• 한국수산과학회지
• /
• 제34권6호
• /
• pp.643-651
• /
• 2001

축제식 양식장에서 수차에 의한 순환효과를 재현하기 위해 수치모형을 개발하였다. 수치모형의 지배방정식으로는 2차원 수심적분 Reynolds 방정식을 사용하였고, 수차에 의한 가속도는 축력을 수차날개에 의해 밀려가는 유체의 질량으로 나눈 값으로 산정하였다. 수치모형을 적용하여 1대의 수차를 작동하고서 수차로부터 직선방향 loin 간격으로 관측된 유속자료와 비교하였다. 모형의 보정을 위해 유량보정계수와 무차원 와점성계수의 민감도를 실험하였다. 유량보정계수는 본 연구에서 처음 제시된 항으로 실험결과 15와 20에서 모형의 결과가 관측값과 가장 유사하였다. 유량보정 계수는 관측자료가 없거나 관측이 용이하지 않을 경우 효과적으로 사용할 수 있으며, 특히 수치실험에서 수차에 의해 발생하는 복잡한 수리특성을 비교적 단순하게 처리할 수 있다는 장점이 있다. Reynolds 응력을 Boussinesq 근사로 표현하는 녈 연구에 서 무차원 와점성계수는 6이 가장 적당한 것으로 계산되었다. 바람에 의한 전단효과를 파악하기 위해 유향 $0^{\circ}C,\;90^{\circ}C,\;180^{\circ}C$ 그리고 풍속 0, 2.5, 5와 7.5m/s 조건의 경우를 비교하였다. 풍향이 수차에 의한 제트류 방향과 평행하거나 정반대일 경우 유속변화는$1\%$ 이하이나, 제트류에 직각으로 향할 경우 제트류 좌우의 와류는 풍향에 따라 위치가 뚜렷이 바뀌며, 유속은 약 $4\%$까지 감소하는 것으로 나타났다. 유속변화 $4\%$는 바람응력 외에 호지의 기하학적 평면구조 혹은 변장비 등에 따른 효과도 포함하는 것으로 생각되었다. 호지에 미치는 바람에 의한 유속변화가 $4\%$ 이하인 것으로 보아, 바람웅력의 영향은 매우 미약한 것으로 나타났다. 그러나 호지의 기하학적 특성과 관련한 와류형성 기구에 대해서 바람이 미치는 효과는 무시할 수 없는 것으로 생각되었다. 모형은 또한 축제식 양식장 2곳에 적용하였다. 양식장 호지 A와B는 각기 변장비 1.05와 0.68, 면적 1.02ha와 0.66ha 그리고 평균수심 1.2m를 갖는다. 각각의 호지에 수차 4대를 작동하고서 관측된 유속과 수치모형을 적용한 계산결과를 회귀 해석하였다. 호지A에서 유향 및 유속의 상관계수는 각기 0.8928, 0.6782이며 호지 B의 경우 각기 0.8539, 0.7071인 것으로 나타났다 따라서 본 연구에서 사용된 모형은 호지의 순환특성을 비교적 잘 재현하였으며, 향후 수차운영과 양식호지의 수질관리에 관한 유용한 도구로 사용될 수 있을 것으로 생각하였다.

• 한국해안해양공학회지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.27-38
• /
• 2004

