• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.63-71
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• 2018

강우유출 조건에서 침투도랑의 여과기작은 수리학적 조건에 따라 변화할 수밖에 없다. 침투도랑에서 유출시간에 따른 다양한 여과조건이 입자상 물질의 제거에 미치는 영향을 이해하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 도로강우 유출수 처리를 위해 설치된 우드칩 충진 침투도랑에서 일어나는 여과기작을 조사 분석하였다. 유출수문곡선을 몇 개의 영역으로 분리하고 각 영역에서의 여과 메커니즘을 분석한 결과 여과는 수직흐름과 수평흐름, 그리고 불포화 흐름, 부분 포화흐름, 그리고 포화흐름을 거치면서 진행되는 것으로 나타났다. 불포화 흐름조건에서는 입자상 물질의 제거효율은 55-76%를 나타냈으며 주요 기작은 물리적인 억류(trapping)로 나타났으며 유출유량이 크게 증가하여 침투도랑에서 포화흐름이 조성되었을 때 제거효율은 75-95%로 크게 증가하였는데 이는 확산기작의 작용 때문인 것으로 분석되었다. 강우 중단 후 유출량 감소로 침투도랑이 부분 포화흐름으로 전환되는 시점에는 음으로 하전된 공기와 물의 경계면의 존재로 여과효율이 감소한 것으로 추정된다. 강우시 급격히 변화하는 수리학적 조건에서 발생하는 흐름조건 및 여과 메커니즘과 이와 같은 인자가 여과효율에 미치는 영향을 도출하기 위하여 변수통제가 비교적 용이한 실험실 규모의 침투도랑에 대한 연구가 필요하다.

• 한국해양생명과학회지
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• 제5권2호
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• pp.72-80
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• 2020

영산강 하구는 1981년에 농지 및 농업용수 개발을 위해 하굿둑이 건설되면서 인위적인 변형이 이루어진 시스템으로 하굿둑을 중심으로 담수역과 해수역으로 분리되었다. 하지만 여름철에는 잦은 강우로 인해 수문이 자주 개방되고, 개방 시에 담수가 해수역으로 방류되면서 기수역의 특성을 보이기도 한다. 본 연구에서는 담수 방류의 직접적인 영향을 파악하기 위해 2013년부터 2015년까지 여름철 동안 담수 방류 전후로 일간 모니터링을 실시하여 하계 식물플랑크톤 크기구조와 환경여건 변화를 파악하고자 하였다. 그 결과, 담수 방류는 급격한 염분감소와 탁도를 증가시켜 표층의 용존산소도 감소시키는 것으로 나타났다. 다만 조사 전까지 방류가 지속적으로 이루어진 2014년에는 이미 염분이 감소한 상황이어서 추가적인 방류로 인한 염분의 감소는 나타나지 않았다. 영양염 중에서는 특히 질소성 영양염의 유입이 크게 나타났고, 이로 인해 질소의 상대적 제한 보다는 인이나 규소의 제한 가능성이 크게 나타났다. 식물플랑크톤 생체량 및 크기구조는 연도별로 상이한 결과를 보였으나 결과적으로 담수 방류에 따라 변화를 초래하였고, 방류 후에도 어느 정도 그 경향이 유지되었다. 결론적으로 불규칙적이고 예측이 어려운 담수 방류는 염분, 탁도, 영양염 농도 등의 환경요인뿐만 아니라 식물플랑크톤의 생체량 및 크기구조를 단기적으로 크게 변화시키는 것으로 나타났다. 이러한 변화는 적조와 같은 유해조류발생(HABs) 뿐만 아니라, 먹이량 및 미세먹이망 변화를 통해 상위소비자 그리고 먹이망 구조에도 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권5호
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• pp.19-32
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• 2007

