$의 비인 $S_n/S$를 계산하고, 그것을 저항계수 k와 비교한 결과 $$k=98.6(\frac{S_n}{S})^{1.19}$$이 얻어 졌다. 3. 해중에 30일간 침지하여 생물이 부착된 상태의 평면 그물감에 대한 k와 $S_n$와의 관계는 $$k=176(\frac{S_n}{S})^{1.65}$$으로 주어 졌다. 4. 그물감의 유수저항은 방오 도료를 도장하지 않은 그물감보다 도장한 그물감에서 약간 더 큰 경향이었으나, 그 차이는 무시해도 좋을 정도로 작았다.
프레임에 그물감을 부착하여 구성되는 우리형 구조물의 유수저항을 설계 도면으로부터 정확하게 산정하기 위한 기초 단계로 해서, 4가지 규격의 나일론 랏쉘 그물감과 2가지 규격의 PE 막매듭 그물감에 대해 회류 수조에서 수리 실험을 실시하고 저항 특성을 조사하였다. 또한 일정 기간 해중에 침지되어 생물이 부착한 그물감에 대해 저항을 측정한 기존의 실험 결과를 사용하여 그것의 저항계수를 구하고 생물이 부착되지 않은 그물감의 저항계수와 비교하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 벽 면적이 S되는 그물감이 유속 U에서 받는 저항 R을 $R=kSU^2$으로 표시할 경우 저항계수 $k(kg{\cdot}s^2/m^4)$는 $R_e$에 따라 크게 달라지는데, $R_e$의 대표 치수로서 그물코의 면적에 대한 발의 체적의 비 $\lambda,$ 즉$$\lambda=\frac{{\pi}d^2}{2L\;sin\;2{\phi}}$$을 사용하면 (d: 그물실의 지름, L: 발의 길이, $2{\phi}$: 그물코의 전개각), k는 $R_{e}<180$의 영역에서는$$k=350(\frac{{\lambda}U}{v})^{-0.25}$$으로 주어졌고, $R_e{\geq}180$의 영역에서는 큰 변화 없이 $92\~102(kg{\cdot}s^2/m^4$) 범위의 값을 취하였다. 2. 실험에 사용한 그물감들에 대해 벽 면적 S에 대한 투영 면적 $S_n$의 비인 $S_n/S$를 계산하고, 그것을 저항계수 k와 비교한 결과 $$k=98.6(\frac{S_n}{S})^{1.19}$$이 얻어 졌다. 3. 해중에 30일간 침지하여 생물이 부착된 상태의 평면 그물감에 대한 k와 $S_n$와의 관계는 $$k=176(\frac{S_n}{S})^{1.65}$$으로 주어 졌다. 4. 그물감의 유수저항은 방오 도료를 도장하지 않은 그물감보다 도장한 그물감에서 약간 더 큰 경향이었으나, 그 차이는 무시해도 좋을 정도로 작았다.
In order to make clear the resistance of plane nettings u,sed widely in constructing net cages, the resistance R taken by $R=kSU^2$, where S was the wall area of nettings, U the flow velocity, and k the resistance coefficient, was measured in a circulating water channel by using nylon Ras...
In order to make clear the resistance of plane nettings u,sed widely in constructing net cages, the resistance R taken by $R=kSU^2$, where S was the wall area of nettings, U the flow velocity, and k the resistance coefficient, was measured in a circulating water channel by using nylon Raschel nettings and PE trawler-knotted nettings coated with anti-fouling paint or not and then the properties of coefficient k were investigated. The mesh size L and the angle $\phi$ between two adjacent bars was given by the function of Reynolds number ${\lambda}U/v$ in the region of ${\lambda}U/v<180$, i. e., $$k=350(\frac{\lambda U}{v})^{-0.25}$$.where $\lambda$ was the representative size of nettings expressed as $$\lambda=\frac{{\pi}d^2}{2L\;sin\;2{\phi}}$$On the other hand, the coefficient k was almost fixed between 92 and 102 ($kg{\cdot}s^2/m^4$) in the region of ${\lambda}U/v{\geq}180$ and varied according to the ratio $S_n/S$ of the total area $S_n$ of nettings projected to the plane perpendicular to the water flow to the wall area S of nettings, i.e., it was given by $$k=98.6(\frac{S_n}{S})^{1.19}$$ regardless of the coating of paint.
