대류식 순환장치의 저수지수체 유동특성 및 수질영향 (Study on Effect of Convection Current Aeration System on Mixing Characteristics and Water Quality of Reservoir.)

서지정보

· 발행기관 : 한국수생태학회
· 수록지 정보 : 생태와 환경 / 42권 / 1호 / 85 ~ 94페이지
· 저자명 : 이요상, 이광만, 고덕구, 염경택

초록

용담댐 저수지에 설치된 대류식 순환장치에 대한 현장
조사 결과에 의하면 수평방향의 직접영향권은 성층 강도
에 큰 영향 없이 반지름 7~10m에 이르는 것으로 조사
되었으며 수직방향으로는 성층강도에 따라 또는 가동기
간에 따라 조금씩 달라지는 것으로 나타났다. 즉 가동시
간이 길어짐에 따라 하층에서 올라온 수온이 낮은 수체
는 보다 깊게 먼 곳까지 이동하는 것으로 나타났으나 성
층을 깨지는 못하는 것으로 나타났다. 2008년 현장에서
실측 조사한 결과와 CFD모사 결과에 의하면 이런 조건
에서 한 달을 가동하면 하층에서 올라온 수체가 대류식
장치 주변으로 수심 8 m, 지름 120 m의 수층을 이루게
되며 50일을 가동하면 수심 10 m, 지름 130m의 수층을
이루는 것으로 평가되었다.
대류식 순환장치가 설치된 지역에 대한 CFD모사를 하
기 전에 이 지역의 흐름특성을 평가하였다. 대상 지역의
흐름은 연중 크게 3가지로 구분되었으며 각각의 경우 유
량은 다르지만 저수지 수체의 흐름 속도는 모두 0.05~1.5
cm sec-1로 나타나 CFD모사시에 저수지 흐름을 고려하
지 않아도 될 것으로 평가되었다. CFD를 이용한 수체거
동 모사결과 순환장치로부터 3m지점에서의 유속은 0.25
m sec-1를 나타냈고, 5m지점에서는 0.2 m sec-1를 나타냈
다. 현장 실측 결과와 비교시 유속은 모사 결과가 조금
크게 산정되는 것으로 나타났으나 향후 보다 많은 자료
를 확보하여 비교해 보아야 할 것으로 판단되었다. 반면
영향범위는 반경방향으로 10 m지점까지는 직접영향을 받고, 그 보다 먼 지점은 간접영향권임을 나타내고 있어
이는 모사결과와 실측치 간에 일치하는 것으로 나타났
다. 수면에서의 온도분포는 순환장치로부터 분출된 저온
의 물이 반지름 약 10 m지점까지는 수온변화에 영향을
미치는 직접영향권인 것을 알 수 있다. 이상과 같이 모사
결과는 현장에서 실측한 것과 유사한 결과를 나타내므로
결과의 신뢰성이 높은 것으로 판단되었다.

영어초록

This study examines the operational effectiveness of a Convection Current Aeration
System (CCAS) in reservoir. CCAS was run from June, 2008 when the thermocline
begun forming in the reservoir. This paper reviews the influence of stratification,
dissolved oxygen dynamics and temperature in the lake’s natural state from June to
October 2008. The survey was done on a week basis. Upwelling flow effects a radius
of 7~10 m at a surface directly and was irrelevant to the strength of thermocline. On
the other hand, it was affected the number of working days, and strength of thermocline
at vertical profiles of the reservoir. Longer CCAS run, the deeper was the vertical
direct flow area. However it didn’t break the thermocline during summer season
of 2008. The operating efficiency of the CCAS in the reservoir depends on hydraulics
and meteological conditions. Computational Fluid Dynamics (CFD) is a very useful
tool for evaluating the operating efficiency of fluid dynamics. The geometry for CFD
simulation consists of a cylindrical vessel 25 m radius and 40 m height. The CCAS is
located in center of domain. The non-uniform tetrahedral meshes had a bulk of the
geometry. The meshes ranged from the coarse to the very fine. This is attributed to
the cold water flowing into the downcomer and rising, creating a horizontal flow to
the top of the CCAS. The result of CFD demonstrate a closer agreement with surveyed
data for temperature and flow velocity. Theoretical dispersion volume were calculated
at 8m depth, 120 m diameter working for 30 days and 10 m depth, 130 m diameter
working for 50 days.

참고자료

· 없음