우리나라에서 대표적으로 사용되어 온 지하수 함양량 산정방법은 지하수 감수곡선에 의한 기저유출분리법, 유역내의 집중형 개념모형에 의한 물수지 분석, 그리고 지하수위 변동곡선법으로 대별된다. 지하수 함양량은 기후조건, 토지이용 그리고 수문지질학적 불균질성에 따르는 시공간적인 변동성을 나타내므로 전술한 방법들은 이같은 특성을 다루기에는 많은 제약을 가진다. 이 같은 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 통합 지표수-지하수 모형인 SWAT-MODFLOW로부터 얻어진 물수지 성분을 기초로 한 새로운 함양량 추정방법을 제시하고자 한다. 하천변에 위치한 지하수위는 하천흐름과 유사한 동적변화를 나타내는 반면 보다 상류부에 위치한 지하수위는 강수에 대하여 일정한 지체현상을 나타낸다. 이와 같은 지하수위 변동의 특징은 함양의 물리적 특성과 관련되므로 이 같은 현상을 설명하기 위해서는 토양층을 통과한 물이 대수층 함양에 도달하는데 걸리는 시간적 지체를 설명하는 것이 필요하다. SWAT 모형에서는 주어진 날에 대해 물이 토양층을 통과하여 대수층으로 함양되는 과정을 설명하기 위해 지수형태의 감쇠가중함수를 가진 단일 저수지 저류 모듈을 사용한다. 그런데 이 모듈은 지체시간이 긴 경우나 추정된 함양의 시계열이 지하수위 시계열과 잘 맞지 않는 제한 사항을 가지므로, 본 연구에서는 비포화대를 통과하는 시간 지체를 보다 현실적으로 반영할 수 있는 다단 저수지 저류 추적 모듈을 개발하여 SWAT모형에 탑재하였으며, 이 모듈내의 시간지체와 관련된 매개변수는 관측지하수위와 모의 함양량의 상관관계를 검토함으로써 최적화가 이루어지도록 하였다. 본 연구방법의 최종 단계는 모의 지하수위와 관측 지하수위, 그리고 관측 유역유출량과 모의 유출량을 검증함으로써 종결된다. 새롭게 제안된 방법을 우리나라 미호천 유역에 적용하여 지하수 함양량의 시공간적 분포를 추정하였는데 제시된 방법이 유역 모형의 효율성과 지하수위 변동법의 정확성이라는 장점을 모두 가진 방법이어서 추정된 일 함양량은 수리지질학적 불균질성, 기후조건, 토지이용과 토양층과 대수층의 거동까지 반영한 매우 개선된 값으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권12호
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• pp.1065-1075
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• 2015

하구둑과 같은 구조물이 설치된 하구역에서는 상류로부터 내려온 하천수와 외해의 조석, 수문의 운영에 따라 복잡한 유출특성을 가지게 되며, 하나의 하구역에 2개 이상의 유역출구가 존재하는 경우 더욱 복잡한 형태의 홍수유출특성을 나타낸다. 이러한 사례로 현재 개발계획이 수립중인 새만금 지역을 들 수 있다. 새만금 지역의 경우 만경강과 동진강 유역에서 하천수가 유입되고 방조제에서는 배수갑문을 통해 하천수를 방류하고 해수유입을 차단한다. 두 하천이 만나는 새만금호 내에는 분리하는 용지가 들어서게 되며, 두 수계의 유출량을 연결수로를 통해 교환할 수 있도록 계획되고 있다. 이러한 연결수로는 평소에는 주운의 역할을 하지만 홍수시에는 두 수계간의 홍수를 소통시켜 홍수를 분담하는 기능을 하게 된다. 따라서 하구역 내의 치수적 안전성 확보를 위해서는 연결수로에 대한 홍수분담능력을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 연결수로의 통수능에 따른 홍수위 저감효과를 수치해석을 통해 분석하였다. 해석에는 Delft3D를 활용하였으며 해석기간은 배수갑문의 방류가 어려워 최대홍수위가 발생되는 소조기로 설정하였다. 새만금종합개발계획상의 토지이용계획에서는 3개의 연결수로가 계획되어 있으나 연결수로에 의한 홍수위저감효과를 검토하기 위해 해석을 단순화하여 가장 폭이 넓은 수로 1개만 운영되도록 설정하였다. 연결수로의 폭은 동일하게 하고 하상고를 EL.-15m~EL.-3m까지 2m 단위로 변화시켜 다양한 통수능 조건에서의 홍수저감효과를 검토하였다. 수치해석 결과 연결수로의 통수능이 감소하면 두 수계간의 수위차가 증가하면서 배수갑문지점에서의 최대수위도 증가하며, 동일한 수위차라 하더라도 통수단면적에 따라 유속의 영향으로 홍수위 저감효과도 변화한다는 것을 확인하였다. 또한, 통수단면적이 증가하더라도 홍수위 저감효과가 발생하지 않게 되는 통수단면적도 분석하여 제시하였다. 본 연구결과는 향후 연결수로 설계시 기초자료로 활용될 수 있으며, 준설로 인한 공사비를 최소화하면서 홍수위 저감효과는 극대화할 수 있는 최적 연결수로를 설계할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1219-1230
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• 2008

