• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.455-463
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• 2011

기존의 건설기술 대부분은 주변 환경을 고려하지 않은 채 개발 적용되어 왔으며, 이는 일부 시설을 혐오시설로 받아들이는 지역주민들과의 마찰, 불투수층의 증가로 인한 도시내 환경수리학적문제 등과 같은 다양한 문제점을 야기하고 있다. 이와 더불어, 국내 강우유출수 관리에 대한 관심과 인식이 높아지면서 도시의 경제적인 측면뿐만 아니라 심미적인 측면, 환경적인 측면 등을 동시에 고려한 지속가능한 개발 및 친환경 건설기술이 요구되고 있다. LID(Low Impact Development)는 기존의 수리학적 기능을 최대한 유지하면서 강우시 발생되는 비점오염물질을 효율적으로 관리하는 기술로 국내외적으로 이에 대한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 본 연구는 도시지역(도로, 주차장 등)에 적용하기 위한 소규모 인공습지 기술을 개발하고자, Test-bed 시설 설치 및 모니터링을 실시하였다. SCW-1의 경우, TSS 65.9%, $COD_{Cr}$ 52.9%, TN 45.6%, TP 55.4%, Total Fe 67.2%, Total Pb 50.4%의 평균저감효율을 보이는 것으로 나타났으며, SCW-2는 TSS 82.4%, $COD_{Cr}$ 61.9%, TN 51.4%, TP 48.2%, Total Fe 73.8%, Total Pb 41.9%로 나타나, 도시지역의 주된 비점오염물질인 입자상물질과 중금속물질의 저감효과가 비교적 뛰어난 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 소규모 인공습지가 향후 도시내 효율적인 물순환 시스템을 구축하고, 수생태계 보전에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.24-31
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• 2016

도시화에 따른 불투수면 증가로 인한 자연적 물순환 시스템 왜곡 현상과 더불어 불투수면에 축적된 다양한 오염물질은 강우 시 유역 및 하천으로 유입되어 다양한 오염을 일으킨다. 특히 대부분의 강우가 여름철에 집중되는 국내 계절적 특성은 집중호우에 따른 비점오염물질의 수계 과대 유입에 대한 우려를 높이고 있어, 이를 효과적으로 처리하고 재이용하기 위한 다양한 형태의 빗물처리 및 재이용 시설에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 강우시 지붕 유출수의 오염특성을 파악하고, 강우 초기 고농도 빗물 유출수를 효과적으로 처리하기 위한 소규모의 빗물정원 포함 형태의 빗물처리시설을 구성하였으며, 처리시설에 포함된 빗물정원에서의 오염물질 처리 효율을 높이기 위해 실험실 규모의 인공강우를 이용한 다양한 여재 구성 오염물질(TN, TP, CODcr) 제거율 실험을 실시하였다. 이를 통해 제거효율이 가장 높은 피트머스(Peatmoss)와 자갈, 모래를 구성된 빗물정원을 시범유역에 설치하여 오염물질 제거효율을 측정하였다. 2015년 6월 ~ 7월까지 4회의 실제 강우에 대한 강우사상별 시간별, 강우사상별, 농도별 오염물질 제거율을 분석 한 결과 강우강도가 높거나 강우량이 커질수록 고농도의 오염물질이 빗물처리시설 내 빗물정원으로 유입되었으며, 분석 결과 오염물질의 제거율은 저농도 일 때 보다 고농도 일 때 더 높은 것으로 나타났다. 대규모의 빗물처리시설을 설치하기 어려운 도심지에서, 위와 같은 소규모 시설을 효과적으로 활용 한다면, 도시 유역에서 강우시 발생하는 초기세척효과에 의한 비점오염 형태의 오염물질 유입을 차단해 오염물질 부하를 저감하는데 효과적으로 활용 될 수 있을 것으로 판단되며, 나아가 도서 지역내 용수공급을 위한 소규모 재이용 시설로도 활용 가치가 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제2권4호
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• pp.305-310
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• 2015

서울시는 2014년 기존의 서울시 물순환 조례에 저영향개발 (low impact development, LID)을 포함하는 조례개정을 통해 빗물관리의 토대를 마련하였다. 새롭게 개정된 조례에서는 2050년까지 연 강수량의 약 630 mm를 저류 및 침투시킬 것을 계획하고 있으며, 침투, 저류 및 식생을 활용하는 빗물관리시스템을 도입하여 관리하고자 한다. 저영향개발기법은 개발사업에서 생태, 물순환, 환경 등의 목표를 달성하고자 할 때 적용할 수 있는 중요한 기법이다. 본 연구에서는 서울시에 적용한 침투형 빗물받이, 생태저류형 배수로 및 투수성 포장 등의 다양한 물순환 시설 (LID)의 효과를 평가하기 위하여 수행되었다. 모니터링 결과 다른 시설에 비하여 투수성 포장에서 강우유출 저감효과가 가장 높게 나타났으나, 공극막힘현상을 줄이기 위한 방안이 설계에 반영되어야 하는 것으로 나타났다. 비점오염물질 유출저감의 경우 자동차 운행정도에 의한 오염물질 축적이 큰 영향을 끼친 침투형 빗물받이, 물리 및 생물학적 기작의 영향을 받은 생태저류형 배수로에서 높게 분석되었다. 다양한 목적으로의 저영향개발 기법 적용은 물순환 효과뿐만 아니라 환경오염저감, 생태복원, 심미적 효과 등의 다양한 효과를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.23-39
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• 2014

