본 논문은 CFD 해석법을 이용하여 사고 선박의 손상부 형상에 따른 기름 유출량 변화를 예측하고, 이론 추정식에서 이를 고려 할 수 있는 방출계수 도출 결과를 소개한다. Froude수와 Reynolds수 상사를 만족하는 조건에서 다상유동 해석법을 사용하여 모형선 크기의 기름 유출 문제를 다루었다. 수치해석 결과는 알려진 실험 결과와 비교하여 검증하였다. 수학적 형상들로 정의한 손상부 형상의 변화와 함께 손상부 가로세로비와 기름탱크 두께의 변화가 기름 유출 유동에 미치는 영향을 조사하였다. 보다 현실적인 상황을 고려하기 위해 손상부의 찧어진 철판의 영향에 대한 해석도 포함하였다. 수치해석 결과를 통해 사고 선박의 손상부 형상에 따른 기름 유출량의 변화를 확인하였으며, 다양한 손상부 형상이 가지는 점성 영향을 방출계수로 정량화하여 추출하였다. 본 논문에서 제시하는 방출계수에 대한 검 증을 위하여 알려진 기름 유출량 주정식에게 적용하였으며, CFD 해석과 좋은 일치를 얻었다.

본 논문은 CFD 해석법을 이용한 단일선체 및 이중선체 선박의 손상에 따른 기름 유출량 추정 결과를 소개한다. 수치해석 기법 으로 다상유동 해석법을 사용하고 기름 유출 유동에 대한 다양한 수치해석적 조건의 변화에 대한 영향을 조사하였다. 좌초 또는 충돌에 의한 다양한 손상 조건에서의 기름 유출량의 변화를 해석하였으며 실험 결과를 통해 검증하였다. 본 논문의 수치해석 결과는 단일선체와 이중선체의 기하학적 특성을 따라 실험 결과와 잘 일치하였다. 특별히 물과 기름의 복잡한 상호작용이 나타나는 이중선체의 기름 유출 상황도 실험과 동일하게 타당하게 예측하였다. 본 연구를 통해 사고 선박의 기름 유출량 추정에 필요한 CFD기법을 정립할 수 있었다.

In recent years, on average, 270 domestic marine pollution accidents are occurring a year and especially, damage by oil outflow accidents is extremely serious. These large-scale oil outflow accidents bring about a very huge damage to marine living resources and recovery of nature and it takes a long period of time to restore. Therefore, this study aims to examine the increase in the marine pollution control staff over the last decade focusing on the Maritime Pollution Response Bureau that is an organization affiliated to Korea Coast Guard run by the state and compare the number of marine accidents and marine pollutant outflow. Over the past decade, the pollution staff has increased to 110, which is 30 percent higher than the total number of employees and excepting the large-scale outflow accident of a specific year, the outflow has slowly decreased by nearly 55 percent. Although marine pollution accidents have partially grown, most of them are slight careless faults in small fishing vessels with a weight of 50 tons or under. In conclusion, the increase in the marine pollution control staff has led to the decrease in outflow, which means obviously, increasing the marine pollution control staff has had a positive influence on improvement in marine pollutant outflow.

Rivers continuously transport terrestrial organic carbon matter to the estuary and the ocean, and they play a critical role in productivity and biodiversity in the marine ecosystem as well as the global carbon cycle. The amount of terrestrial organic carbon transporting from the rivers to ocean is an essential piece of information, not only for the marine ecosystem management but also the carbon budget within catchment. However, this phenomenon is still not well understood. Most large rivers in Korea have a well-established national monitoring system of the river flow and the TOC (Total Organic Carbon) concentration from the mountain to the river mouth, which are fundamental for estimating the amount of the TOC flux. We estimated the flux of the total terrestrial organic carbon of five large rivers which flow out to the Yellow Sea, using the data of the national monitoring system (the monthly mean TOC concentration and the monthly runoff of river flow). We quantified the annual TOC flux of the five rivers, showing their results in the following order: the Han River (18.0×109 gC yr-1)>>Geum River (5.9×109 gC yr-1)>Yeongsan River (2.6×109 gC yr-1)>Sumjin River (2.0×109 gC yr-1)>>Tamjin River (0.2×109 gC yr-1). The amount of the Han River, which is the highest in the Korean rivers, corresponds to be 4% of the annual total TOC flux of in the Yellow River, and moreover, to be 0.6% of Yangtze River.

