• 대한환경공학회지
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• 제37권5호
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• pp.253-261
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• 2015

1998년부터 2008년까지 낙동강 물금지점의 수질, 수리 및 기상 인자를 통해 조류발생의 주요 영향인자를 평가하고 chlorophyll-a (chl-a) 예측 모델을 도출하였다. 분석 전 데이터의 신뢰도 향상을 위해 이상치를 제거하는 전처리 과정을 수행하였다. 국내 태풍영향기간을 산정하여 태풍영향기간에 포함된 데이터는 제외를 하였고 관리도 기법을 적용하여 이상치를 제거하였다. 이후 분석과정은 Method 1과 2 두 가지 방법으로 나뉘었다. Method 1은 전처리 과정을 거친 17개 항목의 데이터를 직접 이용하여 chl-a 예측모형을 도출 하였고, Method 2는 전처리 후 주요 영향인자를 도출하여 이를 통해 모형을 개발하였다. Method 2의 상관관계 분석결과 물금지역의 chl-a에 대한 주요영향인자는 수온, pH, DO, BOD, COD, T-N, $NO_3-N$, $PO_4-P$, 유량, 유속 및 수심으로 나타났다. Method 1, 2에 의한 chl-a 회귀모형은 각각 $R^2$ 값이 0.799 및 0.790의 높은 유의성을 나타내었고 2009~2010년의 데이터로 검증하였다. Method 1에 의한 chl-a 예측모형의 training period와 validation period의 RMSE 값은 각각 20.912와 24.423으로 나타났으며 Method 2를 통한 모델은 각각 21.422 및 26.277을 나타냈다. 예측 모형 도출 결과 Method 1 및 2 모두 BOD, DO 및 $PO_4-P$ 세 가지 인자가 주요한 역할을 한 것을 볼 때 향후 물금 지점의 조류 발생은 BOD, DO 및 $PO_4-P$를 중점적으로 관리할 필요가 있다고 판단된다.

• 생태와환경
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• 제42권1호
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• pp.85-94
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• 2009

용담댐 저수지에 설치된 대류식 순환장치에 대한 현장 조사 결과에 의하면 수평방향의 직접영향권은 성층 강도에 큰 영향 없이 반지름 $7{\sim}10m$에 이르는 것으로 조사 되었으며 수직방향으로는 성층강도에 따라 또는 가동기간에 따라 조금씩 달라지는 것으로 나타났다. 즉 가동시간이 길어짐에 따라 하층에서 올라온 수온이 낮은 수체는 보다 깊게 먼 곳까지 이동하는 것으로 나타났으나 성층을 깨지는 못하는 것으로 나타났다. 2008년 현장에서 실측 조사한 결과와 CFD모사 결과에 의하면 이런 조건에서 한 달을 가동하면 하층에서 올라온 수체가 대류식 장치 주변으로 수심 8 m, 지름 120 m의 수층을 이루게 되며 50일을 가동하면 수심 10 m, 지름 130m의 수층을 이루는 것으로 평가되었다. 대류식 순환장치가 설치된 지역에 대한 CFD모사를 하기 전에 이 지역의 흐름특성을 평가하였다. 대상 지역의 흐름은 연중 크게 3가지로 구분되었으며 각각의 경우 유량은 다르지만 저수지 수체의 흐름 속도는 모두 $0.05{\sim}1.5cm\;sec^{-1}$로 나타나 CFD모사시에 저수지 흐름을 고려하지 않아도 될 것으로 평가되었다. CFD를 이용한 수체거동 모사결과 순환장치로부터 3m지점에서의 유속은 $0.25m\;sec^{-1}$를 나타냈고, 5m지점에서는 $0.2m\;sec^{-1}$를 나타냈다. 현장 실측 결과와 비교시 유속은 모사 결과가 조금 크게 산정되는 것으로 나타났으나 향후 보다 많은 자료를 확보하여 비교해 보아야 할 것으로 판단되었다. 반면 영향범위는 반경방향으로 10 m지점까지는 직접영향을 받고, 그 보다 먼 지점은 간접영향권임을 나타내고 있어 이는 모사결과와 실측치 간에 일치하는 것으로 나타났다. 수면에서의 온도분포는 순환장치로부터 분출된 저온의 물이 반지름 약 10 m지점까지는 수온변화에 영향을 미치는 직접영향권인 것을 알 수 있다. 이상과 같이 모사 결과는 현장에서 실측한 것과 유사한 결과를 나타내므로 결과의 신뢰성이 높은 것으로 판단되었다.

• 한국습지학회지
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• 제21권1호
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• pp.34-42
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• 2019

