• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.478-478
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• 2016

4대강 다기능 보 건설 이후 보 내에서 발생하는 녹조를 효과적으로 저감시키기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있으며, 댐-보 및 보-보간 연계운영 기법은 수량을 이용하여 대규모 구간에 걸쳐 효과적으로 조류를 저감시킬 수 있어 최근 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 영산강 수계 승촌보와 죽산보를 대상으로 조류저감을 위한 다기능보 연계 운영 시나리오에 대해 2차원 모델링을 이용하여 효과를 분석하고 향후 조류저감을 위한 가동보 운영방안 수립에 적용하고자 수행되었다. 시뮬레이션 기간은 2014년 7월 1일부터 7월 15일까지 남조류가 다량으로 발생하였던 시기를 모의기간으로 하였다. 분석시나리오는 최근 낙동강에서 적용된 바 있는 pulse형 방류를 실시하여 수체내에 유속과 난류를 증가시키되 승촌보와 죽산보를 연계하여 순차적인 방류와 담수를 반복하는 형태를 가정하였다. 또한 방류 규모에 따라 수위 저하범위를 0.3~2 m로 차등 적용하여 조류저감 효과를 예측하였다. 예측결과 소수력 발전방류를 이용한 pulse형 방류 연계운영 CASE에서는 최대 승촌보 3.8% 죽산보 8.4%의 저감 효과가 예측되었다. 반면 소수력과 수문방류를 동시에 이용하여 수위 저하범위를 크게 적용하는 CASE에서는 승촌보에서 최대 12.5%, 죽산보 4.7%의 저감율로 방류규모 증가에도 불구하고 죽산보의 저감율은 증가하지 않는 결과를 나타내었다. 이는 상대적으로 저수량이 큰 죽산보에서 큰 폭으로 수위를 저하시킬 경우 수위회복 기간이 길어지고 이 시기에 조류가 성장할 수 있는 조건을 제공하기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 조류의 발생 규모와 공간적 분포, 보별 유입지류 유입특성과 저수량 등 조류발생에 관련된 다양한 인자를 복합적으로 고려하여 효율적인 운영방안이 수립되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.171-179
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• 2022

본 연구에서는 본류 상류에는 춘천댐, 하류에는 의암댐 그리고 지류엔 소양강댐이 위치한 의암호를 대상으로 댐 운영에 따른 조류 저감 특성을 정량적으로 분석하였다. 이를 위해 3차원 수리 및 수질모의가 가능한 Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) 모형을 활용하였고, 실제 조류경보 수준의 녹조가 발생한 2018년 하절기를 대상으로 총 9가지 댐 운영 시나리오를 구성하여 조류저감 특성을 분석하였다. 댐 운영 시나리오는 각 댐 별 수위에 따른 방류 가능량을 참고하여 상류 춘천댐과 소양강댐에서 펄스파 형태로 특정기간 일정하게 방류하고, 하류 의암댐은 수위를 낮춰 플러싱(flushing) 효과를 유발할 수 있도록 설정하였다. 의암호는 기저 수온이 서로 다른 북한강과 소양강의 영향 및 지형적 특성으로 인해 댐별 운영에 따라 영향권이 상이하였으며, 각 지점별 조류 저감량이 달랐다. 호 내 좌안 지점의 경우 소양강댐에서 3일간 50 m³/s로 펄스 방류할 경우 클로로필-a의 첨두치가 약 50 %이상 저감될 것으로 예측되었다. 반면 우안 지점의 경우 소양강댐 방류량이 조류 저감에 거의 영향을 주지 못하였다. 녹조가 급격히 번무하는 비상 상황의 경우 의암호와 같이 상하류에 대형댐이 존재하는 수역에서는 적절한 댐 운영이 특정 지점의 녹조 저감에 효과적일 수 있을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권7호
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• pp.387-394
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• 2016

