• 한국환경독성학회:학술대회논문집
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• 한국환경독성학회 1994년도 제14회춘계학술대회 학술발표요지집
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• pp.51-53
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• 1994

담수는 인간의 생존에 필수적인 요소이다. 우리는 매일 일정량의 물을 섭취하고 있으며, 일상에서 직접, 간접적으로 물과 관련되지 않고서는 생활할 수 없다. 지구 표면의 약 70%가 물로서 덮여 있다고는 하지만 인간의 생활에 직접적인 이용가치가 있는 담수(지표수)는 전체 물의 용적의 2%에 지나지 않는다. 한국의 연평균 강수량은 1,274mm로서 세계 연평균 강수량인 970mm보다 많은 편이나 인구 1인당 연간 강수량은 약 3,000m3으로서 세계 평균인 34,000m3의 11분의 1에 지나지 않는다. 수자원총량중 지하침투와 증발에 의해 손실되는 양을 제외한 하천유출량은 전체의 55%인 697억m3으로서 이것이 곧 가용수자원량이다. 그러나 하절기 강우집중도가 높은 우리나라 실정에서는 가용수자뭔량중 수자원총량의 37%가 홍수시 유출되고 실제 이용량은 수자원총량의 18%인 230억m3에 불과하여 인구증가와 함께 수자원의 가치가 더욱 증대하고 있는 실정이다. 더우기 지하수 이용량은 19억m3에 불과함에 따라 우리나라는 실제 이응수자 원량의 90% 이상을 지표수에 의존하고 있으며, 그 중 약 40%가 호소수로 구성되어 있다. 이러한 수자원 이용효율의 취약성으로 인해 제한된 수자원 용량과 생활 및 농공용수의 과수요에 따른 불균형으로 근래 많은 하천이 갈수기나 평수기시 친천화되어 가고 있어 수중생태계에 큰 위협을 주고 있다. 또한 이에 더하여 산업발달과 함께 수질오염원은 양적으로는 물론 질적으로도 증가일로에 있어 기존의 유기 및 중금속 오염물질을 포함해 수많은 신생 유기화합물질이 수계에 유출되고 있으며, 이에 더해 질소 및 인으로 대표되는 영양물질의 유입과다로 국내 대다수의 호수가 부영양화의 새로운 위협에 직 면해 있다. 우리나라에는 적은 유입유량에 큰 저수용량 및 긴 체류시간으로 대표되는 대규모 자연호는 없으며, 대부분이 매단위 강을 막아 형성된 체류시간 1년 이하의 인공호로서 그 중 안동호, 충주호, 대청호 등은 비교적 체류시간이 긴 호소형 인공호로, 팔당호나 기타 대부분의 호수는 체류시간이 짧은 하천형 인공호로 대별된다(Table 1). 이처럼 국내 호소는 국외의 자연 호와는 다른 구조적 특성을 가짐에 따라 부영양화 특성 역시 매우 상이하고, 호소형 인공호와 하천형 인공호간의 차이 역시 현저하여 일률적인 관리대책을 설정하기가 어려운 실정에 있다. 또한 각 호수의 유역특성이 상이함에 따라 호수별로 유역 오염원의 오염부하율이 현저히 달라(Table 2) 호수에 따른 특성적인 유역관리(Lake-specific management)가 요구되고 있다 정상상태(Steady state)가 아닌 국내 호소에 대해 국외 자연호의 인단순모델 (Simple phosphorus budget model)을 그대로 적용하는 것에 다소 무리한 점이 따르나, 평균적인 개념으로 OECD의 유역부하량 및 호소특성에 따른 부영양화 판정모델을 적용한다면, 국내 주요 호수는 모두 부영양 수준에 있다. 또 각 호수별로 부영양화 제어를 위해 요구되는 인의 삭감부하량은 상당량이 되어 현실적으로 관리가 이미 어려운 실정에 와 있다. 호수의 부영양화는 조류 발생으로 이어지며, 그에 따른 폐해는 각종 형태로 나타나는데 대표적으로 이취미 발생이나 유해조류에 의한 독성물질의 배출, 정수처리 과정의 THM 발생등이 주로 문제가 되고 있다. 따라서 국내 호수의 구조적 특성별 부영양화 실태를 파악하고 그에 따른 영향 및 관리방안에 관한 종합적 고찰이 차후 수질관리를 위해 요구되고 있으며, 특히 납조류로 대표되는 유해조류의 독성영향에 관한 연구는 시급한 실정에 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.17-17
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• 2023