본 연구에서는 Shimosako and Takashi(1999)가 직립방파제 케이슨의 기대활동량을 계산하기 위해 개발한 신뢰성 설계법을 방향 불규칙파의 방향 분산, 심해 설계주파향이 해안선에 직각 방향과 이루는 각도, 심해 주파향의 설계치에 대한 변동 등과 같은 파향의 변동성을 고려할 수 있도록 확장하였다. 심해로부터 방파제 설계 위치까지의 파랑변형을 계산하기 위하여 Shimosako and Takahashi는 평행한 등심선을 갖는 직선 해안에 직각으로 입사하는 일방향 불규칙파를 가정하여 Goda(1975)가 개발한 모형을 사용하였다. 본 연구에서는 방향 불규칙파의 변형을 계산하기 위하여 Kweon et al.(1997)이 개발한 모형을 사용하였다. 파랑의 방향분산 및 심해 주파향의 변동에 의한 영향은 별로 크지 않은 반면에, 심해 설계주파향이 해안선에 직각 방향과 이루는 각도의 영향은 상대적으로 커서, 이 각도가 증가함에 따라 기대활동량이 감소하는 경향을 보였다. 특히 우리나라 동해안 일부 지역의 현장 자료를 이용한 경우 파향의 변동성을 고려했을 때의 기대활동량이 이를 고려하지 않았을 때에 비해 약 1/3수준으로 감소하였다. 파랑변형 계산을 위하여 Goda 모형을 사용하는 경우 무시되는 굴절의 영향을 보정하기 위하여 계산된 유의파고를 일률적으로 6% 감소시키는 것은 심해 설계주파향이 약 20$^{\circ}$인 경우에 적합한 값이며, 심해 설계주파향이 보다 작은 경우에는 6%보다 작은 값을, 보다 큰 경우에는 6%보다 큰 값을 사용해야 한다. 케이슨의 기대활동량을 30cm로 설계할 경우 수심이 약 25 m 이하의 지역에서는 파향의 변동성을 고려하지 않더라도 기존의 결정론적 설계보다 최대 약 30% 정도까지 케이슨의 폭을 줄일 수 있다. 동해안 일부 지역의 현장 자료를 사용하여 파향의 변동성을 고려할 경우에는 이를 고려하지 않은 경우보다 최대 약 10% 정도까지 케이슨의 소요 폭이 감소하며, 고려한 전 수심 구간(10∼30 m)에서 결정론적 설계보다 작은 케이슨 폭이 요구된다.

• 생태와환경
• /
• 제42권1호
• /
• pp.85-94
• /
• 2009

용담댐 저수지에 설치된 대류식 순환장치에 대한 현장 조사 결과에 의하면 수평방향의 직접영향권은 성층 강도에 큰 영향 없이 반지름 $7{\sim}10m$에 이르는 것으로 조사 되었으며 수직방향으로는 성층강도에 따라 또는 가동기간에 따라 조금씩 달라지는 것으로 나타났다. 즉 가동시간이 길어짐에 따라 하층에서 올라온 수온이 낮은 수체는 보다 깊게 먼 곳까지 이동하는 것으로 나타났으나 성층을 깨지는 못하는 것으로 나타났다. 2008년 현장에서 실측 조사한 결과와 CFD모사 결과에 의하면 이런 조건에서 한 달을 가동하면 하층에서 올라온 수체가 대류식 장치 주변으로 수심 8 m, 지름 120 m의 수층을 이루게 되며 50일을 가동하면 수심 10 m, 지름 130m의 수층을 이루는 것으로 평가되었다. 대류식 순환장치가 설치된 지역에 대한 CFD모사를 하기 전에 이 지역의 흐름특성을 평가하였다. 대상 지역의 흐름은 연중 크게 3가지로 구분되었으며 각각의 경우 유량은 다르지만 저수지 수체의 흐름 속도는 모두 $0.05{\sim}1.5cm\;sec^{-1}$로 나타나 CFD모사시에 저수지 흐름을 고려하지 않아도 될 것으로 평가되었다. CFD를 이용한 수체거동 모사결과 순환장치로부터 3m지점에서의 유속은 $0.25m\;sec^{-1}$를 나타냈고, 5m지점에서는 $0.2m\;sec^{-1}$를 나타냈다. 현장 실측 결과와 비교시 유속은 모사 결과가 조금 크게 산정되는 것으로 나타났으나 향후 보다 많은 자료를 확보하여 비교해 보아야 할 것으로 판단되었다. 반면 영향범위는 반경방향으로 10 m지점까지는 직접영향을 받고, 그 보다 먼 지점은 간접영향권임을 나타내고 있어 이는 모사결과와 실측치 간에 일치하는 것으로 나타났다. 수면에서의 온도분포는 순환장치로부터 분출된 저온의 물이 반지름 약 10 m지점까지는 수온변화에 영향을 미치는 직접영향권인 것을 알 수 있다. 이상과 같이 모사 결과는 현장에서 실측한 것과 유사한 결과를 나타내므로 결과의 신뢰성이 높은 것으로 판단되었다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제24권2호
• /
• pp.298-317
• /
• 2019

