• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1373-1377
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• 2008

강우-유출에 의해 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층에 비해 낮은 수온과 높은 부유물질(SS) 농도를 가지므로 저수지 표층수보다 상대적으로 높은 밀도를 유지한다. 하천으로부터 유입한 밀도류는 유속에 의한 관성력이 두 수체의 밀도차에 의한 음의 부력보다 큰 구간까지는 저수지 표층을 따라 진행하지만, 두 힘이 같아지는 지점에서 밀도류는 더 이상 진행하지 못하고 저수지 수면 아래로 침강하며 이 과정에서 수체간의 많은 혼합이 일어난다. 따라서 홍수시 유입한 탁수의 침강점에 대한 정확한 예측은 수질관리를 위한 현장조사, 그리고 탁수거동 해석 및 최적관리대책 마련에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 홍수시 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 침강위치를 홍수규모별로 경험식과 수치모델을 통해 산정함으로써 두 방법 간의 장 단점을 비교하고, 탁수 현장조사와 최적관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 유입수의 모의조건은 그 동안 대청호에서 발생한 홍수 크기를 기준으로 9개의 등급으로 나누었으며, 저수지 성층조건은 여름철 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수($Fr_i$)로 나타냈으며, $Fr_i$ 조건별로 침강점 위치를 저수지 단면을 삼각형태로 가정한 Hebbert et al.(1979) 경험식과 2차원 수치모델로 산정하여 그 결과를 비교하였다. 대청호로 유입한 탁수는 홍수규모에 따라 대정리 수역에서 회남수역 사이 구간에서 침강하였으며, $Fr_i$ 값이 클수록 침강점 수심이 깊어지는 경향을 보였다. 경험식으로 산정한 침강점 수심은 정상상태 조건을 가정하므로 홍수에 의한 수위변화를 고려하지 못하며, 실제의 불규칙한 하상표고를 일정한 하상경사로 가정하기 때문에 2차원 모델의 결과보다 과대산정하는 경향을 보였다. 따라서 홍수가 연속해서 발생하며 수위변화가 심한 국내 저수지 여건에서 하천 유입 밀도류의 거동을 보다 정확히 예측하기 위해서는 2차원 또는 3차원 수치모델을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.44 no.1
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• pp.58-65
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• 2011

This study aims to investigate the settling velocity of aggregates of cohesive sediment (floc) and its relationship with sediment size, density and fractal dimension. A system of commercial camera and macro-lens is used for the experiment. Through the image-analysis technique, the image taken by the camera system is analyzed. For the experiment, kaolinite and a natural sediment sampled at Lake Apopka in Florida have been tested. From this study, it is known that kaolinite and Lake Apopka sediments show different behaviors mainly depending on the organic matter content. Samples of kaolinite with less organic contents show a more definite trend to follow a fractal theory and relatively strong relationships between the settling velocity, density, fractal dimension and floc size compared to the Lake Apopka sediments rich in organics.

• Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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• v.23 no.3
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• pp.185-191
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• 1990

A study on the characteristics of phosphorus sedimentation in Nakdong Estuary Barrage was conducted in June and July, 1989. Cylindric type sediment trap was designed for collecting of downward material. Downward flux and settling velocity of downward material were $296g/m^2/d$, 1.25m/hr in mid-layer and $955g/m^2/d$, 3.31m/hr in bottom-layer, respectively Downward flux and settling velocity of phosphorus were $0.64g/m^2/d$, 0.85m/hr in mid-layer and $1.97g/m^2/d$, 1.89m/hr in bottom-layer, respectively. Fractional composition of organic phophorus in downward material was $51.9\%$ in mid-layer water and $48.3\%$ in bottom-layer water. According to the result of this study, sedimentation of phosphorus plays an important role as a sinking effect in Nakdong Estuary Barrage.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.435-435
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• 2016