실제 하천과 호소에서 적용된 상용화된 28개 조류저감기술의 현장적용 자료를 조사하고, 이를 평가(evaluation) 분석(analysis)하여 분류(classification)하였다. 분류 기준은 공법구분, 적용 수체의 유속, 적용 시점의 3가지 기준에 의해 분류하였으며, 각 조류저감기술은 경제성, 현장 적용성, 효과 지속성, 수생태 안전성을 기준으로 평가를 실시하였다. 공법 원리별로 분류시 물리적 공법이 32.2%, 화학적 공법이 25%, 생물학적 공법이 21.4%, 복합처리 공법이 21.4%를 차지하였다. 조사된 조류저감기술의 75%는 유속 0.2 m/s 이하의 정체된 호소, 저수지, 소형 하천을 대상으로 적용되었다. 가압부상장치와 컨베이어 벨트 및 탈수장치를 탑재한 이동식 녹조제거선과 광물기반 천연 부유응집제 기술이 타 기술 대비 현장 적용성은 우수한 것으로 조사되었다. 발생현장에 적합한(site-specific) 맞춤형 조류저감기술의 도입은 pilot 규모의 장 단기 운전을 통해 효율을 검증 후 최종 도입하는 것이 바람직하다. 또한, 회수된 조류 바이오매스를 생물 자원화를 통해 에너지 회수형 조류저감기술 등의 신속한 개발 및 보급이 필요하다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.380-382
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• 2022

해상풍력발전단지 환경평가를 위한 조류충돌저감장치를 개발하기 위하여, 천연기념물 조류를 구부할 수 있는 인공지능 카메라를 개발한다. 보호해야 할 조류를 90프로 이상 정확하게 구분하기 위한 계층구조 라벨링 방법을 고안하고 YOLO5 모델을 사용하여 학습을 수행하고, 그 결과를 보인다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.268-275
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• 2013

대청호의 추동과 문의수역에 설치된 수중폭기시설의 수질 개선 및 조류저감 효과를 평가하기 위하여, 폭기시설의 영향지점과 대조지점에서 시설의 가동 전 후 수질을 분석하였다. 분석 결과, 폭기지점과 대조지점에서 수심에 따른 수온 및 용존산소의 농도 차이는 거의 없었으며, 조류의 주요 성장인자인 총인과 총질소의 농도도 거의 차이가 없었다. 이러한 결과로부터 추동과 문의수역에서 폭기시설에 의한 수체 순환 및 영양염류 저감 효과가 크지 않은 것으로 판단되었다. 하절기에 심층의 총인 농도가 매우 높았으며, 이는 오염된 퇴적물로부터 용출되었거나 강우에 의해 외부로부터 유입된 것으로 판단되었다. 이 시기에 폭기시설을 가동할 경우 총인이 확산되어 조류의 성장을 촉진시킬 수 있으므로, 폭기시설의 가동 시기를 결정할 때 이를 고려하여야 한다.

• 환경영향평가
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• 제28권6호
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• pp.507-524
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• 2019

본 연구의 목적은 낙동강 내에 위치한 강정고령보 구간을 대상으로 EFDC 모델을 검정하고, 보 구간의 유량에 따른 체류시간과 유입수 인 농도 변화가 수질 및 조류 그룹별(규조류, 녹조류, 남조류) 생체량에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 2018년 실험자료를 이용하여 모델을 검정한 결과, 보 구간의 수위와 수온의 수직 분포, DO, 유기물, 질소, 인 계열의 시계열 변화를 적절히 모의하였다. 조류 그룹별 생체량 예측에 있어서는 계절별 변동 특성은 적절히 재현하였으나, 일부기간에 실측값과 편차가 크게 나타났다. 보의 관리수위와 유량을 조절하는 시나리오 모의결과, 보의 운영 수위를 낮출수록 유량을 증가시킬수록 수온성층이 완화 또는 해소되는 것으로 분석되었다. 강정고령보에서 수온성층이 해소된 유속은 약 0.1 m/s였으며, 이는 금강의 백제보에서 연구결과와 일치한다. 2Q 유량 시나리오 모의결과, Chl-a는 8.7% 감소하였고 규조류와 녹조류 세포수 밀도도 감소하였다. 하지만 남조류 세포수는 오히려 증가하였는데, 그 이유는 유량이 증가함에 따라 유속이 빨라져 상류경계조건의 높은 남조류 농도가 하류에 직접 영향을 끼친 것으로 나타났다. 유입수 인 부하 농도(평균 0.056mg/L)를 50% 수준으로 저감하는 시나리오 모의결과, Chl-a는 13.6 % 감소하였다. 연구결과는 강정고령보의 조류 과잉성장을 억제하기 위해서는 수리학적 제어와 함께 상류 유입 조류 농도와 인 부하량 저감이 동시에 고려되어야 함을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1333-1337
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• 2006