울릉 난수성 소용돌이의 물리적 특성 및 동한난류와의 관계를 울릉분지 주변 해역에서 1993년부터 2017년까지의 CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service) 위성 고도계 자료 및 국립수산과학원(NIFS)의 CTD 자료를 사용하여 분석하였다. 울릉 난수성 소용돌이가 동한난류와 연결되어 있는 분포는 전체 소용돌이 숫자의 81%를 차지하며, 울릉 난수성 소용돌이가 동한난류로부터 완전히 분리되어 있는 형태는 7%에 불과하다. 울릉 난수성 소용돌이는 동한난류로부터 형성될 당시에는 그 내부에 고온, 고염의 대마난류의 해수특성을 보유하지만, 월동을 하는 경우에는 내부구조가 크게 변한다. 겨울에는 해수면 냉각에 의한 수직 대류에 의해 소용돌이의 내부에 $10^{\circ}C$, 34.2 psu의 표층 균질층이 만들어지며, 초봄에 최대 약 250 m 수심까지 깊어진다. 여름에는 소용돌이는 수심 100 m 이내의 상층에 성층구조, 하층에는 겨울철에 만들어진 균질층이 남아있는 구조로 변화한다. 1993년부터 25년 동안 62개의 울릉 난수성 소용돌이가 생성되었다. 매년 평균 2.5개의 울릉 난수성 소용돌이가 발생하였고, 평균 수명은 259일(약 8.6개월) 이었다. 울릉 난수성 소용돌이의 평균 크기는 동서방향으로 약 97 km, 남북방향으로 약 109 km 이다. 위성 고도계 자료를 사용한 경우의 울릉 난수성 소용돌이의 평균 크기가 CTD 수온 단면 자료를 사용한 경우보다 1~25 km 작게 산정된다.

• 한국조경학회지
• /
• 제50권2호
• /
• pp.23-40
• /
• 2022

유역 오염원의 생태적 정화를 위해 전국적으로 댐 저수지 내 인공습지를 많이 설치하여 운영 중이나 노후화와 효율 저하 문제가 지속적으로 제기되고 있으며 실효성 있는 관리 개선을 위해 우선적으로 구조적 적정성에 대한 객관적 평가가 필요하다. 본 연구에서는 15개 댐의 39개 인공습지를 대상으로 하였으며 문헌조사, FGI 등을 통해 물리적, 식생 구조를 고려한 입지 적정성, 유량공급 시스템, 수심, 유로 길이 대 폭비, 경사도, 식재 종수, 피복도, 식생 건전성 등 8개 평가항목을 도출 후 설문, AHP 분석을 통해 산정한 가중치를 적용하여 평가기준을 제시하였다. 인공습지 구조에 대한 평가결과, 전체 평가점수는 평균 80.8점이었으며 '양호(91~100점)' 등급은 10개소, '보통(71~90점)' 등급은 22개소, '미흡(70점 이하)' 등급은 7개소로 확인되었다. 물리적 구조의 평가점수는 만점 62.4점 중 평균 52.6점으로 '양호' 등급은 14개소, '보통' 등급은 21개소, '미흡' 등급은 4개소로 확인되었다. 입지 적정성의 평가점수는 만점 20.2점 중 평균 18.9점으로 대부분의 인공습지에서 양호한 수준이었으나 유량공급 시스템, 수심, 길이 대 폭비, 유로 경사도는 50% 이상의 인공습지에서 '보통' 이하 등급으로 평가되어 습지 내 안정적인 유량 공급, 흐름 향상을 위해 전반적인 구조 개선이 필요한 것으로 나타났다. 식재 수종, 식생 피복도, 식생 건전성 등 식생 구조 항목의 평가점수는 만점 37.6점 중 평균 28.2점으로 '양호' 등급은 6개소, '보통' 등급은 18개소, '미흡' 등급은 15개소로 약 84%가 '보통' 이하 등급으로 확인되었다. 물리적 구조 평가점수와 식생 구조 평가점수의 Spearman 상관계수를 분석한 결과, 유의미한 상관관계가 있었으며(r = 0.728, p < 0.001), 각 세부 평가인자들 간에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 인공습지 6개소의 현장 사례 검증 결과 평가결과의 적정성을 확인할 수 있었고 입지, 유량 공급, 습지의 형태 등이 습지의 효율과 운영에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 자연기반 해법으로서 댐 저수지 내 인공습지 전반의 구조적 취약 요소를 도출하고 향후 인공습지별 관리개선을 위한 유형과 실천적인 대안을 마련하여 인공습지의 효용성을 높이고 다양한 환경적 기능을 증진하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 생태와환경
• /
• 제55권4호
• /
• pp.274-284
• /
• 2022