국내의 부지특성 및 감시 관련 규정은 원자력 안전위원회 고시 제2021-16호 제4조(세부지침)와 원자력 안전위원회 고시 제2021-17호 제16조에 의거하고, 국외는 국제원자력기구(IAEA: International Atomic Energy Agency)에서 안전기준을 제시하고 있다(IAEA, 2011). 따라서 국내 중·저준위 방사성폐기물 처분시설은 2006년부터 광역 지질을 포함한 부지 지질/지형, 기상, 수문, 수리지질, 인문사회 등을 망라한 조사를 시행하여 부지 현황에 대한 분석 및 안정성 평가를 수행한다. 부지감시의 수문·지구화학 분야에서는 현장 수질 측정 6항목과 실내 분석 26항목을 감시하고 있으나, 본 연구는 이 중 9개 항목(EC, Na, K, Ca, Mg, SiO₂, Cl, SO₄, HCO₃)을 선정하여 분석하였다. 연구 목적은 물시료 분석자료의 주성분-다중선형회귀-군집 분석과 Piper Diagram 분석결과로부터 해수와 담수(지하수)와의 특성분석 및 해수 영향을 분석하는 것이다. 현장 부지내 지하수 7개 관정(GM-1, 2, 4, 5, 6, 7, 8)과 해수 2개 지점(Sea-1, 2)을 대상으로 통계학적 주성분 분석결과, 대부분의 지하수는2개~4개의 요인으로 구분되고, 해수와의 유사성을 해석하기 위해 확인한 관정은 GM-5, GM-6, GM-1 지점으로 분류되었다. 상기와 같이 해수의 영향을 확인하기 위해 해수 2개 지점과 동일한 군집으로 분류되는 지하수는 GM-5 관정으로 확인되었고, 해안선에서 가까운 GM-5 관정과 같이 유사한 거리에 분포한 지하수 GM-1, 2, 4 관정은 2개 혹은 3개의 최적 군집으로 분류하였을 때도 GM-5와는 다른 특성을 보여주었다. 이는 해안과 인접하더라도 수질은 다른 지질학적 특성(지형, 기상, 단열대 등)에 따라 영향받았음을 지시한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.502-502
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• 2023

지난 140여년(1880~2022)간 지구의 연평균 기온은 약 1.5℃ 상승하였다. 이에 따라 폭염, 홍수, 가뭄 등 이상기후 발생이 급증하고 있으며, 생태계가 급격히 변화하여 담수호의 산소량 또한 급속히 감소하고 있다. 소양호는 총길이 60 km, 유역면적 2.703 km², 최대저수량 29억톤으로, 유역면적은 북한강 유역의 25%에 달하며 북한강 상류에 위치하고 있는 국내 최대의 인공호이다. 따라서 소양호 유역의 관리는 북한강 유역의 수질 관리와 수도권 수자원 공급의 핵심 중 하나라고 볼 수 있다. 그러나 기후변화에 따라 소양호의 성층현상에도 변동이 생겼을 것으로 판단되고 있다. 호소의 성층현상은 수심에 따른 온도의 변화로 발생하는 현상으로, 성층현상이 심하면 유체는 연직운동이 제한되고 상대적으로 수평방향 운동이 활발해진다. 소양호는 수심이 매우 깊으며, 열용량이 크기 때문에 여름에 성층이 형성되는 온대일순환호(warm monomictic lake)로 분리된다. 성층현상이 심하면 호소 하부의 저층에서는 용존산소가 거의 없어 혐기성 상태가 되고, 침전된 유기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되기 때문에 수질은 크게 악화된다. 따라서 본 연구는 30년간의 소양호의 수온과 DO의 변동을 분석하여 성층현상의 변동성을 파악하고자 하였다. 이에 따라 약 30년간(1993년 1월~2022년 12월) 0~90 m까지 측정한 수온, DO 데이터를 이용하였다. 데이터는 매달 최소 1회~최대 5회 측정된 자료 중 가장 수심이 깊게 측정된 날의 자료를 이용하였다. 1월과 2월의 데이터는 동절기로 인해 소양호 조사를 실시할 수 없어 제외하였다. 수온의 경우 30년간 서서히 증가하는 경향을 보였으며 0~90m 전반에 걸쳐서도 대체로 증가하는 경향을 보였다. 또한 6월에 성층현상이 더 심해지고, 겨울에는 연직운동이 감소하는 모습을 보였다. DO의 경우 용존산소가 중층에서 최저를 보이는 Metalimnetic oxygen minimum을 보였으며, 2008년까지는 거의 매년 농도 2.0mg/L 이하인 달이 있었으나 그 이후에는 회복되어 대부분 2.0 mg/L 이상을 보였다. 그러나 심층의 경우에는 2014년부터 DO 농도 3 미만으로 떨어지는 경우가 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.45-45
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• 2022

