• 해양환경안전학회지
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• 제13권1호
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• pp.93-102
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• 2007

수 저층의 퇴적물에서는 자체 내에서의 물질이동과 변환뿐만 아니라 외부로부터 유입된 물질과 수계 자체에서 생성된 여러 물질들이 침강하고 퇴적되고 있다. 또한 퇴적물에서 수층으로 물질들이 용출하는 등 저층의 퇴적물과 수층 간에는 끊임없이 물질교환이 이루어 지고 있다. 수 저층 퇴적물의 오염상태를 나타내는 저질은 수 저층의 퇴적물 자체를 의미하는 것이 아니라 퇴적물의 오염도를 의미하며 이는 수질과는 달리 시 공간적으로 쉽게 변하지 않아 오랜 기간의 수계 환경의 오염 상태를 알 수 있어 최근 수질조사와 더불어 수 환경의 오염도 평가와 수생생물, 저서생물과 관련한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 주요 저질의 항목으로는 영양염과 중금속 함량, 강열감량(IL), 총 황화물(TS), 산화환원치(ORP), COD, 색, 냄새와 악취, 용출량 등이 있다. 이러한 저질 인자들이 하천이나 호소 및 해양의 과거 및 현재의 오염상태를 알 수 있는 오염의 지표로 이용될 수 있으나 퇴적물의 채취방법, 조사 지점 수, 분석방법, 결과의 상호 비교 평가 등의 여러 문제점이 있어 실제 우리나라에서는 저질조사 연구가 많이 이루어지고 있지 않고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 저질 조사의 중요성과 채취방법, 각 저질 항목의 분석방법, 저질변동과 분석 및 평가에 관하여 소개하고자 하였다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제10권2호
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• pp.146-153
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• 2017

Sediment flow through hydropower components causes hydro-abrasive erosion resulting in loss of efficiency, interruptions in power production and downtime for repair/maintenance. Online instruments are required to measure/capture the variations in sediment parameters along with collecting samples manually to analyse in laboratory for verification. In this paper, various sediment parameters viz. size, concentration (TSS), shape and mineral composition relevant to hydro-abrasive erosion were measured and discussed with respect to a hydropower plant in Himalayan region, India. A multi-frequency acoustic instrument was installed at a desilting chamber to continuously monitor particle size distribution (PSD) and TSS entering the turbine during 27 May to 6 August 2015. The sediment parameters viz. TSS, size distribution, mineral composition and shape entering the turbine were also measured and analysed, using manual samples collected twice daily from hydropower plant, in laboratory with instruments based on laser diffraction, dynamic digital image processing, gravimetric method, conductivity, scanning electron microscope, X-ray diffraction and turbidity. The acoustic instrument was able to capture the variation in TSS; however, significant deviations were found between measured mean sediment sizes compared to values found in the laboratory. A good relation was found for turbidity ($R^2=0.86$) and laser diffraction ($R^2=0.93$) with TSS, which indicated that turbidimeter and laser diffraction instrument can be used for continuous monitoring of TSS at the plant. Total sediment load passed through penstock during study period was estimated to be 15,500 ton. This study shall be useful for researchers and hydropower managers in measuring/monitoring sediment for hydro-abrasive erosion study in hydropower plants.

• 대한환경공학회지
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• 제29권12호
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• pp.1360-1365
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• 2007

