• 제목/요약/키워드: 농업배수

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고속도로 강우유출수 내 차량 기인 오염물질 특성 연구 (A Study on Characteristics of Pollutant by Automobile in Highway Road Runoff)

  • 안용빈;홍은미;김혁수
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.232-232
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    • 2023
  • 고속도로 및 편의시설 건설로 불투수층의 면적이 증가하여 강우 시 고속도로 및 편의시설에서 발생하는 오염원에 의한 하천의 수질 영향도 커지고 있다. 특히 휴게소에서는 자동차의 급가속, 급감속으로 더욱 많은 분진과 오염물질이 발생할 수 있으며 타이어 마모 입자, 자동차 배기가스, 중금속 및 오일류 등이 휴게소나 도로 지표에 집적되어 있다. 이렇게 발생한 오염물질은 우기에 강우와 함께 불투수면을 침투하지 못하고 배수로를 통해 유출되어 인근 하천의 수생태 및 토양의 주요 오염원으로 작용하고 있다. 이에 따라 고속도로 및 인근 휴게소의 비점오염 저감대책이 필요하며 효율적인 비점오염원 저감을 위해 장기적인 모니터링, 지속적인 자료 수집 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 강원지역 고속도로 및 인근 휴게소에서 강우 시 강우유출수 모니터링을 통해 강우유출수 유량가중평균농도 (Event Mean Concentration) 산정하고 강우유출수 수문곡선 (hydrograph)을 작성하였다. 또한 강우사상에 따른 분석항목별 초기세척효과(First Flush Effects)와 오염부하량을 산정하였다. 추가적으로 차량 기인 입자를 확인하기 위해 μ-FT-IR 현미경 분석 실험을 하였다. 모니터링 장소는 휴게소 및 고속도로 일원이며, 모니터링은 선행무강우일수 2일 이상, 강우량 10mm 이상일 때 실시하였으며 2022년 6월부터 10월까지 총 4회 실시하였다. 모니터링 결과 타이어 및 브레이크 패드 마모와 관련된 중금속인 Zn, Cu, Pb 등의 중금속이 높게 분석되었으며 이러한 중금속의 오염부하량 역시 높게 산정되었다. 강우유출수 수문곡선에서 강우 초기 오염물질의 세척효과가 나타났다. MFFn 산정 결과 강우 30% 구간에서 초기세척효과를 보였다. μ-FT-IR 현미경 분석 결과 PE (Polyethylene)가 가장 많이 검출되었고 PP (Polypropylene), PS (Polystyrene) 순으로 검출되었다. 이러한 강우유출수 모니터링 데이터는 향후 고속도로 휴게소 및 고속도로 주변 오염저감 시설 설치 및 사회적 동참을 위한 타당한 근거 확보를 위한 기초자료로서 제공될 수 있을 것이다.

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유역-전산유체역학 연계 모형을 이용한 농촌 소유역 하류의 제수문 영향 평가 (Evaluation of regulating gate impact in small agricultural watershed using coupled SWAT-CFD models)

