강릉 주문진항 염도, 탁도 및 응존산소 농도 변화양상 분석

조홍연(Cho, Hong-Yeon),김창일(Kim, Chang-Il),이달수(Lee, Dal-Soo),한동준(Han, Dong-Jun) 한국해안해양공학회 2007 한국해안해양공학회 논문집 Vol.19 No.4

주문진항에서 2002년부터 2005년까지 월별로 관측한 일반 수질항목의 정점별, 계절별 변화 양상을 분석하였다. 분석항목은 수온, 염도, pH, SS, DO 항목이다. 일반수질항목의 상층·하층 변화는 뚜렷한 차이를 보이지 않는 것으로 파악되었다. 반면, 계절별 농도변화는 수온 및 DO 농도는 뚜렷한 변화양상을 보였으나, SS 항목 등은 불규칙한 양상을 보이고 있는 것으로 파악되었다. 또한, 지점별, 월별 자료를 영역별, 연도별로 평균하여 해수교환시설 및 하수종말처리시설의 수질개선효과를 정량적으로 분석하였다. 분석 결과, SS농도변화는 하수종말 처리시설 가동에 의한 영향이 매우 미미하게 반영되었으며, 해수교환시설에 의한 영향은 영역 1, 2 각각 26%, 16% 정도의 명확한 농도저감효과를 보이고 있는 것으로 파악되었다. 한편, DO 농도는 하수종말 처리시설 가동 후, 주문진항 내부영역에서 10% 내외로 농도가 저하되는 효과를 보였으나, 해수교환시설 건설 후에는 오히려 10% 내외 증가되는 양상을 보이고, 2005년도 DO 농도는 2002년도에 비하여 변화가 없는 것으로 파악되어 10% 내외의 DO 농도변화는 하수처리장 및 해수순환시설 설치효과로 파악하는 것보다는 자연적인 연변화 범위로 판단하는 것이 적절할 것으로 사료된다. It was analysed that spatial and temporal change patterns of general water quality constituents were measured monthly from 2002 to 2005 in Jumunjin Harbour. The measured constituents are temperature, salinity, pH, SS and DO. Concentration difference of upper lower layer for general water quality constituents was small. Temperature and DO concentration show the clear difference at temporal concentration change pattern, but SS, pH and salinity have irregular change pattern. Also, water quality improvement effect of seawater exchange facilities and sewage treatment plants is analysed quantitatively using averaged spatial and temporal data set. From this result, it is found that effect of sewage treatment plants is small and seawater exchange facilities at zone 1 and 2 is clear concentration reduction effect to be about 26% and 16%, respectively. After sewage treatment plants operation, DO concentration reduced about 10% at inner zone of Jumunjin Harbour, the other side, after seawater exchange facilities concentration DO concentration increased about 10%. DO concentration at 2005 estimated little than that of 2002, it is concluded that a yearly change of DO concentration has about 10%.

삼천포 화력발전소 방류수로 및 방류해역의 흐름 관측 및 특성분석

조홍연(Cho, Hong-Yeon),정신택(Jeong, Shin-Taek),강금석(Kang, Keum-Seok) 한국해안해양공학회 2006 한국해안해양공학회 논문집 Vol.18 No.4