해양기름오염방지를 위한 정량적 기초자료를 얻기 위하여 최근 20년간(1993년-2012년) 국내 및 세계의 해양에서 발생한 기름유출사고에 관한 통계자료를 수집하고 분석하였다. 최근 20년간 국내 연안에서 발생한 기름오염사고건수는 총계 6,608건으로 평균 약 330건/년이었고 기름유출량은 총계 57,328 kL로 평균 약 2,866 kL/년이었다. 국내에서 유조선의 대량기름유출사고로 인하여 연간유출량이 1993년에 15,388 kL, 1995년에 15,773 kL, 1997년에 3,428 kL, 2007년에 13,008 kL로 크게 증가하였다. 최근 20년간(1993년-2012년) 세계의 사고건수는, 기름유출량이 8 kL(7톤) 이상인 경우, 총계 420건으로 평균 21건/년이었고, 세계의 기름유출량은 총계 약 800,000 kL(704,000톤)로 평균 약 40,000 kL(35,200톤)/년이었다. 특히 2012년에는 800 kL(700톤)을 초과하는 기름유출사고가 발생하지 않았다. 그러나 기름유출량이 8 kL(7톤) 이상인 사고에서 유조선의 대량기름유출사고로 인하여 세계의 연간기름유출량은 1993년에 약 159,000 kL(140,000톤), 1994년에 약 147,600 kL(130,000톤), 1996년에 약 90,900 kL(80,000톤), 1997년에 약 81,800 kL(72,000톤), 2002년에 약 76,100 kL(67,000톤)로 크게 증가하였다. 국내와 세계를 비교하면, 국내적으로나 세계적으로 공히 20년간 연간사고건수와 연간기름유출량과의 상관관계는 명확하지 않았으며 사고건수와 유출량이 모두 연도별로 변동 폭이 크지만 해가 거듭될수록 감소하는 경향을 보였다. 2008년부터 세계의 사고건수와 유출량은 모두 크게 감소하였고, 특히 2012년에는 800 kL(700톤) 이상의 기름유출사고는 발생하지 않았다.

한반도 서남부해역은 하계 양자강의 유출에 의해 저염분 현상이 발생한다. 중국 대통(Datong)에서 지난 65년(1922­1986)간 장기관측한 자료에 의하면 매년 양자강 유출량은 일정하지 않으며, 최대 유출량은 최소유출량의 2배 이상이 됨을 보여주고 있다. 따라서 양자강의 유출량을 달리하여 저염확산을 수치모델로 연구하고자 하였다. 수치모델은 POM(Princeton Ocean Model)을 사용하였다. POM은 연직적으로 Σ­좌표계를 사용하는 3차원 해양순환모델이다. 모델 수행 후 연구해역내 대륙사면에서 유속이 강하게 나타났다. 또한 제주도 서쪽을 통해 북상하여 황해중앙부로 들어가는 흐름이 있으며, 대륙연안을 따라 남하하는 흐름이 있음을 알 수 있다. 양자강 유출량을 부여한 후 수행한 모델의 결과를 보면 양자강 유출량이 많을수록 저염분역이 제주도에 가깝게 나타남을 알 수 있다.