  • 김동현;청리광;김다윤;장태일
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.473-473
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    • 2021
  • 새만금 유역의 하류 평야지대는 농업 관개 및 배수가 제수문의 영향을 받고 있으며, 상류 축산밀집시설에 따라 농업 비점오염원 유입이 수계 환경오염에 미치는 영향을 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 새만금 유역의 하류 제수문을 대상으로 유역 모형과 전산유체역학 모형을 이용하여 유입, 유출 그리고 오염원 등의 영향을 분석하고자 한다. SWAT (Soil and water assessment tool)은 유역 모형으로 수문순환 및 비점오염원을 모의하기 위해 개발한 모형이다. CFD(Computational fluid dynamics)는 구조물을 설계하고 유체, 기체 등의 역학을 모의할 수 있다. SWAT 모형을 이용하여 농촌 소유역을 대상으로 하류 제수문 위치를 출구로 지정하여 수문을 모의하고 그 결과자료는 CFD에 입력할 수 있다. CFD는 하류 제수문 구조물을 설계하고 SWAT 모형의 수문자료를 입력하여 제수문의 유입 및 유출 영향을 평가할 수 있다. SWAT 모형 구축을 위해 2015-2018년까지 기상, 수위, 유량 관측자료를 수집하였으며, 보정기간과 검증기간은 각 2년이며, 모형 성능 검증에 사용한 적합성 평가 지수는 R2 (Determine coefficient), RMSE (Root mean square error), 그리고 NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient)를 사용하였다. 모형의 보정은 SWAT-CUP 자동보정프로그램을 사용하였으며, 모형의 보정지수는 NSE를 사용하였고, 1,000회 반복 수행을 통해 매개변수를 최적화하였다. CFD 모형은 제수문의 실제 규격을 바탕으로 동일한 구조를 고려하였으며, 수문조작을 고려하여 유입 및 유출을 모의하였다. 본 연구는 유역차원과 구조물 차원의 모델링을 연계하는 것으로 최근 기후변화에 따라 급격히 변화하는 유역환경에 대처할 수 있는 방안이 될 수 있을 것이며, 제수문 시설을 관리하는 기관에서도 합리적인 운영방안에 대한 기초자료로 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

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농촌소유역에서의 제수문 기작을 고려한 유역-전산유체역학 연계 모델링 기초연구 (A study on coupled SWAT and CFD models of regulating gate operation in small agricultural watershed)

  • 김동현;장태일
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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    • pp.262-262
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    • 2020
  • 새만금 유역 내에는 다수의 보 및 제수문이 위치하고 있으며, 관개, 배수, 오염원 등이 영향을 받고 있다. 선행연구 중에는 보 및 제수문을 고려하기 위해 모형의 소스코드를 일부 수정하여 연구되고 있으나 유역모형으로 구현하기에는 한계가 있으며, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 만경강 유역을 대상으로 유역 모형과 전산유체역학 모형을 이용하여 하류 제수문에 대한 유입, 유출 그리고 오염원 등의 영향을 분석하고자 한다. SWAT (Soil and water assessment tool)은 유역 모형으로 미국 농무부에서 농업유역의 수문순환 및 비점오염원을 모의하기 위해 개발한 모형이다. CFD (Computational fluid dynamics)는 전산유체역학 모형으로 구조물을 설계하고 유체, 기체 등을 모의할 수 있다. SWAT 모형을 이용하여 농업유역 하류 제수문 위치를 출구로 지정하여 수문을 모의하고 그 결과자료는 CFD에 입력할 수 있다. CFD는 하류 제수문 구조물을 설계하고 SWAT 모형의 수문자료를 입력하여 제수문의 영향을 평가할 수 있다. 우선, 만경강 유역을 대상유역으로 선정하고 부용, 황산, 상리, 고은교 등 제수문의 위치를 파악하였다. SWAT 모형 구축을 위해 2015-2018년까지 기상, 수위, 유량 관측자료를 수집하였으며, 보정기간과 검증기간은 각 2년이며, 모형 성능 검증에 사용한 적합성 평가 지수는 R2 (Determine coefficient), RMSE (Root mean square error), 그리고 NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient)를 사용하였다. 모형의 보정은 SWAT-CUP 자동보정프로그램을 사용하였으며, 모형의 보정지수는 NSE를 사용하였고, 1,000회 반복 수행을 통해 매개변수를 최적화하였다. 보정기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R2, RMSE 그리고 NSE가 각각 0.84, 2.96 mm/day, 0.70을 나타냈다. 검증기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R2, RMSE 그리고 NSE가 각각 0.72, 2.94 mm/day, 0.46을 나타냈다. 본 연구는 유역 차원과 구조물 차원의 모델링을 연계하는 것으로 향후 제수문 모니터링 자료를 활용하여 CFD 모형을 구축하고 유입량에 따른 제수문의 검보정 및 영향을 평가하고자 한다. 이러한 결과는 최근 기후변화에 따라 급격히 변화하는 유역환경에 대처할 수 있는 방안이 될 수 있을 것이며, 제수문 시설을 관리하는 기관에서도 합리적인 운영방안에 대한 기초자료로 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

