선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 모델링 결과 중 유입구 위치(inlet position)를 상부로 하고 내부 정류벽 설치 유무에 따른 침전 조 유동분포를 측정하기 위하여 방사성추적자를 이용하여 검증실험을 수행하였다. 이를 위해 방사성추적자 "™Tc을 모형 침전조에 순간 주입 (pulse type injection)을 한 후, 매초 간격으로 방사선량을 유입 • 유출부와 침전조 측정위치(40 points)에서 계측하였다(Fig.
- 본 연구의 일환으로 방사성추적자를 실제 하수처리시설의 최종 침전조에 적용하여 유체거동 변화를 측정한 바 있다. 또한 침전조 처리효율 증진에 관한 선행연구로 정류벽(interior baffle)의 설치를 통한 침전조 구조의 최적화 인자를 CFD(computational fluid dynamics) 모델을 통헤 도출하였다 [9].
제안 방법
- 따라서 본 연구에서는 모델링 결과 중 유입구 위치(inlet position)를 상부로 하고 내부 정류벽 설치 유무에 따른 침전 조 유동분포를 측정하기 위하여 방사성추적자를 이용하여 검증실험을 수행하였다. 이를 위해 방사성추적자 "™Tc을 모형 침전조에 순간 주입 (pulse type injection)을 한 후, 매초 간격으로 방사선량을 유입 • 유출부와 침전조 측정위치(40 points)에서 계측하였다(Fig. 1 참조). 한 열에 4개의 방사선 검출기가 설치되어 있는 2세트의 detector guider는 길이가 1 m로서 매 10초 간격으로 20 cm 씩 이동하며 추적자의 농도 변화를 측정하였다.
- 최종 침전조 내부에 정류벽을 설치함으로써 바닥으로의 강한 밀도류와 출구 방향으로의 슬러지 휩쓸림 현상이 감소하고, 슬러지 침전영역(settling zone)이 증가됨을 "™Tc 방사 성추적자를 이용하여 성공적으로 가시화하였다. 또한 정류벽 설치로 인하여 단락류가 전체 유출수에서 차지하는 부분 이 현저히 감소하고, 오히려 침전조 내의 슬러지의 평균체재 시간 분포 또한 감소되는 유동특성을 분석할 수 있었다.
- 이의 거동을 측정하기 위하여 사전에 모형 장치 수조 벽면에 설치한 방사선 계측장치를 이용하여 시간 경과에 따른 수조 내부 추적자의 농도변화 및 거동분포에 대한 데이터를 수집하였다［10]. 침전조 외벽에 설치된 방사선검 출기는 01/2" X I" NaI(Tl) 섬광검출기(Eberline, model 44- 62) 8개가 사용되었으며, 깊이 방향으로 4 point 그리고 길이 방향으로 10 point를 실시간으로 이동하며 총 40 point에서 연속적으로 측정하였다(Fig. 1).
- 990Tc를 방사성추적자로 활용하여 정류벽 설치 유무에 따른 침전조 유동분포 변화를 측정하였으며, 선행연구로 수행된 침전조 구조의 최적화를 위한 CFD 모델링 결과를 실험적으로 검증하였다. 상단부 유입조건 시 정류벽 설치로 인해 바닥으로의 강한 밀도류와 출구 방향으로의 슬러지 휩쓸림 현상이 감소되었으며, 단락류가 전체 유출수에서 차지하는 부분이 48 %에서 32 %로 감소하고 상대적으로 이의 평균 체재 시간도 940 sec에서 810 sec로 감소됨을 정량적으로 산정하였다.
- 관련 선행 연구로 하수처리시설의 침전조 거동에 대한 3차원 CFD 모델을 개발하였으며, 추적자 현장실험을 통해 이를 검증하였다. 개발된 모델은 최종 침전조에서의 부유고형 물질(SS； suspended solids) 제거효율 및 침전특성을 미리 예측할 수 있는 소프트웨어로써, 이를 이용하여 침전조의 제거 효율 향상을 위한 설계 조건을 도출하였다[9]. 선행 연구 결과에서 침전조 유입구의 위치에 따른 고형물질의 전반적인 제거성능이 유입구 위치가 낮을수록 바닥 밀도류의 강도가 낮아지며 고형물질이 출구방향으로 이동되는 현상이 감소되었다.
