• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.162-162
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• 2016

본 연구에서는 한국 낙동강에 위치한 강정-고령보에 설치된 by-pass 어도의 유인효율을 유량 변화에 따라 살펴보고, 어도 유인효율을 극대화할 수 있는 최적의 본류 방류량을 산정하였다. 강정-고령보는 고정보와 가동보로 구성된 혼합식 보로 유량조절이 가능하며, 가동보의 조작에 따라 by-pass 어도 내의 유량이 결정된다. 유인효율의 지표로 목표어종의 HSC(Habitat Suitability Criteria) 지수에 기반한 WUA(Weighted Usable Area)를 삼았다. WUA는 평면 2차원 물리서식처 모형인 River2D를 활용하여 계산하였다. 또한 River2D로 계산된 유속장은 GPS Floater를 활용한 현장관측 자료로 검증하였으며, 어망을 이용한 월별 어류 모니터링 자료로 유인효율 평가의 타당성을 간접적으로 검증하였다. 결과적으로 본 연구 대상인 강정-고령보의 by-pass 어도에서 가장 효과적으로 목표 어류를 유인하기 위해서는 본류의 유량이 190 cms내외를 유지해야 한다. 특히 목표 어류인 모래무지가 봄철(4월~6월)에 산란기를 맞아 상하류로 이동하려는 경향을 띄므로, 이때 적절한 가동보 운영을 통해 본류 유량을 190 cms로 유지하는 것이 필요하리라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.369-373
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• 2015

본 연구에서는 낙동강 강정고령보에서 달성보 구간에 대한 지속적 지형조사를 통해 다기능보 건설 및 운영으로 인한 하천지형의 변화양상과 정도를 파악하고자 하였다. 이를 위하여 4대강살리기사업 이전의 측량성과(낙동강하천기본계획, 2009년)를 기준으로 보 건설 및 하도정비 이후인 2013년과 2015년에 실측한 지형자료와 비교하였다. 2013년과 2015년 지형자료 취득은 대상구간(강정고령보~달성보: 23 km) 내 하도와 홍수터에 대해 각각 단일 및 다중빔 음향측심기와RTK-GPS 등의 측량장비를 이용하여 40 m 이상의 평면공간해상도를 가지도록 수행하였다. 대상구간 내 하천기본계획 지정 횡단측선에 대해 2013년과 2015년 지형정보를 비교함으로써 보 건설 및 하도정비로 인한 지형변화양상과 정도를 파악하고자 하였다. 특정 측선에서의 횡단지형자료인 2009년 측량성과와 비교하여 2013년과 2015년 실측자료는 전체 대상구간에 대한 3차원 공간정보를 제공함으로써 이들 간의 정성, 정량적 비교를 통하여 보 건설 및 운영을 통한 하도내 국부적 지형변화의 정도와 양상을 파악할 수 있었다. 이를 통해 하천의 지형학적, 수리학적 특성뿐만 아니라 보 건설 및 하도정비 등의 물리적 여건변화에 따른 특정 하천구간에 대한 시 공간적 지형변화특성을 파악할 수 있었으며, 이는 향후 하천관리 및 설계를 위한 연구와 실무에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.64-64
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• 2017

본 연구에서는 낙동강에 위치한 강정고령보에 설치된 자연형 어도의 유인효율 증대를 위한 어도의 위치 수정 제시를 하였다. 평면 2차원 물리서식처 모형인 River2D 모형을 통해 강정고령보의 자연형어도 입구부의 유속장과 WUA(Weighted Usable Area)를 이용하여 유인효율을 분석 실시하였다. 유인효율 분석 결과 자료와 2013년도 어류모니터링 자료를 통해 WUA는 어류 유인효율 평가하는 지수로 사용 될 수 있는 것을 간접적으로 검증하였다. 어류의 소상에는 유속이 중요한 인자로 작용한다. 모의를 통한 강정고령보의 유속장을 확인해보면 자연형어도가 설치된 좌안과는 반대로 우안쪽으로 형성되는 것을 확인하였다. 어도의 모양 및 위치를 수정한 지형자료를 이용하여 River2D 모형모의를 통한 어도의 유인효율을 증대 시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 유속장이 주로 발생하는 보 우안쪽에 설치하는 것이 유인효율을 최대로 끌어낼 수 있었지만 비용적인 부분과 유인효율을 같이 생각한다면 현재 설치된 좌안 자연형어도의 입구부를 상류쪽으로 위치하여 재설치하는 것이 어류의 유인효율을 증대시켜주는 효과적인 제시방안이 되리라 사료 된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.108-108
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• 2019

