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울릉분지 남서부 심해저 퇴적층에 분포하는 천부 가스의 지화학 및 지구물리 특성 (Geochemical and Geophysical Characteristics of Shallow Gases in the Deep Sea Sediments, Southwestern Ulleung Basin)

  • 김일수;이영주;유동근;류병재
    • 자원환경지질
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    • 제36권3호
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    • pp.149-157
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    • 2003
  • 울릉분지 남서부 심해저 퇴적층에 분포하는 천부 가스의 특성을 파악하기 위해서 피스톤 코아시료를 채취하고 공기층 가스 기법으로 퇴적물 내에 함유된 가스를 포집하여 탄화수소 가스의 함량, 성분 및 탄소 동위원소 분석을 실시하였다. 또한 가스의 함량과 시추 코아 퇴적물의 연관성 및 특성을 파악하기 위해서 가스를 함유하는 퇴적물에 대해서 유기 지화학 분석을 실시하였다. 그리고 가스를 함유하는 퇴적물의 탄성파 특성을 살펴보았다. 퇴적물에서는 탄화수소 가스가 0.01%에서 11.25%까지 검출되었다. 단위 퇴적물내의 탄화수소 가스의 양을 젖은 퇴적물의 부피를 기준으로 정량적으로 계산하면 0.1에서 87.4ml/L wet sediment를 나타냈다. 분석된 탄화수소 가스의 성분은 주로 메탄으로 분석 시료에서 2개 시료를 제외하고는 메탄의 함유비가 98%이상을 나타냈으며 32개 분석 시료 중에서 15개 구간에서는 메탄만이 검출되었다. 채취된 시료의 메탄 가스의 탄소 동위원소 비$(\delta^{13}c)$는 -94.31$extperthousand$에서 -55.50$\textperthousand$까지의 범위를 나타내서 분석된 가스의 기원은 메탄 생성 박테리아에 의한 생물 기원 가스인 것으로 판명된다. 연구 지역의 퇴적물내의 탄화수소 가스의 함량은 지역에 따라서 차이를 보인다. 퇴적물내의 가스의 함량은 퇴적물의 지화학적 특성과 퇴적물의 입도와는 뚜렷한 상관 관계를 보이지 않았다. 단지 탄성파 단면상에서 이상대를 나타내는 곳에서는 가스의 함량이 많은 것으로 나타났다. 탄성파 단면상에 보이는 이상대는 현장의 온도 압력 조건에서 공극수에 탄화수소 가스가 과포화 된 곳으로 다른 조건이 만족된다면 가스 하이드레이트를 형성하기에 적합한 것으로 해석한다.

낙동강 삼각주연안 사주섬 표층퇴적물의 입도특성과 공간적 분포 (The Characteristics and Distribution of the Surface Sediment Grain Size of Nakdong River Deltaic Barrier Islands)

  • 김성환;류호상;신영호
    • 한국지역지리학회지
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    • 제13권1호
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    • pp.43-53
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    • 2007
  • 삼각주연안 사주섬과 주변의 간석지로 이루어진 낙동강 하류지역의 삼각주 해안은 사주섬을 중심으로 지형변화가 활발하게 진행되고 있다. 퇴적환경의 특성은 삼각주연안 사주섬의 형태변화를 유발하는 원인이 된다는 측면에서 삼각주연안 사주섬 지형변화를 이해하기 위한 중요한 요소가 된다. 이 연구에서는 낙동강 삼각주연안 사주섬 표층퇴적물의 입도특성과 공간적 분포를 살펴보았다. 현재 낙동강 하구역 삼각주 해안을 형성하고 있는 진우도와 신자도, 도요등의 입도분석 결과, 평균입도의 분포는 외해 쪽에서 내륙 쪽 방향으로 조립화하는 경향을 보이고 조류의 이동이 진행되는 조수통로 부근에서 조립질이 분포하였다. 분급의 분포는 세 사주섬에서 양호한 분급을 고르게 나타나고 있음을 파악하였다. 연구지역 표층퇴적뭍의 왜도는 대체로 조립질 쪽으로 악간 치우친 음성 왜도가 주로 나타나지만 세립질 쪽으로 악간 치우친 양성 왜도의 경우도 조수통로 부근에서 분포하는 경향이 나타났다. 사주섬의 퇴적물 특성과 지형변화를 관련하여 살펴보면 지형변화가 진행되고 있는 지역을 중심으로 조립질 퇴적물과 양호한 분급도, 음성 왜도와 부분적으로 약한 양성 왜도가 나타나고 있는데 이것은 다른 지역에 비해 상대적으로 강하고 규칙적인 에너지가 도달하고 있으며 이동과정에서 상대적으로 조립질 퇴적물이 선별적으로 이동하는 과정에서 나타나는 결과로 해석된다.