- 관련 선행 연구로 하수처리시설의 침전조 거동에 대한 3차원 CFD 모델을 개발하였으며, 추적자 현장실험을 통해 이를 검증하였다. 개발된 모델은 최종 침전조에서의 부유고형 물질(SS； suspended solids) 제거효율 및 침전특성을 미리 예측할 수 있는 소프트웨어로써, 이를 이용하여 침전조의 제거 효율 향상을 위한 설계 조건을 도출하였다[9].
- 동위원소의 투입시 실험자는 surgical glove와 납 고글을 착용하고, 납차폐 유리를 사용하여 동위원소의 피폭 및 오염을 최소화하였다. 그리고 모형장치로부터 의 예상치 못한 누수가 발생할 경우를 대비하여 불투수성 비닐커버가 부착된 steel 재질의 사각틀(360X90X7 cm) 안에 모형장치를 설치하여 추적자의 유동을 제한하였다. 또한 강력 흡수재(단위중 량 : 0.
- 동위원소의 투입시 실험자는 surgical glove와 납 고글을 착용하고, 납차폐 유리를 사용하여 동위원소의 피폭 및 오염을 최소화하였다. 그리고 모형장치로부터 의 예상치 못한 누수가 발생할 경우를 대비하여 불투수성 비닐커버가 부착된 steel 재질의 사각틀(360X90X7 cm) 안에 모형장치를 설치하여 추적자의 유동을 제한하였다.
- 또한 침전조 처리효율 증진에 관한 선행연구로 정류벽(interior baffle)의 설치를 통한 침전조 구조의 최적화 인자를 CFD(computational fluid dynamics) 모델을 통헤 도출하였다 [9]. 따라서 본 연구에서는 이의 모델링 결과를 실험적으로 검증하기 위해 방사성추적자를 이용하여 정류벽 설치 유무에 따른 침전조 유동분포 변화를 즉정하였다.
- 7). 또한 침전조 유 입유속의 영향을 살펴보기 위하여 설계 유량(2.4 I /min)에서 42 % 증가시킨 3.4 I /min 조건으로 동일한 실험을 수행하였다. Fig.
- 있다. 또한 침전조 처리효율 증진에 관한 선행연구로 정류벽(interior baffle)의 설치를 통한 침전조 구조의 최적화 인자를 CFD(computational fluid dynamics) 모델을 통헤 도출하였다 [9]. 따라서 본 연구에서는 이의 모델링 결과를 실험적으로 검증하기 위해 방사성추적자를 이용하여 정류벽 설치 유무에 따른 침전조 유동분포 변화를 즉정하였다.
- 수리학적 상사를 고려하여 침전조 유입유량 2.4 I /min과 3.4 Z /min 두 조건에 대해서 정류벽 설치 유무에 따른 조건별 추적자실험을 수행하였으며, 실험장치를 아래 그림 Fig. 2에 나타내었다. 이때 내부 정류벽(interior bafHe) 설치를 통한 침전조 구조변경 후 유동특성 변화를'측정하기 위해 유입부로부터 약 46 cm 떨어진 위치에 높이 5 cm의 탈부착이 가능한 정류벽을 이용하였다.
- 유출부를 제외한 침전조 내부에서의 방사성추적자의 시간에 따른 공간분포 변화를 조사하기 위하여 Surfer 7.0 프로그램을 이용하여 가시화하였다. 침전조 유입유량 2.
- 2에 나타내었다. 이때 내부 정류벽(interior bafHe) 설치를 통한 침전조 구조변경 후 유동특성 변화를'측정하기 위해 유입부로부터 약 46 cm 떨어진 위치에 높이 5 cm의 탈부착이 가능한 정류벽을 이용하였다.
- 동위원소가 침전조 내에 투입된 후 정량펌프에 의한 지속적인 유량 유입으로 주적자는 희석작용을 통하여 유동 후 배출된다. 이의 거동을 측정하기 위하여 사전에 모형 장치 수조 벽면에 설치한 방사선 계측장치를 이용하여 시간 경과에 따른 수조 내부 추적자의 농도변화 및 거동분포에 대한 데이터를 수집하였다［10]. 침전조 외벽에 설치된 방사선검 출기는 01/2" X I" NaI(Tl) 섬광검출기(Eberline, model 44- 62) 8개가 사용되었으며, 깊이 방향으로 4 point 그리고 길이 방향으로 10 point를 실시간으로 이동하며 총 40 point에서 연속적으로 측정하였다(Fig.
