본 연구에서는 방사성동위원소 추적자 실험을 통해서 산화아연 또는 두 종류의 은나노물질로 오염시킨 토양에서 지렁이 (Eisenia fetida)의 금속축적과 제거율을 비교하였고, 이들을 이온상의 Ag와 Zn으로 처리한 대조구와 비교하였다. 추가적으로 토양의 금속을 다단계추출법 (sequential extraction method)을 이용하여 금속의 결합 형태로부터 생물이용도 (bioavailability)를 예측하고 실제 생물축적 (BAF, bioaccumulation factor)과 비교하였다. ZnO 처리구의 BAF (0.06)는 아연이온 처리구 BAF (1.86)보다 31배 낮았는데, 이는 토양에서 ZnO의 생물전이가 매우 낮음을 제시해 준다. 한편, 은의 BAF는 금속의 오염 형태에에 무관 하게 0.11~0.17의 범위를 보였다. 다단계추출법을 통해서 아연이온 처리구의 아연은 토양에 비교적 약한 결합을 하 는 형태 (mobile fraction)에 35% 분포하여 아연이온처리구 값 (<20%)보다 높았고, 이는 전자의 더 높은 BAF와 일치 한다. 하지만, ZnO 처리구의 다단계추출은 생물이용도나 BAF를 잘 예측하지 못했으며 이는 ZnO가 토양에서 아연 이온과 지화학적으로 다른 거동을 하기 때문으로 추정된다. 지렁이 체내에 축적된 은의 제거율 (3.2~3.8% d-1)은 아연의 제거율 (1.2~1.7% d-1)보다 2~3배 더 높았다

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.

본 연구에서는 트랜섬 선미 후류 난류유동 특성을 알아보기 위하여 Re = 3.5×103 및 Re = 7.0×103에서 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 적용하여 실험을 수행하였다. 트랜섬 선미의 형상은 선저와 트랜섬이 이루는 각을 기준으로 45˚(모델 A), 90˚(모델 B) 및 135˚(모델 C)로 구분하여 적용하였다. 모델의 침수깊이는 40 mm로 자유수면과 접하도록 설치하였다. 난류유동을 평균하여 난류강도, 레이놀즈 응력, 난류운동에너지에 대한 통계적 유동정보를 제공하였다. 난류강도는 자유수면과 모델의 하부 박리유동과의 상호작용으로 강하게 작용하며, 레이놀즈 응력과 난류운동에너지는 모델 C형(Raked transom)에서 낮은 분포가 나타났다.

해수 유동모델과 입자 추적자 모델을 이용하여 유해적조의 거동을 파악하였다. 통영-남해 주변해역에서 4대분조 (M2, S2, K1, O1)의 조류를 POM 모델을 이용하여 계산하였다. 대조기 최대 창조시의 조류는 북서향하고 최대 낙조시에는 남 동향하는 흐름을 보였다. 소조기 조류는 최대 창조시와 낙조시의 유향은 각각 대조기와 동일한 분포를 보였고, 유속이 대조기에 비하여 작게 나타났다. 조석잔차류의 분포를 보면 남동향 하는 흐름이 전반적으로 우세하게 나타난다. 이러한 유동환경에서 자 란만, 미조앞바다, 욕지도서측 해역에 유해적조 생물이 발생하였을 경우 시간에 따른 공간적 분포를 알기 위한 입자 추적자 모 델을 이용하였다.

To predict the oil-spill dispersion in marine waters, the oil-spill dispersion model based on Lagrangian particle-tracking method was developed and applied to Kwangyang and Jinju Bay. The tidal current movements to be required as input data of the oil-spill dispersion model were obtained by a two-dimensional numerical tidal model. Evaluation of tidal current movements using mean tide was successful. Modelling results were compared with the field data obtained at spill site. There were some descrepancies between modeling results and field data. However, the general pattern of modelling results was similar to that of field data. Provided the real-time tidal currents and more accurate wind data are supported, more favorable results can be obtained.

After large-scale flooding damage occurred along the Imjin river in 1996, 1998, and 1999, the Hantan river flood control dam was planned, and it has since been under construction. Unlike existing dams in Korea, the Hantan river flood control dam will remain fully open except during high floods, when the dam will store flood water temporarily to reduce flood peaks and flood water volume downstream. During past flooding seasons, floating debris has caused difficulties in the management of large-scale dams. Most of the existing multipurpose dams in Korea have installed nets to collect floating debris based on many years of experience with and data about inflow and distribution of floating debris in the dams. For the Hantan river flood control dam, however, collection of data about inflow and distribution of floating debris is not possible as the dam is located near the border area between North and South Korea. In order to devise a preliminary plan to collect floating debris in the Hantan river flood control dam, an EFDC hydrodynamic model was used to analyze the behavior of floating debris during high floods. The Lagrangian particle tracking method was utilized to simulate the behavior of floating debris in the dam. Based on the analysis of paths and final destinations of the particles, seven collection points were selected where it seemed to be effective to collect floating debris, as debris is likely to accumulate there in high density.

