• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.22-28
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• 2021

발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 성능 개선 및 검증을 위하여 기존 노즐에서 연료 분사 특성을 개선한 노즐(분사구 직경 증가, 분사구 수 감소, 총 분사면적 유지)을 이용하여 고압 및 다중화염 조건에서 실험 연구를 수행하였으며 배기가스 특성을 기존 노즐과 비교하였다. 실험 결과로는 노즐의 연료 직경을 크게 한 경우 연소용 공기로 연료의 침투 거리가 증가하기 때문에 콘 내부에서 연료와 공기의 혼합특성이 개선되어 상압뿐만 아니라 압력 상승 시 NOx 배출 농도는 감소하며 다중 화염의 경우 화염간 연소영역의 중첩이 감소하게 되어 NOx 배출은 감소하지만 화염 안정성은 저하된다. 연료 분사구를 개선한 노즐의 발전 플랜트 실증 결과는 실험 결과와 같이 기존 노즐에 비하여 NOx 농도가 낮게 배출되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.627-637
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• 2022

다양한 크기 유역에 대한 극한 홍수 규모 산정은 대규모 하천유량 자료를 필요로 한다. 하지만, 중소규모 유역의 경우 관측 지점의 부족으로 인해 하천유량 자료가 부족하다. 본 연구는 하천 유량 확장방법(Streamflow Propagation Method: SPM)과 비홍수량(specific flood distribution) 분석법을 적용하여 측정값이 없는 중소 규모 유역에 대한 하천유량 자료를 생성하여 극한 홍수 규모의 범위를 평가하고 일반화를 시도하였다. 이를 위해 충주댐(CJD), 섬진댐(SJD), 안동댐(ADD)의 미계측 중소규모 유역을 연구지역으로 선정하였다. 비홍수량의 범위는 유역의 크기가 증가함에 따라 감소하였으며 같은 크기 유역의 경우 유역의 크기와 지형에 따라서 비홍수량의 범위가 다양해질 수 있음을 보였다. 비홍수량의 최대와 최소치의 경향성을 비교하기 위해 다양한 포락선(Creager-, Kovacs-, and Francou-Rodier Envelop Curves; and Korean Specific Flood Method)을 활용하였는데, Creager곡선이 비홍수량 규모 대표성을 잘 나타내었다. 하지만, 3개 유역 자료를 통합 후 만들어낸 일반화 포락선식의 경우 Creager 폭락선보다 정확한 대표성을 나타내었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제25권4호
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• pp.136-150
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• 2022

본 연구는 하천 관리 및 홍수위 분석에 있어 필수적인 자료 중 하나인 하천 지형정보를 얻기 위해 RGB 영상을 활용하는 방법에 대한 비교 검토가 이루어졌다. 하천 구역의 지형정보를 얻는 데 있어 흐름 구간 즉 하도 지형정보를 얻는 것이 가장 어려운 분야 중 하나이기에 본 연구에서는 RGB 영상 기반으로 하도 지형정보를 추정하는 것에 집중하였다. 이를 위해 Acoustic Doppler Current Profiler(ADCP)와 RTK-GPS(Real Time Kinematic-GPS)를 이용하여 하도 지형을 직접 계측하였으며, 동시에 드론 촬영을 통해 획득한 고해상도 이미지를 이용하여 정사 영상을 생성하였다. 이후 수심 계측 결과와 RGB 정사 영상의 밴드 값들을 이용하여 수심 예측을 위한 기존에 개발된 회귀식들을 적용하였으며, 가장 뛰어난 예측력을 보여준 회귀식을 이용하여 연구 대상 지역의 하도 지형을 추정하였다. 흐름 구간 이외 지역의 경우 항공 라이다로부터 생성된 DEM을 이용하여 하천 구간 전체에 대한 지형정보를 구축하였다. 추가로 드론 촬영이 이루어진 동일한 시간 동안 직접 계측한 자료를 이용하여 생성된 지형정보와 드론 정사 영상 기반으로 생성된 하도 지형정보의 비교 검증을 수행하기 위해 CCHE2D 모형을 활용하여 흐름 모델링을 모의하였으며, 일부 구간에 대한 계측이 이루어지지 못한 직접 계측한 지형정보와 비교하여 영상 기반의 지형정보는 보다 나은 수심, 유속 모의 결과를 보여주었다. 본 연구 결과를 통해 RGB 영상으로부터 하도 지형정보를 획득할 수 있는 것을 확인하였으며, 추가적인 연구가 수행된다면 하천 관리를 위한 효율적인 하천 지형정보를 얻는 방법으로 활용할 가능성을 확인하였다.

