• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.18 no.3
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• pp.179-188
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• 2006

The purpose of this study is to quantitatively estimate the settling and erosional properties for cohesive sediments in Shihwa lake. Settling tests are conducted by multi-depth method using a specially designed 1.8 m tall settling column, and erosion tests are conducted with annular flume under the uniform bed condition. As result of settling tests, it is confirmed that the settling velocity of the cohesive sediments has the range of $0.002 for suspended sediments concentration of 0.1$0.19{\sim}0.55N/m^{2}$ for bed shear stress of $1.14{\sim}1.32g/cm^{3}$, and the erosion rate coefficient decreases with logarithmic function in a range of $18.4{\sim}3.9mg/cm^{2}{\cdot}hr$ with increase of bed shear stress.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.39 no.4 s.118
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• pp.450-461
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• 2006

In this study, sorption kinetics of lead (Pb) and cadmium (Cd) onto coastal sediments were investigated at pH 5.5 using laboratory batch adsorbers. Four different models: one-site mass transfer model (OSMTM), pseudo-first-order kinetic model (PFOKM) ,pseudo-second-order kinetic model (PSOKM) and two compartment first-order kinetic model (TCFOKM) were used to analyze the sorption kinetics. As expected from the number of model parameters involved, the three-parameter TCFOKM was better than the two-parameter OSMTM, PFOKM and PSOKM in describing sorption kinetics of Pb and Cd onto sediments. Most sorption of Pb and Cd was rapidly completed within the first three hours, followed by slow sorption in the subsequent period of sorption. All models predicted that the sorbed amount at the apparent sorption ($q_{e,s}$) equilibria increased as the CEC and surface area of the sediments increased, regardless of initial spiking concentration ($C_0$) and heavy metal and the sediment type. The sorption rate constant ($k_s,\;hr^{-1}$) in OSMTM also increased as the CEC and BET surface area increased. The rate constant of pseudo-first-order sorption ($k_{p1,s},\;hr^{-1}$) in PFOKM were not correlated with sediment characteristics. The results of PSOKM analysis showed that the rate constant of pseudo-second-order sorption ($k_{p2,s},\;g\;mmol^{-1}\;hr^{-1}$) and the initial sorption rate ($v_{o,s},\;mg\;g^{-1}\;hr^{-1}$) were not correlated with sediment characteristics. The fast sorption fraction ($f_{1,s}$) in TCFOKM increased as CEC and BET surface increased regardless of initial aqueous phase concentrations. The sorption rate constant of fast fraction ($k_{1,s}=10^{0.1}-10^{1.0}\;hr^{-1}$) was much greater than that of slow sorption fraction ($k_{2,s}=10^{-2}-10^{-4}\;hr^{-1}$) respectively.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.9
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• pp.863-872
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• 2008

In this study, a series of deposition tests have been conducted on saltwater condition(salinity 32 %o) using an annular flume, in order to estimate depositional properties of kaolinite sediments and to analyze the effect of the initial concentration on them. Total 37 deposition tests have been carried out in three different initial concentrations (1000, 5000, 15000 ppm) with varying the bed shear stress. From these test results, minimum shear stress (or critical shear stress for deposition; ${\tau}_{bmin}$) and the deposition rate parameters (${\sigma}_1,\;({\tau}^*_b-1)_{50},\;{\sigma}_2,\;t_{50}$) for kaolinite sediments have been quantified, and the effects of the initial concentration and salinity on depositional properties of cohesive sediments have been analyzed qualitatively. As the results, ${\tau}_{bmin},\;{\sigma}_1\;and\;({\tau}^*_b-1)_{50}$ are found to be 0.147, 0.74 and $0.65N/m^2$ respectively. Through comparing with results from previous studies, the performance of this study and tests results are shown to be good enough to verify.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.231-231
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• 2023

