• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.162-162
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• 2021

현재 하천의 조사 및 분석에서는 다양한 장비들을 통한 현장계측 및 모니터링을 수행하고 있다. 특히 여러 하천이 만나는 합류부에서는 복잡한 혼합양상이 발생하며 다양한 조사 및 연구들이 진행되고 있다. 현장계측 및 모니터링은 제한된 여건으로 인한 지속적인 조사, 다양한 지점에 대한 조사의 어려움이 있으며 따라서 EFDC 모형을 활용한 모델링을 통하여 하천의 혼합거동을 재현하고자 한다. 이를 위하여 강정고령보~달성보 구간을 대상으로 현장계측 및 모니터링 자료와 환경부, 낙동강홍수통제소 등에서 고시하고 있는 수리, 수질, 기상자료를 활용하여 모델을 구축하고 수리, 수질에 대한 모의 및 분석을 수행하였다. 제한된 현장계측자료만으로는 모형의 구축에 어려움이 존재하기 때문에 대상구간에 존재하는 수위, 수질관측소의 자료를 활용하고 모형의 검·보정 단계에서는 특정지점의 수위, 평균유속, 다양한 수질인자들에 대한 모델링 결과와 실측자료의 비교, 분석을 수행하게 되며 추가적으로 단면에 대한 검·보정을 하고 이후 수리, 수질 결과자료의 비교를 통한 통계지표 산정을 통해 모형의 재현성을 평가하고 대상구간인 합류부에서 나타나는 유황곡선을 통한 다양한 유량규모, 유량비에 대한 시나리오를 구축하여 다양한 수리적, 환경적 현상과 변화를 파악하고 분석하였다. 대상구간에 대한 유황곡선을 통한 재현을 함으로써 다양한 유량규모, 유량비에 따라 나타나는 현상을 파악하고 향후 모델링, 합류부의 분석 및 연구에 있어 본 연구 성과의 활용성이 뛰어나다고 판단된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.55 no.2
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• pp.120-131
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• 2022

Microcystins (MCs) are cyano-toxins mainly produced by cyanobacteria in the genera of Microcystis, Anabaena, and Oscillatoria. The concentrations of MCs in the water bodies and fish tissues taken from the four weirs (Ipo, Gangjeong-goryeong, Baekje, and Juksan) in the four main rivers in Korea, and the health risk of human due to consumption of toxin-detected fish was examined. The maximum values of MCs concentration in the water samples were as follows: Juksan (3.261 ㎍ L^-1), Gangjeong-goryeong (1.014 ㎍ L^-1), Baekje (0.759 ㎍ L^-1), and Ipo (0.266 ㎍ L^-1) weirs. The MC-RR concentration was the highest among the MCs, and MC-YR was not detected. MCs of 0.222~9.808 ㎍ g^-1 dry weight were detected in the liver of 3 out of 215 fishes of 16 species, and below the detection limit in muscle. As a result of comparing the feeding characteristics of the collected fishes and toxin concentrations in water and fish tissue, it was concluded that the biomagnification of MCs through the food chain did not occur. It was judged that there was no health risk due to the consumption of the fish detected the toxin, based on the amount of the fish intake of the Korean people and the allowable daily intake of MCs. However, in order to reduce the health risk due to MCs, further studies should be conducted to analyze the concentration of MCs contained in fish tissues collected at various times in the area dominated by harmful cyanobacteria to obtain data on the exposure of MCs due to fish consumption. In addition, it is necessary to establish the management guidelines for MCs in fish tissues.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.36 no.4
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• pp.637-644
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• 2016

This study sought to reevaluate the water supply capacities of the Nakdong river dams, and identify measures to remedy any shortages using weirs, focusing on 5 multipurpose dams and 8 weirs. The reevaluation of the dams was performed by the HEC-5 program using the original design criteria and inflow data recorded for each dam. The results show that the capacities of the 3 dams has decreased to 73~87%. Three simulations were performed to determine the effect of coordinating the dams and weirs. The first simulation was based on individual operation of the dams; the second on coordinated operation of the dams; and the third on coordinated operation of the dams and weirs. To obtain a water supply reliability of 95%, the annual water shortage was calculated for a 20-year period (1992~2011). In addition, long-term runoff simulation data used in the national river basin investigation by the Ministry of Land, Infrastructure and Transportation were used with the dam discharge data, because long-term inflow data for the weirs were not available. The simulations were performed by the HEC-ResSim program, with the reservoir network divided into 2 groups based on the Waegwan water station. The results show that water supply capacity for the 3 simulations to be $2424Mm^3/yr$, $2612Mm^3/yr$ and $2734Mm^3/yr$, respectively. This indicates that coordinated operation of the dams and weirs could provide an additional water supply of $122Mm^3/yr$.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.53 no.1
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• pp.55-62
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• 2020