표층수를 주요 취수원으로 활용하는 우리나라의 경우 저수지 내 남조류 대발생시 주로 인공순환에 의한 제어방안을 적용하고 있다. 본 연구에서는 간헐식 폭기장치를 사용중에 있는 H호를 대상으로 식물플랑크톤 제어 효과를 평가하고, 이에 따른 식물플랑크톤의 수직적 분포와 선택 취수와의 연관성을 규명하여 정수장 유입 원수의 수질을 향상하고자 하였다. 2005년 H호의 남조류 농도는 최대 $1.2mg/m^3 $ 수준으로 낮은 분포로 조사되었다. 남조강에 대한 폭기 효과는 6월에는 워낙 그 농도가 낮아 효과 분석 자체가 무의미 하였으나, 10월에는 비영향지점 보다 영향지점의 최대 농도가 약 28% 저감되는 효과를 확인하였다. 조사 기간 중 가장 높은 농도를 보인 조류강은 Cryptophyta이었으며 6월9일에 약 $5mg/m^3$ 농도로 측정되었다. 10월6일에는 Diatom, Bluegreen, Green algae, Cryptophyta가 비슷한 농도 분포로 혼재된 양상을 보였다. 다른 조류강의 경우 조사 기간 중 $3mg/m^3$ 이하의 농도로 측정되었다. 취수탑을 중심으로 설치하여 운영하는 간헐식 폭기장치 1기의 유효 영향 범위를 조사하기 위하여 폭기 영향권에서 식물플랑크톤 분포를 submersible fluorescence probe로 현장에서 실시간으로 조사한 결과 식물플랑크톤 밀도는 감소하고 수직적인 분포층은 깊어지는 현상을 보였다. 이러한 효과를 보이는 거리는 폭기 장치로부터 약 50m로 나타났으며 pH, DO, 수온항목의 결과에서도 같은 현상을 보였다. 이 결과에 따르면 현재 설치된 총 7기의 폭기 장치의 유효영향 범위는 최대 $0.07km^2$ 면적에 그 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되어, 남조 수화현상이 심화될 경우 인공순환에 의한 저감효과가 크지는 않을 것으로 예측된다. 조사 기간중 H호의 현존 식물플랑크톤량의 $60%{\sim}87%$가 수심 10m 이내에 분포하였고, 녹조강과 남조강이 우점하는 하절기에는 5m 이내에 주로 분포하였다. 취수탑 지점의 수심이 연중 $25{\sim}35m$를 유지하는 H호의 경우 간헐식 폭기장치를 가동하는 기간은 물론 그 외 기간에도 취수구의 심도를 표층 10m 이하로 유지 할 경우 전체 조류 유입량을 60% 이상 저감할 수 있을 것으로 조사되었다.

