• Environmental Engineering Research
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• 제17권2호
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• pp.95-102
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• 2012

To evaluate the effect of the 4 major rivers restoration project in the Nakdong River to water quality of the river, the Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) and Water Quality Analysis Simulation Program (WASP), are applied in series. Results showed overall decrease in biochemical oxygen demand ($BOD_5$) concentrations and increase in chlorophyll-a concentrations, while total nitrogen and total phosphorous concentrations did not show significant changes, relatively. Decrease in $BOD_5$ concentrations seems to be influenced by an increased hydraulic residence time, which may allow more time for the degradation of organic material. Changes in Chlorophyll-a (Chl-a) concentration, due to the project were more significant for the upper stream areas that show relatively low Chl-a concentration ranges (less than 20 g/L). After the introduction of the Geumho River in the middle part of the Nakdong River, rapid growth of phytoplankton was observed. However, in this middle part of the Nakdong River, the ratio of Chl-a concentration change are less significant, compared to the upper stream areas, due to the project. In the lower stream area, Chl-a concentration decreased after the project. This seems to be resulted from the decreased light availability, due to increased depth, while the nutrient concentrations have been high enough to support phytoplankton growth.

• 한국물환경학회지
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• 제35권6호
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• pp.580-588
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• 2019

The flow of the middle and downstream of the Yeongsan River is stagnant by two weirs of Seungchon and Juksan and the estuary dam and maintained in freshwater. In this study, the Environmental Fluid Dynamics Code-National Institute of Environment Research(EFDC-NIER) model was applied to the Yeongsan River to simulate water flow, temperature, and salinity stratification. The EFDC-NIER model is an improved model which can simulate multi-functional weirs operation, multiple algal species, and the vertical movement mechanism of algal based on the EFDC model. The simulation results for the water level, water temperature, velocity, and salinity reproduced the observed values well. The mean absolute error(MAE) of the model calibration in the annual variations of the water level was 0.1-0.3 m, water temperature was 0.8-1.7 ℃, velocity was 4.5-7.1 cm/sec, and salinity was 1.5 psu, respectively. In the case of scenario simulation for the full opening of the estuary dam, the water level of the estuary dam was directly impacted by the tide so it was predicted to rise - 1.35 m to 0.2 m on average sea level. The velocity was also predicted to increase from 2.7 cm/sec to 50.8 cm/sec, and the flow rate to increase from 53 ㎥/sec to 5,322 ㎥/sec.

• 한국농공학회논문집
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• 제58권6호
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• pp.9-21
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• 2016

Agricultural reservoirs in Korea have been recognized as an emerging resource for recreational and cultural activities for residents. However, most of the reservoirs are eutrophic and showing high level of contamination with nuisance algal bloom and offensive odor during the summer. For better management and restoration of the reservoirs' water quality, scientific modeling approaches could be used to diagnose the problems and evaluate the efficacy of alternative control measures. The objectives of this study were to validate the performance of a three-dimensional (3D) hydrodynamic and water quality model (Environmental Fluid Dynamics Code, EFDC) for a eutrophic agricultural reservoir and assess the effect of bypassing of the effluent from a wastewater treatment plant on the reservoir water quality. The 3D model successfully simulated the temporal variations of water temperature, DO, TOC, nitrogen and phosphorus species and Chl-a observed in 2014 and also captured their spatial heterogeneity in the reservoir. The simulation results indicated that the point source bypassing may reduce the T-N and T-P concentrations of the reservoir by 6.6 ~ 8.2 %, and 1.7 ~ 16.8 %, respectively. The bypassing, however, showed a marginal effect on the control of TOC due to the increased algal biomass associated with the increased water retention time after bypassing as well as the lower TOC level of the effluent compared to the ambient reservoir water.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.297-306
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• 2014

본 연구에서는 해수유입과 강우유출에 따른 용원수로 내의 염분도 분포를 모의하기 위해 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 이용하였다. 유량경계조건은 대표 방류구에서 유출되는 양을 모니터링하여 면적비 유량법으로 산정하였으며, 수위경계조건으로는 시간별 조위 값을 입력하였다. 강우량에 따른 염분도 모의 결과는 일 강우량 245 mm의 유출조건을 반영하였으며, 그 결과 Site 1~2 지점과 망산도 부근 방류구가 위치한 곳에서는 염분도가 0 ppt에 가까운 수치가 나타났으며, 반면 비강우시에는 30 ppt가 넘는 것으로 나타났다. 용원수로 내측지점(Site 2~5)에서의 2010년 1월 1일~12월 31일까지의 염분도 시계열 변화 모의결과와 월별 실측값을 비교하여 나타내었다. 용원수로의 지점별 염분도를 분석한 결과, 내측지점(Site 1~4)과 송정천지점(Site 7~8)에서 염분도가 낮게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 망산도 부근 염분도를 집중적으로 조사한 결과, 1차 조사결과 누적강우량은 17 mm로 염분도 농도는 21.9~28.8 ppt로 측정되었으며, 2차 조사결과 누적강우 량은 160.5 mm로 염분도 농도는 2.33~8.05 ppt로 나타났다. 결과적으로 용원수로에서는 해수의 순환이 원활하게 이루어지지 않으므로, 이로 인하여 염분도의 차이가 크게 나타났으며 특히 강우시에는 염분도가 급격히 낮아지는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.39-39
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• 2011

