• Applied Chemistry for Engineering
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• v.17 no.1
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• pp.37-43
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• 2006

The coagulation efficacy of Al-based coagulants (such as Alum, PACS, and PACC) was investigated to ascertain removal efficiencies of turbidity and phosphate with variation of solution pH, coagulant dosages, and pre-dilution ratios. The efficacy of Al-based coagulants was maximized in the pH range of 6~9. Under the initial condition of pH 8, $10mg/L\;{PO_4}^{3-}$, and 20 NTU, Al-based coagulants exhibited a similar efficacy in the removal of turbidity, whereas the removal efficiency of phosphate was clearly dependent on the basicity of coagulants: Alum (0%) > PACS (45~50%) > PACC (70%). At high initial turbidity of 100 NTU, polymeric coagulants, such as PACS and PACC, exhibited a higher removal efficiency of turbidity compared to Alum. In comparison to direct injection of coagulants at low initial turbidity (20 NTU), 500~2000 times pre-diluted Alum, exhibited reduced coagulation efficacy; however, removal efficiencies of turbidity and phosphate increased with the increase of retention time. Pres-diluted PACC exhibited the enhanced coagulation efficacy followed by silght decrease of the removal efficiencies with increase of the retention time. At high initial turbidity of 100 NTU, pre-diluted Alum and PACC exhibited higher removal efficiencies of turbidity and phosphate.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.10 no.4
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• pp.107-115
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• 2023

High turbidity in source water can have adverse effects on water treatment plant operations and aquatic ecosystems, necessitating turbidity management. Consequently, research aimed at predicting river turbidity continues. This study developed a multi-class classification model for prediction of turbidity using LightGBM (Light Gradient Boosting Machine), a representative ensemble machine learning algorithm. The model utilized data that was classified into four classes ranging from 1 to 4 based on turbidity, from low to high. The number of input data points used for analysis varied among classes, with 945, 763, 95, and 25 data points for classes 1 to 4, respectively. The developed model exhibited precisions of 0.85, 0.71, 0.26, and 0.30, as well as recalls of 0.82, 0.76, 0.19, and 0.60 for classes 1 to 4, respectively. The model tended to perform less effectively in the minority classes due to the limited data available for these classes. To address data imbalance, the SMOTE (Synthetic Minority Over-sampling Technique) algorithm was applied, resulting in improved model performance. For classes 1 to 4, the Precision and Recall of the improved model were 0.88, 0.71, 0.26, 0.25 and 0.79, 0.76, 0.38, 0.60, respectively. This demonstrated that alleviating data imbalance led to a significant enhancement in Recall of the model. Furthermore, to analyze the impact of differences in input data composition addressing the input data imbalance, input data was constructed with various ratios for each class, and the model performances were compared. The results indicate that an appropriate composition ratio for model input data improves the performance of the machine learning model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.225-225
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• 2023

