[논문]프랙탈 이론의 소하천 점착성 유사 적용에 관한 연구

임병구; 손민우

doi:10.3741/jkwra.2016.49.10.887

[국내논문] 프랙탈 이론의 소하천 점착성 유사 적용에 관한 연구
Study on applicability of fractal theory to cohesive sediment in small rivers 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.49 no.10, 2016년, pp.887 - 901

초록
AI-Helper

점착성 유사는 작은 1차 입자가 단독으로 거동하는 것이 아니라 크기와 밀도를 변화시키는 응집현상을 통해 서로 뭉쳐진 플럭의 형태로 이동하게 된다. 유사의 거동에 매우 중요한 영향을 주는 침강속도는 유사의 크기와 밀도에 의해 결정되므로 응집현상이 점착성 유사에 주는 영향은 매우 크다고 할 수 있다. 플럭의 밀도는 직접 측정이 어려우므로 프랙탈 이론을 적용하여 추정하는 것이 현재까지 일반적인 모형화의 과정이다. 하지만 프랙탈 이론은 플럭이 자기유사성을 가진다는 가정 하에 적용되는 것이므로 이에 대한 검토가 필요하다. 본 연구는 우리나라 하천 중 점착성 유사가 우세할 것으로 예상되는 금강 및 영산강 유역에서 시료를 채취하고 상업용 카메라를 이용한 침강실험을 통해 프랙탈 이론의 적용 가능성, 플럭의 특성 등을 검토하는 목적으로 수행되었다. 연구의 결과, 금강 유역의 점착성 유사는 프랙탈 이론의 적용이 가능할 것으로 판단되지만 영산강 유역의 유사에서는 크기와 프랙탈 차원의 명확한 상관성을 확인하기 어려웠다. 영산강 유역의 유사는 유기물이 높은 함량으로 포함되어있다. 따라서 1차 입자 하나하나가 응집되며 자기유사성을 가진다는 프랙탈 이론의 기본 가정과는 거리가 있는 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Cohesive sediments form flocs through the flocculation process. The size and density of floc are variable whereas those of a fine sediment are always assumed to be constant. The settling velocity, one of main factors of sediment transport, is determined by size and density of particle. Therefore, the flocculation process plays an important role in transport of cohesive sediment. It is of great difficulty to directly measure the density of floc in the field due to technical limitation at present. It is a popular approach to estimate the density of floc by applying the fractal theory. The main assumption of fractal theory is the self-similarity. This study aims to examine the applicability of fractal theory to cohesive sediment in small rivers of Korea. Sampling sediment has been conducted in two different basins of Geum river and Yeongsan river. The results of settling experiments using commercial camera show that the sediment in Geum river basin follows the main concept of fractal theory whereas the sediment in Yeongsan river basin does not have a clear relationship between floc size and fractal dimension. It is known from this finding that the fractal theory is not easily applicable under the condition that the cohesive sediment includes the high content of organic matter.

Keyword

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	프랙탈 이론이란?	프랙탈 이론(Fractal Theory)은 눈, 수지상 등과 같이 자기유사성(Self-Similarity)를 보이는 결정 또는 형태에 주로 적용하는 이론으로 프랙탈 차원(Fractal Dimension)을 통해 크기와 밀도의 상관관계를 정량화한다. 앞에서 언급된 것과 같이 직접적으로 밀도를 측정하기 어려운 점착성 유사 및 플럭의 경우, 프랙탈 이론과 프랙탈 차원을 적용하여 직접측정이 가능한 크기만으로 밀도를 추정하는 것이 가능하게 된다.
	점착성 유사는 무엇으로 불리는가?	진흙, 펄 등으로 불리는 점착성 유사(Cohesive Sediment)는 유사의 표면이 가지는 전자기적 점착력에 의해 작은 입자들이 응집되어 상대적으로 큰 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭은 더 작은 입자 또는 플럭 등과 결합되거나 파괴되며 크기와 밀도가 지속적으로 변화하는 특성을 가진다.
	응집현상이란?	진흙, 펄 등으로 불리는 점착성 유사(Cohesive Sediment)는 유사의 표면이 가지는 전자기적 점착력에 의해 작은 입자들이 응집되어 상대적으로 큰 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭은 더 작은 입자 또는 플럭 등과 결합되거나 파괴되며 크기와 밀도가 지속적으로 변화하는 특성을 가진다. 이러한 일련의 과정을 응집현상(Flocculation Process)이라 하며 응집(Aggregation)과 파괴(Disaggregation 또는 Breakup)의 과정이 경쟁적으로 발생하는 현상이다.

참고문헌 (29)

Coletta, T. F., Bruell, C. J., Ryan, D. K., and Inyang, H. I. (1997). "Cation-enhanced solutions for the electrokinetic removal of Pb from kaolinite." Journal of Environment, Vol. 123, No. 12, pp. 1227-1233.
Dyer, K. R. (1989). "Sediment processes in estuaries: future research requirements." Journal of Geophysical Research, Vol. 94, No. C10, pp. 14327-14339.

상세보기
Dyer, K. R. (1997). Estuaries: A Physical Introduction, Second ed., Wiley & Sons Ltd., Chichester.
Eisma, D. (1986). "Flocculation and de-flocculation of suspended matter in estuaries." Netherlands Journal of Sea Research, Vol. 20, No. 2-3, pp. 183-199.