우리나라에서는 도시 개발사업을 위한 환경영향평가를 실시하는데 있어 개발 전․중․ 후의 강우유출량을 분석하도록 규정하고 있다. 도시개발에 따른 수문학적 변화를 분석하고 대책을 수립하기 위해 수문모델이 사용되고 있으나 대부분의 경우 현장의 자료가 충분하지 않은 관계로 그 산정결 과의 신뢰도가 문제될 수 있다. 본 연구에서는 대전의 관평천 일부유역에서 2015년 7월 부터 2016년 7월 까지 자동 모니터링 장치을 이용하고 또 한 및 현장 측정을 통해 확보된 강우량 및 유출유량의 연속자료를 활용하여 SWMM을 이용하는 경우 강우 유출량 예측의 정확도를 제고하고자 하 였다. 토양침투량 산정을 위해 대표적으로 사용되는 Curve Number 방법, Horton 방법 및 Green-Ampt 방법들을 사용한 경우에 대해서 투수지 역과 불투수 지역에 대해 각각 최적의 Manning 조도계수와 지표면 저류깊이를 산정하여 제시하였다. 본 연구의 결과는 우리나라의 도시 유역에 서 실측자료를 이용하여 강우 유출 모델을 보정하였다는 면에서 의미가 있다고 판단되며 추후 유역의 개발등의 상황에 대해는 강우 시 유출량 및 수질현상을 더욱 정확하게 예측하고 나아가서 향후의 유역 내 수문조건 변화 요인에 대한 영향을 분석하는 데 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 임진강 상류유역과 같이 수리수문학적 분석에 필요한 측정데이터가 존재하지 않거나 혹은 데이터의 확보가 어려운 유역에 대하여 위성 데이터와 데이터 기반 모형을 활용하여 유출량을 산정하였다. SDF 시그널(Satellite-derived Flow Signal)은 하도내의 유량변화에 따른 하천 폭의 변화를 반영할 수 있다고 알려져 있으며, 그 상관관계는 하도단면의 형태와 밀접한 관계가 있다. SDF 시그널 데이터와 유출량 간의 비선형 상 관관계를 반영할 수 있는 인공신경망 모형을 활용하여, 모형의 입력변수인 SDF 시그널 데이터로부터 임진강의 임진교 지점에서의 유출량을 추정 하였다. 15개의 위성 이미지 픽셀의 SDF 시그널 값이 0~10일의 lag가 되어 활용되었으며, lag된 데이터를 포함하여 총 150개의 변수 중 유출량 과 가장 큰 관계가 있는 변수 선정을 위해 PMI(Partial Mutual Information) 기법이 활용되었다. 인공신경망 모형을 통해 산정된 유출량은 임진교 에서 측정된 지점 유출량과 비교·분석되었으며, 학습(training)과 검증(validation)을 통한 상관계수는 각각 0.86, 0.72로 좋은 결과를 보여주었 다. 추가적으로 SDF 시그널 데이터 외에 임진교의 1일 전 측정유량이 인공신경망 입력변수로 추가되었을 때 상관계수가 0.90, 0.83으로 증가함을 보였다. 결과로부터 계측수문자료가 부족하거나 접근 불가능한 유역에 대하여 하천 유량 변화에 대한 추정치인 SDF 시그널 데이터와 지상 데이터 가 결합되었을 때 신뢰성 높은 유역의 유출량을 산정할 수 있으며, 큰 유량이 발생하는 홍수사상에 대해서도 첨두 유량과 첨두 발생시간을 잘 모의 할 수 있음을 알 수 있었다. 향후 위성 데이터와 지점 데이터를 활용하여 미계측 유역의 홍수발생에 대하여 높은 정확도로 예측 가능할 것으로 기대 한다.

In this study, according to the reference setting based on the runoff video of 9:00 where the highest water level of 3.94 m has been recorded during the runoff of Cheon-mi Stream in Jeju Island by the attack of Typhoon no. 16 Sanba on September 17th, 2012, the error rate of long-distance and short-distance velocimetry and real-distance change rate by input error have been calculated and the input range value of reference point by stream has been suggested. In the reference setting process, if a long-distance reference point input error occurs, the real-distance change rate of 0.35 m in the x-axis direction and 1.35 m in y-axis direction is incurred by the subtle input error of 2~11 pixels, and if a short-distance reference point input error occurs, the real-distance change rate of 0.02 m in the x-axis direction and 0.81 m in y-axis direction is incurred by the subtle input error of 1~11 pixels. According to the long-distance reference point setting variable, the velocity error rate showed the range of fluctuation of at least 14.36% to at most 76.06%, and when calculating flux, it showed a great range of fluctuation of at least 20.48% to at most 78.81%.

When constructing tunnels, it is important to understand structural, geological and hydrogeological conditions. Geumgeong tunnel that has been constructed in Mt. Geumjeong for the Gyeongbu express railway induced rapid drawdown of groundwater in the tunnel construction area and surroundings. This study aimed to analyze groundwater flow system and baseflow using long-term monitoring and groundwater flow modeling around Geumgeong tunnel. Field hydraulic tests were carried out in order to estimate hydraulic conductivity, transmissivity, and storativity in the study area. Following the formula of Turc and groundwater flow modeling, the annual evapotranspiration and recharge rate including baseflow were estimated as 48% and 23% compared to annual precipitation, respectively. According to the transient modeling for 12 years after tunnel excavation, baseflow was estimated as 9,796 - 9,402 m3/day with a decreasing tendency.

