• Journal of Fisheries and Marine Sciences Education
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• v.27 no.6
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• pp.1842-1853
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• 2015

The behavior characteristics of the saltwater intrusion in the Seomjin River Estuary by the inflow of fresh water were analysed by the field observation using CTD in the neap tide in January, June, and August 2013 as well as a numerical model, EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code). As a result, Seomjin River Estuary is found that the saltwater intrusion is sensitive to the tide and tidal and freshwater flow. The results of field observation and numerical model were similar in the range of salt, but the results of salt wedge distribution were quite different. The observation of tide and tidal current as well as hydrographic surveying the Seomjin River Estuary will be jointly conducted for the accurate analysis.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.971-971
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• 2012

4대강 살리기 사업으로 인하여 4대강에 대한 전면적인 투자와 공사가 이루어지고 있다. 4대강 사업이 마치게 되면 전국에 많은 수의 대규모 보가 설치되고 설치되어진 보는 각각의 강의 관리에 많은 영향을 미치게 될 것이다. 그러므로 이 4대강 사업으로 조성되는 13억 톤 수자원을 융 복합기술을 이용하여 감시 및 관리를 해야 할 것이다. 이를 위해서 실시간 수질 감시 및 모니터링 시스템의 개발과 그에 따른 센서들의 개발을 통하여 4대강 보 운영관리를 위한 통합관리 시스템개발(Ubiquitous River Management)이 이루어 져야 할 것이다. 그동안 계산 시간의 제약을 받아 오던 3 차원 수리동역학의 모의가 컴퓨터관련 기술의 발달에 따라 계산에 소요되는 시간이 계속 단축되고 있으며 이를 수질예측에 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그에 따라 실시간으로 얻은 데이터를 이용하여 모델링 기법을 통해 예측을 해봄으로써 보 내부에 존재하는 여러 취수원 관리에 적용을 할 수 있을 것이다. 본 연구에는 3차원 수리동역학 모델과 수질모델을 결합한 시스템이 저수지 내의 수리특성, 유사이동 및 탁수 현상을 모의하는데 사용이 가능한지를 알아보는 것을 주목적으로 하고 있다. 본 팔당댐 모의에서는 취수구에 따른 수질변화를 모의하기 위해 3차원모델의 사용이 필요하다. 따라서 본 모의에서는 미국 환경부에서 WASP에 이용하기 위해 수정한 EFDC1(2009, USEPA에서 입수)을 사용하였다. 본 연구에서는 팔당호의 2009년의 수위, 수온, 유량 및 농도의 실측자료를 이용하여 3차원 수리 모델링을 실시하고, 수위, 유사이동 및 탁도 예측 모델링을 실시하였다. 3차원 수리동역학 모델과 취수원의 적용에 적절한 모델을 구축하기 위하여 적당한 평면격자의 개수를 선택하여 선택되어진 평면격자에서 수직격자의 층수를 조절하여 매 층마다 DYE TEST를 하였다. 이는 각각의 유입 하천에서 오염물질이라 가정하고 농도가 유입되었을 때 수리특성에 의해서 연구지역에서의 농도 변화를 파악하여 미리 예측을 하여서 그에 따라 취수원에서의 취수 관리를 가능하게 할 수 있다. 이를 위해서 평면격자에 따라서 수직 층의 개수를 5층부터 40층까지 모의를 하여서 시간 및 이동변화에 따라 알맞은 모델을 구축하였다. 또한 층수마다 Sediment 모의를 통하여 호 내의 SS의 이동을 모의하였다. 이 역시 취수원의 관리를 가능하게 할 수 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.48-48
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• 2011

