바닥중심배수원형양어탕크에서 낮은물흐름속도구역의 최소화를 위한 한가지 방법

 2022.7.7.

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《양어를 발전시키는것은 인민들에게 신선한 물고기를 더 많이 공급하기 위한 중요한 방도의 하나입니다.》

물이 탕크벽에 접선으로 주사되는 바닥중심배수원형탕크는 양어에서 광범히 리용된다. 그러나 1차회전흐름과 탕크의 바닥 그리고 측면벽사이에 존재하는 비미끈성조건은 2차흐름을 산생시킨다. 탕크바닥과 측면벽사이에서의 이러한 흐름과 함께 중심배수에 대한 고리형구역은 비회전하며 물흐름속도가 낮은 구역으로 된다는것이 알려져있다. 양어탕크수력학은 중요하게 탕크기하와 주수와 배수의 성질에 의존한다. 지난 시기 물흐름을 조절하여 탕크수력학을 개선하기 위한 많은 연구들이 진행되였다. 원형양어탕크에서 물노즐설계에 대한 일부 연구에서는 한점물원천주수보다 수직노즐관에 일정한 간격으로 분포된 노즐물분사를 가진 주수방식이 보다 균일한 물분포를 준다는것을 보여주었다. 양어탕크수력학에 대한 최근의 연구는 탕크기하와 함께 주수구와 배수구의 위치, 노즐구조와 분사세기와 같은 구체적인 인자들을 고려하는데 의의를 부여하는 경향을 보이고있다. 양어탕크수력학에 대한 모든 연구의 가장 근본적인 목적의 하나는 물리용을 최량화하고 탕크의 주어진 공간을 최적화하기 위하여 물흐름이 낮은 속도구역의 체적을 최소화하는것이다. 그러나 지금까지 양어탕크설계에서는 과학기술적문제들에서 광범히 리용되고있는 통계적최량화방법들이 적게 리용되고있다.

우리는 실험계획법과 콤퓨터류체동력학에 기초하여 바닥중심배수탕크에서 낮은 속도구역의 최소화를 위한 연구를 진행하였다. 모형의 타당성은 실험을 통하여 확증되였다. 결과는 물흐름속도가 작은 구역을 최소화하는것이 양어탕크수력학을 개선하는데서 의의가 있으며 노즐관위치가 낮은물흐름속도구역의 체적을 조종하는데서 가장 중요한 인자들중의 하나라는것을 보여준다. 그의 최량위치는 원둘레바깥쪽과 반경의 절반을 황금비로 분할한다. 알갱이의 추적실험은 노즐관의 위치를 조절함으로써 탕크의 자체청소능력을 개선할수 있다는것을 보여준다. 탕크의 기하모형과 물입구는 아래의 그림에서 보여준다. 물입구는 6개의 노즐을 가진 단순수직노즐관이다. 매 노즐은 아래에 표시된바와 같이 동일한 주사속도 0.67m/s를 가진다.



탕크의 기하모형, 주수구와 배수구
그림. 탕크의 기하모형, 주수구와 배수구

현재의 연구결과는 다만 7m원형탕크에서 언급된것이다. 앞으로의 연구는 두개의 바닥배수를 가진 원형양어탕크(중심배수와 측면배수가 결합된 양어탕크)를 최량의 방법에서 설계하는것이며 중심배수구를 향하여 이동가능한 노즐관을 가지는 탕크를 설계하는것이다.

구체적인 내용은 SCI잡지《Journal of the world aquaculture society》(2021, Vol. 52, No2)에 《A method for minimizing the zone of low water flow velocity in a bottom center drain circular aquaculture tank》(https://doi.org/10.1111/jwas.12792) 의 제목으로 출판되였다.