WAPS / EUTRO5 모델링 시스템을 이용한 연안역 개발에 따른 향후 수질예측 및 관리사례

황병기,( Byung Gi Hwang,W . S . Lung ) 한국물환경학회 1998 한국물환경학회지 Vol.14 No.2

EPA`s WASP/EUTRO5 modeling framework was applied to assess water quality problems of Maryland Coastal Bays, which were developing rapidly in areas adjacent to Ocean City and are an area of concern due to the potential effects of such development and resulting landuse changes on environmental quality. The model was utilized to determine subwatersheds that most impact water quality conditions in the bays and contribute to the eutrophication problem in receiving waters. Model results were used to develop nutrient budgets for the study area. The analysis of the results shows that nutrient release from the sediment is the single most important nutrient source. Further, projected landuse was used in the model to determine water quality impacts from the future land use changes in 2005. According to model simulations, only a small reduction in total chlorophyll a from the present condition was expected due to the reduction of nutrient loads.

상수 원수 수질의 탄산칼슘 포화지수 평가

황병기(Hwang, Byung-Gi) 한국산학기술학회 2007 한국산학기술학회논문지 Vol.8 No.1

국내 수질의 부식성을 파악하기 위해 RTW 모텔과 LPLWIN 모델을 이용하여 탄산칼슘포화지수를 포함한 다양한 지수를 산정하는 절차를 연구하였다. RTW 모델을 이용하여 LI, RI, AI 를 산정할 수 있었고, LPLWIN 모델을 이용하여 LI, LR, CCPP를 산정하였다. 한강 수계와 낙동강 수계를 취수원으로 하는 수돗물 자료를 적용하여 지수값에 근거하여 부식성 여부를 판단하였다. 산정결과에 의하면, 낙동강 수계는 한강수계보다 부식성이 양호한 수질인 것으로 나타났다. 겨울철이 여름철에 비하여 부식성이 큰 것으로 나타나, 온도가 증가 할수록 부식성은 감소하는 것으로 조사되었다. In order to examine the corrosiveness of tap water,we studied methods calculating various indices including calcium carbonate saturation indices, using RTW model and LPLWIN model. Indices such as LI, RI and AI could be computed using the RTW model, whereas the LPLWIN model could nif indices as LI, LR and CCPP. With water quality data obtained from tap water of Han River and noD-Nak-Dong River watersheds, based on the indices found from the models, the water quality of the Nak-Dong River is better than that of Han River in the point of resisting corrosiveness. Further, the water quality of winter is highly corrosive than that of summer, as long as the temperature rises up, the corrosiveness is reduced.

홍제천의 건천화 방지 및 유지용수 확보 방안 연구

황병기(Byung Gi Hwang),이재식(Jae Sik Lee) 상명대학교 공학기술연구소 2005 공학기술연구 Vol.2005 No.2

본 연구에서는 하류로 갈수록 건천화 되는 홍제천의 유역 현황 조사하여 건천화의 실태를 파악하고, 국내외 건천화 방지를 위한 유지용수 확보 방안 연구 동향을 조사, 검토하여 하천의 안정적인 유지 유량 확보 방안을 제시하였다. 현재 하천의 직선화로 개발 가용지는 많이 확보 될 수 있으나, 하천의 다양한 자연경관, 생태공간으로서 가치는 점차 소멸되고 있으며 정비 후 하천은 저수로, 고수부지, 인공축조제방, 천변도로와 교량 등으로 구성되는 등 지나치게 인공 하천화 되고 있다. 그리고 하천유역의 시가지개발 확산과 생활하수 차집관로 설치로 하천은 건천화 되어 하천 본래의 자정능력을 상실하고 있다. 따라서 홍제천의 문제점을 해소하기 위해서는 도시하천을 포함한 수계 전체에 대한 하천환경관리의 기본적인 이념과 정비방침을 정하고 하천내 도로건설 등 도시하천을 일방적으로 정비하는 것을 지양하고 하천의 환경적 기능을 종합적으로 증진시키는 방향으로 유도해야 한다.

