• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.311-316
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• 2015

하천 유사량 자료는 하천의 이 치수 목적으로 활용할 수 있는 기본 자료중 하나로서 하상변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 하도 계획과 설계, 유사조절 계획 수립 및 기타 구조물 등의 영향 평가 등 다양하게 활용할 수 있다. 정도 높은 유사량 자료를 측정하기 위해서는 현장측정부터 분석까지 정확한 과정과 세밀한 준비가 필요하다. 본 연구에서는 정도 높은 유사량 자료를 생산하기 위하여 국가 유사량 관측망 중 19개 지점(율극, 점촌, 일선교, 구미, 왜관, 선산, 죽고, 진동, 개진2, 정암, 회덕, 마륵, 나주, 학교, 남평, 영수, 선암, 구례2, 죽곡, 용서, 곡성)에 대하여 부유사량 특성분석을 수행하고 이를 반영하여 유량-부유사량관계곡선식을 개발하였다. 유사량 측정과정은 사전조사, 현장측정, 실험실분석, 모형적용 단계를 거친다. 사전조사 단계에서는 현장에 대한 현장안전, 지점특성 등의 현장관련 정보를 수집하여 현장측정 계획을 수립한다. 현장측정 단계에서는 사전에 유량측정 자료를 이용하여 측선을 나누는 등유량법과 등간격법을 사용하였으며, ISO 기준 이상의 5~8개 측선을 나누어 측정하였다. 측정장비는 D-74 부유사 채취기를 이용하여 왕복수심적분법으로 부유사량 샘플을 채취 하였다. 실험실분석은 유량조사사업단 유사분석센터에서 채취 시료에 대한 농도, 레이저 회절법을 이용한 부유사입도분석, 하상토분석(체분석)을 실시하였다. 또한, 유량-부유사량 농도 변화양상과 부유사량 특성분석을 이용한 부유사량 측정결과를 평가하였고 각 지점의 부유사량특성을 잘 나타낼 수 있는 지수식($Q_{ss}=aQ^b$)을 이용하여 유량-부유사량관 계곡선식을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.141-141
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• 2018

자연하천에 존재하는 식생은 동식물에게 주거지를 제공할 뿐만 아니라 영양염류 흡착 및 정화작용을 통해 수질을 개선시키는 역할을 한다. 이러한 식생하천에 오염물질이 유입될 경우 식생에 의한 흐름 교란 작용으로 인해 오염물의 확산거동에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 식생하천에서의 오염물질 혼합특성을 분석하기 위해 식생모형 실험을 수행하였고, Fischer et al (1979)이 제시한 이론식을 실험결과에 적용하여 종분산계수를 산정하고자 한다. 본 연구에서는 자연하천을 재현하기 위해 실험수로에 수중식생 모형을 설치한 후 ADV-Vectrino유속계를 이용하여 유속을 측정하였으며 실험을 통해 식생흐름에서의 유속분포 자료를 취득하고 이를 바탕으로 종분산계수를 산정하였다. 먼저 수중 식생흐름에서 연직유속분포를 측정한 결과, 식생이 존재하는 바닥근처에서는 유속이 느리다가 비식생 구간으로 가면서 유속이 증가하는 분포를 나타낸다. 또한 이 설치된 테스트 구간에 밀도와 유량변화에 따른 케이스를 적용하여 비교 및 분석을 한 결과 식생 밀도를 고정시키고 유량을 증가 시켰을 때 식생구간과 식생이 없는 구간에서의 유속도 증가하는 경향을 보였으며, 유량을 고정시키고 식생의 밀도를 순차적으로 높였을 경우 식생구간에서의 유속이 점차적으로 줄어드는 경향을 보였다. 다음으로 분산계수를 결정하는 방법에는 농도자료를 이용하는 방법과 유속자료를 이용하는 방법이 있는데 본 연구에서는 유속자료를 Fischer et al. (1979)의 이론식에 적용하여 분산계수를 산정하는 방법을 적용하였다. Fischer et al. (1979)가 제시한 식에서 먼저 전단 유속 값을 산정하기 위해 벽법칙 (Karman, 1930), 레이놀즈 전단응력 그리고, 난류운동에너지 (Graf, 1998) 방법을 사용한 후 복잡한 난류 흐름에 적용하기 가장 적합하다는 난류운동에너지 방법을 적용하여 전단 응력이 가장 크게 나온 식생모델 끝단에서의 값을 사용하였다. 그 결과, 수중 식생이 존재하는 흐름에서 무차원화 시킨 종분산계수는 6.89-9.78로 나타났다, 이는 Elder (1959)의 수심 적분을 통해 제시한 종분산계수 값 5.93보다 크다. 즉, 수중 식생이 존재할 경우 종분산계수는 식생이 존재 하지 않을 때 보다 증가하는 것으로 보여 진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.503-503
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• 2023

