• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.537-542
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• 2004

오염물질의 이송${\cdot}$확산 과정을 해석하기 위하여 계산효율이 높은 3차원 퍼프모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 퍼프모형은 추적방법에 따라 전방추적모형과 후방추적모형으로 나눌 수 있으며, 이 두 가지 추적방법은 계산효율과 수치오차에 있어서 상이한 특성을 나타내었다. 전방추적 퍼프모형은 일정한 시간간격을 가지므로 정상상태의 연속오염원의 경우에 각각의 퍼프들이 동일한 질량을 갖는다. 그러므로 전방추적 퍼프 모형은 각 퍼프들간의 중첩정도가 일정하지 않다. 이에 관한 오차분석을 수행하기 위하여 본 연구에서는 무차원 퍼프중첩계수를 정의하였다. 퍼프중첩계수란 퍼프의 크기에 대하여 퍼프중심간의 거리가 떨어진 정도를 나타내는 무차원수로서 너무 작은 경우에는 정확도가 떨어지고 너무 큰 경우에는 계산효율이 감소한다. 전방 추적 퍼프모형의 경우, 중첩계수가 작은 초기구간에는 정확도가 떨어지며, 시간이 지남에 따라 중첩계수가 필요이상으로 증가하여 계산효율이 떨어지는 것으로 나타났다. 이에 비해 일정한 중첩정도를 갖는 후방추적 퍼프모형의 경우에는 전 영역에 걸쳐서 정확도와 계산효율이 높은 것으로 나타났다. 하지만 일정한 시간간격 마다 농도장을 계산하고자 할 때, 전방추적법은 단 한번의 전체계산을 통하여 수행가능하지만 후방추적법의 경우에는 매 출력시간마다 초기시점까지 반복해서 계산해야하는 단점이 있다. 경계처리에 있어서 입자추적모형과 상이한 방법을 사용하는 퍼프모형은 폐경계에서는 입자추적모형과 동일한 결과를 나타내지만 개경계에서는 다른 결과를 나타내었다. 또한 오염원이 임의의 공간적 분포를 갖는 경우, 퍼프모형은 입자추적모형보다는 적은 수의 퍼프를 사용할 수 있지만 이에 따른 경계면에서의 수치오차를 발생하였다. 본 연구에서는 개발된 퍼프모형을 검증하고 장${\cdot}$단점을 분석하기 위하여 흐름이 일정한 경우와 전단흐름의 경우에 대하여 이송${\cdot}$확산 수치모의를 수행하였으면, 이를 각각의 경우의 해석해 결과와 비교${\cdot}$분석하였다. 후방추적 퍼프모형은 전방추적 퍼프모형에 비하여 사용된 퍼프수와 관계없이 작은 오차를 발생하였으며, 전체적으로 퍼프 모형이 입자모형보다는 훨씬 적은 수의 계산을 통해서도 작은 오차를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 Gaussian 분포를 갖는 퍼프모형은 전단흐름에서의 긴 유선형 농도분포를 모의할 수 없었고, 이에 관한 오차는 전단계수가 증가함에 따라 비선형적으로 증가하였다. 향후, 보다 다양한 흐름영역에서 장${\cdot}$단점 분석 및 오차해석을 수행한 후에 각각의 Lagrangian 모형의 장점만을 갖는 모형결합 방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권1호
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• pp.13-23
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• 2008

연안해역의 부영양화, 빈산수괴 형성 그리고 유해적조류 출현과 같은 수질오염은 하계 담수의 대량유입에 의해 빈번하게 발생한다. 따라서 연안해역의 수질오염 현상을 정확히 예측하기 위해서는 담수가 해수유동에 의해 이송-확산되어 해역수질 및 생태계에 미치는 영향범위에 대한 예측 및 분석기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 GUI(Graphic User Interface)를 이용하여 연안해역 해수유동과 담수 확산을 쉽게 예측하고, 그 결과를 효과적으로 검토할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 3차원 유한요소모형을 사용하여 조석에 의한 해수유동을 계산하였고, 담수 확산 계산에는 통계학적인 개념을 이용하여 담수 입자의 운동을 묘사하는 2차원 Random-Walk 모형을 사용하였다. 개발된 시스템을 이용하여 목포해역의 2차원 조류 분포와 담수 확산을 모의하였다. 사용한 입자추적모형의 검증을 위해 다른 이송확산 수치해석 방법에 의한 결과 및 1, 2차원 해석해와 비교하였다. 본 연구에서 개발한 예측시스템은 GUI 환경에서 작동되므로 누구나 쉽게 자료의 입력 및 수정이 가능하며, 계산된 모형결과를 그래픽을 이용해 효과적으로 가시화 하여 계산결과를 누구나 쉽고 정확하게 볼 수 있다. 따라서 본 시스템을 이용하여 연안해역으로 유입되는 담수의 확산 범위를 수시로 예측하여 신속하게 대책을 수립한다면, 오염된 담수유입으로 인한 인근해역의 환경피해를 줄일 수 있을 것이다.

