• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2063-2067
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• 2009

하천의 효율적 이용에 대한 시민들의 인식 변화로 도시하천의 친수공간에 대한 관심과 이용증가 추세에 따라 도시하천의 수질개선이 필요한 실정이다. 특히 하천유량에 해수가 지배적인 하구가 바다에 접한 감조하천의 경우 해수도수에 의한 하천 수질개선방안들이 강구되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 도시하천에 해수 유입에 따른 하천에의 영향을 분석하기 위해서 수질모의를 통해 수질개선효과를 분석하였다. 본 연구를 위하여 대상하천으로 도시하천이며 감조하천인 부산광역시 소재 동천으로 하였고, 수질모의모형으로 WASP7(Water Quality Analysis Simulation Program Ver, 7)과 RMA-4를 이용하여 수질분석과 대상물질의 이송과 확산을 분석하였다. 현재 동천의 경우 목표수질을 하천수질기준 중 DO 농도를 기준으로 하고 있어 본 연구에서도 DO 농도를 주 분석대상으로 하여 연구를 진행하였다. 동천의 WASP7 모형과 RMA-4 모형을 구축하고 현재 동천의 수질이 목표수질에 도달할 수 있는 적정 해수도수량을 산정하였다. 그리고 효율적인 수질개선을 위하여 도수한 해수를 분배하여 방류하는 방안을 검토하여 적정 분배지점과 적정 분배유량을 산정하였다. 향후의 연구에서는 염도 등 기타 수질항목의 검토가 필요하고, 본 연구에서 수행한 루틴은 다른 하천에서의 해수도수에 의한 수질개선효과 분석에 이용될 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.243-243
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• 2020

본 연구는 장래 유입수질 변화로 해수담수화(Desalination) 역삼투압(Seawater Reverse Osmosis) 공정의 전력비 예측 모델을 개발하고 별도의 해수담수화 추가공정이 필요한지 검토하였다. 플랜트 시설은 한번 설치되면 오랜 기간 운영이 되고, 주요 공정의 시설물 변경이 어려우며, 특히 해수담수화 시설의 경우에는 생활용수 및 공업용수를 수요자에 상시 공급함으로서 중간에 추가 시설물을 증설하거나 변경하기가 쉽지 않다. 따라서 해수담수화 시설의 계획 초기부터 현재의 유입수질 및 장래의 수질 변화를 예측하여 해수담수화 공정을 계획하는 것이 필요하다. 금회 검토는 해수온도 및 염분도 변화를 고려하여 서해에 위치한 대산산업단지 해수담수화 시설의 해수담수화 공정 전력비를 예측하였고, 입력 자료(온도 및 염분도)는 국가해양환경정보통합시스템(MEIS, Marine Environment Information System) 22년 과거자료(1997~2018년)를 이용하였다. 개발된 모형에 적용하여, 해수담수화에 필요한 전력비의 변화를 예측할 수 있으며, 이를 바탕으로 해수담수화 시설물 공정계획을 검토할 수 있었다. 금회 연구에서는 장래 수질변화 예측모형의 결과를 기반으로 해수담수화 시설물 공정을 제시하였다는데 의의가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.2026-2031
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• 2010