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콘크리트용 혼화재의 특성에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Properties of Admixtures for Concrete)

  • 배수호;정영수;박광수;이준구
    • 콘크리트학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.115-125
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    • 1999
  • 콘크리트의 품질확보와 문제점 해결방안으로서 20세기 전반까지는 주로 시멘트의 종류를 달리하는 경우가 많았으나, 그 후반기부터는 각종 혼화재료를 사용하여 콘크리트의 결점을 보완하고 각종 요구성능에 부응하는 다양한 품질의 콘크리트를 제조하고 있다. 따라서 이같은 다양한 요구에 부응키 위해서는 혼화재료의 사용이 필수적이므로 본 연구에서는 강도증진 및 수화열 저감목적으로 많이 사용되고 있는 실리카흄, 플라이애쉬, 고로슬래그 미분말 및 농업부산물인 왕겨재의 특성을 규명키 위하여 이들을 혼입한 콘크리트에 대해서 단위결합재량별(300~600kg/$m^3$)로 이들 각각의 혼입률에 따라서 시공성 및 강도특성을 분석한 후 각 혼화재의 성능을 발휘할 수 있는 최소 결합재량과 시공성 및 강도특성이 가장 우수한 최적 혼입률 등을 도출하였다.

중소하천 용수용 보의 설치에 따른 하상변화 분석 (Analysis of River Bed Variation with Weir Construction in Small and Medium Rivers)

  • 오지은;김병찬;이종석
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.205-205
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    • 2011
  • 우리나라의 중소하천에는 하상경사 조정과 농업용수 확보 등의 목적으로 많은 보가 설치되어 있다. 하천에 보를 설치하면 보를 기준으로 상 하류의 흐름특성이 변하고, 홍수시 소통이 원활하지 않아서 제방이 붕괴되는 등의 피해를 발생시킨다. 또한 유입유사의 흐름을 차단하여 상류단에 퇴적이, 하류단에는 침식을 발생시켜 하상변동이 일어나게 된다. 하상변동은 단기적으로는 하천에서의 취수, 배수와 주운 등 하천관리에 직접적인 영향을 주고, 장기적인 면에서는 하천 시설물의 안정, 홍수위 및 지하수위의 변화, 하천부지의 변화 등 하천 및 유역관리에 광범위한 영향을 주고 있다. 따라서 하천의 유황 및 하상재료의 인위적인 변화에 의한 하상변동을 예측하고 분석하는 것은 하천계획 및 운용 관리면에서 매우 중요하다. 본 연구는 경안천 유역에 설치된 보를 대상으로 설치 전의 지형자료 및 수리학적 자료를 이용하여 모델링을 하였고, 이를 토대로 설치 후의 수리학적 특성 및 하상변동을 분석하였다. 모델링은 종 횡단으로 모의할 수 있는 2차원 유한요소모형인 RMA-2를 이용하여 보를 설치하기 전 후의 수위, 유속 등의 흐름특성을 모의하였고, SED-2D를 이용하여 하상변동 특성을 비교 분석하고자 하였다. 그 결과 경안천 유역에 설치된 보로 인해 보의 상류단에서는 수위가 상승하고 유속이 감소하는 경향을 나타내고, 유사의 퇴적으로 인해 하상 상승이 발생하였다. 또한 보의 하류단에서는 보월류시 유속이 증가하여 수위가 하강하는 흐름특성을 보였고 침식이 발생하였다.

