• 제목/요약/키워드: 수질모델링

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SWAT모형에서 다양한 해상도에 따른 수문-수질 모의결과의 비교분석 (Comparative Analysis of SWAT Generated Streamflow and Stream Water Quality Using Different Spatial Resolution Data)

  • 박종윤;이미선;박근애;김성준
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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    • pp.102-106
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    • 2008
  • 본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에서 공간입력자료의 다양한 해상도에 의한 수문-수질 모의결과를 비교분석 하고자 하였다. 경안천유역 상류의 농촌 소유역($1.21\;km^2$)을 대상으로 Case A(2m DEM, QucikBird 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case B(10m DEM, 1/25,000 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case C(30m DEM, Landsat 토지이용도, 1/25,000 토양도)에 해당하는 해상도별 공간입력자료를 구축하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 먼저, 경안수위관측소 상류유역($255.44km^2$)을 대상으로 $1999{\sim}2002$년까지 4개년의 자료를 이용하여 유출량 및 Sediment, T-N, T-P에 대한 모형의 검보정을 실시하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 평균 0.59의 결과를 얻었으며, Sediment, T-N, T-P는 각각 2.08 tons/yr, 4.30 tons/yr, 0.70 tons/yr의 RMSE 오차로 검보정되었다. 모형의 검보정 후, 농촌 소유역을 대상으로 다양한 공간자료(Case A, B, C)를 적용하여 수문, 수질모의를 실시한 결과, 유출량은 토지이용도 해상도에 의한 모의결과의 불확실성이 가장 큰 것으로 분석되었다. QuickBird 토지이용의 유역평균 CN값이 1/25,000과 Landsat 토지이용에 비해 0.4, 1.8 더 크게 분석됨으로서 총유출량도 증가하였다. 유사량과 영영물질 오염부하량에 대한 수질모의 결과는 USLE 인자의 평균 LS 및 K, CFRG 값의 순서로 해상도별 모의결과의 불확실성이 가장 컸으며 토지이용도에 의한 평균 C값에는 큰 변화가 없는 것으로 분석되었다. Case A의 유사량은 B와 C에 비해 23.7%, 50.6% 증가하는 것으로 나타났으며, 유사량 증가에 따른 T-N, T-P 부하량 역시 Case A, B, C 순으로 높게 평가되었다.

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새만금 논쟁과 과학기술의 역할 (Environmental Controversy and the Role of Science - The Case of Saemangeum Reclamation Project in Korea)

  • 조홍섭
    • 과학기술학연구
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    • 제4권1호
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    • pp.1-30
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    • 2004
  • 이 글은 환경논쟁에서 과학기술이 종종 중요한 구실을 하고 있지만 쟁점을 과학적 합리성의 문제로 틀 지움으로써 환경문제가 지닌 사회적, 문화적, 정치적 함의를 놓치게 할 수 있음을 새만금 간척사업을 사례로 논의하였다. 정부가 새만금 사업 재개를 결정하는데 분수령이 된 새만금 환경영향 민관공동조사단의 구성은 환경단체가 정부와 동등한 위치에서 사업을 재검토할 수 있는 기회를 제공했으나 이에 못지 않게 환경논쟁을 좁은 과학논쟁으로 한정시키는 데 기여했다. 논쟁의 양쪽 당사자가 전략적으로 비중을 둔 새만금 담수호의 장래 수질오염 논쟁은 불확실하고 가치와 관련된 갯벌보전 논란을 구체적이고 객관적으로 검증이 가능한 수질문제로 환원시켰다. 나아가 이런 논쟁의 성격변화는 수질관련 데이터와 정책을 생산하는 정부에게 유리한 조건을 제공했다. 민관공동조사단 활동 이후의 정부부처 협의과정은 수질 예측 모델링을 통해 미래의 수질을 더욱 정확하게 예측하려는 환경예측과학의 사회적 구성과정이기도 했지만, 기본적으로 정부의 정치적인 논리가 과학적인 예측을 좌우한 것으로 보인다. 결국 민관공동조사단 방식의 환경갈등 해결책은 환경운동단체의 의도와는 달리 논쟁의 폭을 좁히고 지역주민보다는 과학기술 전문가를 논쟁의 주요 당사자로 만듦으로써 운동의 제도화를 초래했다. 정부가 새만금 사업의 재개를 결정한 뒤 환경운동 내부에 성찰성과 현장성, 헌신성을 강조하는 삼보일배 등 생명평화운동이 대두한 배경에는 이처럼 환경단체가 과학적 합리성을 무비판적으로 받아들였기 때문으로 추정된다.