• 한국환경보건학회지
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• 제45권3호
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• pp.247-257
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• 2019

Objectives: The Korea Ministry of Environment regulates concentrations of hazardous air pollutants (HAPs) through Atmosphere Environmental Standards to protect public health from HAPs. However, simply determining the exceedance of HAP concentrations has several limitations and more comprehensive assessment is required. In addition, integrated risk assessment is needed considering exposure in all microenvironments, including outdoor as well as indoor environments. The purpose of this study was to assess the differences in risk by sub-population groups according to time-activity patterns and reported concentrations, as well as the lifetime risk for Koreans. Methods: In this study, we calculated time-weighted average exposure concentrations for benzene and $PM_{10}$ among preschool-age children, students, housewifes, workers, and the elderly using residential time and concentrations for indoor (house, school or workplace, other), outdoor, and transport by the meta-analysis method. The risk assessments were conducted by excess cancer risk and disease death risk using 1,000,000 Monte-Carlo simulations for probabilistic analysis. Results: Preschool-age children, students, housewifes, workers, and the elderly spent 91.9, 86.0, 79.8, 82.2, and 77.3% of their day in their house, workplace, or school, respectively. The more than 99% excess cancer risk for benzene exceed 1.0E-06 in all sub-populations and lifetime. The acute disease death risk for $PM_{10}$ for housewifes and workers for lifetime were 3.35E-04 and 3.18E-04, and chronic disease death risks were 2.84E-03 and 2.70E-03, respectively. Conclusions: The risk of benzene and $PM_{10}$ by sub-population group and for the lifetime of housewifes and workers were assessed. Benzene showed risky results for this study. All disease death risks of $PM_{10}$ were higher than 1.0E-04 and showed different risks by sub-population. This study can be used as a basis for lifetime exposure and risk assessment to benzene and $PM_{10}$.

• 한국환경보건학회지
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• 제45권2호
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• pp.113-125
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• 2019

Objectives: Although the risk assessments for nitrogen dioxide ($NO_2$) and ozone ($O_3$) have been extensively studied, most of the existing risk assessments were limited mainly to indoor environments such as workplaces, schools, and multi-use facilities. Therefore, integrated risk assessment is needed to consider exposure in all microenvironments, including outdoors. The purpose of this study was to assess the differences in risk among sub-population groups according to time-activity patterns and reported concentrations, as well as the lifetime risk of Koreans. Methods: In this study, we estimated time-weighted average exposure concentrations of $NO_2$ and $O_3$ for preschool children, students, housewives, workers, and seniors using residential time and indoor concentrations (house, school or workplace, other), outdoors, and transport by meta-analysis method. The risk for $NO_2$ and $O_3$ were assessed by hazard quotient using reference concentrations 30 and 60 ppb, respectively. The risk assessments were conducted through 1,000,000 Monte-Carlo simulations for probabilistic analysis. Results: Preschool children, students, housewives, workers, and seniors spent 91.9, 86.0, 79.8, 82.2, and 77.3% of their day in a house, school, or workplace, respectively. The risk assessment for the lifetime of a housewife and a worker showed that 33.8 and 28.4% of hazard quotients of $NO_2$ exceed 1, respectively, and more than 99% of hazard quotient of $O_3$ were less than 1. Conclusions: The risk of $NO_2$ and $O_3$ by sub-population group and for the lifetime of housewives and workers were assessed. The risk for $NO_2$ was higher than for $O_3$ and showed a different risk by sub-population group. Both $NO_2$ and $O_3$ showed a higher risk for housewives than for workers. This study can be used as a basis for lifetime exposure and risk assessment for $NO_2$ and $O_3$.

• 한국지구과학회지
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• 제42권3호
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• pp.278-295
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• 2021