산업화에 따른 화학물질 사용량의 증가는 담수로의 유해화학물질 유출사고의 위험을 증가시키며, 이러한 사고는 하천수 수질과 수환경 생태계에 심각한 위해와 손상을 야기한다. 이러한 수질사고 발생시 신속 대응을 위해, 하천에 유입된 물질의 거동을 신속하게 예측하는 것이 필요하며 이 경우 1차원 추적모형이 주로 사용된다. 1차원 물질혼합 모형은 하천을 하나의 유선으로 보며, 복잡한 하천흐름의 시스템을 현상학적으로 해석하고, 오염물질의 이송 및 혼합 메카니즘을 모델 매개변수에 반영하여 모형화한다. 이러한 매개변수들은 직접적으로 측정하기 어려우며, 이론에 기반한 매개변수 산정 기법이 구축되지 않은 실정이다. 따라서 대부분의 연구에서는 추적자 실험을 실시하여 유한한 하천구간에서 추적자의 시간-농도곡선(Breakthrough curve, BTC)을 취득하고, 이를 통하여 대상 구간의 매개변수를 역산하는 최적화 기법에 의존하고 있다. 하지만, 모든 하천구간에 대하여 추적자 실험을 수행하여 데이터를 확보하는 것이 어렵기 때문에 최적화 기법의 적용성에 한계가 있다. 본 연구는 흐름정보가 제공되지 않은 미계측 하천구간에서 BTC를 신속하게 예측할 수 있는 회귀모형을 구축하는 것을 목표로 한다. 국내 하천에서 수행한 4회의 추적자 실험으로부터 취득한 28개 구간 케이스의 데이터에 대하여 농도곡선 전처리를 수행하고 14개의 통계적 특징을 추출하였으며, 계측된 흐름특성과의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 대상 구간에서의 BTC의 변화가 추적자의 유하거리에 매우 높은 상관관계를 보였으며, 이를 이용하여 회귀모형을 제시하였다. 제안된 회귀모형을 적용하여 하류의 지점에서의 BTC를 예측하였으며, 1차원 이송-분산 방정식과 하천저장대모형을 활용한 예측결과와 비교하여 검증하였다. 그 결과, BTC의 변화특성을 활용한 회귀적 예측이 하천 지형 및 흐름의 변동성이 작은 구간에서 1차원 혼합모형들을 이용한 예측보다 더 높은 정확도를 보였으며, 이러한 장점은 장거리 예측에서 더 분명하게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.276-276
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• 2015

농경지에서의 액비 수요는 최근 증가하고 있으나 적정 액비시비량에 대한 기준과 사후 관리에 대한 명확한 기준이 없어 환경문제에 대한 고찰이 필요하다. 본 연구에서는 시험포장을 선정하고 논에서의 질소 및 인의 동태를 모니터링하고, 관개수, 배출수 및 침투수 중 영양물질 및 중금속 잔류 특성을 분석하였다. 시험구는 대조구(화학비료 표준시비구, A)와 양돈분뇨액비 표준시비처리구(B)로 구성하였으며, 기상관측 측정을 위하여 자동기상관측기, 유입량은 수도미터계량기로 관측하였으며, 시험포장으로부터 유출량을 측정하기 위하여 압력식수위계를 각 처리구별로 설치하였다. 침투에 의한 영양물질의 유출부하량 평가를 위하여 침투계 1조 및 중금속 포집이 가능한 ceramic porus cup 4조를 각 처리구별로 설치하였다. 2014년 6월 9일 써래질 후, 6월 19일 $15{\times}30cm$, 1주 당 3본씩 "동진벼"를 기계이앙 실시하였고, 대조구 A는 농촌진흥청의 추천시비량, 처리구 B는 지상분무방식(액비시비 후 경운을 하는 방식 및 관개수 공급 후 액비를 시비하는 희석식)을 적용하였다. 기비 시비일은 6월 6일, 분얼비 시비일은 6월 26일, 수비 시비일은 7월 30일이었다. 강우량 대비 유출량 비인 유출률은 0.03에서 0.91까지 나타났으며, 담수의 수질조사는 평시 조사로 주 1회 실시하고 있으며, 분석결과는 SS의 경우 처리구 B가 상대적으로 높게 나타났다. 영양물질(T-N, T-P 등)의 경우는 대조구 A에서 꾸준히 높은 농도를 보여주고 있으며 이들 농도는 시비 시기에 따라 첨두값이 다르게 나타났다. 특히 $TH_3-N$의 경우 휘발성이 강하기 때문에 처리구 B에서 매우 낮은 값을 보여주었다. 유출수의 화학성분 분석결과는 완효성인 화학비료의 특징으로 전체적으로 대조구 A에서 수질농도가 높게 나타났으며, BOD의 경우는 처리구 B에서 높게 나타났다. 침투수의 T-N은 대조구 A에서 상대적으로 높은 값을 보여주고 있으며 이는 $TH_3-N$의 휘발에 영향을 받는 것으로 보이며, $NO_3-N$은 처리구 B에서 더 높게 나타나 토양중으로 침출되는 양이 많은 것으로 나타났다. 본 연구는 액비시용에 따른 농경지 위해성 평가와 관리방안 개발을 위한 1차년도의 연구 성과로서 지속적인 모니터링을 통하여, 향후 새만금 유역내 축산밀집지역에서 나타날 수 있는 축산분뇨 관리정책 개발의 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.785-799
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• 2022

