본 연구는 여과와 침투기작을 이용한 개선된 여과형 시설의 비점오염물질 처리효율을 평가하고자 수행되었다. 저감시설은 지리학적 기후학적인 인자를 고려하여 기존의 저감시설의 단점을 보완하여 설계되었다. 저감시설의 처리효율 평가는 실험실 규모로 수행되었으며, 3가지 유형의 유속[초기강우(120 mL/min), 일반적인 강우(242 mL/min), 집중호우(500 mL/min)]을 적용하여 실험을 진행하였고, 이를 통하여 수질 분석 및 물수지를 산정하였다. 실험결과, 저감시설의 입자상 물질 제거 효율은 90%이상으로 높게 분석되었다. 3가지의 유속변화 실험 중, 집중호우의 경우에서 11~91% 범위로 낮은 제거효율을 보였는데, 이는 다른 유속에 비해 짧은 체류시간을 갖기 때문으로 판단된다. 또한 저감시설의 물수지 산정결과 침투량은 유출량의 약 1%에 불과하여 향후 저감시설 설계 시, 침투를 증가시키기 위해서 시설하부의 토양치환 등을 통한 침투량 및 저류량을 증가시킬 수 있는 기술적 접근이 필요하며, 이는 오염물질의 저감에 크게 기여할 것으로 판단된다.

본 연구는 기후변화의 영향을 받아 달라질 것으로 예상되는 식생의 분포가 수문인자인 토양수분에 어떠한 변화를 야기하는지 규명하고자 하는데 있다. 식생인자와 수문기상인자와의 시공간적 상관관계를 알아보기 위해 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 다중분광센서로 스캔한 위성 이미지 데이터를 연구에 적용하였으며, 식생인자는 MODIS 13 Vegetation Indices Product에서 추출한 Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)를 이용하였다. 식생인자와 토양수분의 상관관계를 분석하기 위해 농업기상정보시스템(Rural Development Administration) 에서 측정한 국내 4개 지점의 토양수분 Data 및 Aqua 위성에 탑재된 Advanced Microwave Scanning Radiometer E (AMSR-E)를 이용하여 측정한 토양수분과 MODIS 13 NDVI를 비교 분석하였다. 식생인자와 수문기상인자의 시계열 자료를 이용하여 각 지점에 대한 인자가 시간의 경과에 따라 변화하는 양상을 알아내고자 하였으며 추가적으로 토양수분과 식생이 서로 일정한 시차를 두고 연관이 있을 것이라는 가정 하에 상관 분석을 수행하였다. 그리하여 토양수분에 일정한 시차 (5일, 10일, 15일)를 주는 Time lag을 통한 상관분석을 시행한 결과 시차를 고려하지 않은 상관분석에서 보다 토양수분과 NDVI의 상관관계가 높게 나타났으며, 또한 토성에 따라 그 상관관계의 양상이 다르게 나타났다. 이러한 결과를 통해 식생인자가 수문인자에 어떠한 영향을 주는지 다양한 스케일 별로 이해하는 데 도움이 될 것이다.

본 연구의 전체적인 목적은 공학 분야 사람들이 쉽게 환경 미생물군집내의 항생제 내성균의 거동을 조사할 수 있는 방법론을 개발하는 것이다. 이 목적을 위해서, 공학에 널리 사용되는 배양 기법을 이용한 유효농도(EC)기법을 사용될 수 있는지를 본 연구에서 알아보았다. 활성슬러지내 중에 테트라싸이클린이 주입되어(존재)하여 항생제 내성균이 자라기에 좋은 조건이 되었을 때, 테트라싸이클린에 대한 50% 및 90% 유효값 ($EC_{50}$, $EC_{90}$)은 대조군(테트라싸이클린 항생제가 포함되지 않은 것)과 비교하였을 때, 통계적으로 증가하였다. 특히 미생물 성장률과 유기물 농도가 높게 유지 돼서 운전된 SBR 반응조에서 그 경향이 뚜렷하였다. 그러므로, 이러한 결과는 환경미생물내에서의 지속적인 유효농도(EC)의 관찰은 환경 미생물시료에서의 테트라싸이클린 내성 군집거동의 변화를 추적하는데 실질적인 기법으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