부식억제제에 의한 상수도관의 부식제어

황병기(Hwang, Byung-Gi) 한국산학기술학회 2010 한국산학기술학회논문지 Vol.11 No.6

상수도관의 부식은 수돗물이 공급되는 과정에서 관 표면의 금속과 물 사이의 일련의 복잡한 산화/환원 반응 이다. 부식으로 인해 발생할 수 있는 1차적인 고려사항은 철, 납, 동과 같은 독성이 있는 중금속이 물속에 존재할 수 있다는 것이며, 이는 상수도관에 악영향을 미치며, 세탁물을 훼손하거나 맛을 낼 수 있는 심미적인 문제도 발생된다. 본 연구에서는 부식억제제가 상수도관의 부식도, 수돗물 중의 철 및 동의 용출 농도에 어떠한 영향을 미치는지에 대 해서 평가하였다. 부식저감 효과는 인산염계 부식억제제와 큰 관련성이 있었다. 부식반응은 물과 관의 표면에서 이루 어지는 일련의 전기화학적인 반응임을 고려하면 철의 용출농도와 부식도는 양(+)의 상관관계에 있다. Corrosion is a complex series of oxidation/reduction reactions between at the water-metal surfaces and materials in which the water is stored or transported. With respect to the corrosion potential of drinking water, the primary concerns include the potential presence of toxic metals, such as lead and copper; deterioration and damage to the household plumbing, and aesthetic problems such as stained laundry, and bitter taste. This study was performed to evaluate the effects of corrosion inhibitors on corrosion rates, Fe and Cu release concentration in water distribution pipes. Decrease of corrosion rates were strongly related to phosphate corrosion inhibitors. Considering that typical corrosion processes consists of a series of electrochemical reaction at the metal surface in contact with water, corrosion rates were positively correlated with Fe release.

동두천시 하수처리구역내 침입수/유입수 분석에 관한 연구

황병기(Byung Gi Hwang) 상명대학교 공학기술연구소 2004 공학기술연구 Vol.2004 No.3

To identify the characteristics of wastewater flow, we selected 6 stations representing the basin, and performed 8 times of field survey including 6 times in dry periods and 2 times in wet periods from March 8 to July 25, 2002 for the selected stations. In each survey, we conducted 24-hr water-quality sampling in the interval of 2-hr, and downloaded flow data. Using SM-Sewer, we performed infiltration/inflow (I/I) analysis for wastewater treatment areas of Dongduchun City. To determine the rank for rehabilitation of sewer system, infiltration rate was computed by dividing by mean diameter and total length of sewer for infiltration. The analysed results show Dongduchun-2 ranked as the first since the mean diameter and total length was large enough compared to the amount of infiltration. Accordingly, rehabilitation program for sewer should be gradually proceeded reflecting the rank determined based on the result of infiltration rate.

상수도관 부식방지를 위한 CCPP( Calcium Carbonate Precipitation Potential) 산정 프로그램 개발

황병기(Hwang, Byung-Gi) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.1

본 연구에서는 상수도관의 부식방지를 위해 관망 내부에서 탄산칼슘의 침전 및 용해 여부를 판단할 수 있는 지표인 CCPP를 산정할 수 있는 프로그램을 개발하였다. CCPP 산정은 9단계 절차를 통하여 이루어지며, 평형상태의 pH를 가정하고 결정 식의 왼쪽 항의 합과 오른 쪽 항의 합이 오차의 범위에서 유사한 값을 주도록 반복계산을 수행 하고, 다음 단계에서 초기 및 평형상태의 알칼리도를 대입하여 CCPP를 구한다. 프로그램 개발은 계산을 위해 포트란 언어를, 결과 값을 그래프로 표현하여 쉽게 판단할 수 있도록 비쥬얼베이직 언어를 사용하였다. 개발된 프로그램을 적용하여 한강 수계 Y정수사업소의 수질을 평가한 결과, 탄산칼슘의 불포화 상태가 심한 수질로 판명되어 부식성이 높은 것으로 평가되었다. In this study, we developed the CCPP calculating program, which is a kind of index and can determine whether calcium carbonate would precipitate or not in pipe line of water distribution system. Through 9 complicated procedures, CCPP can be calculated. Assuming pH of equilibrium as a first trial, compare the right-hand-side result with left-hand-side result. If the percentage difference between the two results is less than a prescribed tolerance, the initial assumption for the assumed equilibrium pH is adequate. If the difference is too large, make a different assumption and repeat until a result within the prescribed tolerance is achieved. Plugging the intermediate results into the final equation, we could compute the CCPP. Using Fortran and Visual Basic languages, we developed the program. As a result of application of the program, the water quality of intaking water of Han River is highly corrosive by the index of CCPP.

