환경시스템 중간고사

1. 환경시스템 중간고사 환경공학과 20061481 이길우

2. 중간고사1번

3. 모형 • 학문이나 산업의 각 분야에서 실험 ·전시 ·교육 등의 다양한 용도를 가진 실용적인 것과 장식물 또는 제작과정을 즐기는 사람들의 취미대상이 되는 것으로 크게 분류한다. 또, 확대모형 ·실물크기모형 ·축소모형으로 분류하며 용도에 따라 적절히 구분한다. 고대의 이집트나 중국에서 부장품(副葬品)으로 사용된 이래 오랜 역사를 지니며, 학문이나 산업 발전에 호응하여 그 중요성이 높아져서 재료나 장치의 개발도 추진되고 있다.

4. 모형 • 모형을 이용하여 모델링을 수행하는 작업 • ① 실세계에서의 문제를 파악한다. 그 문제에 영향을 주는 중요한 요인들을 관찰한다. • ② 수학적 모델을 설정한다. 요인의 관계를 분석하고, 그 관계를 수학적으로 해석하여 그 현상에 대한 수학적 모델을 세운다. (예를들어 방정식, 그래프, 도형 등.) • ③ 수학적 모델의 결과(모델에서의 해)를 구한다. 그 모델 내어서 수학적으로 문제를 분석하여 결과를 얻는다. • ④ 결론 추측 및 판단, 본 현상의 상황에 비추어 수학적 결과를 재해석함으로써 최종결론을 얻는다.

5. 모형 • 모델은 현장에서 얻은 자료와 실험실에서 얻은 실험 결과를 조화시킨 수치를 모델의 매개변수에 대입시켜 외부적인 입력에 의 한 계(System)의 다양한 반응을 얻어내는 이론적 구조로써 모델의 보정이 필요하다. 모델의 보정은 일련의 현장자료를 가지고 모델을 시험하는 첫 번째 단계이며 이론적으로 매개변수와 입력 구성요건의 타당성을 시험한다. 이후 모델에 대한 검증이 요구되며 모델의 유효성을 입증하기 위하여 여러 가지 외적 조건 하에서 여러 현장의 자료를 이용하여 보증된 모델의 유효성을 지속적으로 시험한다. 즉 현장 데이터 없이 모델의 보정과 검정은 불가능하다. 모델의 궁극적 사용목적에 따라 현장조사의 양도 변한다. 만약 모델이 규제 목적으로 사용된다면 모델 결과에 확신을 가질 수 있도록 충분한 현장데이터가 필요하다. 종종 이런 경우에 어느 정도 다른 환경 하에서 나온 두 가지의 현장 측정이 필요한데, 하나는 모델의 보정을 위해, 또 하나는 검정을 위해서 필요하다.

6. 중간고사2번

7. 환경 모델링의 범위 및 목적 • 환경질 모델링의 범위 • 현상 - 인간과 관계있는 현상, 지구환경과 관계있는 현상 • 자연현상 - 기후변화 (기후예측모형) • 인문, 사회 현상 - 선거결과 예측 (통계모형) • 모형 (Model) • 관심있는 혹은 해석하려는 현상을 서술(설명, 나타낸)한 것. • 함축적으로, 요약해서, 논리적으로, 자세하게, 한눈에 볼 수 있게 설명하는 것. • 대상 : 현상을 해석하거나 이해하기 어려운 대상

8. 환경 모델링의 범위 및 목적 • 수학적 모형 - 전산 모형 - 하드웨어, 소프트웨어 - 정보사회 • 수학식으로 표현하여 미분방정식을 해석하여 예측함. • 현상을 논리적으로 해석 정리 - 물리, 화학, 생물학적 이론 적용. • 인문사회현상 - 인문사회적인 기본 이론 적용 • Universal Conservation Rule (범용적 보전 법칙) • 질량 보전 법칙 - Mass Balance - Mass Transport Equation - Water, Mass • 힘 평형 법칙 - Force Balance - Equation of Motion • 에너지 평형 - Energy Balace - Energy Equation • 열 평형 - Thermal Balance

9. 환경 모델링의 범위 및 목적 • 수식으로 표현 - 지배방정식으로 나타냄 - 편미분방정식 • 관련된 파라미터 분석 • 전체 시스템 해석 - 미분방정식의 해를 구함 • 손으로 계산하거나 - 해석(엄밀해) • 컴퓨터로 계산함 - 수치해(전산모형) • 실험적 모형 - 실험을 통해서 해석 혹은 예측함. • 모델링 : 모형을 이용하여 해석, 설계하는 과정

10. 중간고사3번

11. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • 외국에서 개발된 모형중 전 세계적으로 많이 쓰이는 (국내에서도 쓰임)모형은 다음과 같다. • HEC-RAS(River Analysis System)는 미 공병단(Army Corps of Engineers) 수공학센터(HydrologicEngineeringCenter)에서 개발하고 있는 차세대 수문해석 전산프로그램의 하나이며, HEC-2의 후속모델로 개발되었다.

12. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • DYNHYD5는 WASP5내의 수리 모형으로 Potomac 연안 모형이었던 DYNHYD2를 확장한 모형이다[U.S. EPA, 1988]. DYNHYD5 모형은 절점과 수로로서 구성된 계산격자망에 대하여 바람에 의한 응력, 마찰력, 중력의 영향을 고려한 1차원 연속방정식, 운동방정식을 지배방정식으로 하며, 수로에서는 운동방정식을 이용하여 유속과 유량을 계산하고, 절점에서는 연속방정식을 이용하여 수위를 계산한다.

13. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • TIDE4 모형은 해수유동 예측을 위해 개발된 전산모형으로 선형사각형 유한요소를 이용한다. TIDE4모형은 1개의 주프로그램과9개의 부프로그램으로 구성되어 있다. • MFEMWASP은 MFEMWASP(Multidimensional Finite Element Model basedupon WASP) 모형은 수치해석상 보다 발전된 다차원 유한요소법을 이용하였으며, 여타 수질예측모형의 수질 및 수치이론을 해석하고, 정확도 및 적용성 여부를 판단하여 개발된 모형이다.

14. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • PMWIN은 MODFLOW-88, MODFLOW-96, PMPATH, MT3D, MT3DMS, MOC3D, PEST, UCODE로 구성되며, 지하수 유동과 오염물질의 거동을 모델링하기 위한 통합적인 모델링 시스템을 제공한다. • QUAL2E는 QUAL2E는 1985년에 U.S. EPA에서 개발된 하천수질모형으로서 현재 가장 널리 사용되는 수질 모형이다. 이 모형은 1차원 수치모형으로서 점오염원과 비점오염원 유입에 따른 하류 방향의 수질변화를 예측할 수 있다.

15. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • QUAL2E-PLUS는 QUAL2E 프로그램을 보완하여 QUAL2E-PLUS라는 Windows기반의 모델로써 (주)Websolus에서 프론티어사업의 일환으로 개발하고 있는 모형이다. 이 모델은 이전의 모델에 비해 조류와 용존산소와의 상호관계, 온도보정계수, 댐에 의한 하천수의 산소공급 및 비보존성 물질과 3가지의 보존성 물질, 입․출력방법개량 등을 보완시킨 1차원 하천수질 예측 모델로서 1차원 정상상태(Stedy state)는 물론이고 가동적상태(Dynamic state)에서도 예측할 수 있다. 모델에 적용 가능한 대구간(Reach)은 최대 50개 이며 대구간당 소구간(element)수는 20를 넘을 수 없고 소구간은 총 500개를 초과할 수 없다. 또한 합류점 소구간(Junction element)은 9개까지, 수원 소구간(Headwater element)는 10개까지, 점오염원유입소구간(Input element)과 취수 소구간(Withdrawl element)는 50개까지 사용 가능하다.

16. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • CE-QUAL-W2은 미육군공병단에 의해 개발된 폭방향 평균화 (laterally-averaged) 2차원 수리 및 수질모델이다. 이 모델은 대상 수체를 흐름방향과 연직방향으로 구분하여 폭방향으로평균화된 유속, 수온, 수표고 등을 모의하고 ,이들의 변화에 따른 수질 변화를 모의한다. 또한 점원 및 비점원 유입과 수문 방류, 취수, 월류 등 실제와 유사한 형태의 유입 및 유출에 대한 표현이 가능하며, 장기간 동안의 시변화 시뮬레이션이 가능하다.

17. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • SWMM은 도시 및 일반적인 비도시지역에 적용하여 유출수량 및 유출수질을 예측하는 모형으로 강우 사상별 및 연속모의가 가능한 모형이다. 이 모형은 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 모형중의 하나로 많은 적용사례가 있다. 각종 소유역으로의 유입량, 강수량, 홍수추적, 저류, 지면 침식, 유출과정, 펌핑 및 오수처리 등의 모든 요건을 전부 고려한다. Manning 공식과 Kinematic Wave 방정식을 유출량의 계산에 사용하며, 침투량과건기시 유량도 계산된다. 부유고형물(SS), BOD, COD, 대장균, 질소, 인, 오일 등이 수질변수로 사용되며 유출수의 수질은 유역특성과 오염물질 누적량 및 유출량의 크기에 의해 결정된다.

18. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • WASP은 WASP(Water Quality Simulation Program)은 1981년 Di Toro 등에 의해 U.S. EPA에서 처음 개발되었다[Robert, B. A. Jr. 등, 1988]. 이후, 수정과 보완을 거쳐 1993년 수체내 독성물질 거동까지 분석 가능한 WASP5 모형으로 발전되었다.

19. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • EPANET은 미국 환경청(US Environmental Protection Agency)에서 개발하여 무료로 제공하고 있는 관망해석 프로그램이며, 시간변화 모의(EPS, Extended Period Simulation)를 바탕으로 수리 및 수질해석, 개별펌프모터 및 전력 원단위 추정 등의 다양한 해석이 가능하다. 또한, 상수도 배수관망은 파이프, 연결점, 펌프, 밸브, 배수탱크, 배수지 등으로 연결되어 있다. EPANET은 배수관망을 해석하는 프로그램으로, 파이프의 유량, 수압, 탱크의 수위 등을 동적으로 계산할 수 있다. 또한, 추적자 실험을 통해 물의 관내 체류시간을 계산할 수도 있어 배수관망 내에서의 수질 변화도 모의할 수 있다.

20. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • WaterCad는 미국 Bentley사에서 시판하고 있는 모형으로 관망모형 중 개발 역사가 가장 오래되었으며, 부정류에 대한 해석을 위한 노력을 경주하여 WaterHammer등의 제품을 출시하였고, 지리정보시스템과의 연계 운영을 위하여 WaterGEM을 출시하였다. 상수관망의 수에 따라서 가격이 비싸지며, 비교적 고가의 비용을 지불하여야 하는 단점을 가지고 있다.

21. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • InfoWorks는 영국에서 개발된 모형으로 누수에 대한 분석을 위하여 수용가의 용수특성 분석 등 다른 모형보다 누수에 대한 추정 작업을 할 수 있도록 개발하고 있으나, 아직까지는 실용성이 있는 누수 추정 모형을 제시하고 있지는 못하며, 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있다.

22. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • MIKENET은 DHI(Danish Hydraulic Institute)에서 개발된 소프트웨어로 상수관망의 배수와 급수에 대한 시뮬레이션을 하며, 강력한 SQL데이터베이스 구조, GIS 자동 링크, 완벽한 개방형 데이터베이스 구조, 절점 무제한으로 큰 규모의 관망 모델링 가능한 구조, CAD친화형 인터페이스 구조를 가지고 있다. 또한, 정상 상태 해석과 확장 기간 해석, 수질 해석, SCADA 실시간 모델링, 소방해석, 자동 데이터 보정, 관망 최적화, 수충격 해석, 압력존의 최적화, 누수 저감, 에너지 비용 최적화, 온라인 분석과 실시간 제어, 위험 분석 및 조기 경보 모니터링 시스템 개발이 가능하다.

23. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라. • MIKEURBAN은 DHI(Danish Hydraulic Institute)와 ESRI의 GIS기술을 결합한 상수 관망 해석 소프트웨어로 GIS shape 파일을 곧바로 모델로 사용할 수 있고 GIS 데이터가 업데이트 되면 모델로 자동으로 업데이트 되는 GIS컴포넌트 구조를 바탕으로 하여 노드의 수요량 자동 계산, 급수 수량과 수질 관리 및 예측, 시뮬레이션(동영상) 파일 제작, 체류시간 및 원수 비율 추정, 수충격 계산 등이 가능하다.

24. 중간고사4번

25. QUAL2E 모형 • QUAL2E모형에서는 단지 chlorophy11 a 와 질소, 인, 용존산소에 대한 순환만 모의가 가능하며 내부생산 유기물의 증가를 모의할 수 없기 때문에 조류가 많이 성장하는 시기에는 정확한 수질 평가를 할 수 없어 이에 대한 부분으로 보완된 것이다.