본 논문에서는 지상강우의 결측치를 추정하는 방법들 중 역거리 가중치법(IDWM), 역지수 가중치법(IEWM), 상관계수가중치법(CCWM), 인공신경망(ANN)기법, 레이더 자료를 이용한 결측치 추정 방법을 비교하여 각각의 적용성을 검토하였다. 임진강 유역을 대상지역으로 하여 각 방법을 적용한 결과, 강우의 결측치 추정에 있어서 기존의 방법 중 상관계수 가중치법(CCWM)과 인공신경망(ANN)기법에 의한 RMSE가 0.46~1.79의 범위를 보였고, 레이더자료를 이용하여 강우의 결측치를 추정한 경우 RMSE가 0.05~2.26의 범위를 보였다. 레이더 강우자료가 지점 강우자료와 달리 강우의 공간상관성을 반영하고 있음을 볼 때, 지점강우 자료를 이용한 결측치 추정 기법보다 레이더자료를 이용한 결측치의 추정기법이 그 적용성에서 우수하다고 판단되어진다.

세계적으로 물의 부족, 온실가스 배출증가, 에너지 소비 증가 등으로 인하여 지구가 위협받고 있다. 기존의 도시 계획 및 개발 과정에서 산림, 하천 등 자연 생태계가 파괴되어 왔으며 이는 불투수면의 증가를 초래하였다. 불투수면의 증가로 인하여 자연적인 물순환 체계가 파괴됨에 따라 도시내 물의 저류, 침투, 증발 등이 감소되고 있으며, 강우시 불투수면에서 발생하는 비점오염원이 하천 및 호소로 직접 유입되어 수계에 악영향을 끼치고 있는 실정이다. 본 연구에서는 강우시 불투수면에서 발생하는 비점오염물질을 저감하고 불투수면의 증가로 인한 도시지역의 온도증가, 열섬현상 등을 해결하는 소규모 HSSF 인공습지 기술을 개발하고자 한다. HSSF 인공습지는 표면에 물이 존재하지 않고 유체의 흐름이 표면 아래 수평으로 흐르는 습지이며 침전, 여과, 흡착, 식생에 의한 흡수 등의 기작을 포함한다. 이러한 HSSF 인공습지를 도시지역의 협소한 공간에도 적용이 가능한 소규모 형태로 개발하고자 pilot-scale test를 실시하였으며, 이러한 연구결과는 향후 국내 도시 열섬현상 저감 및 자연적 물순환 복원을 위한 시설 개발에 기초자료로 활용 될 것이다.

본 연구는 기후변화로 초래될 수 있는 가뭄의 경제적 파급효과를 추정하고자 하였다. 아직 우리나라에는 수자원분야의 표준 시나리오가 없기 때문에 인위적으로 물부족을 가정하였으며, 분석은 수자원 투입산출 선형계획법(WIOLP)을 사용하였다. 추정결과, 경제내 필요한 수자원량 중 10%가 감소할 경우, 경제에 주는 피해액은 약 6조 4천억원으로 추정되었으며 물의 부족량에 따라 수자원의 잠재가격은 2,462원에서 76,902원까지 증가하는 것으로 추정되었다. 본 연구결과는 가뭄 등으로 인해 용수의 제약이 발생할 경우, 경제전체에 미치는 파급효과는 매우 클 수 있다는 것을 의미하며 수자원 관리의 필요성을 반영한다.

본 연구는 강우특성과 홍수피해액과의 관계를 히스토그램분석을 이용해 분석하였다. 분석대상의 공간적 범위는 전국 및 16개의 광역자체단체로 하였으며 시간적 범위는 1994년에서 2009년까지 16개년도의 홍수피해 자료를 이용하였다. 분석결과, 홍수로 인한 총 피해액은 대부분 발생횟수가 높은 중 소규모 호우사상에 의한 피해 비중이 가장 높게 나타나고 있음을 알 수 있었다. 또한 국내 16개 광역지자체별 홍수피해액을 비교한 결과 도(道)에 비해 광역시의 방재능력이 우수한 것으로 나타났으며, 각 지자체별로 총 피해액이 최대로 발생하는 강우 특성들이 상이하게 나타났다. 따라서 국가에서 집중해야 할 치수대책 수립 시 위의 결과들을 고려하여 대상 규모를 결정하여야 할 것으로 판단된다.

