• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.889-893
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• 2012

전 국토의 약 7.6%를 차지하고 있는 밭은 장마철이나 집중호우에 의해 하천의 탁수문제를 유발할 뿐만 아니라, 수생태계에도 악영향을 미치기 때문에 비점오염원을 저감시켜야 한다. 이러한 비점오염원을 줄이기 위한 여러 최적관리방법 중 침사구를 밭의 유출부에 적용하여 비점오염물질의 유출저감효과를 평가 하고자 하였다. 평가 방법은 6개(각 110m2)의 무밭을 조성하여 무 재배기간(2011년 4월부터 7월) 동안 시험포에서 발생하는 강우유출수를 1.125 m3($1.5m{\times}1.5m{\times}0.5m$) 크기의 침사구 3개로 각각 유입되도록 하였다. 침사구로 유입된 유출수는 토양으로 침투 및 저류 또는 증발되도록 하였고, 강우에 의한 유출수의 양이 침사구의 용량보다 클 경우 침사구 유출부를 통해 유출되도록 하였다. 연구 결과 평균 64.1%의 유출량 저감효과가 있는 것으로 나타났으며, 수질농도는 BOD5 39.0%, SS 62.1%, CODMn 43.4%, DOC 43.5%, T-N 40.0%, T-P 41.2%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 유출량과 수질농도를 고려한 오염부하 저감효과는 유출량이 적었던 #2와 #3의 침사구에서 모든 수질항목에서 각각 80%와 90% 이상의 저감효과가 나타났다. 본 연구의 결과를 바탕으로 밭에서 발생하는 비점오염물질 저감을 위해 밭의 유출부에 작은 웅덩이와 같은 침사구를 설치할 경우 비점오염을 저감하는데 매우 효과적인 것으로 판단된다. 또한 강우유출수가 적을 경우 침사구에 의한 유사량의 저감효과도 매우 클 것으로 판단된다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염원을 줄이기 위해서는 본 연구와 같이 밭의 지표를 볏짚이나 다른 피복재 등으로 피복하여 토양의 이동을 최소한으로 줄여 오염부하량을 저감하고, 유출이 발생할 경우 밭의 유출부에 침사구를 설치하여 하천으로 유입되는 오염물질을 저감해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.140-140
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• 2020

도암호 유역 위치한 강원도 평창군 대관령면 일대는 고랭지 농업이 주로 이루어지는 곳으로 강우시 토양 유실로 인한 하천의 수질오염이 빈번하게 발생하고 있다. 비점오염원은 강우시 호수와 하천으로 유입되는 특징을 가지고 있으며 불특정 발생원에서 불특정 기상조건과 경로에 의해 발생하여 지속적인 모니터링에는 어려움이 따른다. 이러한 비점오염원 중에서도 농촌지역에서 발생되는 비점오염원은 정확한 기작이 분석되지 않고 있어 수질오염에 큰 문제가 되고 있다. 본 연구는 도암호 유역 송천에서 2019년 7월부터 10월까지 6회 모니터링을 실시하였다. 이후 각 강우사상에서 비점오염물질의 유출에 미치는 강우요인(선행무강우일수, 강우지속시간, 총 강우량, 최대강우량, 평균강우량)을 분석하였다. 또한 강우유출수 분석을 통해 유량가중평균농도(EMC, Event Mean Concentration)을 산정하여 각 강우사상에서 유출된 오염원의 농도를 정량화하였으며, 초기세척비율(MFFn, Mass First Flush ratio)를 산정하여 강우초기에 유출된 오염원의 농도를 알아보았다. 분석결과 강우의 특성과 모니터링 시기별 영농단계에 의해 강우사상별 오염원의 농도와 초기세척비율의 차이를 보인 것으로 판단된다. 추후 지속적인 모니터링과 분석을 통한 강우강도에 따른 효율적인 비점오염원 저감대책과 관리 방안이 필요할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.283-287
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• 2011

