• 한국물환경학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-9
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• 2021

The depletion of dissolved oxygen (DO) in urban streams has a profound effect on the aquatic ecosystem; however, the change in DO by resuspension of sediments and the cause have not been sufficiently investigated. In this study, the physicochemical properties (particle size, and the content of organic and heavy metals) of the sediments of an urban stream (Anyang Stream) and the characteristics of water quality changes (DO, dissolved organic carbon (DOC), dissolved nitrogen (DN), sediment oxygen demand (SOD), and adenosine triphosphate (ATP)) by sediment resuspension were investigated. The sediment content of fine particles (< 0.2 mm) increased from 36.7% to 52.7% from the upstream to the downstream, and the contents of heavy metals and organic matter of the sediment were also higher towards the downstream. The depletion of DO by resuspension was observed in the sediment at the downstream sites (P8, P9), where the fine particle content was high, and biological SOD (BSOD) was more than 88% compared to the total SOD. The increase in BSOD coincided with the increase in ATP. It was also confirmed that the depletion of DO could increase the amount of heavy metals (such as Fe, Mn, and Pb) released from the sediment. Based on the above results, it can be concluded that resuspension of sediments induces rapid water quality changes and may cause accidents, such as fish mortality, during rainfall, and such a water quality effect can be more pronounced in sediments with a high content of fine particles and organic matter and high biological activity.

• 생태와환경
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• 제45권1호
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• pp.129-138
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• 2012

본 연구는 하천에서 가뭄으로 인해 나타나는 갈수현상을 단기간의 유량의 감소로 모사하여 수질 및 부착돌말류 군집에 미치는 생태학적 영향을 인공수로에서 분석하였다. 아크릴로 제작한 실내 인공수로에 부착돌말 인공기질로는 슬라이드글라스를 설치하고, 부영양 저수지의 표층수를 유입시켜 실험수로 이용하였다. 실험기간 중 부착돌말 군체형성기 동안 모든 실험군의 유량은 6 L $min^{-1}$, 이후 유량감소기 동안 각 실험군의 유량은 NDF(No depletion of flow rate (Control): 6 L $min^{-1}$), LDF (Low depletion of flow rate: 3 L $min^{-1}$), 그리고 HDF (High depletion of flow rate: 1 L $min^{-1}$)로 설정하였다. 유량감소의 영향을 비교하기 위하여 16일간의 실험기간 동안 유입수와 배출수의 수온, 전기전도도, 용존산소, pH, 탁도, 부유물질, 영양염 및 Chl-$a$ 농도를 분석하였으며, 또한 부착기질의 Chl-$a$와 AFDM(ash free dry matter), 그리고 부착돌말류의 조성과 세포밀도를 1일 간격으로 분석하였다. 광도는 처리 유량이 적어질수록 유의하게 증가했다(F=229.5, p=0.000). $NH_4$-N는 NDF보다 HDF에서 현저하게 높은 농도를 유지하였다. 유입수의 SS 농도(100%) 대비 배출수의 SS 농도는 HDF에서 88%로 감소하였으며 LDF (97%)와 NDF (99%)에 비하여 높은 감소율을 보였다. 기질의 Chl-$a$는 NDF에 비하여 유량감소 처리군에서 약 2배 이상 유의하게 증가하였다(F=8.399, p=0.001). 또한 기질의 AFDM과 부착돌말류 총밀도는 NDF에 비하여 두 처리군에서 유의하게 증가하였다(F=9.390, p=0.001; F=6.088, p=0.007). 실험기간 동안 대조군과 처리군 모두에서 $Aulacoseira$ $ambigua$, $Achnanthes$ $minutissima$, $Aulacoseira$ $granulata$ 등 총 3종의 부착규조류가 총 밀도의 10% 이상을 보인 우점종으로 나타났고, 제1 우점종인 $A.$ $ambigua$는 LDF에서 가장 높은 밀도를 보였으며 HDF, NDF순으로 생물량이 낮았다(F=8.551, p=0.001). 본 연구 결과, 인공 하천생태계에서 가뭄(갈수) 효과는 수질과 부착돌말류 현존량에 유의한 변화를 야기하였으며, 특히 부착돌말류 현존량이 유의하게 증가하였다. 이는 실제 하천에서 가뭄에 의한 생태계의 변화를 이해하는데 유용한 기초자료를 제공할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1259-1267
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• 2015

