• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.53-53
• /
• 2021

본 연구에서는 수심센서가 장착된 고성능 GPS 전자부자를 활용하여 하천 수리량 측정에 대한 방법과, 개발 된 고성능 GPS 전자부자의 성능 검증을 위해서 수리량 측정장비인 Flowtracker 측정데이터와 비교분석을 하고자 하였다. 국내 하천환경에서의 수리량 조사는 필수적인 요소이다. 최근 국내 첨단기술을 활용한 수리량 계측 기술들은 ADCP, ADV, UVM, SIV와 같은 많은 계측 기술들이 있다. 이러한 기술들은 장비가 매우고가이며, 많은 시간과 인력이 필요하고 상황에 따른 한계점들이 존재한다. 이러한 수리량 계측 기술들은 오일러리안 타입 계측 방식의 측정으로 계측 구간이 한정되어 있어 수질 오염사고와 같은 장구간의 지속적인 정보가 필요한 하천상황에 따라 라그랑지안 방식의 계측도 필요하다. 본 연구에서 개발 된 고성능 GPS 전자부자는 IoT 기술이 접목되어 실시간 데이터 활용이 가능하며 실시간 데이터 분석을 통해 라그랑지안 타입의 장구간 계측이 가능하다. 고성능 GPS 전자부자는 외경 197mm 지름 88mm, 무게 700g 이내로 간편하게 소지 및 사용 시 투척이 간단하여 인력 및 현장 접근성에 대한 장점을 가지고 있다. 또한 기존 선행 연구들의 GPS 전자부자들의 경우 홍수 발생 시에 유량 측정에서 어려움이 있었기 때문에 본 연구에서 개발된 고서은 GPS 전자부자의 경우 수심센서의 장착으로 유량까지 산정할 수 있기 때문에 홍수 발생이나, 오염물질 발생으로 인한 접근성이 어려운 하천상황에서 유용하게 사용될 수 있다. 고성능 GPS 전자부자를 활용하여 중·소하천인 경북 김천 및 구미시에 위치한 감천에서 성능 평가를 진행하였으며 Flowtracker 수리량 측정 데이터 대비 오차율이 10% 이내로 들어오는 것을 확인하였다. 이러한 성능 검증을 바탕으로 고성능 GPS 전자부자를 활용한 측정법을 제시하였다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.51-57
• /
• 2011

국내 강원도 지역에 광범위하게 분포하고 있는 불규칙한 석회암 공동(空洞)은 구조물의 사용성 저하 및 붕괴 등 예기치 못한 사고를 유발할 수 있다. 따라서 석회암 공동분포지역에서는 구조물의 기초지지력 증진을 위한 적절한 지반보강공사가 요구되며, 환경오염 문제를 최소화할 수 있어야 한다. 일반적으로 석회암 공동의 기초지지력 확보를 위해 시공하는 R.J.P(Rod Jet Pile) 공법은 주입재료를 시멘트모르타르를 사용하지만, 석회암 공동의 특성상 공동을 통한 시멘트성분의 유출로 인근지역의 식수오염과 양어장의 송어폐사가 발생하였다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서 국내 외 적용가능한 보강공법들을 비교 검토하였으며, 실내시험을 통해 주입재료를 선정하였다. 또한, 1, 2단계로 구분하여 시공하고 선정된 보강재료 주입을 통해 저유동성 재료를 사용하는 비배출압밀공법을 한단계 향상시킨 몰탈압입공법을 제안하고 시험시공을 하였다. 시험시공 동안 인근지역 양어장의 수질변화가 거의 발생하지 않았으며, 시공위치에서 코어를 채취하여 압축강도를 측정한 결과 기준강도 5 MPa 이상으로 구조물의 기초지반 지지력을 확보하는 것으로 분석되었다. 따라서 몰탈압입공법은 주변 수질환경에 대한 친환경성을 확보함과 동시에 기초지반 지지력을 확보하는 것으로 검토 되었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
• /
• 제38권2호
• /
• pp.163-170
• /
• 2015