Chironomidae widely utilize as a biological indicator that has various types of feeding pattern such as omnivorous, herbivorous and carnivorous. Polypedilum scalaenum is known as omnivorous, it plays an important role in the food chain of freshwater ecosystems in Korea. Nevertheless, detailed information about diet items of P. scalaenum is still lacking. The purpose of this study is to identify the gut and intestine contents of items on P. scalaenum inhabiting the large-scale weirs of the four major river ecosystems(Ipoh Weir, Sejong Weir, Juksan Weir, Gangjeong-Goryeong Weir, and Dalseong Weir). Phytoplankton was dominant diet items among the study sites. However, zooplankton (i.e. appendages, setae) only found in Ipoh Weir. The phytoplankton species composition in the study sites was correspond to the diet items in the gut and intestine contents of P. scalaenum. In summary, analysis of P. scalaenum gut and intestine contents in this study was able to identify the feeding characteristics of omnivorous Chironomidae, and in particular, it was possible to study the species composition of basic producers in the surrounding aquatic environment by analyzing the contents of the digestive tracts.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.53 no.1
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• pp.46-54
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• 2020

Artificial and natural changes such as weir construction and climate change often cause abnormal blooming of organism. Therefore, variations in species community of organisms have been actively investigated to identify influential environmental changes on the fresh water ecosystem. In this study, we investigated Chironomidae community and environmental factors at 5 representative weirs (Ipo, IP; Sejong, SJ; Juksan, JS; Gangjeong-goryung, GG; and Dalsung weir) in 4 Korean major rivers to figure out relationship between Chironomidae community and environmental factors. Environmental factors indicating organic matter (total organic carbon, TOC and Chlorophyll-a, Chl-a) showed lower concentration in IP and SJ compared with other sites(JS, GG and DS). 3 sub-family 18 genus 25 species of Chironomidae community were found in this study. Among them, Chironominae was dominant in JS (Tanytarsus sp.1), GG (Polypedilum scalaenum) and DS (Polypedilum scalaenum), while different sub-family were dominant in IP (Orthcladinae, Tokunagayusurika akamushi) and SJ (Tanypodinae, Tanypus punctipennis). Moreover, based on the dominant species of Chironomidae community and environmental factors, the cluster analysis classified our study sites into 3 groups. These results imply that the diet resource is the most important factor for dominance of Chironomidae in Korean rivers. We also suggest that further study on the identification of diet resources for each Chironomidae specie is required for better understating of distribution in species community of Chironomidae at various ecosystems.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.488-488
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• 2018

본 연구는 보 구간에서 조류와 조류 발생원인 물질의 거동해석 및 조류예측모델의 입력 자료로 활용하기 위하여 부유물질의 침강량과 침강속도를 조사하였다. 낙동강 수계 4개보(달성보, 강정고령보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 2017년 6월, 7월, 11월, 12월에 조사하였으며, Sediment trap을 이용하여 포집한 침강물질에 대해 seston, POC, PON, POP, Chl-a, Pheo-a의 침강량, 침강속도 및 물질의 함량비를 분석하였다. 조사기간 동안 낙동강수계 4개보 지점에서 seston, POC, PON, POP, Chl-a, Pheo-a 의 침강량은 각각 $322.7{\sim}58,011.5mg/m^2/day$, $33.8{\sim}1,127.2mg/m^2/day$, $4.2{\sim}150.6mg/m^2/day$, $0.667{\sim}10.634mg/m^2/day$, $0.3{\sim}18.7mg/m^2/day$, $0.3{\sim}14.7mg/m^2/day$의 범위로 나타났으며, seston, POC, PN, PP, Chl-a의 침강속도는 각각 0.02~1.46m/day, 0.02~1.36m/day, 0.03~3.18m/day, 0.01~1.18m/day, 0.02~0.60 m/day의 범위로 나타났다. 조사기간 동안 4개보 지점의 평균 침강속도는 seston 0.94m/day, POC 0.44m/day, PON 0.52m/day, POP 0.21m/day, Chl-a 0.22m/day로 보 건설 전인 2004년도 낙동강 본류 지점에서의 침강속도(seston 14.54 m/day, POC 18.32m/day, PON 1.64m/day, POP 5.96m/day, Chl-a 0.29m/day)에 비해 적은 것으로 나타났다. 한편 활성을 잃은 식물플랑크톤을 나타내는 Pheo-a의 농도와 살아있는 식물플랑크톤의 현존량의 지표 Chl-a의 농도 비교결과 죽거나 활성을 잃은 식물플랑크톤의 양이 평균 1.5배 많은 것으로 나타났다. 조사기간 동안 4개 보 지점의 Sediment trap 포집된 침강물 내 C:N비는 2.0~7.4 범위로, N;P비는 14.2~52.5 범위로, C/Chl-a비는 14.4~253.3의 범위로 나타났다. 일반적으로 조류의 C/Chl-a 비가 40으로 볼 때 본 연구에서 조사된 보 지점에서의 침강물은 외부로부터 유입된 유기물이 많은 것으로 판단된다. 본 연구에서는 조류의 침강속도는 조류의 종을 구분하지 않은 총 조류에 대한 것으로, 향후 보 구간에서 종 조성을 고려한 조류예측 모델을 향상시키기 위해서는 조류 종별에 대한 침강속도에 대한 연구할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.413-413
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• 2019