우리나라에서는 기존에 경험하지 못한 농촌의 지하수 개발문제가 새로운 도전으로 대두되고 있다. 이른바 수막재배(Water Curtain Cultivation : WCC)라 불리우는 동절기 농업활동이 주된 이슈이다. 본 연구에서는 대상지역인 충북 청원군 수막재배지역내 충적대수층의 물수지를 검증하기 위해 3차원 유한차분모형인 MODFLOW를 구축하였다. 세계적인 추세인 학제간 융합방식을 현장규모에 맞게 도입한 지하수 모델링을 수행하였고, 특히 정밀한 지하수 함양량의 입력을 위해 SWAT모형을 이용한 소유역 지하수 함양량을 계산하였으며 양질의 현장자료를 기반으로 모형의 신뢰성을 확보하기 위한 검보정이 진행되었다. 본 연구의 목표는 하천의 보와 배수 시스템과 같은 인위적인 경계조건하에서 지하수 양수가 진행될 때 하천과 대수층의 다양한 상호작용을 모의하는 것이다. 또한 부지내의 누적 물수지의 계절변화를 분석함으로써 지하수 고갈과 회복량을 정량화할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권7호
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• pp.719-733
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• 2013

본 연구에서는 죽산천 유역에 대해 지표수와 지하수의 통합거동을 유역 스케일로 장기간 모의할 수 있고 양수정의 공간분포 및 저수지 운영을 복합적으로 고려할 수 있는 유역단위 통합수문해석모형 SWAT-MODFLOW를 적용하여 지하수 양수 및 농업용 저수지가 하천유량에 미치는 영향을 평가하였다. 지하수 양수 및 농업용저수지 고려 유무에 따라 4가지 시나리오(1) 현 지하수 이용량 고려, 저수지 고려, (2) 현 지하수 이용량 고려, 저수지 미고려, (3) 지하수 이용량 미고려, 저수지 고려), (4) 지하수 이용량 미고려, 저수지 미고려(자연상태)를 구성하고 각 시나리오별로 하천유량의 변화를 모의한 결과, 죽산천 유역 출구부를 기준으로 지하수 양수로 인한 영향이 농업용 저수지에 의한 영향보다 상대적으로 크게 발생하였으며, 갈수량은 용수이용이 없는 자연 상태(natural flow)에 비해서 지하수 양수만의 영향으로 약 17%, 저수지만의 영향으로 약 11%, 양수 및 저수지의 복합영향으로 인해 약 23% 만큼 감소하는 것으로 분석되었다. 농업용 저수지로부터 떨어진 거리에 따른 하천유량의 변화를 평가하기 위해서 죽산천 본류를 따라 비갈수량을 산정한 결과, 저수지 관개용수의 회귀수 영향으로 하류로 내려갈수록 비갈수량이 증가하였으며, 죽산천 상류에 위치한 덕산 저수지로부터 약 6.5 km까지는 저수지의 영향이 상당히 미치는 것으로 분석되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권7호
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• pp.2670-2689
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• 2022

STREAM - a lattice transport calculation code with method of characteristics for the purpose of light water reactor analysis - has been developed by the Computational Reactor Physics and Experiment laboratory (CORE) of the Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST). Recently, efforts have been taken to develop a photon module in STREAM to assess photon heating and the influence of gamma photon transport on power distributions, as only neutron transport was considered in previous STREAM versions. A multi-group photon library is produced for STREAM based on the ENDF/B-VII.1 library with the use of the library-processing code NJOY. The developed photon solver for the computation of 2D and 3D distributions of photon flux and energy deposition is based on the method of characteristics like the neutron solver. The photon library and photon module produced and implemented for STREAM are verified on VERA pin and assembly problems by comparison with the Monte Carlo code MCS - also developed at UNIST. A short analysis of the impact of photon transport during depletion and thermal hydraulics feedback is presented for a 2D core also from the VERA benchmark.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.389-394
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• 2008