도시화가 진행될수록 건물의 옥상 및 교통관련 시설물 또한 증가하여, 녹지공간은 감소하고 불투수면은 증가하게 된다. 불투수면이 증가함에 따라, 도시내 자연적 물순환 시스템 파괴, 비점오염물질 증가, 생태축 단절 등과 같은 다양한 환경수리학적 문제점이 발생되고 있다. 최근 들어 국민들의 생활 및 의식수준이 향상되면서, 도시의 경제적인 측면뿐만 아니라 심미적인 측면, 환경적인 측면을 동시에 고려한 지속가능한 도시 개발이 요구되고 있다. 또한 강우유출수 관리에 대한 관심과 인식이 높아지면서 Low Impact Development(LID) 관련 기술의 개발 및 적용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 국내 환경에 적합한 가이드라인, 설계기준 등은 매우 부족한 실정이다. 본 연구는 도시 및 도로가에 적용하기 위한 소규모 인공습지 기술을 개발하기 위하여, Pilot-scale 실험을 실시하였으며, 분석 결과, TSS, $COD_{Cr}$, TN, TP, Total Pb에 대한 평균저감효율이 각각 95%, 82%, 35%, 91%, 57%로 나타났다. 이러한 결과는 소규모 인공습지가 향후 도시 내 효율적인 물순환 시스템을 구축하고, 수생태계 보전에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

시화호 형도 근처 조간대(帶, intertidal zone) 지역 갯벌의 퇴적환경을 알아보기 위해 10개 정점 표층 및 2개 정점 주상퇴적물에 대한 입도, 함수율, 휘발성산화합물(Acid Volatile Sulfide; AVS), 총유기탄소(Total Organic Carbon; TOC) 및 중금속(Al, Fe, Mn, Cu, As, Pb, Zn, Ni, Cd 및 Cr) 항목에 대해 분석 하였다. 표층 퇴적물은 대체로 분급이 불량(분급도, 0.60~2.31${\phi}$)한 sandy Silt, slightly gravelly muddy Sand, silty Sand 및 Sand 등의 퇴적상으로 구분되며, 평균입도는 2.95~6.00${\phi}$로 극조립 실트(Silt)에 해당한다. 표층 퇴적물의 Al 함량은 1.54%, Fe은 1.75%, Cu는 9.1ppm, As는 1.1ppm, Pb은 18.8ppm, Ni은 11.0ppm, Cd은 0.02ppm 그리고 Cr은 30.1ppm으로 측정되었으며, 주상 퇴적물 또한 미국해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration; NOAA) 기준의 ERL(Effective Range Low, 저서생물에 독성을 보이는 초기 10% 농도)을 초과하지 않았다. 주상퇴적물의 과잉 방사능 납($^{210}Pbex$)의 분포를 통해 퇴적률을 추정한 결과, 급격한 퇴적물의 다량유입에 의해 수직적으로 방사능(activity)이 유사한 값을 나타내고 있어 정확한 퇴적률(apparent sedimentation rate)은 추정할 수 없었다. 그러나 2개 코어 상부 35cm 에서 퇴적물의 급격한 유입 및 환경적 영향등으로 금속 농축계수(Enrichment factors; EF) 계산값은 비교적 높게 나타났다.

지하수-지표수 혼합구간(Hyporheic zone)은 지표수와 지하수의 온도변화에 민감하게 반응하는 구간이다. 지표수의 경우 대기온도에 영향을 받아 온도의 변화주기가 짧은 반면, 상대적으로 지하수는 온도 변화주기가 길다. 본 연구에서는 지하수-지표수 혼합구간의 유동강도와 방향을 고려하여 깊이별 온도의 수직적 분포특성 분석하였다. 현장자료를 이용한 1차원 열전달 해석 수행결과, 지하수-지표수 혼합구간에서 지하수 유출과 지표수의 유입이 일어나는 지점에서 온도의 분포는 상이한 양상을 보였다. 혼합구간의 수직적 온도 분포의 변화는 하천기저에서 가장 두드러지게 나타났다. 또한 열전달 해석 결과를 바탕으로 연구지 혼합구간의 온도분포는 유동강도보다 유동방향에 지배받았다.

파주시 민간인 통제구역 내에 존재하는 둠벙의 수문 지형학적 분류를 위해 둠벙의 특성을 조사하였다. 물을 논농사에 이용하는 둠벙을 조사한 결과 모두 85개가 존재하였다. 조사된 둠벙을 수문학적 특성 중 계절별 수위변화 정도에 따라 나누면, 계절에 따라 수위가 크게 변하는 둠벙은 52개, 계절에 무관하게 항상 일정한 둠벙이 33개였다. 수원에 따라 분류하면 강수 의존 지표수인 경우가 12개, 지하수와 지표수인 경우가 29개, 지하수만인 경우가 44개였다. 4개는 산지에 33개는 평지에 48개는 계곡에 위치하였다. 40개는 논과 물의 교환이 일어나지 않았으며, 45개는 수위가 변함에 따라 교환이 일어났다. 멸종위기종 또는 특산종이 서식하는 둠벙은 모두 26개였으며, 주로 수위가 일정하며, 지하수를 수원으로 가지는 둠벙에 해당하였다. 이와 같은 특징을 바탕으로 둠벙을 샘통형, 물흐름형, 괸물샘통형, 괸물형으로 나누는 방법을 새로이 제시하였다. 이와 같이 둠벙의 유형을 제시함으로써 이들을 체계적으로 조사 정리하여, 둠벙을 유형적으로 관리하는 데 도움을 주고자 하였다.

