In this paper, the PEMFC performance was studied using three dimensional numerical analysis. The effect of GDL porosity and cathode inlet humidity on the cell polarization curve was analyzed. The GDL porosity of 0.3, 0.5, 0.7 and cathode inlet humidity of 20, 40, 60, 80, 100 percent were selected as simulation cases while the anode inlet humidity was maintained as 100 percent. For a constant cell voltage condition, the highest current density was obtained at GDL porosity of 0.7 and cathode inlet humidity of 20 percent. As GDL porosity increases, the amount of hydrogen diffusion to membrane from the anode increases and chemical reaction also increases. As cathode inlet humidity decreases, oxygen mass fraction of cathode gas channel increases and chemical reaction also increases.

This study was analyzed the characteristics of temperature distribution in DPF(Diesel Particulate Filter) equipped with partitioned electric heaters. Analysis parameters was used by variation to the length of pipe from exhaust manifold to inlet of filter. The temperature of the exhaust gas flowing into the DPF is related closely to the regeneration of filter. Due to space constraints, the DPF have inlet of bent pipe. The inlet of bent pipe induce the heterogeneous distribution of flow. The heterogeneous trapping of smoke is induced according to the heterogeneous distribution of flow. And the heterogeneous distribution of temperature in DPF is induced. In this study, without the use of assistive devices for even distribution of flow into DPF, the characteristics of temperature distribution in DPF were investigated according to the variation of the length of inlet pipe.

이 연구에서는 실제선박의 후드룸을 1/15로 축소한 비대칭 입출구를 갖는 장방형 모델을 대상으로 가시화 실험을 수행하고 내부의 유동 특성을 고찰하고자 하였다. 속도장의 계측은 CACTUS'2000을 이용한 2차원 PIV기법으로 하였으며 4개의 계측영역을 설정하여 계측한 결과 유동장의 환기구조를 지배하는 흐름은 유동장의 좌측 벽면의 흡기구로부터 대각방향의 우측상부로 흐르는 나선형의 'L'형 유동이었다. 또한 주 흐름의 영향으로 유동장의 중앙부분에 강제와류형태의 재순환 흐름이 존재하였다.

The objective of this study is to determine the appropriate size of the inlet pipe diameter and thereby conduct hydraulic analysis for the Korean water distribution network. To this end, the data tables for equivalent pipe diameters and outflow rates presently employed in Korea were adopted. By incorporating the table of equivalent pipe diameters, it was found that the size of the inlet pipe diameter was overestimated, which can cause shortage of water pressure and malfunctioning or insufficiency of outflow rate in the corresponding adjacent region. However, by conducting hydraulic analysis based on the table of outflow rates, relatively reasonable flow rates were observed. Furthermore, by comparing the real demand-driven analysis (RDDA) approach and demand-driven analysis (DDA) approach toward managing the huge water demand, it was observed that DDA could not effectively respond to real hourly usage conditions, whereas RDDA (which reflects the hourly effects of inlet pipe diameter and storage tanks) demonstrated results similar to that of real water supply.

급격한 기상변화로 인한 극한 강우와 집중폭우의 발생빈도 증가로 기존 수방시설의 한계 용량을 초과해 도심지 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 최근 도시화 추세가 급격하게 빨라지면서 수방시설 등 사회기반시설에 대한 지하공간 개발의 필요성이 증가하고 있으며, 지하공간을 활용한 지하방수로와 지하저류지 기술이 급부상하고 있다. 본 연구에서는 지하유입시설의 대표적 형상인 접선식 유입구와 나선식 유입구에 대한 공기 배출 효과를 분석하기 위해 유입유량 변화에 따른 수직갱 내부 공기공동(air-core)의 형상 크기를 계측했다. 나선식 유입구의 경우, 저유량 유입조건에서 와류 유도 효과를 개선하기 위해 유입부 바닥면에 계단형 다단식 구조를 도입했다. 수직갱 내부 공기공동의 전체적인 평균 단면적의 경우, 다단식 나선 유입구가 접선식 유입구보다 10% 정도 크게 나타나 고유량 유입조건에서 높은 공기 배출 효과와 유입효율을 나타냈다. 접선식 유입구의 경우, 유입구가 가지는 고유 성능을 유지할 수 있는 최대 유량 조건을 초과하면서 공기 배출 효과가 감소하기 시작했다. 또한, 실험에서 사용된 접선식 유입구와 다단식 나선 유입구 모형에 활용 가능한 기초자료를 제공하기 위해 수직갱 내부 위치에 따른 공기공동 단면적에 대한 실험식(empirical formula)을 제시했다.

