• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.290-290
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• 2019

최근 우리나라 수자원 오염의 심각성에 관한 인식이 커지고 있으며, 수질 및 조류 관리의 필요성이 다양한 분야에서 증가하고 있다. 우리나라의 경우 초여름부터 장마 이전과 장마 이후부터 10월까지 호소의 영양 단계가 조류의 성장에 충분한 상태이기 때문에 남조류가 대량으로 증식된다. 하지만 기상 조건에 따라 조류의 발생 시기와 발생 정도는 매년 다르게 나타날 수 있다. 한편, 조류를 포함한 수질 모의 모형은 현재의 상태에 대한 정확한 모사를 통해 수질 관리와 미래의 예측 등 다양한 방면으로 활용된다. 따라서 복잡한 현상을 모형을 통해 재현하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 대청호 지역을 대상으로 CE-QUAL-W2 모형을 이용하여 2016년 1월부터 2018년 7월까지 수질 및 조류의 거동을 모의하였다. 금강의 지류 하천인 소옥천에 위치한 옥천천 측정소부터 대청호 내부의 대청댐5 구간을 상류 및 하류 경계로 설정하였고, 수질 및 조류의 모의를 위해 물환경 정보시스템과 실시간 수질 정보시스템의 관측자료 및 대청댐의 운영 자료, 기상청의 기상관측 자료를 수집하였다. 모형의 안정화(warm up) 기간을 고려하여 2015년 1월부터 2018년 7월까지 주요 수질 항목인 수온, 용존산소, 총 인, 총 질소, 클로로필-a에 대한 분석을 수행하였고, 연구대상 지역 내의 대청댐6 지점의 관측값과 모의 결과를 비교 분석하였다. 수온과 용존산소, 클로로필-a의 경우 모의 결과가 관측 값을 비교적 잘 모사하였지만, 총 인과 총 질소의 경우 자동 수질 측정지점의 값과 일반수질 측정 지점의 측정 방법의 차이로 인해 오차가 다소 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 CE-QUAL-W2 모형을 이용한 수질 및 조류 모의에 관한 연구로서, CE-QUAL-W2 모형을 이용한 수질 및 조류 관리에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1336-1337
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• 2011

본 논문은 최근 이슈가 되고 있는 해양에너지 중 해류의 흐름을 이용한 조류발전 시스템에 관한 것으로 대학 실험실규모에서 조류발전 시스템의 성능 및 특성을 효율적으로 시험 평가할 수 있도록 구성된 모의실험 장치에 관한 것이다. 조류발전은 타 에너지원에 비해 발전의 제한조건과 단점이 거의 없으며 국내 자연환경에 적용하기에 적합한 많은 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 조류발전 시스템의 성능 및 특성을 시험할 수 있도록 Motor-Generator Set(M-G Set)을 구성하였고, 최대출력제어를 위해 사전에 PSIM을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 최대 출력제어 알고리즘을 검증하였다. 구축된 조류 발전 모의실험 장치는 해양의 기후, 시간 변화에 따른 조류 속도 변화를 효율적으로 모의할 수 있도록 전동기 속도 제어를 가능하도록 하였다. 조류발전 시스템에서는 와류등으로 인해 유속을 측정하기 힘들고, 오차가 발생할 가능성이 많다. 그래서 유속 정보 없이 최대출력제어가 가능한 알고리즘을 시뮬레이션하여 수행하였다. 본 연구는 향후 실시간 발전 사항을 모니터링 할 수 있도록 LabVIEW 기반 모니터링 시스템에서 최대 출력제어 시스템을 구축하기 위한 좋은 자료로 쓰일 것이라 판단된다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.28 no.6
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• pp.507-524
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• 2019

The purpose of this study was to validate the EFDC model for the weir pool of Gangjeong-Goryong Weir located in Nakdong River, and evaluate the effect of flow control and phosphate loading reduction on the water quality and algae biomass by group (Diatom, Green, Cyanobacteria). As a result of model validation using 2018 experimental data,the time series of water level and vertical distribution of water temperature, DO, organic matter, nitrogen, and phosphorus time series were properly simulated. Seasonal fluctuations of algae biomass by group were adequately reproduced, but the deviations between measured and simulated values were significant in some periods. As a result of scenario simulations to control the water level and flow rate, the thermal stratification was resolved as the water level was lowered and the flow rate increased. The flow velocity at which the water temperature stratification was resolved was about 0.1 m/s, which is consistent with the previous study results of Baekje Weir in Geum River. Simulations of the 2Q flow scenario showed that Chl-a decreased by 8.7% and the cell density of diatom and green algae declined. The cell density of cyanobacteria increased, however, because the high concentrations of cyanobacteria in the upstream boundary conditions directly affected downstream due to increased flow velocity. In the scenario simulation of reducing the influent phosphate load concentration (average 0.056 mg/L) to 50%, Chl-a decreased by 13.6%.The results suggest that the upstream algae concentration and phosphorus load reduction should be considered simultaneously with hydraulic control to prevent algal overgrowth of Gangjeong-Goryong Weir.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.500-504
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• 2012