The purpose of this research was to develop a methodology to determine whether conjunctive surface water and groundwater management could significantly reduce deficits in a river basin with a relatively limited alluvial aquifer. The Geum River basin is one of major river basins in South Korea. The upper region of the Geum River basin is typical of many river basins in Korea where the shape of river basin is narrow with small alluvial aquifer depths from 10m to 20m and where most of the groundwater pumped comes quickly from the steamflow. The basin has two surface reservoirs, Daecheong and Yongdam. The most recent reservoir, Yongdam, provides water to a trans-basin diversion, and therefore reduces the water resources available in the Geum River basin. After the completion of Yongdam reservoir, the reduced water supply in the Geum basin resulted in increasing conflicts between downstream water needs and required instream flows, particularly during the low flow season. Historically, the operation of groundwater pumping has had limited control and is administered separately from surface water diversions. Given the limited size of the alluvial aquifer, it is apparent that groundwater pumping is essentially taking its water from the stream. Therefore, the operation of the surface water withdrawals and groundwater pumping must be considered together. The major component of the conjunction water management in this study is a goal-programmin g based optimization model that simultaneously considers surface water withdrawals, groundwater pumping and instream flow requirements. A 10-day time step is used in the model. The interactions between groundwater pumping and the stream are handled through the use of response and lag coefficients. The impacts of pumping on streamflow are considered for multiple time periods. The model is formulated as a linear goal-programming problem that is solved with the commercial LINGO optimization software package.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권7호
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• pp.2104-2125
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• 2021

This paper presents the verification and validation (V&V) of a calculation module for isotope inventory prediction to control the back-end cycle of spent nuclear fuel (SNF). The calculation method presented herein was implemented in a two-step code system of a lattice code STREAM and a nodal diffusion code RAST-K. STREAM generates a cross section and provides the number density information using branch/history depletion branch calculations, whereas RAST-K supplies the power history and three history indices (boron concentration, moderator temperature, and fuel temperature). As its primary feature, this method can directly consider three-dimensional core simulation conditions using history indices of the operating conditions. Therefore, this method reduces the computation time by avoiding a recalculation of the fuel depletion. The module for isotope inventory calculates the number densities using the Lagrange interpolation method and power history correction factors, which are applied to correct the effects of the decay and fission products generated at different power levels. To assess the reliability of the developed code system for back-end cycle analysis, validation study was performed with 58 measured samples of pressurized water reactor (PWR) SNF, and code-to-code comparison was conducted with STREAM-SNF, HELIOS-1.6 and SCALE 5.1. The V&V results presented that the developed code system can provide reasonable results with comparable confidence intervals. As a result, this paper successfully demonstrates that the isotope inventory prediction code system can be used for spent nuclear fuel analysis.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.479-479
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• 2023

하천의 건천화는 물이용은 물론 수질과 수생태 측면에서 부정적인 영향을 주는 것으로 알려져 있으나, 건천화의 정의는 물론 건천화 판단기준에 대해서도 학술적인 정리가 부족한 실정이다. 국내의 하천환경을 고려할 때 대부분의 건천화는 대하천이나 하천의 본류보다는 중소하천 규모에서 발생하고 있으며, 이는 만경강유역에서도 동일할 것으로 판단된다. 건천화를 판단하기 위해서는 장기간에 걸친 신뢰할 만한 유량자료가 축적되어 있어야 하나, 중소하천 규모에서 장기측정망을 운영하기는 쉽지 않은 특성으로, 이를 보완하는 방법으로 현장에서의 유량 측정과 함께 모형을 이용하여 하천의 유황을 추정하는 것이 타당할 것으로 판단된다. 건천화된 하천의 유량확보와 관련하여 고려할 수 있는 하천유지유량 제도는 국가하천과 지방 하천을 대상으로 하고 있어 실제 건천화가 발생하는 중소하천에는 적용하기 어려울 것으로 보여, 환경생태유량 제도의 활용을 검토하는 것이 바람직할 것으로 보이지만, 중소하천이나 그 이하 규모의 소하천의 경우 유량 확보를 위한 현실적인 방안이 제한되어 있는 문제가 있다. 본 연구에서는 선행연구에서 제시한 기준유량과 건천화 평가지표를 검토하고 적용하였다. 또한 하천유역의 특성을 반영하기 위해 대조하천, 농업하천, 도시하천, 준도시하천으로 구분하고 이들 하천에 대한 현장조사와 함께 장기유출모형을 구축하여 하천의 유황을 파악하고 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 건천화 등급을 산정한 결과, 건천화율이 대부분 5등급(매우나쁨)수준으로 평가었고, 산정된 건천화 비율로 살펴봤을 때, 건천화를 개선하기 위한 유량공급이 필요한 단계로 사료된다. 이러한 연구 결과는 향후 건천화현상에 대한 원인규명과 방지대책을 강구하기 위한 기초자료로 활용가능 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.227-227
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• 2015

