$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

고정식 노즐 배치를 가진 대형 강우모사장치의 강우 분포 특성 분석
Analysis on Rainfall Distribution in a Large Experimental Rainfall Simulator with Fixed Nozzle Arrangement 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.16 no.12, 2015년, pp.8116 - 8127  

이찬주 (한국건설기술연구원 수자원하천연구소) ,  김종필 (한국건설기술연구원 수자원하천연구소) ,  이진원 (한국건설기술연구원 수자원하천연구소) ,  김원 (한국건설기술연구원 수자원하천연구소)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 논문에서는 고정식 노즐 배치를 가진 대형 강우모사장치(KICT-ERS)와 이를 이용한 강우 분포 실험결과를 분석하였다. 강우 분사에 영향을 미치는 노즐 유량 실험 결과 실내 장치를 이용한 표준오차의 백분율은 0.15~0.38%였으며, KICT-ERS에 장착한 오차는 0.37~0.59%로 나타났다. 노즐의 분사 범위를 검토하기 위한 방사형과 삼각형 실험을 실시하였다. 방사형 실험에서 1개 노즐 분사시 균일계수가 0.348~0.657이었으나 주변 노즐을 포함할 경우 균일계수가 0.854~0.895로 높아져서 노즐 분사의 중첩에 의한 강우강도 증가 및 균일도 제고가 확인되었다. 삼각형 실험 결과의 균일계수는 0.845~0.896으로 나타났다. KICT-ERS 전체 범위에 대한 실험 결과 $1.5{\phi}$ 노즐의 1개 실험 케이스를 제외하면 모든 조건에서 균일계수는 0.7을 넘었으며, 균일계수는 강우강도가 증가함에 따라 높아지는 특성을 보였다. 기존 연구와의 비교 결과 KICT-ERS는 대체로 평균 이상의 균일계수를 제공하는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study provides results from the experiment on the rainfall distribution using a large Experimental rainfall simulator with fixed nozzle arrangement. Results from the experiment on the nozzles which are crucial for rainfall simulation show standard errors expressed as percentage are 0.15~0.38% a...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 국내외의 강우모사장치에 대한 연구 중에서 강우강도의 평균값과 표준편차가 제시되어 균일계수를 계산할 수 있는 몇몇 연구의 자료를 함께 비교검토함으로써 본 연구의 시설인 KICT-ERS에 대해 간접적으로 평가해 볼 수 있다. Fig.
  • Lascelles 등[5]은 실험 과정에서 강우모사장치를 이용하는 주된 목적은 강우량, 강우강도, 시공간 분포를 조절하는데 있다고 하였다. 물론 강우모사장치의 이용 목적에 따라 강우 분포의 중요성이 크지 않을 경우 실험이 불필요할 수도 있지만, 실제 분사된 강우의 공간 분포 특성을 파악하는 것은 강우모사장치의 성능과 활용성에 직결되는 일이기에 본 연구에서는 두 가지 방식으로 공간적 특성을 분석하였다.
  • 본 연구는 KICT-ERS의 설계 및 구축 과정을 기술한 후, 이를 실제 가동하면서 강우모사장치로서의 기본적인 특성을 분석하는데 그 일차적인 목적이 있다. 특히 실험장치의 성능을 좌우하는 강우분사의 공간적 분포 특성을 파악함으로써 향후 KICT-ERS의 활용성을 높이고 보다 정확한 실험을 하기 위한 개선 방향을 찾고자 한다.
  • 본 연구에서는 강우모사장치로서 KICT-ERS의 특성을 파악하기 위해 세 가지 실험을 실시하였다.
  • 첫째는 노즐의 위치를 기준으로 중심과 주변부 관계를 분석하는 것이다. 본 연구에서는 노즐 위치를 중심으로 방사형과 삼각형 형태로 우량계를 배열하고 강우량을 측정함으로써 중심과 주변부 관계를 검토하고자 하였다. 강우모사장치의 강우분포의 균일성과 관련한 기존 연구들은 대체로 격자형으로 우량계를 배열한 상태에서만 실험을 실시해 왔다[8][17][19].
