• Title, Summary, Keyword: 부유사

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Effect of turbulence on size distribution of suspended sediment (난류 강도에 따른 부유사의 입도 분포 변화)

  • Son, Minwoo;Byun, Jisun;Park, Byeoungeun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.248-248
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    • 2019
  • 유사는 이동 형태에 따라 소류사와 부유사로 구분된다. 하천의 흐름을 통해 이동하는 유사의 대부분은 부유사의 형태로 이동하며, 부유사의 부유 거동은 난류 강도와 유사 입자의 침강 속도로 인해 결정된다. 이에 따라 부유사의 부유 거동을 이해하기 위해서는 정확한 침강 속도의 산정과 난류에 대한 이해가 요구된다. 유사의 침강 속도는 밀도와 크기로 대표되는 유사의 특성을 이용하여 결정된다. 하천에서 부유사가 여러 크기를 갖는 유사 입자들이 혼재된 형태로 이동하는 것을 생각해 볼 때, 침강 속도의 분포를 이해하기 위해서 입도 분포에 대한 연구는 필수적임을 알 수 있다. 본 연구에서는 유사 입자의 입도 분포에 난류 강도가 미치는 영향을 살펴본다. 연구를 수행하기 위해 모래의 입도 분포가 로그 정규 분포를 따를 것이라는 가정을 적용하여 난류의 영향을 고려하는 부유사의 입도 분포 모형이 개발되었다. 부유사의 입도 분포는 흐름의 유사 이송 능력에 따라 분포의 표준 편차와 같은 물리량이 변화할 것으로 예측되는데, 흐름 내 유사의 이동과 흐름의 유사 이송 능력을 함께 고려하기 위해 개발되는 유사의 입도 분포 모형은 유사 이동 모형과 결합된다.

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Effect of turbulence intensity and settling velocity on size distribution of suspended sediment (부유사의 입도분포에 난류 강도와 침강속도가 미치는 영향)

  • Byun, Jisun;Son, Minwoo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.308-308
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    • 2020
  • 유사는 이동 형태에 따라 소류사와 부유사로 구분된다. 하천의 흐름을 통해 이동하는 유사의 대부분은 부유사의 형태로 이동하며, 부유사의 부유 거동은 난류 강도와 유사 입자의 침강 속도로 인해 결정된다. 이에 따라 부유사의 부유 거동을 이해하기 위해서는 정확한 침강 속도의 산정과 난류에 대한 이해가 요구된다. 유사의 침강 속도는 밀도와 크기로 대표되는 유사의 특성을 이용하여 결정된다. 하천에서 부유사가 여러 크기를 갖는 유사 입자들이 혼재된 형태로 이동하는 것을 생각해 볼 때, 침강 속도의 분포를 이해하기 위해서 입도 분포에 대한 연구는 필수적임을 알 수 있다. 본 연구에서는 유사 입자의 입도 분포에 난류 강도가 미치는 영향을 살펴본다. 연구를 수행하기 위해 모래의 입도 분포가 로그 정규 분포를 따를 것이라는 가정을 적용하여 난류의 영향을 고려하는 부유사의 입도 분포 모형이 개발되었다. 부유사의 입도 분포는 흐름의 유사 이송 능력에 따라 분포의 표준 편차와 같은 물리량이 변화할 것으로 예측되는데, 흐름 내 유사의 이동과 흐름의 유사 이송 능력을 함께 고려하기 위해 개발되는 유사의 입도 분포 모형은 유사 이동 모형과 결합된다.

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Effect of Discharge Systems on the Transport of Suspended Sediment Particles (방류형태에 따른 부유사 거동 특성)

  • Oh, Jungsun;Choi, Sung-Uk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.59-62
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    • 2015
  • 하천에서 유사이동 분석이 중요한 이유는, 지속가능한 하천관리의 관점에서 하도, 구조물, 생물 서식처와 수질에 이르기까지 하천 내 유사이동이 미치는 영향이 광범위하기 때문이다. 특히, 유사가 어느 지점에서 유실되며 어느 지점에 쌓이는지와 같은 이슈는 하천 지속가능한 관리를 위한 핵심이라 해도 과언이 아니다. 상대적으로 크기가 작은 부유사 입자의 이동은 일상적인 하천의 흐름에서도 대부분 관찰되기 때문에, 그 이동패턴을 파악하는 것이 하천의 효율적 관리에 밑바탕이 된다. 기존연구들에서 주로 연구되었던 부유사 농도 또는 플럭스 산정은 유사에 의한 영향을 파악하기 위한 좋은 지표임은 분명하지만, 유사 입자가 움직이기 시작하는 지점이나 침전하는 지점 등 공간적 분석을 위해서는 입자의 움직임에 초점을 맞춘 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 부유사 입자를 추적하는 모의 방법을 이용하여, 개수로에서 부유사 입자를 방류하는 형태가 바뀌었을 때, 입자의 공간적 분포가 어떤 식으로 영향을 받는지에 대하여 분석하였다. 모의결과와 실험결과를 비교하여 연구의 접근방법이 부유사 이동의 공간적 분석을 위한 타당한 방법을 검증하였으며, 나아가 실험으로 측정하기 어려운 부유사 이동 패턴을 제시하였다. 입자의 방류 위치나 방류 간격 등 부유사 입자의 분산에 영향을 미치는 요인들 또한 함께 분석하였다.