• 환경생물
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• 제41권2호
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• pp.101-108
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• 2023

본 연구는 온배수가 유입되는 대구시 달서천을 대상으로 틸라피아 산란장의 물리적 서식 환경을 파악하고, 나일틸라피아와 블루틸라피아의 국내·외 분포 및 수온에 따른 잠재적 서식 가능지역을 예측하고자 연구를 수행하였다. 나일틸라피아와 블루틸라피아의 국외 서식 현황을 분석한 결과 원개체군이 서식하는 국가를 중심으로 많은 국가와 섬 지역에 도입되어 서식하고 있는 것으로 확인되었고, 상대적으로 추운 지역인 캐나다, 영국, 러시아 등에서도 서식하는 것으로 나타났다. 국내에서는 곡교천, 달서천, 금호강과 낙동강 일대에 서식하는 것으로 조사되었으며, 온배수 유입으로 인해 겨울철에도 높은 수온을 유지하고 있는 하천으로 확인되었다. 현재 국내에서 틸라피아 개체군이 서식 가능한 지역은 영산강 하류와 낙동강 하류에 국한되어 있으나, 2050년에는 기온상승으로 인해 잠재적 서식 가능지역이 금강, 만경강, 동진강, 섬진강, 태화강, 형산강과 동해로 유입되는 하천과 탐진호, 나주호, 주암호, 상사호, 진양호, 주남저수지, 회동저수지 등 정수역까지 확대될 것으로 예측되었다. 또한 서식 가능지역이 확대되고 틸라피아가 산란할 수 있는 서식처가 증가함에 따라 틸라피아 개체군으로 인해 발생할 수 있는 서식처 교란의 강도가 증가할 것으로 예상된다. 따라서, 잠재적 위해종이며, 기온상승으로 인해 향후 국내 여러 하천에서 서식 가능성을 가지고 있는 틸라피아 개체군 관리를 위해 틸라피아 개체군이 서식하고 있는 하천을 대상으로 중·장기적인 모니터링을 통한 위해성 평가가 수행되어야 할 것으로 생각된다. 또한 개체군 확산 방지를 위한 법적·제도적인 규제가 필요하며, 물리적인 포획, 온배수 수온 감소를 통한 제거 등 다양한 관리방안을 마련하고, 틸라피아 개체군으로 인해 발생할 수 있는 서식처 교란을 최소화하는 것이 필요하다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.95-104
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• 2022

Micro hydropower is a readily available renewable energy source that can be harvested utilizing hydrokinetic turbines from shallow water canals, irrigation and industrial channel flows, and run-off river stream flows. These sources generally have low head (<1 m) and low velocity which makes it difficult to harvest energy using conventional turbines. A horizontal-axis screw turbine was designed and numerically tested to extract power from such low-head water sources. The 3-bladed screw-type turbine is placed horizontally perpendicular to the incoming flow, partially submerged in a narrow water channel at no-head condition. The turbine hydraulic performances were studied using Computational Fluid Dynamics models. Turbine design parameters such as the shroud diameter, the hub-to-shroud ratios, and the submerged depths were obtained through a steady-state parametric study. The resulting turbine configuration was then tested by solving the unsteady multiphase free-surface equations mimicking an actual open channel flow scenario. The turbine performance in the shallow channel were studied for various Tip Speed Ratios (TSR). The highest power coefficient was obtained at a TSR of 0.3. The turbine was then scaled-up to test its performance on a real site condition at a head of 0.3 m. The highest power coefficient obtained was 0.18. Several losses were observed in the 3-bladed turbine design and to minimize losses, the number of blades were increased to five. The power coefficient improved by 236% for a 5-bladed screw turbine. The fluid losses were minimized by increasing the blade surface area submerged in water. The turbine performance was increased by 74.4% after dipping the turbine to a bottom wall clearance of 30 cm from 60 cm. The final output of the novel horizontal-axis screw turbine showed a 2.83 kW power output at a power coefficient of 0.63. The turbine is expected to produce 18,744 kWh/year of electricity. The design feasibility test of the turbine showed promising results to harvest energy from small hydropower sources.