하상 측정은 하천 유지관리, 수공구조물 설계 및 보수, 수생태 조사의 필수적인 자료이다. 최근 4대강 대규모 사업 이후 자연적 안정화로 인해 침식 및 재퇴적이 진행되어 정밀 하상 모니터링이 요구되고 있다. 통상적인 하상 조사 기법은 레벨측량 및 RTK-GPS 등을 활용하여 점단위로 직접 계측하는 기법과 수심이 깊을 경우 ADCP와 같은 음향측심기법을 통해 하상변동을 계측하고 있다. 하지만 점단위 직접 측정은 사구와 사련과 같은 하상 구조 교란 및 계측 시 위험을 동반하고 수심자료의 측정오차가 크게 발생하는 한계점이 존재한다. 또한 초음파 방식의 경우 막음길이와 바닥면 노이즈 등의 한계점으로 50 cm 미만의 저수심부 하상 측정이 불가능한 실정이다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 최근 드론의 보급으로 수심라이다(Bathymetry LiDAR), SFM, 드론 탑재 초분광 영상을 활용한 초분광수심법과 같은 저고도, 고해상도의 비접촉식 면단위 하상 측정 기법이 대안으로 각광받고 있고 최근 관심은 해당 최신 기술의 성능 점검 및 적용성 평가에 있다. 따라서 본 연구에서는 초분광수심법 중 보편적으로 적용할 수 있는 최적밴드비분석(OBRA)의 성능 점검과 실무 적용성을 국내 하천을 대상으로 검토하였다. 해당 기술의 실무 적용성 평가항목 중 수심 적용 범위가 경제적이고 효율적인 성능 평가의 주된 항목이다. 선행 연구에 따르면 감천을 대상으로 저수심부의 성능 평가를 진행한 결과 상세한 하상계측이 가능하다고 제시하였다. 따라서 본 연구는 낙동강-황강 합류부를 대상으로 전형적인 평수기 탁도 조건에서 초분광수심법을 적용할 경우 최대측정가능수심의 범위를 결정하는 방법 및 결과를 제시하려고 한다. 또한 현장실험 당시 합천댐 방류로 인하여 황강의 탁도가 높아진 상태에 기인하여 고탁도 조건에서 초분광수심법의 적용성 평가도 추가 검토하였다. 해당 연구는 수심과 밴드비의 비선형성을 통해 최적 밴드비 분석의 결과로 도출될 수 있는 상관계수와 평균 제곱근 오차(RMSE)의 동향을 보아 다양한 시나리오의 배제수심을 통해 최대측정가능수심을 산정하였으며 그 이상의 범위는 수심맵 산정에서 제외하였다. 그 결과로 낙동강 본류에서 2.5 m 이하, 황강 지류에서 1.25 m 이하의 최대측정가능수심이 나타났고 해당 범위 이하에서는 상세한 하상이 나타났다. 또한 고탁도 조건인 황강에서는 낙동강에 비해 절반 수준의 최대측정가능수심 범위가 나타나 탁도 조건에 따른 초분광수심법의 한계가 있는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.05a
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• pp.369-371
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• 2008

본 논문은 철강공장의 냉각수 처리 시스템에서 고로 집진수를 대상으로 한 응집교반실험을 실시한 결과, 주기적인 관 갱생작업(산세척)과 분산제의 주입이 필요하며, 음이온 고분자응집제에 양이온 고분자응집제를 첨가하여 사용할 경우에 탁도 제거측면에서 우수하였다. 급속교반 후 완속교반을 적용할 경우 급속교반 후 침전보다 탁도 제어 효과가 더 우수한 것으로 관찰되었으므로, 침전지의 처리효율을 증가시키기 위해서는 급속교반과 완속교반이 동시에 필요하였다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.7 no.4
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• pp.35-41
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• 2006

This paper analyzed elution and ingredients of soil components which consist of soil and rocks in 6 regions in Yeongyang and Cheongsong to identify substantial matters that cause muddy water in Imha reservoir. We identified that more than 80% of major ingredients in collected soil and rocks are vermiculite(V), illite(I), kaolinite(Ka), quartz(Q), feldspar(F). Sodium and calcium are eluted in large quantities from soil of Sanseong and Cheongki. When calcium is in contact with water, much ions are eluted rapidly. We confirmed these ions are alkali minerals rising pH. We consider clay components distributed in Yeongyang as major cause of muddy water and rising pH of Imha reservoir because its ingredient calcite easily is dissolved in rainwater and splits other mineral particles into ${\mu}m$ sized particles.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 2008.05a
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• pp.134-137
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• 2008

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.8 no.4
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• pp.357-368
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• 2003

