• 한국환경생태학회지
• /
• 제32권6호
• /
• pp.591-602
• /
• 2018

기수갈고둥(Clithon retropictus)은 염분농도, 물흐름, 지반조건 등 환경의 질을 판단할 수 있는 생물학적 지표종으로서의 가치가 높아 멸종위기야생생물 2급으로 지정되었으나 생리생태적인 특성에 대한 기초 연구는 여전히 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 연초천 기수역을 대상으로 염분농도, 하상 토양입도 등의 환경조건이 개체크기, 밀도 등에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 기수역에서 생물의 분포에 영향을 미치는 핵심 변수인 염분농도를 조사한 결과 민물에서부터 기수에 해당하는 0~25‰ 범위를 나타내었다. 하상 입도는 연초보와 가까울수록 거친 자갈이 많아진 반면, 하류로 갈수록 모래보다 작은 입자의 비율이 증가했다. 개체수와 개체크기는 연초보를 중심으로 물이 정체되는 담수인 상류와 해수가 만나는 하류에서 급격히 감소한 것으로 미루어 염분농도에 대한 내성은 넓은 것으로 확인되었다. 하지만 양극단으로 갈수록 개체수와 개체크기가 줄어드는 것으로 나타나 적응성은 약해지는 것으로 분석되었다. 개체수 및 개체크기와 환경요인과의 상관관계를 분석한 결과, 염분농도와 하상입도 모두에 영향을 받는 것으로 나타났다. 염분농도와는 높을수록, 하상입도와는 모래보다 작은 입자가 많을수록 개체수는 감소하는 경향이었다. 개체크기와의 관계에서도 염분농도가 높은 하류로 갈수록 크기는 줄어들었다. 하상입도는 입자크기 19mm 이상인 자갈이 많아질수록 개체가 커지는 것으로 분석되었다.

• 청정기술
• /
• 제25권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2019

본 연구에서는 Fischer-Tropsch 반응에서 Fe계 촉매의 환원조건과 Cu, K의 첨가에 대한 영향을 연속흐름 반응기를 통하여 살펴보았다. 반응을 위해 촉매는 균일상 침전에 의한 초기 습식함침법으로 제조하였으며 XRD, TPR, SEM 등의 기기를 통해 $Al_2O_3$에 담지 된 Fe 촉매에 대한 물리화학적 특성을 분석하였다. 216 h의 장시간 반응운전을 통해 Fe/Cu/K 촉매의 활성과 안정성에 대하여 조사하였다. $H_2$와 CO의 혼합물로 촉매를 환원시키면 촉매의 활성이 향상되었는데, 이는 촉매의 표면에 iron carbides가 형성되기 때문인 것으로 XRD 분석을 통해 확인되었다. 촉매에 Cu가 첨가되면 촉매의 환원성 향상으로 인하여 반응이 빠르게 안정되어 정상상태에 일찍 도달하였다. K를 첨가하게 되면 CO의 전화율은 향상되지만 함량을 5%까지 올리면 촉매의 물리적 안정성이 감소되었다. Fe/Cu (5%)/K (1%) 촉매로 Fischer-Tropsch 반응을 수행한 결과 120 h 이후에 약 15% 정도 CO의 전화율이 감소되었으나 장기간 안정된 반응을 수행할 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제6권2호
• /
• pp.89-100
• /
• 2019

본 연구는 전통적 수문지형학 범주에서 식생요소를 추가하여 식생-수문-지형 간의 상호작용을 연구한 국내외 성과를 정리, 분석한 것이다. 이 분야는 전통적 하천관리는 물론 하천복원과도 직접적으로 관련되어 있어 학술적으로나 실무적으로나 중요하다. 이 분야 연구는 20세기 중후 반부터 시작하여 현지조사-실내실험/수치모형의 단계를 거쳐 21세기 들어 다시 현장에서 정밀, 장기조사 단계로 가고 있다. 그러나 이 분야 국내 관련연구는 매우 미흡하다. 본 연구는 국내외 관련 연구성과를 분석하고 저자들의 지식과 경험을 토대로 식생-수문-지형 간 상호작용을 설명하는 개념적 모형과 그에 따른 6개의 유형을 제안하였다. 국내 관련연구는 제안된 6개 유형에 따라 분류하고 검토하였다. 다음 국내에서 실제 나타나는 하천식생 관련이슈들을 고려하여 향후 시급히 필요한 연구로서 식생-수문-지형 간 상호작용의 이해를 위해 특성이 서로 다른 복수의 하천에서 이에 대한 장기적, 체계적, 집중적 조사연구(모니터링) 등 다수를 제안하였다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제34권6호
• /
• pp.632-641
• /
• 2018

