수영만 해역의 오염원 관리를 위해 유입되는 육상기인 오염물질의 체류특성을 분석하였다. 오염물질의 체류특성은 해수유동 모델과 입자추적 모델을 활용하여 분석하였다. 오염물질은 입자로 표현되며, 입자의 양과 오염물질량은 비례하도록 나타내었다. 체류특성은 각 오염원별로 부하량, 해역에서 체류하는 오염물질량, 부하량 대비 해역에 체류하는 오염물질량을 비교하여 분석하였다. 수영만 해역에 체류하고 있는 오염물질량을 오염원별 순으로 나타내면 수영하수처리장, 남부하수처리장, 수영강 등의 순이었다. 오염부하량이 적고 만 내측에서 멀어질수록 해역에 체류하는 오염물질량이 적었다. 오염원 중에서는 남부하수처리장에서 유입되는 부하량이 가장 많았다. 하지만, 유입 부하량 대비 해역에 체류하는 오염물질량은 수영만으로 유입되는 오염원 중 가장 낮은 값을 보였다. 이는, 해역의 특성과 각 오염원의 지형적인 특성에 따라 오염물질이 해역에 미치는 정도가 다르다는 것을 의미한다.

본 연구는 생태계 모델을 이용하여 부산연안으로 유입되는 부하량 삭감에 따른 해역의 수질개선 정도를 예측하였다. 모델링 결과에 의하면 COD, T-N, T-P 모두 수영만 연안과 낙동강 하구에서 뚜렷한 개선을 나타냈으며, 수영만을 제외한 만 중부에서 만 동쪽까지 는 수질개선이 거의 나타나지 않았다. 이는, 부산연안이 남해에 위치한 다른 해역에 비해 개방형경계를 가지고 있어서, 물질교환이 빠르 기 때문으로 판단된다. 수질개선을 위한 본 해역의 삭감 COD 부하량은 타 해역에 비해 적었고, 총 유입부하량에 대한 삭감비율 또한 작게 나타났다. 본 연구에 적용한 부하삭감량을 적용하면 수영만, 낙동강 하구부근에서 뚜렷한 수질개선효과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

퇴적물 준설은 수서생태계에서 오염물질을 영구적으로 제거하는 것으로 수서생태계 복원에 있어서 효율적인 방법으로 여겨진다. 본 연구에서는 수괴의 산소 요구율의 계산을 통해 마산만의 퇴적물 준설이 수질에 미치는 영향을 정량화하였다. 이를 위해 수질 및 저질 모델이 포함된 생태계 모델을 마산만에 적용시켰다. 모델 계산 결과, 육상 오염원이 감소할수록 수괴의 산소 요구율이 다소 증가한 반면에 만내측과 만외측의 준설에 의해서는 산소 요구율이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 퇴적물 준설이 마산만 수질을 더욱 개선시킬 수 있음을 의미한다. 산소 요구율과 퇴적물 산소 요구량의 상관관계식을 통해 육상 부하량 10 % 감소에 의한 수질 개선효과에 상당하는 퇴적물 준설 면적이 만내측에서는 1.68㎢이며, 만외측에서는 3.15㎢임을 계산하였다. 이는 마산만 수질 개선을 위해서는 만내측의 퇴적물 준설이 효율적 방법임을 의미한다.

해역수질 관리를 위해 마산만으로 유입되는 육상기인오염원이 해역수질에 미치는 영향인 오염기여율을 생태계 모델을 이용하여 정량화하였다. 오염기여율은 마산만 해역으로 들어오는 16개 오염원 각각의 유무에 따라 해역 정점별 수질 농도변화를 통해 계산하였다. 오염기여율 결과로 만 내측의 하천들은 만 북부에서 COD는 20 %, T-P는 62 %로 나타났고, 만 중부에서는 COD는 10 %, T-P는 16 %로 나타냈다. 따라서, 만 내측의 하천들은 마산만 북부와 중부수질에 영향을 주고 있는 것으로 나타났다. 또한, 만 북부로 유입되는 하천들의 T-P기여율이 COD기여율 보다 높기 때문에, COD부하보다 T-P부하가 수질에 미치는 영향이 더 큰 것으로 판단된다. 만 남부 오염원인 덕동하수처리장은 남부에서 COD는 26 %, T-P는 11 %, 중부에서 COD는 17 %, T-P는 7 %, 만 외측에서는 COD는 10 %, T-P는 1 % 기여하는 것으로 나타났다. 이는 저층 잔차류 흐름이 만 내측으로 향하고 있기 때문에 마산만 외측보다 남부와 중부에서 수질에 더 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.