하천과 호수에서 남조류의 이상 과잉증식 문제(이하 녹조문제)는 담수생태계의 생물다양성을 감소시키며, 음용수의 이취미 원인물질을 발생시켜 물 이용에 장해가 된다. 또한 독소를 생산하는 유해남조류가 대량 증식할 경우에는 가축이나 인간의 건강에 치명적 해를 끼치기도 한다. 그 동안 국내에서 녹조문제는 댐 저수지와 하구호와 같은 정체수역에서 간헐적으로 문제를 일으켰으나, 4대강사업(2010-2011)으로 16개의 보가 설치된 이후 낙동강, 금강, 영산강 등 대하천에서도 광범위하게 발생되고 있어 중요한 사회적 환경적 이슈로 대두되었다. 한편, 대하천에 설치된 보 구간에서 빈번히 발생하는 녹조현상의 원인에 대해서는 전 지구적 기온상승에 따른 기후변화의 영향이라는 주장과 유역으로부터 영양염류의 과도한 유입, 가뭄에 따른 유량감소, 보 설치에 따른 체류시간 증가 등 다양한 의견이 제시되고 있으나, 대상 유역과 수체의 특성에 따라 녹조 발생의 원인이 상이하거나 또는 다양한 요인이 복합적으로 작용하기 때문에 보편적 해석(universal interpretation)이 어려운 것이 현실이다. 따라서 각 수계별, 보별 녹조현상에 대한 정확한 원인분석과 효과적인 대책 마련을 위해서는 집중된 실험자료와 데이터마이닝 기법에 근거로 한 보다 과학적이고 객관적인 접근이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 2012년 보 설치 이후 남조류에 의한 녹조현상이 빈번히 발생하고 있는 낙동강 4개보(강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보)를 대상으로 집중적인 현장조사와 실험분석을 수행하고, 수집된 기상, 수문, 수질, 조류 자료에 대해 통계분석과 다양한 데이터모델링 기법을 적용하여 보별 남조류 우점 환경조건과 이를 제어하기 위한 주요 조절변수를 규명하는데 있다. 연구대상 보 별 수질과 식물플랑크톤의 정성 및 정량 실험은 2017년 5월부터 2018년 11월까지 2년에 걸쳐 실시하였으며, 남조류 세포수 밀도와 환경요인과의 상관성 분석을 실시하고, 단계적 다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regressions, SMLR), 랜덤포레스트(Random Forests, RF) 모델과 재귀적 변수 제거 기법(Recursive Feature Elimination using Random Forest, RFE-RF)을 이용한 변수중요도 평가, 의사결정나무(Decision Tree, DT), 주성분분석(Principal Component Analysis, PCA) 기법 등 다양한 모수적 및 비모수적 데이터마이닝 결과를 바탕으로 각 보별 남 조류 우점 환경요인을 종합적으로 해석하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.6 no.4
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• pp.314-327
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• 2019

This study investigates channel stabilities with groynes by developing the assessment of it and applying a 2-dimensional numerical model, which simulates flow and sediment transport with various flows in the channel. Evaluation inventories are composed of five items, which are width to depth ratio, sinuosity, bed slopes, velocities in the flow flied, Shields number with discharges and geomorphic characteristics in the study reach. The channel stability is evaluated by applying the evaluation indicators to the channel with and without groynes in the study reach between Dalseong-weir and Gangjeonggoryeong-weir in the Nakdong river. Width to depth ratio, sinuosity, and bed slopes, which are index of river characteristics, little affect the channel stability. However, velocities in the flow flied, and Shields number, which is dimensionless tractive, near the banks of the channel strongly affect the stability. The evaluation values of the stability in the channel on the left and right banks decrease as the number of groynes increase in both the left and right banks, which means that the bank stability increases with the groynes.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.39 no.2
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• pp.89-96
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• 2017