강섬유 보강 자기충전 콘크리트(Steel Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete, SFRSCC)는 사회기반 시설이나 초고층 빌딩, 원자력 발전 시설, 병원, 댐, 수로 등 전반적으로 널리 사용되어지고 있는 재료이다. SFRSCC는 짧고, 개별적인 보강 섬유로 인해 일반적인 자기충전 콘크리트(Self-Compacting Concrete, SCC) 보다 인장 강도, 연성, 휨 강성 등에서 뛰어난 성능을 보인다. 하지만 SFRSCC의 이러한 성능은 섬유의 방향성에 의해 크게 좌우되는 경향이 있다. 짧고 개별적인 섬유들은 타설 과정에서 섬유의 방향성을 컨트롤 할 수 없기 때문에 무분별하게 콘크리트 내에 위치하게 된다. 섬유의 방향이 제어되지 않은 상태에서 콘크리트의 경화가 진행될 경우 휨 강성과 인장 강도의 저하를 야기하고, 이는 예상 강도 미달의 원인이 될 수 있기 때문에 SFRSCC를 사용할 때 섬유의 정렬은 중요한 요소가 된다. 따라서 본 연구에서는 유한 요소법을 사용하여 타설 공정 중 콘크리트 매트리스의 점도 및 입구 속도가 섬유 방향에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

도시유역의 중·하류부에 주로 설치되는 4방향 합류맨홀에서 과부하 흐름에 의한 에너지 손실은 도심지 침수피해를 가중시키는 주요 원인이다. 과부하 4방향 합류맨홀에는 유입관의 유입조건에 따라 흐름 양상이 크게 변화되며, 중간맨홀 뿐만 아니라 3방향(T형) 합류맨홀의 흐름조건을 구성한다. 그러므로 유입관의 유입유량 변화에 따른 과부하 4방향 합류맨홀의 에너지 손실 변화 분석 및 손실계수 산정이 필요하다. 본 연구에서는 하수도시설기준을 준용하여 맨홀직경 및 관경을 1/5로 축소 한 수리실험 장치를 제작하였다. 과부하 사각형 4방향 합류맨홀에서 유입관의 유입유 량비 변화에 따른 손실계수를 산정하기 위하여 유입관(주 유입관 및 양측면 유입관)의 유입유량비를 10% 간격으로 변화시켜 다양한 유량조건(40 case)을 선정하였다. 실험 결과 중간맨홀에서 0.40의 가장 낮은 손실계수가, 90° 접합맨홀에서 1.58의 가장 높은 손실계수가 산정되었다. 또한 합류맨홀(T형, 4방향)의 경우 측면 유입유량이 한쪽으로 편향될수록 보다 큰 손실계수를 나타냈다. 유입관의 유입유량 조건 변화에 따른 손실계수를 산정하여 손실계수 범위도를 작도하였으며, 과부하 사각형 4방향 합류맨홀에서 모든 흐름조건을 고려할 수 있는 손실계수 산정식을 제시하였다. 제시된 산정식은 유입관의 유입유량이 변화하는 배수시스템의 설계 및 검증에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

대심도 저류 및 배수터널은 기 개발된 도시의 부족한 배수관망 능력을 보강하기 위하여 지하에 설치하는 대규모 도시홍수 배제 시설물로 원활한 홍수 유입을 위해 적정한 규모의 수직유입구가 요구되어진다. 접선형 수직유입구 설계 시 유입구의 능력을 평가하는 중요인자로 Yu and Lee (2009)가 지배유량개념을 소개하였는데, 본 연구에서는 서울시에 설치하고자 하는 신월빗물저류배수시설의 수직유입구 3개소를 대상으로 수리 모형실험을 실시하고 제안된 지배유량 개념의 적정성을 평가하였다. 지배유량 이론식(Qcp)을 이용하여 실제 측정된 지배유량(Qcm)과 비교․ 분석 하였는데, 그 결과 이론식 대비 66~69%로 이론식이 지배유량을 과대 산정하는 것으로 평가되었다. 지배유량 이론식의 과대산정 원인을 분석하 기 위하여 Yu and Lee (2009)가 사용한 자료들과 본 연구에서 측정된 자료들을 활용하여 지배유량비(Qcm/Qcp)를 3가지 영역으로 분류하고 각 인 자에 대한 민감도 분석을 실시하였다. Yu and Lee (2009)가 제안한 지배유량식은 접선형 수직유입구 설계인자인 에 대한 영향만 고 려하였으나 과 연계된 변수들로 복합적으로 고려하는 식의 개선이 필요한 것으로 판단된다.

