• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.501-501
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• 2023

하천에서의 여가활동에 대한 수요가 증가함에 따라 각종 친수활동에 대한 안전도 평가가 사고예방을 위해 중요해지고 있다. 친수 활동의 안전은 수리 및 수질 인자에 크게 영향을 받지만 기존 친수지수는 수질 인자에만 집중되어 개발되어왔다. 하지만, 세일링, 패들링, 저동력보트 등 입수형 친수활동의 경우, 다양한 수리 현상에 큰 영향을 받기 때문에 유속, 흐름 방향, 수심 및 수면 폭 등의 수리인자를 친수지수에 반영할 필요가 있다. 또한, 친수활동에 위험이 되는 수리적 조건은 유량 조건과 하천의 평면적 공간에 따라 상이하게 발생하기에 이를 공간적으로 평가하는 것 역시 필요한 실정이다. 본 연구에서는 수리학적 요소를 기반으로 하천 친수 활동에 대한 안전도를 평가하기 위해 공간적으로 친수활동의 안정성을 평가할 수 있는 SRRI (Spatial River Recreation Index)를 제안하였다. SRRI의 개발을 위해 1단계에서는 다양한 유량 조건에서 EFDC 동수역학모형을 이용하여 수리 인자들의 공간적 분포를 재현한 후, 2단계에서는 퍼지합성법 (FSE)를 적용하여 수리인자의 모든 소속도와 가중치를 종합하여 하천 지점별 하천친수지수를 산정하였다. 개발한 SRRI를 낙동강-금호강 합류부에 적용한 결과, 유량 및 지형 조건에 따라 각 수리인자가 친수활동 안전성에 미치는 영향이 공간적으로 매우 상이하게 나타났다. 유향(흐름 방향)은 합류지점 부근에서 친수활동의 위험성을 크게 증가시키는 반면, 사행구간에서는 수심이 중요한 요인으로 나타났다. 고유량 조건에서는 유속이 세일링 및 패들링에서 가장 큰 영향을 미치는 요소로 작용하였다. 특히 세일링은 유량 변화에 민감하여 고유량시에는 주흐름부와 합류부 부근을 제외하고 일부 공간에서만 안전하게 이용이 가능한 것으로 나타났다. 반면 무동력 및 저동력보트는 유량 변화에 덜 민감하여 고유량 조건에서도 부분적으로 허용될 수 있었지만 사행구간의 고수심부에서는 위험 등급으로 권고되었다. 이러한 결과를 바탕으로 SRRI는 다양한 수리학적 조건을 기반으로 공간적 안전정보를 제공함으로써 많은 이용자들이 하천에서 보다 안전한 친수활동을 즐기는 데에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.348-348
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• 2020

우리나라 하구에 조성된 담수호의 수자원은 다양한 용수 목적에 맞게 활용하고 있으며, 수질 기준에 부합하는 용수를 공급하고 담수호 및 간척지의 친환경적 가치를 높이기 위해서는 담수호의 상류 유역 및 유입 오염물질, 그리고 담수호 수체 특성에 대한 종합적인 이해를 기반으로 수질 오염 관리 대책을 수립하는 것이 중요하다. 일반적으로 담수호 개선을 위한 방안의 선정 방식은 연평균 수질 농도를 기준으로 목표하고자 하는 수질 기준의 만족 여부에 대한 평가와 경제적 평가를 함께 고려하여 최적의사결정 기반으로 주로 이루어져 왔다. 그러나 기존의 평가 방법에서는 목표 수질의 만족 여부가 중요하다는 점에서 담수호 수자원의 시기별 활용성에 대한 고려를 간과하기 쉽다. 또한 담수호 수자원 시스템의 수질 악화에 대한 회복탄력성을 높이는 일은 단순히 유역관리대책의 적용에 따른 수질 개선 문제와는 별도로 담수호 수자원 시스템의 지속 가능성과 연관된다는 점에서 기존의 평가 방식을 보완하기 위한 수단이 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 담수호 수자원 관리 방안을 평가하는 데 있어서 회복탄력성의 개념을 활용하였으며, 각 방안에 대한 시간적 변화에 따른 담수호의 회복탄력성 특징을 고려하기 위하여 동적 회복탄력성 개념 및 평가 방법을 도입하였다. 본 연구에서는 우선 기존의 수질 평가 방법에 따라 간월호를 대상으로 수질 개선 방안별 수질 변화를 SWAT-EFDC 연계모형을 통해 모의하고, 연평균 수질 농도와 총인 삭감량에 대해 분석하였다. 분석 결과, 간월호의 지형학적 특성에 따라 간월호 상류 구간의 수질 농도가 다른 구간에 비해 높게 나타났으며, 상류 구역의 경우 준설 시나리오만으로는 목표 수질을 달성하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서, 상류 구역의 수질 목표 달성을 위해서는 준설 시나리오만으로는 한계가 있으므로 상류 유역 출구부에 위치한 하수처리시설의 총인 배출부하량을 삭감과 추가적인 유역 수질 관리 대책이 필요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.12
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• pp.1047-1055
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• 2019