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모로코의 밭 관개사업과 경지정리

  • 김주영
    • 한국농공학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.12-17
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    • 1983
  • 20년전(年前)에 모로코에서 경지정리(耕地整理)와 관개조직(灌漑組織)의 배치(配置)에 관(關)한 모델이 개발(開發)되어 널리 사용(使用)되고 있다. '합리적(合理的) 배치법(配置法)'이라고 이름이 붙은 이 방법(方法)은 토지소유규모(土地所有規模)가 영세(零細)하고 여러가지 밭작물(作物)을 재배(栽培)하는 지역(地域)에서 현대적(現代的)인 농사법(農事法)과 윤환급수(輪環給水)를 하는데 적합(適合)한 방법(方法)이다. '합리적(合理的) 배치법(配置法)'은 다음 두가지의 다른 관개배치법(灌漑配置法)을 결합(結合)시킨 것이다. (1) 현대적(現代的) 집단농사(集團農事), 특(特)히 집단(集團) 경운(耕耘)을 주(主)로 한 농경기술자적(農耕技術者的)인 방법(方法), (2) 관개수로(灌漑水路), 배수로(排水路), 농도등(農道等)을 포함(包含)한 영구적(永久的) 포장관개조직(圃場灌漑組織)을 가진 관개공학기술자적(灌漑工學技術者的)인 방법(方法). 합리적(合理的) 배치법(配置法)은 분산(分散)된 여러개의 작은 필지를 통합(統合)하여 관개(灌漑)에 적합(適合)한 크기로 만드는데 관계(關係)되는 여러가지 요인(要因)을 다루어야 하며 필지의 크기, 지표(地表) 또는 스프링클러등의 관개방법, 작물(作物)의 종류(種類), 윤작(輪作), 농업(農業)의 기계화등(機械化等)이 이에 속(屬)한다. 이 방법(方法)을 적용(適用)한 지구(地區)에서 나타난 이점(利點)으로는 관개효율(灌漑效率)의 증가(增加), 수량(收量)의 증가(增加), 토지이용률(土地利用率)의 증가(增加), 현대적(現代的) 농사법(農事法)의 적용(適用) 증가등(增加等)이 있다.

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살충성 형질 전환 토마토 식물체의 분자 육종 (Molecular Breeding of Transgenic Tomato Plants Expressing the ${\delta}-Endotoxin$ Gene of Bacillus thuringiensis subsp. tenebrionis)

  • 임성렬
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제41권2호
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    • pp.137-140
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    • 1998
  • 딱정 벌레목 유충에 살충성을 나타내는 형질 전환 토마토 식물체를 4세대까지 분자 육종을 하였다. 분자 육종된 4세대 식물체에서 살충성 유전자인 B.t.t. 독소 유전자와 유전자가 발현되는 것을 확인하였다. 이 4세대 형질 전환 식물체는 독소 유전자 발현에 의해 딱정 벌레 유충에 살충성을 나타내고 있음이 확인 되었고, 4세대 형질 전환 식물체는 염색체는 2 배수체로 확인되어 정상적인 토마토 식물체임이 증명 되었다. 이 결과들은 형질 전환에 사용된 독소 유전자가 다음 세대로 안정되게 유전되고 있음을 나타내고 있다는 증거이다. 이러한 형질 전환된 식물체의 분자 육종은 농업에 있어서 현재의 일시적인 해충 방제에 비해 장기적인 해충 구제에 대한 새로운 방법의 가능성을 제시하고 있다고 하겠다.

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확장 TOPMODEL의 영역화 민감도 분석 (Regionalized Sensitivity Analysis of Extended TOPMODEL)

  • 김상현
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제31권6호
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    • pp.741-755
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    • 1998
  • 인공배수 되고 있는 농업유역을 위한 확장된 TOPMODEL은 강우유출 모의를 위해 개발되어졌다. 불포화흐름의 해석을 위해 기존 모형의 저류함수법과 본 연구에서 새로이 제시하는 전달함수법을 비교하였다. 매개변수의 민감도 결정과 저류함수법과 전달함수법간의 거동의 비교를 위하여 영역화 민감도 분석기법이 쓰였다. Monte-Carlo 방법을 활용한 변수 추정시, 전달함수를 활용한 모의가 보다 많은 성공적인 모의결과의 변수조합이 관찰되었다. 강우유출 양상의 계절적 변동을 고려하기 위해 일곱 개의 강우사상이 만감도 분석에 활용되었다.

