• 한국농공학회논문집
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• 제60권5호
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• pp.29-40
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• 2018

Even if a small amount of arsenic (As) is entering to small agricultural reservoir from upper streams, small agricultural reservoir becomes sensitive to changes in arsenic concentration depending on the water level in case of accumulation continuously because of its scale. If we want to manage arsenic concentration in small agricultural reservoir, it is very important to understand arsenic changes in agricultural reservoir. In spite of the fact that modeling is the most accurate method for analyzing arsenic concentration changes in small agricultural reservoirs, but, it is difficult to monitor arsenic change everyday. So, if data is prepared for modeling arsenic changes, water quality modeling is more effective than monitoring. Therefore, in this study, arsenic concentration changes was simulated and arsenic concentration change mechanism in small reservoir was analyzed using hydrological and water quality monitoring data and by conducting EFDC (Environment Fluid Dynamics Code)-WASP (Water Quality Analysis Simulation Program) linkage. EFDC-WASP coupling technique was very useful for modeling arsenic changes because EFDC can consider hydrodynamic and WASP can perform arsenic concentration simulation, separately. As a results of this study, during dry season, As concentration was maintained relatively high arsenic concentrations. Therefore, water level control will be needed for managing As concentration of reservoir.

• 환경영향평가
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• 제19권5호
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• pp.465-473
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• 2010

This study was carried out to investigate the effect of EFDC hydrodynamic result on the WASP7.3 water quality modeling result in accordance with the change of number of grid for the dam reservoir to be constructed. The simulated flow and BOD, T-N and T-P loads by the HSPF watershed model was used for boundary conditions and the hydrodynamic modeling results was linked with WASP model to predict future water quality after dam construction. The scenarios for EFDC modeling were composed of Scenario 1(141 grid cells) and Scenario 2(568 grid cells). The results of Scenario 2 showed that BOD, T-N, T-P and Chl-a concentrations were decreased 0.073mg/L(8.5%), 0.032mg/L(2.6%), 0.003mg/L(6.8%), 0.644mg/L(4.2%) compared with those of Scenario 1, respectively. As number of grid cell increased, water quality concentrations were decreased and also it caused the longer running time. Therefore, this study suggests that the consideration of the geometry of water body is more important than the number of grid cells for the prediction of water quality of a dam reservoir in EIA.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.439-439
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• 2018

충주호는 충청권의 생 공 농업용수로 이용되는 광역상수원이며, 2016년 기준 연간 약 3만6천톤이 방류되어 남한강 전체 수질에 큰 영향을 미친다. 현재 충주호는 상류 유역의 오염원이 적게 분포하여 1급수의 수질기준을 만족하고 있으나, 상류 유역의 개발로 오염원 유입이 증가할 경우 호소 내 수질 및 남한강 전체 수질에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 충주댐 상류 유역의 오염부 하량 변화에 따른 수질변화를 예측하고, 현재수질 유지를 위한 허용 오염부하량을 산정할 필요가 있다. 한편, EFDC-WASP 연계모델은 수리학적 계산을 보다 정확하게 할 수 있는 동시에 이를 수질모델에 사용할 수 있어 다수의 연구자들에 의해 호소의 수질 모델링이 이루어졌으며 적용성이 많이 검증되었다. 본 연구에서는 EFDC-WASP 연계 모형을 이용하여 충주댐 상류유역의 배출부하 변화에 따른 호내 수질특성 변화를 분석하고자 한다. 모의구간은 충주댐의 유입지점부터 방류지점까지로, 수치해석을 위한 격자망은 총 800여개의 격자로 구성하였다. 수위자료는 한강홍수통제소에서 제공하는 충주댐 수위자료를 사용하였으며, 수질자료는 환경부 호소 측정지점인 충주호1,2,3 의 자료와 하천 측정지점인 제천A과 한강B의 자료를 사용하였다. 모의기간은 2013-2015년으로 2013년은 모델의 안정기로, 2014년은 보정, 2015년은 검정에 각각 활용하였다. 보검정된 모델을 활용하여 유입부하량 변화에 따른 수질변화를 모의하였고, 1급수 수질을 만족하는 허용부하량을 도출하였다. 본 연구의 방법은 향후 호소 상류유역의 개발에 따른 수질변화 예측과 허용부하량 산정에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.635-639
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• 2010