본 연구의 목적은 수자원사업과 관련된 대표적 환경지표를 제시하고 더불어 사업전후 정량, 정성적 예측을 통합, 반영하는 일련의 방법을 제시하는 것이다. 구체적으로 수질, 경관, 생태계의 3가지 환경성 평가기준과 각각의 평가지표를 제시하였고, MAUT 기법을 이용하여 3가지 평가기준에 대한 효용함수를 전문가 설문을 통해 각각 도출하였다. 사업에 따른 영향정도는 정량적으로 예측된 결과를 사용하거나 이것이 어려울 경우 각 기준별 영향정도를 설문을 통하여 정성적으로 예측하는 방안을 제시하였다. 한편, 평가기준별 가중치는 해당 사업의 특수성을 고려하고자 사업별로 결정하는 것이 바람직하다고 제시하였으며, 이러한 일련의 과정은 사례연구로부터 적용성을 검토하였다. 본 연구의 결과물은 향후 사업에 따른 환경변화에 민감한 수자원사업에서 의사결정 지원수단으로 사용가능할 것으로 기대된다.

최근에 홍수조절 기능으로써 강변저류지 조성에 대한 관심이 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 수리실험을 이용한 강변저류지의 홍수조절효과를 분석하였다. 강변저류지의 홍수조절효과를 분석하기 위해 개수로 실험장치를 이용하였으며, 측방구조물로는 횡월류 위어를 이용하였다. 수리실험 결과 횡월류 위어 설치 지점을 기준으로 평균유속과 유량이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 수리실험 결과의 검토를 위해 HEC-RAS 모형을 이용하여 실험결과와 모형의 모의 결과를 비교하였다. 그 결과 수리실험 결과와 모형의 모의 결과가 유사한 것으로 분석되었다.

수리계수는 하천의 수리학적 특성을 대표하는 인자라고 할 수 있다. 따라서 우리는 하천정비기본계획에 의하여 하천을 측량하고 그 측량성과를 바탕으로 수리계수를 산정하여 왔다. 이러한 수리계수는 하천의 홍수위, 유사량, 수질 산정을 위하여 중요한 매개변수로 활용할 수 있다. 하지만, 하천 측량성과가 없는 미계측 유역의 경우 수리계수를 산정할 수 없는 한계가 있는 것이 사실이다. 이러한 문제점을 극복하고자 SWAT 모형의 방법론을 검토하고 미계측 유역에서 수리계수를 산정하는 방안을 제시하였다.

본 연구는 경기도 파주시에 위치한 문산천의 유사량을 직접 실측하여 유사특성을 분석하고, 이를 수치모형에 적용하여 장기적인 하상변동을 예측하였다. 직접 실측된 유사랑을 이용하여 유량-총유사량 관계식을 유도하였으며, 기존의 추정공식을 통해 산정된 총유사량과의 비교를 통해 적절한 유사량 추정방법을 평가하였다. 실측에 의한 문산천의 연간 총유사량은 5,478ton/year, 비유사량은 29.23ton/$km^2$/year로 나타났으며, 기존의 공식과 비교한 결과 Ackers & White공식이 실측치와 매우 유사한 값을 산정하였다. 실측된 유사량 및 지형, 수문자료를 입력변수로 하여 HEC-6와 GSTARS 모형을 비교, 평가하였다. 이를 통해 HEC-6 모형이 문산천의 장기하상변동 예측에 적합한 모형으로 신뢰할 수 있는 결과를 도출할 수 있다고 판단하였으며, 본 연구의 장기하상변동 예측에 적용하였다. HEC-6 모형을 이용한 장기하상변동 예측결과 문산천의 경우 하류부에서는 지속적으로 퇴적이 나타나고 상류부에서는 전반적으로 침식이 발생하였으며, 향후 20년 후의 하상상태로 안정화 될 것으로 판단되었다. 하상 변동량은 20년동안 1m 이내로 유의한 수준에 있다. 그러나 감조부의 영향을 받는 하류부에서는 유출구로부터 2,000m~7,000m 사이의 구간에 퇴적이 지속적으로 증가하고 있어 향후 하천관리계획 수립시 고려해야 할 것으로 판단되었다.