농업비점오염원의 오염원 관리를 위해서는 오염물질의 발생과 운반에 직접적으로 영향을 미치는 농업수문학 기술에 바탕을 두고 우리나라의 집약농업의 특성을 정확히 반영할 수 있는 최적관리방법의 개발과 비점오염저감효과를 검증할 수 있는 현장실험이 수반되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 지표피복재를 이용하여 밭의 토양침투를 증가시고 유속 및 유출량 감소를 통해 토양유실과 비점오염원을 저감하고자 하였다. 실험방법은 실제 영농과 동일하게 무를 재배한 뒤 볏짚거적을 이용하여 밭의 토양 표면을 피복하여 유량과 수질농도를 측정하였다. 연구기간 동안 총 3차례(2010년 9월 9~12일, 9월 21일, 10월 2~3일)의 강우가 발생하였고, 이때 발생한 강우량은 각 359.2 mm, 49 mm, 28.8 mm이였다. 각 시험포에서 볏짚거적으로 인해 저감된 유출량의 저감효율은 볏짚거적을 피복하지 않은 나지상태의 밭 보다 약 33∼75%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 75%의 유출률 저감 효과가 가장 크게 나타난 강우사상은 30 mm 이하의 강우가 발생한 10월 2~3일의 강우사상에서 나타났다. 강우량과 강우강도는 28.8 mm와 1.92 mm/hr으로 나타났으며, 이때 발생한 유출량은 나지에서 $0.36\;m^3$, 볏짚거적을 피복한 시험포에서는 $0.08\;m^3$이 발생하였다. 나지상태와 볏짚거적을 피복한 시험포의 오염부하의 값을 비교한 결과 볏짚거적을 피복한 시험포에서 $BOD_5$ 항목은 64.3%, SS 80.8%, $COD_{Mn}$ 66.7%, DOC 80.2%, T-N 56.6% 그리고 T-P 56.1%의 오염부하 저감효과가 나타났다. 본 연구의 결과와 같이 지표를 볏짚거적으로 피복할 경우 시험포에서 유출시작 시간 지연효과와 강우에 의한 첨두유출량 및 유출량 감소 효과가 나타나는 것으로 나타났으며, 연구결과는 농업 비점오염원의 최적관리를 위한 과학적 근거자료 제공 및 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.991-995
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• 2010

충주댐 유역을 대상으로, SWAT-K 모형의 적용을 통해 신뢰성 있는 장기간의 유량 및 수질모의자료를 기반으로 오염물질의 거동 특성을 파악하는 한편, 각 하천구간내 오염물질의 침식과 퇴적, 생물학적 변환 및 자정작용 등을 고려한 하천구간별 유달율을 산정하였으며, 각 하천구간별 유달 특성을 이용하여 점원 비점원에 의한 배출부하량 및 토지이용별(논 밭 산림) 배출부하량이 유역 하류측 충주댐 지점에서의 총 유달부하량에 미치는 영향을 평가하였다. 오염원별 기여도 분석 결과, 전체 유사량의 84%, 총질소의 93%, 총인인 92% 정도가 비점오염원에 의한 영향으로 나타났으며, 토지이용별로는 유사나 총인은 밭의 기여도가 높게 나타난 반면, 총질소는 유역내 면적비중이 큰 산림에 의한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2011