여름철 홍수시 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층수에 비해 낮은 수온과 높은 부유고형물질(SS) 농도를 가지므로 주변수에 비해 상대적으로 높은 밀도를 가지게 된다. 이러한 밀도차로 인해 형성된 밀도류의 저수지 내 진행과정은 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 하천수 밀도류의 거동분석은 저수지 수질관리를 위한 현장조사의 최적화, SS와 영양염류 등 오염물질의 이송 확산 해석에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 기존 연구를 통해 검증된 2차원 수치모델을 이용하여 다양한 홍수규모에서 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 거동 특성인 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐축 도달시간($t_a$), 감소율(${\beta}$)을 분석함으로써 저수지 수질관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 모의조건은 평수년이었던 2004년 6월 13일부터 7월 3일 동안 발생한 홍수사상의 수문곡선을 기준으로 유입 유량의 규모를 10개의 등급으로 나누었으며, 초기 성층조건은 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수(Fri)로 나타내었으며, 10개의 $Fr_i$ 조건별로 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i,\;t_a$, SS의 ${\beta}$값 등을 산정하였다. 연구결과 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i$는 대체로 $Fr_i$ 값과 비례하여 증가하였으며 중층류의 진행속도도 빨라지는 경향을 나타내었으나, 저수지 지형변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 정상상태를 가정하는 Hebbert 식은 저수지 수위변화와 지형변화를 고려하지 못하기 때문에 수치모델 보다 $d_p$값을 과대 산정하였다. 유입 SS 농도의 감소율(${\beta}$)은 $Fr_i$가 클수록 작아지는 경향을 보였으나, $Fr_i$>9.0에서는 난류혼합효과 때문에 다시 증가하였다. 연구결과는 저수지운영 실무자들이 홍수규모별로 탁수의 초기 거동특성을 간단히 예측하는 목적으로 사용할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.139-153
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• 2023

이 연구는 경안천 유역의 상류로부터 하류까지 본류와 하위 소유역의 배출 지점에서 관측되는 경안천 내 질소함량의 시공간적 변화를 이해하고, 이러한 질소류의 기원을 확인하고자 수행되었다. 2021년 11월부터 2022년 11월까지, 분기별 현장 조사와 실내 수질분석, 질산염과 붕소의 환경동위원소 분석을 수행하였다. 경안천의 유량지속곡선을 도출하여, 건조 기간(2021년 12월 중순부터 2022년 6월 중순)과 습윤 기간(2022년 6월 중순부터 11월 초까지)을 설정하였다. 연구 지역에서의 총 질소(T-N) 농도는 월단위 시간적 변동을 기준으로 할 때, 건조 기간에 속하는 1~2월에 농도가 가장 높았다가 5~6월까지 지속적으로 낮아진다. 홍수기인 7~9월 이후 T-N의 농도가 낮아지는 소유역 단위 최상류 지점들(Group 1: MS-0, OS-0, GS-0)과, 반대로 높아지는 경안천 본류와 소유역 하류 지점들(Group 2: MS-1~8, OS-1, GS-1)이 분리된다. 공간적으로, 경안천 본류의 T-N 농도는 상류에서 하류로 갈수록 증가하는 경향성을 보이지만, 소유역인 오산천과 곤지암천이 각각 합류되는 지점에서는 이들의 유입에 의해 본류의 T-N 농도 값에 의해 본류의 농도가 높아지거나 낮아지는 영향을 받고 있다. 환경동위원소비를 통해 모든 시료의 질소가 분뇨(manure) 기원으로 규명되었고, 수리화학적 특성의 변화와 T-N 농도의 변화에서 경안천으로 분뇨 기원의 질소가 유입될 수 있는 기작으로, (1) 축산단지의 분뇨, 폐수의 강우에 의한 유입, (2) 환경기초시설 방류수를 통한 유입, (3) 농업 활동 과정에서 축적된 질소류의 지하수 기저유출을 통한 유입 등이 제시되었다. 궁극적으로 경안천 유역의 수질관리는, 공간적 관점에서 지류를 포함하는 소유역 단위의 오염원 관리가 필요하며, 오염총량 관리 측면에서는 하천 유량의 수문성분을 구분하고, 각각 성분의 유량과 수질을 모니터링 할 수 있는 시스템의 구축과 운용이 선결되어야 한다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제11권4호
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• pp.158-164
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• 2006