26. QUAL2E 모형 • 수치해석방법 • 전체 모형은 완전 혼합형 반응조가 계속적으로 이어져 있는 형태로 표현되고, 각 구간 내부에서는 구간의 수리학적 또는 지형학적 특성을고려한하상경사, 하천의 종단면적, 그리고 마찰계수 등과 각 구간의 매개변수인 BOD분해율, 저층의 용출율과 조류의 침강속도 등을 포함한 화학 분해 속도 등이 비슷하다고 가정한다.

27. QUAL2E 모형 • 소구간은 특성에 따라 다음과 같이 구분한다. • ① 수원소구간: 본류 및 지류의 최상류 요소 • ② 표준소구간: 가장 일반적인 소구간으로 다른 범위에 포함되지 않은 요소 • ③ 합류점상단소구간: 지류와의 합류점 바로 위의 본류 상 구간 • ④ 합류점소구간: 지류와 합류되는 지점의 본류 소구간 요소 • ⑤ 최하류소구간: 하천의 최하류부소구간으로서수계전 체에서 하나임 • ⑥ 오염부하소구간: 본류상의 요소로서 점오염원이존재 하는 소구간 요소 • ⑦ 취수소구간: 취수 등을 통하여 본류구간에서 물이 빠 져나가는 소구간 요소

28. QUAL2E 모형 • 모형의 원리 • 전산 수질 모형실험(모델링)은 수체를 하나의 시스템으로 가정하고 시스템 내부에서 진행되는 모든 물리, 화학, 생물학적 작용을 수식화 하여 이를 적용, 해석함으로써 수질의 변화정도를 예측하는 기법을 말한다. 생태계 전산 모형은 유역, 기상, 수리, 생물 등 수많은 요인으로 지배되어 있어서 극히 복잡하다. 비록 전산 모형이 이들 모든 요인들을 조사 연구하여 만들어졌다고 하여도, 자연계에 있는 모든 것을 정확하게 표현할 수는 없다. 그러므로 모형은 자연현상을 수학적으로 알기 쉽게 표현할 수 있다는 가정에서부터 출발한다. (모형의 오차)

29. QUAL2E 모형 • 일반적으로 자연의 시스템을 어느 정도 정확하게 수식화 하느냐에 따라서 모형의 타당성이 평가되고 모형의 공간성, 시간성을 어떻게 가정하느냐에 따라서 정확도와 응용의 범위가 결정된다. 공간성은 모의 실험하고자 하는 수체를 물리, 화학, 생물학적 현상이 균일한 일련의 구획으로 나누는데, 이 구획들의 집합이 갖는 공간적인 형태 즉 모형의 공간적 차원으로 설명된다. 현재 가장 많이 실용화된 것으로 수체를 수면의 수평방향과 수직방향으로 나누어서 각 구획의 하나하나는 균일한 수질을 유지한다고 가정하는 모형이다.

30. QUAL2E 모형 • 시간성은 모의 실험하고자 하는 수체의 시간 간격을 단기간 혹은 장기적으로 보느냐에 따른 것이며, 시간에 따른 가변성을 기준으로 동적 혹은 정상적으로 해석할 수 있다. 정상 모형(Steady State Model)은 자연 하천과 같이 시간에 대한 흐름이 일정하여 상류에서 하류까지 시간에 대한 수질항목의 변동이 적어 수질이 균일한 모형을 지칭하며, 동적 모형(Dynamic, Unsteady State Model)은 댐에 대한 담수호와 같은 인공 호수에서 시간에 따른 수리현상의 변화 때문에 상류에서 하류에 이르기까지 시간에 대한 수질의 변화가 균일하지 못한 모형이며, 주로 부영양화 예측과 관리, 식물성 플랑크톤의 군집 변화로 인한 제반 환경 변화를 추적하는 데 동적 모형이 유용하게 사용된다.

31. QUAL2E 모형 • 물질이동방정식인은 1차 선형 미분 방정식의 형태로써 기본적으로 수치해석 기법을 적용하지 않더라고 해를 구할 수는 있으나 물질 반응이 각 수질 항목 간에 연계되어 있어 단순 계산에 의해 해를 구하기는 어려우므로 수치 해석에 의한 반복 계산 기법으로 해를 구한다.

32. QUAL2E 모형 • 이 모형에서 사용한 수치해석 기법은 유한차분법으로서 요소간의 수질 농도를 선형적으로 가정하는 방법을 사용하고 있다. 또한, 요소 수질농도가 미지의 다른 요소 수질농도들의 함수로 표현되는 음해법으로 차분 방법식이 세워지도록 하고 있다. 물질이동방정식을 1차 반응을 가정한 선형 방정식에 대입하여 다시 표현하면 다음 식과 같다.