Algal dynamics is controlled by multiple environmental factors such as flow dynamics, water temperature, trophic level, and irradiance. Underwater irradiance penetrating from the atmosphere is exponentially decreased in water column due to absorption and scattering by water molecule and suspended particles including phytoplankton. As the exponential decrease in underwater irradiance affects algal photosynthesis, regulating their spatial distribution, it is critical to understand the light extinction characteristics to find out the mechanisms of algal dynamics more systematically. Despite the significance, the recent data have been rarely reported in the main stream areas of large rivers, Korea. In this study, the euphotic depths and light extinction coefficients were determined by monitoring the vertical variation of underwater irradiance and water quality in the main channel of Nakdong River near Dodong Seowon once a week during summer of 2016. The average values of euphotic depth and light extinction coefficient were 4.0 m and $1.3m^{-1}$, respectively. The degree of light extinction increased in turbid water due to flooding, causing an approximate 50 % decrease in euphotic depth. Also, the impact was greater than the self-shading effect during the periods of cyanobacterial bloom. The individual light extinction coefficients for background, total suspended solid and algal levels, frequently used in surface water quality modeling, were determined as $0.305m^{-1}$, $0.090m^{-1}/mg{\cdot}L^{-1}$, $0.013m^{-1}/{\mu}g{\cdot}L^{-1}$, respectively. The values estimated in this study were within or close to the ranges reported in literatures.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권1호
• /
• pp.99-109
• /
• 2022

본 연구는 산지하천에 설치된 기존의 콘크리트 계단식 어도의 문제점에 착안하여 전통적인 돌보의 개념을 응용한 계단식 전석 어도의 적용성을 제시하고자 하였다. 이러한 목적을 달성하기 위해 선정된 대표어종의 소상능력을 고려하여 계단식 전석 돌보를 설계, 시공하였다. 현장측정을 통하여 주어진 유량조건 하에서 어도의 수리특성을 조사하고 대표어종의 소상능력과 비교, 분석하였다. 어도의 길이가 짧고 급경사인 구조이지만, 각 배플 사이의 평균낙차가 0.15~0.29 m 범위였으며, 이 범위는 대표어종이 소상할 수 있는 낙차의 한계조건인 약 0.40 m를 만족시킬 수 있었다. 각 배플과 풀의 평균유속은 0.82~0.87 m/sec와 0.13~0.24 m/sec 이었다. 이 결과는 대표어종이 소상 가능한 돌진속도(체장의 10~30 배)와 휴식처 평균유속(돌진속도의 7~25%)의 조건을 충족시켰다. 전석으로 형성된 풀의 바닥면이 완만한 역경사면으로 되어 회전류가 발생하지 않기 때문에 어도의 효율을 증가시킬 수 있고, 또한 토사퇴적을 차단하여 어도의 유지관리 문제점을 해소할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권12호
• /
• pp.991-998
• /
• 2022

본 연구의 목적은 넓은 지역의 고해상도 홍수모의를 위해서 2차원 모형의 GPU (Graphics Processing Unit) 가속 모의기법을 개발하고 이에 대한 효과를 평가하는 것이다. 음해법을 적용하고 있는 정형 사각형 격자 기반의 2차원 모형인 G2D (Grid based 2-Dimensional land surface flood model) 모형에서 CUDA를 이용하여 GPU 가속 모의 기법을 개발하였다. 개발된 기법을 진주시 홍수모의에 적용하였다. 모의 도메인의 공간해상도는 10 m × 10 m이고, 계산되는 격자의 개수는 총 5,090,611개이다. 홍수모의는 2019년 10월 태풍 미탁에 의한 홍수 기간에 대해서 수행하였다. 강우레이더 자료를 생성항으로 적용하였으며, 남강댐 일류문 계측 방류량과 진주시(옥산교) 계측 유량을 경계조건으로 적용하였다. 연구결과 진주시 남강에서의 관측수위를 재현할 수 있는 광역 2차원 홍수 모형을 구축할 수 있었다. 또한 GPU 가속 기법의 적용 결과, CPU (Central Processing Unit)를 이용한 순차계산 및 병렬계산에 비해서 빠른 홍수모의가 가능하였다. 본 연구의 결과는 음해법을 적용하고 있는 2차원 범람모형의 GPU 가속 기법의 개발과 광역 지표면 홍수해석에 대한 연구에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.41-46
• /
• 2022

최근 기후변화 및 도시화로 도심지에서 발생하는 홍수피해의 규모가 증가하고 있어 다양한 침수해석 기법이 필요한 실정이다. 2010년부터 연속적인 침수피해가 발생하고 있는 사당천 유역은 XP-SWMM을 활용하여 배수 개선 기본계획을 수립하고 침수방지 대책을 제시한바 있다. 하지만 침수해석 과정에서 도시의 건축물을 고려한 분석이 이루어지지 않아 침수피해 정도가 과대 산출되는 경향이 나타나는 문제가 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 XP-SWMM을 활용하여 건축물을 고려하지 않았을 경우와 비활성 영역으로 지정하였을 경우를 비교·분석하였다. 연구 결과 건축물을 고려하지 않았을 경우 침수피해 면적은 271,000 m², 평균 침수심 0.15 m였으며 건축물을 비활성 영역으로 고려할 경우 172,900 m², 평균 침수심 0.32 m로 약 36% 정도 과소 추정되고, 건축물 주변의 유속은 1.62 m/s에서 1.83 m/s로 약 1.12배 증가한 것으로 분석되었다.