2000년 12월부터 담수를 시작한 용담호는 총 저수량 8.2억톤으로 국내 5위의 대규모 다목적댐 호수로서, 새만금 담수호에 유입되는 하천수의 최상류에 위치한 인공호이다. 새만금 방조제가 완공되어 수문을 조작하면, 용담호의 계절적인 식물플랑크톤 군집변화는 신생 새만금호의 녹조현상을 좌우하는 한 요인이 될 것이다. 용담호의 초기 담수화 과정 중 2002-2003년 하계에 남세균 녹조현상이 나타났으며, 녹조현상을 일으킨 주요 속은 Anabaena, Microcystis, Aphanizomenon 등이었다. 이 가운데 사상체 남세균인 Anabaena속에는 영양세포 이외에 이질세포나 휴면세포 등의 특수기능 세포를 가진 종들이 포함되어 있다. 용담호 녹조현상이 나타난 현장의 시료에서 분리한 Anabaena spiroides v. crassa의 단종배양체인 KNU-YD0310종주를 확립하였으며, 실내배양 실험을 통하여 이 종주의 영양염 요구를 연구하였다. 질소영양염 제한 조건에서는 이질세포의 영양세포에 대한 비율이 높았으며, 질소제한 정도에 따라 그 비율은 더욱 증가하였다. 질소고정능이 있는 KNU-YD0310는 질소제한 조건에서도 성장이 지속되나, 인의 경우에는 초기의 공급 농도에 비례하는 성장을 나타내었다. 인영양염 제한 조건에서는 휴면세포의 형성량이 증가하여, 인 제한의 경우에는 실험 종주가 세포대사를 억제하여 부적합한 환경조건에서의 생존기간을 연장시키는 적응전략을 가진 것으로 판단된다. 이와 같은 Anabaena spiroides v. crassa의 생리 생태적 특성은 향후 새만금 담수호의 녹조현상 예방대책 수립을 위한 수서생태학적 기준으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수산과학회지
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• 제17권6호
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• pp.511-522
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• 1984