최근 4대강 사업이 진행되면서 하천의 보가 설치되고 있다. 하지만 이러한 구조물은 수체 거동의 특성을 변화시키며, 수질의 분포 또한 일반 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 흐름 방향보다 수심 방향으로의 특성이 강하게 작용하는 저수지 형태의 하천에서는 1, 2차원적 모델의 적용에서 벗어나 3차원 수리 수질 모델링을 적용함으로써 하천과 다른 특성을 반영한 모델을 구축해야 한다. 따라서 본 논문에서는 4대강 사업에 따른 보 설치로 인한 금강 수계 일부 구간을 대상구간으로 선택하였으며 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)의 수리헉적 부분과 조류중심의 해석 구조를 지닌 WASP(Water Quality Analysis Simulation Program)의 수질부분을 연계하여 하나의 모델로 구축하여 보설치에 따른 수질변화를 모의하였다.

• 상하수도학회지
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• 제23권1호
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• pp.15-22
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• 2009

This study reports the serial use of a 3-D hydrodynamic model, EFDC-Hydro and a dynamic water quality model WASP7.2 that are maintained by USEPA. The 48 km section of the Geum River downstream between Daechung Dam and Gongju was selected as a sample study site. Topographical information was used to accurately represent morphology of the study site and boundary conditions were derived from governmental databases including WAMIS by Ministry of Land and Ocean and WEIS by Ministry of Environment. EFDC-Hydro was successfully calibrated for observed water level and WASP was calibrated using monthly observed water quality data obtained from the above sources. It was found that the current water quality target of BOD for the Geum River-H point could not be met on monthly basis though every other tributary of the area would meet its own water quality target as assigned in Korean TMDL. This study proposed the new target BOD water quality for the Gabcheon and Mihocheon as 4.3 and 3.6 mg/l, respectively so that the Geum River-H point can meet the target. When Sejong City is constructed, it is estimated that effluent discharge limit of BOD must be less than 4.5 mg/l to meet water quality of the point. This study shows that it is possible to carry out more precise modeling considering both water movement and water kinetics by using EFDC and WASP simultaneously.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권6호
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• pp.439-447
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• 2011

This study aims to test the feasibility of combined use of EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) hydrodynamic model and WASP7.3 (Water Quality Analysis Program) model to improve accuracy of water quality predictions of the Yongdam Lake, Korea. The orthogonal curvilinear grid system was used for EFDC model to represent riverine shape of the study area. Relationship between volume, surface and elevation results were checked to verify if the grid system represents morphology of the lake properly. Monthly average boundary water quality conditions were estimated using the monthly monitored water quality data from Korean Ministry of Environment DB system. Monthly tributary flow rates were back-routed using dam discharge data and allocated in proportion to each basin area as direct measurements were not available. The optimum number of grid system was determined to be 372 horizontal cells and 10 vertical layers of the site for 1 year simulation of hydrodynamics and water quality out of iterative trials. Monthly observed BOD, TN, TP and Chl-a concentrations inside the lake were used for calibration of WASP7.3 model. This study shows that EFDC and WASP can be used in series successfully to improve accuracy in water quality modeling. However, it was observed that the amount of data to develop inflow water quality and flow rate boundary conditions and water quality data inside lake for calibration were not enough for accurate modeling. It is suggested that object-oriented data collection systems would be necessary to ensure accuracy of EFDC-WASP model application and thus for efficient lake water quality management strategy development.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.213-213
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• 2011