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The Suspended Sediment Change Detection of Imha Dam Using Multi-Temporal Satellite Data (다중시기 위성영상을 이용한 임하댐 부유사 변화탐지)

  • Jeong, Jong-Chul
    • Spatial Information Research
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    • v.15 no.1
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    • pp.25-33
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    • 2007
  • The purpose of this study is to assess spatio-temporal variation of Imha Dam water quality according to suspended sediment algorithm using Landsat and SPOT 5 data. In order to learn synchronous suspended sediment concentrations(SSC) in Imha Dam waters, the satellite remote sensing data are analyzed. The key procedure of this research is that we should know the relationships between suspended sediment concentrations and satellite-detected reflectance. However, the SSC algorithm has the limitation that it must be compared calculated SSC with synchronous ground-truth data in the Dam water. Based upon the linear response from satellite-detected reflectance, SSC algorithm validated an efficient algorithm to estimate proportional factor and then derived an empirical equation far SSC estimations.

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위성 영상과 해양 실측 자료를 활용한 부유사 농도 추정식 유도

  • Lee, Min-Seon;Park, Gyeong-Ae;Jeong, Jong-Ryul;Seo, Gang-Seon;An, Yu-Hwan;Mun, Jeong-Eon
    • 한국지구과학회:학술대회논문집
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    • pp.136-136
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    • 2010
  • 해색원격탐사에서 해수 type을 광학적 성질에 따라 Case-I water와 Case-II water로 구분한다. Case-I water는 기본적으로 조류 세포 및 그 쇄설물 그리고 미량의 용존 유기물을 포함하며, 맑은 해수인 대양이 이에 속한다. Case-II water는 부유 무기입자, 육상 기원입자 및 높은 용존 유기물 농도, 인간이 만든 유입물을 포함한 탁한 해수이며, 연안 해역의 해수가 이에 속한다(Gordon, 1983). Case-II water에 속하는 연안 해역의 부유사 농도는 해양 연안 환경 변화를 모니터링 할 수 있는 중요한 지표 중 하나이다. 부유사가 연안 환경, 연안 양식장, 어장 환경에 어떤 영향을 주는지 파악할 수 있다. 채수를 통하여 부유사 농도를 추정하는 것은 시간적 경제적 제약이 따른다. 하지만 위성자료와 실측 자료간의 상관관계가 잘 나타나는 계수를 유도하면, 실측없이 위성영상만 있으면 연속적인 부유사 농도 분포를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 이런 목적으로 Landsat ETM+ 자료를 이용하여 광양만의 표층 부유사 농도를 추정하였다. 위성 통과시간에 맞춰 2009년 9월 22일과 11월 25일 2차례에 걸쳐 부유사 농도와 반사도를 광양만 16개 정점에서 측정하였다. 부유사 농도는 표층의 해수를 채수하여 GF/F 필터를 이용해 측정되었고, 반사도는 Spectroradiometer를 사용하여 350nm부터 1050nm까지 1nm 간격으로 측정되었다. Landsat ETM+ 자료와 실측 반사도는 원격반사도 $R_{rs}$로 변환되었고, 두 가지 $R_{rs}$를 실측 부유사 농도와 비교하여 부유사 농도 산출 계수를 유도하였다. 경험적으로 구한 계수를 사용하여 위성영상을 부유사 농도로 계산하였으며, 이는 같은 날의 실측 부유사 농도와 비슷한 공간분포를 나타내었다.