기저유출은 지표하를 통하여 느리게 하천으로 유입되며 하천 관리에 있어서 중요한 요소이다. 기저유출의 정확한 파악을 위하여 본 연구에서 활용된 주지하수감수곡선(MRC) 방법을 포함한 다양한 방법들이 연구되었지만, 측정 불가능한 기저유출의 특성상 정량적인 평가는 어렵다. MRC를 활용한 선행 연구들은 연구 기간 내에 존재하는 모든 감수부를 활용하였으며 이는 국내환경에서 부정확한 MRC를 유도하였다. 본 연구는 기존에 행해지던 주지하수감수곡선(MRC) 분리방법을 국내 특성을 고려하여 계절과 유황특성으로 구분하고 기저유출 분리에 적용하였다. 연구대상지역은 한강, 낙동강 그리고 금강수계에서 각 3곳의 유량관측점을 선정하여 총 9 곳이며, 수리구조물의 영향이 없도록 상류지역에서 선정하였다. MRC를 도출하기 위하여 기존에 제작된 프로그램을 사용하였으며, 관측점 별로 총 세 개의 MRC를 도출하였다. 전체 기간에 대한 MRC와 본 연구에서 구분한 계절과 유황을 고려한 MRC 두 가지이다. 유황을 고려한 MRC는 낮은 R2값과 감수곡선과 비슷한 추세의 MRC를 도출하였다. 계절을 고려한 MRC의 경우 기저유출분리에 적합한 양상을 보여주었으며 계절별 특성이 뚜렷하게 반영된 MRC를 도출하였다. 두 가지 방법에 따라 도출된 MRC를 비교하였을 때, 계절을 고려한 MRC는 기존의 MRC를 사용한 분리과정에서 과산정 되었던 기저유출량이 감소되고 안정되게 분리되었다. 유황을 고려한 MRC의 경우 그래프 상의 감수부가 다양한 감수양상을 가지고 있었으며 이에 따라 낮은 R2값의 MRC가 도출되었다. 따라서 기저유출을 분리하기 위해선 계절을 고려한 MRC가 더 높은 정확성을 보일 것으로 판단되며, 유황을 고려한 MRC의 경우, 추가적인 보정 작업을 통해서 신뢰도 높은 MRC의 도출이 필요할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제52권2호
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• pp.118-125
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• 2019

어류의 유영능력은 어류의 생존을 결정짓는 중요한 요인이다. 또한, 어류의 유영능력 측정값은 어도 설치 시 서식하는 종에 대한 기초자료, 생태 하천 복원 시 어류의 서식 및 산란장 조성, 생태유량 산정 시 자료로 활용할 수 있다. 그러나 국내의 경우 담수어류의 유영능력에 대한 연구가 거의 이루어지지 않거나, 부족한 면이 있기 때문에 어류의 유영능력이 고려되지 않은 상태에서 어도들이 설치되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 금강 수역에서 서식하는 붕어(Carassius auratus), 참갈겨니(Zacco koreanus), 줄몰개(Gnathopogon strigatus), 납자루(Acheilognathus lanceolata intermedia)를 대상으로 유영능력측정기 (Swim tunnel respirometer, $Loligo^{(R)}$ System)를 사용하여 돌진속도, 전진속도를 포함한 유영속도를 측정하였다. 종별 평균 돌진속도의 $U_{crit}$ (임계유영속도) 값은 붕어(C. auratus) $0.8{\pm}0.04m\;s^{-1}$; 참갈겨니(Z. koreanus) $0.77{\pm}0.04m\;s^{-1}$; 줄몰개(G. strigatus) $0.95{\pm}0.04m\;s^{-1}$; 납자루(A. lanceolata intermedia) $0.73{\pm}0.03m\;s^{-1}$으로 측정되었고, 각 종별 평균 전진속도의 $U_{crit}$ 값은 C. auratus $0.54m\;s^{-1}$, Z. koreanus $0.67m\;s^{-1}$, G. strigatus $0.7m\;s^{-1}$, A. lanceolata intermedia $0.54m\;s^{-1}$로 측정되었다. 본 실험에서 사용된 어류는 금강 수계에서 채집된 담수어류 중 4종만을 선정하여 실험이 진행되었기 때문에 한국의 전체 수계에 서식하는 해당 종을 대표하기에는 부족한 면이 있지만, 해당 수계에 서식하는 종의 특성 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 향후 국내에 서식하는 보다 다양한 담수어류에 대한 유영능력 평가가 필요하며, 이들 자료를 활용한 어도를 통한 하천의 연결성 확보가 요구된다.

• 한국환경기술학회지
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• 제19권6호
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• pp.503-513
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• 2018

영산강 수계의 오염총량관리 이행사항 평가 및 원활한 제도 운영을 위해 단위유역 내 행정구역경계에 해당되는 소하천에 대해 지속적으로 시행하는 있는 모니터링 자료를 토대로 특성을 분석하였다. 모니터링 해당기간(2011~2016년) 내 모니터링은 1분기에 비해 2분기 측정 횟수가 많아 목표수질 설정 및 평가 시 측정횟수 등을 고려해야 하며, 일반적 하천처럼 상류지역 보다 하류지역의 하천이 수질이 악화되어 있는 것으로 분석되었다. 더불어 모니터링 지점의 오염부하량을 산정한 결과 풍영정천, 삼포천 등에서 수질이 매우 악화되어 있는 것으로 분석되었다. 이는 유량 및 BOD, T-P의 농도가 높아 영산강 본류의 수질에 미치는 영향이 크므로 수질개선을 위해서는 각종 오염원의 관리가 필요한 것으로 분석되었다. 또한, 목표수질 대상항목인 BOD 및 T-P의 측정항목간의 연관성을 평가하기 위해 지점별로 상관분석을 한 결과 BOD는 COD, TOC와 연관성이 높게 나타나 유기물과 관련된 오염원의 배출에 의한 영향을 받는 것으로, T-P는 SS, COD와의 연관성이 높게 나타나 강우에 의한 유입의 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구에서의 장기간 모니터링을 수행하여 축적된 수질자료를 분석하고 특성을 파악함으로써 해당수계의 수질관리에 효율적이고 과학적인 방안을 설계함에 있어 기초자료 및 방향을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제5권2호
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• pp.215-235
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• 1996

본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad ＆ Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad ＆ Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad ＆ Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH＋7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.