Time-series CTDT (Conductivity/Temperature/Depth/Transmissivity) were obtained at one point near tidewater glacier of Marian Cove (King George Islands, Antarctica) to present water column properties and SPM (suspended particulate matter) dispersal pattern in relation with tide, current, meteorological data, and SPM concentration. Four layers were divided from the water column characteristics measured in the interval of an hour for about 2 days: 1) cold, fresh, and turbid surface mixed layer between 0-20 m in water depth, 2) warm, saline, and relatively clean Maxwell Bay inflow between 20-40 m in water depth, 3) turbid/cold tongue of subglacial discharges compared with the ambient waters between 40-70 m in water depth, and 4) cold, saline, and clean bottom water beneath 70 m in water depth. Surface plume, turbid freshwater at coastal/cliff area in late summer (early February), had the characteristic temperature and SPM concentration according to morphology, glacial condition, and composition of sediments. The restrict dispersion only over the input source of meltwater discharges was due to calm wether condition. Due to strong wind-induced surface turbulence, fresh and turbid surface plume, englacial upwelling cold water, glacier-contact meltwater, and Maxwell Bay inflow was mixing at ice-proximal zone and the consequent mixed layer deepened at the surface. Large amount of precipitation, the major controlling factor for increasing short-term glacial discharges, was accompanied by the apparent development of subglacial discharge that resulted in the rapid drop of salinity below the mid depth. Although amount of subglacial discharge and englacial upwelling may be large, however, their low SPM concentration would have small influence on bottom deposition of terrigenous sediments.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.29 no.1
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• pp.31-39
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• 2007

The objective of this study was to investigate the inactivation characteristics of Cryptosporidium oocysts by ozone and UV and to suggest the better, disinfection method. The inactivation CT value of 1 log(90%) and 2 log(99%) in of one disinfection, which is an index of disinfection for inactivation effect by ozone, were respectively 5.77 $mg{\cdot}min/L$ and 21.30 $mg{\cdot}min/L$. The inactivation in UV disinfection was not affected by pHs(5, 7 and 9), low turbidity(5 and below NTU) and UV intensity(0.2 and 0.6 $mWs/cm^2$) but obviously decreased at high turbidity over 20 NTU. Therefore UV disinfection capacity can be obtained when a good turbidity removal in drinking water treatment process is achieved. And if oocysts is exposed by high UV over 0.6 mWs/cm2 during enough time, the better inactivation effect will be obtained.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.510-510
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• 2023

집중호우의 증가는 저수지 내 탁수의 증가로 이어지며, 저수지에서의 탁수 배제는 하천의 탁수 문제로 연결될 수 있다. 탁수의 발생은 정수처리 비용 증가와 하천 생태계 문제 등을 발생시키므로, 이에 대한 해결책이 지속적으로 요구되고 있다. 특히 낙동강 유역의 임하호는 태풍 및 집중호우 발생 시 고탁수의 유입 빈도가 높다. 탁수가 임하호에 유입되면 일반적으로 저수지 탁수 예측 수치해석을 수행하여 탁수의 저수지 내 탁수 거동과 방류량에 따른 탁수 저감 정도를 파악하고, 탁수 배제를 위한 저수지 운영계획을 수립한다. 그러나 방류된 고탁수의 하천 거동에 대한 수치해석은 국내에서는 수행하고 있지 않은 실정이다. 임하댐 하류에서 내성천합류부까지는 약 0.325 m³/s의 물을 취수하고 있으므로(2022년 기준), 하천의 탁수도 저수지 탁수와 동시에 고려되어야 할 필요가 있다. 저수지와 하천의 유사 거동 분석에 대해 격자 구성 등의 이유로 일반적으로 각각 다른 tool을 사용하고 있으나, 모델구축 및 입□출력 data의 변환 등 구축, 구동, 분석 과정 모두 효율적이지 못하다. 이에 본 연구에서는 하천과 저수지에서의 탁수 거동을 동시에 예측할 수 있는 일원화된 수치해석 모델을 구축(임하호~낙본C)하였다. 준3차원 모델인 EFDC를 이용하였으며, 격자는 저수지는 직사각격자, 하천은 Curvlinear를 적용하였다. 연직방향으로는 저수지와 하천의 수심 차이가 크므로 EFDC 내에 탑재되어 있는 𝜎-z(uniform)레이어 옵션을 선택하여, 저수지 연직 레이어는 40개, 하천은 2개로 구축되었다. 하천에서의 탁수 거동 예측은 지류의 유량, 탁도 등의 경계조건 data를 얻기가 쉽지 않기 때문에, 유량은 임하호 유입유량에 유역면적비를 적용하였으며, 탁도는 TSS(Total Suspended Solid)-SSC(Suspended Sediment Concentration)-유량의 관계를 각각 회귀분석 등을 통해 도출하여 연구 범위 내 7개 지류하천에 적용하였다. 모의 시기는 2개의 태풍으로 연속적인 탁수가 발생한 2020년 08~10월로 결정하였다. 모의 결과 저수지와 하천의 PBIAS는 각각 13.6과 8.4로(Very Good 등급) 하천과 저수지를 동시에 모의하는 탁수 예측의 적용 가능성은 충분한 것으로 확인되었다. 그러나 이벤트별 지류의 유량과 탁도는 일정한 관계로 계산될 수 없으므로, 향후 유역 모델과 연계하여 지류 유입 유량 및 탁도의 정확도를 개선할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.487-487
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• 2021