33. QUAL2E 모형 • 파라미터 입력자료 • 여기서는 수질모델을 구성하고 있는 각 Parameter가 모형에서 도출하려고 하는 수질인자의 변화에 미치는 영향을 평가한다. 즉 모형의 구성인자를 일정한 비율로 변화 입력시킴으로써 이것에 대한 수질인자의 변동정도를 파악한다. 이 예민도 분석에 의해서 하천의 수질 오염의 주요인자의 파악을 가능케함과 동시에 수질변화에 있어서도 중요한 역할을 갖는 Parameter를 파악할 수가 있을 것이다. 이것은 최적의 하천수질관리방법을 모색 하는데 에도 유효하리라고 본다.

34. QUAL2E 모형 • 한편 예민도 해석을 통해서 각 Patameter값의 추정 오차가 모형의 출력에 미치는 영향을 평가 할 수도 있다. • 입력 자료의 변화가 출력에 미치는 영향 정도를 조사함으로써 중요인자를 도출하며, 장래의 자료 수집 시 중요 인자들을 중점적으로 조사하거나, 중요인자들의 상호관계를 규명함으로써 수학적 모형의 개선에 지침을 마련할 수 있다. 특히 국내와 같이 반응계수 자료가 미흡하고 실측할 수 있는 여건이 한정되어 있는 경우에는 예민도 분석을 통해 사업대상 수역에 중요한 영향을 미치는 반응계수를 도출하여 그 인자에 대해 집중적으로 조사, 활용하는 것이 가장 효율적인 것으로 판단된다.

35. QUAL2E 모형 • 그런데 생태학적인 모형은 인자의 수가 대단히 많아서 현재 우리나라에서는 그 값을 정할만큼 자료가 수집되어 있지 않으며, 가까운 장래에 그 모든 인자의 값을 정확하게 규명하는 것도 어려운 여건이다. 그러므로 예민도 분석으로부터 이 인자들의 중요도를 조사하여 조사의 우선순위를 정할 필요가 있을 것이다. • 예민도 분석은 입력치의 변화에 따른 결과치의 변화를 평가하는 것으로써 어느 시스템 내에서 관련인자를 정확히 파악할 수 없을 경우 적정치를 계산하거나, 입력 자료의 변화가 결과 치에 미치는 영향 등을 평가할 때 또는 예민도 분석을 통해 유용한 자료를 도출하거나 투자할 만한 가치가 있는 자료를 도출하고자 할 때 사용된다.

36. 중간고사5번

37. 검사체적을 그리고, 이류유송, 확산이동, 생화학적 반응, 직접 오염 부하항 등을 포함하는 3차원 물질이동식을 유도하라. • 미분방법을 사용하여 물질평형으로부터 3차원 물질이동식을 유도하기 위한 검사체적을  x, y, z 방향을 고려하여 다음과 같이 나타내었다. 각 방향으로의 이동은 유사한 형태를 나타내므로 x 방향에 대한 유속 및 확산에 의한 이동항만 그림에 나타내었고, 같은 물질이동을 y 및 z 방향에 대하여을 고려하여 물질평형 관계로부터 물질수지식을 유도하였다.

38. 검사체적을 그리고, 이류유송, 확산이동, 생화학적 반응, 직접 오염 부하항 등을 포함하는 3차원 물질이동식을 유도하라. • 유입, 유출, 내부에서의 생화학적 반응 및 소멸 및 발생원 등을 물질평형 관계는 다음과 같다. • 내부증가율 = 유입율- 유출율- 생화학적 반응 + 오염부하율

39. 중간고사6번

40. 다음 호수에 대하여 물평형 관계로부터 물수지식을 유도하라.

41. 다음 호수에 대하여 물평형 관계로부터 물수지식을 유도하라. • ∆저장량 = ∑유입 흐름량+지하수의 유입량 - ∑유출 흐름량- 지하수의 유출량 + 직접적인 강우량 - 증발량 • 포괄적인 물수지는차분식으로표현된다.

