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          생태-유체역학모델을 이용한 아산만 해양수질의 장기 예측

          권철휘,강훈,조광우,맹준호,장규상,이승용,서정빈,Kwoun, Chul-Hui,Kang, Hoon,Cho, Kwang-Woo,Maeng, Jun-Ho,Jang, Kyu-Sang,Lee, Seung-Yong,Seo, Jeong-Bin 해양환경안전학회 2009 海洋環境安全學會誌 Vol.15 No.2

          아산만 해역으로 방류수가 배출될 경우, 생태-유체역학모델을 이용하여 아산만 해역의 장기 수질변화를 예측하였다. 생태-유체역학 모델은 해수유동 시뮬레이션을 위한 다층모델과 수질시뮬레이션을 위한 생태계모델로 구성되어 있다. 생태-유체역학모델을 이용하여 아산만해역의 장기 수질을 예측한 결과, 5개 정점에서 화학적산소요구량, 용존무기질소 및 용존무기인의 농도분포는 현재 계산결과에서 6개월 동안 증가하였다. 수치실험 수행시간 1년에서 2년 사이에서는 화학적 산소요구랑, 용존무기질소, 용존무기인의 농도분포는 6개월 동안 증가한 농도분포가 차츰 감소하는 경향을 보였으며, 3년에서 10년 사이에서는 일정한 농도분포를 보였다. 화학적 산소요구량, 용존무기질소 및 용존무기인의 농도는 $11{\sim}67%$, $10{\sim}67%$ 및 0.57%의 범위로 증가하였다. 10년 동안의 수치 실험 결과 화학적산소요구량과 용존무기질소의 변화 폭이 크게 나타났으며 이는 하수처리장의 방류수 중 이 두 오염부하량이 많은 양을 차지하고 있기 때문이다. 아산만 연안해역에서 화학적산소요구량, 총질소, 총인의 농도는 해역수질환경기준 II등급으로 조사되었으나, 하수처리장의 방류수가 배출될 경우 사업지구 인근의 아산만 방조제 부근에서는 해역수질환경기준 III등급으로 나타났다. The long-term water-quality change of Asan Bay by the influx of polluted disposal water was predicted through a simulation with an Eco-hydrodynamic model. Eco-hydrodynamic model is composed of a multi-level hydrodynamic model to simulate the water flow and an ecosystem model to simulate water quality. The water quality simulation revealed that the COD(Chemical Oxygen Demand), dissolved inorganic nitrogen(DIN) and dissolved inorganic phosphorus(DIP) are increased at 5 stations for the subsequent 6 months after the influx of the effluent. COD, DIN and DIP showed gradual decreases in concentration during the period of one to two years after the increase of last 6 months and reached steady state for next three to ten years. Concentration levels of COD, DIN, and DIP showed the increase by the ranges of $11{\sim}67%$, $10{\sim}67%$, and $0.5{\sim}7%$, respectively, which represents that the COD and DIN are the most prevalent pollutants among substances in the effluent through the sewage treatment plant. The current water quality of Asan Bay based on the observed COD, TN and TP concentrations ranks into the class II of the Korean standards for marine water quality but the water quality would deteriorate into class III in case that the disposal water by the sewage plant is discharged into the Bay.

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          개량형 갈고리를 이용한 해저폐기물 수거장비 개발

          권철휘(Chul Hui Kwoun),손장호(Jang-Ho Shon),윤태경(Tae kyung Yoon),김호상(Ho-sang Kim),최종규(Jong-Gyoo Choi),한명일(Myung Ill Han) 한국해양환경·에너지학회 2004 한국해양환경·에너지학회지 Vol.7 No.4

