• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2021

해양으로 유출된 5 mm 이하의 크기로 분해된 미세플라스틱이 해양 환경 오염의 주요 원인으로 자리잡았다. 최근에는 청정해역으로 알려진 남극해에서도 발견되고 있어 남극해에 잔류하는 미세플라스틱 오염 수준을 이해하기 위해 노력하고 있다. 하지만, 파랑의 효과를 고려한 남극해의 해수 순환 구조와 미세플라스틱의 고유 특성을 반영한 미세플라스틱의 거동 및 공간적 분포에 대한 복합적 이해는 상대적으로 부족하다. 남극해에서 발견된 미세플라스틱은 과학기지들의 방류수나, 조사선 등과 같은 인위적인 활동으로 인해 집적될 수 있으며, 특히 영구적으로 거주하는 과학기지에서 흘려보내는 방류수에 포함된 미세플라스틱은 과학기지 주변 해수 오염에 직접적인 영향을 줄 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구에서는 파랑 효과에 따른 남극 킹조지 섬(King George Island)에 위치한 세종과학기지의 방류수에 포함된 미세플라스틱의 이송에 대해 모의하였다. 세종과학기지가 위치한 킹조지 섬과 넬슨 섬(Nelson Island) 사이의 멕스웰 만(Maxwell Bay)의 해수 흐름을 재현하기 위하여 해수 유동 모델(Delft3D-FLOW)이 사용되었다. 또한, 해수 유동 모델에 파랑 모델(Delft3D-WAVE)을 결합하여 파랑의 효과가 미세플라스틱의 이송에 미치는 영향을 확인하였다. 세종과학기지의 방류수가 흘러나가는 마리안 소만(Marian Cove)의 유속장을 바탕으로 이송, 확산, 입자의 침강 속도를 고려하여서, 세종과학기지에서 밀물 시 방출한 입자를 라그랑지안 입자 추적(Lagrangian Particle Tracking) 방법을 이용해 추적하였다. 해수의 밀도보다 가벼운 플라스틱의 경우 해수 표층의 흐름을 따라 소만 내부로 이송되어 해안선에 도달하고, 해수의 밀도보다 무거운 플라스틱의 경우 소만 내부로 이송되나 입자의 침강 속도로 인해 방출 위치 근처에서 집적된다. 파랑의 효과를 고려하게 되면, 고려하기 전보다 두 종류의 미세플라스틱 모두 소만 내부로 더 멀리 이송되는데, 이는 파랑으로 인한 힘(wave-induced force)이 해수 유동 모델의 운동방정식에 추가되며 파랑 에너지 분산으로 인해 해수 흐름에 변화를 준 것으로 보인다.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.113-118
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• 1997

본 연구에서는 해상누유의 시간변화에 따른 오염지역 예측을 위한 수학모델 및 수치기법을 제안하였다. 본 모델은 기름의 분자적인 확산 뿐만아니라 해수의 표층유동에 기인한 기름의 이동을 동시에 고려하는데 그 특징이 있다. 그리고, 실제 누유사고에의 보다 실용적이고 효율적인 응용을 위해 자동적으로 계산대상영역을 설정하는 격자수정방법을 도입하였다. 본 계산기법을 다양한 가상의 누유사고에 대해 적용해 본 결과, 매우 사실적인 누유오염지도를 얻을 수 있을 것으로 여겨진다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2019년도 추계학술대회
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• pp.147-149
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• 2019

해수 온도의 상승과 해양 오염의 증가로 근래 국내 해안에서도 갯녹음이 확산되면서 바다숲이 축소되고 있다. 특히, 온난류의 유입에 의한 무절 석회조류의 난입과 해수에 함유 농도가 증가한 칼슘이 석출되고 해저 암반을 뒤덮어 해조류의 포자 활착 공간을 없애는 백화현상이 확산되면서 바다의 사막화 현상이 가속화되고 있다. 본 연구에서는 해조류의 포자가 빠르게 활착하여 안전하게 생장할 수 있는 공간을 제공하기 위한 새로운 방안으로, 먼저 육상에서 모판의 기능을 제공하여 해조류의 포자를 착상하여 성장시킨 후 해저로 이식하는 것으로 바다숲과 해안의 환경을 효과적으로 복원하기 위한 방안으로 다공성 기질 생태 플랫폼을 디자인하고 이의 특성 및 활용 방안을 제시하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제29권2호
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• pp.77-100
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• 2024