본 연구의 목적은 교량도로를 대상으로 배수받이에 퇴적된 퇴적물질을 대상으로 입경별로 유기물질 및 중금속 함량을 조사, 분석함으로서 강우 시 도로 퇴적물에 의한 비점오염부하의 기초 자료를 제공하고자 한다. 연구를 위한 퇴적물질 채취지점은 지방도로, 고속도로, 고가도로 상의 교량도로를 대표하는 지점 4개 지점을 선정하였다. 퇴적물질은 일정 입경범위로 범위(>2,000 ${\mu}m$, $1,000\sim2,000{\mu}m$, $850\sim1,000{\mu}m$, $425\sim850{\mu}m$, $212\sim425{\mu}m$, $125\sim212{\mu}m$, $90\sim125{\mu}m$, $75\sim90{\mu}m$, <75 ${\mu}m$)로 체분리 하였으며, 입경별로 용출 후 COD, T-N, T-P 등 일반 유기오염물질과 Fe, Cu, Cr, Pb 등의 중금속 농도를 분석하였다. 입경분포별 누적중량을 분석한 결과 $125\sim425{\mu}m$ 입경범위가 가장 많이 분포하는 것으로 조사되었으며, $<75{\mu}m$ 입경은 상대적으로 낮은 것으로 조사되었다. 조사지점 별 평균 오염물질 함량 범위는 COD $177\sim198.8$ g/kg(평균 77.6 g/kg), T-N $23\sim200$ mg/kg(평균 83 mg/kg), T-P $18\sim215$ mg/kg(평균 129 mg/kg)이었다. 중금속의 경우 Fe $1,508\sim5,612$ mg/kg(평균 3835 mg/kg), Cu $9.2\sim69.3$ mg/kg(평균 49 mg/kg), Cr $19.1\sim662.2$ mg/kg(평균 214 mg/kg), Pb $28.4\sim251.4$ mg/kg(평균 114 mg/kg)를 나타내었다. 입경별로는 오염물질 함량이 입경에 반비례하는 경향을 나타내었는데, 대체로 $75{\mu}m$ 이하의 입자가 오염물질 농도 함량이 가장 높았다. 연구 조사와 같이 교량도로 배수받이의 퇴적물질은 상당량의 미세입자 및 중금속이 다량 함유되어 있으므로 건기 시 주기적으로 퇴적물질을 제거를 통해서도 강우 시 비점오염부하를 상당량 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국음향학회지
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• 제33권1호
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• pp.1-9
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• 2014

하구와 연안은 육지와의 근접성으로 인해 강이나 하천 등에 의한 퇴적물 공급이 외해에 비해 활발하게 이루어지는 지역으로서 때로는 고농도의 부유퇴적물이 조성되기도 한다. 부유퇴적물은 외부 작용으로부터 쉽게 환경이 변하는 특성을 가지기 때문에 부유물층 탐지 및 연구를 위해 주로 음향 장비를 이용하지만 고농도 부유물 환경에서는 음파감쇠가 심하고, 이로 인해 음파의 이동 거리가 크게 감소한다. 따라서 부유물 환경에 대한 연구를 하기 위해서는 부유물 환경 특성과 주파수 변화에 따른 감쇠계수 특성을 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 간이수조 내에서 고령토 가루를 이용하여 다양한 농도의 부유물을 조성한 후, 초음파 대역 (3.5, 5, 7.5 MHz)에 대한 감쇠계수를 측정하였으며, 감쇠계수 모델과 비교하였다. 감쇠계수 모델의 입력인자인 부유물의 평균입자 크기를 다양하게 변화시키며 실측값과 비교한 결과 평균 입자크기 (D50)을 기준으로 약 ${\pm}20%$ 범위 내에서 비교적 일치하였다. 이러한 오차 발생 원인은 부유물은 다양한 크기의 입자들로 구성되어 있으며, 음파 감쇠는 특정주파수에 우세한 영향을 미치는 크기의 입자분포에 영향을 받기 때문으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1076-1086
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• 2010