낙동강에는 2010-2012년 4대강 사업 완료 후 8개의 다기능 보가 설치되었다. 보 설치로 인해 물의 체류시간이 증가하고 보 상류에는 정체수역이 광범위하게 형성되었다. 이후 지속된 가뭄과 여름철 고온현상이 겹치면서 남조류의 과잉성장(녹조현상)이 빈번히 발생하여 수생태계 건강성에 문제를 초래하는 등 사회적 이슈로 자리잡게 되었다. 조류의 과잉성장을 해결하기 위해 정부에서는 총인(TP) 방류수 수질기준 강화, 펄스형 방류기법 운영 등 대책을 추진하였으며, 녹조 우심지역을 선정하고 지역 특성에 맞는 대응방안을 수립하여 추진하고 있으나, 그 효과가 국부적이고 일시적이어서 근원적 대책 마련이 필요한 실정이다. 일반적으로 남조류의 과잉성장에 영향을 미치는 요소는 높은 영양염류(질소, 인)와 유기물 농도, 고온과 안정적인 성층강도, 그리고 남조류의 생리적 특성 등으로 매우 다양하기 때문에 정확한 발생 원인의 분석이 어려운 경우가 많다. 그러나, 보에 의해 흐름이 조절되는 하천에서는 유량, 유속 및 수온성층 등이 남조류 성장과 천이특성에 가장 민감한 영향을 미친다. 선행 연구사례에서는 유량과 남조류 생체량이 서로 반비례 관계를 가진다는 점과 상 하층간의 온도차(수온성층)가 남조류 우점과 밀접한 관련이 있다는 것을 보였다(Sherman et al. 1998). 따라서 최근 국내에서도 보의 관리수위를 낮추어 유속을 증가시키고 체류시간을 감소시켜 녹조문제를 완화하려는 노력이 추진 중이다. 하지만 하천의 수질은 물리적, 화학적, 생물학적 요인들의 복잡한 상호작용의 결과이므로, 단기간의 측정 결과로 보 수위 저하의 효과를 평가하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 과학적으로 평가하기 위해서 수리 수질 생태의 연동해석이 가능한 수치모델을 활용할 필요가 있다. 수치모델은 매개변수를 충분히 보정한다면, 다른 모든 요인은 동일한 조건에서 보 수위 저하만의 영향을 예측하는데 활용가능하다. 본 연구의 목적은 낙동강 수계 중류에 위치한 칠곡보-강정고령보 구간을 대상으로 3차원 수리 수질모델인 EFDC를 구축하고, 실측 자료를 이용하여 모델을 보정한 후 보 관리수위의 저하운영 시나리오에 따른 수질과 남조류의 시 공간적 변동 특성을 분석하는데 있다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.28 no.6
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• pp.507-524
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• 2019

The purpose of this study was to validate the EFDC model for the weir pool of Gangjeong-Goryong Weir located in Nakdong River, and evaluate the effect of flow control and phosphate loading reduction on the water quality and algae biomass by group (Diatom, Green, Cyanobacteria). As a result of model validation using 2018 experimental data,the time series of water level and vertical distribution of water temperature, DO, organic matter, nitrogen, and phosphorus time series were properly simulated. Seasonal fluctuations of algae biomass by group were adequately reproduced, but the deviations between measured and simulated values were significant in some periods. As a result of scenario simulations to control the water level and flow rate, the thermal stratification was resolved as the water level was lowered and the flow rate increased. The flow velocity at which the water temperature stratification was resolved was about 0.1 m/s, which is consistent with the previous study results of Baekje Weir in Geum River. Simulations of the 2Q flow scenario showed that Chl-a decreased by 8.7% and the cell density of diatom and green algae declined. The cell density of cyanobacteria increased, however, because the high concentrations of cyanobacteria in the upstream boundary conditions directly affected downstream due to increased flow velocity. In the scenario simulation of reducing the influent phosphate load concentration (average 0.056 mg/L) to 50%, Chl-a decreased by 13.6%.The results suggest that the upstream algae concentration and phosphorus load reduction should be considered simultaneously with hydraulic control to prevent algal overgrowth of Gangjeong-Goryong Weir.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.28 no.3
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• pp.245-262
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• 2019

