대표적인 부영양화 해역인 일본의 뢰호내해를 대상으로 하여 해수ㆍ저질문의 욕존 산소와 영양염의 수수과정을 표현할 수ㆍ저질예측모델을 개발하여, 해역의 유입부하량과 수질의 응답특성, 부하량삭감의 영향해석 및 유입부하량과 수산자원의 관계 해석을 통하여 부영양화 해역의 수질관리방안에 대하여 연구하였다. 부하에 대응한 수질의 장기예측결과, 부하량과 수질의 응답특성이 해역에 따라 다르게 나타난다. 적상부하량의 간역추산방법으로서 인접해역의 부하영향 및 기여율을 포함한 부하삭감후의 수질예측에 대한 개산식을 제안하였다. 부하량 삭감효과의 수직계산결과 인(P) 뿐만 아니라 질소(N)의 부하삭감의 영향이 크게 기여함을 보였다. 유입부하량과 수산자원의 관계를 수질을 매개로 검토한 바, 뢰호내해와 같은 부영양화 해역에서는 유입부하량의 증가는 1차생산량의 증가에 반영되지만 2차생산 이후의 전송효율에도 한도가 있는 것으로 나타났다.
유출량과 수질자료는 하천을 관리하는데 있어 필수적인 수문자료이다. 미계측 유역의 경우 유출량은 면적비유량법 및 강우-유출모형을 통해서 유출량을 산정하고 있다. 강우-유출 모형에는 HEC-1, HEC-HMS, SWMM등의 여러 가지 모형이 쓰이고 있으며, 수질자료는 Qual2K, Qual2E 등의 모델을 이용하여 자료를 산출하고 있다. 기존의 모델들은 토지이용과 토양의 특성을 반영하기 어렵다. 토지이용과 토양의 특성을 반영하기 어려웠던 기존의 모형과는 달리 SWAT(Soil And Water Assessment Tool) 모형의 경우 GIS(Geographic Information system)를 이용함으로써 정확한 토지이용과 토양특성을 적용할 수 있다는 장점이 있으며, 시 공간적 변화를 고려할 수 있다. 또한, 유역을 소유역으로 세분화함으로써 수문학적 응답 단위(Hydrologic Response unit : HRU)로 계산이 가능하여 더욱 세밀한 모의가 가능하다. 본 연구에서는 SWAT모형을 전남 나주시와 화순군에 걸쳐 흐르는 지석천 유역에 적용하여 유출량과 수질을 모의함으로써 실제유역과 유사한 물리적 모의를 실행하였다. 그 결과 SWAT모형이 대상지역의 부하량과 유출량 모의에 높은 적용성을 나타냈다.
울산만의 육상기인 오염부하에 대한 해역수질의 응답특성을 조사하고 만내 수질관리에 활용하기 위하여 해양생태계모델링 연구를 수행하였다. 생태계모텔에 의해 계산된 울산만의 수질은 만 내측에서 COD 농도 2.8mg/L로 해양수질 III등급 수준으로 나타났다. 계산결과 울산만 전체 해역의 수질을 II등급으로 개선하기 위해서는 육상부하를 약 30% 이상 삭감해야 하며, COD 농도 1.0mg/L이하의 수질이 되기 위해서는 전체 육상부하의 70% 이상을 삭감해야 하는 것으로 나타났다. 해역수질 II등급을 유지하기 위하여 삭감해야 할 오염부하량은 약 3,083kgCOD/day, 이 때의 환경용량은 약 7,193kgCOD/day로 계산되었다. 태화강 하구역은 식물플랑크톤 대증식(Bloom)이 상습적으로 발생하는 해역이므로 식물플랑크톤에 의한 자생유기물 부하를 감소시키기 위해서는 유가물 삭감 이외에도 영양염의 제어가 필요한 것으로 나타났다.
본 연구의 목적은 전주천의 환경특성과 이용자 모니터링을 통한 구간별 하천관리방안 모색에 있다. 전주천 생태하천 복원구간의 환경특성으로 상류는 전주한옥마을과 인접하고 매우 좋은 수질과 자연하천경관을 갖고 있으며, 중 하류는 수질상태가 양호하고 시설물이 집중되어 하천의 이용이 높은 구간이다. 설문을 통해 이용자특성, 이용행태, 시민참여, 중요도 우선순위, 중요도-만족도를 조사하였고, 설문응답 총 454부 중 무응답 완전제거 후 383부에 대한 인구 통계적 분석과 중요도-만족도 분석 (Importance-Satisfaction Analysis: ISA)을 수행하였다. 그 결과 상 중류는 60대 이상, 하류는 30~50대의 이용률이 높고, 10분 이내, 도보권 이용자들이 운동을 목적으로 '혼자', '계절과 관계없이', '매일' 혹은 '주 2~3회' 방문하는 것으로 나타났다. '생태체험 활동'과 '하천지킴이 참여'는 '경우에 따라 참여'가 세구간 평균 78%로 나타났다. 중요도 우선순위에서 상 하류는 '수질' > '녹지연결' > '산책로', 중류는 '수질 > '식물관리' > '산책로'로 나타나 '수질'이 가장 중요함을 알 수 있었다. ISA 결과, 전 구간 10개 항목의 만족도(3.00)가 중요도(4.02)보다 낮아 개선이 필요하며, '우선시정' 관리로 상류는 '식물 및 시설물관리', 중 하류는 '식물관리', 전체 구간은 '식물관리'(I-S: 4.13, 2.89)로 나타났다.