해역에서의 체류시간은 제한된 영역을 채우는 수체나 오염물질이 잔류하는 시간을 의미하며, 서로 다른 수체간의 물리적 특성을 비교하는 데 사용되고 있다. 거제만으로 유입되는 육상기원 또는 양식기원 입자물질의 잔류시간을 알아보기 위해 입자추적모델이 포함된 EFDC를 이용하여 입자물질 체류시간을 계산하였다. 계산된 입자물질의 체류시간은 내만에서 약 65일이었는데, 이 결과는 거제만 내측으로 유입되는 입자물질이 외해에 도달하기까지 약 2달 이상의 시간이 소요됨을 의미한다. 이 체류시간은 거제만 전역에 걸쳐 조석의 흐름에 따라 다르게 나타났으며, 해역에 유입된 입자물질의 거동이 해역의 물리적 특성에 의해 결정됨을 의미한다. 입자물질 체류시간의 공간적인 분포특성을 통해 거제 내만의 해수교환이 원활하지 않은 것을 알 수 있으며, 이로 인해 수질오염문제에 취약할 수 있다는 것을 알 수 있다.

A Korean-designed cruiser class sailing yacht, based on the form of traditional yachts, has been developed. In this paper, structural design procedures for the yacht are studied. The scantling of structural members and loads is carried out based on the guidelines suggested by Australian Standard 4132-1993, the American Bureau of Shipping (ABS) and the International Organization for Standardization (ISO). Patran/Nastran finite element analysis is performed on models of the trial sailing boat, and from these results, the structural strength of the ship’s hull is verified.

본 연구는 반폐쇄성 해역인 마산만을 대상으로 eco-hydrodynamic model을 이용하여 해역의 물리적 구조를 분석하여, 물리적 안정도를 나타내는 수직확산계수를 산정하고, 생태계 모델에 적용하여 그 타당성을 평가하는 것이다. 해역의 물리적 구조는 EFDC모델을 사용하여 구하였으며, 수직 확산계수는 수층간의 밀도차이가 커질수록 감소하도록 산정하였다. 산정된 수직 확산계수를 Stella프로그램을 이용하여 구축한 생태계모델에 적용하여, 용존산소 재현성으로 그 타당성을 평가하였다. 수직확산계수 변화를 추정하여 적용한 모델의 결과는 2008년의 R2값은 0.529~0.700으로 나타났으며, 2009년 R2값은 0.542~0.791로 나타났다. 계산값은 관측값과 유사한 경향을 나타내었으며, 만 내측의 빈산소수괴를 잘 재현하였다. 본 연구에서 적용된 수직확산계수는 해역의 밀도성층과 물리적 안정도를 의미하는데, 향후 폐쇄성 내만해역의 빈산소수괴 발생 예측에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