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주입-양수 기법을 활용한 지하수 내 용존 철 제거: 반응성용질이동모델링의 적용 (Removal of Dissolved Iron in Groundwater by Injection-and-Pumping Technique: Application of Reactive Transport Modeling)

  • 최병영;윤성택;김경호;고용권;김강주
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제12권6호
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    • pp.29-37
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    • 2007
  • 먹는물 수질기준(0.3 mg/L)을 자주 초과하는 고농도의 용존 철(Fe)은 특히 국내 충적층 지역 천부 지하수의 개발 이용(특히, 강변여과 적용)을 제한하는 중요한 원인이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 반응성용질이동모델링을 이용하여 지하수 내 용존 철을 효과적으로 저감하기 위한 하나의 방법으로서 '산소가 풍부한 물을 대수층에 주입한 후 양수하는 기법의 효용성에 대하여 모사해 보았다. 모사 결과, 산소가 풍부한 물을 주입함으로써 양수된 지하수의 철 농도를 뚜렷이 저감할 수 있으며, 양수량이 주입량에 비해 4배가 되더라도 용존 철의 농도는 먹는물 수질기준 이하로 매우 낮게 유지됨을 보여주었다. 또한, 대수층 내에서의 철수산화물 침전에 의해 야기될 수 있는 크로깅 및 투수율 저하도 미미한 수준인 것으로 평가되었다. 본 논문에서는 주입-양수 기법에 의한 대수층 내에서의 철 저감의 기작과 공간적 규모에 대해서도 토의하였다.

'낙동강하굿둑 운영개선 및 생태복원 방안 연구 용역' 추진현황 및 계획 (Status and plan of 'Operation rule improvement and ecological restoration plan of Nakdong estuary')

  • 노희경;류형관;류종현;김화영;전자훈
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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    • pp.21-22
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    • 2020
  • 낙동강 하굿둑(이하 하굿둑)은 1987년 부산 사하구와 강서구 사이에 건설되어 하류 지역의 바닷물 유입을 막아 부산, 울산, 경남 등에 안정적으로 생활·농업·공업 등의 분야에 용수를 공급하는 역할을 해왔다. 현재, 하굿둑의 수문은 낙동강 상류로부터 하류로 흘러내려오는 민물(담수)을 방류하기 위해서만 하굿둑 수문을 개방하고 있다. 하구는 하천의 담수와 바다의 염수가 서로 만나는 구역으로 바닷물과 염수의 밀도차에 의한 혼합으로 자연상태의 하구에서는 담수와 염수가 섞이는 기수역이 형성되며, 이러한 특성으로 하구 인근의 지역에서는 일반적인 하천 및 해양, 연안과는 분명히 구별되는 생태계가 조성된다. 하굿둑 건설이후 바닷물(해수)과 민물(담수)이 만나는 낙동강 어귀에 기수생태계가 사라지면서 바닷물이 유입될 수 있도록 하여 생태계를 복원해야 한다는 필요성이 제기되어 왔으며, 하굿둑이 지역에 기여해온 사실은 분명하나 하굿둑으로 인해 생태계 단절이 발생하고 기수생태계가 파괴되었기 때문에 이를 해결하기 위해서는 하굿둑을 개방하여 과거 기수생태계를 복원해야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 이에 따라 정부에서는 하굿둑의 기수생태계 복원을 위해서 관계기관 합동으로 의사결정을 하고 효율적인 개방 방안을 모색하는 실무협의회를 구성하여 운영 중이고, 실무협의회 논의를 통해 5개 주요 관계기관(환경부, 국토부, 해양수산부, 부산광역시, K-water) 공동으로 "낙동강하굿둑 운영개선 및 생태복원 방안 연구용역"을 추진 중이다. 2018년 1단계 용역이 완료되었으며, 2019년부터 2단계 연구용역을 추진 중이고 하굿둑 개방의 수준별로 각종 영향을 검토한 후 대책을 마련하여 기수생태계 복원 방안을 수립하는데 그 목적이 있다. 2단계 연구용역에서는 과학적이고 합리적인 기수생태계 복원방안 마련을 위해서 실제로 해수를 유입시키는 3차례의 실증실험 및 수리모형실험 등을 추진한다. 기존 연구들에서도 수문개방에 따른 해수유입 영향에 대해 모델링을 통해서 분석했지만 이는 검증이 이루어지지 않은 결과로 이번 용역에서는 실제 해수를 유입시키고 염분의 침투 및 각종 수생태 영향을 모니터링 한 후 그 결과를 반영하여 모델링을 고도화하고 있다. 최종적으로 고도화된 모델링 결과를 기반으로 기수생태계 조성 방안별로 염분, 수질, 수생태, 침퇴적 등 각종 분야에 대한 정확한 영향을 분석하고 이에 대한 대책을 포함하여 최종적으로 바람직한 기수생태계 복원 방안을 제시할 계획이다. 기수생태계 복원 방안이 계획에만 그치지 않고 실행으로 연결시키기 위해서 필요성에 대한 이해를 바탕으로 공감대를 형성해 나아가고 있으며 지역주민, 전문가, 관계기관 등 민(民)·관(官)·학(學) 다양한 의견을 수렴하여 하구지역내 수량-수질-수생태를 종합적으로 고려하여 복원 방안을 마련 후 사회적인 합의를 추진하여 확정할 예정이며, 하구의 안정적인 관리를 위해 AI 등 4차 산업혁명기술을 적극 적용하는 스마트한 하구물관리(Smart Estuary Watershed Management)"를 활용한 "하구통합물관리" (Estuary Integrated Watershed Management) 등 과학적인 관리를 추진할 계획이다.