Hwang(2022; J.KWRA, 55, 10)은 수심 적분 모형으로 불연속 지형을 경사로 완화하지 않고 직접 해석하는 Hwang(2015; J.KSCE, 35, 6)의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높이기 위해 지형 전면에 실제로 작용하는 정수압 분포와 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수(flux correction coefficient)를 도입하였다. 직각 광정 위어 실험 중에서 널리 알려진 다섯 가지 월류 실험으로부터 218회의 시행을 추려 실험과 모의에서 월류량 값이 서로 잘 일치하는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였는데, 이때 광정 위어를 지나는 흐름을 모의하기 위해 계산 영역을 평면 2차원으로 두고 삼각형 계산 격자로 분할하였다(Hwang, 2022). 실험에 사용된 실험 수로들이 수로의 길이 방향으로 그 폭이 일정하므로 옆벽의 영향이 크지 않다면 수로의 단위 폭에 모형을 적용함으로써 계산 영역의 차원을 한 수준 낮출 수 있다. 실질적으로 1차원 모의가 되어 모의 시간을 획기적으로 줄일 수 있으므로 다양한 분석이 가능하겠으나, 2차원 모의로부터 결정된 흐름률 보정 계수를 수정없이 그대로 적용하는 것이 적절한지 검토할 필요가 있다. 이 연구에서는 Hwang(2022)이 검토한 218회의 직각 광정 위어 실험 시행에 수로의 단위 폭에 불연속 지형을 직접 해석할 수 있는 Hwang(2015)의 1차원 모형을 적용하고 모의와 실험에서 월류량의 차이가 최소가 되는 흐름률 보정 계수를 각각 산정하였다. 결정된 흐름률 보정 계수의 평균값을 별도로 선정된 두 가지 직각 광정 위어 실험에 적용하였으며, 보정에 따른 모형의 성능을 평가하기 위해 Willmott의 일치 지표(index of agreement)를 이용하였다. 흐름률 보정 계수를 적용하였을 때, 한 실험 경우에 대해 모형의 성능이 대폭 개선됨을 확인하였고 성능 개선이 미미한 나머지 실험 경우는 보정 전에 일치 지표가 이미 상당히 높은 편이었다. 2차원 문제에 이어 1차원 모형의 적용에서도 흐름률 보정 계수를 결정함으로써 계단이나 직립 보와 같은 불연속 지형을 넘나드는 천수 흐름의 월류량을 더 쉽고 정확하게 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.427-427
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• 2022

하천에서 유사량 자료는 하천의 이·치수 목적으로 활용할 수 있는 기본 자료중 하나로서 하상 변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 하도 계획과 설계, 유사조절 계획 수립 및 기타 구조물 등의 영향 평가 등 다양하게 활용할 수 있다. 본 연구에서는 신뢰성 높은 유사량 자료를 생산하기 위하여 국가유사량관측망 중 27개 지점에 대하여 유사량의 측정 및 특성분석을 수행하였다. 유사량 측정과정은 사전조사, 현장측정, 실험실분석, 모형적용(총유사량 산정) 단계로 구분할 수 있다. 사전조사 단계에서는 현장관련 정보를 수집하여 현장측정 계획 및 현장 안전대책을 수립하고, 현장측정 단계에서는 사전조사 단계에서 수립한 계획을 바탕으로 유사량을 측정하였다. 유사량 측정시 측선은 ISO 기준 이상의 5~7개로 측선을 나누어 측정하였고, 측정장비는 D-74, DH-48 부유사 채취기를 이용하여 왕복수심적분법으로 수행하였다. 실험실분석은 한국수자원조사기술원 유사량 실험실에서 채취시료에 대한 농도, 레이저회절법을 이용한 입도분석, 하상토분석(체분석), 비중실험을 수행하였다. 총유사량 산정을 위한 모형적용 단계에서는 수정-아인슈타인법(Modified Einstein Method)을 적용하였다. 또한, 유량-부유사량 농도 변화양상과 부유사량 특성 분석을 이용한 부유사량 측정결과를 평가하였고 각 지점의 부유사량특성을 잘 나타낼 수 있는 지수식(Q_ss = aQ^b)을 이용하여 유량-부유사량관계곡선식을 개발하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제34권6호
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• pp.643-651
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• 2001