해양오염퇴적물 정화기술의 조속한 국내 정착을 위하여, 육상 토양오염 정화공법들이 해양퇴적물에도 적용될 수 있는지를 해양오염퇴적물 정화사업이 고려되는 울산 방어진과 진해 행암만의 퇴적물을 대상으로 해양오염퇴적물에 활용 가능한 설비를 갖춘 입자분리 및 세척의 세 공법을 사용하여 중금속 제거 가능성을 위주로 평가하였다. 모래에 비하여 중금속 농도가 높은 울산 방어진의 니질 및 점토질에서 각 공법별 중금속 제거 정도는 입자분리의 경우, 비소(As) 81.5%, 수은(Hg) 93.8%이고, 세척의 경우, 카드뮴(Cd) 72.2%, 수은(Hg) 87.1%이며, 같은 분야의 다른 세척의 경우, 카드뮴(Cd) 70.8%, 납(Pb) 65.6%로 나타났다. 실증실험 결과로부터 사용한 입자분리 및 세척 공법은 모래뿐만 아니라 니질과 점토질 크기의 미세입자에 함유된 중금속까지 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 입자분리보다 입경별 분리, 공정수에 의한 세척, 산 또는 유기용매 등 첨가제에 의한 물리적, 화학적 반응 등 처리공정으로 구성된 세척공법에 의한 중금속 제거가 보다 효과적인 것으로 나타났다. 한편 모든 조건에서 처리한 산물의 중금속 농도는 토양오염우려기준 중 3지역 기준에 적합하므로, 중금속 처리뿐만 아니라 처리한 산물을 육상에서 매립지용 복토재, 토목, 건설용 재생토사 등으로 재이용하기위한 처리기술로서 적합한 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제46권5호
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• pp.425-444
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• 2013

이 연구는 공기주입법(in-situ air sparging; IAS)이 결합된 증기추출법(vapor extraction; VE)을 이용한 실내 실험 연구로 비수용성액체 유기물(non-aqueous phase liquids; NAPLs)의 총유류계탄화수소(total petroleum hydrocarbons; TPHs), 트리클로에틸렌(trichloroethylene; TCE), 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene; PCE), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 에틸벤젠(ethylbenzene) 및 크실렌(xylenes)을 제거하기 위한 목적으로 국내 만돌, 하전, 상암, 부산만내 해양 퇴적물들을 대상으로 실험 하였다. 만돌 퇴적물은 사질(sand; S) 특성(평균입도 1.789 ${\Phi}$), 하전은 모래실트(sandy Silt; sZ) 특성(평균입도 5.503 ${\Phi}$) 및 상암은 실트(Silt; Z) 특성(평균입도 5.835 ${\Phi}$)을 나타내었다. 그리고 부산지역 퇴적물은 점토(Clay; C) 특성(평균입도 8.528 ${\Phi}$)을 나타내었다. 48시간 동안 공기를 주입하지 않은 B1 (0 L/min) 컬럼에서 남아있는 TPHs는 만돌, 하전, 상암지역 및 부산지역 샘플퇴적물에서 각각 약 2,459, 6,712, 4,348, 14,279 ppm으로 분석 되었다. 그리고 만돌, 하전, 상암지역 및 부산지역 샘플퇴적물의 B2 (3 L/min)-B5 (5 L/min) 컬럼에서 TCE는 99.5-100.0% 제거되었으며, PCE는 93.2-100.0%까지 제거된 결과를 보였다. 입자크기에 따른 각 성분의 제거량과의 상관관계는 TCE, PCE, toluene, etylbenzene, xylene, BTEX에서 모두 0.90-0.99의 밀접한 상관계수를 보였다. 그러나 TPHs에서는 0.76, Benzene에서는 0.71의 낮은 상관계수를 보였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제38권5호
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• pp.424-430
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• 2012

Objective: The purpose of this study was to present the standard deviation of the elemental normalization of concentration of selected heavy metals in the surface sediment of Lake Paldang. Methods: Grain size dependency of selected heavy metal concentrations in the surface sediments of Lake Paldang was analyzed by the extrapolation method. The heavy metal concentrations were the sum of all fractions. Results: Cd and Cu showed an increase of the coefficient of determination($r^2$) in the fractional content of particle size, from <256 ${\mu}m$ to <20 ${\mu}m$, and a decrease from <20 ${\mu}m$ to <1 ${\mu}m$. The normalized concentration of Cd and Cu by extrapolation at 50% <20 ${\mu}m$ were 0.8 mg/kg, 37.0 mg/kg, 57.6 mg/kg and 201.7 mg/kg respectively. Conclusions: The normalized concentrations in the sediment of Lake Paldang are 1.5-2.0 times higher than mean average concentration. We concluded that in interpretation of heavy metal concentration in the sediment of Lake Paldang, normalization of grain size dependency should be considered.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2002년도 학술발표회 논문집(I)
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• pp.3-16
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• 2002

