• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.257-268
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• 2012

경기만과 한강하구를 유기적으로 연결한 고해상도 격자시스템의 EFDC수치모델을 이용하여 한강하구 수로별 순 수송량을 연구하였다. 수치모델의 모의기간은 2009년 5월부터 8월까지 총 124일 동안 모의하였으며, 담수 유입량은 모의 기간 동안 실제 한강과 임진강의 담수량을 입력자료로 사용하였다. 수치모델 결과는 관측된 조석 조화상수를 이용하여 보정 작업을 수행하였고 조류 관측자료를 이용하여 검증하였다. 강화 북쪽수로와 염하수로에서 평수기 담수량이 유입되는 30일 동안의 순 수송량을 계산하면, 염하수로와 강화 북쪽수로를 통해서 경기만으로 유출되는 수송량은 56:44의 비율로 나타났다. 평수기 30일 동안에 염하수로로 유입된 순 수송량의 방향은 세어도 인근 지역까지 하류 방향이고, 인천항 전면과 영종대교 인근 지역의 순 수송량은 상류 방향으로 나타났다. 영종대교 인근 해역에서 하류와 상류 방향에서 유입된 순 수송량의 수렴대가 형성되고 강화도와 영종도 사이의 수로를 통해서 서쪽으로 유출된다. 염하수로의 대 소조기 변동에 따른 순 수송량의 변화를 비교하기 위하여, 대 소조기 각 4 조석주기 동안의 결과를 분석하였다. 외해에서 유입되는 순 수송량과 하구 상류에서 유출되는 순 수송량의 수렴대 위치가 대 소조기 변동에 따라서 상류 또는 하류로 이동되며, 서쪽으로 유출되는 위치가 다르게 나타난다. 대조기에 비하여 소조기 때 수렴대의 위치가 상류 방향으로 이동되는 이유는 1)대조기 때 수위의 증가에 의한 강화도와 영종도 사이의 수로를 통한 유출량 증가, 2)대조기 때 상류와 하류의 해수면 차이에 의한 하류 방향으로 순압력 증가, 3)소조기 때 혼합 작용의 감소에 의한 주 수로의 상류 방향으로의 경압력 증가라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.145-149
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• 2011

우리나라의 강우특성은 여름철인 6월~9월에 집중되며 대부분이 일시에 집중적으로 발생하여 하천을 통하여 호소 및 바다로 유입된다. 이러한 강우특성으로 여름철에 집중되는 강우로 인한 하천의 유량을 댐과 같은 수공시설물을 통해 저류시킴으로써 하류지역의 홍수피해를 예방하고 이용할 수 있는 물을 안정적으로 확보할 수 있도록 하고 있으나 대형 인공호의 유역에서는 인구 증가와 상업 및 공업화에 따른 토지이용이 변화함에 따라 오염물질의 유입이 증가하고 있는 추세이다. 댐이나 호소는 지표면에 고여 있는 수체를 말하며 물이 천천히 흐르거나 흐름이 전혀 없는 경우도 있다. 댐이나 호소에서는 장기간 수류의 지체현상이 발생하므로 발생하는 수체 및 수질의 문제가 하천과는 다르다고 할 수 있다(서동일 등, 2009). 호소의 물은 정체되어 있기 때문에 흐르는 물에 비해 자정능력이 부족하고 바닥에 퇴적된 유기물이 분해되어 수질에 나쁜 영향을 미치기 때문에 수질관리에 여러 가지 어려움이 따른다(박석순, 2009). 따라서 흐름방향 보다 수심방향으로의 특성이 강하게 작용하는 댐이나 호소에서는 3차원 수리 수질 모형의 적용이 타당하며 본 연구에서는 이를 위하여 EFDC를 적용하였다. 섬진강 유역의 경우 전체유역의 65.8%가 임야로 이루어진 산림유역으로 비교적 적은 양의 유역오염물질이 발생하지만 산불이나 벌채와 같은 산림의 손실은 홍수기 때 유역오염물질의 발생 및 유출을 증가시켜 주변수체의 수질을 악화시킬 우려가 있다. 이에 본 연구에서는 운암호 수질측정망 상류 유역면적인 $526.23km^2$에 대하여 토지변화 시나리오를 임야의 25%, 50%, 75%가 손실되어 나대지화 되었다고 가정하고, EFDC 모형을 이용하여 산림지역의 소실에 따른 토지피복 변화가 섬진강 댐 운암호의 수질에 미치는 영향 정도를 파악하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.287-294
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• 2012

