난류-미세플라스틱 상호작용

해안, 하천 등 자연 흐름 속에서 입자의 거동을 예측하는 것은 환경 관리 측면에서 매우 중요한 과제입니다. 특히 연안관리를 위한 유사이동 분석, 미세플라스틱 거동 해석 등 최근 사회·환경적으로 주목받는 이슈들에 있어서 입자 이송의 정확한 예측과 해석이 필수적이며, 이를 위한 유체물리 기반의 접근이 필요합니다. 저희 해안공학 연구실에서는 개수로와 조파수조 등 다양한 실험수로를 활용하여 유체역학 실험을 수행하고 있습니다. 실험에는 레이저 및 고속카메라를 이용한 입자영상유속계(PIV, Particle Image Velocimetry), 레이저 도플러 유속계(LDA, Laser Doppler Anemometry) 등의 정밀 계측 장비를 활용하여 유체흐름을 정교하게 측정하고 분석합니다.

현재, 유체 내 입자의 거동은 일반적으로 수치모델에서 정지수체에서 측정한 침강속도를 입력값으로 사용하여 수치모형으로 계산된 유속장에 선형적으로 중첩하는 등 비교적 단순한 이송 모형으로 해석됩니다. 하지만 최근 연구에 따르면, 입자 주변의 난류 구조가 침강속도에 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 현상은 하천의 단방향 흐름에 의한 난류 뿐 아니라 파랑 조건의 왕복 흐름에서도 관찰됩니다. 이에 따라 저희 연구실에서는 궁극적으로 미세플라스틱 입자의 수체 내 이송 모형 개발을 통한 지속가능한 환경 관리를 목적으로 다양한 흐름 조건에서 난류에 의해 변화하는 미세플라스틱 입자의 거동을 심층적으로 연구하고 있습니다.

Further Information (Author Information, Open-access Data)

개수로 흐름에서 입자의 침강속도에 미치는 난류의 영향 분석

• Baek, S., Park, Y. S, Jung, S. H., Seo, I. W., & Jeong W. (2022). Experimental investigation of turbulent effects on settling velocities of inertial particles in open-channel flow. Journal of Korea Water Resources Association, 55 (11), 955-967.

연직방향 흐름에서 입자의 침강속도에 미치는 난류의 영향 분석

• Baek, S., Park, Y. S., & Seo, I. W. (2025). Settling velocity of weakly inertial particles in vertical flow. European Journal of Mechanics - B/Fluids, 109, 92–99. https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2024.09.001

해안방재 측면에서의 NbS 활용

해안공학 연구실에서는 자연요소를 활용한 방재 기법인 자연기반해법(NbS; Nature-based Solution)을 관심 있게 연구하고 있습니다. 해안방재의 자연기반해법의 예로써 해안 조간대에 자라나는 굴암초의 파랑 저감 효과에 대한 연구를 수행 중입니다. 이를 위해, 실험실의 개수로와 왕복흐름발생장치(OWT; Oscillating Wave Tunnel)를 활용하여 단방향 흐름과 왕복흐름조건에서 굴암초의 자연적 구조에 의한 조도계수를 산정하는 연구를 수행하였으며, 나아가 현장스케일의 실험을 통해 굴암초의 실제적인 파랑 저감 효과를 관측하고자 합니다.

자연요소의 조도계수 산정 기법 개발 및 적용

• Lee, M., Park, Y. S., Noh, H., Kim, B., & Baek, S. (2025). Estimation of roughness height on oyster reefs. Journal of Geophysical Research: Oceans, 130, e2024JC021888. https://doi.org/10.1029/2024JC021888