남강은 낙동강에 유입되는 지류 중 가장 큰 하천으로서 낙동강 하류의 수질에 매우 큰 영향을 미치고 있다. 남강댐은 저수 용량에 비해 유역면적이 주요 저수지들에 비하여 월등하게 크므로 홍수시 순간적으로 다량의 유량 및 오염물질이 방류되어 낙동강에 유입되는 특성을 가지고 있다. 남강댐은 서북측에서 유입되는 경호강과 남쪽에서 댐축과 가까이 유입되는 덕천강이 공간적으로 멀리 떨어져 있음으로 인해, 주요 유입물질이 유입되는 시기에 횡방향 및 종방향으로 농도차이를 나타내고 있으며, 과거에 설치되었던 댐이 수중에 존재함으로 인해 국지적인 정체현상이 발생하고 있다. 남강은 현재 경남권은 물론, 거제 및 부산권의 용수원을 공급하거나 예정으로 있으므로 수질관리에 가장 큰 우선순위를 두어야 한다. 남강댐의 합리적인 수질관리를 위해서는 호 내의 공간적 시간적 수질변화에 대한 이해와 수질변화 여건에 있으며 이용되는 만큼 호 내의 정밀한 유체거동 해석이 필수적이다. 본 연구에서는 남강댐의 수리-수질 특성을 진단하고 예측하기 위하여 3차원 수리동역학 모델인 EFDC와 수질모델인 WASP을 연계하여 사용하였다. 유량 경계조건은 한국수자원공사 및 국가수자원관리 종합 정보시스템(WAMIS)의 남강댐 운영 자료를 바탕으로 남강댐의 유입량과 유출량 자료를 작성하였다. 남강으로 유입되는 지천 및 호 내의 수온, SS 및 수질농도 등은 환경부의 물환경정보시스템의 월 측정자료를 사용하였으며, 기상조건은 진주 기상대의 자료를 사용하였다. 본 연구에서 가용한 입력자료를 이용하여 남강댐의 수리 및 수질 및 부유물질 특성을 모의하였으며 EFDC-WASP 모델을 이용하여 성공적인 보정이 가능한 것을 확인하였다. 그러나 자세한 분석과 대책을 수립하기 위해서는 남강댐의 유입 수질 및 유량 자료에 대한 실질적인 모니터링이 수행되는 것이 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2220-2224
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• 2009

하천의 수질모의를 위해서는 정상상태 모델인 QUAL2E 가 널리 사용되어 왔다. 그러나 우리나라는 기후 특성상 하절기에 강우가 집중되고 경우에 따라서는 댐등에 의해 장기간 수류의 지체현상이 발생하므로 지역 및 시기에 따라 발생하는 수질 문제가 서로 다를 수 있다. 따라서 우리나라의 대부분의 수체에서는 시간에 따라 모의를 할 수 있는 비정상 상태의 수질모델이 적용되어야 할 필요가 종종 발생한다. 미국공병단에서 개발된 CE-QUAL-W2 모델은 2차원 모델로서 수리동역학과 수질반응역학을 한데 묶어서 풀이하였다는 점에서 획기적인 변화로 볼 수 있다. 이 모델은 종방향으로 길고 수심이 깊으며 상대적으로 하폭이 좁은 형태의 수체에 적합하며 하폭방향의 수질 변화를 나타내는 데 사용되지 못하는 단점이 있다. WASP(Water Quality Analysis and Simulation Program) 은 미국 환경부에서 개발한 비정상상태 3차원 수질모델로서 세계적으로 다양한 수체에 널리 사용되어 왔다. 이 모델에서 1차원적 흐름을 예측할 수 있는 DYNHYD 라는 수리학적 부프로그램은 2차원 또는 3차원 상황에서는 사용할 수가 없었음에 따라 수리학적 고려가 빈약한 것이 이 모델의 가장 큰 약점으로 지적되어 왔다. 최근 미국 환경부는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 라는 3차원 수리동역학 프로그램을 이용하여 대상 수체의 수리학적 거동을 모의하고 그 결과를 WASP7 에 연계시킬 수 있도록 하여 기존의 단점을 대폭 보완하였다. 본 연구에서는 금강 상류에 위치하고 있는 용담호를 대상으로 EFDC 를 이용하여 2005년 1년간 수위 및 수온성층현상을 예측하고 그 결과가 WASP 에 연결되어 사용될 수 있도록 하였다. 적절한 격자의 수를 결정하기 위하여 다양한 경우가 시행착오적으로 시험되었으며 비교적 적은 숫자의 격자로도 수위 및 수온의 모의가 가능하다는 것을 발견하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.983-983
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• 2012