삼천포 화력발전소에서 냉각수로 이용되고 방류되는 해수를 이용한 소수력 발전소가 삼천포 해역에 건설되고 있다. 본 연구에서는 소수력 발전소가 건설되는 지점, 즉 방류수로 및 방류해역의 흐름을 관측하고 흐름특성을 분석하였다. 방류수로의 흐름은 냉각수 방류량에 의한 영향이 지배적이며, 공간적으로는 냉각수가 합류되는 Weir 상류구간, 합류된 냉각수가 방류수로를 통하여 배출되는 Weir 하류구간, 방류해역으로 구분할 수 있다. Weir 상류 지점은 측면에서 유입되는 냉각수로 인하여 유량이 점차 증가하나, 수로의 폭이 증가하기 때문에 수위 변화가 미미한 지역이며, Weir 하류지점은 월류된 냉각수가 사류(super-critical flow)구간을 거쳐서 수리학적 도약으로 인한 강한 연직방향의 요동을 보이며 방류해역으로 이동하는 구간이다. 한편, 방류수에 의한 영향으로 외해방향으로의 해수흐름이 형성되나 유속은 조위의 승강운동에 크게 영향을 받는 것으로 파악되었다. 또한, 방류해역의 조위는 통영 검조소에 비하여 평균조차는 약 10% 크게 나타나고 있으며, 파랑전파에 의한 영향은 미미한 정도로 파악되었다. A small hydro-power plant operated by cooling water discharged from the power plant is under construction. In this study, the flow characteristics of the effluent channel and the outfall coastal zone in which the facilities are constructed have been measured and analysed. The flow pattern is highly dependent on the effluent discharge and clearly classified as these typical areas; the upstream and downstream areas of the weir, and the outfall coastal zone. The discharge and the width of the channel in the upstream area of the weir are increased step by step, so the water level fluctuation is small. The flow overtopping the weir is rapidly changing and has highly vertical fluctuation patterns after hydraulic jump just below the weir. The flow pattern in the outfall zone is directed toward the seaward direction and the velocity is dominated by the tidal level fluctuation. The mean tidal range in this area is about 10% greater than that of the Tongyeong tidal gauging station and the wave effects are negligible because of the sheltering effects of this area.

역산이론을 이용한 연안 수질모형의 매개변수 추정

조홍연(Cho, Hong-Yeon),조범준(Cho, Bum-Jun),정신택(Jeong, Shin-Taek) 한국해안해양공학회 2005 한국해안해양공학회 논문집 Vol.17 No.3

모형의 지배방정식에서 정의되는 대표적인 매개변수는 유역 및 대기로부터의 오염부하량,퇴적물로부터의 오염물질 용출부하량, 확산계수, 반응계수 등으로, 직접적인 관측이 곤란할 뿐만 아니라 많은 관측비용을 필요로 한다. 본 연구에서는 매개변수를 포함한 오염물질 수지방정식을 구성하고, 구성된 선형 연립방정식을 이용하여 계산된 농도분포자료와 관측된 시계열 농도턱포자료를 이용하여 계산한 질량변화량의 차이를 최소화하는 역산문제를 구성하여 모형의 매개변수를 추정하는 방법을 제시하였다. 이 방법을 이용하여 천수만, 울산만(울산항)해 역에서 관측된 연직방향 농도분포 자료를 이용하여 연직 확산계수 및 대기로부터의 오염부하량, 퇴적물로부터의 오염물질 용출부하량, 확산·반응에 의한 오염물질 변화량 등을 추정하였으며, 추정 매개변수는 시기적으로 변동이 크게 나타났다. 한편, 관측자료와 추정매개변수를 이용한 계산결과를 비교한 결과, RMS 오차는 괄측자료 범위의 5.0% 이하, 일치지수는 0.95 이상으로 본 방법을 이용한 매개변수 추정결과의 신뢰성은 우수한 것으로 파악되었다. Typical water quality (WQ) parameters defined in the governing equation of the WQ model are the pollutant loads from atmosphere and watersheds, pollutant release rates from sediment, diffusion coefficient and reaction coefficient etc. The direct measurement of these parameters is very difficult as well as requires high cost. In this study, the pollutant budget equation including these parameters was used to construct the linear simultaneous equations. Based on these equations, the inverse problems were constructed and WQ parameter estimation method minimizing the sum of squared errors between the computed and observed amounts of the mass changes was suggested. WQ parameters, i.e., the atmospheric pollutant loads, sediment release rates, diffusion coefficients and reaction coefficient, were estimated using .this method by utilizing the vertical concentration profile data which has been observed in Cheonsu Bay and Ulsan Port. Values of the estimated parameters show a large temporal variation. However, this technique is persuasive in that the RHS (root mean square) error was less than 5.0% of the observed value ranges and the agreement index was greater than 0.95.