          본 연구에서는 갈고리를 이용하여 해저폐기물 수거작업 또는 해저바닥 경운작업을 할 때 갈고리가 해저바닥에 고정된 특정 물체에 걸려서 회수불능의 상태로 되는 것을 방지할 수 있는 개량된 수거장비를 개발하고자 하였다. 해저바닥이 암초지대와 반구형어초지대인 해역에서 수거장비를 적용실험을 한 결과, 스프링을 장착한 해저폐기물 수거장치는 해저바닥의 틈새나 인공구조물 등에 걸려서 빠져나오지 못하는 상태를 방지할 수 있었다. 또한 양방향 초음파탐색기의 해저면영상을 통하여 개량형 수거장비의 적용실험 과정을 확인할 수 있었다. 이상과 같이 개량된 갈고리를 부착한 해저폐기물 수거장비는 해저폐기물의 수거작업 또는 해저바닥 경운작업시 수거장비의 분실없이 효율적으로 사업을 수행할 수 있을 것이다. The purpose of this study is the improvement of a hook for the collection of marine wastes on the seabed, which is connected to the spring device. The performance of the modified hook was tested on the seabed around Wando island. The collection efficiency of the hook was improved especially in the rocky area on the seabed. A experiment in the study area is verified with seafloor images displayed by Side Scan Sonar. The modified hook can be used for the collection of marine wastes with the its less frequent loss in the sea.

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          한국 남해안에서 2차원 해수순환모델

          권철휘(Chul Hui KWOUN),조규대(Kyu Dae CHO),김동선(Dong Sun KIM) 한국해양환경·에너지학회 2002 한국해양환경·에너지학회지 Vol.5 No.4

          한국 남해연안에서의 해수순환을 알아보기 위하여 수치모델을 이용하여 개방경계에서 조석강제력에 의한 조류와 해수수송량을 이용한 해류를 재현하였다. 주요 4대 분조에 의한 조류모델의 결과, 제주해협에서 최강 동향류 세기가 최강 서향류 세기보다 약 2배정도 더 크게 나타났다. 수치실험에 의해서 계산된 해류분포에서 거제도 남측에 나타나는 반원형의 해류분포가 나타났는데, 그 분포가 해저지형의 변화에 의해서 발생되는 것으로 수치실험을 통하여 밝혀졌다. 조류와 해류를 동시에 고려한 해수순환모델 결과, 제주해협에서는 남해로 유입되는 동향류가 우세한 반면에 남해에서 서해쪽으로 유출되는 서향류의 세기는 미약한 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 장기적인 관점에서의 물질교환을 고려할 때, 고흥연안의 해상 부유물질이 제주해협을 통하여 서해쪽으로 이동하기 어렵게 만드는 원인중의 하나라고 판단된다. The circulation of sea water was simulated by two dimensional tide model using the main four tidal components and permanent current driven by inflow/outflow across open boundaries. According to the result of tide model, the maximum speed of eastward flow on the Cheju Strait is twice higher than that of westward flow. According to the result of permanent current, the flow of permanent current showing semi-circle pattern in the southern part of Kojedo was due to variation of topography. According to the result of circulation model in the Cheju Strait, eastward flow entering in the southern waters from the Yellow Sea of Korea were dominant, but outflows westward were weak. These results suggest that it was difficult to move for suspended particulate matter into the Yellow sea from the southern waters through Cheju Strait.

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          연구논문 : 영산강 하구둑 배수갑문 확장 후 시간 변화에 따른 저염수 거동 예측

          권철휘 ( Chul Hui Kwoun ),권민선 ( Min Sun Kwon ),강훈 ( Hun Kang ),장규상 ( Gyu Sang Jang ),서정빈 ( Jeong Bin Seo ),조광우 ( Kwang Woo Cho ),맹준호 ( Jun Ho Maeng ) 한국환경영향평가학회 2012 환경영향평가 Vol.21 No.4

          영산강 하구에서 담수유입에 따른 저염수의 거동을 파악하기 위하여 EFDC 모델을 수행하였다. 모델의 수행은 홍수기 배수갑문 확장 전·후로 나누어 수행하였으며, 모델의 마지막 담수유입시점으로부터 16일 후 해역이 준 정상상태에 도달하기까지 저염수의 확산양상을 시간 경과 순으로 살펴보았다. 그 결과, 담수유입이 멈춘 후에 저염수는 방류시점으로부터 약 6시간 경과 후에 배수갑문전면 해역으로부터 해측으로 최대의 확산을 보였으며, 약 2~7일 후 염분의 분포 양상은 담수가 유입되기 전으로 회복되는 경향을 보였다. 한편, 배수갑문을 확장하기 전보다 배수갑문을 확장한 후에 담수유입 후 해역이 준 정상상태에 도달하는 시간이 더욱 짧았는데, 이는 시간당 방류량의 증가가 난류혼합을 강하게 하고, 해측으로 더 멀리 확산된 저염수는 외해수에 의해 보다 쉽게 혼합되기 때문인 것으로 판단된다. 따라서, 본 해역에서 일정한 양의 담수가 유입되는 경우, 저염수의 확산은 시간당 방류량이 크고 방류지속시간이 짧을수록 해역이 준정상상태에 도달하는 시간이 더욱 짧아질 것으로 사료된다.

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          한국 남서해역에서 조석전선의 변동과 저수온역 확장기작

          정희동,권철휘,김상우,조규대,Jeong, Hee-Dong,Kwoun, Chul-Hui,Kim, Sang-Woo,Cho, Kyu-Dae 해양환경안전학회 2009 海洋環境安全學會誌 Vol.15 No.4

          본 연구는 장기 해양관측(1966-1995)자료, 위성관측자료 및 수치모델기법을 이용하여 한국 남서해역에서 하계에 형성되는 조석전선괴 저수온역의 시공간적 변화를 파악하였다. 한국 남서 연안해역에서는 6월과 8월에 대흑산도~진도간 해역의 표면에서 주변 해역보다 $2{\sim}3^{\circ}C$ 낮은 저수온역이 분포하면서 조석전선역이 형성됨을 확인할 수 있었다. 수온수평경도가 $0.3^{\circ}C$/km 이상인 조석전선은 성층계수 2.0~2.5 범위이며, $0.03^{\circ}C$/km 이상인 저수온역은 성층계수 2.5~3.0의 범위와 일치하였다. 소조시에서 대조시까지 조석주기가 변하는 동안 조석전선의 위치변동은 전선은 25~75km, 저수온역의 범위는 60~90km로 조류의 세기에 정비례하여 이동 범위가 커지는 것으로 나타났다. 또한, 남서쪽 외해역으로 저수온역이 확장되는 원인은 진도 남서쪽으로 향하는 10cm/s 이상의 강한 조석잔차류에 의한 것으로 판단된다. The appearance and variation of cold water area and its expansion mechanism of tidal front in the south western coast of Korea in summer were studied on the basis of oceanographic data(1966-1995), satellite images from NOAA and SeaWiFs and numerical model. Cold water appearance in southwestern field of Jindo was due to the vertical mixing by strong tidal current. Tidal front where horizontal gradient of water temperature was more than $0.3^{\circ}C$/km parallels to contours of H/$U^3$ parameter 2.0~2.5 and the outer boundary of cold water region corresponds with contours of the parameter 2.5~3.0 in the southwestern sea of Korea during the period between neap and spring tides. The position replacement of tidal front formed in the study ares varies in a range of 25~75km and cold water region extends about 90km. These suggest that the magnitude of variation of frontal position and cold water area was proportionate to the tidal current during lunar tidal cycle. Moreover, it was estimated that the southwestward expansion of cold water region was derived from the southwestward tide-induced residual currents with speed more than 10cm/s.

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          SWAN 모델을 이용한 서남해 해상풍력단지 해저케이블 경과지의 파랑 수치모의

          유황진,김상호,권철휘,조광우,맹준호,Ryu, Hwang-Jin,Kim, Sang-Ho,Kwoun, Chul-Hui,Cho, Kwang-Woo,Maeng, Jun-Ho 해양환경안전학회 2015 海洋環境安全學會誌 Vol.21 No.5