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미세퇴적물(微細堆積物)의 부상특성(浮上特性)에 관한 연구(硏究) (Resuspension Characteristics of Deposited Fine-Grained Sediments)

  • 김차겸;이종섭
    • 대한토목학회논문집
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    • 제12권3호
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    • pp.221-229
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    • 1992
  • 퇴적물(堆積物)의 형태(形態), 함수비(含水比) 및 저면전단응력(底面剪斷應力)(${\tau}_b$)이 미세퇴적물(微細堆積物)의 부상특성(浮上特性)에 미치는 영향을 연구하기 위해 순환식 개수로에서 부상실험(浮上實驗)을 하였다. 시료는 한국(韓國)의 서해안(西海岸)에 위치한 영광해역과 남동해안(南東海岸)에 위치한 영도해역에서 채취한 것을 사용하였다. 퇴적물(堆積物)의 종류 및 함수비의 크기에 따른 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)(${\tau}_c$)이 유추되었다. 동일한 시료에 대해서 함수비(含水比)가 클 수록 상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 감소하였으나, 부상량(浮上量)은 증가하였다. 퇴적물(堆積物)의 부상(浮上)은 퇴적물(堆積物)의 함수량(含水量)에도 크게 좌우되지만, 입자간(粒子間)의 결합력(結合力)(점참력(粘着力))을 특징짓는 퇴적물(堆積物)의 형태(形態)에도 강하게 지배되었다. 한 방향 흐름장에서 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)은 파-흐름 공존장에서의 부상한계저면전단응력(浮上限界底面剪斷應力)보다 약 4배 이상 크게 나타났다. 저면전단응력(底面剪斷應力)이 작을 경우에는 실험초기(實驗初期)에 급부상(急浮上)한 후 시간이 경과할 수록 저면의 경화로 인해 부상량(浮上量) 어느 일정치에 가까와지고 있으나, 저면전단응력(底面剪斷應力)이 클 수록 시간의 경과에 따라 저변의 연약화로 인해 부상량(浮上量)도 계속적으로 증가하였다. 각(各) 실험(實驗)에 대한 초기(初期) 부하율(浮上率) $E={\alpha}_3({\tau}_b/{\tau}_c-1)^{\beta}$ (${\alpha}_3$, ${\beta}$ = 경험적 상수)을 평가하였으며, 동일한 시료에 대해서는 함수비(含水比)가 클 수록 ${\alpha}_3$${\beta}$ 값이 증가하였다.

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도심하천 퇴적물의 이화학적 특성과 영양염 용출 (Physicochemical Characteristics and Nutrient Release from Sediment in an Urban Stream)

  • 김태훈;정재훈;최선화;최이송;오종민
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제2권2호
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    • pp.167-176
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    • 2015
  • 본 연구대상지인 굴포천은 인천, 부천, 서울, 김포를 걸쳐 흐르는 도심하천으로서 수질오염이 심하고 지속적인 하천개수사업으로 인하여 하천의 자연성이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 굴포천에서 하천수 및 하상 퇴적물의 이화학적 특성을 분석하였고, 퇴적물로부터 영양염 용출특성을 실내실험으로 호기와 혐기 조건에서 규명하고자 하였다. 굴포천의 수질은 영양염의 농도가 높을 뿐만 아니라 용존산소가 매우 낮아서 혐기화로 인한 다양한 수질문제를 야기할 우려가 있었다. 또한, 완만한 경사 및 느린 유속으로 인하여 유수가 정체되어 있기에 하상 내에 퇴적 오니가 쌓이게 되고, 이러한 퇴적오니는 다량의 유기물질과 영양염이 흡착하고 있어 재용출에 의한 내부오염의 가능성이 높았다. 결론적으로 굴포천 퇴적물은 혐기조건에서 오염물질이 용출될 가능성이 크고, 이로 인하여 하천 수질에 악영향을 미칠 수 있기에 준설 등의 주기적인 퇴적물 관리가 필요하다.