우리나라는 최근 4대강 살리기 사업의 보 건설로 인하여 하천의 수리특성이 크게 변화되고 있어 새로운 하천 환경변화가 충분히 반영된 수질오염사고 대응시스템의 구축이 필요하다. 국내 하천의 오염사고는 매년 50여건 발생하고 있으며, 2008년 김천 유화공장 화재로 인한 페놀유출사고는 이동시간의 예측오류로 취 정수장의 사전대응에 상당한 혼란이 발생되어 먹는 물 공급에 상당한 어려움이 발생되었다. 이러한 시점에서 본 연구에서는 하천의 유역환경변화를 반영하고 실시간으로 오염물질의 이동시간과 확산농도를 예측하기 위한 수질오염사고대응예측시스템을 개발하였다. 본 시스템은 평상시 4대강의 본류 및 주요 지방 1 2급 하천에 대해 수리모델을 매일 업데이트하고, 3차원 수리 수질모형인 EFDC의 독성모듈을 개선하여 예측모델로 사용하고 있으며, 최적방제방법을 선정하기 위해 상류 댐, 보, 농업용저수지 방류량 등을 분석할 수 있도록 구성되어 있다. 시스템의 예측결과는 방제기관, 취 정수장 등의 사전대응 능력을 높이는 데 기여할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.250-250
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• 2011

지정학적으로 3면이 바다로 접하고 있는 우리나라 해안가 주변의 원자력발전소는 관류형 냉각 방식(Once-through cooling System)을 채택하고 있기에, 이 계통을 통과한 냉각수는 주변해역으로 흘러들어가 주변 환경에 영향을 줄 수 있다. 또한 동해 주변 인접국들의 활발한 원자력 이용과 방사능 물질의 수송 등으로 인해 방사능 사고 위험이 증대됨에 따라 동해 원전 주변의 해양방사성물질 거동에 대한 필요성이 제기되고 있다. 이에 따라 동해의 해양환경을 조사 분석하여 해역에서의 오염 물질의 거동 파악이 중요하고, 산업시설 주변 연안의 오염물 이동 및 해석을 위해 오염물의 시 공간적으로 농도를 추정하는 것이 중요한 사항이다. 따라서 본 연구에서 수직 수평적으로 2차원 및 3차원화가 용이한 EFDC 모델을 사용하였다. 국립해양조사원에서 발간하는 DC103의 수치해도를 이용하여 모델영역은 동서방향으로 171km, 남북방향으로 235km로 설정하고, 격자간격은 $1km{\times}1km$의 정방향 격자를 사용하여 동해 월성 주변의 조위 시계열 검증 및 조화분석을 통한 검증을 실시한 결과 관측한 결과와 양호한 재현성을 나타내었다. 또한 국립수산과학원에서 제공되고 있는 년별 수온, 염분 자료 등의 해양환경과 지형적 특성을 고려하여 오염 물질의 이동 경로를 파악함으로써 사고시 피해를 줄이고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.20 no.5
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• pp.511-525
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• 2014

Goal of this study is estimating of validity of calculated vertical diffusion coefficient for Masan bay is semi-enclosed bay by using eco-hydrodynamic model that is used to analysis of physical structure of coastal waters and calculates the vertical diffusion coefficient. physical structure of coastal waters is calculated by EFDC model, vertical diffusion coefficient calculated as the density gradient is bigger, the vertical diffusion coefficient as density gradient is increases, the vertical diffusion coefficient is decreased. Validity of vertical diffusion coefficient estimated by reproducibility of concentration of dissolved oxygen that calculated in ecosystem model is constructed by Stella program. The Results of model in 2008~2009 were $R^2$ value of 2008 is 0.529~0.700 and $R^2$ value is 0.542~0.791. This results were similar to observed data and simulated to hypoxia at that time. The 'vertical diffusion coefficient' represents stratification and physical stable of a water body, and will be useful for prediction of Hypoxia outbreak.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.28 no.3
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• pp.245-262
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• 2019

