• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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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.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2016년도 정기학술대회 발표논문집
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• pp.56-56
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• 2016

• 환경영향평가
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• 제28권3호
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• pp.245-262
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• 2019

본 연구의 목적은 낙동강에 위치한 칠곡보와 강정고령보 구간을 대상으로 3차원 EFDC 모델을 구축하고, 보 구간의 운영 수위 저하 및 유속 증가와 같은 수리학적 특성 변화가 수질과 조류 생체량에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 보정결과, EFDC 모델은 10분 단위의 고빈도로 측정된 상층과 하층 수온의 시간적 변화를 적절하게 모의하였고, 유기물, 질소, 인계열 수질항목과 남조류의 시계열 변화를 적절히 재현하였다. 하지만, 규조류와 녹조류 세포 밀도에 대해서는 모의값이 실측값을 과대 산정하였다. 규조류와 녹조류 예측의 오차 요인은 조류의 신진대사와 관련된 매개변수의 불확실성과 동물플랑크톤에 의한 포식기능이 모의에 포함되지 않은 것에 기인한 것으로 유추된다. 강정고령보의 보 운영 수위를 관리수위(EL. 19.44 m)에서 하한수위(EL. 14.9 m)까지 약 4.54 m 낮추어 운영하는 시나리오 모의결과, Chl-a와 조류 세포수 밀도가 급격히 감소했다. 특히, 녹조를 발생시키는 남조류 세포 수는 기존 관리수위에 비해 하한수위 시나리오에서 표층 기준 56.1% 급감하였다. 연구결과는 임계유속 유지가 남조류 제어에 효과적이라는 선행연구들과 일치하며, 강정고령보에서 수위 저하와 체류시간 감소와 같은 수리학적 조절은 조류의 과잉 성장을 제한 할 수 있는 대안임을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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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.

• 대한환경공학회지
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• 제36권4호
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• pp.258-264
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• 2014

본 연구는 낙동강 중류수계의 강정고령보와 달성보의 수질특성을 조사하였다. 조사결과 강정고령보와 달성보에서 COD 3.5~6.8 mg/L, TOC 3.4~6.5 mg/L, T-N 1.8~4.0 mg/L, T-P 0.08~0.12 mg/L의 농도로 조사되었으며, 달성보에서 다소 높은 농도로 조사되어 금호강 유입의 영향이 큰 것으로 판단된다. 침전물 조사결과 강정고령보와 달성보에서 모두 심층의 SS, T-N, T-P 수질지표의 농도가 표층의 1.6~2.4배로 높게 조사되었으며, 침전율(%/d)은 표층에서 7.14~9.76 %/d, 심층에서 1.68~2.42 %/d로 다소 낮게 침전되는 것으로 조사되어 심층의 SS가 쉽게 가라앉지 않고 부유하고 있는 경향을 나타냈다. 용출조사에서는 시간이 지날수록 용출농도가 증가하여 나타났으며 수온과 DO농도와 밀접한 관계가 있는 용출 특성에 의해 하계의 높은 수온과 낮은 DO농도의 조건이 용출에 용이 했을 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제28권6호
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• pp.507-524
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• 2019

본 연구의 목적은 낙동강 내에 위치한 강정고령보 구간을 대상으로 EFDC 모델을 검정하고, 보 구간의 유량에 따른 체류시간과 유입수 인 농도 변화가 수질 및 조류 그룹별(규조류, 녹조류, 남조류) 생체량에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 2018년 실험자료를 이용하여 모델을 검정한 결과, 보 구간의 수위와 수온의 수직 분포, DO, 유기물, 질소, 인 계열의 시계열 변화를 적절히 모의하였다. 조류 그룹별 생체량 예측에 있어서는 계절별 변동 특성은 적절히 재현하였으나, 일부기간에 실측값과 편차가 크게 나타났다. 보의 관리수위와 유량을 조절하는 시나리오 모의결과, 보의 운영 수위를 낮출수록 유량을 증가시킬수록 수온성층이 완화 또는 해소되는 것으로 분석되었다. 강정고령보에서 수온성층이 해소된 유속은 약 0.1 m/s였으며, 이는 금강의 백제보에서 연구결과와 일치한다. 2Q 유량 시나리오 모의결과, Chl-a는 8.7% 감소하였고 규조류와 녹조류 세포수 밀도도 감소하였다. 하지만 남조류 세포수는 오히려 증가하였는데, 그 이유는 유량이 증가함에 따라 유속이 빨라져 상류경계조건의 높은 남조류 농도가 하류에 직접 영향을 끼친 것으로 나타났다. 유입수 인 부하 농도(평균 0.056mg/L)를 50% 수준으로 저감하는 시나리오 모의결과, Chl-a는 13.6 % 감소하였다. 연구결과는 강정고령보의 조류 과잉성장을 억제하기 위해서는 수리학적 제어와 함께 상류 유입 조류 농도와 인 부하량 저감이 동시에 고려되어야 함을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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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.