• 한국물환경학회지
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• 제25권5호
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• pp.651-660
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• 2009

Detailed flow analysis in river is essential to increase the accuracy of water quality simulation since flow variation depends on many factors such as cross sections, channel slopes, and bed materials. In the QUAL2E stream water quality simulation model, the hydraulic coefficients are assigned to the reach that is collection of computational element using the hydraulic coefficient. This study developed a module that can incorporate the results of non-uniform flow analysis and assign such information to each individual element. Model application focused on the upstream of the Hoengseong reservoir including the reservoir where significant flow change is expected. Comparing with original QUAL2E model the developed module improved the result of water quality simulation without considering the relation of flow velocity and flow depth in terms of flow rates.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.411-420
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• 1997

낙동강 유역에서 수질예보시스템의 개발을 위해서 신뢰도해석 기법에 기초한 QUAL2E-AFOSM모형을 개발하였다. 왜관∼물금 구간에 대해 수리학적 부등류 해석을 실시하였고, 최적의 반응계수 추정을 위해 BFGS 기법을 사용하여 최적화 해석을 실시하였으며, 이를 기초로 하여 모형의 보정과 검증을 실시하였다. 추계학적 해석을 위하여 AFSOM 기법을 적용한 신뢰도 해석을 수행하였다. 상류단과 주요 지류에서의 수질, 유량과 반응계수에 대한 변동성을 고려하였다. 수질 측정자료를 기초로 하여 낙동강의 수개 지점에 대한 기준 수질을 초과할 확률을 AFOSM 기법을 이용하여 산정하였다. 본 QUAL2E-AFOSM 모형에 의한 해석결과는 Monte-Carlo 기법의 결과와 일치하는 것으로 나타났다.

• 농업생명과학연구
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• 제50권5호
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• pp.205-216
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• 2016

본 연구에서는 건천화된 농촌 소하천의 환경을 개선하기 위해 농업용 저수지의 방류 능력을 평가하고 하천환경용수 방류에 따른 하류하천의 수질변화를 모의하였다. 대상유역은 경상남도 고성군 하이면에 위치한 봉현저수지 및 봉현천을 선정하였으며, 2011년부터 2013년까지 현장조사를 실시하였다. 유량측정이 용이한 총 5개 지점을 선정하여 수질과 유량자료를 수집하였고, 기상자료는 지리적으로 인접한 진주 기상관측소의 2000년부터 2013년까지 일 자료를 수집하였다. 저수지 방류조건 전후의 하천수질(BOD, SS, TN, TP)을 비교, 분석하기 위한 수질모형으로 QUAL2K 모델을 선정하였다. 대상유역에 대한 기상자료, 하천자료, 수질자료 등의 입력자료를 구축한 후 QUAL2K 모형을 적용하여 실측값과 비교한 결과, BOD, SS, TN, 그리고 TP 항목에 대한 모형의 평가지표는 다음과 같이 나타났다. R2는 0.8508~0.9913, RMSE 0.005~0.52mg/L, NSE 0.949~0.998로 나타나 비교적 높은 일치도를 나타냈다. 저수지 물수지 모형을 이용하여 다양한 저수지 방류 시나리오에 대해 분석한 결과, 적정 방류량은 3,000ton/day로 나타났다. 방류 전후의 수질을 비교한 결과 BOD와 SS의 경우 각각 9.2%, 21.0% 증가하여 오히려 수질이 오염되는 것으로 나타났으며, TN과 TP는 각각 -9.0%, -2.4% 감소하여 수질이 개선되는 것으로 나타났다. 이는 하천환경용수를 공급을 통해 건천화를 완화하더라도 저수지 수질에 따라 하류하천의 수질이 오염될 수도 있음을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2004-2008
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• 2009