오염물질은 배출원의 형태에 따라 점오염물질과 비점오염물질로 구분하고 있고 점오염물질은 생활하수, 산업폐수, 축산폐수, 환경기초시설 방류수 등으로 발생원이 명확하고 수집하여 처리 및 관리가 용이하나 비점오염물질은 배출위치가 명확하지 않으며, 강우 시 일시적으로 대량 배출되는 특징을 가진 농경지, 도로, 대지, 임야 등에서 배출되는 오염물질을 말한다. 우리나라에서 비점오염은 전체 수질오염의 42~67%(2003년)를 차지하는 것으로 나타났고, 2015년에는 전체 수질오염의 65~75%에 이를 것으로 예상되고 있다. 이 중 농업 비점오염원은 총 수질 오염량의 30%이상을 차지할 것으로 추정하고 있으나 이를 저감하기 위한 최적관리방법의 효과검증에 관한 연구는 아직 미미한 상태이다. 이에 본 연구에서는 농경지 중 밭에서 발생하는 비점오염을 저감하기 위한 기법으로 다양한 규모와 형태의 Silt Fence/식생밭두렁/침사구를 설치하여 밭 비점오염에 대한 저감효과를 평가하고 제어대책을 개발하여 최적관리기법을 제시하고 이에 대한 매뉴얼을 개발하기 위한 기초연구를 실시하려 한다. Silt Fence는 주로 건설공사현장에서 홍수유출 발생 시 인접한 하천 및 호소 등으로 유사 및 오염물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 임시적으로 설치하는 시설로 합성 직물 필터를 나무나 금속 막대로 연결하여 등고선 방향으로 설치하는 것으로 대상 지역의 토양이 교란되기 전에 그 지역 아래쪽에 설치한다. 식생밭두렁은 밭의 이랑의 길이가 길어질수록 강우 시 빗물이 하단에 이를 때 늘어난 유량과 빠른 유속으로 토양침식이 가중되는데, 이때 30~35m간격으로 식생밭두렁을 설치하게 되면 상부와 하부의 침식정도가 유사한 경향을 보여 식생밭두렁을 설치하지 않은 지역에 비해 토양의 침식정도가 작게 나타나게 된다. 이러한 Silt Fence/식생밭두렁/침사구의 밭 비점오염의 저감효과 평가 및 제어대책 개발을 위한 기초 실험을 수행하기 위해 경상남도 사천시 용현면 선진리 일대에 시험포장을 조성 하였으며, 시험포장내에 6개의 Plot을 만들어 하단부에 포장에서의 유출수의 유량을 측정하기 위해 플룸을 설치하였고 실내실험을 통해 플룸의 수위-유량관계 곡선을 작성하였다. 포장의 토양특성을 판별하기 위해 Plot별로 토양시료를 채취하여 특성을 분석 한 결과 6개 Plot모두 모래함량이 많은 점토질 사질토로 분류되었다. 향후 강우 시 시험포장에서 발생하는 유출수의 수질을 분석하고 Silt Fence/식생밭두렁/침사구의 오염물질 저감효과를 분석하여 제어대책을 개발하게 되면 농업수자원확보를 위한 관리방안 선정을 위한 정책수립에 활용될 수 있으며 비점오염 배출을 최소화시켜 수질의 개선에 기여할 뿐만 아니라 우리나라 농업에 적합한 최적영농관리기술을 개발 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.781-781
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• 2012

본 연구에서는 수문-수질 모의가 가능한 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 경안천 상류의 별미천 유역($1.21km^2$)을 대상으로 최적관리기법(Best Management Practice, BMP) 적용에 따른 비점오염원 저감효과를 분석하고자 한다. 이를 위해, 별미천 유역내 논($0.049km^2$)과 밭($0.018km^2$) 지역에 대한 BMP 시나리오를 작성하였다. 먼저, 논에서는 계단식(Terrace) 재배 방법을 적용하였으며, 밭에서는 등고선(Contour farming) 재배 방법과 볏짚지표피복 시나리오를 적용하였다. 여기서, 볏짚지표피복 시나리오는 현재 $1276.6m^2$, 경사도 약 3.2%의 콩 재배가 이루어지고 있는 시험포장에서 수행된 결과를 이용하여 SWAT 모형의 지표유출관련 매개 변수를 조정하였다. SWAT 모형의 적용성 평가를 위해, 1:5,000 수치지도로부터 2m DEM(Digital Elevation Model) 및 QuickBird(2006.05.01) 위성영상으로부터 스크린 디지타이징기법(On-Screen Digitizing Method)을 이용하여 총 21개 토지이용항목의 1:5,000급 정밀토지이용도를 작성하고, 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도를 구축하였다. 또한, 유역출구점에서 자동수위 및 강우량 계측기, 수질측정을 위한 오토샘플러를 설치하여 시간당 수위(유량), 강우 자료와 강우발생에 따른 수질자료(Sediment, Total Nitrogen, Total Phosphorus)를 이용하여 모형의 검보정(2011.06.08 ~ 2011.10.31)을 실시하였다. 모형의 검보정 후, 논에서의 Terrace 및 밭에서의 Contour farming, 밭 시험포장에서의 저감효과가 분석된 지표피복시나리오의 적용을 위한 SWAT 모형의 관련 매개변수를 정의하고, 각 BMP 시나리오별 비점오염원 저감효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.987-991
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• 2006