In order to make clear the resistance of plane nettings u,sed widely in constructing net cages, the resistance R taken by $R=kSU^2$, where S was the wall area of nettings, U the flow velocity, and k the resistance coefficient, was measured in a circulating water channel by using nylon Raschel nettings and PE trawler-knotted nettings coated with anti-fouling paint or not and then the properties of coefficient k were investigated. The mesh size L and the angle $\phi$ between two adjacent bars was given by the function of Reynolds number ${\lambda}U/v$ in the region of ${\lambda}U/v<180$, i. e., $$k=350(\frac{\lambda U}{v})^{-0.25}$$.where $\lambda$ was the representative size of nettings expressed as $$\lambda=\frac{{\pi}d^2}{2L\;sin\;2{\phi}}$$On the other hand, the coefficient k was almost fixed between 92 and 102 ($kg{\cdot}s^2/m^4$) in the region of ${\lambda}U/v{\geq}180$ and varied according to the ratio $S_n/S$ of the total area $S_n$ of nettings projected to the plane perpendicular to the water flow to the wall area S of nettings, i.e., it was given by $$k=98.6(\frac{S_n}{S})^{1.19}$$ regardless of the coating of paint.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 우리 형 구조물에 주로 사용되는 그 물감 들을 선정하고 수조 실험을 통해 그들의 저항 특성을 조사하였으며, 우리 형 그물에서 크게 문제가 되고 있는 부착 생물의 영향 및 방오 도료의 도장 여부에 따른 저항의 변화도 함께 조사하였다.
그러나 실제 우리 형 구조물은 수중에 장기간 설치되기 때문에 그물감의 표면에 여러 종의 해 중 생물이 부착되어 유수 저항 등 역학적 특성이 초기의 상태에 비하여 크게 달라지고 (Yamaguchi and Nishinokubi, 1998), 특히 가두리 그물에서는 원활한 조류 소통이 방해되어 수질이 악화되며, 그로 인해 어병이 발생될 뿐만 아니라 그물의 수중 무게가 증대되어 시설물 전체의 부양 유지가 곤란해진다 (Kimura, 1984). 따라서 본 연구에서는 해 중 생물이 부착된 그물감의 유수 저항을 조사하기로 하고, 그 전에 부착 생물 의 종류 및 부착 정도를 알아보기 위하여 Table 1의 그물 감들을 1995년 6월 9일부터 6월 28일까지 20일간 경남 거제시 동부면 망 포만 해역의 수심 5m의 수층에 20일간 침지 시킨 뒤에 그물감의 상태 변화를 조사하였다. 이 경우 수중에서 그물감의 형상을 유지하기 위하여 각 그물감을 성형한 틀의 윗변은 2가닥의 로프로써 수면 위에 있는 가두리 시설의 프레임에 묶어서 고정하였으며, 아랫변에는 공기 중 무게가 5kg 되는 추를 부착하였다.
본 연구에서는 우리 그물에 주로 사용되고 있는 나일론 랏쉘 그물감과 PE 막매듭 그물감을 대상으로 그 저항 특성을 조사하였는데, 실제 어장에서는 해조류, 패류 등의 생물이 부착하는 것을 방지하기 위하여 표면에 방오 도료가 도장 되어 있는 그물감을 사용하고 있기 때문에 본 연구에서는 같은 규격의 나일론 랏쉘 그 물감에 대해 측정 시료를 2개씩 준비하고 그중 하나씩에 대해서는 방오 도료를 도장하였다.
가설 설정
1. 벽 면적이 S 되는 그물 감이 유속 U에서 받는 저항 R을 R= kSU2으로 표시할 경우 저항계수 Mkg-s%!?)는 R에 따라 크게 달라지는데, & 의 대표 치수로서 그물코의 면적에 대한 발의 체적 의비 人 즉
제안 방법
프레임에 그물감을 부착하여 구성되는 우리 형 구조물의 유 수저 항을 설계 도면으로부터 정확하게 산정하기 위한 기초 단계로 해서, 4가지 규격의 나일론 랏쉘 그물감과 2가지 규격의 PE 막매듭 그물 감에 대해 회류 수조에서 수리 실험을 실시하고 저항 특성을 조사하였다. 또한 일정 기간 해 중에 침지 되어 생물이 부착한 그물 감에 대해 저항을 측정한 기존의 실험 결과를 사용하여 그것의 저항계수를 구하고 생물이 부착되지 않은 그물감의 저항계수와 비교하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
가 얻어지므로, 각각의 그물감에、대해 d와 L, 2? 및 S를 측정하고 이들 식에 의해 그물감의 투영 -면적에 대한 점유 면적의 비 SJS를 구하였으며, 이 경우 그물코의 전개 각 2中는 모두 90°가 되도록 하였다.
