• 대한환경공학회지
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• 제39권11호
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• pp.613-625
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• 2017

낚시터로 장기 임대중인 농업용 저수지 2곳을 대상으로 낚시터 영향권(effective zone) 2지점의 퇴적물과 비영향권(ineffective zone) 1지점의 퇴적물을 호기(oxic)와 무산소(anoxic) 조건을 조성한 실험실 코어배양법(laboratory core incubation)을 이용해 영양염류 용출시험을 2회씩 실시하였다. 용출 실험동안 상등수 내 DO, EC, pH, ORP의 변화는 낚시터 영향구간과 비영향 구간 사이에 유의할만한 차이는 관측되지 않았으며(p>0.05), 농업용 저수지의 퇴적물-심층수 확산경계면과 유사한 환경으로 조성되었다. 질산성 질소($NO_3{^-}-N$)를 제외하고 암모니아성 질소($NH_4{^+}-N$), 총인(T-P), 인산염 인($PO{_4}^{3-}-P$)이 호기 보다는 무산조 조건에서 통계학적으로 유의한 수준(p<0.05)으로 퇴적물에서 상등수로 더 많은 용출량이 측정되었다. 이는 상등수 내 DO 농도 감소에 따라 미생물 매개의 암모늄화가 촉진되고 질산화 작용이 억제되어 암모니아성 질소가 퇴적물에서 상등수로 확산 용출되고, 퇴적물 표층의 산화층이 환원되어 유기물에 결합된 인과 금속 산화물과 결합된 인의 해리 등을 통해 인산염인이 퇴적물에서 상등수로 확산용출이 가속화되었기 때문이다. 낚시터 영향권과 비영향권 사이 영양염류 용출량(benthic nutrient diffusive flux)값의 차이는 통계학적으로 유의하지 않았다(p>0.05). 따라서 농업용 저수지 내 낚시활동이 퇴적물의 영양염류 용출량을 통계학적으로 유의한 수준으로 증대시키지 않는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 농업용 저수지 설립년도 대비 10여년의 단기간 낚시활동으로 인해 퇴적물 오염 기여도가 비교적 낮고, 코어배양법의 속도제한된 확산(rate-limited diffusion)으로 발생한 것으로 판단된다. 호기와 무산소 조건 모두에서 퇴적물 내 영양염류 총량과 영양염류 용출량 사이에 유의적 상관관계가 도출되지 않았다. 따라서 농업용 저수지 수질오염의 가속화가 낚시활동으로 인한 직접적 원인보다는 유역에서 유입되는 다양한 비점오염원 내 영양염류가 주요 요인으로 판단되며, 영양염류의 용출을 저감하기 위해 포기 및 물순환 등을 통해 심층수의 빈산소화를 억제할 필요가 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.621-628
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• 1997

하상 굴착 공사는 골재 채취, 토사준설, 교량 건설 또는 하천을 횡단하여 매설하는 관로 공사 등 여러 가지 경우에 이루어지고 있다. 이러한 하상 굴착 공사 과정에서 발생하는 다량의 부유물질(SS)은 수질을 오염시키며 환경에 악영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 현장 여건상 정교한 수치해석모형을 적용할 수 없는 경우에, 2차원 이송-확산 모형을 단순화하여 유도한 Fick 확산 모형에 의하여 부유물질의 농도를 산정하고 오탁 방지 시설 설치에 따른 부유물질 농도의 저감 효과를 평가하는 방법을 검토하였다. 강원도 동해시에 위치한 전천의 송유관로 매설공사를 대상으로, Fick 확산 모형이 하상 굴착으로부터 발생하는 부유물질의 농도 산정과 오탁방지막의 설치에 따른 오염 저감 효과를 사전에 예비적으로 평가하는 실무적인 방법이 될 수 있음을 제시하였다.