후쿠시마 원전 사고 이후 수질 내 방사성 오염에 대한 국민들의 관심이 크게 높아졌다. 이에 따라 해외에서는 인체에 영향을 줄 수 있는 먹는 물 속 방사성물질 분석과 관리에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 그리고 국내에서도 환경부령 제553호로 "먹는 물 수질기준 및 검사 등에 관한 규칙" 제 2조 수질기준을 규정하여 먹는 물 속 방사성농도의 감시를 하고 있으며 최근에는 염지하수 뿐 아니라 공공수역까지 범위를 확대하여 효율적인 관리를 하고 있다. 본 연구에서는 현재 국내에서 시행되고 있는 먹는 물 관리 시스템이 좀 더 나은 관리 및 운영이 될 수 있도록 미국 EPA(환경보호청) 사례를 분석해 보고자 하였다. 그 결과 미국 EPA(환경보호청)에서는 조사핵종을 선정할 시에 자국의 지질화학적인 조사와 원자력 발전소 보유현황 그리고 인공방사성 핵종의 사용유무 등을 조사하고 추가적으로 인간이 연간 먹는 물로 인하여 피폭 받을 수 있는 최대오염농도(0.1 mSv/y)를 고려함으로써 ${\alpha}$ 방출체, ${\beta}/{\gamma}$ 방출체, 라돈 및 우라늄으로 구분지어 핵종을 선정한 후 관리하고 있다. 조사주기 면에서는 미국 EPA(환경보호청)의 MCL(Maximum Contaminant Level - 최대오염농도)과 RDL(Required Detection Level - 검출하한치) 이라는 개념을 정립함으로써 그 이상의 농도가 검출되지 않도록 유지 및 관리를 하고 있다. 여기서 최대오염농도는 권고된 수치 이상의 농도가 측정 될 시에 특별한 관리조치와 해결방안이 제시되어야 하는 반면 검출하한치는 이 수치 이하로 측정된 방사성 농도는 인체에 영향이 없거나 거의 미미하므로 검출되었다 할지라도 특별한 조치가 필요 없다는 것이다. 예를 들어 최대오염농도 이상의 농도가 검출 될 시에는 기존에 조사해오던 주기보다 더 자주 측정하고 검출하한치 이하의 농도로 측정될 시에는 전에 해오던 주기대로 측정 및 관리를 하는 것이다. 이러한 각 핵종에 대하여 각각의 기준치를 정하고 미국 EPA(환경보호청)에서는 각 주(state)에 권한을 일임하여 자국의 주요 하천을 나누어 로드맵을 만들어 관리를 하고 있다. 그리고 그렇게 분류된 지역은 인력 및 예산에 맞게 HPGe, 형광검출기(NaI) 및 TLD 등의 검출기 등을 사용하여 효율적으로 측정값을 얻어 관리하고 있다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제36권12호
• /
• pp.821-827
• /
• 2014

4대강 사업에 따른 수중보의 건설로 인해 낙동강을 포함한 우리 나라의 주요 하천들의 물리적 특성에 많은 변화가 있었으며 따라서 오염물질의 이동 특성 또한 변화하였을 것으로 판단된다. 낙동강에서 칠곡보와 강정보를 대상으로 임의의 오염물질 유출 사고에 대비하여 대책을 수립하는데 참고할 수 있도록 3차원 수리 수질모델, Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC)을 활용하여 보존성 오염물질의 이동 확산 특성을 분석하였다. 가상적인 시나리오를 구성하며 구미공단에서 독성물질의 유출이 발생하였다고 가정하였을 때 칠곡보 및 강정보 지점에 오염물질이 도달하는 시간은 각각 약 2.22일과 9.83로서 4대강 사업 전에 비해 약 12배 이상 오염물질의 이동 시간이 지연된 것으로 분석되었다. 또한 대구광역시의 취수장을 구미시상류로 이전하였을 경우에 대한 모의 결과, 구미 상류의 유량의 감소에 따른 수위 및 유속의 감소에 의한 확산 현상의 증가로 인해, 독성물질의 하류 도달시간이 증가하는 것으로 나타났으며, 독성물질의 최대 검출 농도는 약 2% 정도 감소되는 것으로 산정되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제37권5호
• /
• pp.541-547
• /
• 2013