하천에서 수공구조물을 설계시 구조물의 규모, 형식, 운영방식, 안정성 등을 검토하기 위하여 일반적으로 수리모형실험과 수치모형실험을 이용한다. 수리모형실험은 자연현상의 왜곡을 최소화하여 검토결과를 얻을 수 있다는 장점이 있지만, 많은 시간과 비용, 인력 및 공간이 필요하기 때문에 단기간에 다양한 검토가 필요한 경우에는 많은 제약이 따른다. 반면에 수치모형실험은 제한적인 조건에서 검토목적 및 용도에 따라 다양한 수치모의기법을 활용하여 상대적으로 낮은 비용과 신속하고 다양한 검토가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 수치모형실험은 어디까지나 자연현상에 대한 수학적, 물리적 기법을 활용한 분석이기 때문에 결과에 대한 신뢰성 확보가 매우 중요하다. 최근에는 컴퓨터의 계산능력 향상과 유체의 복잡한 동수역학적 거동 해석 기법의 다양화, 그리고 많은 적용성 검토 연구결과로 인한 신뢰성 향상 등으로 인해 수치모형실험에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 현재 금강에 건설 중인 금강보에 대하여 다차원 수치모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 이용하여 하천 구조물 및 물리적 환경변화에 대한 정밀수리분석을 실시하기 위한 사전절차로, EFDC 모형을 하천수리해석에 적용할 경우 모형에 포함되어 있는 다양한 변수설정 및 제약조건들에 대하여 적용한계를 검토하고자 한다. 검토방법은 금강보가 건설되기 이전의 하천지형 상황에서 EFDC 모형과 HEC-RAS 모형을 이용한 수리분석을 수행하고, 수리거동 결과 들을 상호 비교 분석 한다. 수치모의 대상구간은 금강보 건설구간을 포함하여 약 20km 구간이고, 대상구간에 대하여 3차원 정밀지형자료를 구축하였으며, 과거 호우사상에 대한 구간 내 관측 수위 및 모형별 계산수위결과를 비교 검토하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권6호
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• pp.922-934
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• 2010

바다숲 조성용 시설물의 효율적인 배치를 위하여 수치실험을 통하여 바다숲 조성 예정지의 조석류에 의한 해수흐름을 분석하였으며, 분석된 해수흐름을 바탕으로 하여 해조포자의 거동을 파악하기 위하여 입자추적실험을 수행하였다. 수치실험에 사용된 수치모형은 EFDC(Environmental Fluids Dynamics Code)를 사용하였으며, 연직방향으로 총 5개 층으로 나누어 실험을 수행하였다. 실험결과, 바다숲 조성대상해역의 해수흐름패턴은 대상해역 바깥쪽의 주류에 크게 영향을 받고 있음을 알 수 있었고, 잔차류를 분석한 결과 크게 두 개의 순환 고리가 형성되어 있음을 확인하였다. 해수흐름의 패턴을 고려하여 3곳의 바다숲 시설물의 설치장소를 선정하고 저층에 입자를 투입하여 15일간 추적을 실시한 결과, 1번과 3번 정점은 해안선에 연하여 띠형태로 시설하며, 2번 정점은 연안에서 약 300 ~ 500m정도 떨어진 곳에 타원의 형태로 시설하는 것이 보다 효율적일 것으로 판단되었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제60권3호
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• pp.135-148
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• 2018

Reservoir sedimentation is a major environmental issue, and various sediment load controls and plans have been proposed to secure clean and safe water resources. The objectives of this study were to estimate soil loss in the upper basins and predict sediment deposition in Ipjang reservoir using hydrologic and hydraulic model. To do so, SWAT (Soil and Water Assessment Tool) and EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) was used to estimate soil loss in two upper basins and to predict spatial distribution and amount of sediment deposition in the Ipjang reservoir, respectively. The hydrologic modeling results showed that annual average soil loss from the upper basins was 500 ton. The hydraulic modeling results demonstrated that sediment particles transported to the reservoir were mostly trapped in the vicinity of the reservoir inlet and then moved toward the bank over time. If long-term water quality monitoring and sediment survey are performed, this study can be used as a tool for predicting the dredging amount, dredging location and proper dredging cycle in the reservoir. The study findings are expected to be used as a basis to establish management solutions for sediment reduction.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.3275-3284
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• 2012