Lagrangian 개념에 의한 부유토사 확산범위 비교분석

조홍연(Cho, Hong-Yeon),김창일(Kim, Chang-Il),이길하(Lee, Khil-Ha) 한국해안해양공학회 2007 한국해안해양공학회 논문집 Vol.19 No.2

Lagrangian 개념에 근거하여 입도분포를 고려한 토사 확산범위 예측모형을 구성하여 입도분포를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 확산범위 변화를 분실하였다. 토사의 입도분포를 Lagransian 관점에서 고려하기 위하여 입도분포곡선을 대수정규분포 함수로 가정하고, 토사입자에 해당하는 난수를 생성하였다. 토사입자는 구형으로 가정하였으며, 입도분포곡선에서 난수의 중량을 기준으로 발생된 난수를 토사입경에 해당하는 인자로 환산하였다. 부유토사 이동양상은 입자의 침강양상 모의를 통하여 검토하였으며, 침강속도는 van Rijn 공식을 이용하였고 침강에 영향을 미치는 인자로는 수평 확산계수만을 상수로 가정하여 포함하였다. 입도분포를 고려한 경우의 확산범위는 표사입도에 의한 영향을 고려하지 않은 경우의 확산범위와 유사하게 산정되었다. 그러나, 확산범위를 공급된 총입자중량의 90%, 99% 토사중량이 차지하는 영역을 기준으로 정의하는 경우, 90% 기준조건에서는 입도분포를 고려하지 않은 경우의 확산범위가 크게 산정되었으나, 99% 기준조건에서는 입도분포를 고려한 경우의 확산범위가 크게 산정되었다. 또한, 토사의 침강양상도 입도분포를 고려한 경우가 보다 현실적인 모습을 반영하고 있는 것으로 판단된다. Sediment transport model based on the Lagrangian concept considering the grain size distribution(GSD) was setup and the change of the sediment diffusion range was analysed in the condition of considering and not considering the GSD. The GSD curve is assumed as the Log-normal distribution function in order to consider the GSD with respect to the Lagrangian concept and the random numbers, i.e. sediment particles, are generated based on the distribution function. The sediment particles is assumed as the spherical type and the random numbers based on the sediment weight is converted to the sediment diameters. Sediment transport patterns are analysed by the settling simulation, in which the settling velocity is computed by the van Rijn formulae and the horizontal diffusion coefficient is used as the constant parameter. The diffusion patterns are very similar to the patterns with GSD condition. The diffusion range defined as the range including 90%, 99% sediment weight of the total sediment weight, however, is larger than without considering GSD condition in 90%-option and shorter than with considering GSD condition in 99-option, respectively. The diffusion range is defined as tile p-percentage of the cumulative sediment weight region with reference to the 50% region, 90%- option, 99%-option, respectively.

소수력 발전소 건설에 의한 삼천포 화력발전소 방류수로 흐름변화 예측

조홍연(Cho, Hong-Yeon),정신택(Jeong, Shin-Taek),김정대(Kim, Jeong-Dae),강금석(Kang, Kem-Seok) 한국해안해양공학회 2006 한국해안해양공학회 논문집 Vol.18 No.4

삼천포 화력발전소에서는 냉각수로 이용되고 방류되는 해수를 이용한 소수력 발전소가 건설되고 있다. 소수력 발전소는 발전량을 최대화하기 위해서는 규모를 크게 하는 것이 바람직하나, 소수력 발전소가 방류수로의 기능을 저해하지는 않는 범위에서 결정하여야 하기 때문에 적정규모를 결정하기 위해서는 수리학적인 고려가 필요하다. 본 연구에서는 현재 방류수로의 흐름특성 자료를 이용하여 3차원 흐름모형인 FLOW3D모형을 구축하고, 구축된 모형을 이용하여 소수력 발전소의 규모에 따른 방류수로 상류 지점의 수위 증가 양상을 예측하였으며, 발전소 건설에 따른 흐름변화 양상도 분석하였다 삼천포 소수력발전소 건설은 상류의 수위증가를 유발하며, 설계유량 156톤/초, 발전소 가동보 높이 3.8 m 기준에 대한 방류수로 Weir 상류지점의 수위는 4.97 m로 현 상태 4.32 m 보다 65 cm 정도 증가하는 것으로 파악되었다. A small hydro-power plant using the seawater used as the cooling (circulated) water and discharged is under construction. The bigger size of the small hydro-power plant, the better in order to maximize the efficiency and the electric power. The optimal size, however, should be determined in the constraints of the channel un-disturbed range. The water level change should be checked in detail based on the hydraulic behaviour. In this study, the FLOW3D model, three-dimensional flow model, is setup using the flow measurement data in the effluent discharge channel and the flow pattern changes due to the small hydro-power plant construction are predicted by the model. The plant construction makes the increasing of the water level, and the water level in the upstream of the channel weir is increased 65 cm from 4.32 m to 4.97 m, in the condition of the design discharge 156m³/s and the movable weir height of the hydro-power plant 3.8 m.