물 부족 국가인 우리나라는 정수를 위한 설비시설을 확보하는 것이 무엇보다 중요하다. 그럼에도 불구하고 잦은 수질오염사고와 최근의 구제역으로 인한 가축 매몰지의 침출수 문제 등은 엄격한 수질관리의 필요성을 다시 한 번 깨닫는 계기가 되었다. 현재 가정용 정수기는 4단계 또는 5단계 정수처리 시스템을 적용하고 있으며 각 단계는 Sediment filter, Pre-carbon filter, UF/RO membrane filter, Post-carbon filter로 구성되어 있고 5단계는 Ceramics filter를 마지막 단계에 추가하여 구성하고 있다. 본 연구는 국내 가정용 정수기 필터의 물리적 특성을 파악하는 것이며 6개 사의 시제품을 통하여 분석하였다. 필터의 표면과 형상의 관찰은 SEM 분석을 통하여 이루어졌으며 Sediment filter, UF membrane filter, RO membrane filter의 기공의 크기는 30~47 ${\mu}m$, 0.005~0.5 ${\mu}m$, 0.025~0.25 ${\mu}m$의 분포를 보였고 활성탄의 비표면적은 622 ~ 1,308 $m^2/g$의 분포를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.51-51
• /
• 2020

본 연구에서는 기수역에서의 GPS 전자부자를 활용한 계측 데이터와 염분측정 데이터를 비교분석하여 GPS 전자부자의 거동 특성이 담수의 실제 거동특성과 같이 일치하게 나타나는지 확인하고, GPS 전자부자에 대한 활용성을 증명하고자 하였다. 기수역에서의 담수와 해수의 분포를 확인하기 위해서는 많은 인력과 장비를 소모하며 수리량과 염분도에 대한 측정을 통해 분석을 할 수 있는데, 대표적인 수리량 측정장비인 ADCP 또는 ADV는 각종 측정 한계들이 존재한다. 따라서 이러한 기수역에서의 수체 구간별 흐름 특성이 어떻게 나타나는지 확인하기 위해서 GPS 전자부자를 활용하고자 하였으며. GPS 전자부자의 데이터와 수직방향으로 측정한 염분도 데이터와 비교하고자 하였다. 수영강 좌수영교 상류 1km지점에서 주입하였으며 간조 시와 만조 시에 유하시켜 수영강에 위치한 좌수영교와 수영교에서 각각 좌측, 중간, 우측에서 수심방향으로 측정한 염분도를 상층 중층 하층으로 평균하여 비교하였다. 본 연구에서 사용한 GPS 전자부자는 표면부자이기 때문에 만조 시 하류방향으로 더 뻗어 나가는것으로 확인하였고, 간조 시에는 흐름이 더디거나 정체하는 것으로 나타났다. 이러한 계측 결과는 담수의 흐름 특성과 일치하게 나타나는 것을 확인하였고 이러한 GPS Floater를 활용한다면 굳이 각종 수질을 측정하지 않아도 흐름 상황으로 간조인지 만조인지에 대한 상황과 염분 분포를 대략적으로 알 수 있다. 이러한 GPS 전자부자의 위치데이터와 시간을 잘 이용한다면 ADCP의 유속 측정에 대한 단점을 보완할 수 있는 Lagrangian 타입의 유속을 측정 할 수 있다. 이러한 GPS 전자부자를 하천에서 선주입으로 활용한다면 각 구간별로 수체에 대한 흐름과 유속들을 분석할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 GPS 전자부자를 좀더 활용하여 IoT 기반 수질센서 등과 같은 각종 센서가 GPS Floater에 결합이 된다면, 흘러가면서 각종 데이터 정보취득을 통해 수체내 흐름을 분석하는 것뿐만 아니라 수환경 유출오염사고들에 대한 초기대응에 많은 도움이 될 것으로 사료 된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.74-74
• /
• 2022