The objectives of this study were to construct a three-dimensional water quality model (EFDC) for the river reach between Chilgok Weir and Gangjeong-Goryong Weir (GGW) located in Nakdong River, and evaluate the effect of hydraulic changes, such as water level and flow velocity, on the control of water quality and algae biomass. After calibration, the model accurately simulated the temporal changes of the upper and lower water temperatures that collected every 10 minutes, and appropriately reproduced changes in organic matter, nitrogen, phosphorus, and cyanobacteria. However, the simulated values were overestimated for the diatoms and green algae cell density, possibly due to the uncertainties of the parameters associated with algae metabolism and the lack of zooplankton predation function in the simulations. As a result of scenario simulation of running the water level of GGW from EL. 19.44 m to EL. 14.90 m (4.54 m drop), Chl-a and algae cell density decreased significantly.In particular,the cyanobacteria on the surface layer, which causes algal bloom, declined by 56.1% in the low water level scenario compared to the existing management level. The results of this study are in agreement with the previous studies that maintenance of critical flow velocity is effective for controlling cyanobacteria, and imply that hydraulic control such as decrease of water level and residence time in GGW is an alternative to limit the overgrowth of algae.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.36 no.4
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• pp.258-264
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• 2014

This study is to investigate water quality changes of nitrogen (N) and phosphorous (P) at Gangjung-Goryeong Weir and Dalseong weir, in 2012-2013. Concentration of COD, TOC, T-N, T-P showed 3.5~6.8 mg/L, 3.4~6.5 mg/L, 1.8~4.0 mg/L, 0.08~0.12 mg/L respectively, in the Nakdong river main stream. Water quality of Dalseong weir showed lower level of contamination than that of Gangjung-Goryeong weir. Because of input loading of nutrients and organic matters from tributaries. At the analysis of sediments at each weirs, sedimentation fluxes of the hypolimnion represented 1.6~2.4 times higher than epilimnion fluxes. Sinking rate (%/d) of SS, N and P of the hypolimion showed in the range of 1.68 %/d~2.42 %/d. It is implied that the suspended matters seem to be floating in the water body. In the result of nutrients release experiment, release flux of nutrients in July showed 3~4 times higher than April. The reason was considered that nutrients is easily released in the anaerobic condition and at high water temperature.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.176-176
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• 2015

최근 대하천사업을 통하여 낙동강에 총 8개의 다기능보가 설치되었으며, 이러한 하천 내 수공 구조물은 하천에 서식하는 어류의 이동과 군집의 변화, 유전적 단절, 서식처 변화와 같은 다양한 문제점을 유발할 수 있으며, 특히 어류의 산란기에는 하천의 유로를 따라 상류로 이동하거나 하류로 이동하는 회유성 어류들에게는 심각한 문제를 야기한다. 이러한 다기능보의 상 하류의 단절로 인한 문제를 해결하기 위해 낙동강 8개의 다기능보에 자연형 및 인공형 어도가 설치되었으며, 이를 평가하기 위한 어도의 유인효율에 대한 연구가 중요하다. 어류는 최대 유속이 발생하는 지점인 유심선에서 소상하려는 특성을 보이는데, 어도의 입구부의 유속이 중요하게 작용한다. 어도 입구부의 유속분포 및 수심에 따라 유인효율은 다르게 나타날 수 있으며, 2차원 수리해석을 통해 WUA를 산정함으로써 어도의 유인효율을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 흐름해석 모형인 River2D를 이용하여 어류의 소상이 중요한 산란기를 기준으로 강정고령보의 가동보 운영실적을 이용하여 수리해석을 실시하였으며, 연구결과를 바탕으로 자연형어도의 유인효율을 평가하였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.19 no.2
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• pp.181-192
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• 2017