낙동강 하구의 염수침입 범위

조홍연 ( Hong-yeon Cho ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

연안유역의 지표수 및 지하수량 산정방법

조홍연(Hong Yeon Cho) 한국해양환경·에너지학회 2002 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2002 No.-

조위의 확률밀도함수 변화에 따른 평균 및 표준편차 분석

조홍연(Cho, Hong-Yeon),정신택(Jeong, Shin-Taek),이길하(Lee, Khil-Ha),김태헌(Kim, Tae-Heon) 한국해안해양공학회 2010 한국해안해양공학회 논문집 Vol.22 No.4

해안 구조물의 신뢰성 설계과정에서 조위자료를 정규분포로 가정하여 설계를 수행하는 경우가 빈번하다. 그러나 조위 자료는 쌍봉형 정규 분포 형태를 따르기 때문에 설계과정에서 등가 정규분포 개념에 근거하여 등가평균 및 등가표준편차를 추정하게 되며, 이 과정에서 정규분포를 가정한 경우의 추정 평균 및 표준편차와는 다른 추정오차가 발생하게 된다. 본 연구에서는 쌍봉형 정규분포 형태를 따르는 조위에 대하여 등가평균 및 등가표준편차를 추정하고, 정규분포를 가정하여 추정한 평균과 표준편차와 비교하였다 그 결과, 등가 매개변수 추정오차는 조위조건과 조위의 크기에 따라 크게 변하고 있는 것으로 파악되었다. 인천의 경우, ±400cm 조건에서 등가평균 및 등 가표준편차 추정편차는 각각 100 cm 이상, 80~100 cm 정도로 파악되었으며, 조석이 약한 포항에서는 ±60cm 조건에서 모두 2~4 cm 정도의 작은 추정 편차를 보이고 있는 것으로 파악되었다. In the process of the probabilistic-based design on the coastal structures, the probability density function (pdf) of tidal elevation data is assumed as the normal distribution function. The pdf shape of tidal elevation data, however, is better-fitted to the double-peak normal distribution function and the equivalent mean and standard deviation (SD) estimation process based on the equivalent normal distribution is required. The equivalent mean and SD (equivalent parameters) are different with the mean and SD (normal parameters) estimated in the condition that the pdf of tidal elevation is normal distribution. In this study, the difference, i.e., estimation error, between equivalent parameters and normal parameters is compared and analysed. The difference is increased as the tidal elevation and its range are increased. The mean and SD differences in the condition of the tidal elevation is ±400cm are above 100 cm and about 80~100 cm, respectively, in Incheon station. Whereas, the mean and SD differences in the condition of the tidal elevation is ±60cm are very small values in the range of 2~4 cm, in Pohang station.