This study analyzed the velocimetry of runoff and measured the flood discharge by applying the SIV (Surface Image Velocimetrer) to the daytime and nighttime flow image data with special reference to Seong-eup Bridge at Cheonmi stream of Jeju during the flow by the severe rainstorm on May 27, 2013. A 1000W lighting apparatus with more than 150 lux was installed in order to collect proper nighttime flow image applied to the SIV. Its value was compared and analyzed with the velocity value of the fixed electromagnetic wave surface velocimetry (Kalesto) at the same point to check the accuracy and applicability of the measured velocity of flow. As a result, determination coefficient R2 values were 0.891 and 0.848 respectively in line with the velocity distribution of the daytime and nighttime image and the flow volume measured with Kalesto was approximately 18.2% larger than the value measured with the SIV.

본 연구에서는 황룡강 유역에 유역모델 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 적용하여 기후변화에 따른 오염부하 유출 변화량을 분석하였다. 황룡강 유역을 7개 소유역으로 분할하고 2011년에 관측된 유량, SS, BOD, TN, TP 농도자료를 이용하여 모델 보정 및 검정을 실시하였다. 기후변화에 따른 황룡강 유역의 환경변화를 예측하기 위해 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 이용하였으며, 과거 기간 동안의 강우와 기온에 대한 모의치와 관측치간 월별 평균을 비교하여 미래 기상 자료에 대한 편의보정을 수행하였다. 기후변화 시나리오의 기상 자료 분석 결과, 21세기 전반기와 비교하여 중, 후반기에 상대적으로 많은 연강수량과 연평균기온을 보이는 것으로 분석되었다. 기후변화에 따른 황룡강 유역에서의 오염물질 유출량 분석 결과, RCP 4.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2080년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 47%, 24%, 21%, 27% 증가율을 보여 21세기 후반기로 갈수록 연간 오염부하 유출량이 전반적으로 증가하는 것으로 분석되었다. RCP 8.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2050년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 34%, 20%, 20%, 21% 증가율을 보이며 21세기 중반기에 연간 오염부하 유출량이 상대적으로 가장 많이 증가할 것으로 분석되었다. 이는 연강수량 변화와 동일한 패턴의 변화로서 기후변화에 따른 강우량 변화가 오염물질 유출량에 그대로 반영된 결과를 보여준다. 한편, 월별 오염물질 유출량은 RCP 4.5에서는 9월에, RCP 8.5에서는 2월에 상대적으로 크게 증가할 것으로 분석되었다.

기후변화는 기온과 강수량의 변화를 초래하여 수자원의 시공간적 변화를 야기한다. 이러한 변화는 홍수 및 가뭄 등 수재해 발생에 영향을 미치게 되므로, 이러한 영향을 평가하기 위한 가장 기초적인 방법은 장기 관측자료를 이용하여 경향성을 분석하는 것이다. 다만, 관측된 수문자료의 경우 국가 혹은 해당 관측소 지점마다 관측기간, 관측방법 등이 상이하여 자료의 일관성을 유지하기 힘들며 신뢰성이 낮은 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 아시아 지역의 과거 관측자료 및 수문모형을 통해 생산된 수문자료를 이용하여 과거 기후 및 수문자료의 경향성을 분석하였다. 본 연구를 위해 관측자료는 APHRODITE 기온과 강수량 자료를 이용하였으며, 수문모형은 VIC 모형을 이용하였다. 평가를 위해 대상지역을 쾨펜의 기후대로 구분하여 평가를 수행하였으며, 경향성 분석은 선형회귀식을 이용한 방법과 Mann-Kendall test를 이용하였다. 평가 결과, 아시아 전역의 연유출량이 감소하는 것으로 나타났으며, 기후대 분석 결과 Af, Am, Bs, Bs, Cs, Cw, Dw, Df에서 감소 경향, Cf, ET 증가 경향, Aw, Ds는 경향이 없는 것으로 나타났다. 그 중 연평균 유출량이 가장 높은 Af, Am 기후대의 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났으나 Aw지역은 감소율이 적었다. 특징적인 것은 1∼2년에 한번씩 강수량이 많고 적은 해가 반복적으로 나타났다. 건조지역인 B기후대도 감소하는 경향이 나타났으며, 그 중 Bs 지역이 크게 감소하는 것으로 나타났다. C기후대에서도 여름철이 건조한 Cs지역과 겨울철이 건조한 Cw지역은 감소하는 것으로 나타났으나, 건조한 기간이 없는 Cf 지역은 증가하였다. D 기후대(Ds, Dw, Df)는 다소 감소하는 경향이 나타나며, 그중 Ds 지역은 경년 변화가 점점 크게 나타나는 경향이 나타났다. 이러한 연평균 유출량의 감소는 향후 아시아 지역의 가뭄 및 물부족에 더욱 취약해질 것으로 판단된다.