• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제5권3호
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• pp.16-22
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• 2002

호수의 온도성층 파기를 위하여 이용되는 수체순환용 공기공급장치의 효과와 최적운용방법에, 거제도의 연초호의 경우에 초점을 맞추어 살펴보았다. 폭기장치의 효과를 가동 전후의 수질을 평가함으로써 고찰하였고 Schladow[1993]의 방법에 기초한 산기장치의 최적설계법 또한 연초호의 상태와 비교를 통하여 제안하였다 전반적인 혼합효과의 파악을 위하여 단순화된 수체모델에 대한 모사시험도 수행하였다 연초호의 경우 폭기장치의 효과가 나타나는 것으로 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제18권4호
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• pp.445-452
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• 2004

Intermittent deep draw artificial circulation system is one of the most widely used destratification systems to control algal bloom in reservoirs in Korea. However, there have been neither theoretical background of design criteria nor operation guide line for efficient application of the system available for such systems. A design method was developed to calculate required compressor capacity and number of circulation units considering physical interactions between stratified water layers and plumes induced by the intermittent deep draw artificial circulation system. The program was tested with data observed in Yeoncho Lake. The results indicated that the developed method can applied in the fields successfully. Further validation processes would improve design and operation methods.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2021

온도 성층화는 많은 저수지와 댐에서 흔히 발생하는 현상으로 호수나 저수지의 표면 온도가 바닥보다 상대적으로 높아 깊이에 따른 열 구배를 나타낸다. 이러한 온도 성층화 현상은 여름철과 같이 상부와 하부의 온도 차가 클수록 안정적이게 나타나며 이러한 층화 현상으로 수직 확산이 제어되어 수질에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 댐이나 호수 등 층화 현상이 심한 유체 내부 바닥에 물순환장치를 설치하여 외부로부터 공기를 끌어와 하부에서 공기를 분출하여 온도 성층을 약화시키기도 한다. 물순환 장치를 설비하면 수체의 혼합이 용이해지며 물질전달이 개선되어 수질이 향상된다. 국내의 경우 대청댐, 보령댐, 영주 댐 등 많은 국내 댐 내부에 물순환장치가 설비되어있다. 본 연구에서 댐의 물순환장치의 성능을 파악하기 위해 산기식 물순환 장비가 설치되어있는 영주댐을 연구 대상 지역으로 잡았다. 연구지역의 계절별 성층구조 및 특성을 조사하기 위해, 봄, 여름, 가을 영주댐에 방문하여 관측 자료를 취득하였으며 물순환 장치는 봄철의 경우만 가동하였다. 봄철의 물순환 장치 가동 전후 관측 데이터를 바탕으로 수치모형실험을 실행하여 관측 결과와 비교 및 검증하였다. 이를 바탕으로 여름, 가을에 물순환장치를 가동하였을 경우 댐 내부 수체의 혼합과정을 살펴보는 연구를 진행하였다. 본 연구는 CFD (Computational Fluid Dynamic) 시뮬레이션을 수행하기 위해 오픈 소스 소프트웨어 OpenFOAM(version 4.0)에서 열 전달이 포함되어있는 비압축성 VOF 솔버를 사용하였다. 본 솔버는 물과 공기를 동시에 나타낼 수 있으며 온도의 확산 방정식을 포함하고 있다. 또한 유동해석 수행 시 사용한 물순환장치의 효울은 실제 장치의 효율과 동일하다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. (1) 관측만으로 파악하기 어려운 수체의 혼합거동을 유동해석 자료를 통해 면밀히 살펴보고 (2) 봄철 물순환 장치가 작동하기 전후 자료를 바탕으로 여름 및 가을철 물순환장치 가동 전후 데이터를 유동해석 자료로 취득한다. (3) 또한 물순환장치 가동 전후 데이터를 통해 계절별 혼합 효율을 취득한다.

• 생태와환경
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• 제39권3호통권117호
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• pp.331-339
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• 2006

본 연구는 퇴적물의 인 용출을 제어하기 위한 방법으로 모래를 이용한 캡핑을 포설할 경우 두께에 따른 인 용출율 저감 효과를 파악하기 위하여 수행되었다. 캡핑은 퇴적물의 인이 수체로 용출되는 속도를 저감시키며, 미생물의 기질소모 이하로 그 속도를 낮추면 수체내의 인의 농도를 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있었다. 모래캡핑의 두께와 용출저감은 선형의 상관관계를 보이며 캡핑 두께가 40 mm에서 80 mm로 두꺼울수록 탈산소계수가 0.311 $day^{-1}$에서 0.262 $day^{-1}$으로 작아지고 있으며, 두께가 증가함에 따라 재폭기 계수는 0.013 $day^{-1}$에서 0.0240 $day^{-1}$으로 커지는 것으로 나타났다. 회귀분석한 결과에 의하면 최소한 20${\sim}$40 mm의 모래캡핑을 실시하더라도 인 용출량을 효율적으로 저감 시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 생태와환경
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• 제37권4호통권109호
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• pp.411-422
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• 2004