연구지역인 수영지역은 부산 동남부 해안가에 위치한 도심지역으로서 수영만과 수영강에 직접 접하고 있어 해수침입의 가능성이 존재하고 있다. 본 연구의 목적은 해안가에 위치한 도심지역에서 해수면 이하의 지하수 수위가 분포하고 있고, 이에 따른 지하수 수위 하강의 발생 원인과 해수침입에 의한 지하수 수질 오염에 관한 연구를 수행하였다. 연구지역에서 지하수 수위 및 현장 간이수질(수온, 수소이온농도, 산화-환원전위, 전기전도도, 염도, 용존산소)의 현장조사는 갈수기(2007년 12월)와 풍수기(2008년 7월과 2009년 8월)로 구분하여 약 140여개 관정을 대상으로 실시하였다. 또한, 정밀 지하수 수질 분석을 위하여 2009년 8월에 50지점의 수질 시료(지하수 44지점, 유출지하수 1지점, 수영강 2지점, 해수 3지점)를 대상으로 지화학적 분석을 실시하였다. 지하수 수위 및 수질을 조사한 결과, 갈수기와 풍수기에 상관없이 지하수 수위가 해수면 이하인 지역에서는 해수침입의 가능성이 나타났다. 지하수 수질 유형은 일반 지하수를 지시하는 $Ca(HCO_3)_2$ 유형, 해수침입이나 인위적인 오염 가능성을 지시하는 $NaHCO_3$ 유형, $CaSO_4$ 유형 및 $CaCl_2$ 유형과 직접적인 해수침입을 지시하는 NaCl 유형으로 분류되었다. 연구지역에서 지하수 수위 하강의 원인을 규명하기 위해 지하수 이용량과 지하철에서 발생하는 유출지하수량의 조사를 실시하였다. 지하수 이용량 조사 결과, 306개소에서 $1,531,000m^3$/년을 이용하는 것으로 나타났고, 지하철의 유출지하수량은 6개의 역사에서 $751,000m^3$/년이 발생하고, 이는 지하수 개발가능량인 $951,000m^3$/년의 2.4배를 초과하여 지하수가 배출되어 지하수 수위하강을 초래하고 있다. 지하수 수위의 하강이 발생하는 지역과 비교 분석한 결과, 수영만에 위치한 광안리해수욕장의 유락시설이 밀집한 지역과 유출지하수가 발생하는 역사 주변 지역에서 지하수 수위의 하강이 크게 일어나고 있는 것으로 나타났다. 연구지역에서는 지하수의 이용량과 지하철에서 발생하는 유출지하수에 의해 지하수 수위의 하강이 크게 일어나고, 이들 지역에 해수침입에 의한 지하수 수질 오염이 크게 나타나는 것으로 조사되었다. 또한, 수영강과 인접한 지역에서는 해수의 영향을 받고 있는 수영강의 유입으로 지하수가 염수화 되어 가고 있는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2006.11a
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• pp.255-260
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• 2006

천수만의 수리 역학 및 수질 모델을 위하여 3차원 수리역학 모델(EFDC)과 21개 수질 변수에 대한 수질 모델이 접합된 3차원 수리역학-부영양화 모델(HEM-3D)을 이용하였다. 관측 자료에 대한 모델 검증 결과, 조위는 관측치에 비해 5% 정도, 유속은 10% 정도 작은 값을 보였으며, 지각은 모델 결과치가 고정항에서 늦고 간월도에서 빠르게 나타났다. 수질 항목, 특히 용존산소의 관측치에 나타난 전반적인 분포 양상을 잘 재현하고 있었으며, 항목별 기여도 분석에서는 수질 모델이 퇴적물에 의한 산소 소비에 민감하게 반응하고 있으며, 용존산소 변화에 있어서 퇴적물에 의한 영향이 중요한 역할을 하고 있음을 보여주었다. 본 모델 결과는 기존의 모델들과 비교하여 천수만 해역의 해수 유동 특성을 잘 재현하고 있으며, 본 모델과 연계된 수질 모델의 오염물 확산과 수질 항목들의 거동을 이해할 수 있는 정보를 제공하였다. 그럼에도 불구하고 본 연구를 통하여 나타난 문제점은, 수질 예측 모델에 필요한 수질 변수들의 관측 자료와 양식장에 의한 오염 부하량 자료가 충분하지 못하며, 퇴적물에 의한 수질 변화를 정량화할 수 있는 모델의 개발이 시급하다는 것이다. 특히 퇴적물에 의한 산소 요구량은 유기퇴적물이 미생물 등에 의해 분해되는 과정에서 요구되는 산소량으로서, 해수 유동 조건의 변화와 오염부하에 의한 유기퇴적물의 집적이 주된 요인이다. 방조제 건설 이후 해수유동 조건의 변화와 더불어 지속적으로 오염물이 유입되고, 담수 및 천수만의 수질이 점점 악화되고 있다. 따라서 이러한 오염부하와 퇴적물에 대한 관리대책이 시급한 것으로 판단되며, 향후 정확한 수질 예측을 위해서는 본 연구에서 나타난 문제점들에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2005.04a
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• pp.320-323
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• 2005