본 연구에서는 유역의 비점오염물질의 거동을 해석할 수 있는 분포형 모델링 기법으로서 SWAT 모형을 선정하고, 충주댐 유역에 대해 모형 입력자료 및 물리적 매개변수 자료를 구축하였다. 구축된 모형을 이용하여 각 하도구간별 오염원에 따른 오염부하량 발생량을 비교한 결과, 산림지로 구성된 대부분의 상류부 소유역에서 점오염원에 의한 부하량이 매우 작게 나타났으며, 총 오염부하량도 상대적으로 작게 나타났다. 다만, 상류유역 중에서 유역면적이 상대적으로 넓고 유역내 밭의 비율이 높은 송천 유역의 경우는 오염부하량이 다소 높게 나타났다. 그리고 제천시를 포함하고 있는 도시지역인 8번 유역에서는 점오염원에 의한 부하량이 비점오염원에 의한 부하량보다 높게 나타났으며, 유역 전체로는 총질소의 경우 14%, 총인의 경우 23% 정도가 점원에 의한 오염부하량으로 나타났다. 이상의 결과로부터 각 하도구간별로 오염원에 따른 오염부하량을 비교함으로써 대상유역에서의 점오염원과 비점오염원에 의한 부하량의 영향을 검토할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.452-452
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• 2021

하천 및 호소수역에 대한 수질오염원이 지속적으로 증가하는 경우에는 일반적인 농도규제 방식으로는 수질개선에 한계가 나타난다. 이를 해결하기 위해 목표 수질 한도 내에서 유역 배출원의 오염물질총량 관리를 목적으로 하는 수질오염총량관리제 개념이 도입되어 단위유역 지자체별 배출부하량을 관리하고 있지만, 지역의 오염원 배출 특성을 고려하지 않은 저감계획은 오히려 유역 내 새로운 오염원으로 전락하여 수질 개선 효과가 나타나지 않을 수 있다. 따라서 효율적인 총량 관리를 위해서는 수계 내 오염원 파악이 필수적이다. 본 연구에서는 수질오염총량제 대상 하천인 굴포천의 수질 오염원 분석을 위해 2016년, 2017년 굴포천 유역 토지이용 자료를 활용하여 수질항목과의 상관성을 파악하고 2016년부터 2020년까지 최근 5년 동안 총량측정망을 통해 측정된 유량 및 수질 자료를 이용해 상류, 중류, 하류 각각의 유량-부하량 관계식을 도출하여 지점별 수질 오염원 특성을 분석하였다. 상관분석 결과, 강우 시 밭과 BOD, SS, T-P는 양의 상관성을 보였고, T-N은 강우, 비 강우 시 관계없이 밭, 논에서 높은 양의 상관성을 보였다. 유량-부하량 관계식 도출 결과, 상류의 경우 BOD, COD, T-P, TOC, SS는 유량이 증가함에 따라 농도가 감소하는 특성을 나타내었는데 이는 2019년 4월 이후 오존처리 재이용수 방류에 따른 유량 증가의 영향이라고 사료 된다. 반면 T-N은 유량이 증가함에 따라 농도가 증가하는 특성을 나타내었는데 이는 오존처리 재이용수의 T-N 농도가 하천의 T-N 농도 보다 높아 발생한 것으로 보인다. 중류와 하류의 경우 BOD, COD, T-P, TOC, SS는 유량이 증가함에 따라 농도가 증가하는 특성을 나타내어 강우 시 비점오염원의 영향이 있는 것으로 보인다. 특히, 하류의 경우 유량이 증가함에 따라 수질 농도가 급격히 증가하여 중류에 비해 비점오염원 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2018

