• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.106-106
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• 2019

많은 도심의 하천들은 오염물질의 유입에 취약하다. 최근 신소재 공학 등 첨단산업이 발전하게 되면서 유해화학물질의 유입문제는 더욱 대두되고 있으며, 실제로 최근 유해화학물질 유입사고 발생건수가 늘어나고 있다. 특히 국내 취수량의 90%는 지표수에서 취수하고 있어, 하천오염사고는 직접적인 피해로 이어지게 된다. 따라서 이러한 사고에 대응하기 위하여 수환경에 유입된 유해물질의 거동 매커니즘을 반영한 수질해석이 필요하다. 수체 내에 유입된 유해화학물질은 기본적으로 흐름에 따른 이송 확산을 하며 흡 탈착, 휘발, 침전 부유, 생화학 반응과 같은 다양한 반응과 함께 혼합거동을 한다. 특히 소수성물질의 경우 용해된 상태뿐만 아니라, 유사에 흡착된 상태로 수체에 존재하게 된다. 결국 유해화학물질의 거동을 해석하기 위해서는 유체의 흐름 해석뿐만 아니라 수체에 존재하는 유사의 이송 또한 해석해야한다. 본 연구에서는 흐름해석을 위하여 서울대에서 개발한 흐름모형(HDM-2D)을 사용하였으며, 부유사 거동모의를 위해 부유사거동모형(STM-2D)을 개발하였다. 또한 유해화학물질의 거동모의를 위해 서울대에서 개발한 수질모형(CTM-2D)에 생성/소멸항을 추가하였으며 흐름모형과 부유사모형과의 연계를 통해 유해화학물질의 혼합거동 수치모형을 개발하였다. 각 반응항(흡 탈착, 휘발, 침전 부유, 생화학 반응)을 수치모형에 반영 시에는 보통 두 계(물-토양, 물-공기) 사이의 선형 물질교환으로 이해된다. 따라서 물질의 각 반응 별 평형농도와 물질교환속도계수를 추정식을 통해 산정하여 사용하게 된다. 하지만 각 기작이 반영유무에 따라 계산시간 및 필요입력변수가 늘어나게 되므로, 유해화학물질 유입사고와 같은 빠른 대처가 필요한 경우 각 반응 텀의 유의성을 판단하여 모형에 반영여부를 결정을 통해 경제적인 모의를 할 수 있어야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 개발된 모형의 각 매개변수들의 민감도를 분석하고, 흐름조건 및 물질의 특성에 따른 반응항의 유의성을 판단하였다. 본 연구에서는 개발된 모형(부유사거동모형, 유해화학물질의 혼합거동모형)은 해석해 및 현장 데이터와 비교검증을 통해 개발을 완료하였으며, 각 반응항의 민감도 분석을 통해 매개변수의 임계값을 결정하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.5B
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• pp.453-461
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• 2009

In this study, a dynamic numerical model, FLDWAV, is used for analyzing the backwater effect of flood stage in YeongWeol station, which is located on the confluence upstream where Pyeongchang river joins Han river. Given various inflow discharges of both main stream and tributary, the feasible stage-discharge relationships at the YeongWeol station and the upstream range of the backwater effect were computed. The results show that the relationships are completely different according to each of the inflow discharges from tributary and the maximum difference of stage is about 4.0 m. Therefore, the development of a single relationship of stage and discharge is very difficult problem in the zone of backwater effect. The increase of stage in the junction due to the lateral inflow has an effect on upstream stage up to about 8.0 km. The well-calibrated and verified dynamic wave routing model will be a useful tool for the flood forecast in the zone of backwater effect rather than conventional hydrological routing model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.370-370
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• 2022