토양침식은 지표의 토양이 바람이나 물에 의해 분리되어 이송되는 자연현상이다. 우리나라에서는 주로 물에 의한 토양침식이 발생하며 특히 단기간 집중적으로 내리는 강우에 의해 토양침식이 일어난다. 토양의 침식현상은 농경지 유실, 하공구조물에서의 퇴적토 발생, 수질 오염등 다양한 문제를 일으키며 기후변화로 인한 집중강우의 빈도 및 강도 증가는 토양침식에 의한 피해를 증가 시키고 있다. 이러한 문제를 파악하기 위해 경험적 방법에 의해 개발된 범용토양유실공식인 USLE 모형이 널리 사용되고 있으나 연간 토양침식량을 산정하기 위해 개발된 USLE모형은 강우기간이 짧고 강우강도가 높은 집중호우와 같은 단기 강우사상을 모의할 수 없고 모든 지역을 표현하는 데 한계가 있다. 이에 따라 단기 강우사상을 고려할 수 있는 물리기반 침식모형인 SSEM모형을 활용하였다. SSEM모형은 운동파 방정식의 수치해석과 물리적 기반 접근방식을 통해 토양침식과정을 계산하여 집중호우로 인해 발생하는 토양침식을 보다 정확하게 추정할 수 있다. 이러한 모형의 적용성을 확인하기 위해 우리나라의 의암댐유역 선정하였으며, 지형 및 강우 그리고 댐자료 등 기초자료 수집과 수집된 데이터는 연구 대상에 대한 토양침식량 산정 및 매개변수 추정과 보정하는 데 사용되었다. 이 결과 다른 토지이용에 비해 농경지와 나지에서 많은 침식이 일어나며 도심지에서의 퇴적이 발생하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.240-240
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• 2020

강우 시 우수관로 내부의 수리 거동(유속, 수위)에 영향을 미치는 대표적인 매개변수는 관로의 조도계수와 손실계수 등이 있다. 이 중 조도계수는 관로 내부의 퇴적 및 협잡물로 인한 조도높이 변화에 따른 관로 내의 수리학적 거동을 평가할 수 있는 매개변수이며 손실계수는 관로의 확대, 축소, 만곡 등에 의한 에너지 감쇄 효과에 따른 관로 내 수리학적 변화를 평가할 수 있는 매개변수이다. 본 연구에서는 서울시 주요 배수구역에 대해 관로 조도계수 및 손실계수 변화에 따른 수위, 유속 변동성을 SWMM으로 분석하였다. 연구에 적용한 대상 배수구역은 반포 02 (방배1), 안양천 13 (봉천1), 성내 05 (길동), 안양천 11(신림4), 반포 03 (방배2), 안양천 01 (오류1), 성내 03 (천호)로 총 7개 배수구역이다. 모형수행을 위한 조건으로 조도계수는 0.015 ~ 0.120 구간에 대해 0.003 단위로 증가시키며 총 12개 CASE를 적용하였으며 손실계수는 0.0 ~ 0.5 구간에 대해 0.1 단위로 총 6개 CASE를 적용하였다. 관로 수리특성에 따른 수심, 유속의 변화량 분석 결과는 관로 및 유역의 크기별로 변화의 폭이 매우 크므로 상자-수염그림(Box-whisker plot) 이용하여 중간값의 변화 정도를 검토하였다. 조도계수 증가에 따른 수심증가, 유속 감소치의 중간값을 분석한 결과 조도계수가 0.013에서 0.034로 증가 시 수심은 40.6% 증가하고 유속은 47.4% 감소하는 것으로 검토되었다(그림 1, 2). 한편, 손실계수 증가에 따른 수심증가, 유속 감소치의 중간값을 분석한 결과 조도계수가 0.0에서 1.6으로 증가시 수심은 15.7% 증가하고 유속은 15.0% 감소하는 것으로 검토되었다. 이상과 같은 연구의 성과는 우수관로 내부의 다양한 여건 변화가 강우 시 관로 내 수리특성에 미치는 영향을 판단하기 위한 기초 자료로 활용할 수 있으며 향후, 우수관로 모니터링 결과와 연계하여 유지관리 방안 수립에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.16 no.2
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• pp.281-291
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• 2014

