• Economic and Environmental Geology
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• v.29 no.6
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• pp.713-724
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• 1996

The time-series resident solute concentrations, monitored at two field plots using the automated 144-channel TDR system by Kim (this issue), are used to investigate the dominant transport mechanism at field scale. Two models, based on contradictory assumptions for describing the solute transport in the vadose zone, are fitted to the measured mean breakthrough curves (BTCs): the deterministic one-dimensional convection-dispersion model (CDE) and the stochastic-convective lognormal transfer function model (CLT). In addition, moment analysis has been performed using the probability density functions (pdfs) of the travel time of resident concentration. Results of moment analysis have shown that the first and second time moments of resident pdf are larger than those of flux pdf. Based on the time moments, expressed in function of model parameters, variance and dispersion of resident solute travel times are derived. The relationship between variance or dispersion of solute travel time and depth has been found to be identical for both the time-series flux and resident concentrations. Based on these relationships, the two models have been tested. However, due to the significant variations of transport properties across depth, the test has led to unreliable results. Consequently, the model performance has been evaluated based on predictability of the time-series resident BTCs at other depths after calibration at the first depth. The evaluation of model predictability has resulted in a clear conclusion that for both experimental sites the CLT model gives more accurate prediction than the CDE model. This suggests that solute transport at natural field soils is more likely governed by a stream tube model concept with correlated flow than a complete mixing model. Poor prediction of CDE model is attributed to the underestimation of solute spreading and thus resulting in an overprediction of peak concentration.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.5
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• pp.335-345
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• 2021

The one-dimensional solute transport models have been developed for recent decades to predict behavior and fate of solutes in rivers. Transient storage model (TSM) is the most popular model because of its simple conceptualization to consider the complexity of natural rivers. However, the TSM is highly dependent on its parameters which cannot be directly measured. In addition, the TSM interprets the late-time behavior of concentration curves in the shape of an exponential function, which has been evaluated as not suitable for actual solute behavior in natural rivers. In this study, we suggested a stochastic approach to the solute transport analysis. We delineated the model development and model application to a natural river, and compared the results of the proposed model to those of the TSM. To validate the proposed model, a tracer test was carried out in the 4.85 km reach of Gam Creek, one of the first-order tributaries of Nakdong River, South Korea. As a result of comparing the power-law slope of the tail of breakthrough curves, the simulation results from the stochastic storage model yielded the average error rate of 0.24, which is more accurate than the 14.03 and 1.87 from advection-dispersion model and TSM, respectively. This study demonstrated the appropriateness of the power-law residence time distribution to the hyporheic zone of the Gam Creek.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.14 no.4
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• pp.231-238
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• 2011

In this work, the numerical analysis for the zincate behavior at a zinc electrode with an electrolyte flow was carried out for a ZAFC. The Nernst-Planck equation with a boundary condition of Butler-Volmer type was adopted to describe electrochemical effects of mass transfer, migration, kinetics of electrode. The Navier-Stokes equation, coupling to the Nernst-Planck equation, is also applied to describe the internal electrolyte flow fields. The validity of the numerical model is proved through the comparative analysis between numerical and experimental results. The concentration of zincate and the current density were also investigated at a zinc anode according to various electrolyte velocities. We have found the concentration of zincate decreased and the current density increased with an increase in the electrolyte velocity.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.2
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• pp.133-142
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• 2005

The settling concentration of fine suspended solid particles(alumina(Al$_2$O$_3$) and quartz(SiO$_2$)) is investigated with the physico-chemical effects(initial concentration, pH and NaCl). Laboratory tests have confirmed the significant influence of increasing initial concentration and salinity which can lead to flocculation due to the intermolecular attraction. Furthermore, the influence of the pH value on the concentration-time corves of alumina has been on firmed. Besides a numerical model to predict the behaviour of cohesive deposit under still water is analyzed by solving the unsteady one-dimensional diffusion-advection equation with a explicit, implicit, Crank-Nicolson and finite difference scheme. The model predicts the existence of an equilibrium concentration. Application of the model with implicit centered difference to data from settling experiments shows a similar distribution.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.14 no.4
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• pp.867-874
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• 1994

The complex nature of low flow transport and transformation of nonconservative pollutants in natural streams has been investigated using a numerical solution of a proposed mathematical model that is based on a pair of mass balance equations describing the advection, dispersion, decay and mass exchange mechanisms in streams and in storage zones. In the present study, a mathematical model (named "Storage-Transformation Model") has been developed to predict adequately the non-Fickian nature of mixing and transformation mechanisms for decaying substances in natural streams under low flow conditions. Comparisons of the computed concentration-time curves with the measured data show that the Storage-Transformation Model yields better agreements in general shape, peak concentration and time to peak than the conventional 1-D dispersion model. The proposed model shows significant improvement over the 1-D dispersion model in predicting natural transport and transformation processes in streams through pools and riffles.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.10 no.3
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• pp.24-31
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• 2005

This study presents a contaminant transport model suitable for a 2-dimensional heterogeneous aquifer with multiple contaminant sources. It uses a streamline simulation, which transforms a multi-dimensional problem into multiple 1dimensional problems. It runs flow simulation, streamline tracking, and calculation of contaminant concentrations by turns. The model is verificated with a Visual MODFLOW by comparing contaminant concentration distributions and breakthrough curves at an observation well. Due to its fast simulation, it can be applied to time consuming simulations such as in a fine-grided aquifer, an inverse modeling and other applications.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.731-736
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• 2004