- 1 참조). 한 열에 4개의 방사선 검출기가 설치되어 있는 2세트의 detector guider는 길이가 1 m로서 매 10초 간격으로 20 cm 씩 이동하며 추적자의 농도 변화를 측정하였다. 설계 유량인 유입유량 2.
대상 데이터
- 2 m). 방사성추적자 실험을 위해 사용된 동위원소는 "™Tc (T"=6.01시간, E=0.14 MeV, r =0.067 R - m2/Ci • h)으로서 1회 실험에 약 30-40 mCi를 사용하였으며, 이동형 방사성동위원소 발생장치 ("Mo/짜"Tc)로부터 인출 후 syringe를 이용하여 모형장치에 주입하였다. 동위원소가 침전조 내에 투입된 후 정량펌프에 의한 지속적인 유량 유입으로 주적자는 희석작용을 통하여 유동 후 배출된다.
- 방사선계측기는 방사선 검출부(detector)에 고전압을 공급함과 동시에 검출부로부터 나온' analogue pulse를 방사선 계수기가 인식할 수 있도록 TTL Pulse로 변환시키는 회로이다. 또한 방사선계수기는 방사선 계측기에서 나온 TTL Pulse 를 각 채널 별로 계수하여 PC로 전송하는 기능을 하는 장치로서, 본 실험을 위해 24채널까지 확장된 데이터 수집장치(KTG-DL1, 한국원자력 연구원)를 추적자 실험에 사용하였다 (Fig. 3)［11]. 수집된 데이터를 실시간으로 확인하고 처리하기 위하여 National Instrument사의 그래픽 언어인 LabView 8.
- 실제 하수처리장 최종 침전조 설계제원을 바탕으로 수리학적 상사(1/21)를 고려하여 아크릴 재질의 침전조 모형장치 를 제작하였다(LXWXH : 2.6X0.4X0.2 m). 방사성추적자 실험을 위해 사용된 동위원소는 "™Tc (T"=6.
데이터처리
- 0(Golden Software, Inc)를 이용하여 등 농도곡선에 대한 동적변화를 나타내었다. 또한 추적자의 평균체재시간분포 변화를 분석하기 위하여 Visual Basic 6.0 기반의 K-RTO 소프트웨어를 이용하였다.
- 4에 나타내었다. 시간에 따른 방사성추적자의 수리학적 거동 변화를 나타내기 위하여 계측된 데이터를 내삽(interpolation)을 통해 전체 실험구간에 대해 확장하고, 상용 프로그램인 Surfer 7.0(Golden Software, Inc)를 이용하여 등 농도곡선에 대한 동적변화를 나타내었다. 또한 추적자의 평균체재시간분포 변화를 분석하기 위하여 Visual Basic 6.
성능/효과
- 이는 실제 침전조에서 바닥에 침전된 슬러지를 재부상시킬 가능성이 크며, 이로 인해 침전조의 슬러지 처리 효율이 감소하는 결과를 초래할 수 있다. 그러나 침전조 바닥에 정류벽을 설치한 이후의 실험 결과, 침전조 바닥에서의 강한 밀도류 현상은 현저히 감소되었다(Fig. 7). 또한 침전조 유 입유속의 영향을 살펴보기 위하여 설계 유량(2.
- 단락류는 침전조 내 유입수가 정상적인 유로를 통과하지 않고 적정 체류시간보다 빨리 유출부에 도달하는 흐름을 말하며, 이 흐름이 클수록 미제거된 혼합 슬러지가 외부로 방출될 가능성이 증가됨을 의미한다. 따라서 단락류는 침전조의 가동 성능에 직접적인 영향을 주는 요인으로서 내부 정류벽의 설치가 단락류의 비율을 감소시켜 전체 침전조의 슬러지 제거효율을 증대시키는 역할을 함을 실험으로 확인하였다.