탁수는 유기물 또는 무기물이 유입되면서 빛의 투과성이 낮아진 수체를 의미한다. 탁수가 발생하게 되면 어류의 폐사, 정수처리 비용의 증가 및 경관의 변화로 인한 피해가 발생하게 된다. 국내에서는 홍수기 또는 태풍 시 유역의 토사가 저수지 상류에서 유입하여 호내의 탁수를 발생시키는 경우가 있는데, 특히 낙동강 유역의 임하호에서 빈번하게 고탁수가 발생하여 왔다. 본 연구에서는 임하호에서 탁수 발생 시 신속 배제를 위한 수치적인 예측 시스템을 소개하고자 한다. 저수지 탁수관리의 기본개념은 용수공급능력을 고려한 고탁수의 신속한 배제이다. 이는 선제적 의사결정을 요구하므로, 지류에서 탁수가 발생한 즉시 향후 상황에 대한 예측이 필요하다. 이러한 예측을 위해 유역관리처는 3단계의 수치해석을 수행한다. 첫 번째는 유역 상류에서 탁수가 감지되었을 때, 호 내 탁수의 분포를 예측하는 것이다. 수심 및 수평방향의 탁수 분포에 대한 상세한 결과가 도출되어야 하기에, 3차원 수치해석 프로그램인 AEM3D를 이용한다. 이때, 과거 고탁수 유입에 대한 자료를 기반으로 산정된 매개변수가 적용된다. 두 번째는 예측된 호내 분포를 초기조건으로 댐 방류량 및 취수탑 위치(선택배제)에 따른 탁수 배제 수치해석을 수행하게 된다. 다양하고 많은 case에 대한 신속한 모의 및 3달 이상의 장기간 예측을 요구하므로, 2차원 수치모델인 CE-QUAL-W2를 활용한다. 이 단계에서 수자원의 안정적 공급이 가능한 범위 내에서 효과적인 탁수 배제 방류 방법 등이 결정되며, 방류 탁도가 예측된다. 세 번째 단계는 방류탁도를 경계조건으로 하여 하류 하천(반변천~내성천 합류 전)의 탁도를 예측하는 것이다. 하천의 탁도 예측은 국내뿐만 아니라 국외에서도 그 사례를 찾아보기가 쉽지 않은데, 이는 중소형의 지류에 대한 입력자료가 충분하지 않고 불확실성이 높기 때문이다. 이에 과거 10여 년의 data를 이용한 회귀분석을 통해 탁수 발생물질(SS)-부유사-유량과의 관계를 도출하고, 2차원 하천모델(EFDC)을 이용하여 수심 평균 탁도를 예측하게 된다. 이러한 세 단계의 예측은 탁수가 호내로 유입됨에 따라 반복되고, 점차 예측 정확도가 향상되게 된다. 세 단계의 과정을 통한 임하호 탁수의 조기 배제는 현재 적지 않은 효과를 거두고 있다고 판단된다. 그러나 탁수를 발생시키는 현탁물질의 종류는 매번 일정하지 않기 때문에, 이러한 예측 시스템에 정확도에 영향을 줄 수 있으므로, 여러 상황을 고려한 딥러닝을 도입하여 탁수 물질에 대한 정보를 예측한다면 보다 합리적인 의사결정 지원 도구가 될 수 있을 것이다.