• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.35 no.3
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• pp.224-233
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• 2019

Nitrogen components in liquid manure can reduce safety and quality of environment harmfully. To minimize the environmental risks of manure, understanding fate of manure in environment is necessary. This study aimed at investigating applicability of a simplified Level III fugacity model for simulating $NH_3-N$ component to analyze environmental fate and transport of $NH_3-N$ in liquid manure and to provide basis for improving management of N in the liquid manure system and for minimizing the environmental impacts of N. The model simulation conducted for four environmental compartments (air, water, soil, and rice plants) during rice-cropping to trace $NH_3-N$ component and provided applicability of the Level III fugacity model in studying the environmental fate of $NH_3-N$ in manure. Most of $NH_3-N$ was found in water body and in rice plants depending upon the physicochemical properties and proper removal processes. For more precise model results, the model is needed to modify with the detailed removal processes in each compartment and to collect proper and accurate information for input parameters. Further study should be about simulations of various N-typed fertilizers to compare with the liquid manure based on a modified and relatively simplified Level III fugacity model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.640-644
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• 2010

하천, 호소 등에서 공사 시 준설작업으로 인해 고탁수가 발생되며 이러한 탁수의 이송 확산은 수환경에 변화를 초래한다. 탁수는 준설작업 시 커터헤드(cutter head)가 해저면에 닿는 순간부터 작동을 멈출 때까지 계속하여 발생하며, 이러한 과정들이 반복되면서 많은 양의 부유토사가 발생하게 되고 고탁수현상이 일어난다. 이렇게 발생한 탁수는 수체흐름에 따라 이송 및 확산된다. 탁수발생은 수중의 빛 투과를 감소시켜 일차 생산자인 부유성 및 부착조류의 생육을 저해하고, 이들의 생산성 감소와 군집구성의 변화는 수서생태계의 먹이사슬을 통해 이들을 먹이로 하는 저서무척추동물과 어류의 현존량 감소와 종 구성에 영향을 미치고, 고농도의 현탁 입자는 어류 아가미에 염증을 유발하거나 점막의 파괴와 감염을 유발하여 치사시킬 수도 있다. 또한 과도한 부유 입자는 하류로 침강되어 하천 바닥에 서식하는 부착조류, 무척추 동물 및 곤충의 생육에 피해를 주고, 이것은 어류의 먹이에 영향을 미쳐 어류 개체수를 감소시키거나 산란된 물고기 알을 매몰시키거나 질식시키는 등 여러 가지 방법으로 수서생물상에 영향을 미치게 된다.(낙동강수계관리위원회, 2005) 따라서 준설작업에 있어 탁수의 이송 확산범위를 사전에 예측하고 국내 실정과 환경여건에 알맞게 적용되고, 실용화될 수 있는 수치모델링에 대한 기반핵심 기술개발이 필요하다. 현재 낙동강에서 진행되고 있는 준설현장에서 발생하는 부유탁수의 이송 확산과정을 이차원 흐름해석모형인 RAM2 모형과 오염물 이송 확산해석모형인 RAM4 모형을 이용하여 수치해석을 하고 분석함으로써 수치해석에 의한 부유탁수의 이송 확산모의 결과가 환경영향 범위를 예측하는 데에 적용될 수 있는지를 알아보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1902-1905
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• 2010

