[논문]코안다효과가 적용된 빗물받이에 관한 연구

정용신; 김용선; 신희재; 고상철

doi:10.14775/ksmpe.2020.19.04.058

코안다효과가 적용된 빗물받이에 관한 연구
A Study on Rain Gutters with Coanda Effect 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.19 no.4, 2020년, pp.58 - 64

정용신 (전주대학교 탄소연구소) , 김용선 (전주대학교 탄소연구소) , 신희재 (전주비전대학교 기계과) , 고상철 (전주대학교 기계자동차공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Large-scale flooding due to extreme weather and typhoons causes heavy damage. This is especially true in urban areas where accumulated debris prevents the smooth drainage of rainwater in sewage facilities such as rain gutters installed near roads. In this study, to improve the drainage performance and effectively remove foreign substances by applying the dust screen used in rivers, the rain gutter with Coanda effect was simulated and compared with the experiment. The simulation was performed by setting the parameters to the fillet radius R1 and R2 at the top of the screen filter, the fillet radius R3 at the bottom of the screen filter, and the height H of the gap W from the bottom. W is the gap at the backside of screen filter which is applied to stimulate the Coanda effect. According to the simulation results, the highest drain performance was 87.99% derived from R1= 30mm, R2= 5mm, R3= 85mm, H= 75mm, and W= 2mm. The error rate of simulation results refer to the 4.89%~7.36% compared to the experimental results. In the future, by considering the slope according to the installation environment, the simulation results can be applied to the actual roadside to help prevent flood damage.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

Fillet 값에 대한 코안다효과를 확인하기 위하여 변수 R₁, R₂ 및 R₃ 대한 최적치를 확인하고자 하였다. 또한 코안다효과를 촉진시키기 위하여 스크린필터 배면에 W=2mm의 간극을 주고, 스크린필터 하단으로 부터의 거리 H에 대한 시뮬레이션을 수행하여 배수성능에 미치는 영향을 계산하였다.

제안 방법

2. 또한 스크린필터의 배면에 Gap을 주어 코안다효과를 촉진하고자 하였으며, 이 Gap의 위치에 따른 효과를 검증하였다. 해석 결과 Gap의 위치인 H의 높이가 높아질수록 효율은 증가하는 경향을 보였으며 배수성능이 약 5%정도 증가하는 효과가 있는 것을 확인 할 수 있었다.
대한 최적치를 확인하고자 하였다. 또한 코안다효과를 촉진시키기 위하여 스크린필터 배면에 W=2mm의 간극을 주고, 스크린필터 하단으로 부터의 거리 H에 대한 시뮬레이션을 수행하여 배수성능에 미치는 영향을 계산하였다. 대표적인 Case 3, 6, 9에 대한 값을 Contour 값을 Fig.
본 연구에서는 강 혹은 하천에서 적용되는 제진기 스크린에 코안다 효과를 적용시킨 형상을 빗물받이에 도입하여 배수성능을 높이고 이물질 제거를 효과적으로 할 수 있도록 최적의 형상을 찾아 시뮬레이션을 진행, 분석한 후 모형실험장치를 설계하고 제작하여 실험하였다.
빗물받이에서 이물질을 효과적으로 제거하기 위하여 하천에서 사용되는 제진기를 응용하여 시뮬레이션을 실시하고 실험과 시뮬레이션 결과를 비교하여 분석하였다. 코안다 효과는 Outlet₁으로 흐르는 유동에 스크린필터 배면부에서 저압을 형성하게 되고 그로 인해 배수성능이 증가하게 되는 효과를 확인하였다.
추가적으로 코안다효과를 촉진하여 배수성능을 높이고자 스크린 필터 배면에 Gap W를 주어 시뮬레이션을 진행하였다. W는 2mm로 고정된 상태에서 스크린필터 하단으로부터 W의 위치 H를 변수로 45~75mm의 5가지 경우에 대한 시뮬레이션을 진행하였다.

데이터처리

4. 다양한 설계변수의 영향에 대한 조사를 통하여 빗물받이 스크린필터의 코안다 현상에 대한 효과를 확인하였으며, 실험을 통해 수치해석의 오차율을 검증하였다.