진해·마산만에 대한 연구는 그동안 해수순환, 조석, 조류, 적조, 수질, 빈산소 환경을 주제로 많이 연구되었으나 주로 단기간 동안 일어나는 해양현상에 대해 연구가 수행되었으며, 만 전체적인 해수순환을 일으키는 물리적 기작을 자세히 살펴본 연구는 부족했다. 오염 물질의 이동과 확산 같은 현상은 주로 계절별로 변동성이 크기 때문에, 이 연구에서는 진해·마산만 해역의 해수순환이 계절적으로 어떻게 변동하는지를 파악하고자 하였다. 이를 위하여 3차원 해양 순환 모델을 이용하여 2016년부터 2018년까지 진해·마산만의 해수순환을 수치모의하고, 여름철과 겨울철 해수순환을 표층, 중층, 저층에 대하여 살펴보았다. 또한 조석, 바람, 담수 유입에 대한 민감도 실험을 수행하여 각 요인들이 해수 유동에 미치는 영향을 분석하였다. 진해·마산만의 해수순환은 가덕수도 저층에서 대한해협의 해수가 유입되고, 표층에서 진해·마산만의 해수가 유출되는 대류성 염하구 순환이 일어난다. 가덕수도를 통해 교환되는 해수의 순환은 크게 진해만 동부해역과 진해만 서부해역으로 나누어져 일어난다. 각 해역의 수로 방향을 기준으로 해수 수송량을 계산하였을 때, 진해만 동부해역의 남북방향 해수 교환 수송량은 진해만 서부해역에서 일어나는 동서방향 해수 교환량보다 겨울철에는 2.3배, 여름철에는 1.4배 크다. 진해만 서부해역은 계절별로 작용하는 힘들의 균형이 변화하여 해수순환 특성이 계절에 따라 크게 다르다. 겨울철에는 북서풍이 만드는 전단응력과 해수면 기울기의 영향으로 표층 해류가 남쪽으로, 저층 해류는 북쪽으로 흐르는 남북방향 대류성 순환이 강화된다. 반면, 남서풍이 부는 여름철에는 바람 응력에 의해 표층 해수가 동쪽으로 유출되고, 또한 남동쪽 해수면이 높아 북쪽 방향 순압성 압력경도력이 커져 동쪽 방향 유속이 강화된다. 저층에서는 밀도 구배가 커져 경압성 압력경도력이 남쪽으로 크게 작용하여 지형류 균형에 의해 가덕수도의 해수가 서쪽으로 강하게 유입하는 동서방향 대류성 순환이 겨울철보다 26% 강화된다. 진해만 서부의 대류성 순환은 겨울과 여름 모두 조류와 바람의 영향을 크게 받는다. 진해만 동부해역과 마산만에서는 모든 계절에 표층에서는 해수가 외해로 유출되고, 저층에서는 해수가 만 안쪽으로 유입되는 전형적인 염하구 순환을 보였다. 겨울철에는 바람과 담수유입이, 여름철에는 조류의 영향이 남북방향 염하구 순환 규모에 크게 기여하였다. 진해만 동부해역에는 지형의 영향을 받아 형성된 조석 잔차류도 뚜렷하다. 이 연구에서 제시한 진해·마산만의 계절별 해수순환 특성은 이 해역의 오염물질 확산, 여름철 빈산소수괴의 형성 기작 파악, 적조 생물의 유입과 유출을 이해하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 지질공학
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• 제10권2호
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• pp.172-188
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• 2000

해수 침투 연구의 국·내외 동향을 분석하고 물리탐사기술의 역할과 현재의 위치를 점검하였다. 과학기술부 자연재해기술개발사업의 일환으로 수행한 '해수침투 평가, 예측 및 방지가술 개발' 과제를 통하여 과거보다 진전된 기술의 내용과 향상된 수준을 적용 사례를 통하여 예시하였다. 해수침투 문제에 계수형 물리검층 기술을 활용함으로써 해석의 정밀성을 제고하였으며, 해수침투의 영역을 획정하는 기술과 해수침투의 주경로를 해석한 연구사레를 예시하였다. 해수 침투의 지속여부를 판정할 수 있는 기술로 개발된 전기비저항 모니터링 시간영역 전자탐사(TEM) 모니터링 기술의 특징을 설명하였으며 해수침투대와 양전도성 지층의 구별을 위하여 개발된 참조채널 유도분극탐사기술을 소개하였다. 해수침투 확산 예측 과정에서 연구지질의 개념모형을 제시하기 위한 해수침투대의 공간적 분포 파악 기술을 예시하였다. 마지막으로, 현재의 기술수준을 토대로 한 물리탐사기술의 향후 발전？향도 제안하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제8권1호
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• pp.68-74
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• 2003

