• Advances in environmental research
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• 제4권3호
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• pp.155-172
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• 2015

In this study, a complete set of recirculating cooling water system and the required instruments were built in a semi-industrial-scale and a 50 g/h ozone generation plant and a chlorine system were designed for cooling water treatment. Both chlorination and ozonation treatment methods were studied and the results were analyzed during two 45-days periods. The concentrations of ozone and chlorine in recirculating water were constant at 0.1 mg/lit and 0.6 mg/lit, respectively. In ozone treatment, by increasing the concentration cycle to 33%, the total water consumption decreased by 26% while 11.5% higher energy efficiency achieved thanks to a better elimination of bio-films. In case of Carbon Steel, the corrosion rate reached to 0.012 mm/yr and 0.025 mm/yr for the ozonation and chlorination processes, respectively. Furthermore, consumptions of the anti-corrosion and anti-sedimentation materials in the ozone cooling water treatment were reduced about 60% without using any oxidant and non-oxidant biocides. No significant changes in sediment load were seen in ozonation compared to chlorination. The Chemical Oxygen Demand of the blow-down in ozonation method decreased to one-sixth of that in the chlorination method. Moreover, the soluble iron and water turbidity in the ozonation method were reduced by 97.5% and 70%, respectively. Although no anaerobic bacteria were seen in the cooling water at the proper concentration range of ozone and chlorine, the aerobic bacteria in chlorine and ozone treatment methods were 900 and 200 CFU/ml, respectively. The results showed that the payback time for the ozone treatment is about 2.6 years.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.237-237
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• 2015

The district of Marlborough has had more than its share of river management projects over the past 150 years, each one uniquely affecting the geomorphology and flood hazard of the Wairau Plains. A major early project was to block the Opawa distributary channel at Conders Bend. The Opawa distributary channel took a third and more of Wairau River floodwaters and was a major increasing threat to Blenheim. The blocking of the Opawa required the Wairau and Lower Wairau rivers to carry greater flood flows more often. Consequently the Lower Wairau River was breaking out of its stopbanks approximately every seven years. The idea of diverting flood waters at Tuamarina by providing a direct diversion to the sea through the beach ridges was conceptualised back around the 1920s however, limits on resources and machinery meant the mission of excavating this diversion didn't become feasible until the 1960s. In 1964 a 10 m wide pilot channel was cut from the sea to Tuamarina with an initial capacity of $700m^3/s$. It was expected that floods would eventually scour this 'Wairau Diversion' to its design channel width of 150 m. This did take many more years than initially thought but after approximately 50 years with a little mechanical assistance the Wairau Diversion reached an adequate capacity. Using the power of the river to erode the channel out to its design width and depth was a brilliant idea that saved many thousands of dollars in construction costs and it is somewhat ironic that it is that very same concept that is now being used to deal with the aggradation problem that the Wairau Diversion has caused. The introduction of the Wairau Diversion did provide some flood relief to the lower reaches of the river but unfortunately as the Diversion channel was eroding and enlarging the Lower Wairau River was aggrading and reducing in capacity due to its inability to pass its sediment load with reduced flood flows. It is estimated that approximately $2,000,000m^3$ of sediment was deposited on the bed of the Lower Wairau River in the time between the Diversion's introduction in 1964 and 2010, raising the Lower Wairau's bed upwards of 1.5m in some locations. A numerical morphological model (MIKE-11 ST) was used to assess a number of options which led to the decision and resource consent to construct an erodible (fuse plug) bank at the head of the Wairau Diversion to divert more frequent scouring-flows ($+400m^3/s$)down the Lower Wairau River. Full control gates were ruled out on the grounds of expense. The initial construction of the erodible bank followed in late 2009 with the bank's level at the fuse location set to overtop and begin washing out at a combined Wairau flow of $1,400m^3/s$ which avoids berm flooding in the Lower Wairau. In the three years since the erodible bank was first constructed the Wairau River has sustained 14 events with recorded flows at Tuamarina above $1,000m^3/s$ and three of events in excess of $2,500m^3/s$. These freshes and floods have resulted in washout and rebuild of the erodible bank eight times with a combined rebuild expenditure of $80,000. Marlborough District Council's Rivers & Drainage Department maintains a regular monitoring program for the bed of the Lower Wairau River, which consists of recurrently surveying a series of standard cross sections and estimating the mean bed level (MBL) at each section as well as an overall MBL change over time. A survey was carried out just prior to the installation of the erodible bank and another survey was carried out earlier this year. The results from this latest survey show for the first time since construction of the Wairau Diversion the Lower Wairau River is enlarging. It is estimated that the entire bed of the Lower Wairau has eroded down by an overall average of 60 mm since the introduction of the erodible bank which equates to a total volume of $260,000m^3$. At a cost of $$0.30/m^3$ this represents excellent value compared to mechanical dredging which would likely be in excess of $$10/m^3$. This confirms that the idea of using the river to enlarge the channel is again working for the Wairau River system and that in time nature's "excavator" will provide a channel capacity that will continue to meet design requirements.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권6호
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• pp.726-734
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• 2018