무안군 해안지역과 접해있는 청계면-삼향면 일대를 따라 지하수 및 지표수의 수질특성을 규명하여 해수침투 영향정도를 파악하고자 하였다. 연구지역을 수리적특성에 따라 소유역으로 나누어 조사한 결과 구조선이 발달한 지역을 중심으로 해안에서부터 해수침투의 징후를 보였다. 수질분석결과 주로 $Ca-HCO_3$ 유형, $Na-HCO_3$, Na-Cl 유형이 대부분이었다. 이는 탄산염광물과 해수침투의 영향에 의한 것으로 판단되며, 대부분 구조선이 발달한 지역에서 높게 나타났다. 따라서 구조선발달지역의 수질분석을 실시할 경우 해수침투영향을 고려하여 시행해야할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.523-526
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• 2005

방조제 건설로 형성된 호소의 수질악화가 중요한 사안으로 대두되면서 수질개선을 위한 다양한 대안이 제안$\cdot$시행되고 있다. 호소 및 연안 수질개선에 대한 근본적인 대책의 일환으로 유입 오염부하량(pollutants loads) 삭감 측면에서는 환경기초시설(하수종말처리장 등) 건설사업이 계획$\cdot$추진되고 있다. 반면, 유역의 오염부하량 삭감계획과 병행하여 수문개방에 의한 청정한 외해수 유입에 의한 해수유통으로 수질개선을 도모하는 경우도 있다. 시화호 수질보전대책의 일환으로 수문개방을 통한 외해수 유입은 1997년 이후 지속적으로 시행되고 있으며, 2002년 3월 최종 끝물막이 공사가 완료된 화옹지구 방조제 공사로 형성된 화옹호도 2007년 담수화 개시 이전까지 수질보전대책의 일환으로 수문(배수갑문) 개방을 통한 해수유통을 계획하고 있는 실정이며, 충청남도에 위치한 홍성$\cdot$보령방조제도 수문개방에 의한 해수유통을 실시하고 있다. 또한, 시화호 관리기관인 한국수자원공사에서는 세계 최대규모의 조력발전소 건설을 통한 발전 및 발전소를 통과하는 외해수 유입$\cdot$유출에 의한 수질개선계획을 추진하고 있다. 그러나, 수문개방 또는 인공구조물을 통한 외해수의 유입$\cdot$유출에 의한 수질개선효과는 인위적인 요소와 자연적인 요소, 장기적인 변화 및 단기적인 변화가 결합되어 매우 복잡한 양상을 보일 수 있기 때문에 체계적인 분석을 통하여 수질개선효과를 검토하여야 한다. 본 연구에서는 현재 진행되고 있는 시화호 배수갑문 운영양상을 기준으로 하여 배수갑문 운영에 대한 외해수의 유입$\cdot$유출에 의한 수질변화양상을 단계적으로 구분하여 수질변화에 중요한 영향을 미치는 인자에 대한 이론적인 분석을 수행하고, 배수갑문 개방에 의한 수질개선효과를 최대화하기 위한 환경관리 방안 제시에 중점을 두어 수행하였다.

