• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.494-494
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• 2023

수치모형을 활용하여 하천 흐름을 해석하기 위해서는 하도의 형태를 나타내는 지형자료가 요구되며, 주흐름 방향에 직각 방향으로의 횡단면도는 다량의 자료가 필요하다. 측량을 통한 횡단면도의 확보는 시간과 비용이 많이 소요될 뿐 아니라 날씨와 같은 외부적 요인에 따라 측량 결과물의 정확도가 달라질 수 있다. 또한 하천의 유속이 매우 빠를 때에는 정확도 높은 횡단 측량자료를 얻기는 불가능하며 접근이 어려운 지역이나 중소규모의 하천 측량자료는 구축되어 있지 않은 실정이다. 이에 따라 위성영상과 수치표고모델(Digital Elevation Model, DEM)에 기반하여 하천구역과 하도의 특성을 정의하는 방법이 대안으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 하천지형 측량자료가 존재하는 섬진강댐부터 오수천 합류전까지를 대상으로 가상하도 생성기법을 적용하고, 1차원 하천흐름해석을 수행하여 가상하도 구축방안의 유효성을 검토하고자 하였다. 위성영상 자료를 활용하여 하천구역을 정의하였으며 DEM에서 추출된 표고에 기반하여 제방고와 횡단면도를 구축하였다. 구축된 횡단면도와 실단면 비교시, DEM 표고 및 하천구역 정의 지점의 정확도에 따라 제방고가 달라지는 것으로 나타났으며, 홍수터에 대한 고려가 포함되지 않아 실단면과 다소 차이가 있는 것으로 확인된다. 구축한 지형자료를 1차원 하천흐름해석 모형인 K-River에 적용하였으며, 상류단 경계조건으로는 섬진강댐 방류량을 하류단 경계조건으로는 등류조건을 적용하였다. 구축영역 내 존재하는 지류의 유입량은 측방유입으로 고려하였다. 수치모의 결과로부터 구축된 횡단면의 최심고와 실단면의 최심고가 유사한 지점에서는 수위재현성이 양호한 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.65-65
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• 2022

울창한 숲에도 어느 정도 햇빛은 들 듯이, 태양복사에너지는 식생의 잎과 흙에 모두 미치며, 그로 인해 증산과 증발이 각각 발생한다. 이러한 사실을 반영하는 것은 현존하는 증발산 산정 방법을 개선하여 더 나은 증발산 추정치를 구하는 데에 도움이 될 것이다. 이 연구에서는 증발 표면을 수직적으로 흙층(soil layer)과 잎층(canopy layer)으로 나눠진 다층 구조로 바라보고, 각 층에서 증발산을 계산하는 방법을 도입했다. 증발 표면을 수직 상에서 구분했기에 각 층의 환경 조건은 그 층을 대표하는 높이에서 관측된 기상자료를 활용할 수 있다. 또한, 식생 활기에 따른 각 층의 복사에너지 유입량과 기공의 여닫힘에 따른 Bowen 비를 통해 식생이 증발산에 미치는 영향을 반영하는 것이 가능하다. 본 연구에서는 Fluxnet에서 제공하는 공분산 방법(eddy covariance method)으로 측정한 자료를 참고하여 다층 구조가 실제 증발산 산정에 타당한가를 논했다. 시스템 내 변화는 주어진 조건에서 엔트로피가 최대로 생성되는 방향으로 발생한다는 Maximum Entropy Production (MEP) 이론을 기반으로 만들어진 증발산 산정법을 통해 각 층의 증발산을 계산했으며, 관측 증발산을 토대로 잎층과 흙층에 유입된 복사에너지의 크기를 비교했다. 결과적으로 잎층에 계산된 복사에너지 흡수능이 낙엽수림의 변화 주기를 잘 반영하는 것을 확인했으며 다층 구조를 도입하는 것이 증발산 산정 향상과 수문-식생 관계를 고려한 증발산 분석에 적절한 접근법임을 보였다.