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농업용수 수요량의 지역적 특성 조사 연구(관개배수 \circled1) (A Study on the Regional Property for the Agricultural Water Demand)

  • 김선주;이광야;여운식;박재흥
    • 한국농공학회:학술대회논문집
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    • 한국농공학회 2000년도 학술발표회 발표논문집
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    • pp.120-125
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    • 2000
  • This study analyzes agricultural water demand nationwide which calculated by the estimation system for agricultural water demand(ESAD) with the data are observed in the other Studies. The results are as follows. Maximum, minimum and average values of annual evapotranspiration in paddy in 1,767 boundaries covering all the country are estimated as 819.2mm, 595.2mm and 702.9mm respectively. In the case of transplant seeding, the annual effective rainfall is estimated as 834.7mm to 464.3mm, while the average is 635.3mm. The amount of effective rainfall is largest in case of transplant seedlings and then come watered direct seeding and dry direct seeding regardless of region. Maximum, minimum and average values of annual evapotranspiration in upland in 1,767 boundaries are estimated as 659.97mm, 129.3mm and 411.8mm respectively. The annual effective rainfall is estimated as 607.2mm to 68.3mm while the average is 257.4mm. infiltration ratio in paddy in 1,767 boundaries applied in ESAD is 5.06mm/day in average, varying from 12.0mm/day to 2.0mm/day. Applied conveyance loss is 12.8% in average, varying from 18.0% to 8.0%.

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일본의 쌀 생산, 유통 및 이용현황 (The Production, Distribution, and Utilization of Rice in Japan)

  • Inouchi, Naoyoshi
    • 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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    • 한국식품저장유통학회 2002년도 창립 10주년 기념 국제학술심포지움
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    • pp.32-45
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    • 2002
  • 일본은 기후적으로도 쌀의 생산에 적합하며 쌀은 일본의 주곡이다. 1893년 국립농업연구소가 설치된 이래로 쌀은 품질과 단보당 생산량이 꾸준히 개선되어와 6/1의 노동시간으로 생산량은 2.5배의 증가를 가져왔다. 이러한 진전은 재배방법의 개선, 비료, 농약, 재배기술, 기계화, 관개배수, 농지개량 등의 요인들로 볼 수 있다. 현재 일본에서 생산되고 있는 주요 쌀 품종으로는 코시히카리(35.5%), 히토메보레(9.7%), 히노히카리(9.0%), 아키다코마치(8.5%), 키라라(4.8%) 등 10여 품종이며 최근에는 형질전환 품종의 연구와 함께 생물공학적 연구, 생리, 품질, 곤충과 잡초, 토양, 식품가공 등 기본적인 연구에 심혈을 기울이고 있다. 새로운 형태의 쌀 품종으로는 냉동조리쌀밥, 초밥, 레토르트룡 쌀 등 가공용으로 적합하도록 하기 위하여 아밀로오즈의 함량을 5-15%로 낮춘 쌀이나 카레, 필라프, 튀김 쌀 등의 용도에 적합하도록 아밀로오스의 함량을 30%이상으로 높인 쌀 뿐만 아니라 곡립의 크기와 길이 등을 변형시킨 쌀, 유색미, 향미, 단백질 함량 조절 쌀, 거대 배아미, lipoxigenase 활성을 없앤 쌀, 단맛나는 쌀 등이 연구, 생산되고 있다. 일본에서의 쌀이용은 먼저 가공용 쌀을 들 수 있다. 밥, 청주, 스낵, 쌀가루, 미소발효 등 다양하게 이용이 되고 있으며 parboiled rice와 이의 색과 향을 개선한 converted rice, 현미를 이용한 가공쌀, 쌀빵, 현미가루, 세척미, 쌀국수, 쌀스낵, 당과, 죽, ?은 채소아 함께하는 타키코미고한, 초밥, 냉동쌀밥, 무균포장밥, 건조밥, 즉석밥 등 매우 다양하다.

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