인공 빗물 저류조는 도심지에 설치되어 빗물의 재활용이 가능하도록 한 친환경 우수유출 저감시설이나 지면에 내린 빗물을 직접 이용하기 위해서는 도심지의 초기강우에 포함된 고농도의 비점오염원을 정화할 수 있는 시설이 수반되어야 한다. 본 논문에서는 인공 빗물 저류조에 적용할 수 있는 비점오염원 정화시설로서 경제성과 정화효율이 우수한 토양여과시설을 채택하여 실제 비점오염물질에 대한 모래 정화층의 입도분포에 따른 폐색특성을 연구하였다. 이를 위해 일련의 실내 챔버시험을 수행하고 폐색이론에 의한 비점오염원 제거 예측 모델을 제시하였다. 우선, 실내 챔버시험은 미세입자로 구성된 점토와 서울시내 도로에서 채집된 실제 비점오염원으로 제조된 인공 오염수를 이용하여, 5종류의 다양한 입도로 구성된 모래 정화층을 대상으로 수행되었다. 실내 챔버시험에서는 모래 정화층에 유입 및 유출된 인공 오염수의 TSS(총 부유물질)와 COD(화학적 산소 요구량)를 측정하여 오염입자의 크기에 따른 모래 정화층의 정화효율을 평가하였고, 정화층 간극에 폐색되는 비점오염입자의 누적무게를 산출하였다. 다음으로, 모래 정화층의 폐색특성을 이론적으로 규명하기 위해 비점오염원 제거 예측모델을 모래 정화층의 입도와 구성에 따른 특성과 투수계수 및 간극률의 변화 조건을 고려하여 제시하였다. 실내 챔버시험과 예측 모델로부터 산정한 모래 정화층에 폐색된 입자의 누적무게를 비교하여 폐색특성 지표인 Lumped parameter ${\theta}$를 추정하였으며, ${\theta}$는 모래 정화층에 폐색되는 오염입자의 양에 큰 영향을 주는 것을 확인하였다. 모래 정화층의 폐색 예측모델로부터 현장 인공 빗물 저류조에 적합한 최적의 비점오염 제거 시스템으로 유효입경 1.49mm(상부)와 유효입경 0.93mm(하부)의 모래로 구성된 이중 정화층을 제시하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.99-106
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• 2006

고속도로는 건조시 많은 차량의 운행으로 인하여 오염물질의 축적이 높고, 강우시 불투수율이 높아 다량의 강우유출 수가 발생하는 지역이다. 특히 고속도로에서 발생하는 중금속, 각종 독성물질 및 입자상 오염물질들은 유출시 생태계에 큰 영향을 끼치게 된다. 따라서 본 논문은 2005년 개정된 수질환경보전법 및 비점오염원 관리 지침에 의거하여 바람직한 친환경적 고속도로 건설 및 유지관리를 위한 기초자료 제공을 위하여 수행된 연구이다. 이러한 기초자료를 확보하기 위하여 국내 4개 고속도로 지역에서 강우시 모니터링이 수행되었으며, 그 결과를 본 논문에 정리하고자 한다. 건조시에 축적된 각종 오염물질들은 강우 시작과 함께 고속도로로부터 유출되게 되는데, 특히 강우 초기에 다량의 오염물질 유출이 발생하는 초기강우 현상을 모니터링을 통하여 확인하였다. 유출되는 오염물질의 95% 신뢰 범위를 살펴보면, TSS의 경우 154.7-257.1 mg/L, COD가 138.9-197.6 mg/L, oil & grease가 3.5-6.4 mg/L, TN이 6.3-9.2 mg/L 그리고 TP는 2.3-3.31 mg/L의 범위를 나타냈다. 대부분의 모니터링에서 초기강우 현상이 발생하였으며, 이러한 초기강우는 강우지속시간 30분 이내에 대부분 끝나는 것으로 분석되었다. 또한 본 논문은 방대한 모니터링 자료를 통계 분석하여 그 결과를 정리였는데, 이는 향후 고속도로 오염물질 처리 및 저감 시설 설치시 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제17권1호
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• pp.38-44
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• 2015