본 연구의 목적은 대청댐 저수지(금강수계)를 대상으로 G-res Tool을 적용하여 배출 경로별 온실가스(Greenhouse Gas, GHG)의 배출 특성과 댐 건설에 따른 담수 전과 후의 GHG 순 배출량(온실가스 발자국)을 산정하는데 있다. 아울러, 단위전력 생산당 탄소배출량(GHG 배출강도)을 평가하고 저수지 부영양화 상태(총인 농도)에 따른 GHG 배출량 변화의 민감도를 분석하여 수질과 배출량의 관계를 해석하였다. 대청댐 건설 후 연간 GHG 배출 플럭스는 262 gCO₂eq/m²/yr이었으며, CO₂와 CH₄의 비율은 각각 45.7%와 54.2%이었다. 배출 경로별로는 CO₂ 확산이 가장 많았으며 다음으로 CH₄의 확산, 방류 시 탈기, 기포 배출 순으로 산정되었다. 댐 건설 전과 후의 GHG 순 배출량은 담수 전 산림지로 분류된 토지 피복이 담수 후 저수구역으로 변경됨으로써 탄소 흡수효과가 상실되어 510 gCO₂eq/m²/yr로 증가하였다. 대청댐의 GHG 배출강도는 전력밀도(저수면적당 발전용량)가 낮아 전세계 수력발전 중앙값보다 약 3.7배 많은 86.8 gCO₂eq/kWh로 산정되었다. 그러나 이 값은 화석연료인 석탄의 배출강도보다 9.5배 작은 값에 해당한다는 점은 주목할 만하다. 또한 저수지의 총인 농도가 감소함에 따라 GHG 배출량도 감소하는 것을 확인하였다. 연구 결과는 댐 저수지의 온실가스 배출 특성에 대한 이해를 높이고, 국가 온실가스 인벤토리의 불확실성을 개선하는데 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1681-1685
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• 2006

현재 한국수자원공사에서는 시화호로 유입되는 유량을 저류하여 습지내 안정적인 유량을 공급함은 물론, 정화된 하천수를 방류하여 호소내 수질을 개선하고자 동화천 하류 약 840m 지점에 제수문을 설치하여 운영중에 있다. 그러나, 폭우시 상류농경지 침수우려에 따른 제수문 개방후 폐쇄시 제수문 담수어종이 상류로 올라가는 길이 차단되어 제수문 유출부에 어류가 폐사되는 현상이 반복되어 발생하고 있다. 따라서, 한국수자원공사에서는 동화천 제수문 하류부(약 36m)에 어도를 갖춘 수중보시설을 설치함으로써 제수문과 수중보사이에 Pond를 형성하여 어류의 자연사를 방지하고자 하였다. 이에 본 연구에서는 유량규모 및 수문개방 조건에 따른 보 설치 전 후 상황에 대한 1차원 수리특성분석을 실시함으로써, 보 설치로 인해 제수문 상류지역에 배수불량 상황 발생여부를 검토하고, 이를 배제하기 위한 제수문 개방조작 변경안을 제시하였다. 본 연구를 통해 제수문 하류단의 설치예정인 수중보가 제수문 상류지역의 배수상황에 미치는 영향은 제수문 상류 유입량이 저유량 구간인 $3.92cms{\sim}8.88cms$에서 발생하였으며, 이는 본 연구에서 제시한 개방수문 조작 변경안과 같이 간단한 수문조작을 통해 상류 수위를 저감시킬 수 있는 것으로 조사되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.383-383
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• 2017