The Wairarapa Valley occupies a predominantly rural area in the lower North Island of New Zealand. It supports a mix of intensive farming (dairy), dry stock farming (sheep and beef cattle) and horticulture (including wine grapes). The valley floor is traversed by the Ruamahanga River, the largest river in the Wellington region with a total catchment area of 3,430 km2. Environmental, cultural and recreational values associated with this Ruamahanga River are very high. The alluvial gravel and sand aquifers of the Wairarapa Valley, support productive groundwater aquifers at depths of up to 100 metres below ground while the Ruamahanga River and its tributaries present a further source of water for users. Water is allocated to users via resource consents by Greater Wellington Regional Council (GWRC). With intensifying land use, demand from the surface and groundwater resources of the Wairarapa Valley has increased substantially in recent times and careful management is needed to ensure values are maintained. This paper describes the approach being taken to manage water resources in the Wairarapa Valley and redefine appropriate limits of sustainable water use. There are three key parts: Quantifying the groundwater resource. A FEFLOW numerical groundwater flow model was developed by GWRC. This modelling phase provided a much improved understanding of aquifer recharge and abstraction processes. It also began to reveal the extent of hydraulic connection between aquifer and river systems and the importance of moving towards an integrated (conjunctive) approach to allocating water. Development of a conjunctive management framework. The FEFLOW model was used to quantify the stream flow depletion impacts of a range of groundwater abstraction scenarios. From this, three abstraction categories (A, B and C) that describe diminishing degrees of hydraulic connection between ground and surface water resources were mapped in 3 dimensions across the Valley. Interim allocation limits have been defined for each of 17 discrete management units within the valley based on both local scale aquifer recharge and stream flow depletion criteria but also cumulative impacts at the valley-wide scale. These allocation limits are to be further refined into agreed final limits through a community-led decision making process. Community involvement in the limit setting process. Historically in New Zealand, limits for sustainable resource use have been established primarily on the basis of 'hard science' and the decision making process has been driven by regional councils. Community involvement in limit setting processes has been through consultation rather than active participation. Recent legislation in the form of a National Policy Statement on Freshwater Management (2011) is reforming this approach. In particular, collaborative consensus-based decision making with active engagement from stakeholders is now expected. With this in mind, a committee of Wairarapa local people with a wide range of backgrounds was established in 2014. The role of this committee is to make final recommendations about resource use limits (including allocation of water) that reflect the aspirations of the communities they represent. To assist the committee in taking a holistic view it is intended that the existing numerical groundwater flow models will be coupled with with surface flow, contaminant transport, biological and economic models. This will provide the basis for assessing the likely outcomes of a range of future land use and resource limit scenarios.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.947-960
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• 2006

선행연구에서 제안된 건천화 방지를 위한 유역통합관리 절차를 안양천 중상류 유역에 적용한 결과이다. 특히 대상 유역에 대한 물순환 흐름을 파악하기 위한 구체적인 자료 및 취득방법을 제시하였고, 중유역별 상태파악 및 대안 선택에 PSR 모형을 사용하여 지속가능성에 대한 개념이 반영하였으며, 지수산정 방식은 다단계 다기준 의사결정알고리즘 중 하나인 복합계획법을 사용하는 등 구체적인 방법을 제시하였다. 또한 대상유역에 대해 구체적인 건천화 방지 대안을 제시하였으며 SWAT모형을 이용하여 각각에 대해 물순환 개선 효과분석을 수행하였고 이 결과를 바탕으로 대안의 평가지수를 산정하여 우선순위를 제시하였다.