기후변화에 따라 강우 패턴이 변화하며, 집중호우 발생 빈도의 증가가 예상된다. 이로 인해 저수지 상류에서 유실된 토사는 저수지로 유입하여 정수 처리비용 증가, 1차생산성 감소, 어류폐사, 하천경관 악화 등 다양한 문제를 유발한다. 따라서 위와 같은 탁수 피해 저감을 위해 과학적인 모니터링과 예측, 저수지 운영과 관리기술 개발 등의 대응이 요구된다. 본 연구에서는 극한 탁수사상 발생시 대응 기술의 일환으로 저수지 탁수예측 모델의 신뢰도 향상을 위해, 기존 탁수예측 모형인 CE-QUAL-W2(이하 W2)의 탁수 예측 알고리즘을 개선하고 소양강댐 저수지에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 최근 W2모델 3.72 버전까지 출시되었으나, 모델은 단순 침강속도만 고려하여 저수지 밀도 특성을 반영하지 못하고, TSS 모의시 독립침강을 가정하여 응집 침강 및 장기탁수 예측에 취약한 한계점을 가지고 있다. 따라서, 과거 연구내용을 바탕으로 수온에 따른 점성계수 변화(Stoke's), 다중 부유 입자별 침강속도 고려 기능을 추가하였으며, 새롭게 점착성유사의 응집 침강을 고려할 수 있는 기능을 추가하여 모델을 개선하였다. 모델에 점착성 유사 모의 전략은 입자 크기 $63{\mu}m$를 기준으로 비점착성유사(NCS)와 점착성유사(CS)로 구분하고, 비점착성유사는 독립침강, 점착성 유사는 응집침강을 가정하였다. 응집 후 중간 입경의 추정은 Gailani et al(1991)의 식을 사용하였으며, 침강속도 계산 공식은 Hwang and Mehta(1989)식을 적용하였다. 수정된 모델은 소양강댐 운영이후 최대 탁수사상이 발생했던 2006년을 대상으로 기존 탁수해석 결과와 수정된 모델의 모의결과를 실측값과 비교 분석 하였다. Stoke's 식 적용시 기존의 모의결과 대비 AME 평균 23%, RMSE 평균 18%가 개선되는 것으로 나타났으며, Hwang and Metha식 적용시에 SS 모의값이 전반적으로 과소평가되는 것으로 나타났다. 또한, 실측 방류 탁수 농도와 모의값을 비교하여 평가 하였으며, 모의기간인 Julian Day 173~365(192일) 동안 모의 결과의 총 TSS 부하량은 실측값의 약 80%수준을 보였으며, TSS 방류 부하기준 Stoke's 식 적용시 기존 모의대비 오차가 1.3% 개선되는 것으로 나타났다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.1C
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• pp.1-5
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• 2010

The river maintenance processing has revealed that the river beds in Korea have been significantly polluted in various ways for the last two decades. Thus, the dredging, transportation and landfilling of these contaminated materials are attracting public attention these days. In this study, electrokinetic method was applied in order to accelerate the settling processes of clay particles in suspension and evaluate the factors affecting the settling behaviour. It has been found from the testing results that the settling velocity under the influence of electrokinetics was much faster than the gravitational one, and the water content of slurry soil reduced significantly after the electrokinetic processing. The initial water content of slurry soil should be one of the important factors affecting the settling behaviour as well as variation of water content, and hence the electrokinetic processing would be the cost-effective method for the field application.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.16 no.10
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• pp.33-38
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• 2015

This study conducted experimental observations of the settling velocity of a coarse particle in water varying material type and particle size and compared the results with preexisting empirical equations. Three types of materials, which are polyacetal, glass and steel, were used in this study and the diameter of particle ranged from 1 mm to 20 mm. Experiment results showed that the settling velocity of coarse particle had a significant difference from Stokes equation which is known applicable for a fine particle smaller than $50{\mu}m$. In addition, the observed particle velocity showed a significant difference when compared with other empirical equations, which was proposed for estimating the settling velocity of a particle regardless of particle size, depending on the material type and particle size. The results from experimental observations indicated that the settling velocity of a coarse particle was relatively in smaller difference to other empirical equations for the particle size smaller than 3 mm, but as the size increased the difference in the settling velocity also increased. This study clearly showed that the settling velocity of a coarse particle velocity can be significantly different depending on particle size and density and the empirical equations may not reliably estimate the settling velocity of a coarse particle so that they should not be used as it is and a verification of them is necessarily before any use. The study results would provide a useful information for a better understanding of settling velocity of a particle in water.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.18 no.3
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• pp.251-261
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• 2006

The purpose of this study is to quantitatively estimate the settling property for fine-cohesive sediments in Keum Estuary and to evaluate the spatial variation by analyzing and comparing the local and seasonal variation of the settling properties in Keum Estuary with that of the settling properties in the other sites. After the spatial variation of physico-chemical properties such grain size distribution, the percentage of organic contents, mineralogical composition etc is investigated through experiments and analyses, interrelation between the physico-chemical properties and settling velocities and effect that the physico-chemical properties have on the quantitative variation of settling velocities were also analyzed in this study. Experimental results of settling tests shows that settling velocities of Keum Estuary mud vary in the range of two orders of magnitude (from 0.01 to 1mm/sec) over the corresponding concentration range of 0.1 to 80 g/L, and a feature of settling velocity profile is quite different in quantity as compared to those of previous studies with mud of other regions: Saemankuem, Tampa Bay, Sevem Estuary and lake Okeechobee. However, their local and seasonal variabilities within Keum Estuary appear to be insignificant.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.18 no.3
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• pp.179-188
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• 2006