          우리나라 서남해역에서 추진될 해상풍력 발전 단지에서 생산된 전기와 기존의 전력망과의 계통연계를 위해서는 해저케이블 설치가 필수적인 요소이다. 특히 해저케이블 설치에 대한 경제성, 시공성 및 안정성 확보를 위해서는 해저케이블 경과지와 해저케이블 보호공법 설계가 이루어져야한다. 본 논문에서는 1979년부터 2002년까지 한국해양과학기술원에서 구축한 장기 파랑산출자료와 제3세대 파랑 모델인 SWAN(Simulating WAves Nearshore)을 이용하여 해상풍력단지가 조성될 해역에 대해 만조와 간조시 파랑시뮬레이션을 수행하여 해저케이블 경과지와 보호공법 설계를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 연구결과, 서남해 해상풍력단지가 조성될 해역의 연평균 Hs는 1.03 m, Tz는 4.47s이고, 주파향은 북서(NW)와 남남서(SSW) 방향이다. NW에서 입사되는 조건(Hs: 7.0 m, Tp: 11.76s)에서 만조시 천해설계파랑 Hs의 분포는 약 4.0~5.0 m, 간조시에 약 2.0~3.0 m로 계산되었다. SSW에서 입사되는 조건(Hs: 5.84 m, Tp: 11.15s)에서 만조시 천해설계파랑 Hs의 분포는 약 3.5~4.5 m이고, 간조시에는 약 1.5~2.5 m로 계산되었다. 해저케이블 경과지 중 경도 UTM 249749~251349 구간 약 1.6 km에서는 NW로 입사되는 파랑의 영향이 크며, UTM 251549~267749 구간 약 16.2 km에서는 SSW로 입사되는 파랑의 영향이 지배적이다. 파랑집중 현상이 두드러지게 나타나는 해역은 위도와 하왕등도 사이 해역으로, 이 해역에서는 주변해역 보다 상대적으로 높은 파고를 나타내고 있다. Submarine cable installation is essentials for grid connection between existing power grid and newly produced electricity which will be from offshore wind farm in Southwest sea area of Korea. Especially, submarine cable route and protection method is designed in order to ensure the economical efficiency, workability and stability of submarine cable installation. On this paper, we will give the basic information about the submarine cable route and protection method of offshore wind farm which will be built in Southwest sea area of Korea. For this, we have a numerical simulation at high and low tide based on the third-generation wave model SWAN(Simulating WAves Nearshore) using the long term wave data from Korea Institute of Ocean Science and Technology(KIOST). The results of the study, year mean Hs is 1.03m, Tz is 4.47s and dominant wave direction is NW and SSW When the incident wave direction is NW(Hs: 7.0 m, Tp: 11.76s), the distribution of shallow water design wave height Hs was calculated about 4.0~5.0m at high tide and 2.0~3.0m at low tide. When the incident wave direction is SSW(Hs: 5.84 m, Tp: 11.15s), the distribution of shallow water design wave height Hs was calculated about 3.5~4.5m at high tide and 1.5~2.5m at low tide. The wave direction on a dominant influence in the section of longitude UTM 249749~251349(about 1.6 km) and UTM 251549~267749(about 16.2 km) in the submarine cable route are each NW and SSW. Prominently, wave focusing phenomenon appears between Wi-do and Hawangdeung-do, in this sea area is showing a relatively high wave hight than the surrounding sea areas.

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          동해안 연안양식장 주변해역의 해양학적 특성

          정희동,김상우,권기영,임진욱,권철휘,Jeong, Hee-Dong,Kim, Sang-Woo,Kwon, Kee-Young,Lim, Jin-Wook,Kwoun, Chul-Hui 해양환경안전학회 2013 海洋環境安全學會誌 Vol.19 No.4