국민의 삶의 질을 개선하는 문제가 경제정책의 주요 의제로 떠오르면서 성장률 자체보다는 성장의 질을 개선하자는 논의는 이미 제기된지 오래이다. 물관리 분야에서도 상·하수도 보급률이100%에 가까운 수준으로 인프라는 완성단계에 있다고 해도 과언은 아니다. 그러나 홍수, 가뭄, 수질 오염 등 다양한 물 관련 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 지자체마다 피해의 대응수준도 차이가 있다. 물복지를 "모든 국민이 언제나 물이 제공하는 혜택을 받고 보다 나은 삶의 질을 보장 받는 것"으로 정의하였을 때 지자체마다 물복지 인프라 수준도 다르고 지역 주민이 느끼는 물복지 수준도 다를 것이다. 물복지 수준 향상을 위해서는 지역 주민이 체감하고 있는 물복지 수준에 대해서 조사하고 정책에 대한 시민들의 수요 조사를 통해 물복지 정책을 수립할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 물관리 및 물복지 정책에 대한 우리나라 국민의 인식 수준을 파악하기 위해 2021년 10월 2천명을 대상으로 온라인 설문조사를 수행하였다. 특히 지역에 따른 물복지 혜택의 격차를 조사하기 위하여 거주 지역에 대한 물이용의 인식 수준을 함께 질문하여 물복지 지수 분석 결과와 국민의 인식 간의 격차를 확인하였다. 본 연구 결과를 통하여 대국민 인식을 반영한 물 정책 우선순위를 파악함으로써 최적 정책 시행 등 향후 물정책 방안 수립에 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제39권1호
• /
• pp.35-46
• /
• 2006

본 연구에서는 안전하고 원활한 용수공급을 목적으로 하는 상수도관망시스템의 오염예방 및 위험관리를 위한 통합의사결정시스템의 기본구조를 제시하고 유럽과 미국에서 널리 사용되고 있는 다기준 의사결정기법인 PROMETHEE와 ANP를 적용해 상수도관망의 이상징후 판정을 위한 위험요소들의 우선순위를 평가하였다. 문제 구성을 위하여 pH 잔류염소농도, 유량, 수압, 전기전도도, 탁도, 블록누수량, 수온을 자료항목으로 선정하였고 관부식, 관파열, 관내수질오염을 평가기준으로 하여 PROMETHEE와 ANP의 결과를 비교 분석하였다. 본 연구에서 제시한 상수도관망의 위험요소 평가결과는 위기상황 대처방안시스템 구축시 사고대응 제어알고리즘 설계의 기초자료가 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.75-75
• /
• 2015