일반적으로 퇴적물로부터 인의 용출은, 산소조건, 수온, 유속 등 여러 환경의 변화에 의해서 이루어지며, 환경에 따라 용출되는 인의 형태 또한 다르다. 따라서 어떠한 기작을 통해 얼마나 많은 양의 인이 용출되는지는 수체의 물리 화학적 조건과 퇴적물에 포함된 인의 존재형태에 의해 결정된다. 따라서 본 연구에서는 담수호의 부영양화 원인물질이면서 부영양화 발생을 제어할 수 있는 가장 중요한 인자로 작용하는 인의 거동특성을 파악하기 위하여 이루어 졌다. 본 연구는 경기도 화성시에 위치한 화성호에서 이루어 졌으며, 대표성을 나타낼 수 있는 3개의 지점을 선별하였다. 퇴적물은 Grap sampler를 이용하여 채취하였으며. Methods for P Analysis, G. M. Pierzynski(2009, G,m Pierzynski)에 의거하여 무기태 인을 loosely and soluble P, Al-P, Fe-P, Reductant soluble-P, Ca-P 5가지 형태로 분류하여 진행하였다. 화성호 퇴적물의 인의 형태별 분류를 실시하여 화성호 퇴적물 내의 무기태 인의 형태 분류와 이를 분석함으로서 인 용출에 의한 수질오염 가능성을 평가해보고자 하였다. 무기태 인의 형태는 세지점 모두 Fe-P > Al-P > Loosely and soluble-P > Reductant Soluble-P > Ca-P 비율로 나타났다. 가장 높은 비율을 차지하고 있는 Al-P 및 Fe-P의 경우, 호소수의 pH에 영향을 크게 받으며 특히 높은 pH에서 수층으로 용출이 활발히 일어날 수 있고, 호소의 물질순환에 있어서 다른 형태의 인보다 식물체에 단기간 이용될 수 있다는 점 때문에 관심이 높은 형태이다. 주로 이들 형태는 도시하수 및 산업폐수의 유입으로 인하여 영향을 받는다. 본 조사결과에서 화성호의 pH는 모든 지점에서 중성인 것으로 조사되었기 때문에 용출가능성은 상대적으로 적다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1079-1083
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• 2010

Due to summer rainfall is concentrated in the construction of the reservoir and the dam was inevitable. The character of these structures are different from the common rivers have been characterized. According to this problem, we need to adopt to this area with three dimensional model. Construction of dams for preservation of land, utilization of water resources, and exploitation of energy potential, which is a basic element of countries' development, is regarded as indispensable for peoples. In addtion, the development of the Nakdong River nutrient and pathogen Total Maximum Daily Loads (TMDL) required that the full range of pollutants, sources, and flow conditions, typical of heavily urbanized areas, be addressed for a single water body with 1-D simulation model (river) and 3-D simulation model (reservoir). The objective of this study is to simulate the applicability of reservoir with the coupling of 3-D hydrodynamic and water quality models to estimate water balance and pollutant loading in Namgang Dam(Jinyang reservoir).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.225-225
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• 2011

국내 기후 특성상 하절기에 집중되는 강우로 인해 댐의 건설이 홍수조절, 용수확보 및 전력생산 등의 목적에 있어서 불가피하다. 이와 같은 저수지와 하류하천은 댐 수문 개폐에 따른 흐름변화로 인하여 수체의 거동 및 수질 변화가 발생하며, 일반적인 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 또한 수심이 깊은 저수지의 경우에는 흐름 방향과 더불어 수심 방향의 특성도 중요하며, 수리 및 수질 모형의 연계를 통한 3차원적인 해석을 필요로 한다. 본 연구 대상인 도암댐은 송천유역에 위치하며, 1989년에 유역변경을 통한 발전용 댐으로 건설되었으나 방류수에 영향을 받는 남대천의 수질이 악화되면서 운영이 중단되었고, 이후 댐 방류수는 그대로 송천으로 흘러 보냄으로써 송천 하류부의 수질에 악영향을 미치고 있는 실정이다. 따라서 하천과 하천 사이 호소가 포함된 유역 단위를 통합적으로 관리할 수 있는 시스템 구축이 필요하다. 본 연구에서는 도암댐 유역의 통합탁수관리시스템을 구축하기 위하여 유역모형과 호소모형을 연계하였으며, 호소내 흐름은 수평방향 뿐만 아니라 수심방향을 통합적으로 해석하기 위해 수리모형과 수질모형을 연계하였다. 또한 호소에 적합한 모형을 선정하고, 호소를 포함한 유역의 영향을 파악해보기 위해 소유역 단위의 모의를 하고자 하였다. 크게 상류유역과 호소 구간으로 나누어 상류유역은 유역모형인 SWAT을 이용하고, 이 결과를 호소 부분의 유입 경계조건으로 적용하여 호소의 수리 및 수질모형인 EFDC-WASP의 연계를 통해 통합수질관리시스템을 구축하였고, 현장 조사결과를 이용하여 시스템의 적합성에 대해 검토하였다.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.39 no.6
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• pp.439-450
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• 2023

