• 한국수자원학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.335-345
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• 2021

하천에서의 용존물질의 혼합거동을 신속하게 예측하기 해석하기 위하여 1차원 추적모형이 개발되어 왔다. 그 중 저장대모형(Transient Storage Model, TSM)은 자연하천의 복잡하고 불규칙한 수리·지형적인 특성을 단순하게 반영할 수 있다는 장점때문에 가장 많이 사용되는 1차원 추적모형이다. 하지만 TSM의 정확도는 본류대 및 저장대의 면적, 물질교환계수 등 모형의 매개변수에 의존하며 이들은 직접적으로 측정될 수 없다는 단점이 있다. 또한 TSM은 농도곡선의 꼬리에 나타나는 저장대특성의 형태를 지수함수형태로 반영하는데 이는 실제 추적자실험을 통해 관측되는 꼬리는 형태와 다르다는 평가가 제기되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 1차원 확률론적 저장대모형에 대한 수치모형을 개발하여 자연하천에 적용하고 그 결과를 TSM의 모의결과와 비교하였다. 상기의 모형을 검증하기 위하여 낙동강의 1차 지류 중 하나인 감천의 4.85 km의 구간에서 추적자 실험을 실시하였다. 본 추적자 실험을 통해 측정한 농도곡선과 본 연구에서 제시된 확률론적 저장대모형의 모의 곡선의 꼬리부 멱함수 기울기를 비교해본 결과, 오차율은 평균 0.24으로 나타났는데, 이는 1차원 이송-분산 모형과 TSM로부터의 오차율인 14.03과 1.87에 비해 보다 정확한 값이다. 본 연구 결과, 감천에서의 저장대 특성을 나타내는 하상의 체류시간분포는 지수함수분포보다는 멱함수 분포에 가까운 것으로 밝혀졌다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.673-689
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• 2003

사행이 있는 자연하천에서 횡혼합 특성을 분석하고 종ㆍ횡분산게수를 산정하기 위해 현장실험을 실시하였다. 이를 위해 남한강 지류인 섬강 및 청미천에서 사행구간을 선정하여 유속과 수심 측정 및 추적자실험을 수행하였다. 추적자로서는 미량으로도 관측이 용이한 방사성 동위원소를 사용하였으며 주입은 순간. 점주입 조건을 바랐다. 이를 통해 취득된 수리량 및 농도 자료를 이용하여 종ㆍ횡분산계수를 산정하였고, 이들을 기존의 추정식에 의한 결과와 비교, 분석하였다. 종분산계수는 해석해를 통해 산정하였는데 섬강은 약0.5 $m^2$/s, 청미천은 0.2 $m^2$/s 로 산정되었다. 횡분산계수는 해석해 및 모멘트방법을 이용하여 산정하였는데, 섬강은 약 0.01-0.06 $m^2$/s의 범위를 가지며 청미천은 약 0.0l-0.05 $m^2$/s의 범위를 갖는 것으로 산정되었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제38권4호
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• pp.208-213
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• 2013

원전의 안전성분석보고서에는 운영기간중 만일의 사고에 따른 방사선안전성 확보를 위해 부지의 적합성 평가가 요구된다. 부지 적합성은 극히 보수적인 가정을 적용하여 제한구역경계에서 방사선 피폭영향을 평가하여 판단하게 된다. 이들 평가는 방사선영향평가 모델을 보수적인 기상조건 등에 적용하여 수행된다. 본 연구에서는 보수적인 평가 결과의 타당성 검증을 목적으로 확산에 양호하지 못한 악기상 조건에서 추적자확산실험을 실시하였다. 원전부지 실험에 앞서 대전시 인근 유성구 학하리 평지에서 추적자 확산실험을 실시하였다. 확산실험의 분석결과 기존의 확산조건이 좋은 경우의 실험결과와 비교할 때 크게 두 가지 큰 차이를 발견할 수 있었다. 하나는 풍속이 매우 낮고 풍향의 변화가 심해 주 풍하 방향에서 나타나는 최대 농도를 찾기 어렵다는 것이고, 다른 하나는 대기가 매우 안정하여 지상 10 m 낮은 높이에서의 방출임에도 불구하고 방출점에서 수 백 m 떨어진 지점에서 처음으로 상대적으로 높은 농도 분포가 나타나는 경우가 있다는 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.112-113
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• 2021