대부분의 강우가 여름철에 집중되는 국내 강우 특성은 여름철 집중호우에 따른 비점 오염물질의 수계로의 과대 유입에 대한 우려를 높이고 있다. 국내 수계로의 오염원 유입특성이 대부분 비점오염원 형태인 것을 감안한다면 강우가 오염물질의 거동에 미치는 영향이 매우 크다고 할 수 있다. 특히 초기 우수의 경우 상당한 영양소와 중금속에 오염되어 있는 것으로 알려져 있기 때문에 이를 적절히 처리함과 동시에 재이용하기 위한 다양한 연구가 필요하다. 이를 해결하기 위한 다양한 시설 중 빗물정원은 빗물양과 수질의 조절이 가능한 친환경적이며 효과적인 방안이다. 본 연구에서는 빗물정원에 효과적으로 적용 가능한 자연형 흡착여재를 개발하고 이를 적용하여 빗물이 빗물정원을 통과한 이후 유출수의 영양소 및 유기물(TN, TP, CODcr), 중금속 제거(Cu, Cd, Pb) 효율을 검토하였다. 이를 위하여 자연형 흡착여재인 피트모스를 탄화시켜 오염물질 별 제거 흡착능을 살펴보았으며, 이를 이용한 삼단의 계단식 여재 시설을 구성하여 영양소 및 중금속 제거 변화 양상을 살펴보았다. 연구결과 피트모스는 더 높은 온도에서 탄화시켰을 경우 흡착능이 우수하였으며, 피흡착제의 농도가 낮을수록 흡착이 잘 되는 것으로 나타났다. 5개의 빗물정원에서의 인공강우 오염물질 제거효율을 분석한 결과, T-N, T-P, CODcr 모두 피트모스를 사용한 반응조가 제거율이 가장 높은 것으로 나타났다. 따라서 앞으로 빗물정원을 구성하는데 있어 피트모스를 탄화한 여재를 이용한다면 보다 효과적인 오염물질 저감효과를 얻을 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.72-79
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• 2018

소규모 바이오 리텐션과 유사한 기능을 수행하는 식물재배화분은 유출저감과 함께 비점오염을 저감할 수 있다는 측면에서 도시지역에 유망한 LID 시설이다. 본 연구에서는 2개소의 실증 식물재배화분을 모니터링 평가하였다. 이 시설을 통하여 1개소의 시설에서는 강우량이 15mm 이하일 경우 85-100% 유출저감을 달성하였으며 강우량 50mm에서는 50-64%의 유출저감을 나타내었다. 이와 같은 조건에서 TSS와 유기물질, 영양소 및 중금속의 저감효율은 40-95% 이었다. 이와 반면에 다른 시설에서는 동일한 강우조건에서 강우유출수 전량이 포착되어 유출발생이 일어나지 않았는데 식물재배화분 통과 후 배수 및 지하여건에 대한 정밀한 재평가가 필요한 것으로 나타났다. 이와 같은 상황이 주변 지하수나 지하구조물에 위해를 가할 수 있으므로 식물재배화분의 설계 및 시공시 투수속도에 면밀한 검토가 필요하며 투수계수가 지나치게 큰 지역에는 토목섬유 포설이나 차수 배리어와 같은 라이닝 시공을 실시해야 한다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.99-110
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• 2023