최근 우리나라는 수자원부존량 대비 수자원이용률이 16%에 불과하며 평상시 하천의 많은 가용수량이 이용되지 못하고 있는 실정이다. 현재 하천수 사용은 갈수와 가뭄시를 기준으로 허가 및 관리하고 있으며, 평상시 가용수량을 모니터링하여 하천유지유량, 하천수 사용, 환경대응 등 다양한 수요에 맞게 수량을 합리적으로 배분할 수 있는 수자원관리 체계 구축이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 대상지역인 금강유역의 하천수 사용 및 공급 상황을 파악하고 혼합(유역·하도) 물수지를 이용하여 실시간 가용수량 평가체계를 구축하였다. 실시간 가용수량 평가체계를 구축하기 위해서 유역의 수문상황과 기상전망(기온, 강우) 자료를 이용하여 장래기간의 강우조건(무강우, Ensemble Streamflow Prediction; ESP), 하천수 사용 및 공급계획(댐, 저수지 방류량 등) 시나리오 조건에 따른 예측기반 가용수량을 평가하였다. 대상 하천의 지류 유입량을 산정하기 위해서는 유역 물수지를 수행하고 하도 물수지를 통해 주요 지점별 하천관리유량과 가용수량을 산정한다. 또한, 유역(수계)간 물이동 및 하천수 사용 시설별 용·배수 체계를 고려하여 물수지 분석을 수행하였다. 이를 통해 산정된 각 취수시설별 유입량, 사용량, 회귀수량, 하천유지유량, 하천관리유량, 유량, 가용수량 등을 사용자가 쉽게 확인할 수 있도록 GIS와 테이블 기반으로 표출하였다. 본 평가체계를 활용하여 홍수통제소에서 수원(저수, 유수)별 가용수량을 다양한 수요에 맞게 적절하게 배분하고 조정할 수 있고 추후 가뭄 등 비상상황 발생 시 용수공급조정 및 연계운영계획에 반영될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.362-362
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• 2021

섬진강은 하굿둑이 없는 열린 하구로서 하구로부터 약 21km까지 조석의 영향을 받아 강물의 염도가 시간에 따라 변하는 환경이다. 오랫동안 섬진강 하구는 다양한 원인으로부터 바다화로 대표되는 염하구 문제가 지역 현안 사항으로 제기되어 왔다. 상류에서의 용수사용 증가로 인한 하천유하량 감소 또한 그 원인들 중 하나로 판단됨에 따라 실제 하구까지 내려오는 하천유량과 바다로부터 유입되는 해수를 구분하여 정량화하는 연구가 필요한 사안이다. 본 연구의 목적은 섬진강수계 하구에서의 다양한 생태환경을 보전하기 위한 적정 염분유지가 요구됨에 따라 염분과 유하량(하천유량)의 관계 규명과 기준을 마련하고자 한다. 섬진강수계 하류지역 주민의 민원과 갈수기 하천유량 부족으로 적정 하천관리를 위해서 2020년 이후로 섬진강수계 주요 댐에 대한 과거 20년간 용수공급 현황과 빈도별 유입량을 고려한 용수공급기준선과 하천유지용수 개념의 환경대응용수 공급량을 산정하였으며, 댐 용수공급의 안정성이 확보된 상황에서의 환경대응용수를 공급 중이다. 또한, 상류 유하량과 바다 조위에 따른 염도의 상관성을 규명하기 위해서 섬진강 하구의 염도(섬진교, 섬진강대교) 계측기를 설치하여 모니터링을 실시하여 측정된 자료를 이용하여 하천관리방안을 마련하고자 한다. 최종적으로, 최근까지의 실측 모니터링 자료를 이용한 유량-조위-염분 상관관계 분석을 통한 의사결정표(조견표) 산정하고 실제 댐운영('20.4.~현재) 및 하천유량 모니터링('20.4.~현재) 자료를 이용한 하천유량확보 효과 분석을 실시하여 섬진강 하구의 통합관리(수량-수질)를 위한 기준을 설정하여 향 후 섬진강수계 통합물관리 업무와 갈수 및 가뭄시기에 적정한 하천관리를 위한 실증적인 방안을 검토하여 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1116-1120
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• 2008

댐은 사회경제적으로 다양한 편익을 제공하고 있지만, 댐을 철거하자는 많은 NGO와 다른 환경단체들이 주장하는 생태비용의 이유로 최근에 재평가를 시행하고 있다. 댐 건설로 인한 유사의 차단과 첨두 홍수량의 감소는 하천의 장갑화와 유사의 하구이송을 감소시켜 댐 직하류 하천에 영향을 미치고 있다. 이러한 직 간접적인 영향들은 하도 내에 물리적 서식처 형상, 생태학적 연관성, 이로 인해 하천지형학에서의 변화를 초래하게 된다. 댐 운영이 하류의 하도 및 생태계에 미치는 영향 정도를 정량화하는데 있어 기존의 단순한 유황 분석을 통한 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량은 댐으로 인한 하류 하천의 영향을 정량적으로 분석하는 데는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 수문변화를 정량적으로 계산할 수 있는 IHA(Indicators of Hydrologic Alteration) 모형을 이용하여 합천댐 직하류 하천의 수문변화 특성을 분석하였다. 댐의 유입량과 방류량을 비교한 결과, 대체적으로 홍수기(6월$\sim$9월)에는 댐에 의한 유량 조절효과로 첨두량이 감소하였으며, 그 이외의 월 평균유량은 증가하여 유황이 개선되는 경향을 나타났으며, 수문변화율은 댐의 방류량이 유입량보다 작게 나타났다. 본 연구에서 산정된 수문특성 변화 지표는 댐 유역의 치수, 이수, 환경생태적인 변화를 종합적으로 이해하고 적응하는데 있어, 댐 운영을 최적화하거난 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.8
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• pp.685-691
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• 2014