Various types of numerical modeling techniques are used to predict the behavior of pollutants under various water environmental conditions in the event of a water pollutant accident. Among them, a hydraulic model that can consider water flow characteristics is the most basic and very important. The process of evaluating whether the hydraulic model accurately predicts the applied river characteristics is very important. In the verification of the modeling result, the measuring data are often used in the river. Currently, ADCP and FlowTrackers are widely used to measure the flow velocity of rivers. However, ADCP is not accurate when the depth is less than 0.6 m and also when the ratio of irreversibility near the surface is more than 40%. Futhermore, FlowTracker has a limitation in measuring at high depth and high velocity due to the direct measurement method in rivers. Simuation results, which are validated by these methods, are not reliable for low depth conditions of low flowrate and high velocity conditions of high flowrate. In this study, Lagrangian GPS floaters which measures physical quantity of water according to particle movement is used without the conventional method measured by Eulerian technique. The verification method of the model results was studied by comparing the simulation results of the hydraulic model with the velocities measured using the GPS floaters. When comparing the traveling distance of the GPS floaters with the traveling distance of the LPT simulations, the average error rate was 13.6% on distances, and the average error rate was 3.2% on velocities except for the stagnant section. Therefore, GPS floaters can be used for a correction and verification method of hydraulic model simulations.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.32 no.3
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• pp.243-252
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• 2016

In cases of water pollution accidents, accurate prediction for arrival time and concentration of contaminants in a river is essential to take proper measures and minimize their impact on downstream water intake facilities. It is critical to fully understand the behavior characteristics of contaminants on river surface, especially in case of oil spill accidents. Therefore, in this study, the effects of main parameters of advection and diffusion of contaminants were analyzed and validated by comparing the results of Lagrangian particle tracking (LPT) simulation of Environmental Fluid Dynamic Code (EFDC) model with those of Global Position System (GPS)-equipped drifter experiment. Prevention scenario modeling was accomplished by taking cases of movable weir operation into account. The simulated water level and flow velocity fluctuations agreed well with observations. There was no significant difference in the speed of surface particle movement between 5 and 10 layer modeling. Therefore, 5 layer modeling could be chosen to reduce computational time. It was found that full three dimensional modeling simulated wind effects on surface particle movements more sensitively than depth-averaged two dimensional modeling. The diffusion range of particles was linearly proportional to horizontal diffusivity by sensitivity analysis. Horizontal diffusivity estimated from the results of GPS-equipped drifter experiment was 0.096 m²/sec, which was considered to be valid for applying the LPT module in this area. Finally, the scenario analysis results showed that particle movements could be stagnant when discharge from the upstream weir was reduced, implying the possibility of securing time for mitigation actions such as oil boom installation and wiping oil contaminants. The outcomes of this study can help improve the prediction accuracy of particle tracking simulation to establish the most suitable mitigation plan considering the combination of movable weir operation.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.62 no.5
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• pp.105-119
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• 2020

Although there have been a lot of efforts to improve water quality in the estuarine reservoir, overall the water quality problems of the estuarine reservoirs remain. So, it is essential to establish water quality management plans under a comprehensive understanding of the environmental characteristics of the estuarine reservoir. Therefore, in this study, a resilience analysis framework for evaluating the estuarine reservoir's water quality was suggested for improving existing assessment method for water quality management plan. First, as a result of analyzing the static resilience to each scenario, it was found that from the S3 scenario in which dredging was conducted considerably, the resilience of about 30% more than the current estuarine reservoir system was restored. Second, as a result of analyzing the dynamic resilience, if cost and time are considered, there is no significant difference in robustness and resourcefulness, so it can be seen that the resilience of the estuarine reservoir can be efficiently improved by simply performing dredging up to the level of Scenario 3. Finally, as a result of comparing static and dynamic resilience, since static resilience is only presented as a single value, the differences and characteristics of the resilience capacity of the estuarine reservoir might be overlooked only by the static resilience analysis. However, in the aspect that it is possible to interpret the internal recovery capacity of the estuarine reservoir in multiple ways with various indicators (robustness, redundancy, resourcefulness, rapidity), evaluating water quality based on dynamic resilience analysis is useful.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.35 no.3
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• pp.209-223
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• 2019