2020년 중국의 COVID-19 폐쇄는 한국의 풍상측에 위치한 중국의 대기오염 배출량을 감소시켰다. 몽골 북부로부터 중국 동부를 거쳐 한반도에 이르는 지역에서는 2020년 1~2월에 기온 아노말리가 양(+)으로 온난하였고, 2020년 1월에는 동서류 아노말리가 음(-)으로 정체적인 특징을 보였다. 2019년 12월~2020년 3월에 한국 중부 서쪽의 석모리와 파도리에서 중국 배출량 감소의 영향에 따라 PM10, NO₂, O₃ 농도 변동이 나타났다. 파도리에서 PM10, O₃ 월평균 농도와 최근 4년의 월평균 농도의 비는 2019년 12월과 비교하여 중국의 COVID-19 폐쇄 이후인 2020년 1~3월에 각각 0.7~4.7%, 9.2~22.8%로 감소하였다. 2020년 1월 중국의 춘절 기간에는 석모리와 파도리에서 PM10, NO₂, O₃ 농도가 최근 4년의 춘절 기간과 마찬가지로 감소하였다. 그러나 2020년 1월 평균 농도가 최근 4년 1월과 비교하여 감소한 것은 중국 춘절 전후의 기간에도 배출량이 감소하였던 것과 관련 있다. 2020년 1~3월 석모리의 PM10, NO₂, O₃ 농도의 비(${\bar{O}_s$/M)는 각각 70.8~89.7%, 70.5~87.1%, 72.5~97.1%이었고, 파도리에서도 각각 79.6~93.5%, 67.7~84.9%, 83.7~94.6%로 추정 월평균(M)보다 월평균(${\bar{O}_s$)이 감소하였다. 2020년 1월에 몽골 북부로부터 중국 동부와 한반도에 이르는 지역의 온난화로 인한 광화학 반응으로 최근 4년과 비교하여 AOD가 높게 나타났으나 2020년 3월에는 풍상측인 중국에서 2차 에어로졸을 생성하는 전구물질 배출 감소로 최근 4년과 비교하여 낮은 AOD 분포를 보였던 것으로 분석되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권6호
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• pp.557-574
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• 2020

이 연구의 목적은 일기도, 850 hPa 면의 유선, 후방궤적과 기상, 그리고 대기질 모델을 이용하여 비황사기간 동안 청주시 미세먼지 PM2.5의 고농도 원인을 분석하는 것이다. 청주시 PM2.5 고농도 사례일 동안 시계열과 일기도를 분석한 결과, 중국 또는 주변 지역으로부터 PM2.5의 장거리 수송과 관련된 기상 패턴을 나타내었다. 실제로 PM2.5 시계열에서 자체 기여 농도보다 2-3배 이상 증가한 60-80 ㎍ m-3가 장거리 수송과 관련된 배경농도로 관측되었다. PM2.5의 고농도는 대체로 상층 제트류가 한반도를 통과하면서 지상 고기압과 저기압의 발달 위치에 따라 분포하였다. 결과적으로 청주시 PM2.5 고농도 발생 원인은 중국 북경이나 기타 인근 지역에서 산업, 가정 및 에너지 연소 기원으로 발생한 스모그 형태의 대기 오염물질 덩어리가 장거리 수송의 기압배치에 따라 빠른 풍속 대를 타고 이동했기 때문이다. PM2.5를 포함한 대기오염물질이 지상 고기압 확장역이나 절리저기압 또는 지상저기압 배치에 따라 벨트나 띠 형태의 오염 덩어리로 북쪽에서 남쪽으로 청주시 분지 지형을 통과하는 M자형 패턴을 나타내거나, 강줄기 형태의 띠들이 바람의 영향을 받아 U자형으로 변하는 점진적 증가형 패턴으로 나타난다.

• 해양환경안전학회지
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• 제16권3호
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• pp.269-274
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• 2010

국내에서 2008년과 2009년 국토해양부장관에게 신고한 해양시설의 전국 현황을 분석한 결과, 2009년 말 현재 총 672개소의 해양시설이 전국의 동 서 남해 해안에 산재하였다. 마산지방해양항만청에 신고한 해양시설 수가 124개소로 전국의 약 18.5%를, 목포청과 포항청에 신고한 해양시설은 공히 69개소로 전국의 약 10.3%를 각각 차지하였다. 마산청과 부산청에 신고한 해양시설의 합계가 181개소로 전국의 26.9%를 차지함으로써 전국 해양시설의 4분의 1이상이 부산과 마산을 중심으로 하는 남해 동부해역에 집중되었다. 기름 및 유해액체물질 저장시설은 320개소로 전국 해양시설 총 672개소의 47.6%를 차지하여 시설 종류별 1위였다. 오염물질저장시설은 11개소로 1.6%를, 선박 건조, 수리 및 해체 시설은 178개소로 26.5%를, 하역시설은 7개소로 1.0%를, 폐기물해양배출업자의 폐기물저장시설은 12개소로 1.8%를, 연면적 $100m^2$ 이상의 해상관광시설, 주거시설(호텔 콘도), 음식점은 전혀 신고가 없었고, 관경의 지름이 600mm 이상의 취수 배수시설은 88개소로 13.1%를, 유어장은 37개소로 5.5%를, 그 밖의 시설은 13개소로 1.9%를, 국가해양관측을 위한 종합해양과학기지는 6개소로 0.9%를 차지하였다. 해양시설 관리방안으로는 해양시설 신고제도의 계도 및 홍보, 신고제도 및 관리방안의 개선, 신고업무 처리의 개선 및 보완, 신고제도에 대한 해양시설 설치자의 자발적 참여 및 준수사항 이행 등을 제안하였다.