The objectives of this study were to construct a three-dimensional water quality model (EFDC) for the river reach between Chilgok Weir and Gangjeong-Goryong Weir (GGW) located in Nakdong River, and evaluate the effect of hydraulic changes, such as water level and flow velocity, on the control of water quality and algae biomass. After calibration, the model accurately simulated the temporal changes of the upper and lower water temperatures that collected every 10 minutes, and appropriately reproduced changes in organic matter, nitrogen, phosphorus, and cyanobacteria. However, the simulated values were overestimated for the diatoms and green algae cell density, possibly due to the uncertainties of the parameters associated with algae metabolism and the lack of zooplankton predation function in the simulations. As a result of scenario simulation of running the water level of GGW from EL. 19.44 m to EL. 14.90 m (4.54 m drop), Chl-a and algae cell density decreased significantly.In particular,the cyanobacteria on the surface layer, which causes algal bloom, declined by 56.1% in the low water level scenario compared to the existing management level. The results of this study are in agreement with the previous studies that maintenance of critical flow velocity is effective for controlling cyanobacteria, and imply that hydraulic control such as decrease of water level and residence time in GGW is an alternative to limit the overgrowth of algae.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.193-193
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• 2011

국제기구인 정부간 기후변화협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, 이하 IPCC)에서는 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 또한 IPCC 4차 보고서에 따르면 21세기말 지구의 평균기온은 현재보다 최대 $6.3^{\circ}C$정도 더 상승할 것으로 전망하였다. 전구평균기온이 $3.0^{\circ}C$ 증가할 경우 아시아에서만 연간 700만 명이상이 홍수피해 위기에 직면할 것으로 예상되고 있다. 국내의 경우 기온은 전구평균기온에 비해 2배 이상 높은 $1.5^{\circ}C$ 정도 상승하였으며, 최근 50년간의 강우일수는 감소한 반면 일강수량이 80mm 이상인 호우일수의 발생빈도는 증가되고 있다고 보고되었다. 또한 최근의 물수지 해석과 관련하여 거시적인 관점에서 기온 및 강수량 증가에 따른 물순환 과정을 모의하고, 농업용수, 댐건설, 도시화, 토지이용의 변화 등 인위적인 환경 변화 및 기후변화에 따른 유출량의 변화를 정량화하려는 연구들이 수행되고 있다(한국건설기술원, 2007). 이를 위하여 단기적이 아니라 장기적인 측면에서 유출분석을 할 필요가 있으나, 현재까지 보유하고 있는 실측 자료의 한계 및 이러한 조사를 위해 요구되는 시간 및 비용의 한계 때문에, 유출해석 모형을 주로 이용하고 있다. 본 연구에서는 장래 건설예정인 미계측 호소의 유량과 수질을 모의하기 위하여 하천, 하구, 호소 및 해역에 고루 적용할 수 있는 3차원 수리 동력학적인 모델인 EFDC 모형과 시간의 변화에 따른 수질을 모의하는데 가장 널리 이용하는 WASP 모형을 도입하였다. 향후, 내성천의 영주댐 건설과 같은 큰 변화가 발생하였을 기후 변화의 영향을 파악하기 위하여 EFDC와 WASP모형을 이용하여 대상유역에 대한 유출량과 수온의 변화를 통하여 A2, B1 기후변화 시나리오별로 2020년, 2050년, 2080년의 수질(BOD, TN, TP)변화를 분석하여 보았다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. EFDC 및 WASP 모형의 연계를 통한 기후 변화 시나리오에 따른 미래의 저수지 수질예측 모의를 수행한 결과, BOD, TN, TP 등 수질농도 변화는 2020년에서 2080년도로 갈수록 BOD, TN 다소 증가하는 경향을 나타내었고, TP농도는 감소하였다. 시나리오별 변화 특성은 TN, TP 농도는 A2 시나리오가 다소 높고, BOD 농도는 B1 시나리오가 A2보다 높은 것으로 나타났다. EFDC와 WASP을 이용하여 미계측 호소에 대한 기후변화 시나리오별로 적용하여 수질변화를 예측하여 보았는데, 향후 기후변화에 따른 기온, 유량변화와 수질 항목간의 상간관계 정립 및 수질 모의의 불확실성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.23 no.1
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• pp.126-137
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• 2011

This study simulate three-dimensional ocean circulation patterns using the EFDC model in the Kwangyang Bay and Jinju Bay, considering tide, water temperature and salinity. The numerical model results were verified using observed data. The model results well reproduced the observed data. As a result, ocean circulation patterns in the study area show convergence and divergence in the middle area of Noryang waterway and Daebang waterway, the residual flow patterns show typical two-layer circulation. According to the change of the density stratification in the Kwangyang Bay and Jinju Bay, the effect of fresh water is dominant in study area. In the case of Jinju Bay, although it is strongly influenced by the Namgang fresh water, also it is affected by Seomjin River when there is no discharge by Namgang Dam. On the other hand, the stratification of the Kwangyang Bay is relatively enhanced by the discharge of Namgang Dam.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.108-108
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• 2019