• 생태와환경
• /
• 제55권4호
• /
• pp.294-304
• /
• 2022

본 연구는 고유종인 얼록동사리(Odontobutis interrupta) 의 이동 패턴과 서식지 특성을 파악하기 위해 PIT telemetry를 이용하여 금강 수계의 지류 하천인 용수천의 상류 지점(충남 공주시 반포면 공암리 공암교, St. 1)과 용수천 중류 지점 (세종특별자치시 금남면 두만리 백룡교. St. 2)에서 2021년 3월부터 10월까지 수행되었다. 어류 채집은 족대(망목: 5×5 mm)와 통발(5×5 mm)을 이용하였고, PIT tag 삽입은 현장에서 즉시 수행하였다. 총 21회 모니터링에서 70개체가 115회 감지되었으며, 분석결과 얼록 동사리의 평균 총이동거리는 36.5 (±6.6) m로 확인되었으며, 전장에 따른 얼록동사리의 이동거리는 크기가 큰 개체일수록 더 멀리 이동하는 것으로 나타났다 P≤0.05). 얼록동사리가 감지된 지점의 평균 수심은 36.2 (±1.9) cm, 평균유속은 0.03 (±0.07) m s^-1 , 평균 수변부로부터의 거리는 4.4 (±0.3) m로 나타났다. 또한, 감지된 돌 면적에 대해 방류 후 최초선택하는 돌의 면적과 이후에 선택하는 돌의 면적을 비교한 결과 통계적으로 차이가 없는 것으로 나타났으나(P>0.05) 방류 후 24시간 이전 감지를 제외한 나머지 감지에 대한 전장과 돌의 면적을 비교한 결과 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(P<0.01). 따라서, 서식지 복원을 위해서는 개체크기별 다양한 서식조건(수심, 유속, 돌 등)을 제공하여 개체별 다양한 하상 구조를 조성하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제28권7호
• /
• pp.1222-1230
• /
• 2022

로터 블레이드는 조류발전 터빈의 매우 중요한 구성 요소로서, 해수의 높은 밀도로 인해 큰 추력(Trust force)와 하중(Load)의 영향을 받는다. 따라서 블레이드의 형상 및 구조 설계를 통한 성능과 복합소재를 적용한 블레이드의 구조적 안전성을 반드시 확보해야 한다. 본 연구에서는 블레이드 설계 기법인 BEM(Blade Element Momentum) 이론을 이용해 1MW급 대형 터빈 블레이드를 설계하였으며, 터빈 블레이드의 재료는 강화섬유 중의 하나인 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)를 기본으로 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)를 샌드위치 구조에 적용해 블레이드 단면을 적층(Lay-up)하였다. 또한 유동의 변화에 따른 구조적 안전성을 평가하기 위해 유체-구조 연성해석(Fluid-Structure Interactive Analysis, FSI) 기법을 이용한 선형적 탄성범위 안의 정적 하중해석을 수행하였으며, 블레이드의 팁 변형량, 변형률, 파손지수를 분석해 구조적 안전성을 평가하였다. 결과적으로, CFRP가 적용된 Model-B의 경우 팁 변형량과 블레이드의 중량을 감소시켰으며, 파손지수 IRF(Inverse Reserce Factor)가 Model-A의 3.0^*V_r를 제외한 모든 하중 영역에서 1.0 이하를 지시해 안전성을 확보할 수 있었다. 향후 블레이드의 재료변경과 적층 패턴의 재설계뿐 아니라 다양한 파손이론을 적용해 구조건전성을 평가할 예정이다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제112권3호
• /
• pp.374-381
• /
• 2023

산지하천에서 발생하는 돌발홍수는 특정 지점의 점(Point) 유속보다는 전체 구간의 평균 유속에 따라 이동속도가 결정되며, 구간 평균유속은 하천경사, 하상재료, 수리적 거칠기에 많은 영향을 받는다. 이 연구에서는 하천경사 및 거칠기 높이를 이용하여 산지하천의 구간 평균유속 추정방법을 개발하였다. 염료추적자법(Dye Tracing)을 이용하여 특정 구간의 평균유속을 측정하고, LiDAR 영상으로부터 하천 지형 및 형상을 추출하였다. 거칠기 높이를 산정하기 위해 표면 거칠기 변수(R_a, R_max, R_z )와 하상재료의 크기(D₅₀, D₈₄)를 이용하였다. 현장 계측자료로부터 무차원 접근법을 이용하여 구간 평균유속과 유량과의 관계식 v = 0.5499Q^0.6165 을 도출하였으며, R² =0.77의 설명력을 나타냈다. 이 연구에 이용된 5개의 거칠기 높이 중 평균 거칠기 높이(R_a)의 RMSE가 0.45로서 다른 거칠기 높이의 범위(0.47-1.04)보다 낮게 나타나 평균 거칠기 높이(R_a)가 구간 평균유속 산정을 위한 거칠기 높이 인자로 가장 적합하다고 판단되었다.