산업사회에 대한 의존도가 커짐에 따라 당면한 사회의 가장 중요한 문제중 하나는 다양한 오염원으로부터의 환경파괴이다. 최근 들어 지구온난화, 환경오염, 이상기후 등의 문제가 심각하게 제기되고 있고 화산활동, 쓰나미 등의 재해 발생 빈도가 증가하고 있다. 이상기후의 진행 속도가 빠르게 진행되어가고 있는 시점에서 컴퓨터의 연산속도 향상으로 이송 및 확산모델에 대한 수치상의 상당한 진전을 보이고 있나 모델간의 특징에 따라서 이송 또는 확산 처리능력에 단편적인 우월성을 발휘할 뿐 두 과정 모두를 효과적으로 다루지 못하고 있다. 성균관대학교 해안환경 연구실에서는 대기 오염물의 확산 특성을 예측하기 위해 국내외 대기 확산 모델과 비교한 Matlab 기반의 Random Walk Method 오염물질 이동 예측 프로그램을 수립하였다. 하지만 Random Walk Method에 의한 라그란쥐적 모델은 이송이 우월한 지역에서 상당히 효과적이지만 확산이 우월한 지역에서는 많은 입자가 동원되어야 정확도를 확보할 수 있다는 문제점을 안고 있다. 본 연구에서는 수치계산이 빠르고 흐름이 우세한 지역에서도 적용 능력이 탁월한 전방입자추적기법의 이송 확산 모델을 수립하여 모델의 검증 및 전방입자 추적법 이송 연산에 의한 확산 모델을 소개하려고 한다. 본 모델에서는 대기 정보를 실시간으로 기류 흐름을 예측할 수 있는 기상수치예보모델(Regional Date Assimilation and Prediction System; RDAPS)을 활용하고 있다. 따라서 기상장 자료로부터 백두산 화산재가 계절풍 시나리오에 대한 한반도 남부로 확장 진출될 가능성 및 화산재의 분포도, 침적범위를 분석하며 본 모형을 통해 앞으로 우리나라의 원전 사고시 대기중으로 방사성 물질이 확산되는 평가에 활용할 수 있을거라 기대된다.

유사 입자가 포함된 흐름이나 공기 방울이 포함된 흐름과 같은 이상류 (two-phase flow) 는 유체의 속도와 입자의 속도와 같은 두 가지 서로 다른 속도 분포가 존재한다. 이러한 이상류의 속도장 분석을 위해서는 두 가지 속도 분포를 별도로 측정할 수 있는 기법을 이용해야 한다. 공기 방울이 포함된 흐름에 대해서는 입자영상 유속계(PIV)나 입자추적유속계(PTV)를 이용하여 비교적 타당한 정도로 유속 분포를 측정하여 왔다. 그러나 자연 모래를 포함

침전지는 수처리 공정에서 중요한 조작 중 하나이며, 침전지내에서는 응집과 침전이 일어남에 따라 입자의 크기분포가 변하는 복잡한 현상이 발생한다. 따라서 침전지의 효율적인 설계나 운영을 위해서는 이러한 현상에 대해 이해해야만 하며, 침전효율의 극대화를 위한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 침전지내의 흐름을 모의하기 위하여 범용 CFD 프로그램인 FLUENT를 이용하였으며, 침전효율을 평가하기 위하여 FLUENT에서 제공되는 입자추적기법을 사용하였다. 또한

본류대를 따라 저장대가 주기적으로 존재하는 다중저장대모형을 개발하고 자연하천의 혼합거동을 해석하였다. 개발된 모형 및 하나의 저장대를 갖는 기존의 저장대모형을 비교하기 위하여 모형실험 결과를 이용하였다. 본 모형을 이용하여 구한 농도분포는 모형실험에서 수집된 시간에 따른 농도분포를 잘 재현하는 반면, 연속적인 저장대를 갖는 기존모형은 불연속적인 저장대 구조로 인해 발생하는 농도분포의 부차적인 융기부분을 정확히 재현하지 못하는 것으로 나타났다. 본 모형의

오염물질 확산모델링시 기존의 유한차분모델의 단점을 보완하기 위해 입자추적법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 Princeton Ocean Model에 결합하여 사용할 수 있는 3차원 입자추적모델을 개발하였으며 이를 다양한 수치실험을 통해 검증하였다. 또한 미국 플로리다 주 템파만의 해양방류구 모델링에 적용하므로써 모델의 유용성을 확인하였다. 예상대로 입자추적모델은 기존의 유한차분모델에 비해 적은 확산범위를 나타내었으며, 이는 기존의 유한차분모델이 안고 있는 수치확산에 따른 오차로 추정된다. 새로이 개발된 모델은 다양한 해양확산모델링에 유용하게 응용될 것으로 기대된다.

The numerical experiments using a particle tracking model have been performed for predicting the change of water quality and shoreline. In present study, comparison of the numerical model results with the analytic solution shows that the point of the maximum concentration and the distribution pattern is very similar. The reflection effect from the boundary was newly introduced for making clear the effect of the closed boundary which set limits to application of a particle tracking model. The present model seems to reappear physical phenomenon well. This model shows well qualitative appearance of pollutant diffusion in Kwangan beach. Therefore, this model is regarded as a useful means for predicting diffusion of pollutant, movement of suspended sand, and change of water quality.