성능/효과

3. 최종적으로 각 변수에 따른 최적설계의 형상은 R₁=30mm, R₂=5mm, R₃=85mm, H=75mm, W=2mm인 Case 16의 경우로, 이때의 배수성능은 87.99%를 얻었다.
배수성능에 가장 큰 영향을 미치는 변수는 R₁이였으며, R₁=30mm 일 때 가장 좋은 성능을 나타내었다. 또한 변수 R₂ 및 R₃는 코안다효과에 지배적인 영향은 미치지는 않지만 부분적으로 효과를 나타내어 배수성능이 약 3%증가하는 것을 확인할 수 있었다.
스크린필터 배면의 곡률 R₃의 경우 코안다효과에 간접적으로 영향을 줄 수 있기 때문에, R₁=30mm와 R₂=5mm에서 80.90%로 가장 배수성능이 좋은 변수값을 기준으로 설계가 가능한 R₃값인 80, 85mm 두 가지 경우를 비교하였으며, R₃=85mm일 때 82.65%로 높은 배수성능을 확인하였다. 이상을 정리하여 반경의 변화에 따른 배수성능을 Table 2에 나타내었다.
시뮬레이션 결과 H의 높이가 증가할수록 배수성능이 증가하는 것을 확인 할 수 있었으며, 최적의 성능은 R₁=30mm, R₂=5mm, R₃=85mm, H=75mm, W=2mm일 때87.99%로 Case 16의 경우임을 확인하였다. 따라서 Fillet 값의 최적 형상인 Case 11과, 코안다효과를 촉진하기 위해 스크린필터 배면에 Gap을 형성한 Case 16의 경우에 대한 스크린필터를 3D프린터를 이용하여 Fig.
빗물받이에서 이물질을 효과적으로 제거하기 위하여 하천에서 사용되는 제진기를 응용하여 시뮬레이션을 실시하고 실험과 시뮬레이션 결과를 비교하여 분석하였다. 코안다 효과는 Outlet₁으로 흐르는 유동에 스크린필터 배면부에서 저압을 형성하게 되고 그로 인해 배수성능이 증가하게 되는 효과를 확인하였다.
또한 스크린필터의 배면에 Gap을 주어 코안다효과를 촉진하고자 하였으며, 이 Gap의 위치에 따른 효과를 검증하였다. 해석 결과 Gap의 위치인 H의 높이가 높아질수록 효율은 증가하는 경향을 보였으며 배수성능이 약 5%정도 증가하는 효과가 있는 것을 확인 할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	침수피해에 의한시민들의 재산을 보호하고 악취 등의 불편을 덜어주기 위해 무엇이 필요한가?	이러한 문제점들을 고려할 때 침수피해에 의한시민들의 재산을 보호하고 악취 등의 불편을 덜어주기 위하여 합리적이며 ,효과적인 배수시설이 필요하며, 이런 배수시설로 부합되는 빗물받이 형상을 만들어 실험을 통하여 관찰하고 이를 바탕으로 도로 조건에 따라 배수 능력은 향상시키고 이물질 또한 효과적으로 걸러 도시 홍수피해의 경감대책이 필요하다.
	코안다 효과는 어떤 현상인가?	코안다 효과는 벽면 주변을 이동하는 유체가 벽면에 붙어 그 면을 타고 흐르는 현상이다. 이 현상은 추가적인 장치가 없어도 유동의 흐름 변화를 유도할 수 있기 때문에 엔진의 추력 편향 에어포일의 유동제어, 양항비 등과 같이 공력특성을 향상시키 때문에 연구가 진행되어 왔다.

참고문헌 (10)

Kim, K. H., Lee, J. H., Park, M. S., Lee, D. W., "Prediction of the ventilation performance in a kitchen with various locations of gas range and window", Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 12, No. 1, pp. 75-82, 2000.
Kim, K. J., Bae, G. N., Kim, Y. I., Hur, N. K., "A Numerical Study on the Particle Collection Characteristics of a Grease Filter for Kitchen Ventilation", Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 14, No. 10, pp. 792-801, 2002.
Kwac, L. K., Kim, H. G., Ko, S. C., Kang, S. S., "The Development of Technology for oil Mist and Odor Removal Using Cab Type Filter", KSMTE Spring Proceeding, pp. 452-455. 2009.
Kim, H. G., "A Study on the Design of Filter Assembly Automation System", The Korean Society of Manufacturing Technology Engineers, Vol. 17, No. 6, pp. 111-117, 2008.
Kim, Y. S., Yun, S. M., Shin, H. J., Ko, S. C., "A Study on the Collecting Efficiency of Oil-mist Filter according to the Sub-filter Shape", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 18, No. 1, pp. 16-23. 2019.

원문보기 상세보기
Kang, M. J., Mesev, V., Myint, S. W. "Urbanization and Quality of Stormwater Runoff: Remote Sensing Measurements of Land Cover in an Arid City", Korean Journal of Remote Sensing, Vol. 30, No. 3, pp.399-415, 2014

원문보기 상세보기
Cho, J. Y., Go, S. H., Kim, H. G., "Analysis of Drainage Efficiency of Different Type of Drainage using Computational Fluid Dynamic Method", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 16, No. 2, pp.34-43, 2017.

원문보기 상세보기
Yun, S. M., Kim, Y. S., Shin, H. J., Ko. S. C., "A Numerical Study for Optimum Design of Dust Separator Screen Based on Coanda Effect", Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, Vol. 17, No. 6, pp. 177-185. 2018.

원문보기 상세보기
Lee, D. W., Lee. S., Kim, B. J., Kwon. S. B., "A Study on Jet Characteristic using a Coanda Effect in a Constant Expansion Rate Nozzle", Journal of the Korean society for aeronautical & space sciences, Vol. 35, No. 8, pp. 706-713, 2007.

원문보기 상세보기
Kim, K. M., Kim, Y. J., Kwac. J. S., "Improvement of Film Cooling Performance of a Slot on a Flat Plate Using Coanda Effect", The KSFM journal of fluid machinery Vol. 20, No. 2, pp. 5-10, 2017.

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

코안다효과가 적용된 빗물받이에 관한 연구
A Study on Rain Gutters with Coanda Effect 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

코안다효과가 적용된 빗물받이에 관한 연구 A Study on Rain Gutters with Coanda Effect 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

성능/효과

질의응답

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김용선 (5) 고상철 (20)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

연관된 기능

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

코안다효과가 적용된 빗물받이에 관한 연구
A Study on Rain Gutters with Coanda Effect 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper