• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.78-78
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• 2023

기후변화 위기는 유사 이래 인류가 직면한 가장 큰 도전으로 범정부적 글로벌 문제로서 이를 해결하기 위한 다양한 정책들이 범국가 차원 혹은 세계적 기업들에 의해 발표 혹은 시행되고 있다. 이러한 기후변화위기와 탄소배출 저감을 위한 대표적인 대응 방안 중 하나가 바로 재생에너지의 확대·보급 노력이다. 그러나 재생에너지는 날씨와 계절 등 자연환경의 영향을 받는 에너지원으로써 간헐성, 변동성을 가지므로, 시간대별 발전량 예측과 전력공급 안정성에 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 재생에너지 발전은 석탄화력 발전과 달리 전력의 수요와 공급의 균형을 위한 에너지저장장치(Energy Storage System, 이하 ESS)가 있어야 한다. ESS는 전력공급 안정성 향상과 전력 수급의 유연성을 제공하는 장점이 있지만, 초기 설치비용이 높은 단점이 있다. 특히, 배터리 기반 ESS의 경우 높은 구축 비용과 한정적인 충. 방전수명으로 인하여 대용량 ESS로써의 역할 수행에는 분명한 한계가 있다. 하지만 재생에너지와 연계한 ESS로 양수발전댐을 활용할 경우 장주기, 장수명, 대용량 에너지 저장에 매우 합리적인 수단으로 판단되었다. 다만, 양수발전 댐 구축에는 토목공사로 인한 환경 훼손이라는 문제점도 존재한다. 본 고에서는 지역 분산형 소규모 양수발전(Pumped Storage Hydropower, 이하 PSH)댐 구축 및 운영기술 개발을 통해 지역 전력공급과 전력 수급을 조절하면서 변동성 재생에너지를 안정적으로 사용할 수 있는 방안을 소개하고자 한다. 특히, 해당 기술은 지역별 특성에 맞춰 유연하게 설치할 수 있으며, 대규모 토목공사로 의한 환경적 부작용을 최소화할 수 있다. 또한 소규모 PSH는 지역의 저수지 및 수자원을 이용하여 에너지를 저장함으로써 변동성 큰 재생에너지의 유연화 대응과 동시에 안정적인 에너지 공급이 가능하다. 본 고에서는 재생에너지의 확대·보급에 따른 문제점과 대표적 ESS 기술들을 분석·소개한다. 지역분산형 소규모 PSH 기술개발 연구기획 내용 소개를 통하여 전력 생산 및 공급의 탈중앙화를 달성하고, 지역별 변동성 재생에너지의 안정적 활용과 지역 전력공급 특성 및 전력 수급에 대응할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.36 no.11
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• pp.791-802
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• 2014

Energy shortage is being exacerbated due to the increase of energy consumption and depletion of fossil fuels. In order to release the energy crisis, new types of energy resources such as small hydropower, solar power, wind power and biomass have been already developed or actively researched. Recently, osmotic power, which harvests energy from salinity gradient between seawater and fresh water, is considered as a feasible candidate. Among the osmotic power processes, pressure retarded osmosis (PRO) is widely gaining attention because of no emission of carbon dioxide and less sensitivity to the external environmental conditions. However, PRO process is facing difficulties such as the lack of specialized PRO membrane and optimization technologies. Therefore, PRO was reviewed in this paper in terms of theoretical background, membrane development, process development and fouling mechanism to provide insights and suggest the future direction of PRO research.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.51 no.4
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• pp.268-286
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• 2018

The eutrophication and algal blooms by harmful cyanobacteria (CyanoHAs) and freshwater redtide (FRT) that severely experiencing in typical regulated weir system of the Nakdong River are one of the most rapidly expanding water quality problems in Korea and worldwide. To compare with the factors of rainfall, hydrology, and dominant algae, this study explored spatiotemporal variability of the major water environmental factors by weekly intervals in eight weir pools of the Nakdong River from January 2013 to July 2017. There was a distinct difference in rainfall distribution between upstream and downstream regions. Outflow discharge using small-scale hydropower generation, overflow and fish-ways accounted for 37.4%, 60.1% and 2.5%, respectively. Excluding the flood season, the outflow was mainly due to the hydropower release through year-round. These have been associated with the drawdown of water level, water exchange rate, and the significant impact on change of dominant algae. The mean concentration (maximum value) of chlorophyll-a was $17.6mg\;m^{-3}$ ($98.2mg\;m^{-3}$) in the SAJ~GAJ and $29.6mg\;m^{-3}$ ($193.6mg\;m^{-3}$) in the DAS~HAA weir pools reaches, respectively. It has increased significantly in the downstream part where the influence of treated wastewater effluents (TWEs) is high. Indeed, very high values (>50 or $>100mg\;m^{-3}$) of chlorophyll-a concentration were observed at low flow rates and water levels. Algal assemblages that caused the blooms of CyanoHAs and FRT were the cyanobacteria Microcystis and the diatom Stephanodiscus populations, respectively. In conclusion, appropriate hydrological management practices in terms of each weir pool may need to be developed.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.47-47
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• 2011