간척지는 바다와 접하는 하구언, 개벌로 이루어진 해안 등을 농공상업용지로 개간한 토지로서 간척지 이용에 있어 가장 우선적으로 용수공급 방안 수립이 고려되어야 한다. 해안유출지하수(submarine groundwater discharge)는 지하수 담수체가 존재하는 마지막 장소로 염해가 없는 청정수질 용수이다. 해안유출지하수 발생 구간을 탐지하기 위해 실측자료의 시공간적 한계를 극복할 수 있는 인공위성 영상을 활용한 원격탐사 기법을 이용하여 광역규모의 다양한 자료를 이용하고자 한다. MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)는 지구 생물권 활동에 관한 자료를 제공하는 미항공우주국 Terra EOS (Earth Observation system)위성의 주센서로 해양, 육상과 대기 분야에 적용이 가능한 다목적 센서이다. MODIS는 36개의 밴드를 이용하여 대기, 지표, 해양 관련 다양한 정보들을 제공하고 있다. 본 연구에서는 간척지의 효율적인 용수공급을 위한 해안유출지하수의 최적 개발 및 이용을 위해 MODIS MOD11 product 지표면온도(Land Surface Temperature; LST), MODIS MOD13 product 식생지수(Normalized Difference Vegetation Index; NDVI), 기상청의 지중온도와 실측자료를 이용하여 새만금 간척지를 대상으로 해안유출지하수 발생 구간을 탐지하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.89-89
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• 2021

부영양화된 호수나 유속이 느린 하천에서 발생하는 녹조의 과도한 발생은 하천 생태계 훼손, 동식물의 건강, 담수의 오염 등 환경 사회 경제적으로 큰 피해를 준다. 현재 수질 측정망은 정해진 지점에서 Chlorophyll-a(Chl-a), Phycocyanin(PC)을 대표농도로 산정하고 조류경보에 활용하고 있으나, 일주일에 한번씩 샘플링을 통해 Chl-a 및 PC를 측정하여 시공간적인 신뢰성의 문제가 제기될 수 있다. 본 연구에서는 기존 점단위 조류 모니터링의 한계점을 개선하기 위해 초분광영상 자료를 머신러닝 기법에 적용하여 Chl-a 및 PC 산정 알고리즘을 개발하였다. 이를 위해 Chl-a와 PC의 최대 흡수, 반사 파장대, 주요 물 흡수 파장대 자료를 조합하여 9개의 파장비를 구축하였으며, 기존 연구에서 활용한 머신러닝 기법인 Partial Least Square, Random Forest, Gradient Boosting, Support Vector Machine, K-Nearest Neighbor, Artificial Neural Network를 검토하여 최적 모델을 선정하였다. 학습된 머신러닝의 성능을 R², NSE, RMSE 목적함수를 이용해 평가하였으며, 그 결과 ANN이 각각 PC 0.801, 0.755, 11.774 mg/m³, Chl-a 0.733, 0.622, 8.736 mg/m³로 가장 우수한 성능을 보였다. 최적화 된 ANN 모델을 백제보 상류 2016-2017년 항공 초분광영상에 적용하여 시공간에 따른 조류 분포변화를 평가하고자 한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권5호
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• pp.671-675
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• 2012

본 연구는 2008년부터 2010년까지 경기도 여주군 능서면 오계2리 SCB 액비를 시용한 논에서 수질환경 부하 저감을 위한 물관리 방안을 제시하고자 시험을 수행하였다. 첫째, 액비가 시용된 경지정리된 논에서는 시용 직후부터 이앙 후 3주까지 물 흘러대기를 금지하여 시용된 양분의 환경부하를 최소화하면서 시비효율을 높이는 방안, 둘째, 액비를 최소 이앙 20일 전에 시비하여 토양 중 양분 보유 능력을 높여 작물의 양분 이용효율을 높이는 방안, 셋째, 액비 살포 후 바로 경운시 담수심을 5 cm내외로 유지하여 환경부하 저감 및 용수절감 효과를 높이는 방안, 넷째, 액비 중에 포함되어 있는 분변성 대장균은 논에 시용 후 48시간 후부터 소멸되기 시작하므로 최소 2일 동안 물꼬를 막아 논 표면수의 유출을 억제하여 대장균에 의한 인근 하천 수계 오염을 저감하는 방안이 있다. 그러나, 본 연구에서는 SCB 액비를 시용하는 평탄지 논에서 수행한 연구결과로 물관리 패턴이 다른 곡간지 논에서는 한계점이 있을 것으로 생각되나 액비를 시용하는 논은 대부분 시용이 용이한 경지정리된 평탄지 논으로 본 연구결과들은 외부 수질환경 부하를 방지하기 위한 영농지도 자료로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.