• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.78-78
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• 2011

수자원 확보를 위해 건설된 저수지는 내외부위의 여러 가지 환경영향으로 인해 수질문제가 종종 발생한다. 이런 수질문제에 대처하기 위해 다양한 형태의 수질개선 장치가 고안되어 적용되고 있으며, 물순환장치도 그 중에 하나이다. 물순환장치는 수층에 산소를 공급하고 표층의 조류제어, 이취미 제거 등 다양한 목적으로 사용된다. 본 연구에서는 저수지에 설치된 대류식 물순환장치의 수질개선 효과를 평가해 보았다. 수체가 큰 저수지에서의 조사는 매우 어려운 점이 있으나, 조사방법은 물순환장치로 부터 일정거리에서 수심별 수질조사를 실시하였으며, 물순환장치가 가동되는 지역과 장치가 없는 지역에 대한 조사를 실시하여 그 차이 만큼을 수질개선 효과로 평가하였다. 현장조사는 물순환장치로부터 1m, 3m, 5m, 7m, 10m, 13m, 15m 떨어진 지점에서 유속과 수질조사를 실시하였으며, 유속은 표면유속만 측정하였고 수질은 수표면에서부터 저수지 바닥까지 조사를 실시하였다. 조사기간 동안 수체의 물리적 조건은 계절에 따라 다양한 변화를 보였으나, 양수된 저층수의 흐름은 수평방향으로 흘러들어가면서 온도변화에 따라 혼합되거나 하강하는 것으로 나타났다. 심층 혐기성층이 발달된 상황에서 물순환장치의 가동은 물순환장치 흡입구 근처의 혐기성층을 흡입하여 표층으로 확산시켰고 이로인해 주변의 수체가 물순환장치 흡입구로 밀려오면서 심층의 혐기성층이 약화되는 현상을 나타냈다. 조류가 발생한 기간중에 물순환장치에 의한 조류제어 효과는 심층수가 상승하여 확산되는 수평방향으로 반경 약 10m 지점까지 조류농도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며 조류농도가 낮아지는 기간에는 그 영향범위가 조금 적어지는 것으로 나타났다. 이러한 결과로 볼때 저수지에 설치되어 운영되는 대류식 물순환장치는 심층의 혐기화 개선과 표층의 조류제어에 효과가 있는 것으로 판단할수 있으나, 조류제어에 대해서는 좀 더 심도있는 조사가 필요할 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.502-502
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• 2023

지난 140여년(1880~2022)간 지구의 연평균 기온은 약 1.5℃ 상승하였다. 이에 따라 폭염, 홍수, 가뭄 등 이상기후 발생이 급증하고 있으며, 생태계가 급격히 변화하여 담수호의 산소량 또한 급속히 감소하고 있다. 소양호는 총길이 60 km, 유역면적 2.703 km², 최대저수량 29억톤으로, 유역면적은 북한강 유역의 25%에 달하며 북한강 상류에 위치하고 있는 국내 최대의 인공호이다. 따라서 소양호 유역의 관리는 북한강 유역의 수질 관리와 수도권 수자원 공급의 핵심 중 하나라고 볼 수 있다. 그러나 기후변화에 따라 소양호의 성층현상에도 변동이 생겼을 것으로 판단되고 있다. 호소의 성층현상은 수심에 따른 온도의 변화로 발생하는 현상으로, 성층현상이 심하면 유체는 연직운동이 제한되고 상대적으로 수평방향 운동이 활발해진다. 소양호는 수심이 매우 깊으며, 열용량이 크기 때문에 여름에 성층이 형성되는 온대일순환호(warm monomictic lake)로 분리된다. 성층현상이 심하면 호소 하부의 저층에서는 용존산소가 거의 없어 혐기성 상태가 되고, 침전된 유기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되기 때문에 수질은 크게 악화된다. 따라서 본 연구는 30년간의 소양호의 수온과 DO의 변동을 분석하여 성층현상의 변동성을 파악하고자 하였다. 이에 따라 약 30년간(1993년 1월~2022년 12월) 0~90 m까지 측정한 수온, DO 데이터를 이용하였다. 데이터는 매달 최소 1회~최대 5회 측정된 자료 중 가장 수심이 깊게 측정된 날의 자료를 이용하였다. 1월과 2월의 데이터는 동절기로 인해 소양호 조사를 실시할 수 없어 제외하였다. 수온의 경우 30년간 서서히 증가하는 경향을 보였으며 0~90m 전반에 걸쳐서도 대체로 증가하는 경향을 보였다. 또한 6월에 성층현상이 더 심해지고, 겨울에는 연직운동이 감소하는 모습을 보였다. DO의 경우 용존산소가 중층에서 최저를 보이는 Metalimnetic oxygen minimum을 보였으며, 2008년까지는 거의 매년 농도 2.0mg/L 이하인 달이 있었으나 그 이후에는 회복되어 대부분 2.0 mg/L 이상을 보였다. 그러나 심층의 경우에는 2014년부터 DO 농도 3 미만으로 떨어지는 경우가 증가하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.44-44
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• 2011