Broadly speaking, in order to analyze the water quality improvement effects of the implementation of the Total Water Pollutant Management System in the Sapgy-Lake waterways, a reference was made to the [Plans for implementation of the Total Maximum Daily Load(TMDL)] in 3 cities (Cheonan, Asan, Dangjin). The results of the investigation into the plans to reduce the pollutant load show in that region show that there are plans to reduce pollution for a total of 16 reduction facilities. As for the result of the computation of the reduction in the load, these measurements were computed at the Gokgyo-stream basin and Namwon-stream basin, with BOD and T-P at the Gokgyo-stream basin reduced by 13.9 % and 13.3 %, respectively, while BOD and T-P at the Namwon-stream were reduced by 3.7 % and 3.3 %, respectively. In this way, thus using the results of the water quality forecast of Sapgyo-Lake in measures for the improvement of water quality (in accordance with the implementation of the TMDL), and using the QUAL-MEV model and EFDC model, it is noted that BOD will be improved by 26.4 % from 6.1 mg/L to 4.5 mg/L 0.0 %, T-P by 36.7 % from 0.168 mg/L to 0.107 mg/L and TOC by 26.4 % from 7.7 mg/L to 5.6 mg/L. However, it is forecasted that the targeted standards for the medium influence area will not be achieved. Evidently, Gokgyo-stream and Namwon-stream have been implementing the Total Water Pollutant Management System for the BOD items since January 1, 2019, but the Sapgyo-stream and Muhan-stream were excluded from being designated as subject regions. As such, it is noted now that it is necessary to implement the TMDL for the entire Sapgyo-Lake water systems including Sapgyo-stream and Muhan-stream in order to improve the water quality of Sapgyo-Lake, and likewise the T-P should be designated as the substance subjected to management in addition to BOD.

• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.3
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• pp.252-259
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• 2021

Numerous valley waters originating from Mt. Mudeung and flowing into Gwangju Cheon flowed into the confluence-type sewage conduit, the Gwangju Cheon became dry and water quality deteriorated. In this study, a method to create a stream was studied by using the valley water of Mt. Mudeung in the Gwangju cheon that flows into the sewage treatment plant as a water source. Flow and water quality surveys were investigated at four points with meaningful flow quantity. As a result, it showed a flow quantity was 105~2,721 m³/day at each point. And the average water quality was BOD₅ 0.3~1.6 mg/L. If a stream with a flow quantity of 1,500 m³/day is created during the dry season and then flows into the Namgwang bridge of Gwangju cheon, it is predicted that there will be improvements in BOD 7.3%, COD 6.5%, T-P 5.8%, and T-N 5.2%. In addition, it was determined that the load on the flow quantity of the sewage treatment plant due to the inflow of valley water would be reduced, the cost of sewage treatment would be reduced, and it would be the basis for BGN construction by creating waterside amenity in the city.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.487-487
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• 2021