파랑.흐름 공존장에서의 철도차량 인공어초의 수리학적 특성 (Hydraulic Characteristics of Train Carriage Artificial Reef in Wave and Current Field Conditions)

  • 손병규;이병호;윤한삼
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제35권1호
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    • pp.108-117
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    • 2011
  • 본 연구에서는 해양수산자원 및 레크리에이션 증진을 위한 프로그램의 일부로 개발된 철도차량 인공어초의 수리학적 안정성 평가를 위해 수리모형실험을 수행하였다. Froude 상사법칙을 적용한 고정상 및 이동상 수리모형실험에서는 설계외력(파랑, 흐름 등)에 상당하는 조건에 따라 이론적/실험적 검토를 수행하였다. 실험결과로서 파랑-흐름공존장에서 어초의 안정성에 영향을 미치는 무차원 영향인자(설계파라메타)로서 쇄파상사지수, 수립자속도, 세굴/퇴적 등이 있으며, 고정상 실험에서 어초의 활동을 일으키는 한계조건은 쇄파상사지수에 따라서 무차원 최대수립자속도가 약 0.32 이상일 때 나타났다. 또한 이동상 실험에서 침하량(현장치)은 6~30cm이었다. 실험결과를 바탕으로 어초의 활동에 작용하는 외력의 방향과 저질 특성이 어초 시설적지를 선정할 때 반드시 고려되어야 함을 알 수 있었다.

입도분포에 따른 하상퇴적물의 지구화학적 분산 및 부화 (Geochemical Dispersion and Enrichment of Fluvial Sediments Depending on the Particla Size Distribution)

  • 이현구
    • 자원환경지질
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    • 제32권3호
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    • pp.247-260
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    • 1999
  • Geochermical characteristics of the fluvial sediments deprnding on particle size distribution size were investigated in the respect of majir, minor and rare eath element chemisitry. Ratios of $Al_{2}O_{3}/Na_{2}O$ and $K_{2}O/Na_{2}O$ of the sediments show the homogeneous valus, and partly positive correlation with $SiO_{2}/Al_{2}O_{3}$, respecively. Characteristics of minor element ratios (V/Ni, Cr/V, Ni/Co and Zr/Hf)are within the lower and narrow range. Thesesuggested that sediment sources may be acidic to intermediate granitic rock, and may be explained by simple weathering and sedimentation. With increasing SiO2 contents, concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, CaO and MgO decreased, but those of $K_{2}O$ and $Na_{2}O$ increased, Concentrations of Ba, Be, Cs, Cu, Li, Ni, Sr, V and Zr show comparatively normal negative and some positive trends. Compared with the mean composition of granite, concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, MnO, CaO and MgO in the sediments of the study area were highly enriced. Among some minor and rare earth elements, concentrations of As, Cd, Cu, and V were enriched, but those of Be, Ce, Rb, Sc, Sr and Zn were depleted when compared with average composition of granite. By decreasing of particle size fractions, SiO2, Rb and Sr conterts decreased, but concentrations of $Al_{2}O_{3}$, $Fe_{2}O_{3}$, CaO, MgO, $TiO_{2}$, MgO, $P_{2}O_{5}$, Be, Cu, Hf, Pb, V and Zr increased. From the correlations between particle size fractions and element concenreations, some elements of $Fe_{2}O_{3}$, CaO, MgO, $P_{2}O_{5}$, Cu, Ni, Zn and Zr showed typical trends in the secondary contramination sediments. These trends are typically shown under 100 mesh fractions. It indicates that the fraction of minus 100 mesh is the optimum size fraction for geochemical and environmental survey.

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Vortex separator와 연속식 섬유사여과를 이용한 CSOs 처리연구 (A Study on Treatment of CSOs by Vortex Separator and Continuous Fiber-Filter System)

  • 이범준;나지훈;김진성;주재영;배윤선;정인호;박철휘
    • 상하수도학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.443-451
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    • 2010
  • This study was conducted to confirm the CSOs characteristics, and to estimate treatment efficiency of CSO treatment process. Flowrate was average $53,500m^3$/d, maximum $58,100m^3$/d during dry season, but after rain-fall, the flowrate was increased more than twice that of the dry season. And, water pollution concentrations, such as $COD_{Cr}$, SS, $BOD_5$, TN and TP of after rain-fall, were also increased. Thus, for more efficient treatment of pollutants during rainy season, The vortex separator and continuous fiber filter devices were used. From the results on particle range, removal efficiency of particle was 99.7% at the particle size range of $40{\sim}100{\mu}m$ but decreased as 55-80% at the below $40{\mu}m$. The removal efficiencies of $COD_{Cr}$, SS, TN and TP were approx. 70, 60, 70 and 50, respectively during the dry season and approx. 50, 50, 8 and 18% during the rainy season. Also, when compared with the primary sediment basin, $COD_{Cr}$, SS, TN and TP removal efficiencies were high. especially, at the case of TN and TP, TN was more removed than TP because of higher conversion factor value. But we needed more study for the injection of a coagulants to get more stable treatment efficiency for soluble pollutants. Consequently, This process can be used for CSOs treatment as well as replace the primary sedimentation basin during the dry season.