하구부에서의 점착성 유사의 이동량(유사량)은 조류의 비대칭성, 파랑, 하천 흐름, 조류 유속과 수위의 불일치성, 유사특성, 응집현상, 하상 침식율, 바닥지형 등 많은 인자의 영향을 받는다. 본 연구는 이들 인자들이 어떻게 영향을 주는지 살펴보기 위해 점착성 유사의 이동을 모의하는 1DV 모형을 이용하여 수치실험을 실시하고 그 결과를 분석하는 것이 목적이다. 점착성 유사의 실측자료가 부족한 실정과 현상에 대한 원인을 체계적으로 연구하는 방법을 참고하여 이상적인 조류조건을 가정하고 수치모형을 적용하였다. 점착성 유사의 특성을 고려하기 위해 응집현상이 고려되었고 가변적인 한계소류력이 적용되었다. 모의 결과를 통해서 조류의 한 주기 동안 이동하는 점착성 유사량은 가는 비점착성 유사의 이동량에 비해 조류 유속의 왜곡도에 영향을 덜 받을 수 있다는 결론이 도출되었다. 이러한 점은 가변적인 한계소류력에 기인하는 것으로 고려되며, 점착성 유사의 이동량을 연구하는 경우 가변적인 한계소류력이 고려되어야 한다는 점을 알 수 있다. 조류의 유속이 왜곡된 경우 하천으로부터 유하하는 유량이 크지 않은 경우 유사량의 방향이 조류 1 주기의 평균방향과 다를 수 있다는 결론 역시 도출된다. 조류의 수위와 유속 사이의 위상차가 유사량에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 위상차가 무시되는 진행파 형태의 조류의 경우 큰 유사량을 나타내지만 약 $90^{\circ}$의 위상차를 나타내는 정상파의 경우는 무시할 정도의 유사량이 계산되었다. 위상차가 하구부의 형태에 따라서 결정된다는 점을 생각할 때 자연적 변화, 인위적 공사 등에 따라 하구부의 형태적 변화가 발생하는 경우는 유사량의 변화 역시 고려되어야 한다는 점을 알 수 있다. 이상적인 조건에서 수행된 본 연구의 보다 객관적인 검증을 위해 Ems/Dollard 하구부에서 측정된 수위, 유속, 부유사 농도 자료와 비교하였다. 그 결과 본 연구의 이상적인 조건과 유사한 특성을 나타낸다는 점을 알 수 있었고 본 연구의 결과가 자연에서 나타나는 현상의 특성을 대변할 수 있을 것으로 유추된다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.22 no.5
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• pp.333-343
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• 2010

In Mokpo coastal zone, the characteristics showing ebb-dominant tidal flow was confirmed by analysis of observed tide and tidal currents, Physical factors occurring ebb-dominant flow were reviewed. Influence of critical depth for drying, bottom shear stress, coastal reclamation, tidal amplitude, nonlinear tide, and eddy viscosity on the change of ebb-dominant flow was investigated by applying a two-dimensional circulation model. The simulation results for a variety of conditions showed that eddy viscosity and critical depth for drying does little or no impact on the generation of asymmetric flow. Strong bottom friction stress makes ebb-dominant flow clearly. Change of tidal flat into land swells ebb- dominant flow, and change of tidal flat into sea disappears ebb-dominant flow. Nonlinear tides play a decisive role in the generation of asymmetrical tidal flow. Non-linear tides should be included in the open boundary conditions of hydrodynamic modeling in the Mokpo coastal zone.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.12 no.3
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• pp.124-132
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• 2009

The optimal type and discharging position of ocean outfall of wastewater have been determined by hydrodynamic modeling, near-field dilution modeling, and far-field dispersion modeling. Tide and tidal currents have been simulated by a finite element hydrodynamic model showing good agreements with field observations. Based on the hydrodynamic simulation results candidates of ocean outfall position were preliminary determined. Submerged single port and submerged multi-port diffuser were selected as discharging system alternatives and finally designed by considering tide, tidal currents and water depth. Initial dilution of wastewater discharged from the designed ports has been estimated by CORMIX system. A 2-dimensional random-walk dispersion model has been employed to simulate far-field dispersion of discharged wastewater.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.14 no.2
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• pp.121-129
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• 2011

