• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.253-257
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• 2010

최근 들어 이상 강우 현상으로 인한 기록적인 집중 강우와 더불어 토지 이용 변화로 인해 탁수의 발생 빈도가 증가하고 있다. 강우 유출로 유입한 탁수는 저수지 내 장기간 체류하면서 하류 하천의 수질 및 수생태계 뿐만 아니라 저수지 내부의 영양단계에도 많은 영향을 준다. 특히, 성층화된 저수지의 경우 높은 영양염류 농도를 포함한 탁수는 밀도류 거동 특성을 보이면서 수평 및 수직 혼합 과정을 거치면서 국부적인 부영양화 현상과 조류의 수화 현상의 원인이 되고 있다. 따라서 대형 저수지의 수질관리에 있어 하천 유입 탁수의 밀도류 해석, 저수지의 수온 성층 구조 변화, 부유입자의 동력학적 해석이 중요한 요소로 부각되어 왔다. 본 연구에서는 소양호를 연구 대상 지역으로 선정하여 2005년과 2007년 수문 사상을 바탕으로 2차원 횡방향 수치 모형을 구축하였다. 수치모형을 통해 수온 성층 구조의 재현성을 확인하였으며, 다양한 탁수 거동 모형을 구축하여 적용성을 평가하였다. 유입수의 SS(Suspended Solid)를 단일 입경으로 가정한 TM-1 모형, SS의 입경분포에 따라 3개의 그룹(SSi)으로 구분한 TM-2 모형, 3개 그룹을 포함하면서 저수지내 탁수 장기화로 인한 탁수 저감 효과를 1차 반응상수로 매개 변수화(유기물 함량($a_0$) ${\times}$ 분해속도(${\lambda}_a$))하여 수정된 지배방정식을 적용한 TM-3 모형을 사용하였다. 각각의 탁수 거동 모형은 2005년과 2007년 수문 조건에서 수온 성층 구조를 잘 재현하였다. TM-1 모형과 TM-2 모형을 비교해보면, 탁수 중심축의 최고 탁도에 대한 예측 성능은 TM-2 모형이 우수한 결과를 나타냈었다. 하지만, 장기 탁수 모의 시 저수지 수중 잔류 SS가 지속적으로 높게 나타나 중층 탁도를 과대평가하는 경향을 보였다. TM-3 모형이 TM-2 모형에 비해 수심별 탁도 분포에 대한 중심축 탁도가 저평가되는 경향을 보였지만 저수지 내 잔류 탁도에 대한 영향 부분에서는 개선된 결과를 나타내었다. 본 연구 결과는 저수지 탁수 밀도류 해석 및 운영 시스템에 활용 될 수 있으며, 선택 취수 설비 등의 수리 구조물의 영향 평가에 활용할 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권4호
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• pp.219-235
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• 2013

시화조력발전소 가동에 따른 인근 해역의 해수특성 및 성층변화를 파악하기 위하여 3차원 수치모델을 이용하였다. 여름철의 경우, 하천을 통해 유입되는 담수의 영향으로 인해 시화호 내측의 밀도는 수온보다는 염분에 의해 더 영향을 받는다. 조력발전소 가동 전에 호 내측에서는 외해에 비해 상대적으로 고온, 저염의 해수특성을 보이는 반면에 조력발전소 가동 시에는 호 내측의 수온이 소폭 낮아지고 염분이 증가하는 경향을 보인다. 또한 조력발전소 가동 시 해수의 유입 유출이 활발해짐에 따라 혼합효과의 증대로 인해 시화호의 밀도는 증가하고 성층은 약화되는 것으로 나타났다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제16권4호
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• pp.155-168
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• 2011

