지난 몇 년 동안, 해안지역에서 산업의 발달과 인구증가로 인해서 육지에서 방출되는 오폐수의 정화 처리 방법이 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 처리방법으로는, 1차 처리 또는 2차 처리된 것을 수중 방류관을 통해 해안이나 심해 또는, 그 중간지점에서 방출되는데, 오폐수가 방출되면 주변의 해수를 연행하여 플룸, 제트 또는 부양성 제트의 형태로 해수면까지 상승하면서 많이 희석된다. 본 연구는 해양환경관리 및 오폐수 처리에 관한 의사결정과정에서 중요한 해양방류관 설계를 다룬다. Cormix 모델에 조위의 변화와 계절변화에 의한 몇가지 요소를 고려하여 방류수의 궤적과 희석을 다룬다. 본 연구는 방류수의 효과석인 관리를 위한 기본 데이터와 일반배치에 매우 유용하게 활용될 것이다.
지난 몇 년 동안, 해안지역에서 산업의 발달과 인구증가로 인해서 육지에서 방출되는 오폐수의 정화 처리 방법이 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 처리방법으로는, 1차 처리 또는 2차 처리된 것을 수중 방류관을 통해 해안이나 심해 또는, 그 중간지점에서 방출되는데, 오폐수가 방출되면 주변의 해수를 연행하여 플룸, 제트 또는 부양성 제트의 형태로 해수면까지 상승하면서 많이 희석된다. 본 연구는 해양환경관리 및 오폐수 처리에 관한 의사결정과정에서 중요한 해양방류관 설계를 다룬다. Cormix 모델에 조위의 변화와 계절변화에 의한 몇가지 요소를 고려하여 방류수의 궤적과 희석을 다룬다. 본 연구는 방류수의 효과석인 관리를 위한 기본 데이터와 일반배치에 매우 유용하게 활용될 것이다.
For the last years, it has become hot issue such as disposal of the treated wastewater, which caused by increment of a population and industrial development at the coastal areas. The ocean outfall system discharges primary or secondary treated effluent into coastline or at the deep water, or between...
For the last years, it has become hot issue such as disposal of the treated wastewater, which caused by increment of a population and industrial development at the coastal areas. The ocean outfall system discharges primary or secondary treated effluent into coastline or at the deep water, or between these two. The effluent, which has a density similar to that of fresh water, rises to the see, surface forming plume or jet, together with entraining the surrounding salt water and becomes very dilute. This paper deals ocean outfall design which effects to decision-making about marine environment management and wastewater treatment. In order to make predictions of dilution of discharged water and the trajectory of a plume, CORMIX has been used considering several elements including a seasonal and tidal changes. These solutions are strung together to provide basic data and general drawings for effective management of outfall.
For the last years, it has become hot issue such as disposal of the treated wastewater, which caused by increment of a population and industrial development at the coastal areas. The ocean outfall system discharges primary or secondary treated effluent into coastline or at the deep water, or between these two. The effluent, which has a density similar to that of fresh water, rises to the see, surface forming plume or jet, together with entraining the surrounding salt water and becomes very dilute. This paper deals ocean outfall design which effects to decision-making about marine environment management and wastewater treatment. In order to make predictions of dilution of discharged water and the trajectory of a plume, CORMIX has been used considering several elements including a seasonal and tidal changes. These solutions are strung together to provide basic data and general drawings for effective management of outfall.
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문제 정의
이러한 대상지점의 선정은 우리나라의 평균조차에 가까운 값을 지닌 부산해역과 세계적으로 조차가 큰 경기만 해역을 대상으로 비교함으로서 조위차의 영향을 우선적으로 살펴보기 위함이다. 또한 일간, 일간, 계절간 조차로 인한 플룸의 거동을 보다 면밀하게 살펴봄으로서 보다 적절한 실험결과를 도출하고자 하였다. 적용대상지의 방류확산관의 제원은 부산 중앙하수처리장 및 방류 시스템의 관련 보고서, 실시설계 보고서 등을 참조하였으며, 감천 및 시화호 부근해역의 주변해역의 해양학적 특성인 동적 요소 및 수질환경의 현황을 파악하기 위하여 관측기록, 연구 문헌 등을 조사하였다.
