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- 저자 : 류인구 ( Ryu Ingu ) (검색결과 15 건)
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3차원 수치모형을 이용한 수온 성층 발달시기 팔당호의 물순환 특성 분석
류인구 ( Ryu Ingu ),최황정 ( Choi Hwangjeong ),신동석,유순주 ( Yu Soonju ),정세웅 ( Chung Sewoong ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
하천이 저수지로 유입하면서 저수지 내 물순환 체계가 변화하고 그에 따라 수질 환경도 반응하게 된다. 팔당호는 서로 다른 수리 및 수질 특성을 보이는 남·북한강, 경안천이 합류하는 지역에 댐이 건설되어 형성되었으며, 그 결과 유입하천의 영향이 크며 팔당댐의 자연유하식 운영 방식(run-of-the-river type)과 결합하여 복잡한 물순환 특성을 나타낸다. 특히, 수온이 증가하는 시기에 국지적으로 조류의 과다증식(algal bloom)과 저층 빈산소(hypoxia)가 발생하고 있다. 이러한 팔당호의 시공간적 특성을 이해하기 위해 수온 성층이 발달하는 시기(2016년 5 ∼ 6월)에 3차원 수리동역학 모형(AEM3D)을 구축하여 팔당호의 유속, 수온, 체류시간 및 전기전도도의 관계를 분석하였다. 수치 모의결과는 측정결과 대비 평균적으로 유속은 24% 이내, 수온은 4% 이내, 전기전도도는 16% 이내의 상대 오차를 나타내었으며, 수온 성층 및 물질 순환을 적절히 재현하였다. 수온 성층이 발달하는 시기에 팔당호의 시공간적 물순환 특성은 다음과 같다. 수심별 수온 경사(gradient)가 남한강 구간에서보다 북한강 구간에서 크게 나타났으며, 북한강 구간의 수온약층(thermocline)은 남한강 구간에서보다 낮은 수심에서 형성되었다. 이러한 현상은 남·북한강, 경안천의 유입 수온 차이로, 수온에 의한 밀도류(density currents)가 발생하고 팔당호 내 공간적 차이로 나타나기 때문이다. 특히, 낮은 수온의 북한강 유입수(청평댐 방류수)가 팔당호 내 북한강 구간과 합류 구간의 저층에서 지배적인 흐름을 나타냈으며, 상대적으로 높은 수온의 남한강과 경안천 유입수는 남한강 구간, 북한강 구간 및 합류 구간의 상층부에 주로 지배적인 흐름을 보이는 것을 확인하였다. 이러한 팔당호 내 흐름에서 상층부는 상대적으로 오염도가 높고, 국지적 체류 시간(water age)이 증가하는 조건 속에서 조류의 과다증식에 취약한 물순환 구조를 보여주었다. 또한, 남한강 구간 저층부에서 국지적 체류 시간이 증가하는 공간은 빈산소 현상이 발생하는 공간과 유사하였다. 즉, 수온 성층이 발생하는 시기에 팔당호 내 물순환은 상이한 특성을 가진 하천 유입수가 밀도류의 특성을 나타내며, 그러한 순환 체계에서 물질 이동이 국지적으로 정체되면서 조류의 과다증식, 저층 빈산소와 같은 수질 현상이 발생한다고 볼 수 있다.
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유순주,조항수,류인구,손주연,박민지,이보미,Yu, Soonju,Cho, Hangsoo,Ryu, Ingu,Son, Juyeon,Park, Minji,Lee, Bomi 한국물환경학회 2018 한국물환경학회지 Vol.34 No.4
The purpose of this study is to find the characteristics of organic matters based on the distribution and oxidation rates, as noted according to the spatial and temporal variations from 2008 to 2016. Generally speaking, the Han River system is separated into one lower course and two upper courses which are the Namhan River and Bukhan River. The seasonal factor is one of the most important causes of water quality changing in both of the upper courses as a result of a few pollution sources. The concentration of organic matter was measured as higher in the lower course into which great streams with point and non-point sources were identified. According to seasonal variations, however, the change of the organic matter in the lower course is comparatively slighter than that of organic matters in the upper courses. The oxidation rates related to the BOD were 15 %, 17 % and 26 % in the Bukhan River, Namhan River and the lower course, respectively. These results could be explained that more biodegradable organic matter were seen to have existed in the lower courses comparing to the activity in the upper course. The oxidation rates of the BOD were noted as relatively higher in the eutrophicated places with phytoplankton. Therefore the BOD is one of the good index models to find the characteristic of the eutrophicated water. On the other hand BOD would not be enough to estimate concentration of refractory organic matters in the Bukhan and Namhan river. Consequently, both of the TOC and BOD are necessary indices to understand the identified refractory and/or biodegradable characteristics of organic matter.