This study analyzed the characteristics of water quality and the correlation between Chl-a and water quality factors among four weirs located in the middle and downstream of Nakdong River for five years. The concentration of nutrients and Chl-a from DS to CH was higher than that of GG, which is considered to be due to the influx of Kumho River located at upstream of DS. There was a significant correlationship between Chl-a and most of the water quality factors for all season data. Based on the comparison results between all season data and summer season data, a negative correlation between Chl-a and nutrients ($PO_4-P$, $NH_3-N$) was increased. Based on analysis on summer in 2015 with relatively low precipitation and high algal blooms, the correlation between Chl-a and $PO_4-P$ at all sites were increased. Therefore phosphorus is an important factor in the river on summer season. And PCA results showed the first factor was classified as T-N, $NO_3-N$ for all seasons, and the first factor was classified as T-P, $PO_4-P$ for summer seasons. Consequently, the middle and downstream of Nakdong River were most affected by nutrients, especially it was affected by phosphorous pollutants rather than nitrogen pollutants during summer seasons.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.416-416
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• 2019

육상 담수는 대기중 이산화탄소($CO_2$) 배출의 중요한 발생원으로 주목되고 있다. 하천 및 강에서 대기중으로 배출되는 $CO_2$는 전 세계 탄소순환의 핵심요소이며, 대부분의 하천과 강은 $CO_2$로 과포화 되어있다. 세계적으로 하천 및 강의 $CO_2$ 배출량은 호수 및 저수지의 배출량보다 약 5배 많은 것으로 보고되고 있으나, 국내연구에서는 연구사례가 드물다. 따라서 본 연구의 목적은 낙동강 중하류에 위치해있는 강정고령보(GGW), 달성보(DSW), 합천창녕보(HCW), 창녕함안보(CHW)에서 발생되는 순 대기 배출 플럭스(Net Atmospheric Flux, NAF)의 동적 변동 특성을 분석하고, 데이터마이닝 기법을 적용하여 쉽게 수집할 수 있는 물리적 및 수질 변수로 $CO_2$ NAF를 추정하는데 사용할 수 있는 간략한 예측 모델을 개발하는데 있다. $CO_2$ NAF는 대기-수면 경계면에서의 $CO_2$ 부분압($pCO_2$)의 차에 기체전달속도를 곱하여 산정하였으며, 기체전달속도는 Cole and Caraco(1998)가 제안한 식을 사용하였다. 담수와 해수의 탄산염 시스템에서 열역학적 화학평형을 모두 고려한 $CO_2$SYS 프로그램을 사용하여 수중의 $pCO_2$를 산정하였고, $CO_2$ NAF는 Henry의 법칙과 Fick의 1차 확산법칙을 사용하여 계산하였다. $CO_2$ NAF의 시간적 변동성에 영향을 미치는 환경요인을 평가하기 위해서 상관분석, 주성분분석(Principal Component Analysis; PCA), 단계적다중회귀모델(Step-wise Multiple Linear Regression; SMLR), 랜덤포레스트(Random Forest; RF)방법을 사용하였다. SMLR 모델은 R package인 olsrr, RF 모델은 R package인 caret, randomForest를 이용하여 분석하였다. 연구 결과, 4개 보 상류 하천구간은 조류의 성장이 활발한 일부 기간을 제외한 대부분의 기간에서 $CO_2$를 대기로 배출하는 종속영양시스템(Heterotrophic system)을 보였다. $CO_2$ NAF의 중위값은 HCW에서 최소 $391.5mg-CO_2/m^2day$, DSW에서 최대 $1472.7mg-CO_2/m^2day$였다. 모든 보에서 NAF는 pH와 강한 음의 상관관계를 보였으며, $pCO_2$와 Chl-a도 음의 상관관계를 보였다. 이는 조류가 수중에서 $CO_2$를 소비하고 pH를 증가시키기 때문이다. PCA 분석 결과, NAF와 $pCO_2$가 높은 공분산을 보였으며, pH와 Chl-a는 반대 방향으로 군집되어 상관분석과 동일한 결과를 보였다. 이 연구를 통해 개발된 SMLR 모델과 RF 모델의 Adj. $R^2$ 값은 모든 보에서 0.77 이상으로 나왔으며, $pCO_2$ 측정 데이터가 없더라도 하천의 $CO_2$ NAF를 추정하는 방법으로 사용될 수 있을 것으로 평가된다.