낙동강 하류 수계는 농수산업을 비롯하여 각 산업의 용수 뿐만아니라 400만 부산시민의 상수 급수원으로서도 대단히 중요하다. 본 수계의 효율적인 활용을 위하여 하구언을 축조하고 있다. 그래서 본 연구는 하구언 설치 이전과 이후의 수질 변화에 대한 기초재료를 얻기 위하여 1983년 8월부터 1984년 7월까지 계절마다 2회씩 모두 8회에 걸쳐 15개 지점에서 총 시료 120개를 취하여 분석하였다. 이들 시료에 대한 수온, pH, 염소 ion 및 염분도, 화학적 산소 요구량, 전기전도도, 영양염류, 위생지표세균, microflora에 대한 실험 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 수온의 연간변화는 $-1.5{\sim}29.0^{\circ}C$로 컸으며, 봄철의 수온은 $10{\sim}15^{\circ}C$로서 겨울철보다 약 $10^{\circ}C$ 상승하였고, 가을철의 수온은 전 지점에서 $20^{\circ}C$ 부근으로 매우 안정되었다. 여름철에는 기온의 상승에 따라 $21{\sim}29^{\circ}C$로 높았다. 2. pH의 연간변화는 $6.68{\sim}8.50$이었으며, 평상시의 pH는 상부수역에서 하구쪽으로 향할수록 점증하였으며, 하구수역에서는 8에 가까웠다. 그러나 강우량이 많았던 직후에는 오히려 상부수역이 높고 하구수역이 낮아지는 반대현상이었다. 3. 염소 ion 농도의 변화범위는 $7.4{\sim}l.020.5$ mg/l로 지점별 차가 심하였다. 또, 염분또는 $1.05{\sim}33.01\%$로 넓은 범위로 분포되었다. 상부에 녹산 수문이 있는 제3수로는 $25.76{\sim}31.58\%0$으로 육수나 하천수의 영향을 많이 받고 있는 제1, 2수로보다 높은염도를 나타내며 안정되어 있다. 4. 화학적 산소 요구량의 변화범위는 $1.45{\sim}14.94$ mg/l였으며, 상부, 중부수역과 각 수로의 기점은 5mg/l 이상이었고, 하구수역은 수산 2급 기준치인3 ppm을 모두 초과하였다. 5. 전기전도도의 변화범위는 $1.360{\times}10^2{\sim}5.650{\times}10^4{\mu}{\mho}/cm$였으며, 상부수역에서 보다 하구수역에서 월등히 높았으며 강우량이 많을시에는 전 수역에서 낮은 값으로 나타났다. 6. 영양염류의 년중 변화범위는 $NO_2-N\;:\;0.008{\sim}0.040$ mg/l, $NO_3-N\;:\;0.038{\sim}5.253$ mg/l, $NH_4-N\;:\;0.100{\sim}2.685$ mg/l, $PO_4-P\;:\;0.003{\sim}0.084$ mg/l, $SiO_2-Si\;:\;0.154{\sim}6.123$mg/l였으며, 각종 염류는 일반적으로 상부, 중부수역에서 높은 농도였으나, 강우량에 육수나 강수에 의해 운반되어 하구수역에서 농도가 높아진다. 특히 하구수역에서 질소, 인화합물이 20년전에 비하여 $2{\sim}3$배 증가되고 있어 이차적인 환역오염이 우려 된다. 7. 대장균군 최확수의 분포범위는 $7.3{\sim}460,000/100ml$였으며, 금곡에서 을숙도 구간인 중부수역에서의 기하평균치는 $3,476{\sim}34,700/100ml$으로 극심한 오염도를 나타내었다. 이 수질의 여파와 장림천 괴정천에서 유입되는 오수로 제1수로의 수질은 $1.100{\sim}460,000/100ml$로 제 2수로 보다 5배나 심하게 오염되어 있었다. 분편계대장균 최확수의 분포범위는 $3.6{\sim}460,000/100ml$였으며, 대장균군에서와 같은 양상이었다. 장구균 최확수는 $0{\sim}46,000/100ml$의 분포범위로 분편계대장균과 같은 양상이었다. 8. 대장균군으로 분리 동정된 총 452균주중에서 Escherchia coli group은 127 균주로 $28\%$, Citrobacter freundii group은 82 균주로 $18\%$, Enterobacter aerogenes group이 141균주, $31\%$로 제일 많았으며, 분류되지 않은것이 $22\%$ 정도였다. 9. 생균수의 연간 변화폭은 $<30{\sim}1.2{\times}10^5/ml$였으며, 각 수역별로 위생지표세균이 변화하였던 것과 같은 양상이었다. 10. 본 수계에서 분리 동정된 세균 총 659 균주중에서 Pseudomonas 속이 279 균주($42\%$)로서 제일 많았으며, Flavebacterium cytophaga 속이 131균주($20\%$), Moraxella속이 72균주($12\%$) 순이었으며, Bacillus 속이 $0.3\%$으로 제일 낮은 빈도를 나타내었다.