본 연구에서는 울산지역의 수돗물 수질 개선에 대한 응답자들의 지불의사액을 도출하였다. 이를 위해 조건부 가치측정법(CVM)을 활용하되, CVM 연구에서 지켜야하는 다양한 지침을 엄격하게 준수하여 가구조사를 시행하고 1.5경계 양분선택형 스파이크 모형을 적용하여 분석하였다. 울산광역시 400개 가구를 대상으로 가구조사를시행하였고 일대일 개별면접을 통해 수돗물 수질개선 프로그램에 대한 지불의사금액을 질문하였다. 응답자 중 71.5%가 지불할 의사가 없다고 응답한 것을 고려할 때 스파이크 모형의 적용은 적절하였으며, 분석결과 가구당 월 평균 1,611원의 지불의사액을 가지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 지불의사는 교육 및 소득과 같은 가구 특성변수에 유의하게 영향을 받았다. 이 값을 울산광역시 전체로 확장하면 2011년 6월 기준으로 연간 약 83억 원에 해당하였다. 본 연구의 결과는 수돗물 수질개선이 경제적으로 타당성을 가지는지에 대한 판단을 할 때 편익정보로서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
본 연구는 마산만에서 육상기원 오염부하와 퇴적물로부터의 부하에 의한 해수 수질의 응답특성과 환경용량을 2002년 하계의 관측 자료를 바탕으로, 생태계 모델링을 이용하여 산정하였다. 만 내측의 잔차류는 0.1~1.5cm/s의 크기로 비교적 현상과 유사하게 재현되었는데, 표층에서는 잔차류가 남향으로 저층에서는 북향류를 이루고 있어서, 육상으로부터 유입된 오염물질이 쉽게 만 외부로 빠져나가는 것이 힘들다. 모델링결과 COD 분포는 육상오염부하가 큰 만 내측에서 3 mg/L이상의 높은 값을 나타내고 있다. 목표수질 해역 I등급(COD 1 mg/L)을 달성하기 위한 오염원별 삭감 부하량은 유기물(COD)과 영양염을 80%이상 삭감해야하는 것으로 나타났다. 또한, 해역 II등급(COD 2 mg/L)을 달성하기 위한 오염원별 삭감 부하량은 유기물(COD)과 영양염을 50%이상 삭감하여야 하는 것으로 나타났다. 각각의 경우 COD의 환경용량은 2.32 ton/day와 7.16 ton/day로 나타났다.
근년에 이르러 에너지 절약형선(節約型船) 개발이 촉진됨에 따라 디이젤엔진이 대구경(大口徑) 장행정(長行程) 소수(小數)실린더 저회전수화(低回轉數化)함으로써 불균형(不均衡)모멘트가 커져서 특히 중형선(中型船)에 대해 저진동수영역(低振動數領域)의 선체진동(船體振動) 방진설계(防振設計)가 주요과제로 대두되고 있다. 자동차운반선(自動車運搬船)의 경우 구조적(構造的) 특성(特性) 및 선형기하학적(船型幾何學的)인 특성(特性)이 일반상선(一般商船)과는 매우 다르다. 본 논문에서는 선체상하진동(船體上下振動), 선체수평(船體水平) 비틂연성진동(聯成振動)에 대하여 보유추(類推)이론에 의거한 해석방법의 정립을 위하여 전기 특성을 고려한 적정한 모델링방법, 부가수질량(附加水質量) 및 동 중심(中心), 부가수질량(附加水質量) 극관성(極慣性) 모멘트, 단면(斷面)의 전단계수(剪斷係數) 등의 적정한 산정방법, 수평(水平) 비틂거동(擧動)의 연성도(聯成度), modal해석(解析) 즉 mode중 첩법에 의한 강제진동응답(强制振動應答)의 계산 등에 관하여 실선(實船)에 대한 수치실험적(數値實驗的) 계산예(計算例)를 통해 일련의 고찰을 거쳐 합리적인 해석방법을 제시하였다.
Unlike structures in the air, the vibration analysis of a submerged or floating structure such as offshore structures or ships is possible only when the fluid-structure interaction is understood, as the whole or part of the structure is in contact with water. Specially, the importance of the added mass is not necessary to say like the submerged vehicle, all of the hull body, is positioned in the water. This paper introduce two method to find natural frequency in consideration of fluid-structure modal coupled vibration analysis. The purpose of this study is to analyze of the vibration characteristic of submerged vehicle to obtain the anti-vibration design data, which could be used in the preliminary design stage data. Underwater pressure hull of submerged vehicle is used as the model of this study. The F.E.M model is meshed by shell and beam element. Also, considering of the inner hull weight, mass element is distributed in the direction of hull length. Numerical calculations are accomplished using the commercial B.E.M code. The characteristics of natural frequency(eigenvalues), mode shape(eigenvectors) and frequency-displacement response are analyzed. The results of this study will be used as the useful design data in preliminary anti-vibration design stage.
Unlike structures in the air, the vibration analysis of a submerged or floating structure such as offshore structures or ships is possible only when the fluid-structure interaction is understood, as the whole or part of the structure is in contact with water. This paper introduces two methods to find natural frequency in consideration of fluid-structure interaction, direct coupled vibration analysis and fluid-structure modal coupled vibration analysis. The purpose of this study is to analyze the vibration characteristic of a submerged vehicle to obtain the anti-vibration design data, which could be used in the preliminary design stage. The underwater pressure hull of submerged vehicle is used as the model of this study. The F.E.M. model is meshed by shell and beam elements. Also, considering the inner hull weight, the mass element is distributed in the direction of hull length. Numerical calculations are accomplished by using the commercial B.E.M. code. The characteristics of natural frequency, mode shape and frequency-displacement response are analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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