HEC-HMS을 이용한 안성천 유역의 강우 유출 특성 분석

황병기(Byung-Gi Hwang),양승빈(Seung-Bin Yang) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.4

과거 홍수로 인한 침수피해가 자주 발생하였던 안성천 하류 저지대의 홍수-유출 특성을 파악하기 위해서 HEC-HMS 모형을 적용하였다. 모형은 SCS-CN 방법으로 손실계산을, Clark의 단위도법으로 강우의 직접유출 변환을, 지수함수적 감소 방법으로 기저유량을, Musingum 방벙으로 하도추적을 하는 과정을 포함한다. 모형에서 매개변수는 중요한 역할을 하므로, 최적화 기법을 시행착오법과 병행하여 최적화 변수를 도출하였다. 또한, 민감도 분석을 통하여 도달시간, 저류함수, 기저유량 관련 상수들이 모형에 미치는 영향을 파악하였다. 도달시간은 첨두유량 발생 시각에 영향을, 저류상수는 첨두 유량의 증감에 영향을 기저유량 감소비는 수문곡선 하강부의 기울기에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 최적화 과정을 통하여 모형 보정을 거친 변수를 사용하여 2건의 강우 사상에 대하여 유출모의를 수행하여 실측 자료와 비교를 하였으며, 유출체적, 첨두유량, 첨두시각을 포함한 중요 수문현상에 대하여 상당히 정확하게 모사하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구의 결과는 정책입안자가 홍수관리대책을 수립하는 데 유용한 도구로서 사용되어 질 수 있을 것으로 사료된다. The HEC-HMS model was applied to identify the rainfall-runoff processes for the Anseongchun basin, where the lower part of the stream has been damaged severely by tropical storms in the past. Modeling processes include incorporating with the SCS-CN model for loss, Clark’s UH model for transformation, exponential recession model for baseflow, and Muskingum model for channel routing. The parameters were calibrated through an optimization technique using a trial and error method. Sensitivity analysis after calibration was performed to understand the effects of parameters, such as the time of concentration, storage coefficient, and base flow related constants. Two storm water events were simulated by the model and compared with the corresponding observations. Good accuracy in predicting the runoff volume, peak flow, and the time to peak flow was achieved using the selected methods. The results of this study can be used as a useful tool for decision makers to determine a master plan for regional flood control management.

수질안정화 약품 주입에 따른 상수도관 내부 부식제어 특성 연구

황병기(Hwang, Byung-Gi),우달식(Woo, Dal-Sik) 한국산학기술학회 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.1

최근 고품질의 수돗물에 대한 소비자의 요구가 상승함에 따라 상수도 배급수관의 내부 부식에 의한 수질악 화 및 부식제어 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 노후 관 교체 사업을 대신하여 수질 관리를 위한 부식 제어 수단을 강구하지 않고서는 근본적인 문제 해결이 이루어질 수 없는 실정이다. 본 연구에서는 수질안정화 약품 주입에 의한 상수도관 내부 부식제어 효율을 평가하기 위해 Pilot Plant 실험을 실시 하였으며, 부식성제어 효율은 물의 부식성을 나타내는 LSI(Langelier Saturation Index)값에 의해 평가되었다. 실험결과, Pilot Plant에 의해 제조된 반응수는 수질안정화 약품인 액상소석회(Ca(OH)2, liquid lime)의 주입으로 부식 성이 개선되어 철 용출이 억제되는 효과가 확인되었다. 강관과 동관을 절단하여 제작한 시편의 부식도 측정을 통해 각각 35.4, 44.5%의 부식제어 효과가 있음을 확인하였고 수질안정화 약품이 주입된 Sample관이 더 두터운 부식 생성 물 층을 갖고 있는 것으로 밝혀졌으며, 결과적으로 수질안정화 약품을 투입한 배관이 부식 방지 측면에서 안정한 수 질을 갖고 있음을 알 수 있었다. Recently, demands for generating high quality tap waters are increasing with high concern of water pollution and corrosion of water pipelines. For the reasons, developing water quality stabilization technique in water purification system is sought rather than replacing to a new pipelines. In this study, high-purity liquid lime(Ca(OH)2) was introduced for a water quality stabilization technique in water purification process and simulated water distribution system of pilot-scale size was applied to evaluate anti-corrosion control effect. The effect of anti-corrosion control was calculated in terms of LSI(Langelier Saturation Index) In conclusion, the result of pilot plant showed improvement of corrosiveness by liquid lime(Ca(OH)2) with reduction of released iron(Fe). Application of anti-corrosion control technique to the mild steel coupon and the copper coupon were effective by indicating 35.4, 44.5% of improvements. Besides, sample pipes which were treated with liquid lime had formated more thicker layer of corrosion product inside of pipes. As a result, the process of injecting water stabilizer can greatly contribute to the high quality of tap water.