본 연구에서는 수생태계 생물다양성을 평가할 때보다 정확한 동물플랑크톤 종 다양성을 산정하고 수체 간 상대 비교 시 오차를 줄이기 위한 방안으로서, 관찰 노력, 즉 시료의 농축 정도 및 부차시료 추출량의 적정안을 제시하기 위해 수심, 영양상태 및 동물플랑크톤 군집 출현 양상이 서로 다른 세 개 호소를 대상으로 표준 크기 기반 희박화 분석(sample-size-based rarefaction analysis)을 수행하였다. 현장에서 동일한 채집 도구를 이용, 조사 정점의 수심을 고려하여 채집된 동물플랑크톤 시료로부터 부차시료 추출량을 달리함에 따라 추정되는 생물다양성 (richness, Shannon's H')은 호소에 따라 변화 양상이 다르게 나타났으나, 세 호소 모두 최대 시료 분석량에서 다양성 지수 값이 가장 높게 추정되었다. Sample coverage에 대한 희박화 분석 결과, 채집 시료 내 동물플랑크톤 출현 종수 및 개 체 밀도가 모두 많은 주암호의 경우 농축 시료 100 mL 기준 1 mL의 부차시료만 검경해도 해당 표본이 전체 시료의 99.8%를 대표하는 것으로 나타났으나, 매우 적은 출현 종수 및 개체 밀도를 보인 소양호에서는 동량의 농축 시료로부터 10 mL의 부차시료를 추출했을 때도 97%로 비교적 낮은 대표성을 보였다. 이와 같이 동물플랑크톤 전체 채집 시료에 대한 부차시료의 대표성은 현장으로부터 채집된 시료 내 개체 밀도에 따라 다르게 나타나며, 채집 개체 밀도에 따라 시료의 농축 정도 및 부차시료 추출량을 조절한다면 최소의 관찰 노력으로 지점 간 출현 종수 및 다양성 지수 비교 시 발생하는 오차를 최소화할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 본 연구 결과는 호소 동물플랑크톤 군집 분석 및 수체 간 상대 비교를 위한 동물플랑크톤 시료 검경 방법에 있어 시료 여과량, 농축 및 부차시료 추출 방법을 표준화하는데 기준이 될 수 있는 정보를 제공한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.267-277
• /
• 2014

본 연구에서는 기존의 무공케이슨 방파제에 대하여 개발된 성능설계법을 유공케이슨 방파제로 확장하여 적용하였다. 확장된 계산 모형은 한국해양연구소에서 수행한 수리 실험결과와 비교하여 검증하였다. 케이슨의 안정성을 평가하기 위하여 방파제 수명 동안의 누적활동량의 평균으로 정의되는 기대활동량과 누적활동량이 일정한 허용치를 초과할 확률을 산정하여 케이슨의 안정성 평가에 사용하였다. 기대활동량과 초과확률 모두 수심이 감소함에 따라 쇄파대 안쪽에서는 증가하며, 바깥쪽에서는 감소하는 경향을 보였다. 또한, 안전율에 기초한 결정론적 설계법의 결과와 비교해 보았을 때, 성능설계법의 설계기준에 따라 경제성이 달라지는 것으로 나타났다. 허용기대활동량과 초과확률이 극한 한계상태를 만족할 경우 쇄파대 바깥쪽에서는 성능설계법이 결정론적 설계법보다 비경제적인 것으로 나타났으며, 쇄파대 안쪽에서는 비슷한 경제성을 가지는 것으로 나타났다. 그러나, 복구가능한계상태를 만족할 경우 성능설계법이 결정론적 설계법보다 더 경제적인 것으로 평가되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.157-167
• /
• 2008