• 농업생명과학연구
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• 제50권5호
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• pp.205-216
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• 2016

본 연구에서는 건천화된 농촌 소하천의 환경을 개선하기 위해 농업용 저수지의 방류 능력을 평가하고 하천환경용수 방류에 따른 하류하천의 수질변화를 모의하였다. 대상유역은 경상남도 고성군 하이면에 위치한 봉현저수지 및 봉현천을 선정하였으며, 2011년부터 2013년까지 현장조사를 실시하였다. 유량측정이 용이한 총 5개 지점을 선정하여 수질과 유량자료를 수집하였고, 기상자료는 지리적으로 인접한 진주 기상관측소의 2000년부터 2013년까지 일 자료를 수집하였다. 저수지 방류조건 전후의 하천수질(BOD, SS, TN, TP)을 비교, 분석하기 위한 수질모형으로 QUAL2K 모델을 선정하였다. 대상유역에 대한 기상자료, 하천자료, 수질자료 등의 입력자료를 구축한 후 QUAL2K 모형을 적용하여 실측값과 비교한 결과, BOD, SS, TN, 그리고 TP 항목에 대한 모형의 평가지표는 다음과 같이 나타났다. R2는 0.8508~0.9913, RMSE 0.005~0.52mg/L, NSE 0.949~0.998로 나타나 비교적 높은 일치도를 나타냈다. 저수지 물수지 모형을 이용하여 다양한 저수지 방류 시나리오에 대해 분석한 결과, 적정 방류량은 3,000ton/day로 나타났다. 방류 전후의 수질을 비교한 결과 BOD와 SS의 경우 각각 9.2%, 21.0% 증가하여 오히려 수질이 오염되는 것으로 나타났으며, TN과 TP는 각각 -9.0%, -2.4% 감소하여 수질이 개선되는 것으로 나타났다. 이는 하천환경용수를 공급을 통해 건천화를 완화하더라도 저수지 수질에 따라 하류하천의 수질이 오염될 수도 있음을 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.597-603
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• 2006

본 연구의 목적은 인공위성 자료와 지상의 관측자료간의 비선형 특성을 가장 잘 반영할 수 있는 신경망 모형을 이용하여 단시간 강우량 정보를 사전에 예측하여, 하천제방의 붕괴로 인한 상습 침수지역에서의 홍수범람 양상을 실시간으로 예측함으로써 홍수재해로부터의 피해를 최소화시키는데 있다. 강우예측 신경망 모형은 현재의 대기상태를 나타내는 인공위성 자료와 실시간으로 전송되는 자동기상관측소 자료를 입력자료로 하여 현재부터 3시간 및 6시간 선행시간까지의 면적평균강우량을 예측할 수 있도록 구성하였다. 신경망 모형의 구조는 입력층과 출력층 사이에 하나의 은닉층이 존재하는 다층 신경망으로 구성하였으며, 학습단계에서는 오류 역전파 알고리듬 학습방법 중 모멘텀법을 사용하였다. 예측된 면적평균강우량으로부터 홍수량을 산정하고, 이를 이용하여 하천의 제방붕괴로 인한 제내지에서의 범람양상을 예측할 수 있도록 1차원 흐름모형과 연계한 동역학적 홍수범람 모형을 개발하였다. 개발된 홍수범람 모형은 본류와 지류의 여러 지점에서 제방이 붕괴될 경우, 하도의 홍수위 및 제내지에서의 침수위와 침수면적이 일괄적으로 모의될 수 있도록 구성하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.135-142
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• 2023