강우시 도시지역 강우 유출수 오염부하 기원평가

황병기(Hwang, Byung-Gi) 한국산학기술학회 2006 한국산학기술학회논문지 Vol.7 No.5

홍제천 유역의 평창 배수분구를 대상으로 강우시 발생하수의 특성을 파악하기 위해 유량 및 수질 조사를 수행하였고, 강우유출수를 기저하수, 강우, 지붕유출수, 도로유출수, 관내 퇴적물 등 오염원별로 분석하여 기원별 오염기여도를 파악하였다. 강우시 발생초기의 오염물질의 농도는 초기세척현상에 의해 비강우시 농도의 3-10배 이상 높게 나타났으나, 강우 후반기에는 희석에 의해 비강우시 평균 농도 보다 오히려 낮은 농도를 보이는 것으로 나타났다. 오염부하의 오염원별 기여도 분석에서 관거 퇴적물에 의한 오염도가 전체 오염도에서 COD의 경우 54.6%를, SS은 73.3%를 차지하여, 가장 높은 기여도를 보여 관거 내 퇴적물의 준설과 세정을 통하여 상당량의 오염부하를 저감시킬 수 있는 것으로 나타났다. In this study, we conducted water-quality analysis of wastewater and in-situ flow measurement using automatic flow rate measuring instrument to identify characteristics of wastewater in urban areas, and collected samples in gutter for storm water drain, rainfall bucket, and aqueduct of pipe from roof, and outfalls of basins to examine the contribution by pollution origins such as base wastewater, atmospheric washing, runoff by roof surface, runoff by road surface, erosion of sewer sediment. In the result, the concentration of pollutants reached peak in the beginning of rainfall due to first flush, was 3 to 10 times higher than average concentration of dry period, and was lower than that of dry period due to dilution of storm water. In the analysis of the contribution by pollution origins, the ratio of load by sewer sediment resuspension to the total pollution load was 54.6% for COD, and 73.3% for SS. Accordingly, we can reduce the total pollutant load by periodical dredging and washing of sewer sediment, and control the loadings by overflow of combined sewer overflows.

금강 수계 천안시권역에 대한 오염원 조사 및 부하량 산정

황병기(Byung Gi Hwang),박주혁(Joo Hyeok Park) 상명대학교 공학기술연구소 2005 공학기술연구 Vol.2005 No.2

금강 수계 천안시 권역의 오염부하량을 산정하기 위하여 이 지역의 주요 오염원인 인구, 가축, 토지에 대하여 과거 7년간(1996∼2003)의 현황을 조사하였다. 조사지역으로는 병천면, 수신면, 동면, 성남면, 북면, 목천면의 6개유역과 승천천, 광기천, 산방천, 병천천의 4개의 금강수계로 구분하였다. 주요 오염원의 장래 추정을 위해 지수, 로그, 등차, 등비, 최소승법에 대한 추세선을 그려 2008년부터 2023년까지 15년간의 인구를 추정하였다. 추정을 위한 방법으로 로그함수법을 선택하여 계획년차에 따라서 2008년∼2023년(5년단위)의 금강유역에 대한 전망을 하였으며, 이를 근거로 발생부하량과 배출부하량을 산정하였다.