• 분석과학
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• 제25권6호
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• pp.441-446
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• 2012

본 연구에서는 안동호 퇴적물 중의 총 수은, 메틸수은, 중금속 농도를 조사하고 퇴적물과 수체간의 수은 이동량을 산정하였다. 안동호 퇴적물 중 수은 농도는 2009~2011 년에 각각 $155.0{\pm}71.9$ ng/g, $211{\pm}62$ ng/g 및 $198{\pm}6.88$ ng/g이었으며, 메틸수은은 2009 년 및 2011 년에 각각 $1.85{\pm}1.09$ ng/g, $3.49{\pm}1.79$ ng/g이었고, 총수은에 대한 메틸수은의 분율인 %메틸수은은 $1.17{\pm}0.39%$ 및 $1.77{\pm}0.94%$로 나타났다. 퇴적물 중 아연, 카드뮴, 납, 구리의 농도는 644 mg/kg, 7.3 mg/kg, 67 mg/kg, 42 mg/kg 으로 모두 미국 국립해양대기청(NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제시한 퇴적물 기준(SQGs, Sediment Quality Guidelines)중의 최소 무영향 농도(ERL, Effect Range Low) 수준을 초과하는 수준이었다. 안동호에서 퇴적물로의 수은 이동량은 83.7 $ng/cm^2{\cdot}$년, 퇴적물에서부터 수체로의 수은 확산속도는 1.24 $ng/cm^2{\cdot}$년으로 추정되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권8호
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• pp.693-705
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• 2016

본 연구에서는 영주댐 하류하천에서 유사공급에 의한 하도의 지형변화와 그 효과를 수치실험을 통하여 분석하였다. 본 수치모형의 모의 결과는 실내실험에서 보여준 토사더미의 이송과 확산과정과 잘 일치하였다. 초기에 토사가 공급된 구간에서 수면이 불연속적으로 형성되는 현상이 발생하지만, 시간이 증가함에 따라 하상고가 저하되면서 완만한 수면형을 형성하였다. 유사공급을 효과적으로 수행하기 위하여 댐 직하류에서 여울이 형성된 만곡부를 유사공급 위치로 선정하였다. 시간이 증가함에 따라 공급된 유사는 하류로 쓸려 내려가고 하상고는 저하되었으며, 유속이 감소되는 하류지점에서 퇴적되었다. 시간이 증가함에 따라, 하상고의 변화가 증가하고, 상류보다는 하류에서 크게 변화하였다. 유량이 증가함에 따라 횡방향 하상고 변화를 나타내는 하상기복지수는 증가하였으며, 하도의 역동성과 유사공급 효과가 큰 것을 알 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.921-932
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• 2010

본 연구는 하천의 골재채취 혹은 하천준설로 인하여 교란된 하천의 적응과정을 하도의 평면변화에 적합하도록 일반좌표계 상에서 흐름 및 하상변동을 모의할 수 있는 2차원 수치모형을 이용하여 파악하였다. 수치해석 기법으로는 흐름의 운동량 방정식에서 이류항은 CIP (Cubic Interpolated Pseudoparticle)법을 적용하였으며, 확산항은 중앙차분법을 적용하였다. 하천준설 혹은 골재채취에 의해 형성된 웅덩이는 초기에 웅덩이 상류 지점에서 급격한 두부침식이 발생하였다. 시간이 증가하면서 웅덩이는 상류에서 공급되는 유사에 의하여 되메워지고, 일정한 안식각을 유지하면서 거의 균일한 속도로 이동하였다. 웅덩이 하류에서는 하상저하가 지속되고 있다. 수치모의 결과는 이러한 과정을 잘 모의하였다. 하상경사가 급할 경우에, 웅덩이의 변화에 대하여 되메워지는 시간이 짧고, 웅덩이의 이동속도가 빠른 것을 보여주고 있으며, 수치모의 결과는 실내실험 결과에 잘 일치하였다.

• Journal of the korean society of oceanography
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• 제38권4호
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• pp.157-165
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• 2003

In order to understand the characteristics of sedimentary environments in Ulleung Basin of the East Sea (Sea of Japan), three sediment cores were taken with a box corer during R/V Tamyang cruise in October 1999. Activities of $^{7}Be,{\;}^{210}Pb,{\;}^{226}Ra,{\;}^{234}Th,{\;}^{238}{\;}and{\;}^{137}Cs$ in sediment samples were determined by non-destructive gamma-ray spectrometry. Rates of sedimentation and particle mixing were estimated by best fitting an advection­diffusion particle mixing model to the data of $^{7}Be,{\;}^{234}Th,{\;}and{\;}^{210}Pb$. Estimated sedimentation rates were 0.06-0.08 cm/yr and particle mixing rates were $0.13-0.65{\;}\textrm{cm}^2/yr$. The use of multiple tracers in our study prevented us from probable up to 38% overestimation of sedimentation rates.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.133-142
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• 2010