The purpose of this study is to quantitatively estimate the settling and erosional properties for cohesive sediments in Shihwa lake. Settling tests are conducted by multi-depth method using a specially designed 1.8 m tall settling column, and erosion tests are conducted with annular flume under the uniform bed condition. As result of settling tests, it is confirmed that the settling velocity of the cohesive sediments has the range of $0.002 for suspended sediments concentration of 0.1$0.19{\sim}0.55N/m^{2}$ for bed shear stress of $1.14{\sim}1.32g/cm^{3}$, and the erosion rate coefficient decreases with logarithmic function in a range of $18.4{\sim}3.9mg/cm^{2}{\cdot}hr$ with increase of bed shear stress.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.5 no.1
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• pp.3-10
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• 2002

Quantifying the settling velocities of fine-cohesive sediments is very essential in the study of ocean pollutions as well as sedimentations. Settling properties of fine-cohesive sediments are influenced largely by aggregation which occurs as a consequence of interparticle collision and cohesion of particles. Since the degree of cohesion of fine-cohesive sediments depends on physico-chemical properties such as grain size distribution, percentage of organic materials, and mineralogical compositions, and these physico-chemical properties varies regionally, the settling velocities of fine-cohesive sediments for a specific site should be determined through field or laboratory experiment. Recently, settling velocities of fine-cohesive sediments in Saemankeum coasts and Kunsan Estuary have been measured through laboratory experiments. Using these data, the previously proposed well-known settling velocity equations for fine-cohesive sediments are examined and a new equation is developed for better representation of the measured data in this study. The newly developed settling velocity equation is simpler in the form and easier in determining the related coefficients than the previous well-known equations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.87-87
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• 2019

흔히 진흙으로 대표되는 점착성 유사는 모래와 같은 비점착성 유사와 달리 응집 현상으로 인해 지속적으로 유사 입자의 크기가 변화한다. 응집 현상은 점착성 유사 입자의 응집 과정과 파괴과정으로 구성된다. 응집 현상 중 응집 과정은 유사 입자 간의 충돌로 인해 발생하는 것으로 이해되며, 충돌을 야기하는 메커니즘으로는 브라운 운동(Brownian Motion), 차등침강(Differential Settling), 난류 전단 (Turbulent Flow Shear)이 있다. 파괴 과정은 입자간 충돌로 인해 깨지는 것이 아닌 난류 전단(Turbulent Shear)로 인한 덩어리 분리(Massive Splitting)가 발생하는 것으로 이해한다. 이러한 유체의 특성, 흐름 특성 (난류 거동) 뿐만 아니라 유사 입자의 특성 모두의 영향을 받으며 지속적인 응집 현상을 겪는 점착성 유사 입자들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭의 구조는 프랙탈 기하학을 따르는 것으로 이해된다. 따라서 플럭의 구조는 자기 유사성을 띠며, 플럭의 밀도는 형성된 플럭 크기의 함수가 된다. 플럭의 크기가 증가할수록 플럭의 프랙탈 차원이 감소하며, 플럭의 밀도는 감소한다. 많은 이전의 연구에서 플럭의 침강 속도를 농도에 따른 함수로 가정하고 경험식을 이용하여 산정하나, 유사 입자의 침강 속도는 크기와 밀도의 함수임을 Stokes Law를 통해 생각해 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 응집 현상의 결과물로 형성된 응집물의 크기와 밀도를 각각 산정하고, Stokes Law를 이용하여 침강 속도와 응집물 크기의 관계에 대한 연구를 수행하고자 한다. 보다 심도 있는 연구를 위해서는 응집 현상을 야기하는 메커니즘에 대한 이해가 필수적이다. 간소화된 응집 모형으로부터 얻어진 플럭 크기를 이용하여 프랙탈 차원, 플럭의 밀도를 산정한다. 형성된 응집물의 크기와 침강 속도의 관계에 대한 이해를 통해 보다 정확한 플럭의 침강 속도 산정이 가능할 것으로 생각된다.