• 상하수도학회지
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• 제38권1호
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• pp.29-38
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• 2024

Wastewater management is increasingly emphasizing economic and environmental sustainability. Traditional methods in sewage treatment plants have significant implications for the environment and the economy due to power and chemical consumption, and sludge generation. To address these challenges, a study was conducted to develop the Intermittent Cycle Extended Aeration System (ICEAS). This approach was implemented as the primary technique in a full-scale wastewater treatment facility, utilizing key operational factors within the standard Sequencing Batch Reactor (SBR) process. The optimal operational approach, identified in this study, was put into practice at the research facility from January 2020 to December 2022. By implementing management strategies within the biological reactor, it was shown that maintaining and reducing chemical quantities, sludge generation, power consumption, and related costs could yield economic benefits. Moreover, adapting operations to influent characteristics and seasonal conditions allowed for efficient blower operation, reducing unnecessary electricity consumption and ensuring proper dissolved oxygen levels. Despite annual increases in influent flow rate and concentration, this study demonstrated the ability to maintain and reduce sludge production, electricity consumption, and chemical usage. Additionally, systematic responses to emergencies and abnormal situations significantly contributed to economic, technical, and environmental benefits.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.302-307
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• 2009

물리적인 조류제어 기술에 해당하는 수류 차단막(이후 차단막)은 유입하천의 수류를 차단 또는 우회시켜 영양염류가 저수지의 유광층으로 공급되는 것을 차단하고 본류 수역으로의 조류 확산을 방지하는 기능이 있어 일본에서는 저수지 녹조제어 대책으로 자주 활용된 바 있다. 그러나 이러한 차단막은 국내 저수지와 같이 홍수시 유입 유속이 크고 수위변동이 심한 환경에서는 설치효과가 검증되지 않아 현장적용에 앞서 수치모의를 통한 효과 검증이 선행되어야 하며, 최적 규모와 위치 선정도 필요하다. 본 연구에서는 수위변동이 심한 국내 저수지 특성을 고려하여 차단막이 수위변화에 따라 상하로 이동할 수 있도록 기존 CE-QUAL-W2(이후W2) 모델의 알고리즘을 수정하고, 대청호에서 다양한 수리 수문조건에서 차단막의 기작과 효과를 예측하기 위해 가뭄년(2001년)과 평수년(2004, 2006년)을 대상으로 각각 모델을 적용하였다. 차단막 설치 예정지점은 소옥천 하류(7 m 깊이)와 댐으로부터 각각 14.9 km, 27.4 km 상류에 위치한 회남대교 아래 지점(10 m 깊이)과 대정리(10 m 깊이)로 가정하고, 모의 시나리오는 차단막을 설치하지 않은 경우(S-1), 소옥천 하류에 단독으로 설치한 경우(S-2), 소옥천과 대정리에 설치한 경우(S-3), 모든 지점에 설치한 경우(S-4)를 비교하였다. 차단막 설치에 따른 수문년 및 계절별 수질개선 효과(S-1에 대한 S-4 농도 저감 비)를 비교한 결과, 대청호에서 녹조문제가 가장 심각했던 2001년 6월$^{\sim}$8월 기간 동안 차단막은 봄-여름에 걸쳐 모든 비교 지점(회남, 댐, 추동, 문의수역)에서 Chl-a 농도를 최저(문의수역) 30%에서 최고(회남수역) 70% 정도 저감하는 효과를나타냈다. 평수년인 2004년과 2006년에는 강우사상에 따라 차단막 설치에 따른 Chl-a의 농도 저감 효과가 지점별로 다르게 나타났으며, 큰 강우사상이 6월, 7월, 8월에 걸쳐 골고루 발생한 2004년에 비해 7월 한 달 동안 집중된 2006년에 설치효과가 크게 나타났다. 수역별로 차단막의 설치효과를 비교해 보면, 유입수의 영향을 직접 받는 회남수역과 추동수역이 댐 앞과 문의수역에 비해 차단막 설치에 따른 Chl-a 농도의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 그러나, 큰 홍수가 유입할 때 차단막 상류부에 집적된 조류의 일부가 수류의 포획(Entrainment) 기작에 의해 저수지 내부로 유입되는 것으로 확인되어 차단막 효과를 극대화하기 위해서는 홍수 전 차단막 상류부에 집적된 조류의 처리대책이 필요할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제33권4호통권92호
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• pp.350-357
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• 2000

