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박형석 ( Hyungseok Park ),정세웅 ( Sewoong Chung ),김동민 ( Dongmin Kim ),최선화 ( Sunwha Choi ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-
국내 대부분의 농업용 저수지는 부영양화와 높은 유기물 오염도를 보이고 있으며, 일부 저수지에서는 녹조 및 악취 발생 등으로 인해 용수 활용에 제약을 받고 있다. 저수지의 수질개선을 위해 다양한 물리적, 화학적, 생물학적 신 기술들이 개발 및 적용되고 있지만, 처리규모의 한계, 유지관리의 어려움, 경제성 등의 이유로 실용화에 어려움을 겪고 있다. 본 연구의 목적은 현장 추적자 실험을 통해 농업용 저수지의 수질개선을 위해 개발 중인 수질개선 장치들의 제트류의 물리적 영향 반경을 평가하는데 있으며, 연구결과는 수처리 장치들의 적절한 규모 및 설치 위치를 선정하는데 활용될 수 있다. 실험은 충청남도의 J저수지와 경기도 M저수지에서 시범적용중인 마이크로버블발생 장치 및 부유식수처리 장치를 대상으로 하였다. 각 저수지 별로 용이한 조사를 위해 10 m 간격으로 가이드라인을 설치하였으며, Rhodamin WT를 희석한 염료를 주입하여 시간경과에 따른 수심별 Rhodamin(ug/L), 수온(℃), DO(mg/L)변화를 다항목수질측정장치(YSI6600)로 측정하였다. 실험기간동안 기상장치(WS-Pro2_Plus)를 설치하여 풍향 및 풍속을 측정하였다. J저수지에 주입된 염료는 15분 경과 후 30~40 m의 거리까지 이동(5 cm/s)하였으며, 이후 후방에서 유입되는 제트류의 영향으로 이류(Advection)와 주변 수체와의 농도차에 따른 확산(Diffusion)효과로 약 1시간 후 80~120 m 지점까지 이동(2~3 cm/s)하였다. 수온 측정결과 40 m이내의 구간에서 상층과 하층간의 수온차이가 발생하지 않았으며, 50 m이후 구간에서 미약하지만 상층의 수온이 중층 및 하층보다 높은 것으로 조사되었다. 따라서, J저수지에 마이크로버블 제트류의 직접적인 영향반경은 40 m이내, 이류-확산에 의한 물리적 영향반경은 80~120 m로 판단된다. 또한, M저수지에 설치된 부유식 수질개선장치 제트류의 직접적인 영향반경은 60 m, 이류-확산에 의한 물리적인 영향반경은 약 100~120 m로 평가되었다.
박형석 ( Hyungseok Park ),정세웅 ( Sewoong Chung ),윤성완 ( Sungwan Yoon ) 충북대학교 산업과학기술연구소 2015 산업과학기술연구 논문집 Vol.29 No.2
So-oak stream is considered as a major contaminated tributary that flows into Chooso Bay of Daechung Reservoir which shows a frequent cyanobacteria bloom every summer. The objectives of this study were to characterize the point and nonpoint sources of pollutants from the So-oakcheon watershed and select the priority regions for the reduction of the limiting nutrient. As a result, the limiting nutrient for algal growth in the Chooso Bay was identified as phosphorus as the mean T-N/T-P ratio was 60.3. The non-point sources were found to be a main source of phosphorus contributing 88.4% of total phosphorus discharge to the watershed. In particular, the livestock manure was most significant nonpoint sources of phosphorus in the watershed. Geographical information system (GIS) was used to represent the priority regions and local towns that need urgent pollution control and management based on the amount of T-P discharge loading rate. The priority regions were found to be TMDL unit watershed of Geumbon F15, F11, and F16 in order. In ages.
CE-QUAL-W2를 이용한 성층 저수지에서 CO<sub>2</sub>의 시공간적 분포 및 물질수지 분석
박형석 ( Hyungseok Park ),정세웅 ( Sewoong Chung ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2020 한국물환경학회지 Vol.36 No.6
Dam reservoirs have been reported to contribute significantly to global carbon emissions, but unlike natural lakes, there is considerable uncertainty in calculating carbon emissions due to the complex of emission pathways. In particular, the method of calculating carbon dioxide (CO<sub>2</sub>) net atmospheric flux (NAF) based on a simple gas exchange theory from sporadic data has limitations in explaining the spatiotemporal variations in the CO2 flux in stratified reservoirs. This study was aimed to analyze the spatial and temporal CO<sub>2</sub> distribution and mass balance in Daecheong Reservoir, located in the mid-latitude monsoon climate zone, by applying a two-dimensional hydrodynamic and water quality model (CE-QUAL-W2). Simulation results showed that the Daecheong Reservoir is a heterotrophic system in which CO<sub>2</sub> is supersaturated as a whole and releases CO<sub>2</sub> to the atmosphere. Spatially, CO<sub>2</sub> emissions were greater in the lacustrine zone than in the riverine and transition zones. In terms of time, CO<sub>2</sub> emissions changed dynamically according to the temporal stratification structure of the reservoir and temporal variations of algae biomass. CO<sub>2</sub> emissions were greater at night than during the day and were seasonally greatest in winter. The CO<sub>2</sub> NAF calculated by the CE-QUAL-W2 model and the gas exchange theory showed a similar range, but there was a difference in the point of occurrence of the peak value. The findings provide useful information to improve the quantification of CO<sub>2</sub> emissions from reservoirs. In order to reduce the uncertainty in the estimation of reservoir carbon emissions, more precise monitoring in time and space is required.