본 연구에서는 해안 대수층에서 SHARP수치모델을 이용하여 해수와 담수의 경계면 및 해수침투 범위를 추정하고, 계절적인 영향에 대한 모델의 민감도를 분석하였다. SHARP수치모사에 의한 해수와 담수의 경계면이 연구지역내 관측정에서 측정된 해수와 담수의 경계면보다 계절적인 변화에 대하여 더 민감하게 반응하였다. 분산형 모델인 SUTRA를 이용하여 TDS와 벡터 분포를 계산하고, SHARP모델에 의하여 만들어진 Ghyben-Herzberg 경계면과 비교한 결과, 해수침투 범위의 차이는 50m이하이며, 계절적인 영향에 의한 해수침투 변동폭의 차이는 약 12m로 나타났다. 이러한 해수침투 범위의 차이는 해안 대수층의 수치모사에 이용된 광역적인 규모에 비하면 작은 편이다. 본 연구지역과 같이 광역적인 규모의 해안 대수층에서 해수와 담수의 경계면을 추정하는데, SHARP모델은 매우 유용한 것으로 사료된다. 그러나 경계면 모델은 확산이 우세한 국지적인 규모의 모델링에서는 정확한 해수침투의 범위를 모사하는데 약간의 한계가 있는 것으로 보인다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권1호
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• pp.74-85
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• 2016

진해만의 소규모 내만인 당항포만, 당동만, 원문만, 고현성만, 마산만에서의 해수교환율 평가를 위하여 EFDC 모델을 이용해 진해만 전체의 해수유동을 재현하고, 라그랑지(입자추적) 및 오일러(염료확산) 모델기법을 병행하여 해수교환율을 각각 산정하였다. 그 결과 입자추적 방법으로 산정한 해수교환율은 당항포만에서 60.84%로 가장 높고, 마산만에서 30.50%로 가장 낮게 평가되었고, 염료확산 방법으로 산정한 해수교환율은 당항포만에서 45.40%로 가장 높고, 마산만에서 34.65%로 가장 낮게 평가되었다. 당항포만에서 해수교환율이 가장 좋은 이유는 좁은 만 입구로 인한 유속의 가속화 때문이며, 입자추적 방법의 경우 입자가 빠져나갔다가 다시 들어오기 힘든 형태적 특성 때문으로 판단되었다. 한편, 라그랑지 입자의 경우 낙조류에 의해 만을 빠져나갔다가 창조류에 의해 다시 유입될 때 온전한 입자가 그대로 유입하지만, 염료의 경우에는 만을 빠져나간 후 다시 유입하더라도 외해수에 의해 희석되어 유입하기 때문에 염료확산 방법으로 산정한 해수교환율이 전반적으로 더 높게 나타나는 경향을 보였고, 두 가지 방법에 의해 산정된 해수교환율은 같은 조건에서 비교하더라도 상대적으로 전혀 다르게 나타났다. 따라서, 해수교환율을 평가할 때에는 이 두 가지 방법을 병행하거나, 연구의 목적 및 해역의 특성을 충분히 고려하여 모델링 기법을 선정해야만 보다 합리적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 한편, 폐쇄도 지수와 라그랑지 및 오일러 방법으로 산정한 해수교환율을 비교한 결과, 폐쇄도 지수가 높을수록 수치모형 기법에 상관없이 해수교환율이 높게 나타났다. 따라서, 폐쇄도 지수가 만의 폐쇄성을 지시하는 지수로 사용하기에 적합하지 않고 수정 및 보완이 필요하다고 판단되었다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2002년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.49-55
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• 2002

항만을 계획함에 있어서 방파제는 가장 대표적인 계획요소로서 주된 목적은 외해로부터 내습하는 파랑을 차단하여 항내의 정온수역을 확보하는 것이다. 그러나 불투과성 방파제의 경우는 페쇄성이라는 특성 때문에 연안에서의 물질순환 체계가 구조물 건설전의 환경과는 근본적으로 달라져 심각한 환경부작용이 초래되어 왔다. 육상으로부터 유입된 유기물질이 외해로 확산되지 못하고 항내에서 누적됨으로서 부영양화가 일어나며 항외에서의 산소를 포함하고 있는 해수의 유입이 차단됨으로서 항내는 만성적인 산소부족현상이 발생하게 된다. (중략)

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 1998년도 정기학술강연회 발표논문 초록집 Annual Meeting of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• pp.94-99
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• 1998

전통적으로 방파제란 단순히 파랑을 막는 구조물로만 인식되어 평상시 월파가 발생하지 않도록 축조되었고 이로 인하여 해수유통이 차단되어 항 내의 수질이 악화되는 문제가 발생되었다. 특히, 조차가 크지 않은 해역에서는 항 내의 물이 정체되어 항 내의 오염물질이 외해로 확산되지 못하여 부영양화가 빈번히 발생되고 있다. 이러한 항만 및 어항의 수질을 개선하기 위해서는 우산 오염원을 원천적으로 차단하는 것이 중요하며, 이와 더불어 방파제로 인하여 차단되었던 해수유통을 원활히 해줄 수 있도록 하는 것이 또 다른 중요한 것이다. (중략)

• 한국해양공학회지
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• 제18권6호
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• pp.22-28
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• 2004

A mathematical model has been developed to evaluate the capability of sea water exchanges under tidal and diffusive environments and has been verified through comparison with numerical experiments. From the mathematical analysis, this study presents the rates of sea water exchanges due to the tidal inflow and diffusion process. The port characteristic length $L_p$ is the most significant evaluation index.