다이옥신은 내분비계장애물질(Endocrine disruptor chemicals, EDCs)로 발암성과 성호르몬의 변화, 갑상선 기능 저하 등의 영향들이 보고된 물질이며, PCB 함유제품의 소각, 운송수단의 배기 가스등을 통해 대기로 배출되며 하·폐수 처리장의 처리수 및 제지 공장의 배출수 등의 하천 오염을 통해 해양 오염의 원인이 된다. 본 연구에서는 3차원 생태계 모델(EMT-3D)을 사용하여 울 산만의 Dioxins을 대상으로 민감도 분석 및 오염부하에 대한 해역의 응답성 분석을 수행하여 영향인자를 판별하고 대안에 따른 영향을 평가하였다. 대상해역에서 실측한 용존 Dioxins의 농도와 계산된 용존 Dioxins의 농도를 비교하여 상관계수와 결정계수 값을 고려한 결과 계산치가 비교적 잘 재현된 것으로 사료된다. 용존 Dioxins의 경우, 하천으로부터의 유입부하가 집중된 울산 인근해역에서 가장 높은 농도를 나타내었으며, 만 바깥쪽으로 갈수록 낮아졌다. 입자성 유기물질 내와 식물플랑크톤 체내의 Dioxins의 경우에서도 용 존 Dioxins와 유사한 경향을 나타내었다. 퇴적물 중의 Dioxins 농도는 울산만 동부해역에서보다 울산 인근 해역과 만 중앙부에서 더 높은 농도를 나타내었다. 계수의 민감도 분석을 위해 모델 보정에 적용된 계수값에 대하여 각 계수값의 2배 및 1/2배에 해당하는 값을 증감시켰을 때 나 타나는 상태변수 결과값의 변동량을 산정하였다. 수층의 용존 Dioxins의 경우 입자성 유기탄소에 대한 분배계수의 증감에 따른 농도변화가 가장 크게 나타났으며, 유기입자 내 Dioxins의 경우는 입자성 유기탄소에 대한 분배계수의 증감에 따른 농도변화가 가장 영향이 큰 계수로 나타났다. 식물플랑크톤 체내의 Dioxins의 경우는 식물플랑크톤의 생물농축계수의 증감에 따른 농도변화 가 가장 큰 것으로 나타났으므로, 추후의 Dioxins에 대한 모델 적용 시에는 목적하는 상태변수에 따라 이들 계수에 대한 정밀한 고찰이 필요할 것으로 사료된다. 유입부하의 변화가 대상해역의 용존 Dioxins 및 입자성 유기물질 내 Dioxins에 미치는 영향을 시뮬레이션하기 위하여 하천 및 대기로 부터 유입되는 오염부하의 저감율을 30%, 50%, 80%로 각각 적용하는 시나리오를 구성하였으며, 퇴적물에 미치는 영향을 평가하였다. 용존 Dioxins은 해역으로의 유입부하를 30% 저감하였을 경우 울산만 중앙부에서의 농도가 감소하는 것으로 나타났 으며 입자성 유기물질 내 Dioxins의 변동은 상대적으로 미미한 것으로 나타났다. 해역으로의 유입부하 50% 저감시의 경우 농도가 감소하는 영역이 확장되어 나타났으며, 해역으로의 유입부하를 80% 저감하였을 경우 대부분의 지역에서 큰 폭의 농도 감소를 나 타내었다. 퇴적물 준설 후 현재 유입부하를 적용할 경우 현재의 퇴적물 농도 수준까지 도달하는 시간을 개략적으로 산정하였다.

The concepts of residence time and flushing time can be used to explain the exchange and transport of water or materials in a coastal sea. The application of these transport time scales are widespread in biological, hydrological, and geochemical studies. The water quality of the system crucially depends on the residence time and flushing time of a particle in the system. In this study, the residence and flushing time in Gamak Bay were calculated using the numerical model, EFDC, which includes a particle tracking module. The average residence time was 55 days in the inner bay, and the flushing time for Gamak Bay was about 44.8 days, according to the simulation. This means that it takes about 2 months for land and aquaculture generated particles to be transported out of Gamak Bay, which can lead to substances accumulating in the bay. These results show the relationships between the transport time scale and physical the properties of the embayment. The findings of this study will improves understanding of the water and material transport processes in Gamak Bay and will be important when assessing the potential impact of coastal development on water quality conditions.

A ecosystem model was applied for understanding of circulation process of state variables in marine ecosystem. A mass balance was conducted by calculating the physical process. The sensitivity analysis was conducted to know which coefficient is the most effective factor to the state variables in the model. The results of the mass balance indicate that the primary production was 58.6 ton C/day in the case of mass flux. DIN and DIP in nutrient ingestion of phytoplankton were each 7.9 ton N/day, 1.1 ton P/day. POC and DOC in mineralization of organic matter were each 10.8 ton C/day, 40.6 ton C/day. The results of sensitivity analysis showed that the maximum growth rate of phytoplankton was the most important factor for overall state variables. In the case of nutrients, Half saturation constant of DIN, and mineralization rate of DOM for COD were important factor.