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분수에서 생성되는 물입자의 확산과 냉각효과의 범위 예측
A Study on Predicting the Range of Cooling Effect and the Diffusion of Water Particles that are Generated from a Fountain 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.20 no.7, 2011년, pp.819 - 828  

이상득 (목포대학교 환경공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This research was done to clarify the cooling effect of water particles generated from a fountain. This effect is a one way to control the heat island effect of big cities. The result of this research was drawn by setting the jets of water in a certain height, and then studying the diffusion of wate...

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문제 정의

  • 따라서, 본 연구는 지구 온난화에 의해 대도시의 열섬현상을 제어하기 위한 하나의 방법으로 사용되고 있는 분수를 착안하여 분수에서 분출되는 물기둥의 높이를 일정하게 하고, 물입자의 크기와 유입되는 풍속에 의해 생성되는 물입자의 확산과 그로인한 냉각 효과를 고찰하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 지구 온난화에 의해 대도시의 열섬현상을 제어하기 위한 하나의 방법으로 사용되고 있는 분수에 의한 대기 냉각효과를 알아보았다. 분수는 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 고사분수이며, 분수에서 분출되는 물기둥의 높이를 일정하게 하고, 물방울의 크기와 풍속에 의해 생성되는 물입자의 확산과 그로인한 냉각효과를 고찰하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 분수에는 용도에 따라 여러 가지 모양이 있으며, 본 연구에서는 분사되는 물의 직경의 크기에 따라 물방울의 흩어짐 범위를 알아보기 위해 물방울을 발생하는 고수분수를 대상으로 하였다. 노즐에서 분사된 물방울은 순간적으로 흩어지면서 확산되고, 어느 시점에 도달하면 일정한 속도(종말 낙하속도)로 떨어지게 된다.

가설 설정

  • 모델 초기의 계산조건은 도시의 열섬현상에 따른 대기온도가 다소 높은 온도인 307 K (34℃), 수온은 299 K (26℃), 상대습도는 45% (=0.01534 kg/kg)의 조건을 하였으며, 모델에 사용된 분수의 유량은 175[ℓ/sec]、분수 Jet에 의한 수평면적은 0.2 m × 0.2 m, 한줄기로 분사하는 고사분수로 가정하였으며, 분사량의 1%가 분수 Jet에 의해 물방울이 분열하여 일정한 입경으로 낙하하는 조건으로 계산하였다.
  • 분수에서 분출되는 물기둥에 의해 물방울 및 수증 기의 확산범위를 정확하게 예측하기 위해서는 분수 Jet에 의한 주변공기흡인과정, 분수 Jet의 분열과정, 분수 Jet의 증발과정, 열ㆍ수증기ㆍ물방울의 보전식을 이용한 방정식을 사용하였다. 본 계산에서는 분수 Jet에 의한 주변의 공기 흡인과정은 모델의 연직성분을 임의적으로 조건에 의해 계산되며, 분수 Jet의 분열 과정도 분수량의 1%가 분수 Jet에 의해서 둘러쌓인 영역으로 물방울이 일정하게 분열된 상태를 가정하였다. 분수모델에 사용된 기초방정식은 아래와 같이 기술하였다
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
분수의 효과는 무엇인가? 분수의 효과는 수경관 연출로 동적인 물의 활동으로 순수자연에서 느낄 수 있는 상쾌함과 심리적 안정감을 주며(조, 1989), 대기 중의 먼지 및 자동차에서 배출되는 분진의 정화작용, 대기 중의 온도를 저하시켜 또 다른 휴식처를 제공하며, 수질정화 및 습도조절을 한다. 또한, 조그마한 정원이나 가정집에 소형분수및 수경식물과의 조화로 작은 자연을 연출하여 인테리어적인 효과를 얻을 수 있는 등 다양한 장점을 갖추고 있다.
분수의 종류는 무엇이 있는가? 고대왕국에서 분수는 신앙이나 종교적인 행사 전에 신전이나 사원 뜰앞에서 몸을 깨끗이 할 수 있는 우물의 용도로부터 왕족이나 귀족부호들의 예술품 내지사치품으로 발달되어왔으며, 과학의 발달과 각종 기계․기술이 출현한 현대의 분수는 야간의 풍부한 전 광을 이용한 분수의 조명․착색, 동력 모터를 사용한 물의 유동성 강화, 물의 분출에 맞춘 음향 장치를 이용한 춤추는 물 효과, 조각 설치를 통한 물의 율동미 강조 등 다양한 방법들이 시도되고 있다. 분수의 종류는 연못이나 공원의 분수대 같은 일반분수, 광장의 바닥에서 물이 솟아오르는 바닥분수, 음악에 맞춰 물이 춤추는 음악분수, 인공 폭포 조형물을 이용한 벽천분수, 조각물을 이용한 조각분수, 그리고 실내에서 사용할수 있는 실내분수 등 여러 종류의 분수가 있다.
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참고문헌 (6)

  1. 조세환, 1989, 경관 연출을 위한 Water Design, 환경과 조경, 제31호. 

  2. 김영인, 김민중, 김정수, 홍형순, 장태현, 2001, 사직 분수대 설계, 한국조경학회지, 29(4), 75-81. 

  3. 이승희, 2004, 실내 도제분수에 관한 연구, 석사학위 논문, 숙명여자대학교 디자인대학원. 

  4. 허현철, 2005, 바닥 분수의 이용 후 평가, 석사학위 논문, 진주산업대학교 산업대학원. 

  5. 유민준, 노창환, 이인권, 권대현, 2007, 음악 분수 시뮬레이션 시스템, 한국컴퓨터 그래픽스학회, 2007(0), 23-24. 

  6. 이상득, 1998, 냉각효과를 고려한 2차원 분수 모델의 개발, 대기환경학회지, 20(10), 1345-1354. 

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