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유순주 ( Yu Soonju ),류인구 ( Ryu Ingu ),임종권 ( Im Jongkwon ),박민지 ( Park Minji ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-
팔당호는 우리나라 인구의 절반을 차지하는 2,600 만명의 상수원이므로 수질 보전과 수생태계 건강성 확보가 매우 중요한 호소이다. 하지만 수질과 수생태계에 직·간접적으로 영향을 미치는 기온은 점차 기후변화와 함께 증가하고 있다. 팔당호 인근 양평기상관측소 자료를 기준으로 평년(1981∼2010년) 평균 기온이 11.5℃ 였으나, 2000년에서 2015년까지 평균 기온은 11.9℃로 약 4℃ 정도 증가하였고, 2018년에는 최고 기온이 40℃로 팔당호 수온도 최고 30℃를 기록하는 등 최근 들어 연평균 기온과 일 최고 기온 등이 높아지는 경향을 보이고 있다. 특히 여름철 수온은 남조류 발생에 영향을 미친다. 기온이 수온에 미치는 영향은 물이 공기에 비하여 비열이 크다는 물리적 특성과 지역에 따라 또는 다양한 영향 인자 특성에 따라 달라진다. 즉 기온은 태양의 복사열을 흡수하여 온도가 올라가며 물의 표면 온도도 순차적으로 상승하는데 물의 비열 때문에 물의 온도가 서서히 올라가며 기온이 떨어져도 수온은 서서히 내려가는 지체 현상을 보인다. 더욱이 호소와 같이 수체의 규모가 크고 수리학적 요인이 크게 작용하는 경우 기온과 수온과의 관계가 수온의 상승 시기와 하강 시기에 따라 다르고 수심별 수온의 변화도 다르게 나타날 수 있다. 따라서 기온과 수온의 관계를 해석하는 데는 해당 수체의 온도 상승기(rising limb: 이른 봄에서 여름철로 이동하는 온도 증가 시기)와 온도 하강기(falling limb: 늦여름에서 겨울철로 이동하는 온도 감소 시기)로 구분하여 계절적 이력 현상을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 한국 최대 상수원인 팔당호를 중심으로 팔당호 수치모형을 이용한 모의를 토대로 연속 수온 자료를 확보하여 기온 변화가 호소 수온에 미치는 영향과 수온의 이력 현상을 파악하고자 하였다. 팔당호 수치모형을 이용한 연속 수온 자료를 토대로, 기온과 수온과의 관계는 결정계수 0.86(2016년 하강기)을 제외하고 대부분 0.9 이상의 높은 상관성을 보여주었다. 수온 상승기에 기온과 수온의 비가 0.71∼0.77이며, 하강기는 0.70∼0.76으로 근사한 값을 보였으나, 절편값이 상승기 0.13∼3.52에 비하여 하강기 6.62∼7.78로 약 4∼5℃ 정도 상승하였다. 특히 여름 고수온을 보인 2015년, 2016년과 2018년 하강기에 절편값이 7 이상을 보여 여름 고수온의 영향이 하강기의 수온 감소를 지체시키는 경향을 보였다. 하천과 다르게 호소에서는 수온의 이력 현상이 더 크게 나타나고 여름철 고수온이 지속될수록 상승한 온도를 그대로 유지하는 일종의 관성을 가지는 이력 현상으로 인하여 수온이 비교적 높게 유지되는 기간이 길어지는 것을 알 수 있다. 이 같은 영향은 팔당호 수질과 수생태계뿐 아니라 조류의 발생을 지속시키는 결과로 이어질 것으로 사료된다.