하천으로 유입되는 오염물질은 유수의 흐름에 따라 이송되며 혼합된다. 이러한 오염물질의 해석을 위해서는 확산 또는 분산계수 산정이 필요하다. 오염물질의 거동과 관련된 실험적 연구는 방사선 동위원소와 형광성 물질을 이용하여 수행되어 왔으나, 추적자 실험은 많은 비용 및 인력을 요하며, 고정식으로 설치한 계측장비로부터 수집한 시계열 농도자료만을 이용하여 분석하기 때문에 공간적 분포에 대한 자료 취득은 어렵다는 한계가 있다. 하천의 오염물질을 모니터링하기 위해서는 공간을 이동하는 입자의 관점에서 물리량을 표현하는 Lagrangian 방식보다 특정 위치에서 물리량 변화를 표현하는 Eulerian 방식이 적합하다. 그러나 드론을 활용한 하천원격탐사 연구의 대부분은 이동식 플랫폼으로 활용되어 특정 시간에 공간적 분광특성의 분포 파악이 한정적이며, 동일 지점에서 분광특성의 시간적 변화를 파악할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 기존의 면단위를 측정하는 이동식 플랫폼의 한계를 극복하고 하천 모니터링에 적합한 Eulerian 방식을 적용하기 위하여 CCTV 형태의 고정식 초분광촬영 플랫폼을 도입하였다. 본 연구에서는 하천으로 유입되는 오염물질의 거동을 분석하기 위하여 자연하천에서 형광성물질인 Rhodamine WT를 이용하여 추적자 실험을 수행하였으며, 접촉식 센서를 활용한 농도측정과 동시에 드론과 초분광센서를 활용하여 CCTV 형태의 고정식 초분광영상을 획득하였다. 실험결과 도출된 전통적인 방식의 분산계수 산정과 시공간 초분광영상을 활용한 분산계수 산정을 비교하여 오염물질 거동 분석에 초분광영상 활용의 가능성을 검토하였다. 본 연구에서 제시한 드론기반 시공간 초분광영상 기법을 교량이나 기타 하천구조물에 초분광 센서를 설치하여 CCTV형식으로 활용할 경우, 공단이나 하·폐수 처리장 등의 점오염원이 밀집해 있는 지역에 직접 설치하여 화학사고의 감지 및 오염물질의 유출 확인 및 조류, 부유사 등의 다양한 수질항목의 농도 변화 감지가 가능하고, 수심변화 감지로 장기적으로 활용할 경우 특정 지점에서의 하상변동 조사가 가능하다. 또한, 오염물질의 유출 사고 발생 등의 사람이 직접 접근이 불가능한 지역에 드론을 활용하여 초분광센서를 이용한 오염물질 감지가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.257-271
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• 2004

본류대를 따라 저장대가 주기적으로 존재하는 다중저장대모형을 개발하고 자연하천의 혼합거동을 해석하였다. 개발된 모형 및 하나의 저장대를 갖는 기존의 저장대모형을 비교하기 위하여 모형실험 결과를 이용하였다. 본 모형을 이용하여 구한 농도분포는 모형실험에서 수집된 시간에 따른 농도분포를 잘 재현하는 반면, 연속적인 저장대를 갖는 기존모형은 불연속적인 저장대 구조로 인해 발생하는 농도분포의 부차적인 융기부분을 정확히 재현하지 못하는 것으로 나타났다. 본 모형의 현장 적용성을 검토하기 위하여 새로운 모형을 미국 미네소타주에 위치한 Shingobee River에 적용하고 혼합거동을 해석한 결과 새로운 저장대 모형은 저장대가 존재하는 자연하천에서의 분산거동을 정확하게 모의하는 것으로 나타났다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.105-106
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• 2002

산업이 발달함에 따라 대기 환경의 중요성이 강조되면서 대기 확산 모델을 이용하여 오염물질의 영향을 파악하는 일이 많아졌다. 그러나 대기 확산 모델은 수치계산으로 나온 값으로 자연현상의 모든 영향을 파악하기 어렵다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 대기 확산 모델이 자연현상을 어느 정도 반영하는가를 평가하기 위해서는 추적자 물질을 이용하여 대기 오염물질의 확산 농도를 측정한 실측자료를 통하여 기존 모델을 평가하고 개선하는 것이 일반적인 방법이다. (중략)

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제28권6호
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• pp.452-462
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• 1999

환기란 실내에 기류분포를 형성함으로써 발생된 오염물질을 제거하고 재실자에게 신선외기를 공급하기 위한 것이다. 실내의 오염농도는 오염 발생원의 특성과 실내의 환기상태에 의하여 결정되며 환기상태는 실내의 기류분포에 의하여 결정된다. 건축물에서 수행되고 있는 각종 오염물질에 대한 농도측정 실험은 환기의 결과로서 나타나는 실내오염의 정도를 파악하기 위한 것으로 환기의 성능 자체를 측정하기 위한 것이 아니다. 또한 실내의 기류속도 측정실험을 통하여 환기상태를 간접적으로 파악할 수 있으나 정량적인 환기 상태를 측정하지는 못한다. 단순히 기류속도가 크고 작음에 따라서 환기상태의 좋고 나쁨을 표현할 수 없기 때문이다. 그림 1은 이와 같은 환기실험에 관련된 3단계의 실험 종류와 이들 간의 상호 상관관계를 보이고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.883-888
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• 2007