횡성호에서는 수중폭기 기간에도 수온약층이 형성되었으며, 수중폭기로 인한 영향이 크지 않은 것으로 판단된다. 모든 정점의 표충(0-5m)평균 탁도는 0.1-8.5NTU로 우기 이후에 중층 및 심층에서 높았다. 투명도는 0.9-3.5m의 범위로 댐 하류(St. 1)정점에서 크게 나타났으며, 상류로 갈수록 낮았다. 용존산소는 2000년 7월과 8월에 전 지점의 0m에서 $8.4-14.1\;mgO_2\;{\cdot}\;L^{-1}$로 높았으나 심층에서는 고갈 상태를 보였다. 또한 2001년 7월과 9월에도 정점 1의 심층에서 $1\;mgO_2\;{\cdot}\;L^{-1}$ 내외로 매우 낮았다. 전 정점의 표층 (0-5 m)평균 총인 농도는 5-46 mgP ${\cdot}$ $m^{-3}$로 초봄의 turnover 직후 및 우기이후에 높았으며 용존 무기인 농도는 0.2-13.2 mgP ${\cdot}$ $m^{-3}$로 2001년 9월을 제외하고는 대부분10mgp ${\cdot}$ $m^3$이하 이였다. 횡성호의 연간 인부하량은 약 4.45ton 정도로 유역내에서 발생되는 총인 발생량 71.34ton중 약 6.2%만이 호수내로 유입되는 것으로 나타났다. 수면적당 인부하량은0.77 gp ${\cdot}\;m^2\;{\cdot}\;yr^{-1}$으로 횡성호의 환경용량이라 할 수 있는 과잉임계부하량 0.72 gp ${\cdot}\;m^2\;.\;yr^{-1}$을 0.05 gP ${\cdot}\;m^2\;.\;yr^{-1}$ 초과한 수준이다. 전 정점 표층 (0-5 m)평균 총질소 농도는 0.83-3.55 mgN ${\cdot}\;L^{-1}$로 우기 이후에 중충 이하 지역에서 높았다. 질산성 질소는 전 정점의 표층(0-5m)평균이 0.09-3.33 mgN ${\cdot}\;L^{-1}$로 2001년 6월에 가장 낮았다. 암모니아성 질소는 전 정점의 표층(0-5m)평균이 0.04-0.23 mgN ${\cdot}\;L^{-1}$이였다. 전 정점 표층 (0-5 m)평균 규소농도는 0.5-9.6 mgSi ${\cdot}\;L^{-1}$로 봄철에 낮았으며, 우기이후에 다시 증가하였다. 평균 TSI는 2000년과 2001년에 각각 59와 57이었다. 전 정점 표층 (0-5 m)평균 엽록소 a농도는 0.3-32.4 mg ${\cdot}\;m^{-3}$로 여름철에 높은 경향을 보였으며, 정점별로는 상류지역에서 높았다. 식물플랑크톤은 2000년 7월에 녹조류인 Scenedesmus sp.가 10,480 cells ${\cdot}\;mL^{-1}$,8월과 9월에는 남조류인 Microcystis sp.가 각각 3,492와 296 cells ${\cdot}\;mL^{-1}$로 우점하였다. 10월에는 녹조류인 Coelastrum microporum이 133 cells ${\cdot}\;mL^{-1}$, 11월에는 규조류인 Asterionella formosa가 2,654 cells ${\cdot}\;mL^{-1}$, 12월에는 규조류인 .Aulacoseira granulata가 29 cells ${\cdot}\;mL^{-1}$우점종이였다. 특히 2000년 여름철에 우점종이였던 남조류가 2001년에는 출현하지 않았으며 종 다양성 (diversity)지수는 2000년 7월에 2.22로 가장 높았으며, 생물량도 조사기간중 36,640 cells ${\cdot}\;mL^{-1}$로 가장 많았다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.271-283
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• 2006