최근 3년간 검토된 환경관리해역에서 이루어진 해역이용협의 건수는 총 60건으로 조사되었다. 환경보전해역에서는 지속적으로 감소하였고, 특별관리해역에서는 증가하는 양상을 나타내었다. 환경관리해역의 개별사업유형을 분석한 결과 인공구조물 설치사업이 가장 높은 비율을 차지하였고, 그 외 항만 어항개발, 연안정비 및 해수 인 배수사업유형이 많이 이루어졌다. 환경관리해역에서 국가해양환경정보통합시스템(MEIS) 자료를 활용하여 2006~2017년까지 경년별 수질변화경향을 비교한 결과, COD는 뚜렷한 증감의 변화는 보이지 않았으나 환경보전지역은 다소 증가하였으며, TN과 TP의 농도는 다소 감소하는 경향을 보였다. 특별관리해역인 광양만과 마산만 및 환경보전해역인 가막만에서는 주로 하계에 빈산소수괴가 출현하였다. 이러한 환경관리해역에서의 이용 개발행위가 지속적으로 이루어지고 있으므로, 이에 따른 해양환경부문 환경영향평가(해역이용협의)시에는 충분한 수질변화에 대한 실태분석 및 사업추진에 따른 수질영향과 퇴적물의 오염상태를 철저히 진단해서 오염원관리에 대한 대책이 중점적으로 평가되어야 할 것으로 판단된다. 특히, 각 환경관리해역의 지정 목적에 따른 유지 수질목표를 명확히 설정하여, 오염원 및 연안오염총량관리와 연계하여 오염 부하량 저감대책을 제시하여야 할 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권4호
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• pp.283-296
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• 2014

본 연구에서는 연안오염총량관리가 시행되고 있는 시화호 유역에서 비점오염 형태로 유입되는 중금속 유출 특성, 오염도 및 위해성을 평가하기 위하여 반월 스마트 허브(산업단지)에 위치한 강우유출수 내 용존성과 입자성 중금속(Co, Ni, Cu, Zn, Cd 및 Pb)을 조사하였다. 용존성 Co와 Ni은 강우초반에 농도가 높고 이후 감소하는 경향을 보였으나, 나머지 용존성 중금속과 입자성 중금속은 강우량 증가에 따라 농도가 큰 폭으로 증가하는 경향을 보였다. 총 중금속 중 입자성 중금속이 차지하는 상대적인 비율은 Pb이 97.2%로 가장 높고 Cu>Cd>Co>Zn>Ni순이었으며, 입자-용존 분배계수($K_d$) 결과는 강우유출수 내 존재하는 Pb는 다른 중금속에 비해 빠르게 입자형태로 제거되는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 1일의 강우 이벤트 동안 2개의 토구를 통해 유출되는 총 중금속의 유출량은 Co 2.21 kg, Ni 30.5 kg, Cu 278.3 kg, Zn 398.3 kg, Cd 0.39 kg 및 Pb 40.0 kg로 나타났다. 연안오염총량관리제도가 시행되고 있는 시화호의 유역면적, 연간 강우량 등을 고려할 때 막대한 양의 중금속이 비점오염의 형태로 시화호로 유입되고 있음을 알 수 있었다. 무엇보다 강우유출수 내 용존성 Ni, Cu 및 Zn의 평균농도는 급성 독성을 나타내는 수질기준(급성 단기기준)를 초과하고 있으며, 입자성 중금속 역시 모든 원소가 배경농도에 비해 농축도(오염도)가 매우 높고, 국내 퇴적물 관리기준(PEL)을 큰 폭으로 초과하고 있어, 주변 해역 환경 및 생태계에 악영향을 미칠 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권4호
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• pp.223-233
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• 2010