• 한국습지학회지
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• 제20권4호
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• pp.363-369
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• 2018

최근 환경 문제로 대두되고 있는 것 중 하나는 대기 중 $CO_2$의 증가로 인한 기후변화이다. 이에 대한 영향으로 생태계가 변화하고 있으며, 다양한 환경문제가 발생되고 있다. 이로 인해 전 세계적으로 $CO_2$ 저감을 위한 다양한 연구들이 수행중이며, 이 중 미세조류를 이용한 $CO_2$ 저감 방안은 환경 친화적인 방법이라 할 수 있다. 그러나 미세조류를 이용한 $CO_2$ 저감 방안은 대부분 단일 종을 대상으로 하고 있으며, 자연 하천을 대상으로 한 미세조류의 $CO_2$ 고정 효율에 대한 연구는 전무한 실정이다. 그러므로 본 연구는 우리나라 하천 내 존재하는 미세조류들을 파악하고, 미세조류의 생장특성을 분석하여 최적의 배양조건을 도출 하였다. 그리고 $CO_2$ 농도와 주입 속도에 따른 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 분석하여 자연 하천 내 존재하는 미세조류의 $CO_2$ 고정효율에 대해 연구하고자 하였다. 섬강 내 존재하는 미세조류를 배양하여 동정한 결과 6종의 우점종(Ankistrodesmus falcatus, Scenedesmus intermedius, Selenodictyum sp., Xanthidium apiculatum var. laeve, Cosmarium pseudoquinarium, Dictyosphaerium pulchellum)이 관찰되었으며, 이 종들은 모두 녹조류에 해당하였다. 한편 이산화탄소 농도 구배(5% $CO_2$, 10% $CO_2$, 15%$CO_2$, 대기조건의 가스 0.038% $CO_2$)와 유속(0.25, 0.5LPM)이 다른 가스를 주입하여 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 변화를 살펴본 결과 이산화탄소의 농도가 증가할수록 biomass와 클로로필 a가 증가하였으며, 같은 이산화탄소 농도에서는 유속이 더 빠른 곳에서 미세조류의 biomass와 클로로필 a의 양이 더 증가하였다. 또한 미세조류에 고정화된 이산화탄소의 양은 주입되는 가스의 유속이 빠를수록 고정되는 이산화탄소의 양이 더 높아지는 경향을 보였다. 본 연구는 기존의 단일 종에서 행해지는 연구가 아닌 하천 전체의 미세조류를 대상으로 수행한 연구이며, 하천 내 존재하는 미세조류의 이산화탄소 고정을 위한 최적의 조건을 도출하고, 하천 내 존재하는 미세조류로부터 고정화된 이산화탄소의 양을 정량화하여 향후 이산화탄소 감축을 위한 정책을 위한 기초자료에 이용할 수 있다는 것에 큰 의의가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.793-797
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• 2010