The Yeongsan River, a major water resource for Jeollanam-do, that is adjacent to industrial complexes and agricultural areas, is exposed to water pollution. Therefore, it is necessary to investigate the impact of water pollution incidences and prepare response systems for river environment safety for other water resources in the future. Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) was applied to the mainstream of the Yeongsan River where residential, commercial, and agricultural areas are located to analyze the behavior of pollutants conducting the scenario analysis. Considering the pollutants that affected the study area, two pollutants, oil and benzene, with different physical and chemical characteristics were selected for the analysis. As a result of comparing the actual and simulated values of the water elevation, temperature, and flow rate, it was confirmed that the model adequately reproduced the hydraulic characteristics of the Yeongsan River. The oil flow dynamics showed that an increase in flow rate led to reduction in the maximum height of the slick. Notably, the behavior of the oil was predominantly influenced by the wind conditions. In the case of benzene, lower flow scenarios exhibited decreased arrival times and residence times accompanied by an elevation in the maximum concentration levels. From the results of pollutant behavior in the study area, it is feasible to utilize the section of tributary confluence for collection and the weir area for dilution. This study enhances the understanding of the pollutant's behavior with different characteristics and develops effective control systems tailored to the physicochemical attributes of pollutants.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.100-100
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• 2017

하천에 유입된 오염물질의 2차원 혼합거동은 하천 주흐름에 의한 이송현상과 유속 성분의 수심평균 값에 대한 공간적 편차로부터 야기되는 분산현상으로 설명 할 수 있다. 이는 3차원 이송확산 방정식으로부터 수심 적분된 2차원 이송-분산 방정식으로 수학적 유도가 가능하며, 수심방향으로 적분하는 과정에서 발생되는 농도의 분산항은 Taylor Dispersion 개념에 기초하여 종방향 및 횡방향의 2차원 분산계수로 표현된다. Fischer(1978)는 연직방향 유속분포로부터 2차원 분산계수를 추정하는 해석해를 수학적으로 유도하였으나, 실제 하천에서 정밀한 연직방향 유속분포를 계측하는 것은 많은 비용 및 노동력을 초래한다. 따라서 선행 연구자들은 2차원 혼합모형의 분산계수를 산정하고자 실험적 방법으로써 추적자실험을 수행하였다. 추적자실험은 추적자 물질을 수체에 주입한 후 농도의 변화를 관측함으로써 추적자물질이 하천에서 이송 및 분산되는 과정을 이해하는데 유용하다. 기존의 추적자실험은 고정된 위치에서 농도를 계측하여 시계열적인 농도의 변화를 관측한 후, 오염운 동결가정을 통해 종,횡방향 분산계수의 산정이 가능하지만, 오염물질 농도의 공간적 분포를 얻기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 기존의 추적자실험법의 한계를 극복하고자 형광물질을 이용한 추적자실험을 수행함과 동시에 드론에 장착된 디지털카메라를 이용하여 항공영상을 취득 및 분석하여, 하천에 주입된 형광물질의 농도분포를 시공간적으로 추출하는 기법을 개발하고, 이를 바탕으로 오염물질의 2차원 혼합거동을 분석하였다. 본 실험은 한국건설기술연구원의 안동하천실험센터의 A3실험수로에서 수행되었으며, 실험수로는 평균 하폭 5 m, 평균 수심 0.44 m, 유량 $0.96m^3/s$의 실제 소규모 하천과 유사한 축척을 가지고 있다. 추적자물질은 Rhodamine WT 용액이 사용되었으며, 실험수로 내 설치된 15개의 형광광도계(YSI-600OMS)를 이용하여 농도를 측정하였다. 항공영상의 취득을 위해 이용된 드론은 DJI-Phantom 3 Professional 이며, 3840x2160의 해상도로 초당 30 frame의 동영상으로 취득되었다. 영상의 정합 및 좌표화를 위해 RTK-GPS를 이용하여 12개의 지상 기준점의 좌표를 취득한 후, 사영변환을 통해 영상좌표를 지상좌표로 변환하였다. 영상의 픽셀값을 농도장으로 변환하기 위해 각 RGB 밴드의 픽셀값을 통계적으로 분석하여 농도장으로 변환하였으며, 영상으로부터 얻은 농도장은 형광광도계에 의해 실측된 농도와 결정계수 0.9이상의 수준으로 정확도를 나타냈다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.42 no.1
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• pp.1-8
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• 2009