• 환경영향평가
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• 제28권3호
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• pp.183-200
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• 2019

본 연구에서는 지상 $PM_{2.5}$ 측정 자료와 일기도 자료, WRF 및 CMAQ 모델을 활용하여 동북아시아 지역의 계절별 $PM_{2.5}$ 거동특성을 분석하였으며, 대기질 모델에 BFM을 적용하여 우리나라 $PM_{2.5}$ 농도에 대한 계절별 국내외 기여도를 평가하였다. 일기도 자료를 기반으로 국내 $PM_{2.5}$ 측정 자료 및 대기질 모사결과를 통해 $PM_{2.5}$의 거동특성을 분석한 결과, 동북아 지역에서의 $PM_{2.5}$는 장거리 수송된 대기오염 물질의 유입 및 대기정체 현상에 기인한 농도의 증가 또는 깨끗한 공기의 유입에 따른 농도의 감소 등의 특징이 계절별 종관기상 특성에 따라 상이하게 나타났다. 대기질 모델에 BFM (Brute-Force Method)을 적용하여 우리나라 6개 집중측정소 지점의 $PM_{2.5}$ 농도에 대한 국내외 기여도 평가를 수행한 결과, 백령도 지역은 낮은 자체 배출량과 동시에 중국으로부터 인접한 지리적 특성으로 인해 국외로부터의 기여가 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면, 서울, 울산과 같이 높은 자체 배출량 특성을 나타내는 지역의 경우, $PM_{2.5}$에 대한 국외 기여도는 타 지역에 비해 상대적으로 낮게 나타남과 동시에 계절에 따른 기여도의 표준편차는 상대적으로 높게 나타나는 특징을 보였다. 본 연구는 우리나라를 중심으로 계절별 기상조건 변화에 따른 동북아 지역의 $PM_{2.5}$ 거동특성을 분석하여 국내 대기오염물질 현상에 대한 이해를 증진함과 동시에, 지역 배출특성에 따라 $PM_{2.5}$ 농도에 대한 국내외 기여도는 상이할 수 있음을 알려 향후 대기질 개선 대책 수립시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경농학회지
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• 제42권1호
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• pp.52-62
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• 2023

This study focused on determining the specific causes and prevention methods of mass fish deaths occurred in five reservoirs (Gagugi, Neupgokgi, Danggokgi, Sagokji, and Hangokji) in Andong-si. For this purpose, a survey of agricultural land and livestock in the upper part of the reservoirs and analysis of water quality in the reservoir irrespective of whether it rains or not were conducted. We attempted to examine the changes in dissolved oxygen (DO) in the surface and bottom layers of reservoirs and changes in DO depending on the amount of livestock compost and time. Based on the above investigations, treatment plans were established to efficiently control the inflow of contaminated water into reservoirs. The rainfall and farmland areas in the upper part of the reservoir were investigated using Google and aviation data provided by the Ministry of Land, Infrastructure, and Transport. The current status of livestock farms distributed around the reservoirs was also examined because compost from these farms can flow into the reservoir when it rains. Various water quality parameters, such as phosphate phosphorus (PO₄-P) and ammonium nitrogen (NH₃-N), were analyzed and compared for each reservoir during the rainy season. Changes in the DO concentration and electrical conductivity (EC) were also observed at the inlet of the reservoir during raining using an automated instrument. In addition, DO was measured until the concentration reached 0 ppm in 10 min by adding livestock compost at various concentrations (0.05%, 0.1%, 0.3%, and 0.5% by wt.), where the concentration of the livestock compost represents the relative weight of rainwater. The DO concentration in the surface layer of reservoirs was 3.7 to 5.3 ppm, which is sufficient for fish survival. However, the fish could not survive at the bottom layer with DO concentration of 0.0-2.1 ppm. When the livestock compost was 0.3%, DO required 10-19 h to reach 0 ppm. Considering these results, it was confirmed that the DO in the bottom layer of the reservoir could easily change to an anaerobic state within 24 h when the livestock compost in the rainwater exceeds 0.3%. The results show that the direct cause of fish mortality is the inflow of excessive livestock compost into reservoirs during the first rainfall in spring. All the surveyed reservoirs had relatively good topographical features for the inflow of compost generated from livestock farms. This keeps the bottom layer of the reservoir free of oxygen. Therefore, to prevent fish death due to insufficient DO in the reservoir, measures should be undertaken to limit the amount of livestock compost flowing into the reservoir within 0.3%, which has been experimentally determined. As a basic countermeasure, minerals such as limestone, dolomite, and magnesia containing calcium and magnesium should be added to the compost of livestock farms around the reservoir. These minerals have excellent pollutant removal capabilities when sprayed onto the compost. In addition, measures should be taken to prevent fish death according to the characteristics of each reservoir.