하천 생태계에서 경관의 변화와 그 영향요인을 연구하기 위해 다양한 원격 탐지 및 영상 분석이 활용된다. 본 연구에서는 다양한 시점에서 위성에서 촬영된 다분광 영상으로 광학 지수를 계산하고, 수역의 경계를 획정하는 임계치를 계산하여 육역과 수역으로 이진화한 지도를 작성하여 시간에 따른 경관 변화를 탐지하는 방법을 개발하였다. 그리고 이 방법을 금강에 적용하여 보 수문 개방에 의하여 형성된 모래톱의 변화를 추적하였다. 먼저 금강에서 보 개방 전후의 다양한 시점에서 Sentinel-2 위성에서 촬영된 10 m × 10 m 해상도의 다분광 영상을 수집하였다. 수집된 영상에서 녹색광과 근적외선 대역으로 정규수분지수 (normalized difference water index, NDWI)를 계산하였다. 수역의 경계를 결정하기 위하여 산출한 NDWI의 Otsu 임계값은 -0.0573부터 0.1367의 범위이었다. 원격탐사에 의하여 결정된 수역의 경계는 실제 영상에서의 경계와 일치하였다. 이 NDWI에 의하여 수역과 육역으로 이진화된 지도를 작성하였다. 이 결과에 따르면 금강의 백제보부터 대청댐까지 종적 범위에서 2017년부터 2021년까지 수행된 3개의 보 수문 개방에 의해 총 379.7 ha의 새로운 모래톱의 서식처가 형성된 것으로 추정되었다. 본 연구에서 제안하는 경관 탐지 방법은 넓은 시공간 범위에서 적은 자원으로도 객관적인 결과를 얻을 수 있는 방법으로 평가된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제28권6호
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• pp.71-89
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• 2023

A groundwater potential map (GPM) was built for the Nakdonggang River Basin based on ten variables, including hydrogeologic unit, fault-line density, depth to groundwater, distance to surface water, lineament density, slope, stream drainage density, soil drainage, land cover, and annual rainfall. To integrate the thematic layers for GPM, the criteria were first weighted using the Analytic Hierarchical Process (AHP) and then overlaid using the Technique for Ordering Preferences by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) model. Finally, the groundwater potential was categorized into five classes (very high (VH), high (H), moderate (M), low (L), very low (VL)) and verified by examining the specific capacity of individual wells on each class. The wells in the area categorized as VH showed the highest median specific capacity (5.2 m³/day/m), while the wells with specific capacity < 1.39 m³/day/m were distributed in the areas categorized as L or VL. The accuracy of GPM generated in the work looked acceptable, although the specific capacity data were not enough to verify GPM in the studied large watershed. To create GPMs for the determination of high-yield well locations, the resolution and reliability of thematic maps should be improved. Criterion values for groundwater potential should be established when machine learning or statistical models are used in the GPM evaluation process.

• 자원환경지질
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• 제57권2호
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• pp.107-117
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• 2024

본 연구에서는 기후변화에 따른 하상변동과 골재 채취량 산정을 위해 논산천 유역을 대상으로 기후변화시나리오 기반의 SWAT 모형을 이용한 강우-유출 모델링과 HEC-RAS 모형을 이용한 장기 하상변동 모델링을 수행하였다. SSP5-8.5 시나리오의 미래 전반기에 대한 강우-유출 및 유사량 해석결과 연강수량의 차이가 최대 600 mm 이상 발생함에 따라 해당 유역의 유사유출량 또한 연간 30,000 ton 이상 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 장기 하상변동 모델링을 통해 논산천 하류 하도의 퇴적구간 및 골재채취 가능량을 산정한 결과 금강 합류부로 부터 약 4.6~6.9 km의 상류부 2.455 km 구간에 대해 골재채취가 가능할 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 극한강우 또는 가뭄 등의 이상기후로 인한 기후위기의 위험성이 커질 수 있으며 이러한 변동성의 증가는 장기적인 골재채취에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. 따라서 향후 장기적인 골재채취 계획 및 정책 수립에 기후변화의 영향을 고려하는 것이 중요할 것으로 판단된다.