This article describes some of the recent and on-going research developments of the author at Colorado State University. Advances in the field of sedimentation and river mechanics include basic research and computer modeling on several topics. Only a few selected topics are considered here: (1) analytical determination of velocity profiles, shear stress and sediment concentration profiles in smooth open channels; (2) experiments on bedload particle velocity in smooth and rough channels; (3) field measurements of sediment transport by size fractions in curved flumes. In terms of computer modeling, significant advances have been achieved in: (1) flashflood simulation with raster-based GIOS and radar precipitation data; and (2) physically-based computer modeling of sediment transport at the watershed scale with CASC2D-SED. Field applications, measurements and analysis of hydraulic geometry and sediment transport has been applied to: (1) gravel-bed transport measurements in a cobble-bed stream at Little Granite Creek, Wyoming; (2) sand and gravel transport by size fraction in the sharp meander bends of Fall River, Colorado; (3) changes in sand dune geometry and resistance to flow during major floods of the Rhine River in the Netherlands; (4) changes in hydraulic geometry of the Rio Grande downstream of Cochiti Dam, New Mexico; and (5) analysis of the influence of water temperature and the Coriolis force on flow velocity and sediment transport of the Lower Mississippi River in Louisiana. Recent developments also include two textbooks on "Erosion and Sedimentation" and "River Mechanics" by the author and state-of-the-art papers in the ASCE Journal of Hydraulic Engineering.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.687-699
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• 2001

침식률 측정장치인 SEDFLYME을 사용하여 직접 측정한 침식률 자료를 이용하는 퇴적물 수송에 관한 2차원 모형이 개발되었다. 개발된 모형은 현장 적용성을 높이기 위하여 경계밀착좌표계를 수평방향에 대해 사용하며, 퇴적물 이동 모의시 침식률 산정에서 불확실성을 줄이기 위해 침식률 측정자료를 직접 사용한다. 개발된 모형은 부유사와 소유사 이동을 모두 고려한다. 모형의 정확성을 검토하기 위하여 1차원 수로에서 장갑화 현상을 모의하고 실험자료와 비교하였다. 비교한 결과에 의하면, 본 모형은 기존의 1차원 모형의 연구결과에 비하여 입도분포 변화과정을 보다 정확히 모의하였다. 또한, 수로폭이 확장하는 2차원 수로에서 퇴적과 침식 현상을 모의한 결과, 모형은 정상적으로 작동하였으며 장갑화 현상이 침식과 퇴적을 억제하는 데 기여하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항만학회지
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• 제14권4호
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• pp.451-461
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• 2000

The design and maintenance of navigation channel and water facilities of an harbor which is located at the mouth of river or at the estuary area are difficult due to the complexity of estuarial water and sediment circulation. Effects of deepening navigable waterways, of changing coastline configurations, or of discharging dredged material to the open sea are necessary to be investigated and predicted in terms of water quality and possible physical changes to the coastal environment. A borad analysis of the transport mechanism in the estuary area was made in terms of sediment property, falling velocity, concentration and flow characteristics. In order to simulate the transport processes, a two-dimensional finite element model is developed, which includes erosion, transport and deposition mechanism of suspended sediments. Galerkin’s weighted residual method is used to solve the transient convection-diffusion equation. The fluid domain is subdivided into a series of triangular elements in which a quadratic approximation is made for suspended sediment concentration. Model could deal with a continuous aggregation by stipulating the settling velocity of the flocs in each element. The model provides suspended sediment concentration, bed shear stress, erosion versus deposition rate and bed profile at the given time step.