축제식 양식장에서 수차에 의한 순환효과를 재현하기 위해 수치모형을 개발하였다. 수치모형의 지배방정식으로는 2차원 수심적분 Reynolds 방정식을 사용하였고, 수차에 의한 가속도는 축력을 수차날개에 의해 밀려가는 유체의 질량으로 나눈 값으로 산정하였다. 수치모형을 적용하여 1대의 수차를 작동하고서 수차로부터 직선방향 loin 간격으로 관측된 유속자료와 비교하였다. 모형의 보정을 위해 유량보정계수와 무차원 와점성계수의 민감도를 실험하였다. 유량보정계수는 본 연구에서 처음 제시된 항으로 실험결과 15와 20에서 모형의 결과가 관측값과 가장 유사하였다. 유량보정 계수는 관측자료가 없거나 관측이 용이하지 않을 경우 효과적으로 사용할 수 있으며, 특히 수치실험에서 수차에 의해 발생하는 복잡한 수리특성을 비교적 단순하게 처리할 수 있다는 장점이 있다. Reynolds 응력을 Boussinesq 근사로 표현하는 녈 연구에 서 무차원 와점성계수는 6이 가장 적당한 것으로 계산되었다. 바람에 의한 전단효과를 파악하기 위해 유향 $0^{\circ}C,\;90^{\circ}C,\;180^{\circ}C$ 그리고 풍속 0, 2.5, 5와 7.5m/s 조건의 경우를 비교하였다. 풍향이 수차에 의한 제트류 방향과 평행하거나 정반대일 경우 유속변화는$1\%$ 이하이나, 제트류에 직각으로 향할 경우 제트류 좌우의 와류는 풍향에 따라 위치가 뚜렷이 바뀌며, 유속은 약 $4\%$까지 감소하는 것으로 나타났다. 유속변화 $4\%$는 바람응력 외에 호지의 기하학적 평면구조 혹은 변장비 등에 따른 효과도 포함하는 것으로 생각되었다. 호지에 미치는 바람에 의한 유속변화가 $4\%$ 이하인 것으로 보아, 바람웅력의 영향은 매우 미약한 것으로 나타났다. 그러나 호지의 기하학적 특성과 관련한 와류형성 기구에 대해서 바람이 미치는 효과는 무시할 수 없는 것으로 생각되었다. 모형은 또한 축제식 양식장 2곳에 적용하였다. 양식장 호지 A와B는 각기 변장비 1.05와 0.68, 면적 1.02ha와 0.66ha 그리고 평균수심 1.2m를 갖는다. 각각의 호지에 수차 4대를 작동하고서 관측된 유속과 수치모형을 적용한 계산결과를 회귀 해석하였다. 호지A에서 유향 및 유속의 상관계수는 각기 0.8928, 0.6782이며 호지 B의 경우 각기 0.8539, 0.7071인 것으로 나타났다 따라서 본 연구에서 사용된 모형은 호지의 순환특성을 비교적 잘 재현하였으며, 향후 수차운영과 양식호지의 수질관리에 관한 유용한 도구로 사용될 수 있을 것으로 생각하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권1호
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• pp.1-9
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• 2009