River bank filtration techniques seek to improve river water quality via natural processes occurring when river water is induced to a river bank. When water is pumped from multiple wells, phenomenon known as well interference affect pumping rates. Pumping wells of a bank filtration facility are connected by pipelines. In theses cases well interference is caused not only by groundwater drawdown but also by pipe headloss which depend on flow rates. In this work a comprehensive analytical method which handles groundwater flow and pipe flow is used to evaluate interferences and ratios of river water in pumping wells. A realistic case was used as an example.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.340-340
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• 2015

기상이변에 따른 강우강도의 증가는 국지성 집중호우로 나타나게 되고, 이러한 강우양상은 하천에서의 홍수위 증가로 나타나 여러 가지 하천재해가 발생하게 된다. 본 연구에서는 대하천으로 유입되는 지류 합류부에서의 수리학적 특성을 살펴보기 위한 사전 연구로 비교적 규모가 큰 지류하천에 대한 부정류 모의를 수행할 수 있는 홍수추적모형을 구축하였다. 대상 하천은 지류 내 하도가 루프의 형태를 띠고 있는 밀양강을 대상으로 선정하였다. 낙동강의 제1지류인 밀양강에서 낙동강 합류부로부터 30.74 km 상류에 위치한 밀양강의 상동수위관측소를 상류단으로 선정하고 낙동강과 합류하는 밀양강 하류단을 대상구간으로 선정하였다. 상류 경계단인 상동수위관측소에서 측정된 수위자료는 유량자료로 환산하여 상류단 경계조건으로 사용하였으며, 하류단 경계조건은 낙동강 본류의 수산교 수위관측소와 삼랑진 수위관측소에서 측정된 수위자료를 밀양강 합류부까지의 거리 보정을 통해 밀양강 하류단의 수위자료로 사용하였다. 그림 1은 밀양강의 상동수위관측소에서부터 낙동강 합류부까지 구간에 대한 모식도를 나타내고 있으며, 그림 2는 밀양1 지점에 대한 모의결과를 나타내고 있다. 단장천 유입 이후 밀양강 본류가 두 개의 루프형으로 분류되었다가 다시 합류하는 하도의 형태를 가지고 있어 보다 복잡한 검증과정이 요구되었다. 본 연구에서 구축된 밀양강에 대한 수리학적 해석모형은 지류 합류부에서의 배수영향에 의한 수리특성을 분석하는데 활용될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.142-142
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• 2020

하천에서의 화학사고는 자연적 및 인위적인 원인으로 인해 발생할 수 있으며, 대량의 화학물질이 하천으로 유입되는 것을 말한다. 이러한 화학사고는 수환경의 변화를 야기해 생태계나 인간에게 악영향을 초래하여 심각한 문제가 발생 될 수 있다. 하천으로 유입된 화학물질의 정량적 평가에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있지만, 화학사고 초기 대응을 위한 하천에서의 화학물질 감지에 대한 연구는 미비한 실정이다. 한국 하천의 주요 지점에는 pH 및 EC 등을 실시간으로 측정하는 자동측정망을 운영하고 있기 때문에 이러한 측정항목들을 활용하여 화학물질을 감지하거나 식별 가능성에 대한 평가 연구는 하천 화학사고 대응을 위한 중요한 기초자료로 활용될 수 있다. 또한 분석된 결과를 바탕으로 미지의 화학물질을 다른 용매에 적용 시켰을 때 변화되는 pH 및 EC 결과와 통계적 수치비교를 통해 미지의 화학물질 식별 가능성을 평가하였다. 이를 통해 본 연구에서 선정한 pH 및 EC 항목이 화학물질 감지 및 식별을 위한 대체지표로써의 활용 가능성을 실험적 연구를 통해 평가하고자 하였다. 본 연구의 결과는 현장에서 쉽고, 신속하게 화학물질 감지 및 식별을 위한 정보를 제공할 수 있다는데 의미가 있으며, 화학사고의 신속한 대응을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.551-551
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• 2017