탁수는 유기물 또는 무기물이 유입되면서 빛의 투과성이 낮아진 수체를 의미한다. 탁수가 발생하게 되면 어류의 폐사, 정수처리 비용의 증가 및 경관의 변화로 인한 피해가 발생하게 된다. 국내에서는 홍수기 또는 태풍 시 유역의 토사가 저수지 상류에서 유입하여 호내의 탁수를 발생시키는 경우가 있는데, 특히 낙동강 유역의 임하호에서 빈번하게 고탁수가 발생하여 왔다. 본 연구에서는 임하호에서 탁수 발생 시 신속 배제를 위한 수치적인 예측 시스템을 소개하고자 한다. 저수지 탁수관리의 기본개념은 용수공급능력을 고려한 고탁수의 신속한 배제이다. 이는 선제적 의사결정을 요구하므로, 지류에서 탁수가 발생한 즉시 향후 상황에 대한 예측이 필요하다. 이러한 예측을 위해 유역관리처는 3단계의 수치해석을 수행한다. 첫 번째는 유역 상류에서 탁수가 감지되었을 때, 호 내 탁수의 분포를 예측하는 것이다. 수심 및 수평방향의 탁수 분포에 대한 상세한 결과가 도출되어야 하기에, 3차원 수치해석 프로그램인 AEM3D를 이용한다. 이때, 과거 고탁수 유입에 대한 자료를 기반으로 산정된 매개변수가 적용된다. 두 번째는 예측된 호내 분포를 초기조건으로 댐 방류량 및 취수탑 위치(선택배제)에 따른 탁수 배제 수치해석을 수행하게 된다. 다양하고 많은 case에 대한 신속한 모의 및 3달 이상의 장기간 예측을 요구하므로, 2차원 수치모델인 CE-QUAL-W2를 활용한다. 이 단계에서 수자원의 안정적 공급이 가능한 범위 내에서 효과적인 탁수 배제 방류 방법 등이 결정되며, 방류 탁도가 예측된다. 세 번째 단계는 방류탁도를 경계조건으로 하여 하류 하천(반변천~내성천 합류 전)의 탁도를 예측하는 것이다. 하천의 탁도 예측은 국내뿐만 아니라 국외에서도 그 사례를 찾아보기가 쉽지 않은데, 이는 중소형의 지류에 대한 입력자료가 충분하지 않고 불확실성이 높기 때문이다. 이에 과거 10여 년의 data를 이용한 회귀분석을 통해 탁수 발생물질(SS)-부유사-유량과의 관계를 도출하고, 2차원 하천모델(EFDC)을 이용하여 수심 평균 탁도를 예측하게 된다. 이러한 세 단계의 예측은 탁수가 호내로 유입됨에 따라 반복되고, 점차 예측 정확도가 향상되게 된다. 세 단계의 과정을 통한 임하호 탁수의 조기 배제는 현재 적지 않은 효과를 거두고 있다고 판단된다. 그러나 탁수를 발생시키는 현탁물질의 종류는 매번 일정하지 않기 때문에, 이러한 예측 시스템에 정확도에 영향을 줄 수 있으므로, 여러 상황을 고려한 딥러닝을 도입하여 탁수 물질에 대한 정보를 예측한다면 보다 합리적인 의사결정 지원 도구가 될 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.29 no.6
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• pp.562-575
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• 2023

In an effort to improve water quality, the South Korean government has implemented measures to increase seawater circulation in Saemangeum Lake. We analyzed the effect of increasing the frequency of seawater circulation based on salinity levels and bottom water exchange in the lake, using an environmental fluid dynamics code model. When the sluice gate opening and shutting frequency increased from once to twice per day, the internal water level of Saemangeum Lake increased by up to ~0.7 m. The salinity increased by 2.12 psu near the western breakwater and decreased by 1.18 psu near the freshwater inlet. We analyzed the extent of bottom water exchange using a particle tracing method and observed that the residual rate of particles shallower than 5 m in water depth decreased by 2.52% in Case 2 (opening and shutting twice per day) compared to Case 1 (opening and shutting once per day). This indicates that increasing the frequency of sluice gate opening and shutting would promote enhanced bottom water exchange. Consequently, the increased salinity and bottom water exchange associated with increased seawater circulation are expected to improve water quality in Saemangeum Lake.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.25 no.2
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• pp.63-75
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• 2013

The Inner Port Phase 2 area of the Pyeongtaek-Dangjin Port is enclosed by a total of three permeable sea-walls, and the disposal site to the east of the Inner Port Phase 2 is also enclosed by two permeable sea-walls. The maximum tidal range measured in the Inner Port Phase 2 and in the disposal site in May 2010 is 4.70 and 2.32 m, respectively. It reaches up to 54 and 27%, respectively of 8.74 m measured simultaneously in the exterior. Regression formulas between the difference of hydraulic head and the rate of interior water volume change, are induced. A three-dimensional numerical hydrodynamic model for the Asan Bay is constructed incorporating a module to compute water discharge through the permeable sea-walls at each computation time step by employing the formulas. Hydrodynamics for the period from 13th to 27th May, 2010 is simulated by driving forces of real-time reconstructed tide with major five constituents($M_2$, $S_2$, $K_1$, $O_1$ and $N_2$) and freshwater discharges from Asan, Sapkyo, Namyang and Seokmoon Sea dikes. The skill scores of modeled mean high waters, mean sea levels and mean low waters are excellent to be 96 to 100% in the interior of permeable sea-walls. Compared with the results of simulation to obstruct the flow through the permeable sea-walls, the maximum current speed increases by 0.05 to 0.10 m/s along the main channel and by 0.1 to 0.2 m/s locally in the exterior of the Outer Sea-wall of Inner Port. The maximum bottom shear stress is also intensified by 0.1 to 0.4 $N/m^2$ in the main channel and by more than 0.4 $N/m^2$ locally around the arched Outer Sea-wall. The module developed to compute the flow through impermeable seawalls can be practically applied to simulate and predict the advection and dispersion of materials, the erosion or deposion of sediments, and the local scouring around coastal structures where large-scale permeable sea-walls are maintained.