EFDC의 수질모형인 HEM3D는 국내 해양수질모델링에는 적용된 사례가 많지만 담수에 적용된 사례는 거의 없으며, 우리나라 환경부 수질측정항목과 수질 INPUT 자료가 달라서 모델의 적용이 힘들었다. 그러나 HEM3D는 EFDC 수리모델을 연계하는 WASP에 비해 자체 3차원 수리동역학 모델이 있어 셀 개수의 제한이 없고 계산속도 또한 WASP 보다 2~3배 빠른 것으로 알려져 있다. 그러나 현재 우리나라의 수질측정항목은 HEM3D의 수질모의항목과 다소 차이가 있다. 특히 Carbon계열에서 실측수질항목은 BOD, COD인 반면 HEM3D의 모의가능항목은 RPOC, LPOC, DOC, COD로 바로 적용을 하기는 어렵다고 판단하였다. 따라서 환경부 수질자료를 HEM3D에 적용하기위해 문헌자료를 참고한 수질항목간의 분율을 사용하여 필요한 자료를 산출하였고, 환경부 수질자료의 HEM3D적용 결과를 알아보고 현재 자료 사용 시의 문제점과 향후 개선방안을 알아보고자 하였다. HEM3D의 모의 결과 TN, TP 보정에는 큰 문제가 없었으나 $BOD_5$와 세부수질항목의 영향을 많이 받는 조류 등의 항목 보정결과는 성공적이지 못했다. 이것은 분율을 적용해 각 유입지천의 세부항목별 수질 자료를 산출할 때 낙동강 전체 평균을 사용했기 때문에 조류성장에 직접적으로 영향을 받는 세부 항목별 영양염에 대한 실제 값과 산출된 농도 값 사이의 오차가 가장 큰 원인으로 판단된다. 한편 전체 대상지역중 일부구간에 대하여 동일한 수질입력자료를 이용하여 HEM3D와 WASP을 동시 적용하였다. 자료의 변환과정에서의 오차와 입력형태 및 각 모델 변수형태의 차이 등의 한계로 결과값에 차이가 있는 것으로 나타났으며, 본 연구결과 현재 확보된 수질측정망의 수질자료를 이용하여 HEM3D를 구축하는 것은 Carbon 계열과 조류(부영양화)모의에서 문제가 발생할 것으로 판단되며 추가 자료 확보가 필요할 것으로 보인다. 또한 필요한 입력자료가 충분히 확보가 된다면 추가연구결과에서 볼 수 있듯이 미국공변단과 미국 환경부수질모델 모두 동시적용이 가능하다고 판단되며 목적과 편의에 따라 선택적 모의가 가능하다고 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제23권6호
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• pp.432-444
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• 2014

수동보정으로 수질모델링을 수행할 때는 연구자의 주관이 개입되어 해당 연구의 객관성에 영향을 줄 소지가 있기 때문에 자동보정에 관심을 갖게 된다. 본 연구에서는 WASP7 모형의 수질 매개변수 보정을 위해서 유전알고리즘과 영향계수법을 적용하였다. 이 방법에서는 대상 호수의 BOD, DO, 인, 질소, 식물성플랑크톤에 큰 영향을 미치는 매개변수를 대상으로 최적 수질 매개변수를 산정한다. 성층현상이 일어나는 대상 호수의 수온과 수리적 특성을 정확하게 계산하기 위해 3차원 수리모형인 EFDC를 적용하였고, 이 모형의 결과는 본 연구에서 이용한 호수수질모형인 WASP7 모형과 연동해서 적용되었다. EFDC와 WASP7의 적용을 위해 동일한 격자망을 구성하였다. WASP7의 보정결과 5개 보정 대상 수질변수 중에서 DO, TN, CBOD에 대한 실측치와 계산치의 상대오차제곱합은 비교적 적었다. 따라서 이 세가지 수질에 대한 보정은 적절히 수행되었으나, TP와 Chl-a에 대한 보정결과는 비교적 정확도가 낮았다.