전세계적인 기후변화로 인하여 예측 및 대응이 어려운 자연재해가 격증하고 있으며, 특히 국지성 집중호우로 인해 도시지역의 피해가 집중되고 있는 추세이다. 도시지역에서의 침수피해는 무분별한 난개발로 인한 불투수면의 증가로 인한 지표 우수가 관로로 원활히 집수되지 못하여 침수피 해가 가중되고 있는 실정이다. 이러한 불투수면 증가에 동반된 우수배수 문제를 해결하기 위해서는 빗물받이 차집특성의 규명이 무엇보다 시급하 다. 그러나 우리나리의 경우 빗물받이 형상, 규격, 설치간격 등과 같은 기술기준이 도로 및 배수분구의 특성을 반영하고 있지 않아 빗물받이가 제 기 능을 하지 못하는 곳이 산재하는 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 빗물받이의 규격·형태, 종경사, 횡경사, 유입수심, 연결관의 수의 조건의 따른 실험을 통해 빗물받이 차집량 산정식을 조건별로 제시하고자 한다. 특히, 기존의 빗물받이 수리실험에서 다루지 않았던 빗물받이 베아링바의 경사 별 조건, 빗물받이 형태별 조건 및 연결관 개수에 따른 차집량 변화를 분석하고 국내에 적용 가능한 빗물받이 차집량 산정식을 개발하였다.

일반적으로 쇠살대 빗물받이는 도로 표면유출 흐름을 차집하여 도시배수 시설로 배제하기 위하여 설치된다. 빗물받이의 규모 및 설치간격 을 결정하기 위하여 빗물받이 차집유량 산정식이 필요하다. 그러므로 쇠살대 빗물받이 유입구의 차집능력 분석이 필요하다. 본 연구에서는 도로 빗물받이의 차집유량 산정을 위해 수리실험모형을 제작하여 720회의 실험을 실시하였다. 빗물받이 제원은 현재 대부분의 국도에 설치 되는 크기인 40×50cm,40×100cm 및 40×150cm를 Froude 상사법칙을 이용하여 1/2로 축소 모형을 제작하였다. 측구의 유량은 도로의 차선 (2~4차선), 경사(도로 종경사 2~10%, 측구 횡경사 2~10%) 및 설계빈도(최대 30년)을 고려하였다. 실험 결과 측구의 횡경사가 커질수록 빗물받 이로 유입되는 유량은 증가하였으며, 빗물받이 유입부의 길이가 증가함에 따라 유입부 측면부를 통한 횡유입량을 증가시켜 빗물받이 유입부의 차집효 율을 증가시켰다. 실측 차집유량을 이용하여 회귀분석 실시하여 빗물받이 유입구 크기별 차집유입량 산정식을 도출하였다. 기존 경험식과 비교한 결 과, 도출된 산정식은 상향된 빈도를 반영한 빗물받이 유입부의 차집유량을 보다 정확하게 산정하였으며, 도로 배수시설 설계에 기초자료로 활용이 가 능할 것으로 판단된다.