물리적 녹조저감 기술인 커튼형 수류차단막은 유입 하천과 저수지 천이부에서 높은 영양염류와 조류를 포함한 표층 수류의 차단 또는 우회를 통해 본류 수역의 녹조발생을 저감하는 대책이다. 본 연구에서는 2009년 5월 회남대교 약 2 km 상류에 시범 설치된 대청호의 수류차단막 효과를 분석하고자 선행연구에서 보정한 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질 모델을 최근의 수문사상인 2009년 6~8월까지 적용하여 검보정하고 수치모의를 실시하였다. 저수지 수위와 실측수위를 비교한 결과, 7월 중순 유입량 증가에 따른 수위 상승을 잘 반영하였고, 결정계수값($R^2$)이 0.997로 나타나 모델은 저수지 물수지 계산에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 댐앞과 회남수역에서 수심별 수온예측 오차는 AME 0.258~$1.584^{\circ}C$, RMSE 0.393~$2.548^{\circ}C$의 범위로 실측값을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 회남, 댐, 추동, 문의 수역의 표층에서 $PO_4$-P 및 Chl-a 농도에 대한 모의값과 실측값의 시계열 비교 결과, 모델은 저수지내 각 측정지점에서 실측값의 시계열 변화를 잘 모의하였고, 회남수역에서 7월 중순 홍수 유입에 따라 증가하였다. 특히, $PO_4$-P 농도가 0.06 mg/L까지 증가하는 것으로 나타났다. 이는 홍수기에 높은 영양염류를 포함한 탁수가 수류차단막 하단을 통과하여 수리학적 도수현상(Hydraulic jump)을 일으킨 것이 원인이라 판단된다. 수류차단막 설치에 따라 회남수역의 표층에서 Chl-a 농도의 저감 효과가 두드러졌으나, 댐, 추동 및 문의수역에서의 제어 효과는 미미하였다. 이와 같이 회남수역에서 효과가 큰 이유는 2009년 수문사상의 영향과 저수지 지형특성상 유입수의 영향을 직접받기 때문으로 판단된다. 또한, 회남수역에서 수류차단막 설치에 따른 T-N 및 T-P 평균 저감 효율(수류차단막이 설치되지 않은 경우에 대한 설치 후 농도 저감 비)은 각각 10.8% 및 19.1%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 각각 1.637 mg/L에서 1.461 mg/L 및 0.047 mg/L에서 0.038 mg/L로 나타났다. DIN 및 $PO_4$-P 평균 저감 효율은 각각 6.4% 및 24.6%이었고, Chl-a 평균 저감 효율은 25.5%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 0.025 mg/L에서 0.018 mg/L로 나타났다. 모의결과를 종합해 볼 때, 대청호에 시범 설치된 조류제어용 수류차단막은 2009년의 수문사상에서 회남수역의 녹조발생 저감에 기여한 것으로 판단된다. 또한 대청호에서 유사한 수문사상을 보인 2006년(62일간)에 비해 2009년(28일간)에 조류주의보 발령 일수가 대폭 줄었다는 사실도 차단막의 효과를 간접적으로 확인해 준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.1-1
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• 2017

녹조현상은 부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 부유성의 조류(식물 플랑크톤)가 대량 증식하여 수면에 집적하게 되고 물의 색을 현저하게 녹색으로 변화시킴으로써 발생된다. 최근에는 이러한 녹조 현상이 광역화, 독성화, 장기화의 특성을 띠며 빈번히 발생되고 있다. 녹조현상은 독소를 발생시키는 남조류에 의해 수생식물에 악영향을 주는 것으로 알려져 있다. 예를 들면 독소에 의한 가축에의 영향, 생태계 파괴로 인한 생태학적인 문제, 산소결핍으로 인한 물고기 및 각종 수중생물 폐사 등의 심각한 문제를 야기한다. 또한 조류는 식수에서 맛과 냄새를 유발할 뿐 아니라 Microcystin-LR과 같은 유해한 독소를 배출하여 공중 보건을 위협한다. 이에 식수원으로 사용되는 하천의 조류 번식에 따른 대응방안 마련이 절실히 요구된다. 유입되는 조류로 부터의 정수처리 설비의 처리 부하를 줄이기 위해서는 취수시스템과 연계한 고속 전처리 조류 제거 시스템을 개발이 필요하다. 기존의 전기응집부상공정(Electro-Coagulation and Flotation, ECF)은 화학 약품(응집제) 투여량이 적은 이점이 있지만 비교적 긴 전기 분해 시간이 필요하여 기존 정수처리 시스템과 연계성에 있어 한계가 있다. 이에 본 연구는 전기 분해 시간을 줄여 유입된 조류를 수 초 내에 응집하여 1분 이내에 조류를 분리하는 초고속 조류 전처리 기술을 개발하였다. 개발된 기술의 현장적용 및 실험 결과, 응집과정이 없이도 Chlo-a는 약 45 %의 제거 효율을 나타났다. 또한 응집제의 투입 및 전극에 의한 부상시스템에 의해 Chlo-a가 약 80 %로 제거되는 것으로 나타나 빈번하게 발생되는 조류로부터 안정적인 물 공급을 위한 전처리 공정으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.