In March to August 2013, the emission of gases ($CH_4$, VOC, $CO_2$, $O_2$, and LEL) was measured three times from the intertidal flat sediments at Sogeun-ri, Taean-gun, in the Mid-western seashore of Korea by using chamber method. After analyzing gas emission concentrations inside of flux enclosure chamber by using a GC equipped with Agilent 6890. The gas emission fluxes were calculated from a linear regression of the changes in the concentrations with time. The ranges of gas flux during the experimental period were $+0.06{\sim}+0.60mg/m^2/hr$ for $CH_4$, $+58.45{\sim}+95.58mg/m^2/hr$ for $CO_2$, $-0.02{\sim}-0.20mg/m^2/hr$ for $O_2$, and $-0.60{\sim}+0.65mg/m^2/hr$ for VOC, respectively. The flux measurement results revealed that $CH_4$ fluxes during March in the relatively low sediment temperature ($14.5^{\circ}C$) were significantly higher ($+0.60mg/m^2/hr$) than during June and August ($+0.06{\sim}+0.18mg/m^2/hr$) in high sediment temperature ($32.0{\sim}36.8^{\circ}C$). $CH_4$ flux to mean size of sediments and temperature of inner chamber exhibited strong positive correlation ($R^2=-0.97$ and $R^2=-0.89$, respectively).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.202-202
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• 2022

SWAT모형은 장기간에 모의가 가능하며 다양한 토양이용과 토지특성을 고려할 수 있는 유역 단위 모형으로 많은 연구에서 이용된다. 이러한 유역단위 수문모형의 평가는 통계적 지수(NSE, R2)들로 모형의 적합성을 평가한다. NSE, R2는 상대적으로 큰 값에 대한 영향을 많이 받는다. 따라서 많은 강우량이 발생하는 시점에서의 유출량과 SS농도가 중요시되었다. 하지만 강우시에 하천으로 유입된 토양 중 일부는 하천에 퇴적물로 침전된다. 이 침전된 토양이 비강우시 바람 등과 같은 이유로 재부유되며 이로 인해 수중 DO를 고갈시켜 수생태계 악영향을 미친다. 이에 따라 비점오염저감시설 평가는 강우시 발생하는 SS농도도 중요하지만 비강우시 재부유되는 SS농도도 중요한 부분이다. SWAT모형에서는 하천 SS농도를 계산하는데 사용되는 매개변수가 강우시와 비강우시에 동일하게 적용되어 비강우시에 과대 산정되어 비강우시 SS농도가 증가되도록 sediment routing이 진행되고 있었다. 본 연구에서는 sediment routing을 수정하여 비강우시 SS농도를 실측 농도와 비슷하게 보정할 수 있도록 개선하였다. 비점오염관리지역 중 하나인 자운천 유역에 개선된 sediment routing을 적용하였다. 개선된 모형은 비강우시 농도가 잘 반영하는 것으로 확인되었다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.48 no.2
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• pp.147-160
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• 2015