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이흥수 ( Heungsoo Lee ),조영권 ( Youngkweon Cho ),류인구 ( Ingu Ryu ),정희영 ( Heeyoung Jeong ),정세웅 ( Sewoong Chung ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
새만금호 체절 이후 예상되는 유입 유사의 장기적인 퇴적변화와 관리대책 수립을 위해 하천 유입수의 수질과 유사 특성을 조사 중이며, 본 논문은 1차년인 2008년도 실험결과에 해당한다. 새만금호 내로 유입되는 부유사의 이화학적 특성을 파악하고자 만경강의 대천지점과 동진강의 신태인지점에서 강우시 1회(‘08년 8월 17-18일), 비강우시 3회(’08년 8월 5일, 10월 10일, 11월 10일) 조사를 실시하였다. 각 조사지점의 단면을 등간격(좌안, 중앙, 우안)으로 나누어서 부유사 채취기(D-74)와 하이드로채수기를 이용하여 시료를 대표성 있게 채취하였고, 수온, DO, pH, 전기전도도, 염도 및 탁도는 다항목 수질자동측정기인 YSI 6600 meter를 이용하여 현장에서 직접 측정하였다. 채취한 시료는 실험실에서 SS, VSS, CODMn, T-N, T-P 등의 항목을 수질오염공정시험법에 준하여 즉시 분석하였다. 비강우시 조사결과, 만경강과 동진강에서 계절적 영향이 지배적인 수온의 범위(평균)는 각각 15.0~30.9℃(22.4℃), 14.4~26.4℃(20.1℃)로 만경강에서 평균 2.3℃ 높았고, DO의 평균값(범위)은 각각 8.4 mg/L(7.6~9.3 mg/L), 10.1 mg/L(8.3~12.8 mg/L)로 동진강에서 평균 1.7 mg/L 높았다. 만경강과 동진강에서 pH의 평균값은 각각 7.5와 7.3으로 차이가 미미하였고, 탁도(SS 농도)의 평균값은 각각 3.5 NTU(7.7 mg/L) 및 18.6 NTU(20.6 mg/L)로 동진강에서 높았다. 만경강과 동진강에서 수중에 용존되어 있는 이온들의 총량을 나타내는 전기전도도의 평균값은 각각 1,049.3 μS/cm, 202.8 μS/cm로 만경강이 동진강에 비해 상대적으로 약 5배정도 높았다. 이는 염도의 평균값이 각각 0.5 psu(practical salinity unit)와 0.1 psu로 만경강이 동진강에 비해 상대적으로 약 5배정도 높았기 때문으로 판단된다. 유기물 농도의 간접지표인 COD를 평균값으로 비교하였을 경우, 만경강(12.6 mg/L)이 동진강(5.4 mg/L)에 비해 상대적으로 2.3배 높았다. 또한 영양염류인 T-N과 T-P의 농도도 만경강이 동진강에 비해 3배 높았고, 특히 만경강과 동진강에서 T-P중 PO4-P가 차지하는 비율은 각각 80.9%, 24.0%로 만경강은 무기인, 동진강은 유기인의 함량이 풍부하였다. 만경강에서 용존상 무기인 비율이 높은 것은 전주, 익산에서 유입하는 하수처리 방류수의 영향으로 판단된다. 이러한 결과는 2001년 정부종합대책에서 제시된 침전지 등 만경수역의 유입부 수질관리 대책에서 중요하게 고려되어야 할 사항으로 판단된다. 강우시 조사결과, 만경강에서 유기물과 영양염류의 농도는 평균 2~3배 급감하였다. 동진강의 경우, 탁도와 SS(VSS) 농도의 평균값은 각각 77.6 NTU, 154.5 mg/L(16.2mg/L)로, SS가 높을수록 무기물의 함량이 많았다. 또한, 유기물과 영양염류의 농도는 평균 1.2~1.6배 증가하였다. 2008년 홍수기 동안 강우량이 적어 다양한 유량 조건에서 부유사의 이화학적 특성을 분석하지 못하였으나, 2009년도의 다양한 유량 조건에서 부유사의 이화학적 특성자료를 분석하여 신뢰도를 높일 계획이다.