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취수 수심이 합천호의 수온성층과 방류 수온에 미치는 영향 모델링 (Modeling the Effect of Intake Depth on the Thermal Stratification and Outflow Water Temperature of Hapcheon Reservoir)

  • 정선아;김혜지;이혜숙
    • 환경영향평가
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    • 제32권6호
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    • pp.473-487
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    • 2023
  • 1970~1980년대 준공된 우리나라의 다목적댐 저수지에는 발전방류를 위한 고정식 취수구가 심층에 설치되어 있어 일부 댐 하류에서는 냉수 방류에 의한 농작물 냉해, 안개 일수 증가 등의 문제점이 제기된 바 있다. 본 연구에서는 고정식 취수구를 통해 심층 취수가 이루어지고 있는 합천호를 대상으로 취수 수심이 저수지의 수온 성층 구조와 방류 수온에 미치는 영향을 분석하였다. 3차원 수리수질모형인 AEM3D를 이용하여 합천호의 연직 수온 분포를 재현하고 계절별 수온성층 구조를 분석하였으며, 수문 조건에 따른 수온성층 변화를 비교 분석하기 위하여 풍수해와 갈수해를 대상으로 모델링 하였다. 또한 취수심 변경 시나리오를 적용함으로써 취수 수심이 수온성층 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과 심층 취수를 표층 취수로 변경할 경우 수온약층의 형성 위치가 풍수해 6.5 m, 갈수해 6.8 m 감소하여 더 얕은 수심에 형성될 것으로 분석되었다. 또한 수체 안정도 지수인 Schmidt Stability Index (SSI)와 Buoyancy frequency (N2)가 증가하여 수온성층 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 표층 취수시 연평균 방류수온이 풍수해 3.5℃, 갈수해 5.0℃ 증가하여 하류하천의 영향은 감소하나, 호내의 저수온층 수체적과 수온성층 강도가 증가하므로 추후 수질관리를 위해 취수심을 댐 운영의 주요인자로 고려해야 할 것으로 판단된다.