본 연구에서는 직립 구조물 전면에서 발생하는 권파에 의한 월파의 기포분율을 수리모형실험으로 검토하였다. 구조물 직립벽 전면에서 쇄파되는 내습파랑은 쇄파와 월파 과정동안 기포를 연행하거나 액적화되며 강한 난류세기를 갖는 다위상흐름이 된다. 본 연구에서는 광섬유반사율계와 기포를 이용한 영상유속계기법으로 월파의 기포분율, 유속, 그리고 층두께를 측정하였다. 반복된 실험으로 얻어진 기포분율과 유속은 조화평균과 시간평균을 적용하여 분석하였다. 평균된 기포분율의 분포로부터 높은 기포분율은 주로 월파수괴의 전면부에서 발생하는 것을 알 수 있었으며, 구조물 상단표면에 접한 영역과 월파수괴의 후면부 영역은 상대적으로 낮은 기포분율을 보여주었다. 측정된 월파의 기포분율, 유속, 그리고 층두께로부터 월파의 흐름율과 운동량을 산정하였고, 실험결과로부터 기포분율이 중요한 인자임을 알 수 있었다. 수심평균된 기포분율, 유속, 두께의 상사적 분포특성을 이용하여 경험식을 제시하였고, 1차원적 경험식을 이용하여 흐름율과 운동량을 검토하였다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제9권1호
• /
• pp.101-115
• /
• 2006

자연환경 변화와 연안개발에 따른 해안침식이 급격히 증가함에 따라 사회 경제적으로 해안침식문제가 부각되고 있다. 해안침식에 대한 현황파악 및 대책수립에 필요한 자료를 구축하기 위해서는 장기적인 해안침식 모니터링 체계구축이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 해안침식이 진행되고 있는 국내 최고의 해수욕장인 해운대 해수욕장의 장기 해안지형 변화 및 인근지역의 토지피복 변화에 대해 분석하였다. 지난 60여 년간의 항공사진을 이용하여 해안선을 추출하고 이를 수심측량 및 GPS측량 자료를 이용하여 조위보정한 후, 해빈면적을 추출하여 해안지형 변화를 분석하였다. 또한 환경부 토지피복 세분류를 기준으로 하여 육안판독을 통해 13개년도의 토지피복도를 제작하고 토양유실량을 산정하여 연도별 토지피복 변화를 분석하였다. 그 결과, 해운대 해수욕장의 해안선이 점진적으로 후퇴하고 있으며 해수욕장 면적이 전체적으로 감소하고 있는 것으로 나타났다. 춘천천 복개 및 도시개발에 의한 모래 공급원 차단이 이러한 해안침식에 영향을 주는 인위적 원인이라고 사료된다. 본 연구결과는 장기 해안침식 모니터링에 유용하며, 향후 해안지리정보시스템에 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제45권3호
• /
• pp.317-329
• /
• 2012

최근 하천환경을 보전하고 하천개발이 필요한 경우라도 가급적 자연에 가까운 하천생태계를 보전하려는 노력이 점차 증가하고 있다. 하천에 보설치 등 단절이 발생할 경우, 어종 다양성을 확보하고 기존생태계를 보전하기 위한 노력으로 어도를 설치운영하고 있으며, 현재 하천에 설치되어 있는 어도에 대하여 그 기능에 대한 충분한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 수리모형실험을 통해 백제보 우안에 설치된 자연형어도의 수리특성을 분석하였다. 수리특성분석결과, 어도의 흐름은 우점종인 피라미 서식조건 범위내의 수심과 유속을 갖는 것으로 나타나 적정 설계기준을 만족하는 것으로 나타났다. 자연형어도의 적정성을 평가하기 위하여 2차원 수치해석모형을 이용하여 평수량 흐름에 대한 가중가용면적을 산정하였다. 자연형 어도의 웅덩이 폭을 변화시켜가면서 가중가용면적을 비교 검토한 결과 피라미의 성어기에서는 현재 웅덩이 폭이 가장 적정한 것으로 나타났으며, 산란기에서는 현재의 어도에 비해 웅덩이 폭을 1m 증가할 때 가장 큰 가용면적을 갖는 것으로 나타났다.