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유순주 ( Soonju Yu ),조항수 ( Hangsoo Cho ),류인구 ( Ingu Ryu ),손주연 ( Juyeon Son ),박민지 ( Minji Park ),이보미 ( Bomi Lee ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2018 한국물환경학회지 Vol.34 No.4
The purpose of this study is to find the characteristics of organic matters based on the distribution and oxidation rates, as noted according to the spatial and temporal variations from 2008 to 2016. Generally speaking, the Han River system is separated into one lower course and two upper courses which are the Namhan River and Bukhan River. The seasonal factor is one of the most important causes of water quality changing in both of the upper courses as a result of a few pollution sources. The concentration of organic matter was measured as higher in the lower course into which great streams with point and non-point sources were identified. According to seasonal variations, however, the change of the organic matter in the lower course is comparatively slighter than that of organic matters in the upper courses. The oxidation rates related to the BOD were 15 %, 17 % and 26 % in the Bukhan River, Namhan River and the lower course, respectively. These results could be explained that more biodegradable organic matter were seen to have existed in the lower courses comparing to the activity in the upper course. The oxidation rates of the BOD were noted as relatively higher in the eutrophicated places with phytoplankton. Therefore the BOD is one of the good index models to find the characteristic of the eutrophicated water. On the other hand BOD would not be enough to estimate concentration of refractory organic matters in the Bukhan and Namhan river. Consequently, both of the TOC and BOD are necessary indices to understand the identified refractory and/or biodegradable characteristics of organic matter.
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정희영 ( Heeyoung Jeong ),이흥수 ( Heungsoo Lee ),류인구 ( Ingu Ryu ),정세웅 ( Sewoong Chung ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-
2006년 4월 21일에 국내 최대의 간척사업이자 세계 최장인 새만금 방조제(33 km)의 최종 체절이 완료되면서, 새만금사업은 본격적인 궤도에 오르게 되었다. 그러나, 새만금사업의 성공을 좌우할 수 있는 담수호의 수질목표 달성과 효과적 관리는 여전히 해결되지 않은 과제로 남아 있다. 방조제 완공 후 새만금호 내부 수역은 전과는 완전히 다른 수리 환경 변화가 예상되므로, 새만금호의 최적 수질관리 대안 수립을 지원하기 위한 수치모델이 필요하다. 본 연구에서는 3차원 범용 수리 및 수질 해석모델인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 적용하여 모델의 적용성을 평가하고, 신시갑문에서 해수유통 여부에 따른 추적자 수치 모의를 통하여 오염물질의 확산과 거동 특성을 분석하였다. 지형자료는 한국농어촌공사 새만금사업단에서 2008년 새만금호를 대상으로 측량한 수치 지도를 이용하여 SMS 10.0 프로그램으로 격자를 구성하였다. 총 활성화 된 Cell의 개수는 1,593개이고, 수층은 3개의 Layer로 나누었으며, 수평방향으로는 직교곡선 좌표계, 수직방향으로는 시그마 좌표계를 사용하였다. 지형자료의 적합성 판별을 위해 모델에서 계산된 저수지 수위별 저수용량과 실측자료를 비교한 결과, AME(Absolute Mean Error)와 RMSE(Root Mean Square Error)는 각각 15.68×10<sup>6</sup> ㎥, 19.08×10<sup>6</sup> ㎥으로 총 저수용량에서 2.03%의 오차를 보였고 R<sup>2</sup>는 0.999로 나타났다. 유입유량은WWASS(Watershed Water balance And Streamflow Simulation)모형을 이용하여 만경대교와 동진대교를 대상으로 산정한 일 유입량 자료를 사용하였다. 방류량은 유입량과 내측 수위자료로부터 산정한 저수용량을 이용하여 저류함수식으로 산정하였다. 물수지의 신뢰성 확인을 위해 신시 갑문 내측에서의 실측수위와 모의수위를 비교한 결과 AME와 RMSE는 각각 0.249 m, 0.345 m로 나타나 모델이 실측수위를 적절히 반영하는 것으로 판단된다. 새만금호 내 각 지점별 수온 실측치와 모의치를 시계열로 비교한 결과, 비교적 신뢰할만한 결과를 보였다. 추적자(보존성물질) 모의 결과 1일부터 시작하여 145일 정도에 호내 전체적으로 확산되는 것으로 나타났으며 담수호일 경우가 신시배수 갑문을 개방하여 해수 유통했을 경우보다 Dye 농도가 높게 모의되어 어느 정도 해수유통이 오염물질 확산에 영향을 주는 것으로 판단된다. 하지만 동진수역에서는 신시 갑문의 개방 여부에 따른 추적자 농도의 변화가 크지 않은 것으로 나타나 신시 갑문의 해수 유통이 동진수역까지 크게 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
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