인공호소에서 마이크로 버블 포기에 의한 수리학적 영향반경과 용존산소 분포
최선화,박형석,Choi, Sunhwa,Park, Hyungseok 응용생태공학회 2016 Ecology and resilient infrastructure Vol.3 No.4
본 연구에서는 호소 수체에 산소를 포기시켜 주는 마이크로 버블 발생장치를 충남 아산에 위치하고 있는 죽산호에 설치하여 수체에 미치는 수리학적 영향반경과 용존산소 (DO) 농도 분포를 조사하였다. 수체에 미치는 수리학적 영향반경은 로다민 염료를 이용한 추적실험을 하였으며, 마이크로 버블 제트류의 수평방향으로 총 160 m 길이의 가이드라인을 설치하여 10 m 지점마다 수심 1 m, 2 m, 3 m에서 로다민 농도, 수온, DO 등을 측정하였다. 죽산호의 로다민 배경농도는 $0.3-0.5{\mu}g/L$이었고, 용액 주입 후 15분 이내에 20-40 m 거리까지 확산되었으며, 거리 50-120 m의 수심 2 m 지점에서 로다민 농도가 $3.1-12{\mu}g/L$를 나타냈다. 본 연구결과로부터 마이크로 버블 발생장치의 제트류에 의한 직접적인 영향 범위는 40-50 m이고, 그 이후에는 이류 및 확산에 의한 영향으로 120 m까지 이동하는 것으로 나타났다. 수중 DO 농도는 경과시간과 이격 거리에 상관없이 7.4-12.6 mg/L의 농도를 유지하였고, 마이크로 버블 적용 전의 호소 바닥층 DO 0.2 mg/L에서 운영 후 8.0 mg/L 이상으로 DO가 개선되는 것으로 나타났다. 본 연구 결과에 의하면 마이크로 버블 포기 기술은 농업용 호소의 수질 관리와 개선에 기여할 것으로 기대된다. This study investigated the hydraulic impact scope and dissolved oxygen (DO) concentration distribution by the micro-bubble aeration in the Juksan Lake located in Asan city in Chungcheongnam-do province. A tracing experiment for hydraulic impact scope was used which constituted a 20% rhodamine solution. A 160 m-guideline was installed in the horizontal direction of the micro-bubble jet flow and the rhodamine concentration, water temperature, and DO concentration were measured at depths of 1 m, 2 m, and 3 m at intervals of 10 m. In the Juksan Lake, the effective range of jet flow discharged by the micro-bubble generator was about 40 m, and after then the jet plume moved up to 80 m to 120 m through the advection and diffusion processes of ambient water. DO concentration in the lake was maintained at 7.4-12.6 mg/L during tracking experiment. The DO of the lake sediments improved from 0.2 mg/L to 8.0 mg/L after applying micro-bubble aeration. In conclusion, the micro-bubble aeration can be an effective technology for the management and improvement of water quality in an agricultural reservoir.
3차원 수리·수질 모델을 이용한 대청호 유기탄소 순환 및 물질수지 해석
안인경 ( Inkyung An ),박형석 ( Hyungseok Park ),정세웅 ( Sewoong Chung ),류인구 ( Ingu Ryu ),최정규 ( Jungkyu Choi ),김지원 ( Jiwon Kim ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2020 한국물환경학회지 Vol.36 No.4
Dam reservoirs play a particularly crucial role in processing the allochthonous and the autochthonous dissolved (DOC) and the particulate (POC) organic carbon and in the budget of global carbon cycle. However, the complex physical and biogeochemical processes make it difficult to capture the temporal and spatial dynamics of the DOC and the POC in reservoirs. The purpose of this study was to simulate the dynamics of the DOC and the POC in Daecheong Reservoir using the 3-D hydrodynamics and water quality model (AEM3D), and to quantify the mass balance through the source and sink fluxes analysis. The AEM3D model was calibrated using field data collected in 2017 and showed reasonable performance in the water temperature and the water quality simulations. The results showed that the allochthonous and autochthonous proportions of the annual total organic carbon (TOC) loads in the reservoir were 55.5% and 44.5%, respectively. In season, the allochthonous loading was the highest (72.7%) in summer, while in autumn, the autochthonous loading was the majority (77.1%) because of the basal metabolism of the phytoplankton. The amount of the DOC discharged to downstream of the dam was similar to the allochthonous load into the reservoir. However, the POC was removed by approximately 96.6% in the reservoir mainly by the sedimentation. The POC sedimentation flux was 36.21 g-C/m<sup>2</sup>/yr. In terms of space, the contribution rate of the autochthonous organic carbon loading was high in order of the riverine zone, the transitional zone, and the lacustrine zone. The results of the study provide important information on the TOC management in the watersheds with extensive stagnant water, such as dam reservoirs and weir pools.