연안 해역은 해안구조물 건설과 간척 등의 연안 개발로 인해 해안의 퇴적환경이 크게 변화하고 있으며, 이로 인하여 많은 환경변화가 발생하였다. 특히 점착성 퇴적물은 오염물질을 흡착하고 이동하여 환경적으로 큰 변화를 야기한다. 목포해역은 최근에 많은 해안구조물의 건설로 인해 낙조우세가 점점 심해지는 등의 환경변화가 발생하고 있는 지역이다. 이 지역의 점착성 퇴적물을 채취하여 수리실험하고 얻은 침식률 및 침식한계전단응력의 퇴적물 이동모의 활용가능성에 대해 검토하였다. 부유사 농도에 대한 모의 결과는 관측자료와 일치하는 양호한 결과를 보였다. 따라서 수리실험을 통해 결정된 침식률을 사용하는 것이 수치모의에서 정확성을 개선하는 데 기여함을 확인할 수 있었다. 모의과정에서 침식률, 침식한계응력, 침강속도, 활성층 두께 등의 민감도를 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권1B호
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• pp.79-93
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• 2008

방조제 공사 이후 제한된 배수갑문을 통한 해수유통으로 물리 환경이 크게 변화된 새만금호 내부의 수질특성을 이해하기 위해 EFDC 모델을 이용한 수치모의를 실시하였다. 수동역학 모델링 결과는 새만금 외해역의 순환양상 및 호 내부의 superelevation을 재현하는 등 관측결과와 부합된다. 방조제 공사 이전의 관측 자료를 이용한 수질 모델링의 보정 및 검증을 실시하였다. 만경 및 동진강 유량과 조간대가 수질에 미치는 영향을 검토하기 위한 민감도 분석도 실시되었다. 여름철 만경 동진강 입구역의 수심 평균된 DO 농도는 방조제 완공 이후 배수갑문을 통한 외해측과의 해수교환 영향력의 감소로 오염물질 배제 기능이 상실되고 상시 침수 조간대의 확대로 인한 SOD 소비의 영향으로 인해 2 mg/L 정도 까지 떨어진다. 그러나 호 중앙부는 개방된 배구갑문을 통해 소통되는 해수의 영향으로 인해 DO의 저하가 크게 심화되지 않는다. 새만금 방조제 완공 후, 만경 동진강 입구역 부근의 저층에서 급격한 산소소비로 여름철 연직방향의 DO 분포는 표저층간 6~7 mg/L의 큰 격차를 보이는 등 새만금호의 상류부 저층에서는 상당한 수질저하 현상이 나타나는 것으로 예측되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권1호
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• pp.20-26
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• 2016

해역에서의 체류시간은 제한된 영역을 채우는 수체나 오염물질이 잔류하는 시간을 의미하며, 서로 다른 수체간의 물리적 특성을 비교하는 데 사용되고 있다. 거제만으로 유입되는 육상기원 또는 양식기원 입자물질의 잔류시간을 알아보기 위해 입자추적모델이 포함된 EFDC를 이용하여 입자물질 체류시간을 계산하였다. 계산된 입자물질의 체류시간은 내만에서 약 65일이었는데, 이 결과는 거제만 내측으로 유입되는 입자물질이 외해에 도달하기까지 약 2달 이상의 시간이 소요됨을 의미한다. 이 체류시간은 거제만 전역에 걸쳐 조석의 흐름에 따라 다르게 나타났으며, 해역에 유입된 입자물질의 거동이 해역의 물리적 특성에 의해 결정됨을 의미한다. 입자물질 체류시간의 공간적인 분포특성을 통해 거제 내만의 해수교환이 원활하지 않은 것을 알 수 있으며, 이로 인해 수질오염문제에 취약할 수 있다는 것을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.557-561
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• 2006

매년 영산강 본류 수질이 악화되고 있는 영산강 유역주변은 최근 전남도청 이전에 따른 남악 신도시개발, J-Project 및 환경 문화 복원사업의 추진, 기업도시개발등과 관련하여 수질관리개선 및 주요환경현안으로 대두되고 있다. 따라서 영산강 하구역 관리방안 중 담수호 수질개선대책의 일환으로 수문개방을 통한 해수 유입에 의한 수질 개선을 효과를 도모하는 방안이 제시되고 있다. 이에 하구호 방조제의 수문 개통 및 완전 개방에 따른 수질개선 문제에 앞서 발생할 수 있는 환경변화 중 영산강 및 연안역 염분의 확산범위를 평가하기 위하여 수치모형 실험이 실시되었다. 담수 유입에 따른 염분 확산 범위 및 해수 유입에 따른 염분의 역상 범위를 평가 하기위해 수치 모델로는 EFDC를 적용하였고, 하천형상과 연안역을 동시에 고려하기 위해 수평좌표계는 직교곡선좌표로 격자 크기는 $120{\sim}1000m$, 연직방향으로 시그마좌표를 사용하였다. 담수 방류 및 염분역상 효과를 알아보기 위해 1997년부터 2005년까지의 하구 수문 방류량 및 하천 유입량으로부터 홍수기와 갈수기를 선택하여 현재 상황 및 수문의 부분 개통 하구둑 완전 개방에 시나리오를 설정하여 실시하였다. 수문의 부분개통과 하구둑 완전 개방에 따른 염분 확산 범위는 영산강 하구둑을 기준으로 홍수기에는 $13{\sim}17km$, 갈수기에는 36km 이상의 상류지역에서 해수와 담수의 분리 기준인 0.3 psu 범위가 계산됨을 알 수 있다.