여름철 황해 동부 연안 저층에 형성되는 수온전선을 따라 북쪽으로 흐르는 연안 경계류의 크기와 위치에 영향을 주는 요소들을 3차원 수치모형인 ROMS를 이용하여 살펴보았다. 여름에 수심이 깊은 외해에서는 태양 가열로 강한 성층에 존재하지만 수심이 얕은 연안에서는 조류가 일으키는 저층 혼합으로 해수물성이 연직으로 잘 혼합된다. 이 과정에서 성층화된 외해와 연직 혼합이 잘되고 수온이 높은 연안 사이에서 수온전선이 형성되며, 수온전선을 가로 지르는 방향의 밀도 구배에 의해 수온전선을 따라 북쪽으로 흐르는 연안 경계류가 발생함을 확인하였다. 해류계를 이용한 현장 관측에서도 약 10 cm/s로 북상하는 연안 경계류가 관측되었다. 이러한 수온전선을 따라 북쪽으로 흐르는 연안 경계류는 주로 조류와 바람의 영향을 크게 받는다. 조류에 의한 저층 혼합과 바람에 의한 표층 혼합이 여름철 황해 동부 경계류에 가장 큰 영향을 주는 요소다. 바람에 의한 표층 혼합은 북쪽으로 흐르는 황해 동부 연안 경계류의 폭을 더 넓게 하여 수송량을 증가시킨다. 강물의 유입과 일사량의 변화는 연안 경계류의 세기와 위치 변화에 큰 영향을 주지 않는다. 성층이 강하게 이루어지는 여름철 황해 동부 연안 $36^{\circ}N$에서는 대조기(소조기) 동안 강한(약한) 조류가 북쪽으로 흐르는 해류의 수송량을 증가(감소)시키지만, 동안 경계류의 위치를 크게 변화시키지는 않는다. 연안 경계류의 평균적인 위치는 바람의 세기 변화에 따라 변화하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권8호
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• pp.813-821
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• 2005

강릉 오봉호의 수온 및 탁수 거동에 관한 모델 연구 결과가 본 논문에 제시되었다. 농업용수 공급을 위해 1983년 만들어진 이 호수는 현재 하류 지역의 수자원 확보와 홍수 방지를 위하여 저수용량을 확대하는 재개발이 검토되고 있다. 횡방향 평균화 2차원 수리 수질 모델인 미공병단의 CE-QUAL-W2를 현재 상태와 재개발 후의 호수에 적용하였다. 2001년과 2003년에 관측된 수위와 수온 측정 자료를 이용하여 모델을 보정하고 검증하였으며, 측정 값과 모델 값이 적절한 일치를 보였다. 검증된 모델을 이용하여 댐 재개발이 수온과 수체 흐름에 미치는 영향을 예측한 결과 재개발 후에는 표층과 심층의 수온 구배가 강하게 나타나고, 낮은 수온을 가진 심층이 확대되나, 겨울과 봄에는 수직 수온 분포 형태가 재개발 전과 후 모두 비슷한 것으로 나타났다. 이는 댐 재개발이 여름철 호수 수온 성층현상을 더욱 강하게 만들고 지속시간을 길게 할 것임을 의미한다. 예측된 수체 이동현상을 관찰한 결과 재개발 전에는 상류의 탁수는 호수의 중층과 심층사이에 유입되어 부유물질이 천천히 침강하는 것으로 나타났다. 그러나 재개발 후에는 강한 성층현상이 나타나기 때문에 밀도가 비슷한 중층에 유입 탁수가 오래 머물 것으로 예측되었다. 또한 재개발로 인하여 댐 부근의 부유물질 농도가 크게 감소할 것이 예측되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제21권5호
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• pp.541-552
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• 2000

1997년 2월부터 1998년 7월까지 총 33회에 걸쳐 시화호내 11개 정점에서 장기간 관측한 수온, 염분 자료를 이용하여 배수갑문운용에 따른 시화호의 물성변화를 파악하였다. 배수갑문을 통한 해수유통이 없었던 1997년 3월부터 1997년 6월까지 시화호내의 염분은 15psu 이하로 나타났으며, 약 11m 수심을 경계로 염분에 의한 강한 성층이 관측되었다. 배수갑문을 통한 해수유입이 시작된 1997년 7월에는 태양복사열의 증가로 표층수온이 급격히 상승하여 표층과 저층의 수온차가 약 10^{\circ}C$ 이상으로 나타났으며, 1997년 10월{\sim}$12월에는 표층에 비해 저층 수온이 상대적으로 높은 수온역전현상이 발생하였다. 1997년7월 배수갑문 개폐시기를 전 ${\cdot}$ 후로 배수갑문 내측에 위치한 정점에서 장기간 수온, 염분, 유속 및 유향을 조사한 결과, 해수유입시 수온과 염분이 대칭적인 분포를 나타내었으며, 이는 외해로부터 해수 유입시마다 저온, 고염의 해수가 시화호 내로 유입되었기 때문인 것으로 판단된다. 1998년 1월 이후에는 지속적인 배수갑문 개폐의 영향으로 시화호의 염분이 30psu 이상으로 해수화되었으며, 배수갑문 개폐 이전에 비해 성층이 크게 약화된 것으로 나타났다.