본 연구에서는 방류관을 통한 방류수 거동에 영향을 미치는 환경요소 중 기존의 연구에서 간과 되었된 조석으로 인한 조위 변화를 도입함으로서 방류수의 보다 현실적인 변화를 추적하고 이러한 결과를 통해 방류관의 효율적 설계 및 운용에 도움을 주고자 한다. 특히 해양에너지 개발의 관점에서 볼 때 국내의 가로림만, 경기만 등 10 여곳 등이 조력발전 후보지로 천혜의 조건을 가지고 있으며 이 중 시화호 부근역을 조력발전소로 개발하고자 하는 논의가 활발하게 진행되고 있는 바, 이후 이러한 지역을 중심으로 항만이 개발될 경우 증가하는 오폐수 방류량을 제어하는데 충분히 기여할 것으로 기대한다.
본 연구에 사용하는 자료는 이미 설치되어 있는 부산시 중앙하수처리장을 근거로 하였으며(김, 2001, 2002) Table 1과 같다. 시화지점의 방류수 조건, 확산관 조건에 대한 데이터는 실제 방류관이 설치되는 시점의 설계조건과 관련된 사항이므로 감천과 동일한 데이터를 적용하되 시화지점의 주변수 조건은 실제 데이터를 적용함으로서 본 연구의 목표를 달성하고자 한다.
, 1996) 실험대상은 이진의 연구(김, 2001) 대상지점인 부산의 감천항 하수처리장 인접해역과 차후 조력발전소 후보지로 주목을 받고 있는 시화호 주변해역으로 하였다. 이러한 대상지점의 선정은 우리나라의 평균조차에 가까운 값을 지닌 부산해역과 세계적으로 조차가 큰 경기만 해역을 대상으로 비교함으로서 조위차의 영향을 우선적으로 살펴보기 위함이다. 또한 일간, 일간, 계절간 조차로 인한 플룸의 거동을 보다 면밀하게 살펴봄으로서 보다 적절한 실험결과를 도출하고자 하였다.
제안 방법
0鶴./凉을 적용하고, 여름에는 해수면부근에는 1019.5 繼"护과 해저면 부근에는 1022.0 岫, 护로 성층화된 밀도분포를 적용하였다. 확산관의 형식은 주로 설치되고 있는 다공확산관(CORMIX 2)으로 하고 조류방향에 수직으로 배치함으로서(Fig.
일간으로는 2회차 반복되는 창조(flood), 낙조(ebb)를 대상으고- 조석표에 표기되는 조위를 기준으로 하여 각각 조위값 1, 2, c 4로 하였으며, 월간으로는 대조(spring tide) 및 소조(neap tide)를 월령을 7.준으로 하여 밀도차 및 온도차로 인한 성층화가 對연하게 다른 여름과 겨울, 두 계절에 걸쳐 감천, 시화호 영역 匚 지점에 대해서 방류구를 통한 방류수의 특성을 실험하였다. 하의 월령은 1'able 2, Table 3에 표기된 바와 같이 삭(N.
또한 일간, 일간, 계절간 조차로 인한 플룸의 거동을 보다 면밀하게 살펴봄으로서 보다 적절한 실험결과를 도출하고자 하였다. 적용대상지의 방류확산관의 제원은 부산 중앙하수처리장 및 방류 시스템의 관련 보고서, 실시설계 보고서 등을 참조하였으며, 감천 및 시화호 부근해역의 주변해역의 해양학적 특성인 동적 요소 및 수질환경의 현황을 파악하기 위하여 관측기록, 연구 문헌 등을 조사하였다.
조위차 변화에 따른 방류수의 거동 및 형태를 수치모델을 통하여 분석 하였다.