에너지자원이 부족하여 에너지 해외의존도가 약 80% 이상인 우리나라의 특성상 에너지 해외의존도를 경감시키고 에너지부족 상황을 안정시키기 위하여 국내의 부존에너지를 최대한 활용하는 것이 필요하다. 또한 지구온난화에 대처하는 범세계적인 규제에 대비하기 위하여, 청정에너지를 적극 개발하여 에너지자립도를 향상시켜야 한다. 신재생에너지 중 하나인 소수력은 친환경적인 청정에너지 중 하나로 다른 대체 에너지원에 비해 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 개발 가치가 큰 부존자원으로 평가되고 있다. 그리고 소수력은 여러측면의 사회적 환경적 이점으로 최근에는 선진국에서도 매우 큰 관심을 끌고 있으며, 에너지 자원이 빈약하여 대부분 석유수입에 의존하는 우리나라는 지역에너지로 소수력을 적극 개발하여야 한다. 소수력 부존량이 풍부한 우리나라는 1982년에 소수력 개발 활성화 방안이 공표되면서부터 정부주도 하에 소수력 발전소 건설에 관한 연구를 적극적으로 지원하게 되었다. 대수력과 비교하여 소수력의 장점으로는 비교적 짧은 계획 및 시공기간, 낮은 투자비용, 개인이나 기업을 통한 투자참여, 주위 인력이나 자재를 이용한 쉬운 설치, 적은 환경적인 피해 등이 있다. 이와 같이 청정에너지 중 하나인 소수력의 개발과 활용을 위하여 IT 기술을 접목한 다양한 응용시스템 구축이 진행되고 있다. 특히, 한국에너지기술연구원에서는 신재생에너지 개발 및 보급 확대를 목표로 2006년에 신재생에너지 자원지도시스템을 구축하였으며, 이를 웹상에서 제공하고 있다. 소수력 발전시설의 적극적인 활용을 위해서는 초기설계시 장기유출 특성분석을 통해 해당유역의 수자원을 최대로 활용하고, 지형적인 요소를 이용하여 전기의 생산이 최대가 되도록 하는 최적설계가 이루어 져야 한다. 따라서 본 연구에서는 소수력 발전시설의 최적설계를 위해 한강수계 258개 표준유역 중 섬강합류점에 대하여 자원지도를 활용하여 연평균유량을 추정한 후 소수력 자원량을 산정하였고, 그 결과로 시설용량과 연간전기생산량은 각각 1,633kW, 6,224MWh로 산정되었다. 또한 유출량의 미계측 유역에서의 소수력 발전성능을 예측하기 위한 방법으로 Weibull 분포의 특성화 방법을 선택하여 그 적용성을 검토하였다. 섬강합류점 표준유역 내에 위치하고 있는 목계관측소, 앙성관측소에서의 10개년(1999~2008) 강우자료를 바탕으로 유황곡선을 작성하여 상관관계분석을 실시한 결과 목계관측소에서 0.994701, 앙성관측소에서 0.992616으로 관측치와 계산값이 상당히 유사한 것으로 나타났다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.37 no.10
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• pp.563-572
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• 2015

The purpose of this study was to model the effect of flushing discharge on algae removal by multi-purpose weir operation in Yeongsan River (Seungchon Weir) using a 3-dimensional (3D) model. The chlorophyceae Eudorina sp. formed bloom in May 2013. Flushing discharge was conducted in two different ways for algal bloom reduction. To elucidate the spatial variability, a high-resolution 3D model, ELCOM-CAEDYM, was used to simulate the spatial variations of water quality and chl-a over a month. The results showed that ELCOM-CAEDYM could reproduce highly spatially resolved field data at low cost, and showed very good performance in simulating the pattern of algal bloom occurrence. The effect of each flushing discharge operation was analyzed with the results of modeling. The results of case 1, flushing discharge using an open movable weir, showed that the algal bloom between the Seochang Bridge and the Hwangryong River junction is rapidly flushed after operating the movable weir, but the residual algae remained in the weir pool as the discharge decreased. However, the results of case 2, fixed weir overflow with a small hydropower stop, showed that most of the algae was removed after flushing discharge and the effect of algae removal was much bigger than that in case 1, as per modeling results and observed data.