해양 모델 결과에 대한 GIS 데이터 변환 및 가시화 연구 (GIS data conversion and visualization for Ocean model)

  • 장원석;박한산;오세웅;박종민;서상현
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2007년도 추계학술대회 및 제23회 정기총회
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    • pp.129-130
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    • 2007
  • 해양 분야에서는 현재 해양 생태계 모델이나 수질모델 그리고 해수 유동모델과 같은 다양한 모델들이 사용되어 지고 있으며 이러한 해양 모델들의 결과 값은 사용자가 한눈에 알아보기 어려운 수치 데이터의 나열로서 출력되어 지고 있다. 본 논문에서는 현재의 분석하기 어려운 모델링결과 데이터를 보다 효과적으로 분석하기 위해 GIS 의 기법을 적용하여 이 데이터를 보다 직관적이고 가시적인 형태로 변환하고 표현하는 기술을 개발, 적용하였다.

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금강유역의 대청댐과 용담댐에 의한 수문학적 영향 분석 (Analysis of hydrological effect by the Daecheong Dam and the Yongdam Dam of the Geum River Basin)

  • 김철겸;김남원
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.389-389
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    • 2011
  • 과거의 무분별한 수자원 개발에 따른 자연환경파괴로 인해 점차 대규모 다목적댐의 건설과 같은 신규 수자원 개발이 쉽지 않은 상황이지만, 여전히 댐은 유한의 수자원을 적극적으로 확보하기 위한 가장 대표적인 방법으로서, 안정적인 용수 확보를 통한 물부족의 해소와 효율적인 운영을 통한 홍수와 가뭄 피해 예방을 위해 중요한 역할을 해오고 있다. 댐의 건설로 인해 하류측 본류에서는 과거와 같은 유량의 극심한 계절적인 편차는 감소되었으며, 가뭄이나 홍수에 대한 피해 규모도 저감되었다고 볼 수 있다. 댐 건설에 따른 수문학적 변화에 대한 분석은 실제 댐 건설 전후의 장기적인 관측자료를 비교하는 것이 가장 정확한 방법이나, 대부분 관측자료가 전무하거나 충분하지 못하기 때문에 일반적으로 모델링을 통해 장기간의 유출자료를 추정한 후 이를 기반으로 그 영향을 평가하고 있다. 모델링 방법으로는 과거부터 오랫동안 국내 수자원 해석 및 계획에 폭넓게 활용되고 있는 TANK 모형을 비롯하여, SSARR, NWS-PC, TOPMODEL, HSPF, PRMS, SLURP, SWAT, MIKE-SHE 등 다양한 모형들이 적용되고 있다. 이 중에서 SWAT은 유역의 수문 수질의 시공간적인 해석 및 관리, 그리고 미래 유역환경변화에 따른 영향 평가 등을 위해 국내는 물론 국제적으로도 많이 적용되고 있는 모형이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 국내 유역 특성에 적합하도록 개선한 SWAT-K 모형을 이용하여, 금강유역에서의 대청댐 및 용담댐의 운영과 인위적인 용수 이용에 따른 유출량, 증발산량 및 지하수 함양량 등의 수문성분의 변화를 분석하였다. 대청댐의 건설과 유역내 용수 이용으로 인해 하류측 공주지점에서의 유출량은 자연상태에 비해 증가하는 것으로 나타났으며, 지하수 함양량과 증발산량은 감소하는 것으로 분석되었다.

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한국형 Reach File 개발을 위한 속성 설계 (Designing of Attributes for Development of Korean Reach File)

  • 이철용;김계현;박용길;이혁
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.242-247
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    • 2011
  • 본 연구는 한국형 Reach File을 개발하기 위한 선행 연구로써 한국형 Reach File의 필수 구성요소 중 하나인 속성을 설계하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 우선 미국 Reach File 구축 사례를 검토하였고, 특히 최종 버전인 RF3(Reach File version 3)의 속성 내역을 정리하여 설계에 참조하였다. 국내 TMDL 업무 분석을 수행하여 업무 활용 측면에서 요구되는 속성도 모델링을 통해 속성 설계에 반영하였으며, 아울러 아크-노드 모델(Arc-node model) 기반의 네트워크 형식의 공간자료를 구축하는 것을 가정하여 네트워크 분석에도 활용이 가능하도록 선형 및 점형 도형자료 간 위상관계도 속성 설계에 반영하였다. 연구 결과에서 한국형 Reach File의 속성은 '위상(topology)', '위치(location)', '주제(theme)'의 세 가지 대분류에 따라 모델링되었으며, 각 분류에 따라 세부 속성이 정의되었다. 고유 식별자를 포함하여 선형 도형자료의 경우 총 53개, 점형 도형자료의 경우 총 13개의 세부 속성이 정의되었고, 각 속성에 대한 속성명, 필드명, 데이터 타입 및 길이 등에 관한 상세 설계서가 작성되었다. 본 연구를 통해 개발된 속성 설계서는 향후 한국형 Reach File 구축에 직접 활용이 가능하며, 따라서 한국형 Reach File의 구체적인 개발 방향의 설정에도 기여할 것으로 예상된다. 향후 연구에서는 속성 설계서 결과를 바탕으로 한국형 Reach File 구축 및 활용에 관한 연구가 뒤따라야 한다.