• 수산해양교육연구
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• 제28권4호
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• pp.1143-1151
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• 2016

To study the dispersion process and residence time of anthropogenic pollutant in Masan bay, a three-dimensional hydrodynamic model coupled to a particle tracking model, EFDC, is applied. Particle tracking model simulated the instantaneous release of particles emulating discharge from river and wastewater treatment plant to show the behaviour of pollutant in terms of water circulation and water exchange. Modelled outcomes for water circulation were in good agreement with tidal elevation and current data. The results of particle tracking model show that over half of particles released from northern Masan bay transport to out of area while the particles from Dukdong wastewater treatment plant transport to northern area. This meant pollution source from inside and outside of the northern area can affect water quality of northern Masan bay.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2006년도 추계 학술발표회 발표논문집
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2015

일반적인 다목적댐은 홍수 발생 시 본댐으로 유입되는 부유쓰레기 및 잡목 등을 차단하기 위하여 댐 상류에 차단망을 설치하여 1차적으로 사전 방지하고, 홍수기 이후 선박으로 부유물을 수거하여 재활용, 소각 등으로 처리하는 시스템이다. 그러나 본 연구의 대상인 한탄강댐은 홍수조절용 댐으로서 수위 변화 폭이 매우 크고 정상 조건(비 홍수기)시는 대규모 홍수터가 드러나기 때문에 댐 유지관리 방법이 상이하며 한탄강 본류 구간은 하폭과 수심 등 하도의 불규칙성과 만곡부에서 유수의 흐름이 한쪽으로 쏠리는 편기 현상이 발생하는 등 복잡한 수리현상으로 인하여 부유쓰레기의 분포를 판단하기 어려운 지역이다. 따라서 본 연구에서는 부유쓰레기의 유동을 모의하기 위하여 HEC-HMS 모형과 $Vflo^{TM}$ 모형을 활용하여 본류와 지류의 빈도별 홍수량 분석을 실시하고, EFDC 3차원 동수역학 모형을 적용하여 홍수조절용지 내 부유쓰레기의 유입 경로 및 정체 구역을 분석하여 효과적인 쓰레기 처리 방안을 제시하고자 하였다. 분석 결과, 소규모 빈도 홍수(2년, 5년)의 경우 중 상류 지류의 부유쓰레기는 거의 유동하지 못하고 하도의 만곡의 영향을 받아 부분적으로 높은 밀도로 고착될 것으로 모의되며, 특히 본류와의 합류점 부근에 도달한 부유쓰레기는 유로 폭이 급확대되어 유속이 거의 없는 사수역 구간으로 변함에 따라 본류 배수위 영향으로 불규칙하게 맴돌다가 고착되는 것으로 모의되었다. 중규모 홍수(25년, 50년)의 경우, 상류부의 부유쓰레기의 분포는 소규모 홍수 시와 유사한 패턴을 보였으나 중류부에서 홍수파가 본류 하도를 월류하여 홍수터로 넓게 범람하는 지역에서는 소규모 홍수 시 본류 하도 양안에 분포하던 부유쓰레기가 홍수터 쪽으로 밀려가서 고착되는 경향을 보였다. 대규모 홍수(100년, 200년)의 경우, 댐과 인접한 분석 구간 하류부는 댐 배수위의 영향을 가장 크게 받으며 수심이 깊어 흐름이 가장 정체되는 구간으로 본류와 지류 모두 다량의 부유쓰레기가 분포할 것으로 분석되었다. 분석 구간 중류부는 홍수 규모가 증가함에 따라 넓은 홍수터로 침수범위가 급격하게 증가하며 이에 따라 부유쓰레기가 분포할 수 있는 면적이 크게 증가할 것으로 분석되었다. 또한 분석 구간 상류부는 협곡을 이루고 있어 홍수규모가 증가하더라도 침수범위와 부유쓰레기의 분포면적에 큰 변화가 없을 것으로 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 댐의 치수 문제가 발생하지 않도록 효과적으로 수거 처리 할 수 있는 부유쓰레기 적치장 및 차단 시설의 적정 설치 위치를 파악하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권4호
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• pp.249-256
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• 2011

EFDC와 라그랑쥐 입자추적모델을 이용하여 조석주기별로 오염물질의 방출 시점이 다를 경우에 대한 마산만의 체류시간 및 해수교환율의 정량적 차이를 계산하였다. 체류시간은 만 전체에 대해 약 40일이었고 그 범위는 부도 남쪽 해역에서 약 20일 이하, 소모도 상부에 위치하는 마산만 내측에서는 약 100일 이상으로 나타났다. 이러한 체류 시간의 공간적 차이는 주로 조석잔차류와 만 내측으로부터의 거리에 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 만 전체 면적에 대한 체류시간의 평균값은 대조기 및 소조기에 각각 약 36일과 42일로 나타났다. 해수교환율은 30%가 되기까지 걸리는 시간이 입자 방류 시점에 따라 최소 약 65일부터 최대 105일까지 약 40일 이상 차이가 나는 것으로 계산되었다.