본 연구는 1993${\sim}$1994년 대청호 17개 조사지점에서 점오염원 및 계절적 유입수에 대한 무기질소원의 다변적 동태에 대하여 평가하였다. 연구기간 동안 총질소(TN)는 평균 1.53 mg/L으로, $0.70{\sim}2.56\;mg/L$ 범위에 있었다. 용존 무기질소(DIN)는 계절 및 조사지점에 관계없이 총질소의 90%이상을 차지하여 질소가 풍부한 부영양-과영양 상태의 호수임이 확인되었다. 용존 무기질소의 $67{\sim}94%$는 질산성-질소인 반면, 암모니아성-질소는 용존 무기질소의 5%이하로 구성되었다. 1993년 장마동안 질산성-질소는 빗물과 호수물의 혼합의 결과로서 상류역에서 희석된 반면, 암모니아성-질소는 장마 전에 비해 100%이상 증가를 보였다. 암모니아성-질소는 강우량과 정 상관관계(r=0.85; p<0.001)를 보였고, 수 체류시간(r = -0.90; p<0.001) 및 전기전도도 (r = -0.78, p<0.001)와는 역 상관관계를 보였다. 이런 결과에 따르면, 암모니아성-질소는 장마기에 호수 외부로부터 유입되었음을 제시한다. 연구기간 2년 모두 평균 총질소는 호수내 상류 및 하류에서보다 가두리 양식장 및 폐수 처리장이 위치한 중류역에서 높았다. 중류역에서 이런 특성은 유입량이 적은 1994년하절기 동안 점 오염원에서 축적된 오염부하 증가의 결과로서 가장 심화되었다. 본 인공호에서 총질소 분포는 호수내 상${\cdot}$하류역 사이에 큰 차이를 보이지 않았고, 유입량 보다는 점오염원에 의해 직접적으로 결정되는 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제46권1호
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• pp.116-127
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• 2013

본 연구는 2011년 3월부터 2012년 5월까지 부영양수계에 네 가지 여재(스펀지, 화산석, 활성탄, 수산화마그네슘)를 사용한 부유습지를 설치하여 장기적인 수질변화를 조사하였다. 또한 부유습지에 유입되는 유입수와 네 가지 여재를 거쳐 최종적으로 통과된 유출수내의 식물플랑크톤과 동물플랑크톤 군집을 분석하였다. 실험기간 동안 탁도(66%), SS (79%), Chl-a (80%), COD (24%)의 농도는 유입수에 비해 유출수에서 뚜렷하게 높은 감소율을 나타냈다(p<0.001). $NO_2-N$와 $NH_3-N$은 각각 24%, 20%로 유의한 감소를 나타냈으나(p<0.05), $NO_3-N$와 TN은 평균 10% 미만의 제거율을 나타내었다(p>0.05). 한편 $PO_4-P$와 TP는 모두 평균 65% 이상의 제거율을 나타냈다(p<0.01). 또한 식물플랑크톤밀도는 유출수에서 유입수보다 2.6배 정도 낮게 나타낸 반면, 동물플랑크톤은 유입수보다 유출수에서 평균 3.5배 이상 높은 밀도를 나타내었다. 본 연구에서 네 가지 여재를 이용한 수질개선용 부유습지는 특히, 입자성 물질(SS, Chl-a, COD, TP)과 용존성 영양염($NO_2-N$, $NH_3-N$, $PO_4-P$)에 대하여 높은 제거율을 나타내어, 결과적으로 부영양 호소에서 수질개선 및 조류 저감에 대한 적용가능성을 보여주었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권1호
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• pp.45-57
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• 2019

수영만 해역의 오염원 관리를 위해 유입되는 육상기인 오염물질의 체류특성을 분석하였다. 오염물질의 체류특성은 해수유동 모델과 입자추적 모델을 활용하여 분석하였다. 오염물질은 입자로 표현되며, 입자의 양과 오염물질량은 비례하도록 나타내었다. 체류특성은 각 오염원별로 부하량, 해역에서 체류하는 오염물질량, 부하량 대비 해역에 체류하는 오염물질량을 비교하여 분석하였다. 수영만 해역에 체류하고 있는 오염물질량을 오염원별 순으로 나타내면 수영하수처리장, 남부하수처리장, 수영강 등의 순이었다. 오염부하량이 적고만 내측에서 멀어질수록 해역에 체류하는 오염물질량이 적었다. 오염원 중에서는 남부하수처리장에서 유입되는 부하량이 가장 많았다. 하지만, 유입 부하량 대비 해역에 체류하는 오염물질량은 수영만으로 유입되는 오염원 중 가장 낮은 값을 보였다. 이는, 해역의 특성과 각 오염원의 지형적인 특성에 따라 오염물질이 해역에 미치는 정도가 다르다는 것을 의미한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권2호
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• pp.185-194
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• 2016