남극 브랜스필드 해협에서 입자 플럭스 계절변화 (Seasonal Variations of Particle Fluxes in the Bransfield Strait, Antarctica)

  • 김동선;김동엽;김영준;강영철
    • Ocean and Polar Research
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    • 제24권2호
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    • pp.153-166
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    • 2002
  • Particle fluxes were measured by using time-series sediment traps in the Bransfield Strait from December 27th, 1999 to December 26th, 2000. Total mass fluxes showed distinct seasonal variations with high fluxes in the austral summer and low fluxes in the austral winter at a 678m water depth in the eastern Bransfield Strait, while they were high only in January and fairly low in other months at a 960m water depth in the central Bransfield Strait. The reason that total mass fluxes occurred only in January at a 960m water depth in the central Bransfield Strait seems to be the strong current in the surface waters, which leads to a substantial amount of terrestrial materials and locally produced organic matter being advected away from the mooring site. Total mass fluxes were very high from January to October at a 1678m water depth in the eastern Bransfield Strait, while they were high only in January and February at a 1860m water depth in the central Bransfield Strait. The fact that total mass fluxes were higher at the deep water in the both sites than at the intermediate water depth may reflect that a substantial amount of terrestrial and organic materials are laterally transported by strong tidal current from the shallow environments to the deep basins.

준설 탁도플륨의 3차원 이송확산 거동 모형 (3-D Dispersive Transport Model for Turbidity Plume induced by Dredging Operation)

  • 강시환;강인남;이정렬
    • 대한토목학회논문집
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    • 제26권5B호
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    • pp.557-562
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    • 2006
  • 준설작업으로 인해 재부유된 퇴적물로 구성된 탁도플륨의 이송확산 거동을 예측하기 위해 이(1998)가 제안한 수치 해석의 혼합방법(hybrid method)을 사용하여 3차원 수치모형을 개발하였다. 본 모형에서는 이송 및 확산식의 수치해석에 있어 이송 과정은 전방입자추적기법(forward particle-tracking method), 확산 과정은 유한차분기법을 사용하여 수치계산에 있어 무작위 행보(random walk) 방법에 비해 계산시간이 크게 단축되었으며, 수치모의 결과의 정확성도 크게 향상되었다. 본 모형을 검증하기 위하여 1, 2차원 해석해와의 비교, 그리고 Kuo 등(1985)의 3차원 수리해석모형의 계산결과와 비교하였다. 본 모형의 검증 결과는 비교적 해석해와 잘 일치하였다.

모래 입도분석을 위한 스마트폰 디지털 이미지 처리 방법 (Smartphone Digital Image Processing Method for Sand Particle Size Analysis)

  • 허주영;천세현
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제35권6호
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    • pp.164-172
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    • 2023
  • 백사장 모래의 입도분포는 해빈의 침식과 퇴적을 파악하는 데 중요한 정보를 제공한다. 모래의 입도분포 분석에 보편적으로 사용되는 체가름시험은 분석 시간이 길고 개별 입자의 형상과 색에 대한 정보를 얻을 수 없다는 한계점이 있다. 본 연구에서는 체가름시험법 보다 측정 과정이 간편하고 효율적인 스마트폰 디지털 이미지를 이용한 입도분포 분석 방법을 제안하였다. 이미지 분석 과정 중 이미지 기울기(Image Gradient) 계산을 통한 입자 경계 추출로 해상도가 상대적으로 낮은 스마트폰 디지털 이미지의 배경으로부터 입자를 효과적으로 검출하였다. 경상북도 4곳의 해수욕장에서 채취한 시료를 이용해 본 연구에서 제안한 경계 추출 이미지 분석법과 경계를 추출하지 않는 분석법을 각각 체가름시험 결과와 비교 검증하였을 때, 본 연구에서 제안한 방식은 D50에서 평균 8.21%의 평균 오차율을 보여 경계를 추출하지 않는 분석법 보다 65% 낮은 오차를 보였다. 따라서 스마트폰 디지털 이미지를 이용한 입도분포 분석은 간편하고 효율적이며 체가름시험에 준하는 정확성을 가짐을 확인하였다.