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Analysis of Flow Characteristic and Suspended Soild Transport at Nakdong River using RAMS and SMS Models (RAMS 및 SMS 모형을 이용한 낙동강 본류 구간의 흐름분석 및 부유사 거동 모의)

  • Seo, Il-Won;Kim, Sung-Eun
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • pp.97.2-97.2
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    • 2010
  • 본 연구에서는 남구미대교, 왜관낙동강대교가 통과하는 낙동강 본류의 구미, 칠곡구간 9.23km에 대하여 설계홍수량과 평수량에 대한 흐름분석과 공사시 발생가능한 부유사 농도를 산정하여 부유사의 거동에 대해 2차원 유한요소모형인 RAMS와 SMS 모형을 이용하여 모의하였다. 흐름모의를 실시한 결과, RAMS 및 SMS 모형에 의해 산정된 수위 및 유속 결과가 기본계획보고서에서 제시된 수위 및 유속과 유사하게 산정되고 있었으며, 교량 주변의 흐름분포도 RAMS 및 SMS모형의 결과가 유사하게 모의 되고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 공사강도에 따른 발생가능한 부유사 농도를 산정하고 공사가 이루어질 위치 2지점을 가정하여 각각 RAMS 및 SMS모형을 이용하여 부유사 거동을 모의하였다. RAMS 및 SMS 모형에 의한 모의결과, 두 모형 모두 각 지점 하류 100m 부근의 부유사농도가 30~40, 15~20ppm의 범위로 부유사 농도를 보이고 있었다.

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Turbulent mixing of suspended sediments in the Kelvin-Helmholtz instability using Large-eddy Simulation (켈빈-헬름홀츠 불안정성 내에서의 부유사 혼합 거동 모사)

  • Ku, Hyeyun;Hwan, Jin Hwan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.386-386
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    • 2015
  • 담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

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A Study on the Efficiency of the Seawater-Overflow Reduction Device Installed on a Sand Dredging Vessel (해사채취 선박에 설치된 월류수 저감장치의 효율성에 관한 연구)

  • Kwoun, Chul-Hui;Lee, Nam-Do;Jang, Kyu-Sang;Kim, In-Soo;Jung, Baek-Hoon;Kang, Hoon;Kwoun, Min-Sun
    • Journal of Environmental Impact Assessment
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    • v.18 no.5
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    • pp.245-256
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    • 2009
  • 해사채취 선박에 설치된 월류수 저감장치의 효율성을 파악하기 위하여 월류수 저감장치가 설치된 선박과 설치되지 않은 선박의 작업시 부유사 농도를 관측 비교하였다. 부유사 관측결과 월류수 저감장치가 설치된 선박과 설치되지 않은 선박의 작업시 부유사 농도는 부유사 발생원으로부터 거리가 멀어질수록 감소하는 경향을 보였고, 1km 정점부터 배경농도와 비슷한 농도를 나타내었다. 월류수 저감장치의 사용여부에 따른 부유사 농도를 비교 분석한 결과 부유사의 저감효율은 52.9~65.5%(평균 60.8%)로 조사되었다. 또한 월류수 저감장치의 효율은 중층에서 평균 62.6%로 가장 높은 효율을 보였다. 본 연구의 부유사 관측 결과만으로 월류수 저감장치의 부유사 저감효율을 산정하기에는 다소 무리가 있으나, 관측 결과 나타난 월류수 저감장치의 부유사 저감효과는 비교적 양호한 것으로 조사되었다. 또한 월류수 저감장치는 해사채취시 부유사 저감에 효과적인 방법으로 판단되며, 추후 월류수 저감장치 여과망의 여과효율 등 여러 인자들과의 상호 연관성을 종합적으로 고려하여 해사채취 선박에 설치된 월류수 저감장치의 효율을 도출할 예정이며 해사채취 대상해역의 정기적이고 세밀한 연구가 필요하리라 판단된다.

Development of a Surrogate Technology Load Based upon Horizontal ADCP for Continuous Estimation of Suspended Sediment (횡방향 ADCP기반 연속적 부유사량 측정 방법의 대안 기술 개발)