금강호의 시.공간적인 수질변화와 이러한 변화에 영향을 주는 요인을 알아보기 위해 강경과 하구언에서 2001년 8월부터 2008년 7월까지 보고된 수질자료(COD, SS, $Chl-{\alpha}$, TN, TDN, $NO_3^-$, $NH_4^-$, TP, TDP, $PO_4^{3-}$)를 통계적으로 비교 분석하였다. 통계분석으로는 평균비교, 요인분석, 중회귀분석 등을 수행하였으며 TP에 관하여 물질수지를 계산하였다. 조사기간 동안 금강호 내에서 각 수질항목들의 시간적인 변화를 평균농도변화로서 살펴보면 2002년에 비하여 2007년에 $NH_4^+$는 60%, $PO_4^{3-}$는 24%, 그리고 TDP는 52% 감소한 반면, TP와 $Chl-{\alpha}$는 각각 99%, 423% 증가하였다. 공간적으로는 강경이 하구언보다 질소계열과 인계열의 농도가 높은 반면, $Chl-{\alpha}$는 반대경향을 보였다. 금강호내에서 수질에 영향을 미치는 가장 중요한 요인들을 판단하기 위하여 요인분석을 수행한 결과, "질소계열(TN, TDN, $NO_3^-$, $NH_4^+$)과 인계열(TP, TDP, $PO_4^{3-}$)의 계절적인 변화"가 전체분석 자료의 49%를 설명할 수 있는 것으로 나타나 가장 중요한 수질요인으로 분석되었다. 이중 금강호에서 최근 농도가 증가하고 있는 TP와 이로 인한 $Chl-{\alpha}$의 변화에 대한 중회귀분석결과, TP의 농도변화에 가장 큰 영향을 미치는 항목은 계절적으로 풍수기에는 SS, 갈수기에는 $Chl-{\alpha}$인 것으로 밝혀졌다. 이는 풍수기에는 강물에 포함된 입자성인에 의한 TP의 유입이, 갈수기에는 식물플랑크톤의 성장에 의한 TP의 소모가 TP의 농도변화에 영향을 준다고 해석되었다. 반면 $Chl-{\alpha}$의 농도는 풍수기에는 COD가, 갈수기에는 TP가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타남으로서 풍수기에는 상류측에서 물리적으로 유입된 식물 플랑크톤의 영향이 하류측에 직접된 것으로 판단되며, 갈수기의 $Chl-{\alpha}$의 농도변화는 TP의 농도에 의해 결정됨을 보였다. 결과적으로 금강호에서 TP는 지속적으로 증가하고 있고, 계절적으로 갈수기에 $Chl-{\alpha}$의 증가에 중요한 인자인것으로 나타났다. 이러한 TP의 호수 내 유출입양을 정량적으로 파악하기 위해 계절적으로 풍수기와 갈수기로 구분하여 물질수지를 계산한 결과, 풍수기 동안 가장 중요한 공급원은 강물에 의한 유입량(38%)이었고, 대부분은 이외의 기타공급원(Other Sources)이 60%를 차지하였으며 퇴적물로부터 공급량은 1% 정도로 미미하였다. 그 반면, 갈수기 동안에는 강물과 기타 공급원에 인한 부하량이 각각 48%와 47%로 유사하게 차지하였고, 퇴적물로부터의 공급량은 5%로 증가하였다. 수질이 악화되는 갈수기인 경우 기타 공급원 중 특히 철새로 인한 공급량은 유입 TP공급량의 최대 8%, 기타 공급원의 최대 21%를 차지하는 것으로 추산되었다.