• 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.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.spc1
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• pp.1023-1035
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• 2021

The electricity cost of a desalination facility was also predicted and reviewed, which allowed the proposed model to be incorporated into the future design of such facilities. Input data from 2003 to 2014 of the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency (KHOA) were used, and the structure of the model was determined using the trial and error method to analyze as well as hyperparameters such as salinity and seawater temperature. The future seawater quality was estimated by optimizing the prediction model based on machine learning. Results indicated that the seawater temperature would be similar to the existing pattern, and salinity showed a gradual decrease in the maximum value from the past measurement data. Therefore, it was reviewed that the electricity cost for seawater desalination decreased by approximately 0.80% and a process configuration was determined to be necessary. This study aimed at establishing a machine-learning-based prediction model to predict future water quality changes, reviewed the impact on the scale of seawater desalination facilities, and suggested alternatives.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.84-88
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• 2015

경인 아라뱃길은 국내에서 운영된 사례가 없는 기수역 운하로서 유량 및 수환경 관리 등을 포함한 수질관리 상황을 종합적으로 평가하기 위한 대책이 필요하다. 또한 경인 아라뱃길로 유입되는 오염원에 대한 현황 및 현장조사를 실시하고, 유입 오염원인을 정확히 파악하는 것이 중요하다. 따라서 경인 아라뱃길 유역의 수질조사 및 분석, 수질예측을 통해 수질관리 방안을 제시하였다. 분석결과, 홍수시 경인 아라뱃길로 유입되는 굴포천의 DO, BOD, SS는 삼정천의 영향으로 상승하였다. 삼정천은 굴포천 상류에서 부천시와 인천시의 관할 행정구역 면적에 비해 인구밀도가 높고 축산 농가 및 산업계로 인한 미처리 유출수에 의해 굴포천에 직 간접적인 영향을 미치고 있는 것으로 판단된다. 또한 굴포천 하수처리장 방류 이후 BOD, T-N, T-P의 경우 급상승하였다. 따라서 굴포천 중류의 부천시 삼정동과 인천시 계양구 내 하수 및 폐수를 하수처리장을 통해 배출할 수 있는 공동처리장 운영 등의 처리 방안이 필요하다. 또한 EFDC 모형을 이용한 해수와 담수의 성분비 변화에 대한 경인 아라뱃길의 수질을 예측한 결과, 해수가 많을수록 수질이 BOD, COD 등이 양호 한 것으로 나타났다. 그러나, 염분에 의한 지하수 및 주변환경 변화에 대한 영향을 고려하였을 때, 해수와 담수비를 조절하는 것보다 성분비를 유지하고 유입되는 양을 확대한다면, 경인 아라뱃길의 수질관리는 효과적일 것으로 판단한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1644-1648
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• 2008

해안지역은 해수욕, 어패류의 수집 등의 각종 레크레이션에 있어 많은 사람들이 이용하는 공간이며, 해수는 해안지역에서 각종 활동 중 섭취할 가능성이 있으므로, 수질이 매우 중요하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 실제 해수욕장의 수치 모의(수리, 수문, 수질)를 통하여 우수 및 오수가 지표를 통해 해안으로 유입될 경우의 해안지역의 수질에의 영향에 관하여 연구하였다. 지표에서의 우수 유출 및 오수의 흐름을 수치해석은 MOUSE 모델을 사용하였으며 해안지역의 수치해석은 MIKE 3 모델을 사용하였다. 또한 수질 분석을 위하여 미생물의 증감에 영향을 주는 해당 지역의 기온, 수온, 일조량 등의 각종 인자를 구성하여 MIKE 3의 ECOLAB 모듈을 통하여 생물학적 분석을 수행하였다. 그 결과, 해수의 오염이 발생하면, 해수욕이 가능한 기간을 위주로 확인하였을 시, 미생물이 해수에 존재하는 시간은 연간 총 200시간 가량인 것으로 나타났으며, 강우시 해수의 오염이 발생할 시, 강우가 그친 뒤에도 미생물이 완전히 사멸할 때 까지 $4{\sim}6$시간의 정화기간이 필요한 것으로 나타났다. 그리고 첨두 오염 부하량은 비가 그친 직후에 나타나는 것으로 나타났으며 미생물의 해수 유입은 5mm 이상의 강우일 경우에 기준치 이상의 미생물이 발생하며, 해당 지역에 합류식 하수관거가 있을 시에 더욱 많이 발생하는 것으로 나타났다.