          동해 연안양식장 주변해역의 월별 변화에 따른 수괴의 분포와 생물화학적 특성을 파악하기 위하여 2012년 짝수 월(2-12월)에 속초, 죽변, 감포 연안의 3개 지점에서 CTD 관측과 함께 용존산소(DO), 클로로필 a(Chl-a), 질산염과 인산염의 N/P 비의 분포 특성을 조사하였다. 속초, 죽변 및 감포 해역에 대한 등밀도선 위의 수온(T)-염분(S)도로 수괴를 분석한 결과, 이들 해역은 대마난류 표층수, 대마난류 중층수 및 북한한류수로 나타났다. 이들 수괴에서 수온과 염분의 분포 범위를 보면, 대마난류 표층수는 수온 $20-28.3^{\circ}C$와 염분 31.04-33.75, 대마난류 중층수는 수온 $8.1-16.3^{\circ}C$와 염분 33.00-34.49, 북한한류수는 수온 $1.8-9.4^{\circ}C$와 염분 33.78-34.42를 나타내었다. DO는 동계(12월, 2월)에 남에서 북, 봄철(4월, 6월)과 가을철(10월)에는 상층에서 하층, 하계(8월)는 중층을 중심으로 상하층으로 갈수록 그 농도가 높았다. Chl-a 농도는 동계(2월), 춘계(4월), 추계(10월-12월)에 $0.4{\mu}g/L$ 이하로 낮았고, 6-8월은 다른 월에 비해 고농도가 넓게 분포하였다. 특히, 감포는 8월에 강한 수온과 염분의 약층이 형성된 곳에서 띠 형태로 $2{\mu}g/L$ 이상의 고농도가 분포하였다. N/P 비는 2-6월과 12월은 전반적으로 그 비가 16 이하로 질산염이 영양염의 제한요소로 작용하였고, 8-10월은 그 비가 16 이상으로 연안 부근에서 인산염이 영양염의 제한 요소로 작용한 곳이 많이 나타났다. In order to understand the characteristics of oceanic environment in the coastal aquaculture waters of the East Sea, the observation of the CTD (temperature and salinity), dissolved oxygen, chlorophyll a and N/P (DIN ($NO_2$-N, $NO_3$-N, $NH_4$-N) : DIP($PO_4$-P)) ratio was carried out at Sokcho, Jukbyon and Gampo in February, April, June, August, October, December 2013. Based on T(temperature)-S(salinity) diagram analysis, the water masses in the study area were divided into 3 groups; Tsushima Surface Water (TSW: $20-28.3^{\circ}C$ temperatures and 31.04-33.75 salinities), Tsushima Middle Water (TMW: $8.1-16.3^{\circ}C$ and 33.00-34.49), and North Korean Cold Water (NKCW: $1.8-9.4^{\circ}C$ and 33.78-34.42). In winter, DO concentrations in the northern part were higher than those in southern part. In spring and fall, they were low in the surface layer, and increased in summer. Chl-a concentrations < $0.4{\mu}g/L$ dominated in February, April, October and December. Chl-a concentrations were higher in June and August. In particular, the highest Chl-a concentration > $2{\mu}g/L$ was observed in the middle layer of Gampo in August. In February, April, June and December, the N/P ratio in the most of the water masses was less than the Redfield ratio (16), indicating that nitrate did act as a limiting factor in phytoplankton growth. On the contrary, in August and October, the N/P ratio in surface and sub-surface layer was greater than the Redfield ratio, suggesting that phosphate was a limiting factor.

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          저고도 표면수온 모니터링을 위한 자동 관측시스템 개발

          권종만(Jong-Man Kwon),권철휘(Chul-Hui Kwoun),박성현(Sung-Hyun Park) 한국정보기술학회 2012 한국정보기술학회논문지 Vol.10 No.9

          본 논문은 해양 및 연안 지역에서의 표면수온을 적외선 열화상카메라로 측정하기 위한 자동 관측시스템 개발을 위한 필요성 및 기초 연구에 대해 제시하였다. 적외선 열화상카메라를 이용하여 영상 수집을 위한 관측 장비를 설계하였으며, 풍선을 이용하여 약 100m 저고도 상공에서 연안 지역의 표면수온을 측정하였다. 측정된 영상 데이터는 5.8GHz 대역의 Wi-Fi 기반의 무선영상 송수신기를 통해 서버로 전송되며, 서버에서는 모니터링 및 분석 작업이 수행되도록 구성하였다. 제안된 시스템은 기존의 위성을 이용한 표면수온 측정 시스템과는 달리 일정 지역을 원격 제어를 통해 연속적으로 관측할 수 있으며, 해수 표층에 대한 정확한 분석결과를 통해 원하는 지점의 온도를 파악할 수 있다. 또한 연속 모니터링이 가능한 자동 관측시스템을 통해 적조 및 녹조,양식 관리, 어장 관리 등 어민들을 위한 정보를 제공하여 사회 경제적 피해를 최소화 할 것으로 기대된다. This paper proposes a basic research about development of an automatic observation system for low altitude surface temperature monitoring in coastal areas. The observation equipment is designed to capture the images from infrared thermal camera and measure the surface water temperature in the sky with 100m height using flying a balloon. The captured images at the observation equipment are sent to a server via Wi-Fi communication with the 5.8 GHz protocol and processed to monitor and analyze the surface water temperature by server program. The proposed system is capable of remote monitoring around a fixed place providing an accurate surface water temperature by analysis results. This system reduces the financial damages by a real time monitoring supporting useful information to people such as the management of fishery and cultivation, and a red and green tide effects.

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