  • 본 연구에서는 한국건설기술연구원에서 설계·구축한 강우모사장치(KICT-ERS)를 간략하게 소개하고, 이를 이용하여 강우의 공간 분포 실험을 수행하여 그 결과를 분석하였다.
  • 삼각형 실험의 경우 방사형에 비해 우량계를 조밀하게 배치함으로써 노즐 주변부와 설계상 노즐의 분사 범위(원)이 접하면서 생기는 구역에 대한 강우량을 파악하는 것이 목적이다. 강우량의 배치는 Fig.
  • 그러나 노즐의 설계상 혹은 실제 분사 폭이 2 m 내외를 크게 벗어나지 않으므로 격자 규모에서의 실험은 노즐 분사 범위 내부에서의 공간적 변동성을 분석하기에는 충분하지 않다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 직경 0.2 m 정도인 우량계를 최대한 근접하여 배치함으로서 분사 범위 내부의 공간적 변동성을 파악할 목적으로 실험을 수행하였다. 방사형 실험은 노즐 직하와 그 주변부 사이의 분포를 파악할 목적으로 수행하였고, 삼각형 실험은 노즐 사이의 공간 및 노즐의 원형 범위 바깥의 구역에서의 강우 특성을 파악하기 위함이다.
  • 본 연구는 KICT-ERS의 설계 및 구축 과정을 기술한 후, 이를 실제 가동하면서 강우모사장치로서의 기본적인 특성을 분석하는데 그 일차적인 목적이 있다. 특히 실험장치의 성능을 좌우하는 강우분사의 공간적 분포 특성을 파악함으로써 향후 KICT-ERS의 활용성을 높이고 보다 정확한 실험을 하기 위한 개선 방향을 찾고자 한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강우모사장치의 특징은? 강우모사장치(rainfall simulator)는 인공적으로 강우를 발생시키는 장치로서 토양[1][2][3], 농업[4], 지형[5], 지반[6], 재해[7], 물 순환[8], 하천 시설[9] 연구 분야뿐만 아니라 악기상에서의 자동차 광통신[10][11] 분야에도 활용된다. 특히 기후변화로 인해 집중호우가 빈발하고 이로 인해 산사태, 도심 침수 등의 재해가 발생하고 있어 이에 대한 실증적 연구 차원에서 인공 강우 실험이 많이 수행되고 있다.
대형 강우모사장치의 장점은? 이와 관련하여 강우모사장치는 국내에서도 설치, 운영된 사례가 있으나[2][6][8][12][13], 대부분 특정 목적의 실험을 위한 소규모인 장치인 반면, 외국의 강우모사장치는 수 내지 십여 제곱미터 내외에서 단일 목적의 소규모 실험을 수행할 수 있는 간이 시설부터[3][14][15][16], 수십 내지는 수백 제곱미터 범위의 공간을 가지고 있어 소규모부터 대규모의 다양한 실험을 수행, 지원할 수 있도록 복합적인 배관 시스템을 가진 시설[11][17][18][19]까지 그 규모 역시 다양하다. 특히 대형 강우모사장치의 경우 시설 구축에 많은 비용이 들지만, 산사태, 토양 침투[11], 하계망 발달[18], 강우-유출[19] 등의 실물에 가까운 규모의 각종 실험이 가능하여 실험의 사실성을 높이고 계측이 용이하다는 장점이 있다. 이러한 실험 시설은 보유 기관뿐만 아니라 대학, 연구소, 산업계 등 다양한 수요에 대응할 수 있으므로 활용성이 높으나, 국내에서는 소규모의 강우모사장치만이 제한적으로 구축, 운영되어 범용성이 크지 않았다.
대형 강우모사장치의 장점과 한계점은? 특히 대형 강우모사장치의 경우 시설 구축에 많은 비용이 들지만, 산사태, 토양 침투[11], 하계망 발달[18], 강우-유출[19] 등의 실물에 가까운 규모의 각종 실험이 가능하여 실험의 사실성을 높이고 계측이 용이하다는 장점이 있다. 이러한 실험 시설은 보유 기관뿐만 아니라 대학, 연구소, 산업계 등 다양한 수요에 대응할 수 있으므로 활용성이 높으나, 국내에서는 소규모의 강우모사장치만이 제한적으로 구축, 운영되어 범용성이 크지 않았다. 이에 한국건설기술연구원에서는 국내에서 활용 가능한 개방향 기초시설로서 다양한 규모의 실증 실험을 수행할 수 있는 대형 강우모사장치(KICT-ERS, Korea Institute of Civil engineering and building Technology Experimental Rainfall Simulator)를 설계, 구축하였다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (22)