최근 도시화에 따른 불투수층의 증가는 배수유역의 도달 시간의 감소 및 첨두유출량의 증가와 기상이변으로 인한 국지성 집중호우로 도심지에서의 내수 침수피해를 발생시키고 있다. 특히, 내수 침수피해는 유출량이 집중되는 저지대 지역과 하수관거불량 지역에서 빈번하게 발생하고 있으며, 이는 도로변에 설치되는 빗물받이 유입구의 차집량 부족 및 막힘에 따른 도로 노면수 정체가 침수피해를 가중시키는 요인이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 빗물받이 유입부의 적정 설계방안의 기초자료를 제시하기 위하여, 도로조건 및 설계빈도 변화에 따른 차집량을 위한 실험을 실시하였다. 도로 종경사는 도심지 내 간선도로 및 고속도로의 최대 종경사를 반영하여 2~10%의 조건을 선정하였고, 측구 횡경사는 도로 횡경사 및 L형측구의 측구 경사를 반영하여 2~10%의 조건을 선정하였다. 도로 차선 조건은 중앙차선과 보도를 경계로 편도 2, 3, 4 차선을 선정하였으며, 실험유량은 설계빈도 상향을 고려하여 5년, 10년, 20년 및 30년의 설계 빈도의 우수유출량 8.4ℓ/s~21.5ℓ/s의 유량으로 결정하였다. 빗물받이 유입구의 크기는 실제 도로에 설치되는 40×100cm의 유입구를 사용하였으며, Froude 상사법칙을 이용하여 수리실험 모형을 1/2축소 제작하여 실험을 실시하였다. 수리실험 결과, 쇠살대 빗물받이 유입구(40×100cm)의 차집율은 측구 횡경사의 증가에 따라 증가하는 경향을 보였다. 이는 측구 횡경사의 증가로 도로 노면수가 측구로 집중되어 유입구의 전면부를 통한 차집량이 증가하고, 전면부를 통과한 유량은 유입구 측면부를 통해 횡유입되어 차집량이 증가한 결과로 분석되었다. 산정된 실험조건별 차집량은 회귀분석을 통하여 산정식을 제시하였으며, 이는 설계빈도 상향에 따른 국내 빗물받이 유입부의 설계 기준 제시에 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

일반적으로 빗물펌프장의 운영은 유입부의 수위만을 고려하여 운영되고 있는데 이러한 운영 방식은 수위가 급격하게 변화할 경우 효율적으로 대처하기 어렵다는 한계를 가지고 있다. 이에 많은 연구자들은 다양한 모형을 이용하여 빗물펌프장의 효율을 극대화하기 위한 노력을 하였다. 하지만 빗물펌프장 주변의 흐름특성을 실제 측정한 결과가 없었기 때문에 이들 모형을 검증하기 어렵다는 한계가 있었다. 따라서 빗물펌프장 효율적 운영을 위한 모형들의 검증을 위한 빗물펌프장 운영 시 빗물펌프장 주변의 흐름특성을 실측한 자료가 필요하다. 이에 본 연구에서는 개봉1 빗물펌프장을 대상으로 표면영상유속계를 이용하여 빗물펌프장 운영 시 유수지 유입부와 빗물펌프장 토출부 주변의 유속분포를 측정하였다. 유속분포 측정은 2012년 8월 15일 발생한 홍수사상에 대하여 실시하였다. 빗물펌프장 주변의 유속분포 측정에 표면영상유속계를 적용한 결과 짧은 시간에 유속을 측정할 수 있기 때문에 급격한 수위 변화에 충분히 대응할 수 있어 빗물펌프장 주변의 평면유속분포 측정에 적용이 가능한 것을 확인하였으며 향후 빗물펌프장 주변에 고정으로 설치한다면 실시간 유속분포 측정도 가능할 것으로 판단된다.

The adsorption characteristics of CO2 gas on impregnated activated carbons with MEA (Mono-ethanolamine) and AMP (2-Amino 2-methyl 1-propanol) were studied to improve the adsorption ability of CO2 gas on activated carbon. The equilibrium adsorption capacity of CO2 gas was increased by increment of impregnation concentration up to 40 %, but decreased above 50 %. The adsorption capacity of activated carbon impregnated with AMP was higher than activated carbon impregnated with MEA. The breakthrough was fast according to increment of inlet concentration of CO2 gas.

본 연구에서는 도로의 측구 부분을 수리모형으로 제작하여 빗물받이의 차집능력을 검토하였다. 측구의 유량은 도로의 차선(2-4차선) 및 빗물받이 간격(10-30m)을 고려하여 4-15l/sec의 유량을 사용하였고, 도로의 종방향 경사는 0, 2, 5, 7%를 선택하였으며, 측구의 횡경사는 4, 7, 10%를 사용하였다. 유입부의 규모는 의 4종류를 사용하였으며, 총 실험 횟수는 240회이다. 측구의 횡경사가 클수록 전체적인 빗물받이의 차집유량은 증가하였다.