본 논문은 국내 농업용저수지의 성층현상을 방지하고자 물순환장치를 설치하였을 때, 3차원 수리해석모델인 EFDC를 이용하여 부유물질 이송확산모의를 하였다. 이를 통해 물순환장치의 이송확산범위를 예측하고, 다양한 운전인자를 조절함으로써 최적의 운전인자를 도출하여 물순환으로 인한 내부변화의 영향을 최소화하고자 하였다. 3차원 이송확산모의 결과에 의하면, 30일 이후에 전 수층에 걸쳐 물순환이 시작되며, 100일 이후 저수지의 전체순환이 가능한 것으로 모의되었다. 또한, 연속운전보다 간헐운전이 저수지 전 구간에서 이송확산농도가 낮게 나타났으며, 안정적으로 전체순환이 일어났다. 물순환장치의 표층과 저층 혼합비율은 표층 혼합율이 높을수록 저수지 영향을 감소시킬 수 있으며, 3:1 동일조건일 경우, Case 8(50일운전:50일정지) 조건이 저수지의 내부영향을 최소화할 수 있을 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2220-2224
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• 2009

하천의 수질모의를 위해서는 정상상태 모델인 QUAL2E 가 널리 사용되어 왔다. 그러나 우리나라는 기후 특성상 하절기에 강우가 집중되고 경우에 따라서는 댐등에 의해 장기간 수류의 지체현상이 발생하므로 지역 및 시기에 따라 발생하는 수질 문제가 서로 다를 수 있다. 따라서 우리나라의 대부분의 수체에서는 시간에 따라 모의를 할 수 있는 비정상 상태의 수질모델이 적용되어야 할 필요가 종종 발생한다. 미국공병단에서 개발된 CE-QUAL-W2 모델은 2차원 모델로서 수리동역학과 수질반응역학을 한데 묶어서 풀이하였다는 점에서 획기적인 변화로 볼 수 있다. 이 모델은 종방향으로 길고 수심이 깊으며 상대적으로 하폭이 좁은 형태의 수체에 적합하며 하폭방향의 수질 변화를 나타내는 데 사용되지 못하는 단점이 있다. WASP(Water Quality Analysis and Simulation Program) 은 미국 환경부에서 개발한 비정상상태 3차원 수질모델로서 세계적으로 다양한 수체에 널리 사용되어 왔다. 이 모델에서 1차원적 흐름을 예측할 수 있는 DYNHYD 라는 수리학적 부프로그램은 2차원 또는 3차원 상황에서는 사용할 수가 없었음에 따라 수리학적 고려가 빈약한 것이 이 모델의 가장 큰 약점으로 지적되어 왔다. 최근 미국 환경부는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 라는 3차원 수리동역학 프로그램을 이용하여 대상 수체의 수리학적 거동을 모의하고 그 결과를 WASP7 에 연계시킬 수 있도록 하여 기존의 단점을 대폭 보완하였다. 본 연구에서는 금강 상류에 위치하고 있는 용담호를 대상으로 EFDC 를 이용하여 2005년 1년간 수위 및 수온성층현상을 예측하고 그 결과가 WASP 에 연결되어 사용될 수 있도록 하였다. 적절한 격자의 수를 결정하기 위하여 다양한 경우가 시행착오적으로 시험되었으며 비교적 적은 숫자의 격자로도 수위 및 수온의 모의가 가능하다는 것을 발견하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.53-62
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• 2009

The EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code), a numerical model for simulating three-dimensional (3D) flow, transport, and biogeochemical processes in surface water systems including rivers, reservoirs, and estuaries, was applied to assess the effect of sea water and fresh water exchange rates ($Q_e$) on the mixing characteristics of a conservative pollutant (tracer) induced from upstreams and salinity in Saemangeum Lake, Korea. The lake has been closed by a 33 km estuary embankment since last April of 2006, and now seawater enters the lake partially through two sluice gates (Sinsi and Garyuk), which is driving the changes of hydrodynamic and water quality properties of the lake. The EFDC was constructed and calibrated with surveyed bathymetry data and field data including water level, temperature, and salinity in 2008. The model showed good agreement with the field data and adequately replicated the spatial and temporal variations of the variables. The validated model was applied to simulated the tracer and salinity with two different gate operation scenarios: RUN-1 and RUN-2. RUN-1 is the case of real operation condition ($Q_e=25,000,000\;m^3$) of 2008, while RUN-2 assumed full open of Sinsi gate to increase $Q_e$ by $120,000,000\;m^3$. Statistical analysis of the simulation results indicate that mixing characteristics of pollutants from upstream can be significantly affected by the amount of $Q_e$.