최근 하천오염에 대한 중요성이 크게 대두되고 있으며, 하천 오염을 방지하기 위한 다양한 방법이 강구되고 있다. 이러한 하천 오염방지를 위한 노력의 일환으로 4대강 수계에 대한 수질오염총량제를 실시하고 있다. 수질오염초량제에 있어 중요한 것은 현재 하천의 상태 및 장래 하천의 상황 즉, 수질 상태를 파악하는 것이 중요하다. 이러한 현재 및 미래의 하천 수질 상태를 파악하기 위해 수질 모델링이 필요하다. 본 연구에서는 수질오염총량제를 시행하고 있는 탐진강유역을 연구 대상으로 선정하였다. 대상 하천수질을 모의하기 위한 모형 중에 가장 보편적이고 광범위하게 사용하고 있는 US EPA에서 개발한 Water Quality model 중에 Qual2E 모형의 단점을 보완하여 개발된 Excel기반의 후속모델 Qual2K를 이용하였다. 모형의 적용은 탐진강 유역을 두 개의 단위유역으로 나누어 한 개의 단위유역을 1개의 Reach로 설정하여 총 2개의 Reach를 형성하였다. 탐진호를 Head water로 설정하고 본류23km를 중심으로 유입되는 지천을 소구역의 점 오염원으로 간주하여 적용하였다. 모형의 반응계수는 실측자료를 사용하여 시행착오법에 의해 검토..보정하였으며, 수리입력계수의 산정은 HEC-RAS모형을 사용하여 수심-유량계수와 유속-유량계수를 산정하였다. 수질모의 항목은 실측자료 2007년 배출부하량을 바탕으로 하여, 수질오염총량제의 수질관리 기준인 BOD와 부영양화 물질 T-P로 정하였다. 검정자료와 보정자료는 2007년 수질관측소의 실측자료를 사용하였다. 유량조건은 하천수질환경기준의 설정근거인 저수량(Q275)을 기준으로 탐진강 유역의 수질을 모의 하였다. 그 결과 Qual2K를 이용해 탐진강 수질 모의 결과 검 보정에서 양호한 결과를 나타냈다.

• 한국물환경학회지
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• 제24권6호
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• pp.784-792
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• 2008

Greater focus must be placed on ensuring that the water quality model (WQM) reflects the objective of its application and the characteristics of the water environment properly before it is selected. In the development or application of WQM, various factors influencing the model predictions should be reviewed so that it can perform more properly and reasonably based on scientific theory. This study reviewed the characteristic of existing WQM and the domestic river environment to find the requirements of the model application for TMDLs management in Korea. In this study, a water quality model, QUAL-NIER, was developed based on the USEPA's QUAL2E. The core structure and reaction scheme of the model was established followed by the formulation of equations according to the scheme with some supplements on the reaction mechanisms which are necessary for domestic rivers. Algorithms on the equations were set up and programmed to form a computer-based model. The developed model, QUAL-NIER was applied to the main stem of the Nakdong river. The model was calibrated and verified to data measured in 2004. The model results displayed good agrement with the field measurements for both calibration and verification. From this study, it was concluded that the developed QUAL-NIER model was very powerful with regard to the water quality simulation in domestic rivers.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1982-1986
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• 2007

유역관리를 위해서는 수량뿐만 아니라 수질에 대한 분석이 동반되어야 한다. 최근 한국건설기술연구원과 SEI-US(Stockholm Environment Institute-US Center)가 공동으로 개발하고 있는 통합수자원평가계획모형으로서 K-WEAPq(Korea-Water Evaluation And Planning System linked Qual2K)는 기존의 K-WEAP 모형의 기능을 그대로 유지하면서 보다 정확하고 다양한 오염원에 대한 하천수질모의를 하기 위해 Qual2K 모형을 연계시킨 모형으로써 유역관리를 위한 수량-수질 연계모의가 가능한 모형이다. 본 연구에서는 K-WEAPq 모형을 이용하여 낙동강 유역의 물수지 및 수질을 동시에 분석하였다. 낙동강 권역의 물수지 분석을 위해 월별 모의를 수행하였으며 각각의 중권역별 배출부하량을 산출하여 Qual2K와의 연계시스템을 통해 하천수질모의를 수행하였다. 낙동강뿐만 아니라 11개의 지류들에 대한 수질 분석을 수행함으로써 본류 수질에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 다양한 시나리오를 구축하여 오염총량제와 같은 여러가지 정책에 대한 수질 개선효과를 살펴보았다. 또한 한강권역의 지류 하천에 대한 하천유지유량을 설정하였을 경우 예상되는 영향을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1977-1981
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• 2007