우리나라와 동아시아는 경제 성장에 따른 전력수요가 크게 증가하였으며, 증가하는 대부분의 전력수요를 원자력으로 대체하고자 원전을 통한 전력생산 비중을 증가시키고 있다. 현재 중국은 13기의 원전을 가동 중이며, 동남 해안지대에 집중되어 있다. 또한, 건설 중인 원전은 27기로 전세계에서 건설 중인 원전의 41%를 차지한다. 원전의 증가에 따른 방사능 누출에 대한 위험성 역시 증가되고 있는 실정이다. 한국원자력안전기술원에서 중국 중서부지역에서 방사능이 누출될 경우 방사성 물질이 한반도로 이동하는 모의 상황에 대한 시뮬레이션을 통해, 원전 사고 발생 시 사흘 만에 제주도를 포함한 대한민국 전역이 방사성 물질로 뒤덮이는 것으로 분석하였다. 중국에서 누출된 방사성물질은 편서풍을 타고 한반도로 이동하게 되며, 일부는 낙진으로 유역 또는 하천에 유입되고 일부는 동해를 지나 일본으로 이동 할 것이다. 그동안 중국에서의 방사능 누출사고를 통한 방사성물질의 국내유입에 의한 영향에 대한 연구가 부족한 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 중국 텐완에서 원전사고 발생시 국내 하천에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고자 환경다매체 모형을 이용하여 방사성물질(세슘, Cs-137)의 영향에 대한 모의를 진행하였다. 중국 텐완원전에서 방사성 Cs-137이 누출되어 춘천지역에 도달하였을 때의 대기중 농도 $5,650Bq/m^3$로 가정하여 모의 시나리오를 구성하였다. 모의 지역은 북한강 수계를 대상으로 하였으며, 7개의 중권역과 549.3 km의 하천이 포함되었다. 다매체 모형 모의를 통해 방사성물질 낙진으로 인한 Cs-137이 북한강 수계에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 북한강수계의 팔당댐 부근의 오염농도를 모의하였다. 우리나라의 원자력시설 방호 방재법에 따른 상수원 취수기준(먹는물)은 100 Bq/L로 되어있다. 본 연구의 시나리오 모의결과, 모의 1일차에서 45 Bq/L, 모의 8일차에는 먹는물 기준 100 Bq/L를 초과하여 최대 119.56 Bq/L로 오염되는 것으로 모의되었다. 따라서, 반감기가 큰 방사성물질을 유입으로 오염된 하천은 개선하기 위해서는 오랜 시간과 높은 처리비용이 발생되기 때문에 인접국 또는 국내의 방사능 누출로 인한 상수원 오염 발생에 대비한 초기/중 장기적인 대응책 마련이 필요한 시점이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.220-220
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• 2020

영산강수계는 상류에 4개의 농업용 댐이 위치하여 환경대응용수 확보 및 하천유지유량이 절대적으로 부족하고, 갈수기 하천 유량의 약 67 %가 광주 제 1, 2 하수처리장 방류수가 차지하고 있어 하천의 수질과 수생태계를 위협하고 있다. 이에 최근에는 오염된 하천의 건강성을 회복하기 위한 방법으로 수생태계의 정화능력을 활용한 인공습지가 각광받고 있다. 영산강 유역에서도 자연의 정화능력을 활용하여 하천 오염원을 저감시키기 위한 사업의 일환으로 2016년 광주 제 2 하수처리장 방류구에 서창오미공원 습지를 조성하였다. 이 습지는 유입량이 적어 정상적 기능이 어려운 기존 습지를 재조성한 것으로 하수처리장 방류수 약 5만 ㎥/day을 습지로 유입시켜 수질정화용 식재식물을 이용하여 하수처리장 방류수 수질을 개선한 사업이다. 2016~2017년 모니터링 결과, 습지 유입 전·후 BOD는 평균 33.5 %, 최대 73.1 % 저감 되었으며, T-P 또한 평균 59.3 %, 최대 91.6 % 저감 되었다. 그러나 습지는 운영기간 경과 시 퇴적물 축적, 고사체로 인한 T-P 용출 등으로 인하여 처리수의 수질이 더 악화될 우려가 있기 때문에 습지 조성 후 지속적인 유지관리와 모니터링이 필요하다. 그 예로 하수처리장 방류수와 비점오염원 처리를 위해 주암호에 조성된 인공습지의 경우, 2001년 준공 후 지속적인 관리 및 모니터링을 통하여 약 17년이 지난 2018년에도 BOD 49.3 % T-N 65.1 %, T-P 19.2 % 로 저감되어 오염원 및 영양염류 제거에 큰 효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 본 조사에서는 서창오미공원과 주암호 인공습지 운영 결과를 토대로 습지 모니터링의 중요성과 적정 운영 방안을 제시하고자 하며, 영산강 하천의 점·비점오염원 저감을 위한 신규 인공습지 조성 사업에 기초자료로 활용하고자 한다.