• 한국수산과학회지
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• 제30권2호
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• pp.252-263
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• 1997

1993년 거금수로에서 계절별로 수온, 염분을 관측하였으며, 수로내 2개 정점에서 25시간 연속 수온, 염분 관측을 실시하여 이들 자료를 비교, 분석하였다. 수온은 년중 $7.0\~25.0^{\circ}C$의 범위로 동, 하계의 온도차는 약 $18^{\circ}C$이다. 표, 저층간의 온도차는 년중 $0.75^{\circ}C$ 이하로 수로내 해수의 수온 성층은 매우 약하다. 수로방향으로의 수평 온도차도 약 $0.3^{\circ}C$ 이하로, 수로를 따라서의 강한 조류가 거금수로내 수온의 수평, 연직 분포에 크게 영향을 미치고 있음을 시사한다. 염분도 수온과 같이 년중 표, 저층 및 수로 방향에서 수평 염분차가 $0.5\%_{\circ}$ 이하로 작다. 염분은 4월이 $34.0\%_{\circ}$, 8월이 $30.0\%_{\circ}$로, 4월이 8월에 비해 $4\%_{\circ}$정도 높다. 이는 동 시기의 강우량과 일조시간의 분포와 일치해 기상에 직접 영향을 받고 있음을 알 수 있다. T-S diagram에 나타난 계절별 수괴 특성은 동계에서 하계로 갈수록 저온 고염의 고밀도수에서 고온 저염의 저밀도수로 변화하며, 표, 저층간의 밀도차는 춘계와 추계에 거의 0, 동계와 하계에 $1.0\~1.5$로 매우 작다. 1993년 4월 $29\~30$일의 조위 변동에 따른 수온과 염분의 변화는 고조시 수온은 낮고 염분은 높다. 저조시는 그역의 변화를 나타낸다. 1일 중의 수온과 염분의 탁월 변동 주기는 동 해역에서 탁월한 반 일주조의 조석주기와 거의 일치한다. 해역의 성층 정도를 판단하는 성층계수는 년중 $4.0J/m^3$이하로 조류에 의한 저층 연직 혼합이 년중 매우 활발함을 나타낸다. 성층 진단식에 의한 성층과 혼합의 크기는 조류에 의한 혼합항이 $4.7\~14.1J/m^3day^{-1}$로 가장 크다. 관측에서 나타난 계절별 수온, 염분 구조와 일치하는 조류 혼합률 $\varepsilon$의 평가는 0.005였다.

• 한국음향학회지
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• 제9권6호
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• pp.62-73
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• 1990

한국 포항 연해에서 Range-dependent 환경을 수용할 수 있는 Parabolic Equation에 기초한 수치 해석법을 도입하여 수층의 음속구조, 음원 깊이 및 음원의 주파수 변화가 전달손실에 미치는 영향을 규 명하였다. 수층의 음속 구조에 따라 전달손실 분포는 크게 달라지는데 혼합층 구조와 성층화된 구조 및 수온전선 구조간의 전달손실 변화는 25~40 dB의 큰 차이를 보인다. 성층화된 음속 구조에서는 음원 깊 이 변화에 관계없이 거리에 따라 큰 전달손실을 나타낸다. 그러나 같음 음속구조하에서 주파수를 변화 시켰을 때에는 전달손실 차이가 15~30dB에 이른다. 결국 포항 여해에서 전달손실 분포는 특정 주파수에 대해서 음속구조의 시공간적 변화에 따라 크게 영향을 받는다. 또한 주어진 음속구조하에서 주파수 변 화에 따라서도 전달손실 분포가 크게 변하는데, 이는 Range-dependent 환경하에서도 최적 전달 주파수 가 결정될 수 있는 가능성을 제시한다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.978-988
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• 2005