This study used a mesocosm which presumes movement of the nutrient (especially $PO_{4^-}P$) in the wetland. After setting up the mesocosm inside the wetland and adding the $PO_{4^-}P$, observed the movement of the $PO_{4^-}P$ every hour. We analyzed the variables which had the possibility of affecting $PO_{4^-}P$ concentration in the wetland-flora, absorbing rate of algae, settling rate, release rate. Immediately after adding $PO_{4^-}P$, the concentration of the TP in water column at each mesocosm was 0.48, 12.4, 20.4, $23.6\;mg\;L^{-1}$, after 21 days they were 0.6, 1.92, 6.97 and $6.94\;mg\;L^{-1}$ respectively. The concentration of the TP in water column at the mesocosm decreased on average 73.7%. The concentration of the $PO_{4^-}P$ inside reed, algae and sediment in the mesocosm was increased from $0.73mg\;gDW^{-1}$, $3.81mg\;gDW^{-1}$, $466.1mg\;kg^{-1}$ to $0.83mg\;gDW^{-1}$, $4.57mg\;gDW^{-1}$ and $813.3mg\;kg^{-1}$ respectively. Algae is more sensitive than reeds in absorption of the nutrient. TP removal by settling was highest. Budgeting of TP indicated that P moved from particulates in the water column to sediment and algae. Immediately after adding $PO_{4^-}P$, water column (24.2%) and sediment (49.0%) dominated TP storage, with algae (10.3%) and reed (16.4%) holding smaller proportions of TP. After 21 days, Sediment (59.0%) and algae (17.9%) dominated TP storage, with water column (7.1%) and reed (15.8%) holding smaller proportions of TP. Estimation of phosphate movement using mesocosms is an appropriate method because wetlands have many controlling factors. Analysed data can be compared to background data for wetland construction and management.

• Journal of Wetlands Research
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• v.13 no.3
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• pp.707-720
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• 2011

For the lake case, the detention phenomenon of water body occurs and stays for a long time. Especially, following the layer of water depth direction, the lake body and water quality problems are different from the water quality of river. So according to time, the stream and water quality can be simulated by the 3-Dimensional Model, which can divide water layer for reservoir or lake. The water quality simulation result will become more reliability. For this study, the 3-Dimension Model - EFDC was used to simulate water quality of Unam reservoir in the Sumjin Dam. The HEC-GeoHMS and HEC-HMS Rainfall - Runoff Model based on GIS were used to estimate long-term runoff, and input data was constructed to the observed water level, meteorological data, water temperature, T-N and T-P. In order to apply the EFDC model, water depth was divided into 3 layers and 5,634 grids were extracted. After constructing the grid net, the water quality change of Unam reservoir in time and space was simulated. Overall, long term runoff simulation reflected the actual observed runoff well, through the water quality simulation, according to the pollution factors, the behavior characteristics can be checked, and the simulated water quality can be properly reflected. The function of EFDC has been confirmed, which water quality can be properly simulated. In the near future, to establish countermeasures for Intake Facilities of Watershed and Management, this support which some basic tools can be applied is in expectation.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.12
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• pp.1047-1055
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• 2019

Various types of numerical modeling techniques are used to predict the behavior of pollutants under various water environmental conditions in the event of a water pollutant accident. Among them, a hydraulic model that can consider water flow characteristics is the most basic and very important. The process of evaluating whether the hydraulic model accurately predicts the applied river characteristics is very important. In the verification of the modeling result, the measuring data are often used in the river. Currently, ADCP and FlowTrackers are widely used to measure the flow velocity of rivers. However, ADCP is not accurate when the depth is less than 0.6 m and also when the ratio of irreversibility near the surface is more than 40%. Futhermore, FlowTracker has a limitation in measuring at high depth and high velocity due to the direct measurement method in rivers. Simuation results, which are validated by these methods, are not reliable for low depth conditions of low flowrate and high velocity conditions of high flowrate. In this study, Lagrangian GPS floaters which measures physical quantity of water according to particle movement is used without the conventional method measured by Eulerian technique. The verification method of the model results was studied by comparing the simulation results of the hydraulic model with the velocities measured using the GPS floaters. When comparing the traveling distance of the GPS floaters with the traveling distance of the LPT simulations, the average error rate was 13.6% on distances, and the average error rate was 3.2% on velocities except for the stagnant section. Therefore, GPS floaters can be used for a correction and verification method of hydraulic model simulations.