In 2014, on 31 August and 1 September, the emissions of $CH_4$, $CO_2$, and $O_2$ gases were measured six times using the closed chamber method from exposed tidal flat sediments in the same position relative to the low point of the tidal cycle in the Eoeun-ri, Taean-gun, on the Mid-western Coast of Korea. The concentrations of $CH_4$ in the air sample collected in the chamber were measured using gas chromatography with an EG analyzer, model GS-23, within 6 hours of collection, and the other gases were measured in real time using a multi-gas monitor. The gas emission fluxes (source (+), and sink (-)) were calculated from a simple linear regression analysis of the changes in the concentrations over time. In order to see the surrounding parameters (water content, temperature, total organic carbon, average mean size of sediments, and the temperature of the inner chamber) were measured at the study site. On the first day, across three measurements during 5 hours 20 minutes, the observed $CO_2$ flux absorption was -137.00 to $-81.73mg/m^2/hr$, and the $O_2$ absorption, measured simultaneously, was -0.03 to $0.00mg/m^2/hr$. On the second day using an identical number of measurements, the $CO_2$ absorption was -20.43 to $-2.11mg/m^2/hr$, and the $O_2$ absorption -0.18 to $-0.14mg/m^2/hr$. The $CH_4$ absorption before low tide was $-0.02mg/m^2/hr$ (first day, Pearson correlation coefficient using the SPSS statistical analysis is -0.555(n=5, p=0.332, pronounced negative linear relationship)), and $-0.15mg/m^2/hr$ (second day, -0.915(n=5, p=0.030, strong negative linear relationship)) on both measurement days. The emitted flux after low tide on both measurement days reached a minimum of $+0.00mg/m^2/hr$ (+0.713(n=5, p=0.176, linear relationship which can be almost ignored)), and a maximum of $+0.03mg/m^2/hr$ (+0.194(n=5, p=0.754, weak positive linear relationship)) after low tide. However, the absolute values of the $CH_4$ fluxes were analyzed at different times. These results suggest that rate for $CH_4$ fluxes, even the same time and area, were influenced by changes in the tidal cycle characteristics of surface sediments for understanding their correlation with these gas emissions, and surrounding parameters such as physiochemical sediments conditions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.138-138
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• 2023

본 연구에서는 유목과 연행침식을 고려한 토석류 수치모형을 개발하여 2011년 발생한 우면산 산사태의 관측데이터를 기반으로 수치모의를 수행하였다. 토석류 모형개발을 위해 천수방정식 기반의 침수모형인 Nays2DFlood 모형에 혼합유사농도의 이송확산, 토석류 지면전단응력, 연행침식모듈을 추가하였으며 유목생성과 유목거동 모의를 위해 입자법 기반의 유목동력학 모형을 결합하였다. 개발된 모형을 검증하기 위해, 민감도분석을 수행하였으며, 모의결과, 우면산 산사태 당시 래미안 APT에 피해를 끼친 충격수심과 충격유속, 최종 토석류 체적을 양호하게 재현한 것으로 판단된다. 또한 토석류를 구성하는 토사입경이 작을수록 토사점성에 의한 전단응력의 증가로 토석류 유속과 수심이 감소했지만 연행침식량이 증가하였으며, 토사입경이 증가하면 유속과 수심이 증가하고 연행침식량은 감소한 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서 개발된 토석류 거동모형은 토사입경, 침식 및 퇴적계수 등의 다양한 토석류 매개변수가 요구되기 때문에, 이러한 물성치 데이터가 현장 또는 실내실험에서 충분히 확보되어야 모형의 정확도가 향상될 것으로 판단된다. 따라서, 향후 연구에서는 본 연구에서 고찰된 모형의 적용성과 한계점을 고려하여 토석류 거동을 예측모의 한다면 보다 세부적으로 토석류와 유목거동을 예측분석해 볼 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구의 결과는 기후변화로 인한 강우발생의 불확실성과 이로 야기되는 토석류 발생을 사전에 예측하여 토석류 저감대응방안을 구축하는 일환으로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.8 no.4
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• pp.165-178
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• 2021

We studied driftwood behaviors including generation and deposition in a tsunami using a numerical simulation. We used an integrated two-dimensional numerical model, which included a driftwood dynamics model. The study area was Sendai, Japan. Observation data collected by Inagaki et al. (2012) were used to verify the simulation results by comparing them with driftwood deposition patterns. A simplified model was developed to consider the threshold of driftwood generation by the drag force of water flows. To consider the volume of driftwood generated, we estimated the total wood number in the study area using Google Earth. Therefore, we simulated more than 13,000 pieces of driftwood that were generated and transported inland from approximately 300,000 trees that were growing in the forest. The final distribution of the driftwood was similar to the observation data. The reproducibility of the generation and deposition patterns of driftwood showed good agreement in terms of longitudinal deposition pattern. In the future, a sensitivity analysis on driftwood parameters, such as the size of the wood, boundary conditions, and grid size, will be implemented to predict the travel patterns of driftwood. Such modeling will be a useful methodology for disaster prediction based on water flow and driftwood.