• 환경영향평가
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• 제26권6호
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• pp.553-562
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• 2017

최근 농업용 저수지는 용수공급과 함께 지역의 관광, 문화, 위락시설 등으로 활용되고 있다. 그러나 많은 농업용 저수지들은 부영양호로 분류되며 높은 유기물 오염도를 보이고 있다. 특히, 1945년 이전에 준공된 노후화된 농업용 저수지의 44.7%는 농업용수 수질 환경기준을 초과하고 있다. 노후화된 저수지의 경우 외부기원 오염부하 이외에 누적된 퇴적물로부터 발생하는 내부부하는 영양염류 공급에 중요한 역할을 한다. 본 연구의 목적은 수심이 얕은 M 저수지(평균 수심 약 1.7 m)를 대상으로 2015년과 2016년에 수심별 수온과 저층 용존산소(DO) 농도를 연속 측정하여 저층 수환경의 동적변화를 모니터링함으로써 영양염류의 내부 부하 가능성을 조사하는데 있다. 또한, 물질수지해석을 통해 내부 인부하가 저수지 전체 인부하량에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 연구결과 수심이 얕은 M 저수지에서 약한 수온성층과 강한 DO 성층 현상이 나타났다. 그리고, 저수지 저층에서 DO의 동적변화를 관찰한 결과, 여름철 무강우 기간동안 지속적인 저산소 (DO 2 mg/L 미만) 상태가 2015년과 2016년에 각각 87일과 98일간 발생하였다. DO 농도는 대기온도 강하와 강우발생 기간 동안 간헐적으로 증가하였다. 물질수지분석결과, 수온상승과 함께 조류성장이 촉진되는 8월에는 $PO_4-P$ 내부 부하량이 무강우시 전체 부하량 대비 2015년과 2016년에 각각 37.9%와 39.7%로써 큰 비중을 차지하였다. 따라서 지속적인 저층 저산소 상태가 유지되는 경우에는, 퇴적층의 영양염류 용출을 억제하기 위한 DO 공급 대책이 유효 할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제41권2호
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• pp.243-252
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• 2008

제주도의 주요 해수욕장인 이호와 함덕해빈에 대한 해빈단면 조사와 입도분석 연구를 통해 해빈퇴적물의 분포경향과 해빈특성을 파악하고, 폴대와 포사기 조사를 통한 계절별 해빈사의 이동방향과 이동량 및 해빈지형 변화상태를 파악하였다. 이호해빈은 중조립질 모래로 구성되어 있고 총길이 590m이며, 경사는 하계 12.3$^{\circ}$, 동계 10.8$^{\circ}$로 하계가 다소 높은 편이다. 함덕해빈은 패각편 모래로 구성되어 있고 총길이 950m이며, 경사와 폭은 각각 하계 5.7$^{\circ}$, 114.5m, 동계 7.4$^{\circ}$, 97.4m이다. 해수중의 해빈 부유사의 이동량은 동계가 33.2 mg/l로 하계의 4.5 mg/l 보다 많았고 주로 북동 방향에서 해빈모래가 공급되고 있었다. 이호해빈은 해빈 동쪽에 축조된 방사제의 영향으로 모래유실에 의한 해빈변형이 일어나고 있었고, 함덕해빈은 해빈 중앙부와 애도지역에서 북서계절풍에 의한 사구쪽으로 표사이동이 일어나고 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제24권4호
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• pp.535-547
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• 2019