32 m3/sec 규모의 마산 . 창원 하수처 리 장의 확산관 길이 210m에 준하여 200m로 하고, 모든 확산관은 수평 방류를 원칙으로 하였으며, 다공확산관은 11개의 연직유도관(riser) 에 각각에 대해 방류공(port) 2개를 양방향 확산관의 형태로 부착하는 경우를 각각 계산하여 비교하였다.
해수유동의 변화와 처리수의 방류에 따른 확산을 확인하기 위해 최근의 CORMIX 관련연구 등을 토대로 하여 본 연구의 주관심영역인 조석차에 따른 초기 혼합 및 희석영역과 관련된 변화를 실험하였다. 이전 연구를 토대로(김, 2001, 2002) 다공 확산 관을 대상으로 감천 및 시화호 주변해역을 대상으로 조위차에 따라 총 80회의 경우에 대해 실험이 수행되었다(Fig 3, Fig 4).
대상 데이터
대상지역 분석에 사용한 인자는 방류수심, 주변유속 등과 같은 주변수 조건, 유량, 방류수 농도 등과 같은 방류수 조건, 방류관 길이, 해안선에서 떨어진 확산관까지의 거리, 방류공의 높이 및 크기, 방류공의 기하학적 배치 등과 같은 확산관 조건 등으로 나눈다. 본 연구에 사용하는 자료는 이미 설치되어 있는 부산시 중앙하수처리장을 근거로 하였으며(김, 2001, 2002) Table 1과 같다.
본 연구는 방류수의 거동 추이를 파악하기 위해 최근에 개발된 CORMIX( Cornell mixing zone Expert system)를 사용하였으며(Gerhard et al., 1996) 실험대상은 이진의 연구(김, 2001) 대상지점인 부산의 감천항 하수처리장 인접해역과 차후 조력발전소 후보지로 주목을 받고 있는 시화호 주변해역으로 하였다. 이러한 대상지점의 선정은 우리나라의 평균조차에 가까운 값을 지닌 부산해역과 세계적으로 조차가 큰 경기만 해역을 대상으로 비교함으로서 조위차의 영향을 우선적으로 살펴보기 위함이다.
나눈다. 본 연구에 사용하는 자료는 이미 설치되어 있는 부산시 중앙하수처리장을 근거로 하였으며(김, 2001, 2002) Table 1과 같다. 시화지점의 방류수 조건, 확산관 조건에 대한 데이터는 실제 방류관이 설치되는 시점의 설계조건과 관련된 사항이므로 감천과 동일한 데이터를 적용하되 시화지점의 주변수 조건은 실제 데이터를 적용함으로서 본 연구의 목표를 달성하고자 한다.
실험하였다. 이전 연구를 토대로(김, 2001, 2002) 다공 확산 관을 대상으로 감천 및 시화호 주변해역을 대상으로 조위차에 따라 총 80회의 경우에 대해 실험이 수행되었다(Fig 3, Fig 4).
성능/효과
1) 일간으로는 창낙조 분기 4회, 월간으로는 삭, 망, 상현, 하현의 날을 대상으로 밀도차 및 온도차로 인한 성층화가 확연하게 다른 여름과 겨울, 두 계절에 걸쳐 감천, 시화호 권역 두 지점에 대해서 방류구를 통한 방류수의 특성을 수치실험한 결과 하수장의 상승고는 대부분의 경우에 수면부근까지 상승하며 희석률 하수장 폭, 하수장 두께가 조차에 따라 변화한다. 플룸의상승고나 폭은 조차에 따른 변화가 미약하지만 희석률이나 하수상 두께는 일간에도 창낙조시마다 큰 변화를 보인다.
2) 대조시 및 소조시에 조위차의 변화에 따라 서로 다른 희석률 및 하수장 두께를 나타내었다. 특히 조차가 심한 시화 지점의 동계에 이러한 현상이 가장 두드러지며 이는 조차의 효과가 월간에도 변화를 보이고 동계에 밀도가 일정할 경우에는 부력효과보다는 강한 운동량에 기여하므로 전반적으로 큰 희석을 야기함을 의미한다.