한반도 연안 조위편차의 확률밀도함수

조홍연(Cho, Hong-Yeon),강주환(Kang, Ju-Whan) 한국해안해양공학회 2012 한국해안해양공학회 논문집 Vol.24 No.1

조위편차는 최근 기후변화에 의한 영향으로 연안 안전 방재 측면에서 매우 중요한 인자로 부각되고 있다. 태풍강도 등과 더불어 변화가 예상되는 조위편차는 해안구조물의 안전 및 기능검토에 필요한 기준해수면 결정에 기여하는 중요한 인자이다. 우리나라 연안 조위편차의 확률밀도함수는 음 양의 왜도와 정규분포보다 큰 돌도를 가지는 분포로, 정규분포로 근사화하는 방법은 한계가 있기 때문에 본 연구에서는 비모수적 방법인 Kernel 함수를 이용하여 확률밀도함수를 추정 제안하였다. 본 연구에서 제안된 확률밀도함수는 조위편차자료의 분포와 매우 우수한 일치수준을 보이고 있으며, 다양한 극값 추정에도 높은 수준의 정도를 보여주고 있다. Tidal residual is being an important factor by the influence of the climate change in terms of the coastal safety and defense. It is one of the most important factor for the determination of the reference sea level in order to check the safety and performance of the coastal structures in company with the typhoon intensity variation. The probability density function (pdf) of tidal residuals in the Korean coasts have a non-ignorable skewness and high kurtosis. It is highly restricted to the application of the normal pdf assumption as an approximated pdf of tidal residuals. In this study, the pdf of tidal residuals estimated using the Kernel function is suggested as a more reliable and accurate pdf of tidal residuals than the normal function. This suggested pdf shows a good agreement with the empirical cumulative distribution function and histogram. It also gives the more accurate estimation result on the extreme values in comparison with the results based on the normal pdf assumption.

Cochlodinium Polykrikoides 최적 성장모형

조홍연(Cho, Hong-Yeon),조범준(Cho, Beom Jun) 한국해안해양공학회 2014 한국해안해양공학회 논문집 Vol.26 No.4

Cochlodinium polykrikoides 적조생물은 우리나라 연안에서 가장 빈번하게 적조를 유발하는 생물이다. 적조는 식물플랑크톤의 급격한 번식(algal bloom)으로 발생하기 때문에 적조를 유발하는 적조생물에 대한 최적의 성장조건 정보가 가용하다면 정확한 적조성장 모형 구성이 가능하며, 적조 발생예측에도 활용할 수 있다. 그러나 적조 성장에 영향을 미치는 인자가 빛, 수온, 염분, 영양염류 농도 등으로 다양하고, 적조성장을 제어하는 함수형태가 다양하기 때문에 실험조건의 최적 성장조건에 대한 연구 성과를 활용하여 적조 수치모형에서 활용할 수 있는 최적 성장모형을 구성한 연구는 매우 미흡한 수준이다. 본 연구에서는 우리나라의 대표적인 적조생물에 해당하는 Cochlodinium polykrikoides 적조생물의 최적 성장조건에 관한 연구 자료를 이용하여 다양한 함수형태에 따른 최적 매개변수 추정 및 오차비교 분석과정을 거쳐 적조 모형에서 바로 활용할 수 있는 최적 성장모형을 개발 제시하였다. 개발된 성장모형은 실험조건에서 추정된 최적 성장모형이기 때문에 현장자료를 이용한 모형의 보정 및 검정과정에서 본 연구결과로 제시된 최적 함수형태, 최적 매개변수 및 보정 매개변수의 범위 등을 기본 정보로 활용할 수 있으며, 실험조건과 현장조건의 차이 평가에도 활용할 수 있다. Cochlodinium polykrikoides is a typical harmful algal species which generates the red-tide in the coastal zone, southern Korea. Accurate algal growth model can be established and then the prediction of the red-tide occurrence using this model is possible if the information on the optimal growth model parameters are available because it is directly related between the red-tide occurrence and the rapid algal bloom. However, the limitation factors on the algal growth, such as light intensity, water temperature, salinity, and nutrient concentrations, are so diverse and also the limitation function types are diverse. Thus, the study on the algal growth model development using the available laboratory data set on the growth rate change due to the limitation factors are relatively very poor in the perspective of the model. In this study, the growth model on the C. polykrikoides are developed and suggested as the optimal model which can be used as the element model in the red-tide or ecological models. The optimal parameter estimation and an error analysis are carried out using the available previous research results and data sets. This model can be used for the difference analysis between the lab. condition and in-situ state because it is an optimal model for the lab. condition. The parameter values and ranges also can be used for the model calibration and validation using the in-situ monitoring environmental and algal bloom data sets.