섬 지역의 초기 담수과정에 있는 상수원 저수지 (절곡저수지)에서 수색 악화와 여과지 폐색의 원인을 분석하기 위해 2005년 8월에 식물플랑크톤을 포함한 다각적인 수환경 조사를 수행하였다. 저수지의 형태는 단순하였고, 평균 수심은 5.5 m로서, 상류에서 얕고 댐 부근에서 가장 깊었다. 환경요인 중에서 수평적 또는 수직적 차이가 큰 인자는 DO, Chl-a이었고,가장 작은 인자는 수온이었다. 수중 투명도는 0.6 ${\sim}$ 0.9 m범위(평균값 0.7 m)이었고, 탁도의 평균값은 9.3 NTU (8.0 ${\sim}$ l2.1 NTU범위)이었다. 후명도와 탁도의 증감요인은 생물 또는 비생물의 복한적인 영향으로 달 수 있었고 공간적인 차이도 탄영되었다. 수색이 탁한 것은 무기입자의 증가와 식물플랑크톤치 과대증식 영향이 주된 원인이었고, 여과지 폐색은 저수지로부터 식물플랑크톤의 과잉 공급에 의한 문제점이었다. 저수지 내 chlorophyll-a농도의 범위와 평균값은 상층에서 31.6 ${\sim}$ 258.9 ${\mu}g\;L^{-1}$, 123.6 ${\mu}g\;L^{-1}$, 저층에서 17.0 ${\sim}$ 37.4 ${\sim}$, 26.5 ${\sim}$이었다. Chlorophyll-a의 증가는 담수적조의 대발생 영향이었고, 주종은 와편모조류 Peridinium bipes f. occultatum이었다. Peridinium의 분포는 chlorophyll-a농도와 밀접한 관련성이 있었다. 담수적조의 현존량은 상류지역에서 $8.5\;{\times}\;10^3\;cell\;mL^L{-1}$로서 많았고, 댐부근의 하류지역($4.4\;{\times}\;10^2\;cell\;mL^L{-1}$)으로 갈수록 감소하는 양상을 보였다. 또한, 담수적조의 원인종으로 규조류 Synedra acus와 남조류 Microcystis aeruginosa도 소량관찰되었다. 저수지의 수질 부영양화 현상은 기존 경사사면형 농경지를 기반으로 조성되었으므로 저층으로부터 풍부한 영양환경을 내재하고 있었고, 담수 초기에 발생할 수 있는 가능성을 포함하고 있었다. 또한 유입수량의 부족과 현재 수질개선을 위해 적용하고 있는 수중폭기시설등의 물리적인 영향도 직 ${\cdot}$ 간접적으로 작용하였을 것으로 추정되었다 따라서 향후 이에 대한 중장기적인 모니터링이 필요하였고 유역과 저수지의 통합적인 수질관리계획 이 요구되었다.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.263-270
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• 2010

현재 인구 증가와 더불어 용수의 저장고로만 쓰이던 호소는 최근 수질개선 문제뿐만 아니라 친수성과 경관성이 요구되고 있다. 따라서 호소의 경관성을 향상 시킬 수 있는 자연정화법인 인공식물섬이 각광 받고 있으나, 낮은 수질개선 효율 등 여러 가지 한계점을 가지고 있다. 따라서 인공식물섬의 단점을 보완하기 위하여 장치를 설계하고 수질개선 효율을 향상시키기 위하여 식생과 여재를 혼용하는 방법을 고안하였으며, 인공식물섬에 충진 될 여재의 오염물질 제거 효율을 알아보기 위한 Lab scale 실험과 여재와 식생을 혼용한 인공식물섬을 현장에 직접 설치하여 현장 적용성을 평가하였다. 1. 기존의 인공식물섬의 경우 시설의 처리면적이 작고 식생만을 이용한 처리 방식이며, 동절기의 경우 식생이 성장하지 못하여 호소의 수질정화 효과에 영향을 미치기 때문에 문제시 되고 있다. 따라서 본 장치는 효율적인 수질개선 효과를 얻기 위해서 여재와 식생을 혼용하여 사용하여 수질개선 효과를 높였고, 유출수를 분수로 분출하기에 경관성과 친수성을 확보할 수 있게 하였다. 2. 고농도 유입수 조건에서의 Bio Stone의 오염물질 제거효율은 SS 62.2%, BOD 50.2%, COD 55.1%, T-N 31.6%, T-P 38.4%로 조사되었다. 유입수의 농도가 높을수록 제거효율이 높은 것으로 나타났다. 3. 본 장치의 현장적용성을 평가하기 위하여 호소 생활 환경기준 IV~VI급의 호소에 장치를 설치하고 유입수 대비 유출수의 제거효율 조사 하였고, 그 결과 SS의 평균 제거효율은 53.5%, BOD는 평균 32.8%, COD는 평균 36.9%, T-N은 평균 22.6%, T-P는 평균 33.2%로 조사되었다. 4. 유출수를 분수형태로 분출하기 때문에 폭기현상을 일으켜 자정능력을 향상시킬 수 있으며, 정체성 호소에 인위적인 교란을 주어 넓은 범위의 수질을 개선할 수 있다. 또한 부체틀을 SUS304로 제작하여 부체틀의 부식에 의한 오염이 없으며 반영구적으로 사용할 수 있다.