본 연구에서는 지리정보시스템(GIS) 자료와 전산유체역학(CFD) 모델을 이용하여, 해상교량 건설에 따른 하의도 남쪽 지역의 인공적 지형변화가 국지풍에 미치는 영향을 조사하였다. 수치모델의 지표 경계 입력 자료로써 대상영역의 3차원 수치지형은 GIS 자료를 기반으로 구축하였으며, 유입류는 하의도 자동기상관측소(AWS)에서 관측된 바람자료로부터 설정하였다. 수치모의는 인공적 지형변화 전과 후에 대하여 계절별로 수행하였으며, 인근 염전지역의 바람 차단 효과를 중점적으로 분석하였다. 지표풍속은 접속도로 건설 구간에 인접한 남서쪽 지역에서 최대 유입류 대비 약 5~20% 정도 감소하는 것으로 나타났으며, 염전지역 전체에 대한 지표풍속은 평균 유입류 대비 약 2% 미만 감소하는 것으로 평가되었다. 또한, 서풍계열의 바람은 상대적으로 인공적 지형변화의 영향이 크게 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1162-1167
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• 2005

축산폐수는 고농도의 난분해성 유기물질을 많이 함유하고 있기 때문에 처리하기가 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 현장에 건설된 오존을 이용한 시스템인 DOF(Dissolved Ozone Flotation)와 PO2(Pressurized Ozone Oxidation)에 의한 축산폐수의 처리특성을 조사하였다. DOF-PO2의 유입수내에 존재하는 SS의 제거율은 94%를 상회하여 약 400 mg/L의 농도를 22 mg/L까지 낮출 수 있었다. $COD_{Mn}$의 제거율도 90%정도로 620 mg/L로 유입되어 63 mg/L로 유출되었다. $SCOD_{Cr}$은 890 mg/L 정도가 유입되었으며 82%가 제거되어 160 mg/L 정도로 유출되었다. UV-254흡광도는 96%제거 되었다. 특히 TP의 제거율은 98%가 넘었고 27 mg/L가 유입되어 0.35 mg/L만이 유출되었다. TN도 SS의 제거와 함께 68%정도 제거되었으나 오존에 의한 제거효과는 없었다. DOF-PO2시스템에 의한 고농도 오존산화공정을 미생물처리공정과 같이 적용할 경우 축산폐수처리공정의 방류수 수질기준을 맞출 수 있었다.

• 물과 미래
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• 제26권3호
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• pp.113-124
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• 1993

본 연구는 금강하구호의 운영정책을 효율적으로 수립할 수 있도록, 2단계 추이모형으로부터 저수지 정상분포와 공수도달시간을 평가하는 데 있다. 이를 위해서 저수량과 유량의 결합분포에 이산 Markov과정을 도입하였으며, 저수지 유입량 분포로는 이항분포를 이용하였다. 계산결과, 대청댐 건설이전인 1952년부터 1980년 유량자료로부터 갈수시 자기 상관계수의 도입에 따른 저수지 정상분포의 공수확률은 0.952에서 0.904로 감소하며, 대청댐 건설이후인 1981-1989년까지는 저수지 정상분포의 공수확률은 0.900에서 0.829로 감소하였다. 한편 평균공수도달시간은 초기 저수량이 1단위에서 댐건설전은 23일에서 37일로 증가하며, 건설후는 29일에서 61일로 증가하는 것으로 나타났다. 이는 비교적 용량이 적은 금강하구호에서 저수율이 낮을 때 정상분포, 공수도달시간 등이 저수지 유입량의 자기상관계수에 따라 변화함을 알 수 있다. 따라서 갈수시 감강하구호의 효율적인 이수관리를 위해서는 유입량의 자기상관성을 고려해야 한다.