  1. J. D. Pelletier, "Drainage basin evolution in the Rainfall Erosion Facility: dependence on initial conditions", Geomorphology, Vol. 53, pp. 183-196, 2003 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0169-555X(02)00353-7 

  2. M-I. Kim, B-G, Chae, G-C, Jung, "A laboratory test for detecting the infiltrating characteristics of unsaturated soil in soil slide", The journal of Engineering Geology, Vol. 15, No. 4, pp. 487-494, 2005 

  3. I. Abudi, G. Carmi, P. Berliner, "Rainfall simulator for field runoff studies", Journal of Hydrology, Vol. 454-455, pp. 76-81, 2012 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.05.056 

  4. R. Corona, T. Wilson, L. P. D'Adderio, F. Porcu, N. Montaldo, J. Albertson, "On the estimation of surface runoff through a new plot scale rainfall simulator in Sardinia, Italy", Procedia Environmental Sciences, Vol. 19, pp. 875-884, 2013 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.proenv.2013.06.097 

  5. B. Lascelles, D. T. Favis-Mortlock, A. J. Parsons, A. J. T. Guerra, "Spatial and temporal variation in two rainfall simulators: implications for spatially explicit rainfall simulation experiments", Earth Surface Processes and Landforms, Vol. 25, No. 7, pp. 709-721, 2000 DOI: http://dx.doi.org/10.1002/1096-9837(200007)25:7%3C709::AID-ESP126%3E3.0.CO;2-K 

  6. S-H. Kim, "Pore water pressure characteristic of unsaturated weathered granite soil slopes through rainfall simulation", Journal of the Korea Academia-Industrial Co-operation Society, Vol. 19, No. 11, pp. 3287-3295, 2009 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2009.10.11.3287 

  7. B-G. Chae, S-H. Lee, Y-S. Song, Y-C, Cho, Y-S. Seo, "Characterization on the relationship among rainfall intensity, slope angle and pore water pressure by a flume test: in case of gneissic weathered soil", The Journal of Engineering Geology, Vol. 17, No. 1, pp. 57-64, 2007 

  8. Y. S. Jang, M. E. Kim, J. S. Baek, H. S. Shin, "The study on development and verification of rainfall-runoff simulator for LID technology verification", Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 47, No. 6, pp. 513-522, 2014 DOI: http://dx.doi.org/10.3741/JKWRA.2014.47.6.513 

  9. S. Takakura, M. Yoshioka, T. Ishizawa, N. Sakai, "Geoelectrical monitoring for observation of changes in water content in the slope of an embankment caused by heavy rain using a large-scale rainfall simulator", AGU Fall meeting 2014, abstract #NS33A-3944, 2014 

  10. J. Ryde, N. Hillier, "Performance of laser and radar ranging devices in adverse environmental conditions", Journal of Field Robotics, Vol. 26, No. 9, pp. 712-727, 2009 DOI: http://dx.doi.org/10.1002/rob.20310 

  11. NIED(National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention), Large-scale rainfall simulator, 2005 

  12. B-G. Chae, Y-S. Song, Y-S. Seo, Y-C. Cho, W-Y. Kim, "A test for characterization on landslides triggering and flow features of debris using a flume test equipment", The Journal of Engineering Geology, Vol. 16, No. 3, pp. 275-282, 2006 

  13. W-S. Ki, S-H. Kim, "Soil water characteristic curve of the weathered granite soil through simulated rainfall system and SWCC cell test", The Journal of Engineering Geology, Vol. 18, No. 4, pp. 523-535, 2008 

  14. J. Morin, S. Goldberg, I. Seginer, "A rainfall simulator with a rotating disc", Transactions of American Society of Agricultural Engineering, Vol. 10, pp. 74-79, 1967 DOI: http://dx.doi.org/10.13031/2013.39599 

  15. W. P. Miller, "A solenoid-operated, variable intensity rainfall simulator", Soil Science of America Journal, Vol. 51, pp. 832-834, 1987 DOI: http://dx.doi.org/10.2136/sssaj1987.03615995005100030048x 

  16. C. T. Hignett, S. Gusli, A. Cass, W, Besz, "An automated laboratory rainfall simulation system with controlled rainfall intensity, raindrop energy and soil drainage", Soil Technology, Vol. 8, pp. 31-42, 1995 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0933-3630(95)00004-2 

  17. M. Esteves, O. Planchon, J. M. Lapetite, N. Silvera, P. Cadet, "The 'EMIRE' large rainfall simulator: design and field testing", Earth Surface Processes and Landforms, Vol. 25, No. 7, pp. 681-690, 2000 DOI: http://dx.doi.org/10.1002/1096-9837(200007)25:7%3C681::AID-ESP124%3E3.0.CO;2-8 

  18. S. A. Schumm, "Geomorphic thresholds and complex response of drainage systems", in M. Morisawa (ed.) Fluvial Geomorphology, Binghamton, Publication in Geomorphology 3, pp. 299-310, 1973 

  19. Y. Kitagawa, G. Fujiwara, Y. Nakamura, "Experimental facility for rainfall and drainage", 1999 

  20. C-J. Lee, W. Kim, G-W. Wee, G-O. Lee, "Design and tentative operation of a rainfall simulator", Proceedings of fall conference of The Korea Academia-Industrial cooperation Society, 2014 

  21. G. Tanner, K. F. Knasiak, "Spray characterization of typical fire supression nozzles", Proceedings of the 3rd International Water Mist Conference, Madrid, Spain, 2003 

  22. J. E. Christiansen, "The uniformity of application of water by sprinkler system". Agricultural Engineering, Vol. 22, pp. 89-92 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로