일반적인 하천의 흐름방향으로 발생하는 주흐름(primary flow)에 중첩하여 주흐름 방향의 수직단면에 이차류(secondary flow)가 발생하게 되며 이러한 이차류의 발달은 투입된 오염물질의 횡혼합을 증대시킨다. 오염물질의 혼합은 이송(advection)과 확산(diffusion) 또는 분산(dispersion)의 과정으로 설명되며 본 연구에서는 수로전체의 혼합과정을 설명하기 위해서 이송 확산 방정식을 적용하였다. 본 연구에서는 실험수조를 $150^{\circ}$의 중심각을 갖는 S자 형태의 만곡수로를 제작하여 유량조건은 15, 30, $60\;{\ell}l/sec$의 세 가지 경우로, 수심은 15, 20, 30, 40 cm의 경우로 총 12 케이스의 실험을 수행하였다. 유속장의 측정은 Sontek사의 3차원 micro-ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)를 이용하였다. 오염물질 확산실험은 소금물 용액에 주변수와의 밀도차를 없애기 위해서 메탄올 용액을 첨가하여 추적자로 이용하여 농도장의 분석을 일본 KENEK사의 전기전도도계(conductivity meter)와 Gartner사의 DAS(data acquisition system)를 이용하여 횡방향 유속장의 분포와 오염운의 거동을 비교하여 다음과 같은 결론을 얻게 되었다. 주 흐름은 직선구간에서는 중앙에서 최대 유속을 나타내며, 좌우대칭적인 유속분포의 모습을 보이고, 만곡부에서는 수로안쪽을 따라 최대유속이 발생하였다. 수로의 직선구간에서는 최대유속이 발생하는 즉, 중앙에서의 오염물질의 분산이 가장 활발하게 이뤄졌으며 농도의 퍼짐형상인 오염운 역시 만곡부에서는 수로만곡부의 안쪽을 따라 확산 이동함을 알 수 있었다. 만곡부 외측에서는 오염물질의 정체현상이 일시적으로 발생하며, 유속구조의 횡방향 비대칭구조로 인한 종 횡방향의 분리현상이 발생하고, 오염운의 중첩현상이 종방향으로 연속되게 나타난다. 향후 수심방향 거동을 포함한 3차원적 분석이 요구되며 이 연구결과는 2차원적 수치해석의 적용 및 분석 자료로써 이용이 가능하다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.135-136
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• 2008

본 논문에서는 배경 분리(Background Subtraction) 기법 및 픽셀 농도를 기반으로 조명 환경의 변화에 강인한 도로상 불법 주정차차량을 검출하고, 추적할 수 있는 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 영상내 도로변을 관심영역으로 설정하고, 실시간으로 전후 영상을 비교하여 조명변화에 강인한 분별력을 가질 수 있는 적응 배경 모델을 생성한다. 제안 된 픽셀 농도의 수치를 기반으로 변화량이 작은 배경 영역을 제거하고, 상대적으로 큰 변화량을 가지는 차량 영역을 구별할 수 있다. 구별된 대상 차량 영역에 군집 추적 기법을 적용하여 겹쳐신 자동차들 간의 구별이 가능 하도록 하였다. 제안된 기법에 대한 실험은 불법 주정자 단속 카메라로부터 다양한 조명환경에 대한 고려가 가능한 시간대별 영상을 통해 검증하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제29권3호
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• pp.157-163
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• 2004

원자력시설에서 만일의 방사성 물질의 누출이나 화학시설에서 독성물질의 누출시 오염물질의 환경 중 거동을 파악하기 위해서 대기확산 모형이 많이 이용된다. 대기확산 모형을 통한 환경 중 유해물질의 농도 예측에 대한 정확도를 높이기 위해서는 무엇보다 모형으로 입력되는 선원항에 대한 정확한 정보를 필요로 한다. 본 연구는 이러한 선원항 추정을 위하여 최소자승법을 적용하였다. 영광원자력 시설에서 실시된 추적자 확산실험 자료를 이용하여 가우시안 모형으로 계산한 값과 비교를 시도하였으며, 가우시안 모형으로 계산한 값들과 추적자 확산실험 결과 값들의 오차의 제곱이 최소가 되도록 선원항을 추정하였다. 추정한 선원항은 확산실험시 실제추적자 방출량의 1.24정도로 비교적 정확한 예측력을 나타내었다.