2007년 8월에 동해에서 처음으로 $^{234}Th/^{238}U$ 비평형(disequilibrium)을 이용하여 유광대에서 심층으로의 입자상 유기탄소 침강플럭스(export flux)를 추정하였다. 입자상 유기탄소 침강플럭스는 $^{234}Th$ 침강 플럭스에 POC/$^{234}Th_p$ 비율을 곱하여 구하였으며, $^{234}Th$ 플럭스는 표층에서 수심 100 m까지 $^{234}Th/^{238}U$ 비평형을 적분하여 계산하였고 POC/$^{234}Th_p$ 비율은 수심 150 m와 200 m에서 채집한 부유물질 시료(입자크기가 0.7 ${\mu}m$이상)에서 측정하였다. 유기탄소 침강플럭스는 14-506 mg C $m^{-2}$ $day^{-1}$의 범위를 나타냈으며, 정점 A2에서 최고값을 보였고 정점 D4에서 최소값을 보였다. 유기탄소 침강플럭스는 유광대에서의 일차생산력과 매우 좋은 상관관계를 나타내었으며, 유기탄소 침강플럭스/일차생산력 비율은 0.29-0.62(평균 0.43)의 범위를 보였고, 연안역에 비해 심해역에서 다소 높은 비율을 나타냈다. 동해에서 관측한 유기탄소 침강플럭스는 전반적으로 대양에서 관측한 값들보다는 높았고 대륙 주변해에서 관측한 값보다 다소 높거나 유사하였다. 동해에서의 침강플럭스/일차생산력 비율은 북해(North Sea)와 척치해(Chukchi Sea)에서 관측한 값들과는 유사하였지만, 라브라도해(Labrador Sea), 바렌츠해(Barents Sea), 리온스만(Gulf of Lions)에서 관측한 값들보다는 월등히 높았다. 따라서 동해는 전세계 해역에서 유광대에서 생성된 유기탄소가 수심 200 m 이하 심층으로 가장 많은 비율로 침강하는 해역들 가운데 하나라고 생각된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권4호
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• pp.275-288
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• 1999

유기물 투기에 대한 박테리아의 반응을 이해하기 위해 동해의 비투기해역과 투기해역의 유광대에서 1996년 4월부터 1997년 9월까지 총 5회에 걸쳐 박테리아 개체수, 박테리아 생산력, 아미노펠티다제(aminopeptidase; AMPase) 가수분해능, 베타글로코시다제(${\beta}$-g1ucosidase; ${\beta}$-GLCase) 가수분해능을 측정하였다. 비투기해역과 투기해역에서 유광대 수심으로 적분한 식물플랑크톤 생물량 및 박테리아 변수들을 비교해 본 결과, 전 시기에 걸쳐 일관되게 외양의 투기 정점에서 외양의 비투기 정점보다 ${\beta}$-GLCase 가수분해능이 항상 높았다. 또한 thymidine과 leucine 고정율로부터 추정된 박테리아 생산력도 계절에 관계없이 투기해역에서는 유의한 상관관계(균형성장)를 나타내었으나 비투기해역에서는 무관한 관계(불균형성장)를 나타내었다. 이러한 결과들은 투기해역에서 유기성 투기물의 지속적인 공급에 대해 박테리아 군집이 반응하고 있는 양상으로 보인다. 또한 계절에 관계없이 투기해역에서는 박테리아 개체수와 생산력이 양의 상관관계를 나타내었으나 비투기해역에서는 무관한 관계를 나타내어, 투기해역에서 박테리아 개체수의 조절 기작이 비투기 해역과 다름을 시사하였다. 그 밖의 변수들의 관계들은 연구 해역과 계절에 따라 변화하는 양상을 나타내어 봄과 여름에 박테리아 조절 요인들이 달라짐을 보여주었다. 이러한 변화가 수온, 수온과 관련된 현상, 또는 투기물 특성의 변화와 연관된 것인지에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제4권4호
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• pp.371-382
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• 1999