낙동강에는 2010-2012년 4대강 사업 완료 후 8개의 다기능 보가 설치되었다. 보 설치로 인해 물의 체류시간이 증가하고 보 상류에는 정체수역이 광범위하게 형성되었다. 이후 지속된 가뭄과 여름철 고온현상이 겹치면서 남조류의 과잉성장(녹조현상)이 빈번히 발생하여 수생태계 건강성에 문제를 초래하는 등 사회적 이슈로 자리잡게 되었다. 조류의 과잉성장을 해결하기 위해 정부에서는 총인(TP) 방류수 수질기준 강화, 펄스형 방류기법 운영 등 대책을 추진하였으며, 녹조 우심지역을 선정하고 지역 특성에 맞는 대응방안을 수립하여 추진하고 있으나, 그 효과가 국부적이고 일시적이어서 근원적 대책 마련이 필요한 실정이다. 일반적으로 남조류의 과잉성장에 영향을 미치는 요소는 높은 영양염류(질소, 인)와 유기물 농도, 고온과 안정적인 성층강도, 그리고 남조류의 생리적 특성 등으로 매우 다양하기 때문에 정확한 발생 원인의 분석이 어려운 경우가 많다. 그러나, 보에 의해 흐름이 조절되는 하천에서는 유량, 유속 및 수온성층 등이 남조류 성장과 천이특성에 가장 민감한 영향을 미친다. 선행 연구사례에서는 유량과 남조류 생체량이 서로 반비례 관계를 가진다는 점과 상 하층간의 온도차(수온성층)가 남조류 우점과 밀접한 관련이 있다는 것을 보였다(Sherman et al. 1998). 따라서 최근 국내에서도 보의 관리수위를 낮추어 유속을 증가시키고 체류시간을 감소시켜 녹조문제를 완화하려는 노력이 추진 중이다. 하지만 하천의 수질은 물리적, 화학적, 생물학적 요인들의 복잡한 상호작용의 결과이므로, 단기간의 측정 결과로 보 수위 저하의 효과를 평가하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 과학적으로 평가하기 위해서 수리 수질 생태의 연동해석이 가능한 수치모델을 활용할 필요가 있다. 수치모델은 매개변수를 충분히 보정한다면, 다른 모든 요인은 동일한 조건에서 보 수위 저하만의 영향을 예측하는데 활용가능하다. 본 연구의 목적은 낙동강 수계 중류에 위치한 칠곡보-강정고령보 구간을 대상으로 3차원 수리 수질모델인 EFDC를 구축하고, 실측 자료를 이용하여 모델을 보정한 후 보 관리수위의 저하운영 시나리오에 따른 수질과 남조류의 시 공간적 변동 특성을 분석하는데 있다.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.11 no.3
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• pp.164-174
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• 2008

In this study we try to identify the three-dimensional mixing characteristics of Seomjin River discharges in Seomjin River Estuary and Gwangyang Bay using a seasonal field observation (CTD) during spring tide and a three-dimensional numerical model with EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code). The tidal elevation conditions of the four main tidal harmonic constituents on the open boundary and river discharges and thermal effluents at the specific boundary are considered. The calculated harmonic constants of tide and tidal current agreed well with those of observations at two stations for tide and two stations for tidal current. The model successfully reproduced well known the estuarine circulation in Seomjin River Estuary where tide and river discharges are dominant forcings. In the winter mean discharges case, tidal currents move Seomjin River discharges in Seomjin River mouth and in the summer mean discharges case, river flows move Seomjin River discharges near ae Seomjin River Estuary. A three-dimensional mixing characteristics of Seomjin River Estuary show well a three-dimensional estuarine circulation and thermal effluents effect to the seasonal variation of river discharges.