  • Son, Geunsoo;Kim, Dongsu;Roh, Young Sin
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.47-47
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    • 2020
  • 하천 유사량 자료는 하천관리를 위해 기초적으로 활용되는 자료로 하천의 유지관리를 위한 유사량 자료의 측정은 필수적이다. 따라서, 현재 국내에서는 전국에 138개소의 국가유사량관측망에서 지속적인 유사량 측정을 수행하고 있지만, 기존의 재래식 부유사 채집기를 이용한 부유사 측정을 수행하고 있어 연간 약 20개소 내외에서만 직접조사가 수행되고 있고, 2019년도 기준 전국 138개소 중에서 2006년~2018년 동안 최소 1회 이상 유사량 측정을 수행한 지점은 40개소로 국가 유사량관측망의 약 29% 지점에 대해서만 조사가 수행되고 있다. 해외의 경우에도 기존 재래식 채집기를 통한 유사량 관측을 주로 수행하고 있지만 최근에는 기존 채집기를 이용한 유사량 조사방법의 고비용·저효율로 인한 시공간적 한계로 인해 대안기술이 개발되고 있다. 특히, 최근 해외에서는 ADCP를 활용한 유사량 측정 기술이 기존 부유사 채집기를 이용한 유사량 조사방법의 대안으로 시도되고 있다. ADCP를 이용한 유사량 측정방법은 ADCP의 초음파산란도를 활용하여 간접적으로 부유사의 농도를 추정하는 기술로 ADCP를 이용하여 유량자료과 함께 유사량 자료를 확보할 수 있을 것으로 기대되는 기술이다. 특히, 기존에 설치된 국가하천 자동유량측정장치(H-ADCP)에 적용이 가능하다면 다지점에서의 지속적인 유량측정과 함께 부유사 농도의 측정이 가능할 것으로 기대되고 있다. 이에 본 연구에서는 기존 국가하천에 설치되어 있는 자동유량측정장치(H-ADCP)의 초음파산란도를 활용한 부유사농도 측정 기술의 적용성을 검토하였다. 적용성의 검토를 위해 2016년 진동지점에서 수집된 H-ADCP 원시자료를 사용하여 초음파산란도를 활용한 부유사농도 측정 방법을 시범적으로 적용하였다. 적용결과, 실측 부유사농도와 H-ADCP로부터 추정된 부유사 농도를 비교를 통해서 H-ADCP를 활용한 부유사농도 측정 방법의 가능성을 확인할 수 있었지만, 기술적인 보완 및 개선이 필요할 것으로 판단되었다. 추후에는 지속적인 연구를 통해 ADCP 유사량 측정기술이 개발된다면 기존 부유사 채집기를 이용한 유사량 측정 방법의 대안으로 유사량 조사를 목적으로 활용이 될 수 있을 것으로 기대한다.

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Uncertainty Analysis of Suspended Load Concentration Using Bayesian and Image Processing (Bayesian과 Image Processing을 이용한 부유사 농도의 불확실성 분석)

  • Jeong, Seok il;Kwon, Hyun-Han;Lee, Seung Oh
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.493-493
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    • 2017
  • 부유사 수리실험에서 부유사의 농도를 측정하는 것은 불확실성이 매우 크다. Einstein(1950)은 유사의 pickup function 결정에서 이러한 불확실성 때문에 유사입자의 거동을 발생시키는 양력의 확률을 적용하기도 하였다. 일반적으로 부유사의 측정은 부유사 채집기를 통해 수행하지만, 시간적으로 비효율 적이며, 채집 시 채집기의 부피로 인한 난류 발생으로 채집 후 흐름 변화가 발생할 수 있다. 수리실험의 규모라면 이 문제는 더욱 부각될 수 있다. 연속적인 부유사의 농도 측정을 위해 이러한 점은 개선되어야 하는 문제이다. 본 연구에서는 유사 실험의 이러한 단점을 극복하고자 image processing 기법을 적용하였다. Image processing은 부유사의 농도가 증가할수록 탁도가 증가하는 특성을 이용하여, 부유사 농도를 추정하는 방법이다. 이 과정에서 RGB(Red-Green-Blue)로 색을 표시하는 방식에서 image를 변환하여 gray scale로 전환해야 하며, 파(wave)의 전파에 의한 image 결과의 변형은 없다고 가정하였다. Gray scale과 탁도와의 관계를 도출하기 위해 하상에 유사를 포설하고, 단파(surge)를 발생 시켰다. 실험은 길이 12.0m, 폭 0.8m, 높이 0.75m의 개수로에서 수행하였으며, 수로 상류에 sluice형 gate를 급격하게 개방하는 것으로 단파를 재현하였다. 탁도 측정을 위해 유사 채집기를 이용하였으며, 상기에서 제시한 흐름 교란문제로, 1지점에서 1개의 시간동안만 채집을 수행하였으며, image의 촬영을 병행하였다. 또한 data의 정확도를 높이기 위해 3번의 반복실험을 수행하였다. 실험결과 gray scale과 탁도와는 일정한 관계가 나타났으며, 이를 토대로 gray scale-SSC(suspended sediment concentration)와의 관계를 도출하였다. Bayesian 분석을 이용하여 image processing의 보정(확률적 보정)을 추가적으로 수행하였다. 최종적으로 실측한 값과 image processing을 통한 값을 1:1 curve를 통해 비교하였으며, 약 9%의 평균 오차가 발생하여, image processing과 bayesian 적용을 통한 부유사 농도 측정은 신뢰할 만한 결과를 도출하는 것으로 판단된다.

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