전 세계적인 기후변화로 인한 기상이변 현상으로 국지성 호우가 빈번하게 발생하는 시점에 강우로 인한 토양유실 문제가 심각하게 대두되고 있다. 특히 토양유실은 도시지역보단 농업지역에서 다량 발생되고 있어 많은 영양염류가 하천으로 유입되 환경문제가 빈번히 발생되고 있다. 이러한 토양유실문제를 저감시키기 위해서 환경부에서는 비점오염원관리지역을 지정하여 관리하고 있다. 강원도 내 비점오염원관리지역으로 선정된 홍천군 자운지구는 소양호 상류에 위치한 지역으로 대부분의 농경지가 고랭지밭으로 구성되어 있다. 홍천군 자운지구 내 고랭지밭은 대규모 농업단지로 구성되어 있어 지역 내 위치한 구거가 무단으로 점용되어 농경지로 활용되는 문제점이 발생하고 있다. 이에 홍천군에서는 농경지로 점용된 구거를 복원하는 사업을 진행하고 있지만 길제 구거 복원으로 저감되는 토양유실량에 대한 분석은 수행되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 비점오염원관리지역으로 지정된 홍천군 자운지구의 지적 상 농경지로 이용되고 있는 구거를 복원할 경우 발생되는 토양유실저감효과를 분석했다. 구거복원에 따른 토양유실저감효과를 분석하기 위해 사용된 모형은 SATEEC L Module이다. SATEEC L Module은 수치표고모형과 최대 허용 경사장을 이용하여 경사장을 산정한 후 Moore and Burch의 방법을 이용하여 LS factor를 산정하도록 구성되어 있다. 해당 Module을 사용하여 산정된 LS factor와 USLE 공식을 적용하여 구거 복원 시 저감되는 토양유실량을 분석했다. 분석결과 점용된 구거를 복원하면 자운지구 내 발생되는 토양유실량을 약 16.6%를 저감할 수 있는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 분석된 결과는 비점오염원관리지역의 토양유실을 저감할 수 있는 방법연구에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.179-179
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• 2011

근래 농촌지역에서의 하천 및 저수지의 수질오염에 관하여 관심이 고조됨에 따라 비오염원에 대한 파악과 대책을 세우기 위해 관련분야에서 많은 연구가 진행 되고 있다. 비점오염원은 주로 강우나 유출에 의해 배출되기 때문에 배출 장소와 경로가 불분명하고 다양하다. 비점오염의 관리를 위한 유역모델로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용한 연구가 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 SWAT 모델은 유역모델로써 농촌지역에 논, 밭에서의 비점오염원 기작을 표현하기에는 공간적 범위의 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 예당저수지 유역(465.12 km2)을 대상으로 유역규모의 SWAT 모델과 유역-필드규모에 적용 가능한 SWAT-APEX (Agricultural Policy/Environmental eXtender) 모델의 수질(T-N, T-P) 모의결과를 비교하여 SWAT-APEX 모델의 적용성을 평가하고자 하였다. 모형의 적용을 위한 입력자료로 기상자료와 지형자료를 구축하였으며 기상자료로 예당저수지유역 3개의 강우관측소 자료를 수집하여 구축하였으며, 지형자료로 격자크기 30m의 DEM (Digital Elevation Model)과 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도와 토지이용도는 환경부로부터 1:25,000 중분류 토지이용도를 이용하였다. 또한 환경부에서 제공하는 월단위 하천수질 자료(기간)를 구축하여 모형의 검증을 실시하였다. 분석과정으로 SWAT 모델에서의 유역차원 수문, 수질 모의를 한 후, APEX 모델을 이용하여 소유역별 논, 밭에 대한 필드단위에 오염물질 모의 후 각각 소유역 출구에서 APEX 모델에 결과를 반영한 SWAT-APEX 모의를 거쳐 최종 유역출구에서의 유출량과 수질항목을 분석하였다. 모의 결과 유출량에 대해 Nash와 Sutcliffe (1970)가 제안한 모델효율성계수 (Model Efficient, ME)는 0.67, 결정계수는 0.69 그리고 수질항목의 결정계수는 각각 0.77, 0.75으로 분석되었다. 또한, SWAT-APEX 모의 결과 수질항목의 결정계수는 각각 0.80, 0.72이었다. 따라서, 본 연구에서 농촌지역의 비점오염원 모의는 필드모의를 반영한 SWAT-APEX 모델 결과가 SWAT 모델만 적용한 결과보다 정확한 비점오염 모의가 이루어졌다고 판단 할 수 있다.