강우-유출과정의 수문학적 현상을 보다 정확히 분석하고 예측하는 기법으로 강우에 의한 유출의 반응을 나타내는 지체시간, 도달시간 등 수문학적 반응시간을 유역의 지형형태학적 인자들과 연계하는 방법이 많이 이용되고 있다. 이에 본 연구에서는 Clark방법과 지형형태학적 순간단위도(GIUH)를 이용하여 계측유역의 강우-유출반응을 모의하였고, 이를 관측된 값과 비교하여 미계측유역의 적용성 여부를 검토해보았다. 대상 유역의 하상지형인자 및 지형형태학적 특성은 Arc-View를 이용하여 구하였으며, 이를 기존의 문헌자료와 비교해보았다. Clark방법의 매개변수의 결정에 있어서 시간-면적곡선은 HEC-1의 무차원 식을 이용하였고, 도달시간은 Kirpich 공식을 이용하여 구하였으며, 저류상수는 Clark방법에 의해 추정된 순간단위도의 첨두유량이 Horton의 차수비의 함수로 구한 철두유량과 같아지는 값으로 결정하였다. 본 연구는 전적비교를 출구점으로하는 유역면적 $8.5km^2$인 설마천을 대상유역으로 하였으며, 모의된 강우-유출반응과 비교하기 위해 사용된 강우사상은 2002년의 8월 4일과 2002년 10월 6일의 10분 단위 우량이다. Clark방법과 GIUH를 이용하여 모의한 유출곡선과 관측된 유출곡선을 비교해본 결과 첨두유량은 8월의 강우사상 때는 $21\%$크게, 10월의 강우사상 때는 $35\%$작게 나타났다. 첨두시간은 모의된 경우가 각각 10분, 20분 빨리 도달하였다. 또한 이러한 결과는 유역의 도달시긴에 가장 민감하게 반응함을 알 수 있었다. 따라서, 유역의 도달시간 산정에 주의를 요한다면 프랙탈 차원이 유사한 미계측유역의 수문곡선 산정에 있어서 Clark방법과 GIUH를 이용하는 방법도 유용하다고 사료된다. 주는 각 수문인자 중 강우시간분포와 유효우량 산정방법 그리고 유출모형에 대해 자자 검토하였으며, 최종적으로 면적에 따른 임계지속기간과 유출량의 변화를 검토해 보았다.이를 각각의 경우의 해석해 결과와 비교${\cdot}$분석하였다. 후방추적 퍼프모형은 전방추적 퍼프모형에 비하여 사용된 퍼프수와 관계없이 작은 오차를 발생하였으며, 전체적으로 퍼프 모형이 입자모형보다는 훨씬 적은 수의 계산을 통해서도 작은 오차를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 Gaussian 분포를 갖는 퍼프모형은 전단흐름에서의 긴 유선형 농도분포를 모의할 수 없었고, 이에 관한 오차는 전단계수가 증가함에 따라 비선형적으로 증가하였다. 향후, 보다 다양한 흐름영역에서 장${\cdot}$단점 분석 및 오차해석을 수행한 후에 각각의 Lagrangian 모형의 장점만을 갖는 모형결합 방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.mm/$m^{2}$로 감소한 소견을 보였다. 승모판 성형술은 전 승모판엽 탈출증이 있는 두 환아에서 동시에 시행하였다. 수술 후 1년 내 시행한 심초음파에서 모든 환아에서 단지 경등도 이하의 승모판 폐쇄 부전 소견을 보였다. 수술 후 조기 사망은 없었으며, 합병증으로는 유미흉이 한 명에서 있었다. 술 후 10개월째 허혈성 확장성 심근증이 호전되지 않아 Dor 술식을 시행한 후 사망한 예를 제외한 나머지 6명은 특이 증상 없이 정상 생활 중이다 결론: 좌관상동맥 페동맥이상 기시증은 드물기는 하나, 영유아기에 심근경색 및 허혈성 심근증 또는 선천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌관상동맥-대동맥 이식술로 수술적 교정을 해줌으로써 좋은 성적을 기대할 수 있음을 보여주었다.특히 교사들이 중요하

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.1
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• pp.23-32
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• 2022

This paper performs two-dimensional numerical simulation of surface water-groundwater coupled flow and solute transport to investigate the effect of the hyporheic exchange at the sediment-water interface (SWI) on surface solute transport. For the impermeable bed case in the absence of hyporheic flow, the trapping effect of flow recirculation associated with the ripple bed controls the shape of breakthrough curves (BTCs). However, the permeable bed case with hyporheic flow stimulates the extended tailing of the BTCs more significantly due to the elevated concentration of the BTC tailing resulting from slow hyporheic velocity. Also, the increased bottom pressure at the SWI with an increase in surface velocity shortens the BTC tailing because of increasing hyporheic velocity. These results infer that hyporhiec flow is critically important in predicting solute residence times in surface water.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.75-75
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• 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.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.3 no.3
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• pp.28-35
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• 1994

Caustic Soda Treatment Systems need a concentration measurement device in order to monitor the weight reduction amount of polyester fabrics. Since the reduction process requires several concentration measurements, we have to do the unit titration fast and exactly. Therefore, a proposition of estimation algorithm for finding the equivalent point in the titration process is needed. In this paper, we used the cardinal spline algorithm, to estimate the proper curve with the measured pH-values after each injection of titration sdution, to predict the equivalent point. While the processing time is elapsed, several equivalent points are estimated and drawed the line graph of fabrics weight reduction automatically. Finally, we designed the hardware and the software of an automatic titration system that can generate the reduction ending signal of Caustic Soda Treatment System.