The EFDC model has been simplified to enhance the computing performance in hydrodynamic modeling. Water quality module and unnecessary conditional statements were deleted in subroutine list and memory allocation. The performance of the enhanced model (EFDC-E) was checked by applying EFDC and EFDC-E models to simulating the tidal flow in Mokpo coastal zone. Both two-dimensional models and threedimensional models have been applied and compared. Three-dimensional models showed better simulation results agreeing with observed currents than two-dimensional models. The simulation results of EFDC-E model gave good results agreeing with the simulation results of EFDC model and the observed data. The computing speed of EFDC-E model is improved 3 times faster than that of EFDC model in modeling hydrodynamic flow for real time of 3 days in both 2-dimensional modeling and 3-dimensional modeling. The EFDC-E model can be used widely for hydrodynamic modeling because of improved simulation speed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1044-1048
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• 2010

해수를 이용한 세계최초의 해수수로인 송도 신도시 중앙공원 해수수로는 서해안에서 집수된 해수를 $5{\mu}m$의 공극 크기를 가지는 해수처리시설 (STF, seawater treatment facility)에 의해 여과된 뒤 2곳의 해수공급 지점에서 해수수로로 공급된다. 여과된 해수는 수로로 155L/sec의 유량으로 1.8km를 흐른 뒤 서해로 방류된다. 이러한 인공 해수수로에서는 흐름정체에 따른 수질 문제와 영양염에 의한 적조를 유발하는 조류 성장이 문제가 된다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용한 인공 해수수로내의 흐름특성 모의와 수질 모니터링의 통한 조류 생성 특성 및 장소를 비교하여 그 상관성을 분석하고자 한다. 수치모의 실험은 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하였으며, 격자망 형태는 직사각형 직각 격자가 사용되었다. 현장 모니터링을 통하여 획득한 수질 데이터와 비교 분석을 통하여 해수수로 내 해수 흐름 특성변화(유속, 와도 등)와 조류생성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 해수 수로내의 평균 유속은 0.01m/s 이었으며, 수로의 형상에 따라서 정체수역이 발생하였다. 이러한 정체수역은 현장 모니터링을 통하여 예측된 조류 발생 지역과 일치하였다. 이러한 흐름 특성과 조류생성과의 상관성 규명을 통하여 인공수로의 물순환 시스템 설계시 조류 생성을 억제할 수 있는 최적 관리를 위한 설계의 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.87-87
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• 2022

최근 국내외 이상기후 변화로 인해 일사량 증가 및 하천, 호소의 체류시간이 늘어남에 따라 조류의 과대성장이 빈번히 발생하고 있다. 하천의 조류는 크게 녹조류, 남조류, 규조류로 분류되며, 남조류 중 일부 종은생장하는 과정에서 생성하는 냄새물질, 독성물질의 배출로 문제를 야기하고 있다. 국민의 안전을 도모하기 위해 국내에서는 조류경보제, 수질예보제를 시행하고 있으며, 이는 유해남조류세포와 Chl-a농도에 따라 발령이 된다. 이렇듯 유해남조류와 Chl-a 측정은 매우 중요하며, 현재 조류의 분석방법은 현장샘플을 하여 조류검경을 통해 산정하기 때문에 시간이 많이 소요되며, 조류발생시 즉각대응이 힘들며, 육안으로 유해남조류인지 구별하기가 어렵다. 최근 원격탐사를 통해 조류의 대체 인자인 Chl-a, Phycocyanin을 통해 조류농도를 분석하고 있으나, 광합성을하는 모든 조류에는 Chl-a가 함유되어 있어 남조류와 녹조류의 정확히 구별하는데 한계점이 있다. 본 연구에서는 조류배양액을 초분광센서를 통해 조류스펙트럼을 취득하고, 남조류와 녹조류의 최대 흡수 스펙트럼을 추출하여 스펙트럼의 순간기울기 변화를 통해 남조류와 녹조류의 종분류하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.14 no.2
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• pp.151-160
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• 2002

A modeling system for three-dimensional flow (FEMOS) has been developed and applied to simulate the tidal currents of Asan Bay. The system can consider tidal flats changing with time and uses a finite element method that can adapt coastline change effectively. The simulation results for Asan Bay with large tidal flats, shallow water depth and high tidal range showed good agreements with the observed currents of long-term variations at the medium layer and short-term variations of vertical profiles. Based on the simulated tidal currents, the horizontal distributions of bottom shear stress were calculated and showed close relation with the change of bottom topography. The system can be used widely to study coastal circulation in the coastal region with complex geography.