오염원과 취수장이 동일 구간 내에 공존하는 국내하천의 특성상, 하천 평면 내에서 오염물의 거동 및 혼합 특성을 보다 정확하게 해석하기 위해서는 2차원 이송-분산 모형의 적용이 필요하다. 이를 위해서는 2차원 모형의 주요 매개변수인 종분산계수와 횡분산계수의 적절한 입력이 매우 중요하다. 하지만 국내외적으로 횡분산계수에 대한 연구는 많이 진행된 반면, 현재까지 종분산계수에 대한 연구는 충분히 이루어지지 않은 실정이다. 분산계수를 결정하는 방법에는 실측된 농도 자료의 유무에 따라 크게 두 가지로 분류된다. 실측된 농도 자료가 없는 경우, 이론식이나 경험식을 이용하는 방법이 있다. 반면에 추적자 실험 등을 수행하여 실측된 농도 자료가 있는 경우, 모멘트법 또는 추적법을 적용하여 농도-시간 분포 곡선으로부터 분산계수를 계산하는 것이다. 모멘트법은 임의 지점에서 농도의 횡분포를 통해 얻을 수 있는 2차 모멘트의 종방향 변화율이 횡분산계수와 비례한다는 원리를 이용한 것이며, 추적법은 상류부의 관측된 농도를 입력자료로 하여 하류부의 농도를 계산한 후 계산된 농도와 실측된 하류부 농도의 비교를 통해 분산계수를 산정하는 방법이다. 본 연구에서는 불규칙한 단면 형상을 가지는 자연하천에서의 2차원 종 횡분산계수를 산정하기 위해서 Baek & Seo(2010)가 제안한 2차원 유관추적법(2D Stream-tube Routing Procedure)을 적용하였다. 본 연구에서는 국내 자연하천 중 다양한 사행형태를 갖으며 수질오염 사고의 위험이 높은 구간을 선정하고, 추적자로서 Rhodamine WT를 이용하여 현장실험을 수행하였다. 실험에서 수집된 수리량 및 농도자료로부터 추적자의 2차원적 거동을 분석하였으며, 2차원 유관추적법을 적용하여 종분산계수를 산정하였다. 그 결과 하폭 대 수심비(W/H)와 마찰손실관련 무차원변수(U/U*)의 증가에 따라 종분산계수가 증가됨을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 산출된 종분산계수와 선행 연구에서 수집된 자료를 이용하여 추정식을 개발하였다. 차원해석을 통해 무차원 종분산계수에 영향을 미치는 무차원 인자를 선별하고 회귀분석을 이용하여 종분산계수 추정식을 유도하였다. 추정식을 이용하여 산정한 종분산계수의 범위는 Elder (1959)가 제안한 이론값보다 약 10배 정도로 크게 나타났다. 혼합 특성이 밝혀지지 않은 자연하천에 2차원 확산모형을 적용하고자 할 때 본 연구에서 개발된 추정식으로부터 계산된 종분산계수를 사용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.127-127
• /
• 2023

지표수와 하상 경계층에서 발생하는 흐름 교환은 하천, 호소, 연안, 해안 등 자연계에 존재하는 수환경시스템에서 일반적으로 나타나는 수리학적 특성으로서, 흐름 교환이 발생하는 경계층 아래 하상층 영역을 혼합대(hyporheic zone)라 부른다. 수질오염사고 등에 의해 외부의 오염물질이 하천 내 유입될 경우, 혼합대 흐름에 의해 하상층으로 침투되고 지표수 대비 유속이 느린 하상 내 공극 흐름에 의해 거동함에 따라 이들의 하천 내 체류시간이 증가하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 지표수와 하상 흐름을 연계한 수치해석 방법을 적용하여 혼합대가 지표수 내 용질 체류시간에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 연직 2차원 Reynolds 평균 Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Darcy 방정식을 연계하여 지표수와 하상 내 흐름을 해석하였다. 지표수 영역은 RANS 방정식을 이용하여 모의하였고, 지표수 흐름해석에서 얻어진 하상의 압력장을 경계조건으로 하여 Darcy 방정식과 함께 하상 내 흐름을 모의하였다. 여기서 하상의 형태는 자연계 하천에서 일반적으로 관찰되는 사련하상(Ripple bed)으로 모사하였다. 이후, 지표수-하상 연계모의를 통해 얻어진 흐름 결과를 바탕으로 지표수-하상 경계층에서 용질거동을 모의하였다. 흐름 모의결과를 과거 실험자료와 비교한 결과, 지표수 영역 내연직흐름 분포를 정확하게 재현하였고, 동시에 혼합대 흐름 구조에 큰 영향을 미치는 지표수-하상 경계층 압력 분포 역시 관측값과 유사하게 나타났다. 용질거동 해석을 통해 얻어진 용질의 체류시간을 분석한 결과, 혼합대 흐름이 고려된 경우(투수성 하상)와 고려되지 않은 경우(불투수성 하상)를 비교했을 때 전자에서 체류시간 분포의 감수곡선이 길어지고 첨두농도가 감소하는 것으로 나타났다. 아울러, 지표수 영역의 유입부 경계의 평균 유속이 증가함에 따라 최대 체류시간이 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 지표수-하상 경계층에서의 압력 경사가 커져 혼합대 내 유속이 증가함에 기인하는 것으로 분석되었다.