3) 일별, 월별, 계절별 조위차는 창조시에는 저속, 낙조 시에는 고속의 조류속도로 주변수유속의 변화를 일으키고 방류지점의 수심 변화를 유발하며 주로 하수장의 폭 변화보다는 두께 변화를 통해 희석효과를 좌우한다.
조위변화긔 효과는 여름보다 겨울에 더욱 두드러지며 이는 방류 관의 설계 및 운영에 고려해야할 점이다. 일별, 월별, 계절별 조위차 :r 창조시에는 저속, 낙조시에는 고속의 조류속도로 주변수 유속의 변화를 일으키고 방류지점의 수심변화를 유발하며 주로 沖수장의 폭 변화보다는 두께 변화를 통한 하수장의 규모변화 >11 의해 희석효과를 일으키는 것으로 나타났다(Fig. 14, Fig. 15). 이는 시화의 조력발전소 부근에 해양방류관이 설치될 경저수지 게이트를 통한 주변유속의 변화가 방류구 확산관의 4동이나 희석효과에 미치는 영향은 미약하지만 조위차가 유발되는 시 점에 따라 조위차로 인한 수면상승, 저수지로부터 의 斗량에 계절적인 밀도성층화 영향, 유동적인 해양의 기상변화네 따른 해일 등의 효과까지 가중된다면 하수장의 희석률, 하 中장의 거동에 막대한 영향을 끼칠 것으로 보인다.
후속연구
4) 특히 본 실험에서는 밀도성층화 여부에 따른 근역의 거동이 큰 차이를 보이며 보다 정확한 결과를 구하기 위해서는 각층에 따른 정확한 밀도분포 및 온도분포의 적용이 필요하다.
3%를 차지한다(국립환경연구원 1996). 따라서 오폐 r 방류와 관련한 해양오염의 최소화를 위해서는 방류와 관련 한계 측 설비 및 설계, 관리 및 운용 등에 관한 체계적인 연구가 시급하다.
이와 아울러, 밀도 및 창낙조시의 주변조류, 수심자료 등 방류시스템에 필요한 국내의 현장계측 수리자료가 충분하지 못하여 제반 실험에 큰 제약이 되고 있으므로 기존 시설물에서 수리자료의 확보가 지속적으로 이루어져야 할 것이다.
한다. 특히 해양에너지 개발의 관점에서 볼 때 국내의 가로림만, 경기만 등 10 여곳 등이 조력발전 후보지로 천혜의 조건을 가지고 있으며 이 중 시화호 부근역을 조력발전소로 개발하고자 하는 논의가 활발하게 진행되고 있는 바, 이후 이러한 지역을 중심으로 항만이 개발될 경우 증가하는 오폐수 방류량을 제어하는데 충분히 기여할 것으로 기대한다. 또한 다양한 형태의 항만개발로 의해 연안선의 복잡해져서 결국 만의 입구, 강과 해안의 연결역 등이 좁아지는 원인자가 되므로 조위변화가 방류수의 거동에 미치는 영향이 중요하다.
이는 시화의 조력발전소 부근에 해양방류관이 설치될 경저수지 게이트를 통한 주변유속의 변화가 방류구 확산관의 4동이나 희석효과에 미치는 영향은 미약하지만 조위차가 유발되는 시 점에 따라 조위차로 인한 수면상승, 저수지로부터 의 斗량에 계절적인 밀도성층화 영향, 유동적인 해양의 기상변화네 따른 해일 등의 효과까지 가중된다면 하수장의 희석률, 하 中장의 거동에 막대한 영향을 끼칠 것으로 보인다. 해양에 너지 개발 중 조력발전에 대한 수요가 증가할 경우 이러한 영향을 충분히 고려함으로서 보다 합리적이고 효율적으로 방류 관이 설계되고 운영되도록 해야할 것이다.
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