여름과 겨울철 남해의 해수에 포함되어 있는 영양염의 분포 특성을 수온, 염분, 겉보기 산소 소모량, pH 등의 환경 인자들과의 상관도를 통해 파악하고자 하였다. 여름철에 영양염의 분포는 염분보다는 수온과 양호한 상관도를 보였으며 생물 활동과 관련이 갚은 pH, 겉보기 산소 소모량과 유의한 상관관계를 보였다. 이로 보아 여름철에 형성되는 염전선역에서 일차생산자에 의한 영양염 소비가 활발하여 염분과 영양염과의 상관성을 강력하게 변형시키는 것으로 판단된다. 겨울철에는 수온이 영양염과 가장 유의한 상관관계를 나타내어 수직 혼합된 냉수와 북상하는 난류의 세력이 만나는 열전선의 위치가 영양염 분포에 가장 중요한 요인으로 분석되었다. 여름철에 가장 우수한 상관도를 보였던 ($R^2$ >0.6) pH의 경우 겨울철에 생물 활동이 미약하여 상관도가 크게 낮아졌다($R^2$ <0.5). 수심에 대해 적분한 질산염+아질산염 인산염 규산염의 값은 각기 여름철에는 321 $mmol{\cdot}m^{-2}$, 23 $mmol{\cdot}m^{-2}$, 637 $mmol{\cdot}m^{-2}$이었고 겨울철에는 261 $mmol{\cdot}m^{-2}$, 31 $mmol{\cdot}m^{-2}$, 742 $mmol{\cdot}m^{-2}$로 계산되었다. 영양염의 질소 대 인의 비는 여름철에는 인이 상대적으로 부족한 반면 겨울철에는 이와 반대로 질소가 결핍되어 우기에 강우와 하천을 통한 질소의 유입이 남해 생태계 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제5권4호
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• pp.257-266
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• 2000

개방경계에서의 조석 강제력과 해수의 유 ${\cdot}$ 출입에 의한 남해의 해수순환을 모의하기 위하여 수직적분된 2차원 Princeton Ocean Model을 적용하였다. 두 강제력을 동시에 고려하기 위하여 일차적으로 개방경계에서 조석을 부과하여 조류순환을 재현한 후 개방경계에서 모델이 계산한 평형상태의 조류와 관측된 해류를 동시에 고려하는 2단계 모델링기법을 채택하였다 조류의 영향이 제거된 순환모델 결과에 의하면 남해에서 정상상태의 해류분포는 강한 해류의 영향으로 조석 잔차류 분포와는 상당히 다른 양상을 보이고, 해역에 따라서는 조류만큼 강한 해류가 나타난다. 제주해협을 통해 유입된 제주해류는 해저지형의 영향으로 인해 국지적으로 연안역과 가까워지거나 멀어지면서 동향하며, 제주도 동쪽과 대마도 사이을 통하여 남해로 유입되는 대마난류는 제주도 동쪽에서 비교적 멀리 북쪽까지 북상 후 시계방향으로 회전하여 제주해류와 합쳐진다. 제주해류와 대마난류가 합쳐진 후 대한해협을 통해 동해로 유출될 때 대마도 서쪽의 수심이 깊은 골에서 해류의 강화가 일어나며, 이는 수층의 두께가 증가함으로서 생성되는 양의 상대와도를 없애주기 위한 마찰경계층이 형성되기 때문인 것으로 사료된다. 개방경계에서의 조석 강제력과 해수 유출입을 개별적으로 고려할 경우 연안역에서의 해수순환은 두 강제력을 모두 고려한 경우의 순환형태와 차이를 보이고 있어 이들 두 강제력이 동시에 고려되어야 함을 뚜렷이 보여준다.

• 한국지리정보학회지
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• 제5권2호
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• pp.25-33
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• 2002

위성영상과 수치모델을 이용하여 낙동강유출 부유토사의 확산범위를 구해 낙동강유출수의 영향권을 간접적으로 이해하고자 하였다. 수심을 적분한 2차원모델을 이용하여 유속장 계산 결과를 보면 창조시 부산에서 진해만과 거제도방향으로 흐름이 보였으며, 낙조시에는 창조시와 반대의 흐름을 보였다. 유속의 크기는 외양이 연안보다 크게 나타났다. 12시간 조시 평균에 의한 잔차류는 남서에서 북동방향의 흐름이 우세하게 나타났으며, 가덕도 동안에서는 동쪽으로 향하는 흐름이 나타났다. 이와 같은 유속장을 기반으로 부유토사의 확산 정도를 라그랑지 방법인 수치추적자 방법을 이용하여 구했다. 그 결과, 낙동강유출 부유토사의 범위는 가덕도 동안에서 부산방향으로 나타났다. SeaWiFS와 LANDSAT위성자료로 추정한 낙동강 유출부유토사의 확산범위는 수치모델의 결과와 비슷한 양상을 나타내었다.