42. 다음 호수에 대하여 물평형 관계로부터 물수지식을 유도하라. • 물에 대한 물질 수지식을 세우지 않고는 관심의 대상이 되는 수중 화학종에 대한 정확한 물질 수지식을 얻는 것은 불가능하다. 호수는 다수의 물이 유입과 유출을 반복하는 보존물질로 간주될 수 있다. 물의 축적이란 ‘저장의 변화’라는 말이다. 만약 계가 온도의 변화가 없다면 저장량은 유입과 유출부피에 의해 설명되어진다. • ∆저장량 = ∑유입 흐름량- ∑유출 흐름량+ 직접적인 강유량- 증발량 • 유입량은 지류와 육상 흐름의 부피유입을 포함한다. 유출량은 수체로부터의 모든 방출을 뜻한다. 직접적인 강우량은 표면으로부터 바로 떨어지는 물을 말하고, 증발은 수체의 표면에서 대기로 나가는 물의 물의 부피를 말한다. ∆저장량은 호수 또는 강에서 높이 또는 유역의 범위 변화로 측정이 가능하다.

43. 중간고사7번

44. 모형의 보정과 검증은 무엇인가? 그 차이점은? • 모델링을 신뢰하기 위해서는 많은 양의 현장 예비조사가 수행되어야 한다. 일반적으로 모형을 이용한 모델링에는 2가지의 조건이 요구된다. 하나는 모형보정이며 다른 하나는 다른 환경(서로 다른 시점이나 공간에 대한 현장 조사)에 대한 검증이다. 모형 보정은 모데링 결과와 현장 측정사이의 비교를 필요로 한다. 문헌 자료나 실험 자료로부터 초기에 선택된 모형의 계수와 반응 속도 상수 등을 실측치와 비교하여 모형을 보정하는 데 있어서 선형회귀분석 등의 통계학적 기법을 사용한다.

45. 중간고사8번

46. 보정기법의 예로서 하천오염현상을 해석하기 위한 물질이동식을 기술하고 생화학적 반응식에 관련된 파라미터를 추정하기 위한 BOD 분해능 계수의 추정 기법을 실험실의 실험치 및 현지 조사 결과를 바탕으로 수행하는 방법을 기술하라. (선형회귀분석에 대한 구체적인 수학적 기술 필요.) • 생화학적 반응항에Streeter-Phelps 모형에서 다루고 있는 BOD의 변환과 이에 따른 DO 변화를 고려해서 비보전성 물질에 대한 모델링 가능성을 검토하였다. • 총 BOD 농도 (mg/L) • 탈산소(BOD 분해능) 계수 (mg/L) • 깊이 (m) • 유기물 침전 속도 (m/day) • BOD 용존분율

47. 보정기법의 예로서 하천오염현상을 해석하기 위한 물질이동식을 기술하고 생화학적 반응식에 관련된 파라미터를 추정하기 위한 BOD 분해능 계수의 추정 기법을 실험실의 실험치 및 현지 조사 결과를 바탕으로 수행하는 방법을 기술하라. (선형회귀분석에 대한 구체적인 수학적 기술 필요.) • BOD 변화에 관련된 여러 과정중에서BOD분해과정(유기물 산화과정)과 고형 BOD물질의 침전과정을 나타내고 있다. • 용존산소(Dissolved Oxygen) • DO에 대한 반응식도 BOD와 마찬가지로 그림에 나타난 DO의 변환과정중에서 이 모형에 적용된 DO의 변환과정은 재폭기과정, BOD의 산화에 의한 DO 소비과정이다.

48. 보정기법의 예로서 하천오염현상을 해석하기 위한 물질이동식을 기술하고 생화학적 반응식에 관련된 파라미터를 추정하기 위한 BOD 분해능 계수의 추정 기법을 실험실의 실험치 및 현지 조사 결과를 바탕으로 수행하는 방법을 기술하라. (선형회귀분석에 대한 구체적인 수학적 기술 필요.) • DO의 반응속도 • DO 농도 (mg/L) • 포화 DO 농도 (mg/L) • 침전물 산소요구량 (g/m2/day) • 재포기계수 (1/day)

49. 중간고사9번

50. Fick의 확산법칙을 설명하라. • Fick의 확산 법칙은 기체분자나 원자, 고체/액체 상태를 구성하는 원자가 화학 포텐셜차이에 의해 화학포텐셜이 높은 곳에서 낮은 곳으로 구성입자가 이동하는 현상을 규명한 법칙이다. 대부분의 경우, 화학 포텐셜은 농도에 비례하여, 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 확산을 하게 된다. 이러한 경우에, 농도 구배(단위 길이당 농도의 변화)에 따른 확산 이동 속도를 정의한 법칙이 Fick의 확산 법칙이다. 1차원인 경우, 제 1법칙은 다음과 같이 나타낼 수 있다.