K-WEAP(Korea-Water Evaluation And Planning System)은 한국건설기술연구원과 SEI-US(Stockholm Environment Institute-US Center)가 공동으로 개발하고 있는 통합수자원평가계획모형으로서, 대부분의 기능은 기존의 SEI-US가 개발한 WEAP(Water Evaluation And Planning System)에 기반을 두고 있지만, 국내 실정에 맞도록 수정 보완한 후, 단계적으로 그 기능을 개선해 나가고 있어 향후 수자원계획을 위한 종합적인 도구로서 활용이 기대된다. 현재까지 K-WEAP의 2단계 기능개선 작업을 수행하였다. 주요 개선기능으로는 물수지모형의 개선과 하천수질모형의 개선, 편익산정모형의 개발 등이 있으며, 최근 보다 정확하고 다양한 오염원에 대한 하천수질 모의를 위해 Qual2K와의 연계시스템을 개발하여 수량과 수질을 동시에 모의할 수 있게 하였다. 현재까지 개선된 기능으로는 물수지모형의 개선으로써 수요처 최소수질기준 설정기능을 개발하여 수질이 낮은 수원에서는 물을 공급받을 수 없는 상황을 물수지 분석시 적용할 수 있게 하였다. 하천수질모형의 개선부분에서는 분할 오염부하량 산정기능을 개선하여 수요처 오염부하량 산정시 사회경제지표와 오염원단위를 곱하여 발생량을 계산하는 방법과 직접 수요처 회귀수의 각 오염성분 농도를 입력하는 방법을 추가하였으며 K-WEAP과 Qual2K와의 연계시스템을 개발하여 보다 정확하고 다양한 오염원에 대한 하천수질모의를 가능케 하였다. 또한 모의된 수질결과와 관측치를 비교하기 위해 수질모의결과 검정기능도 추가하였다. 수자원계획 및 평가에 있어서의 편익산정을 하기 위해 경제성분석 모형도 추가하였으며, 사용자 인터페이스 부분에서는 시나리오간 결과를 비교할 수 있는 기능과 지역관리 기능을 개선함으로써 사용자가 보다 편리한 환경에서 수자원계획과 평가를 수행할 수 있게 하였다. 개선된 기능을 통해 보다 정확한 수량-수질 연계 모의가 가능해졌으며 사용자들은 보다 쉽고 정확하게 모의결과를 평가 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.52-52
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• 2015