상세보기
Eisma, D., Schuhmacher, T., Boekel, H., van Heerwaarden, J., Franken, H., Laan, M., Vaars, A., Eijgenraam, F., and Kalf, J. (1990). "A camera and image-analysis system for in situ observation of flocs in natural water." Netherlands Journal of Sea Research, Vol. 27, No. 1, pp. 43-56.

상세보기
Gibbs, R. J. (1982). "Floc stability during Coulter counter size analysis." Journal of Sedimentary Petrology, Vol. 52, No. 2, pp. 657-660.

상세보기
Han, M., Kim, T.-I., and Kim, J. (2006). "Application of image analysis evaluate the flocculation process." Journal of Water Supply: Research and Technology-AQUA, Vol. 55, No. 7-8, pp. 453-459.

상세보기
Hill, P. S., Voulgaris, G., and Trowbrige, J. H. (2001). "Controls on floc size in a continental shelf bottom boundary layer." Journal of Geophysical Research, Vol. 106, No. C5, pp. 9543-9549.

상세보기
Hwang, K.-N. (2000). "An experimental study on settling velocity of Saemankeum muddy sediments." Journal of the Korean Society of Civil Engineering, Vol. 20, No. 2B, pp. 277-286.
Khelifa, A., and Hill, P. S. (2006). "Models for effective density and settling velocity of flocs." Journal of Hydraulics Research, Vol. 44, No. 3, pp. 390-401.

상세보기
Kranenburg, C. (1994). "The fractal structure of cohesive sediment aggregates." Estuarine Coastal Shlef Science, Vol. 39, No. 6, pp. 451-460.

상세보기
Lee, S. C. (1995). Response of Mud Shore Profiles to Waves. Ph.D. Dissertation, University of Florida, Gainesville, Florida, United States.
Lunau, M., Sommer, A., LemKe, A., Grossart, H. P. and Simon, M. (2004). "A new sample device for microaggregates in turbid aquatic systems." Limnology and Oceanography: Methods, Vol. 2, pp. 387-389.

상세보기
Maggi, F., Mietta, F., and Winterwerp, J. C. (2007). "Effect of variable fractal dimension on the floc size distribution of suspended cohesive sediment." Journal of Hydrology, Vol. 343, No. 1-2, pp. 43-55.

상세보기
Manning, A. J., Friend, P. L., Prowse, N., and Amos, C. L. (2007). "Estuarine mud flocculation properties determined using an annular mini-flume and the LabSFLOC system." Journal of Continental Shelf Research, Vol. 27, No. 8, pp. 1080-1095.

상세보기
Mikkelsen, O. A., Hill, P. S., and Milligan, T. G. (2006). "Singlegrain, microfloc and macrofloc volume variations observed with a LISST-100 and a digital floc camera." Journal of Sea Research, Vol. 55, No. 2, pp. 87-102.

상세보기
Owen, M. W. (1976). "Determination of the settling velocities of cohesive muds." Hydarulinc Research Station, Wallingfords, Report, IT, Vol. 161, pp. 1-8.
Park, J. W. (2006). A study on depositional properties of muddy cohesive sediments from Kwangyang bay. M.S. dissertation, Chonbuk National University, Jeonju, R. of Korea.
Shin, H. J., Smith, S., and Lee, G. H. (2013). "Floc property of Yeongsan cohesive bed sediment with respect to salinity and sediment concentration." Journal of the Korean Society of Oceanography, Vol. 18, No. 3, pp. 122-130.
Son, M. (2009). Flocculation and transport of cohesive sediment. Ph.D. dissertation, University of Florida, Gainesville, Florida, United States.
Son, M. (2011). "Measurement of settling velocity, size and density and analysis of fractal dimension of cohesive sediment." Korean Journal of Limnology, Vol. 44, No. 1, pp. 58-65.
Son, M., and Hsu, T.-J. (2008). "Flocculation model of cohesive sediment using variable fractal dimension." Environmental Fluid Mechanics, Vol. 8, No. 1, pp. 55-71.

상세보기
Son, M., and Hsu, T.-J. (2009). "The effect of variable yield strength and variable fractal dimension on flocculation of cohesive sediment." Water Research, Vol. 43, No. 14, pp. 3582-3592.

상세보기
Son, M., and Hsu, T.-J. (2011). "The effects of flocculation and bed erodibility on modeling cohesive sediment resuspension." Journal of Geophysical Research, Vol. 116, No. C3, DOI: 10.1029/2010JC006352

상세보기
Van Leussen, W. (1994). Estuarine macroflocs and their role in fine-grained sediment transport. Ph.D. Dissertation, University of Utrecht, Utrecht, Netherlands.
Van Leussen, W., and Cornelisse, J. M. (1993). "The determination of the size sand settling velocities of estuarine flocs by an underwater video system." Netherlands Journal of Sea Research, Vol. 31, No. 3, pp. 231-241.

상세보기
Winterwerp, J. C. (1998). "A simple model for turbulence induced flocculation of cohesive sediment." Journal of Hydraulic Research, Vol. 36, No. 3, pp. 309-326.

상세보기
Winterwerp, J. C., and van Kesternen, W. G. M. (2004). Introduction to the physics of cohesive sediment in the marine environment. Elsevier.
Yim, S. H. (2005). A laboratory study on local-seasonal variations of erosional properties of cohesive sediments from Keum estuary. M.S. dissertation, Chonbuk National University, Jeonju, R. of Korea.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증