저수지와 같은 갇혀진 수체는 상류에서 유입되는 오염물질 뿐만 아니라 성층현상에 의해서도 오염될 수 있다. 안정된 성층은 혐기성 조건을 제공하여 바닥에서의 과도한 조류성장을 유발하고 연직순환흐름을 방해한다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 환경적인 문제를 감소시킬 수 있도록 중요한 역할을 한다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 이러한 오염을 줄이는데 중요한 역할을 하는데, 연직순환을 일으키는 인자로는 빛의 입사, 바람, 물의 온도 및 열의 확산 등이 있으며, 그중에서도 가장 중요한 것은 바람의 영향이다. 그러므로 성층화된 흐름에서 바람에 의해 발생하는 연직순환에 대한 수치모형을 개발하고 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 수온성층흐름에서의 순환흐름을 해석하기 위하여 유속성분을 계산하고 자유수면 변위와 온도, 염도등과 같은 스칼라양의 해석을 위해 다음과 같은 3단계의 방법을 이용하였다. 첫 번째 단계(정수압 계산단계)에서는 운동량 방정식의 경사항을 음해적으로 해석하고, 두 번째 단계(자유수면 보정단계)에서는 자유수면의 변화를 계산하고 수평방향 유속성분을 계산한다. 예측-수정자 방법(predictor-corrector step method)을 이용하여 자유수면변위와 유속을 구하였다. 마지막으로 세 번째 단계(이송-확산단계)에서는 이송-확산 방정식을 이용하여 스칼라양을 계산하였다. 본 연구에서 제시한 모형의 정확도를 검증하기 위하여 정사각형수조에서 진동하는 자유수면의 해석해와 비교하였고, 성층화된 흐름에서 발생하는 연직순환에 대하여 수치모의를 실시하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발된 수치모형이 흐름 내부의 현상을 잘 묘사함을 알 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.5
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• pp.472-479
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• 2006

In this research, speciation of phosphorus in sediment and overlying water dependent upon pH and ORP(Oxidation Reduction Potential) was studied. Three possible conditions were simulated: open system with circulation, closed system with stratification and closed system with sand capping on the sediment. Phosphorus release rate from sediment was increased for both open system and closed system if pH was less than 6.0. Phosphorus concentration for closed system was increased from 0.9 mg/L to 0.51 mg/L, and stabilized at 0.34 mg/L if anaerobic conditions were maintained in the overlying water. When sand capping was implemented, phosphorus concentrations of overlying water were maintained less than those of closed system.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.29 no.12
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• pp.1345-1352
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• 2007

To predict the effects of nutrient releasing on the water quality of Namyang Reservoir, nutrient releasing rates from sediments in oxic and anoxic conditions were estimated in a small microcosm. Organics and nitrogens were not released. The releasing pattern of inorganic phosphate and total phosphorus was depend on the oxygen concentration. The releasing rate of inorganic phosphate and total phosphorus in oxic condition was $1.01\sim2.48$ and $2.14\sim3.54$ mg-P/$m^2$/day, respectively. It was high in the upstream sediments indicating the particles containing easily degradable organic compounds are flowed into the area. Because the depth of Namyang Reservoir at the downstream adjacent to the Dam is $7\sim14$ m, the condition of most area of sediment surface will be oxic. Based on these results, the appropriate counterplans are required to reduce phosphorus release in oxic conditions to control water pollution.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.21 no.6
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• pp.683-694
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• 2000