강수량이 적은 갈수기에는 하천수량이 적어 소량의 오염물질의 유입으로도 하천수질의 악화를 불러일으킬 수 있다. 특히 2014년에는 한강수계의 강수량이 예년의 46%정도이며 이로 인한 저수율은 예년의 75%정도로 저조하여 봄철 갈수기에 수질악화가 우려된다. 한강은 비교적 수질이 양호하여 녹조가 발생하는 일이 낙동강, 금강, 영산강보다 적으나 가뭄의 영향으로 하천수질 악화 및 녹조현상이 발생할 우려가 있다. 그래서 본 연구에서는 남한강과 북한강의 봄철 수질전망을 통한 녹조발생 위험도를 예측하고자 하였다. 수질예측에 사용된 모형은 미국공병단(USACE)에서 개발한 2차원 하천수리 수질모형인 CE-QUAL-W2이며, 본 연구에 이용된 CE-QUAL-W2는 K-water 통합수질예측시스템(SURIAN)을 이용하여 구축하였다. 연구 대상지역은 북한강의 소양강댐 하류와 팔당호지점, 남한강의 강천보, 여주보, 이포보 지점에 대해 조류농도에 대한 예측을 수행하였다. 미래 수질예측을 위한 유량 자료는 평년 빈도유량을 사용하였으며, 기상자료는 유사는 분석을 통해 과거기상과 가장 유사한 패턴을 보이는 년도의 기상자료를 사용하여 모형을 구동하였다. 2~4월 남한강과 북한강의 Chl-a농도에 대하여 2013~2014년 평균치와 2015년 수질예측치를 비교한 결과 북한강은 4월에 예년대비 최고 61% Chl-a 농도가 증가하는 것으로 나타났으며, 남한강은 2월에 Chl-a농도가 최고 106% 증가되는 것으로 예측되었다. 본 연구를 통해 2015년 봄철 갈수기 녹조가 예년보다 증가 할 것으로 나타났으며, 다른 수계보다 비교적 적은 농도이지만 주기적인 수질예측과 하천 모니터링을 통해 하천수질을 관리하고 수질오염을 예방하는 노력을 기울여야 할 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제36권6호
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• pp.508-520
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• 2020

Dam reservoirs have been reported to contribute significantly to global carbon emissions, but unlike natural lakes, there is considerable uncertainty in calculating carbon emissions due to the complex of emission pathways. In particular, the method of calculating carbon dioxide (CO2) net atmospheric flux (NAF) based on a simple gas exchange theory from sporadic data has limitations in explaining the spatiotemporal variations in the CO2 flux in stratified reservoirs. This study was aimed to analyze the spatial and temporal CO2 distribution and mass balance in Daecheong Reservoir, located in the mid-latitude monsoon climate zone, by applying a two-dimensional hydrodynamic and water quality model (CE-QUAL-W2). Simulation results showed that the Daecheong Reservoir is a heterotrophic system in which CO2 is supersaturated as a whole and releases CO2 to the atmosphere. Spatially, CO2 emissions were greater in the lacustrine zone than in the riverine and transition zones. In terms of time, CO2 emissions changed dynamically according to the temporal stratification structure of the reservoir and temporal variations of algae biomass. CO2 emissions were greater at night than during the day and were seasonally greatest in winter. The CO2 NAF calculated by the CE-QUAL-W2 model and the gas exchange theory showed a similar range, but there was a difference in the point of occurrence of the peak value. The findings provide useful information to improve the quantification of CO2 emissions from reservoirs. In order to reduce the uncertainty in the estimation of reservoir carbon emissions, more precise monitoring in time and space is required.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.505-515
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• 2005

본 논문에서는 두 가지 대표적인 하천수질모형을 비교${\cdot}$분석하였다. 정상상태 모형으로는 QUAL2E, 비정상상태 모형으로는 CE-QUAL-RIV1을 선택하여 동일한 반응계수 및 경계조건 하에서 두 모형의 계산결과를 서로 비교해 보았다. 각 모형에 대하여 수질변동을 계산하기 위해 적용된 방정식을 서로 비교하였으며, 두 가지 수질모형을 이용하여 대청댐 이하 금강본류의 수질을 모의하였다. 두 모형은 기본 알고리듬이 매우 유사하므로, 모형구축에 필요한 입력자료도 매우 비슷하였다. 정상상태로 모의한 경우에 대하여 두 모형의 결과값은 BOD와 DO, 및 $NH_3-N$의 경우에 대하여서는 매우 일치도가 높았다. 그러나 용존인과 같은 특정한 수질인자 항목은 상당한 차이가 있음을 확인하였다. 이러한 모의결과를 바탕으로 두 모형의 민감도 분석을 실시하였으며, 각 수질항목에 대해 지배적으로 작용하는 매개변수를 도표화하여 정리하였다.