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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 모형의 검증을 추가로 실시하지 않고, 본 모형의 수질 상태변수 및 저층의 용출률 등은 선행된 연구(서 등[2010])와 새만금유역 수질개선 마스터플랜 수립을 위한 연구(환경부 국립환경과학원[2011])에서 적용된 변수들을 준용하여 보정함으로써 적용 변수의 동질화를 도모하였고 선행연구와의 일관성을 유지하도록 하였다.
- 해석의 정밀도를 높이기 위해 호 내부를 이산화 하는 과정에서 수평방향 및 연직방향의 해상도를 높이고 제한사항을 개선하는 등 담수화 진행과 내부개발안에 따른 새만금호의 성층 특성과 수질환경 변화를 종합적으로 검토한다. 따라서 본 논문은 새만금 내부개발이 진행되고 있는 시점에서 향후 발생 가능한 문제점에 대한 대응방안을 모색할 수 있는 의미 있는 시도로 여겨진다.
- 더군다나 새만금 내부 개발계획에 따라 내부준설이 예정되어 이에 따른 호 내 수질변화 예측에는 저층의 용출률이 반드시 고려되어야 한다. 따라서 본 수질예측 연구에서도 대기-수체-저질간의 반응을 고려하여 수질해석의 신뢰성을 높이고자 하였다. 당 연구진에 의해 수행된 새만금호에 관한 연구(서와 이[2008], 서 등[2010])에 따르면, 신시 배수갑문을 통해 유출입되는 실측된 유량과 모의된 유량이 잘 일치한다.
- 앞서 살펴본 것은 내부개발에 따른 평면적인 수질특성을 수심 평균한 농도의 비교로 검토하였으나, 새만금호와 같은 부분 폐쇄된 하구호에서는 상류로부터 유입된 오염물질이 호소 저층에 퇴적되면서 특정 영역에서 국부적으로 좋지 않은 영향을 미치고 궁극적으로는 호 내 수질에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 연직방향의 수질분포를 이해하는 것이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 연직방향에 대한 수질특성 변화를 살펴보는데, 대표적으로 DO에 대해 살펴본다. 분석에 따르면 현재상태와 내부개발 완공후의 실험안(Case H1)에서는 계절에 관계없이 표층과 저층간 농도 차이가 크게 발생한다(Fig.
- 연직방향은 시그마 좌표계를 사용하는데, 수리특성변화를 고려하기 위해 11개 층으로 세분화 하고 수질변화 모의를 위해 5개 층으로 이원화하여 살펴보았으며 자세한 사항은 Table 2에 제시하였다. 모형에 적용되는 수심자료는 가장 최근에 측정된 한국농어촌공사[2008]의 자료를 적용하여 수치해의 정확도를 높이고자 하였다.
- 본 논문에서는 담수화로 진행되는 새만금호에 대해 내부개발 방안에 따라 호 내측 흐름특성과 수질환경이 변화되는 영향을 평가하는데, 이를 위해 일련의 선행된 연구(서와 조[2007], 서와 이[2008], 서 등[2010], 서와 이[2011])를 토대로 추진하고자 한다. 해석의 정밀도를 높이기 위해 호 내부를 이산화 하는 과정에서 수평방향 및 연직방향의 해상도를 높이고 제한사항을 개선하는 등 담수화 진행과 내부개발안에 따른 새만금호의 성층 특성과 수질환경 변화를 종합적으로 검토한다.
- 즉, 관리수위를 유지하기 위한 배수갑문의 운영에 따라 호소의 체류시간이 결정되므로 평상시 관리수위의 운영만으로는 수리환경이 정체된 새만금호의 환경을 개선시키기가 곤란할 것으로 판단된다. 본 논문에서는 이전의 새만금 내부 유동특성을 이해하기 위해 적용한 다수의 수치모의(서와 조[2007], 서와 이[2008], 서 등[2010], 서와 이[2011])에서 파악하지 못한 부분에 대한 재평가를 본 입자추적 실험으로 해석할 수 있었음을 지적하고자 한다. 기존의 접근방법에 따르면 특정영역에 대한 흐름특성이 제대로 이해되지 않는다는 것이다.
- 특히 내부개발에 따른 수리특성 변화와 같이 수질저하가 일어날 수 있는 요건이 형성되고 있기 때문에 수질관리에 있어 호 내 거동특성과 체류시간 평가가 반드시 필요하다. 본 연구에서는 호 내 체류시간 평가 방법으로 무작위 행보(Random walk) 입자추적 기법을 이용하여 분석하고자 한다. 이 기법은 확정론적 이송과 확률론적 확산과정에 따라 모의되며, 이송항 처리시 수치적 확산에 따른 오차가 없기 때문에 하천이나 해양 등에서 이송 및 확산 과정을 모의하는 여러 연구들(Dimou and Adams[1993], Dunsbergen and Stelling[1993], 류 등[1998], 정연철[2002], 정과 김[2008], 최 등[2010])에서 적용되고 있다.
- 관리수위 유지를 위한 제한적 방류는 호 내측 흐름을 약화시키고 표·저층간의 성층을 유발시켜 호 내부에서 급격한 수리학적 변화를 유발시킬 수 있다(서와 이[2011]). 이와 같은 변동성을 효율적으로 모의하기 위해 본 연구에서는 1년 이상의 장기간의 연속 모의를 위해 연직방향을 5개 층으로 구분하였으나, 보다 세밀히 분석할 필요가 있는 평수기와 홍수시 100일에 대해서는 11개 층으로 모의하여 새만금호의 연직방향의 수동역학 특성을 심도 있게 분석하고자 하였다.
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