Abstrace: The palaeodepositional environment and age of the Cretaceous Hampyeong Basin (southwestern Korea) are reassessed based on new geochemical, lithological, sedimentological, and palaeobotanical data. Results indicate that the Hampyeong Basin was a tectonically active basin comprising predominantly fluvial and lacustrine sediments. Four distinctive facies types have been identified (acidic tuff, black shales/sandstones, red beds, intermediate tuff with tuffaceous conglomerate) and these reflect periods of significant environmental change within the basin and its neighbouring terrains. Volcanism driven by tectonic events provides a source for much of the sediment. The sedimentary sequences compare well with those in the neighbouring Haenam Basin. Sediments of volcanic origin are similar to those of the Neungju Formation of the Yuchon Group. The widespread occurrence of black shales is indicative of extended periods of deposition under anoxic conditions. Measurements of total organic carbon show that the values for the black shales (0.81% to 1.75%) are the average for petroleum source shales. Fossil plants occurred in the black shales and sandstones. The occurrence of platanoid leaves places these sediments in Oishi's angiosperm series, which is consistent with an Aptian/Albian or younger age.

• Ocean and Polar Research
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• v.44 no.1
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• pp.1-11
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• 2022

Hypoxia can affect water-atmosphere methane flux by controlling the production and consumption processes of methane in coastal areas. Seasonal methane concentration and fluxes were quantified to evaluate the effects of seasonal hypoxia in Dangdong Bay (Gyeongsangnamdo, Jinhae Bay, South Korea). Sediment-water methane flux increased more than 300 times during hypoxia (normoxia and hypoxia each 6, 1900 µmol m^-2 d^-1), and water-atmospheric methane flux and bottom methane concentration increased about 2, 10 times (normoxia and hypoxia each 190, 420 µmol m^-2 d^-1; normoxia and hypoxia each 22, 230 nM). Shoaling of anaerobic decomposition of organic matter in the sediments during the hypoxia (August) was confirmed by the change of the depth at which the maximum hydrogen sulfide concentration was detected. Shoaling shortens the distance between the water column and methanogenesis section to facilitate the inflow of organic matter, which can lead to an increase in methane production. In addition, since the transport distance of the generated methane to the water column is shortened, consumption of methane will be reduced. The combination of increased production and reduced consumption could increase sediment-aqueous methane flux and dissolved methane, which is thought to result in an increase in water-atmospheric methane flux. We could not observe the emission of methane accumulated during the hypoxia due to stratification, so it is possible that the estimated methane flux to the atmosphere was underestimated. In this study, the increase in methane flux in the coastal area due to hypoxia was confirmed, and the necessity of future methane production studies according to oxygen conditions in various coastal areas was demonstratedshown in the future.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.2 no.2
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• pp.53-68
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• 1997

Lake Shihwa, artificially constructed since 1988, shows a typical two-layered system depending on strong haline density stratification. Sill of the water gate at 6 m depth greatly restricts physical mixing with outer seawater and circulation in the lake, and contributes to the enhancement of anoxic environment in the deeper layer. With this enclosed physical environment, Lake Shihwa receives enormous amounts of organics, ammonia, and other pollutants from the neighboring municipal and industrial complexes through six major streams, thus developing biogeochemical differentiation of anoxic to suboxic environment in the high saline bottom water and highly eutrophicated brackish surface water. This study investigated vertical structures, biogeochemical behaviors and processes of various organic and inorganic compounds around oxic-anoxic interface. Nitrite and nitrate rapidly decreased below the pycnocline where about $1{\times}10^8$ tons of hypoxic bottom water exist. In this bottom layer, ammonium ranged from 75 to 360 ${\mu}M$ mainly resulting from deamination of dissolved organic nitrogen and ammonification of precipitated organic particles. Despite large amounts of surface water discharge and dilution by outer seawater inflow about $3{\times}10^8$ tons from April to August, 1996, bottom layer did not show any improvement of water quality and maintained highly reduced environment. The main reason seems to be imbalance between ineffectiveness of dilution due to shallow depth and large surface area, overloaded POC influx from the eutrophicated surface biological activity, and poor replenishment of oxygen in this artificial lake system. Therefore, as long as current salinity dependent two-layered system maintains with its physical limitations, any improvement of water quality cannot be foreseen in Lake Shihwa.