1에서 보는 바와 같이 Table 1의 그물 감들 을 지름 10mm의 스테인리스 봉으로 제작된 50X50cm 크기의 정사각형 틀에 각각 부착하고, 그 틀을 지름 20mm, 길이 50cm의 스테인리스 봉에 부착한 후 로드 셀의 하단에 고정하였으며, 이 경우 흐름에 대한 그물감의 영각 a는 90°가 되도록 하였다. 실험 유 속은 0.2~1.0m/s의 범위에서 약 0.2 m/s 간격으로 변화시키고, 각각의 유속에서 틀과 그물감을 포함한 전체 유수 저항 및 그물감을 제외한 틀만의 유수 저항을 측정한 후, 전체 유수 저항에서 틀만의 유수 저항을 공제한 값을 그물감의 유수 저항으로 채택하였다. 이 경우 유속은 프로펠러식 유속계 (Kenek, VO-203A)로 측정하고 유수 저항은 로드 셀(JHM, 용량: 10 kg) 로 측정하되, 유속과 유수 저항의 측정치는 매 유속마다 1분 동안 각각 3, 000개씩의 측정치를 증폭기 (Procom, DCA-DS 300)를 통해 컴퓨터에 입력해서 그 평균치를 사용하였으며, 실험 시의 수조 내 수온은 26.
프레임에 그물감을 부착하여 구성되는 우리 형 구조물의 유 수저 항을 설계 도면으로부터 정확하게 산정하기 위한 기초 단계로 해서, 4가지 규격의 나일론 랏쉘 그물감과 2가지 규격의 PE 막매듭 그물 감에 대해 회류 수조에서 수리 실험을 실시하고 저항 특성을 조사하였다. 또한 일정 기간 해 중에 침지 되어 생물이 부착한 그물 감에 대해 저항을 측정한 기존의 실험 결과를 사용하여 그것의 저항계수를 구하고 생물이 부착되지 않은 그물감의 저항계수와 비교하였다.
대상 데이터
실험은 삼성중공업(주)에 설치되어 있는 수직 순환형 회류 수조 (관측부 길이: 6.0m, 수로 폭: 2.0m, 수심: 1.2m)에서 행하였는데, 실험 장치 및 계측 시스템의 구성은 Fig. 1과 같다.
실험을 할 때는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 Table 1의 그물 감들 을 지름 10mm의 스테인리스 봉으로 제작된 50X50cm 크기의 정사각형 틀에 각각 부착하고, 그 틀을 지름 20mm, 길이 50cm의 스테인리스 봉에 부착한 후 로드 셀의 하단에 고정하였으며, 이 경우 흐름에 대한 그물감의 영각 a는 90°가 되도록 하였다. 실험 유 속은 0.
2 m/s 간격으로 변화시키고, 각각의 유속에서 틀과 그물감을 포함한 전체 유수 저항 및 그물감을 제외한 틀만의 유수 저항을 측정한 후, 전체 유수 저항에서 틀만의 유수 저항을 공제한 값을 그물감의 유수 저항으로 채택하였다. 이 경우 유속은 프로펠러식 유속계 (Kenek, VO-203A)로 측정하고 유수 저항은 로드 셀(JHM, 용량: 10 kg) 로 측정하되, 유속과 유수 저항의 측정치는 매 유속마다 1분 동안 각각 3, 000개씩의 측정치를 증폭기 (Procom, DCA-DS 300)를 통해 컴퓨터에 입력해서 그 평균치를 사용하였으며, 실험 시의 수조 내 수온은 26.7~27t의 범 위였다.
성능/효과
4. 그물감의 유수 저항은 방오 도료를 도장하지 않은 그 물감보다 도장한 그물감에서 약간 더 큰 경향이었으나, 그 차이는 무시해도 좋을 정도로 작았다.
2와 같다. 이것에서 보면 유수 저항은 방오 도료를 도장하지 않은 그 물감보다 도장한 그물감에서 약간 더 큰 경향이나 그 차이는 그다지 크지 않으며, 유속이 lm/s인 때의 유수 저항을 비교해 보더라도 방오 도료를 도장하지 않은 A-1 그물 감과 B-1 그물 감에서는 각각 3.4kg 및 5.5 kg인 데 비해 방오 도료를 도장한 A-2 그물감과 B-2 그물 감에서는 각각 3.6 kg 및 5.6 kg이다. 따라서 방오 도료의 도장에 따른 저항의 증대는 무시해도 좋다는 것을 알 수 있다.
후속연구
즉, 그물감은 표면이 딱딱한 그물 실로 구성되어 있는데 비해 부착 생물은 그 자체가 연한 데다 부착 형태도 매우 불규칙적이기 때문에의 성격이 달라지고, 그로 인해 저항 특성도 달라진다고 볼 수 있다. 따라서 해 중 생물이 부착된 그물감의 유수 저항에 대해서는 더 나은 연구가 필요하고, 그것은 특히 SJS 값 해석에 집중되어야 한다고 볼 수 있다.
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