본 연구에서는 한강수계의 팔당호에 3차원 시변화 모델을 적용하였으며, 상이한 강우 및 유량 조건에서의 실측자료를 이용하여 적용 모델의 재현성을 검토하였다. 모델의 보정 및 검증 결과 모델 예측값은 실측간과 적절한 일치를 보였으며, 재현성이 검토된 모델 결과를 바탕으로 팔당호의 수온, 유속, 체류시간의 시 공간적 분포와 유입지류의 흐름 특성을 분석하였다. 팔당호 수표면에서는 일반적으로 소내섬 남쪽 수역에서 다른 수역에 비해 다소 높은 수온과 낮은 유속이 유지되는 것으로 나타났다. 또한 소내섬 남쪽 수역과 남한강 수역 하류 부분에서는 연중 대부분의 기간 동안 국지적으로 긴 체류시간이 유지되고 있으며, 이는 이들 수역에서 블로킹으로 인한 상류 방향으로의 역류가 발생하기 때문인 것으로 분석되었다. 한편 팔당호에서는 초여름과 겨울에 약한 수온성층이 형성되며, 초봄과 가을에는 성층이 파괴되어 전 수층에서 유사한 수온을 보이나 댐 방류의 영향으로 인해 수체의 수직 혼합은 발생하지 않았다. 집중 강우가 발생하는 여름철에는 유입 및 유출량의 급격한 증가로 인해 수온 성층이 파괴되며, 전 수역에서 체류시간이 크게 감소하는 것으로 예측되었다. 이러한 수체 흐름 하에서 남, 북한강 그리고 경안천은 각각 다른 방향으로부터 팔당호로 유입된 후 구별된 흐름 경로를 통해 댐까지 이동하게 되며, 특히 경안천은 소내섬 남쪽 수역에서 유입된 후 댐에 이르기까지 일반적으로 소내섬 서쪽 호반을 따라 표층을 중심으로 이동하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과 팔당호는 수온, 유속 그리고 체류시간의 시 공간적 변화가 매우 심하며, 수온 성층의 발달이 미약하나 유입지류의 수온 차이로 인해 밀도류가 형성되는 것으로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권4호
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• pp.372-380
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• 2015

인공용승구조물 설치 전 후 주변해역의 하계 물리환경특성을 조사하였다. 구조물 설치 전(2002년)의 수온구조는 수심 30m에 강한 성층이 형성되었다. 한편 구조물 설치 3~4년 후(2012, 2013년)의 수온구조는 조류방향에 따라 구조물에 의한 성층의 형성수심 및 세기가 변화하였다. 이와 같은 현상은 구조물에 의한 연직류의 효과로 하계 강한 성층에 의해 저층에 분포하는 저수온수가 상승류에 의해 부상하여 성층분포에 영향을 미친 것으로 판단한다. 또한 구조물 설치 이후 연직류의 분포를 보면, 구조물 중심으로 국지적인 상승류 및 하강류가 혼재하여 나타났다. 즉 연직류는 조류방향에 따라 시 공간적인 변화를 보이면서 흐름이 진행하는 방향의 구조물 후면부에서 형성하는 상승류에 의해 성층이 약화되는 현상을 볼 수 있다. 또한 구조물에 의해 발생하는 연직류는 보다 넓은 해역으로 확장하여 발생한다. 본 연구해역에 설치한 인공용승구조물에 의해 발생하는 국지적인 용승은 한국 남동해안에 나타나는 연안 용승에 비해 유량이 100배 이상 크게 나타났다. 이와 같이 구조물에 의해 발생하는 상승류는 하계 저층에 존재하는 고농도의 영양염을 표층으로 상승시켜 주변해역의 기초생산량을 증가 시키는 역할을 가능하게 한다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2008년도 춘계학술발표회
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• pp.147-151
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• 2008

한국 남해안의 인공 용승 해역에서 발생하는 해양 환경 변화를 파악하기 위하여 2002년 및 2007년 하계의 수온, 염분, 영양염 및 유동을 관측하였다. 해중산 설치 전인 2002년의 수온, 염분은 수심 약 $30\sim40m$에서 약층이 형성되었고, 영양염은 표층에서 저층으로 농도가 증가하였다. 해중산 설치 후인 2007년의 수온, 염분은 흐름에 따른 해중산 전면부에서는 수심 약 $10\sim40m$에 약층이 나타났으나, 후면부에서는 수심 약 $20\sim30m$에서 수온 및 염분 약층이 상승하여 나타났다. 영양염은 해중산 상층부 수심 약 $30\sim40m$ 집적되었다. 이와 같이 수온, 염둔 및 영양염의 변화를 일으키는 원인을 파악하기 위하여 수온 및 염분을 이용하여 부력 주파수를 나타내었고 수평유동성분을 이용하여 연직전단 및 상대와도를 계산하였다. 수온, 염분 및 영양염 분포가 변화하는 지역은 수주의 혼합이 잘 이루어지는 해역으로 나타났다. 또한 이러한 해역은 상승류가 해양 환경 변화를 일으키는 주요인으로 밝혀졌다.