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창원시 북면 낙동강 주변 하성퇴적층의 지하수유동 모델링 연구 (A Study on Groundwater Flow Modeling in the Fluvial Aquifer Adjacent to the Nakdong River, Book-Myeon Area, Changwon City)

  • 함세영;정재열;김형수;한정상;류수희
    • 자원환경지질
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    • 제37권5호
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    • pp.499-508
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    • 2004
  • 창원시는 전국에서 최초로 2001년에 북면과 대산면에 강변여과수 취수장을 건설하여 운영하고 있다. 본 연구는 창원시 북면 낙동강 본류 하안의 강변여과수 취수장 주변에 대해서 수리지질 특성을 평가하고 낙동강과 강변대수층간의 지하수유동 모델링을 수행하였다. 이를 통하여 강변여과수 취수에 따른 낙동강물과 지하수 유입량을 평가하였다. 지하수모델링에서는 시추자료, 입도분석자료, 양수시험분석자료, 지하수위 측정자료, 낙동강 수위 측정자료, 강수량 자료를 이용하였다. 정상류 모델링으로 강변여과수 취수 이전의 자연상태의 지하수위를 잘 모사할 수 있었다. 부정류 상태 모델링에서는 7개 취수정의 최대 양수량인 총 14,000$m^3$/day로 취수시의 지하수위 하강을 모사하였으며, 이때 낙동강으로부터의 유입량, 배후지쪽의 지하수 유입량 그리고 강변대수층의 동측과 서측으로부터 유입량은 전체 유입량의 각각 8,390$m^3$/day(60%), 590$m^3$/day(4%), 5,020$m^3$/day(36%)이다. 입자 추적 모사 결과, 낙동강쪽으로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 1.85m/day이고, 배후지로부터 취수정 쪽으로의 유입속도는 약 0.75m/day이다. 본 연구는 지표수/지하수 연계관리 모델링에 공헌하며, 강변여과수 취수량, 수질, 자연적인 함양량이 계절적으로 어떻게 영향을 받는지를 이해하는데 도움을 줄 것이다.

대청호내 흐름 및 유입 부유사 확산 모델링 (Modeling of Water Circulation and Suspended Sediment Transport in Lake Daecheong)

  • 정태성;황정화
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제6권4호
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    • pp.67-82
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    • 2003
  • 해양, 하천, 호수 등에서 퇴적물 수송과정을 모의할 수 있는 2차원 모형을 수립하였으며, 홍수시 대청호로 유입되는 입자성 오염물질의 이동경로를 파악하기 위하여 부유퇴적물 이동-확산 모델링을 시도하였다. 또한, 복잡한 지형을 가진 대청호의 흐름특성을 파악하고, 퇴적물 수송모형의 입력자조로 이용하기 위하여 2차원 흐름모델링을 수행하였다 홍수시 모의된 수위변화는 관측결과와 일치하는 양호한 계산결과를 보였다. 평상시는 유속이 5 cm/sec이하였으나, 최대유량이 3,852 CMS에 달하는 홍수시 대청호 유입수로에서 최강유속은 최대 약120 cm/sec까지 증가하였다 대청호로 유입되는 세립질 부유사는 홍수시는 대청댐까지 강한 유속에 의해 도달하나 유속이 약한 평상시에는 대청댐까지 도달하지 못하고 대부분 유입수로에 침전하였다 모의결과는 대청호 수질관리대책을 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

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