Analysis using a numerical model is important to understand the sediment transport mechanism associated with erosion and sedimentation near weirs and other hydraulic structures within riverine systems. The local riverbed change near a hydraulic structure (Gangjeong-Goryong multi-function weir in the Nakdong river) was analyzed in order to examine the effect of hydraulic structures on local bed change. A 2D numerical model (CCHE-2D) was employed to simulate the sedimentation and erosion over a reach (25 km) including the weir. For the calibration and verification of the model, rainfall data from a real event (Typoon 'Ewiniar' in 2006) were used for flow and stage simulation. And the simulated results show a good agreement with the observed data for the whole domain. From the result, it was found that the installation and operation of the weir could aggravate bed changes by typhoon between movable weirs, and which resulted in redistribution of sediment.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.487-487
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• 2018

본 연구에서는 2017년 5월부터 12월까지 주단위로 낙동강 수계 5개 보 구간(칠곡보~창녕함안보)에서 본류와 유입지천의 유기물(BOD, $COD_{Mn}$, TOC) 분석 및 상관관계 조사하였으며, 강정고령보~창녕함안보의 대표지점에 대해서는 용존유기물(DOC)의 분해특성을 조사하였다. 본류의 유기물 농도는 BOD $2.7mgO_2/L$($2.3{\sim}3.1mgO_2/L$), $COD_{Mn}$ $5.6mgO_2/L$($5.0{\sim}6.2mgO_2/L$), TOC 4.7 mgC/L($4.2{\sim}5.2mgO_2/L$), 유입지천은 BOD $3.4mgO_2/L$($1.1{\sim}5.6mgO_2/L$), $COD_{Mn}$ $7.1mgO_2/L$($2.5{\sim}10.9mgO_2/L$), TOC $5.7mgO_2/L$(2.3~8.7 mgC/L)로 각각 나타났다. 유기물간 상관성 분석결과 본류의 BOD와 COD, TOC 상관계수(r)은 각각 0.97, 0.98, COD와 TOC는 0.91, 유입지천의 BOD와 COD, TOC는 각각 0.81, 076, COD와 TOC는 0.99로 나타났다. 본류 구간에서 탄소로 환산된 BOD-C/TOC 산화율은 21.5%(20.4~22.5%), COD-C/TOC 45.7%(44.3~48.0%), 유입지천의 BOD-C/TOC 산화율은 23.6%(13.1~31.0%), COD-C/TOC 48.0%(41.3~53.3%)로 각각 나타났다. 강정고령보~창녕함안보 대표지점의 DOC 분해특성은 DOC 중 R-DOC가 86.9%(74.5~94.3%), L-DOC 13.0%(5.7~25.5%)로 나타났다. L-DOC의 분해속도(k)는 0.21 /day(0.11~0.38 /day)로 계산되었으며, 보별 평균 분해속도는 합천창녕보(0.25 /day) > 강정고령보(0.22 /day) > 창녕함안보(0.21 /day) > 달성보(0.18 /day)순으로 나타났다. 유기물 농도는 본류에서는 하류로 갈수록 증가하는 경향을 보였으며, 유입지천은 지점별로 다양하게 나타났다. 유기물간 상관성은 유입지천보다 본류구간이 상관계수가 높게 나타났다. TOC에 대한 BOD와 $COD_{Mn}$산화율은 본류구간 보다 유입지천에서 큰 변동을 보였으며, 실제 유기물 총량 대비 BOD와 $COD_{Mn}$은 각각 77.0%, 52.7% 낮게 나타났다. DOC 중 난분해성 유기물이 대부분을 차지하였으며, 타 보 대비 달성보 내에 난분해성 유기물이 높은 것으로 나타났다.