농업지역에서 발생하는 비점오염물질은 타 지역에 비해 넓은 면적에서 배출되기 때문에 수질관리를 위해서는 발생원 제어와 배출수 관리와 같은 다양한 오염원 저감대책이 필요하며, 이를 위해서는 유역특성을 고려한 오염원별 배출량 및 최적관리방안에 따른 수질개선 효과를 정량적으로 파악할 필요가 있다. 이에 본 연구는 Hydrological Simulation Program-FORTRAN(HSPF)모델을 활용하여 유역내 오염원별 부하 및 주요 오염원저감방안에 대한 수질개선효과를 분석하여 농업지역의 비점오염관리대책 수립 지원을 목적으로 하였다. 연구지역은 경남 창녕군 계성천 유역으로 전체 면적대비 농업지역이 약 26.13%로 산림을 제외하고 지배적인 토지이용을 가지며, 주요 오염원은 농업활동에 기인하는 화학비료 및 액비살포와 축사에서 발생하여 야적 또는 농지에 살포되는 축분을 포함하고 있다. 계성천 유역에 대한 HSPF 모델 구축시 화학비료와 액비 사용량, 소규모 축사의 축분 발생량과 공공하수처리장, 분뇨처리장, 마을하수도 및 개인오수처리시설 등 점오염원 영향을 고려하였다. 특히 본 연구에서는 영양염류의 식생흡수, 침적, 흡탈착, 깊은침투에 의한 손실 등 상세 순환기작모의가 가능하도록 NITR 및 PHOS모듈을 활용하였다. 구축된 모델은 유역말단의 2015~2020년 측정값을 토대로 보·검정을 수행하였으며 모델이 유량 및 수질을 적절히 모의하는 것을 확인하였다. 오염저감시나리오는 농업비점관리(배수물꼬관리, 완효성비료와 사용), 축산비점관리(액비저감, 소규모 축사 축분관리), 생활계오염원제어(개인오수처리시설 관리) 등 세 부문으로 구분하고, 달성기간에 따라 단기, 중기, 및 장기로 구분하여 부문별로 단계별 저감대책을 구성하였다. 개별시나리오 모의 결과 수질개선에 효과는 완효성비료의 대체사용>배수물꼬관리>소규모축사 축분관리 순으로 나타났다. 유역 전반에 모든 관리방안을 적용하였을 때 장기적으로 TN, TP의 연간부하량은 각각 40.6%, 41.1%, 연평균 농도는 각각 35.1%, 29.2% 감소되는 효과를 보였다. 본 연구를 통하여 농업활동 우세 유역에서의 다양한 오염원 저감시나리오별 수질개선효과에 대한 예측 및 이에 기반한 오염관리대책 우선순위 도출을 위한 합리적인 방법론을 제시하고자 한다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.131-137
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• 2010

최근 비점오염원에 대한 관심이 높아지면서, 환경부 및 유관단체를 중심으로 노면 유출수를 포함한 비점오염원(Non point source)에 대한 현황 조사 및 처리 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 고속도로 휴게소 주차장 노면 유출수는 고속도로 본선 노면 유출수보다 유해물질 오염도가 높을 것으로 예상되어, 본 연구는 이 지역의 노면 유출수 오염도 조사를 통해 유출수 평가 및 노면 유출수 저감시설의 저감효과를 분석하여 휴게소 노면유출수 관리방안을 수립하는 것을 목적으로 하고 있다. 휴게소지점에 대한 강우 유출수 분석 결과 포장지역의 특성인 초기강우현상을 볼 수 있었으며, 강우초기에 입자상물질은 중금속과 결합하여 다량 유출되는 특성을 나타내었다. 휴게소 지점의 강우유출수에 대한 오염물질별 EMC에 대한 95% 확신범위로는 TSS 128.2-273.4mg/L, COD 145.4-310.1mg/L, TN 6.1-11mg/L, TP 1.9-2.9mg/L의 범위로 분석되어 고속도로에서 유출되는 강우유출수와 비슷한 수준으로 유출되는 것으로 분석되었으나, 중금속의 경우 고속도로에 비해 고농도의 중금속이 유출되는 것으로 나타났는데, 이것은 차량 정차시 브레이크 패드나 타이어의 마모등에 의한 것으로 판단된다. 휴게소지점에 대한 면적당 발생되는 부하량 통계분석결과, TSS의 평균 부하량은 $1411.6mg/m^2$로 산정되었으며, COD $709.7mg/m^2$, TN $44.0mg/m^2$, TP $10.4mg/m^2$로 산정되었다. 중금속의 경우 Total Cu $12927.4{\mu}g/m^2$, Total Fe $32074.4{\mu}g/m^2$, Total Pb $40371{\mu}g/m^2$, Total Ni $10679.2{\mu}g/m^2$로 산정되었다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.194-200
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• 2016

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 도시열섬효과, 비점오염물질 유출 등의 다양한 문제를 유발한다. 이러한 환경적 영향을 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID 기술의 주요 기작은 토양, 여재, 미생물과 식물 상호간의 수문학적 및 환경학적 기능이 포함되며, 이 중에서 여재는 LID 시설에서의 토양 내 투수율과 저류율 확보에 있어 중요한 구성요소이다. 따라서 본 연구는 LID 시설에 다양하게 활용되고 있는 제올라이트(Zeolite), 우드칩(Woodchip), 바텀애쉬(Bottom ash), 바이오세라믹(Bioceramic) 등의 여재를 단층 또는 복층으로 구성하여 강우유출수내 오염물질 저감 효율을 평가하기 위하여 수행되었다. 실험에 사용된 모든 여재는 강우유출수에 포함된 입자상 물질과 중금속을 60% 이상 제거하는 것으로 나타났으며 여재층을 복층구조로 배치할 경우에 여재 입자간의 다양한 크기의 공극과 여재 내의 미세공극(micro-pores)을 충분히 확보할 수 있기에 입자상물질 및 중금속 저감에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 유입수 내의 효과적인 중금속의 저감을 위해서는 중금속의 입자 및 용존성 함량비율에 따른 여재의 선정과 배치가 중요한 인자로 나타났다.