집중강우, 장마 및 태풍의 직접적인 영향을 배재한 기간 동안에 안동호와 진양호의 상류하천으로부터 발생되는 DOM과 RDOM의 부하량(DOC 기준)은, 안동호 상류하천에서 5.01-7.29(${\times}10^2$ kg/day)였고, 진양호 상류하천에서 1.23-3.75(${\times}10^3$ kg/day)이었다. 진양호 상류 두 개의 하천에서 진양호로 유입되는 DOM과 RDOM의 발생비율은 SS 발생비율과 높은 상관성($R^2$ > 0.8)을 나타내었으므로 장비사용과 장기간의 실험기간을 요구하는 DOC 및 RDOC 분석에 대체할 수 있는 신속 경제적인 지표로써 SS 수질인자를 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 안동호와 진양호는 여름철 강한 강우 이후기간동안에 DOM 및 RDOM의 증가를 야기하고, 여름철 강우 이전 기간동안에도 DOM 및 RDOM에 대한 제어기능을 가지지 못하였다. 따라서 이들 두 호소수의 DOM 및 RDOM에 대한 수질적 개선을 위해서는 호소 상류유역의 비점오염원 자체의 제거가 이루어지거나, 호소로 유입되기 전에 이를 제어할 수 있는 완충지의 확보가 필요하다.

우리나라에서 멸종위기 식물인 조름나물(Menyanthes trifoliata L.)은 긴 지하경을 가지는 다년생 정수식 물이며, 양분이 적은 이탄습지 또는 산지 호수의 가장자리에 주로 서식한다. 조름나물의 복원 시 적절한 서식지 기질을 결정하기 위하여, 양분 함량이 다른 물, 물이끼 매트, 논흙을 기질로 사용한 메조코즘을 조성하여 조름나물의 성장을 조사하였다. 논흙의 경우에는 침수와 포화습윤 조건으로 나누어 조성하였다. 각 조건마다 약 10cm의 지하경을 심고, 피도, 잎의 면적, 잎의 개수, 지하경의 무게를 측정하였다. 각 변수들은, 양분이 적은 수경 재배와 물이끼 매트에서 8월경에 최고치를 보이다가 감소하였다. 양분이 많은 논흙에서는 10월까지 계속 성장하여 모든 변수에서 시작 때의 2배 이상으로 성장하였다. 지하경의 무게는 위의 기질 조건 각각에서 49, 77, 239, 312g으로 증가하였다. 본 실험결과는 조름나물이 자연에서는 양분이 적은 곳에 서식할지라도 단독으로 자라는 조건에서는 양분이 많은 환경에서 더 잘 자란다는 것을 말해준다. 이는 조름나물의 서식 기질에서의 기본적인 생태적 지위와 실제적인 생태적 지위가 다름을 의미한다. 조름나물의 성공적인 복원을 위해서는 조름나물의 서식지를 제한하는 다른 요인과 생존 전략을 밝히는 추가적인 연구가 필요하다.

최근 하수관거 매설과 하수종말처리장 등의 건설로 인해 도시하천의 수질이 크게 개선되고 있으나, 하 폐수 처리시설의 부족으로 하천으로 유입되는 다양한 오염물질은 수중생태계 교란과 적조를 발생시키고 있다. 울산 태화강의 하류부는 하폭이 크고 하상경사가 매우 완만한 감조하천으로써 갈 저수기에는 유속이 매우 느리게 된다. 게다가 약 1.2km 떨어져 있는 2개 교량의 전면기초로 된 교각보호공으로 인해 흐름이 정체되고 오염물질이 퇴적되어, 수년전부터 발생하고 있는 태화강 적조의 원인이 되거나 적조를 활성화 시키고 있다. 본 연구에서는 RMA2모형을 이용하여 두 교량의 교각을 독립기초로 개선하고 흐름을 소통시킬 수 있는 통수단면을 확보했을 때, 수리학적으로 개선될 수 있는 유속과 유량의 변화폭을 모의하였다. 그 결과 유속은 최대 약 103%, 유량은 최대 61% 증가하는 것으로 나타났다. 이는 적조를 직접 소멸시킬 수는 없으나 적조발생을 억제하거나 감소시킬 수 있으며, 오염물질의 퇴적을 막아 적조발생 원인을 근원적으로 제어할 수 있는 것으로 판단된다.