- 최종 침전조 내부에 정류벽을 설치함으로써 바닥으로의 강한 밀도류와 출구 방향으로의 슬러지 휩쓸림 현상이 감소하고, 슬러지 침전영역(settling zone)이 증가됨을 "™Tc 방사 성추적자를 이용하여 성공적으로 가시화하였다. 또한 정류벽 설치로 인하여 단락류가 전체 유출수에서 차지하는 부분 이 현저히 감소하고, 오히려 침전조 내의 슬러지의 평균체재 시간 분포 또한 감소되는 유동특성을 분석할 수 있었다. 하수 처리 과정 중 침전조의 운전효율에 가장 큰 영향을 주는 인자 중의 하나가 유입수의 평균 체재시간분포이다[2].
- 추적대상 물질과 물리·화학적 거동은 같으면서도 방사선으로 인해 대상물질과 구별되게 측정이 가능한 물질을 말한다. 방사성 추적자는 기존의 염료 추적자나 형광 추적자에 비해 검출 감도가 매우 뛰어나며, 시료의 샘플링 측정을 통한 실험실 분석 이 아닌 현장에서 실시간 측정이 가능하다는 장점이 있다.
- 990Tc를 방사성추적자로 활용하여 정류벽 설치 유무에 따른 침전조 유동분포 변화를 측정하였으며, 선행연구로 수행된 침전조 구조의 최적화를 위한 CFD 모델링 결과를 실험적으로 검증하였다. 상단부 유입조건 시 정류벽 설치로 인해 바닥으로의 강한 밀도류와 출구 방향으로의 슬러지 휩쓸림 현상이 감소되었으며, 단락류가 전체 유출수에서 차지하는 부분이 48 %에서 32 %로 감소하고 상대적으로 이의 평균 체재 시간도 940 sec에서 810 sec로 감소됨을 정량적으로 산정하였다. 이는 CFD 모델을 이용한 시뮬레이션 결과와 일치하는 결과로서, 침전조의 구조변경에 따른 유동특성 변화를 방사 성추적자를 이용하여 성공적으로 평가할 수 있음을 확인하였다.
- 상단부 유입조건 시 정류벽 설치로 인해 바닥으로의 강한 밀도류와 출구 방향으로의 슬러지 휩쓸림 현상이 감소되었으며, 단락류가 전체 유출수에서 차지하는 부분이 48 %에서 32 %로 감소하고 상대적으로 이의 평균 체재 시간도 940 sec에서 810 sec로 감소됨을 정량적으로 산정하였다. 이는 CFD 모델을 이용한 시뮬레이션 결과와 일치하는 결과로서, 침전조의 구조변경에 따른 유동특성 변화를 방사 성추적자를 이용하여 성공적으로 평가할 수 있음을 확인하였다. 따라서 방사성추적자 기술은 침전조 효율개선을 위한 구조설계 연구개발 분야나 또는 기존 시설의 성능개선을 위한 구조변경 후 이의 검증에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
- 추적자 투입 초기에 상당량의 단락류(short circuit stream)가 조기에 발생하였으며, 일정 시간 경과 후 침전조 내에서 순환과정을 거친 추적자가 배출되었다. 이에 대한 체 재시간분포(RTD； residence time distribution)# 분석한 결과, 정류벽 설치 후 단락류가 전체 유출수에서 차지하는 부분이 48 %에서 32 %로 감소하였으며, 상대적으로 이의 평균 체재 시간도 940 sec에서 810 sec로 감소되었다. 이는 정류벽을 설치함으로써 단락류가 차지하는 부분은 감소하였지만 침전조 내 체류시간이 감소되어 외부로 빠르게 배출됨을 의미한다.
후속연구
- 이는 CFD 모델을 이용한 시뮬레이션 결과와 일치하는 결과로서, 침전조의 구조변경에 따른 유동특성 변화를 방사 성추적자를 이용하여 성공적으로 평가할 수 있음을 확인하였다. 따라서 방사성추적자 기술은 침전조 효율개선을 위한 구조설계 연구개발 분야나 또는 기존 시설의 성능개선을 위한 구조변경 후 이의 검증에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.
- 이는 과도한 단락류의 발생과 강한 밀도류 형성으로 충분히 침전되지 못한 유입 슬러지가 배출될 가능성이 있기 때문이다. 따라서 실제 하수처리장의 최종 침전조의 최적화 구조변경을 위해서는 평균체재시간을 증가시키기 고 슬러지 제거효율을 높이기 위해 정류벽 설치위치 및 규격 등 설계조건에 관하여 방사성추적자를 이용한 추가적인 연구가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.