본 연구에서는 조력발전소 가동 이후 퇴적물 내 공간적 중금속 오염변화 특성을 알아보기 위하여, 2015년 표층퇴적물, 퇴적물 코어, 입자성 침강물질 내 중금속 농도를 분석하고 가동 이전인 2009년과의 비교를 실시하였다. 2015년에 채취한 표층퇴적물 내 중금속의 평균 농도는 조력발전소 가동 이전인 2009년에 비해 8% (Cd)~31% (Zn, Hg) 감소하였다. 본 연구에서 분석된 8개 원소를 모두 포함한 오염부하지수(PLI)를 계산한 결과, 2015년 자료가 2009년에 비해 중금속 오염도가 18% 감소하였다. 하지만 2015년에도 산업단지에 인접한 상류지역에서는 여전히 Cu, Zn, Pb가 주의기준(TEL)을 초과하였다. 조력발전소 가동 이전에 비해 2015년 중금속에 오염된 퇴적 깊이는 S6 정점에서는 15 cm, S7 정점에서는 12 cm 증가하였으나 중금속의 평균농도는 감소하였다. 입자물질의 총 침강속의 평균은 2009년에 32.5 g/㎡/d에서 2015년 103.5 g/㎡/d로 입자의 침강량이 3.2배 높아졌다. 수층의 입자물질 증가는 조력발전소 가동에 따라 저층 퇴적물이 재부유된 것으로 판단된다. 코어 시료에서 오염 퇴적 깊이와 입자물질의 침강속 증가는 조력발전소 가동으로 인해 발생한 해류의 영향으로 저층 퇴적물이 재부유되어 다른 지역으로 이동/퇴적된 사실을 나타내고 있다. 표층퇴적물과 마찬가지로 상류지역 코어에서는 여전히 Cr, Cu, Zn, Pb, Cd이 주의기준을 초과하고 있었으며, 중금속 오염 퇴적물이 40 cm 이상 축적되어 있어 여전히 산업단지를 통한 중금속 오염이 심각한 것으로 나타났다. 조력발전소 가동에 의한 해수 유통량의 증가로 시화호 중금속 오염은 다소 감소하였으나, 산업활동을 통한 중금속의 오염은 여전히 존재하고 있으며 퇴적물 재이동을 통해 오염된 퇴적물이 시화호 외측으로 방류되어 환경 혹은 생태계에 악영향을 미칠 가능성이 있다. 따라서 금속 안정동위원소를 활용한 오염원 추적과 같은 과학적 조사와 오염원을 줄이기 위한 정책적인 결단이 필요한 것으로 판단된다.

• 대한지리학회지
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• 제51권6호
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• pp.779-797
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• 2016

보정된 수문모델은 기후변화와 지표피복변화가 하천의 유량과 수질, 그리고 하천퇴적물의 양에 미치는 영향을 정량적으로 파악할 수 있는 수단이 된다. 라오스 중부에 위치한 시방파이(Xe Bang Fai) 유역($10,064km^2$)은 태풍의 영향권에 놓여 있으며, 여름철은 높은 강우강도로 인해 매년 주기적인 범람의 위험을 안고 있다. 특히 현재 진행되고 있는 기후변화로 인해 태풍의 빈도와 강도가 크게 변할 것으로 예상되기 때문에 홍수로 인한 피해의 위험성은 점차 높아지고 있다. 이 연구의 목적은 Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모델을 이용하여 예상되는 기후변화 시나리오에 따라 하천유량에 미치는 영향을 예측하는 것이다. 이 연구에서 SWAT 모델은 2001년과 2005년 사이 기후 및 유량자료를 통해 보정하였으며, 2006년과 2010년의 예측치와 실측치 비교를 통해 검증하였다. 모의한 월별 유량과 실제 측정된 유량간의 일치도는 $R^2$ 값이 0.9(ENS>0.9)를 넘어 모델의 예측력이 높은 것으로 나타났다. 세 개의 기후모델(IPSL CM5A-MR 2030, GISS E2-R-CC 2030 and GFDL CM3 2030)은 현재 진행되고 있는 기후변화로 인해 가까운 미래인 2030년에는 여름 몬순기간 동안 강우량이 약 10% 증가할 것으로 예측된다. 이 경우 우기인 7월과 9월 사이 시방파이 다리 부근에서 관측되는 하천의 유량은 현재보다 약 $800m^3/s$ 정도 증가할 것으로 예측되었다. 이 연구에서 보정된 SWAT 모델은 향후 홍수저감과 라오스의 지속가능한 발전정책의 수립에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.