송도신도시 건설로 인한 인천항 주변 흐름과, 해저 지형변동등의 영향을 알기 위하여 siltation모형을 이용하여 수치모의 하였다. 이를 토대로 하여 이류 확산방정식등을 이용하여 송도신도시 건설후의 해저 silt이동량을 계산하여 제시하였다. 건설전의 상태와 비교 할 경우 유속과 조위는 다소 증가 되었으며, 퇴적부분은 영종도 동쪽 해안에서 주로 나타나고, 세굴은 북항 전면수로에서 호도 방향으로 증가 되었음을 알았다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.99-108
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• 2006

부유사의 거동을 나타내는 데는 이송-확산 방정식이나 이 방정식을 간략화한 식들이 이용된다 이 방정식은 여러 가지 가정하에서 유도되었으나, 이러한 가정에 대해서는 심도있는 검토가 되지 못한 상태에 있다 그 이유는 난류의 측정 자체가 매우 힘들며, 유사가 혼합된 흐름의 경우 물과 유사의 속도를 구별해서 측정하기 매우 힘들기 때문이다. 본 연구는 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimeoy)의 일종인 입자 추적 유속계(PTV, Particle Tracking Velocimetry)를 이용하여 개수로 난류에서 물과 유사의 속도를 측정하는 실험적 연구이다. 측정 결과, 하상에서 어느 정도 떨어진 영역에서는 유사의 속도가 물보다 느린 경향을 보였다. 이 속도 지체의 양은 본 연구의 경우 평균 유속 의 약 $5\%$ 정도였으며, 속도 지체가 최대에 이르는 지점은 $g/h\approx0.05\;(g^{+}=30\~50)$정도인 것으로 나타났다. 유사 입자가 물보다 느리게 이동하는 것은 전적으로 유사의 비중이 물보다 크기 때문으로 보인다. 반면, 하상에 근접한 점성 저층에서는 오히려 유사 입자의 속도가 물보다 빠르게 나타났으며, 이것은 물은 고체 경계면에서 점착 조건에 종속되는 데 반하여, 유사 입자는 점성의 영향을 받지 않기 때문으로 보인다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.179-192
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• 1993

유한차분법으로 3차원 점성토 수송 모델 COSETM-3을 개발하여 개수로의 중층에서 시간에 따른 부유니의 상대농도에 관한 실험결과(實驗結果)와 비교하였으며, 그 결과 잘 일치하였다. 모델의 현지(現地) 적용성(適用性)과 수영만(水營灣)의 SS(Suspended Solids) 확산을 조사하기 위해 대조기(大潮期) 수평시(平水時)와 홍수시(洪水時)에 모델을 수영만에 적용하여 수영강(水營江)에서 유출되는 SS의 거동(擧動)을 해석하였으며, 그 결과 현지의 SS 거동을 정성적으로 잘 예측하였다. 침강속도가 SS의 농도분포에 미치는 영향에 대해서도 검토하였다. 침강(沈降)을 고려하지 않은 경우 SS 농도는 표층이 저층보다 높게 나타났으나, 침강(沈降)을 고려했을 경우에는 저층이 표층보다 높게 나타났다. 그리고, 표층에서는 활발한 해수교환으로 인해 SS의 변동폭이 크게 나타났으나, 저층에서는 해수교환(海水交換)이 약하기 때문에 SS의 변동폭이 상대적으로 작게 나타났다. 홍수시(洪水時) SS 확산패턴은 평수시(平水時)와 유사하게 나타났으나, SS 농도는 평수시(平水時)보다 훨씬 높게 나타났다. 첨두유량이 발생할 때까지 SS 농도는 점차 증가하였으나, 첨두유량이 발생한 이 후부터 SS 농도는 유출량(流出量)의 감소로 인해 점차 감소하였다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2003년도 한국해안해양공학발표논문집
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• pp.208-215
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• 2003

Convective-diffusion equations appear in various disciplines such as hydrology, chemical engineering and oceanography dealing with the transport problem of scalar quantities. Since it is nonlinear, numerical methods are generally used to obtain its solution. Very limited number of analytical solutions are available usually in cases when the convective velocity is constant or has a simple functional form (for some collection of the solutions, see Noye, 1987). There is however a continuing need to develop analytical solutions because of its practical importance. Analytical solutions of the convection-diffusion equation are valuable not only for the better understanding on the transport process but the verification of numerical schemes. (omitted)