• 한국습지학회지
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• 제23권1호
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• pp.67-73
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• 2021

도시화와 산업화로 인하여 불투수면적이 증가함에 따라 강우유출에 의한 비점오염원이 수계에 미치는 영향이 커지고 있다. 과거에는 비점오염원을 관리하기위해 장치형 시설(BMP)이 많이 사용되었으나 최근 LID(Low Impact Development)기술을 통해 자연적으로 처리하는 기술이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 자연형 시설 중 식생체류지에서의 강우 모니터링을 실시한 데이터를 토대로 SWMM 모델을 통해 다양한 강우사상을 모의하였다. LID 모델링 연구의 특징으로 실데이터가 자연시설을 통해 얻은 결과이기 때문에 단기간 데이터로는 정확한 모델링 자료를 구축하기 어려워 정확한 모델을 구현하기가 힘들다는 특징이 있는데, 본 연구에서는 3년간 모니터링한 데이터를 통해 정밀한 모델을 구축하였다는 점에서 의의가 있다. 총 18회 모니터링한 실데이터를 모의하였으며, 유입량과 유출량, 오염물질 5개항목의 제거효율을 모의하였다. 성능평가를 실시한 결과 7개 항목 대부분이 우수한 지표를 나타내었으며, 상대적으로 TN과 TP 항목이 모의성능이 낮은 것으로 나타났다. 미래에는 우리나라도 상수도 시스템과 하수도 시스템이 실질적으로 통합되어 운영되는 통합물관리 시스템이 도입될 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구결과는 미래형 통합물관리시스템에서 강우를 초기에 관리하는 단계에서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단되며, 설치예상지역의 강우유출저감 및 오염물질 저감 정도를 사전에 예측할 수 있으며, 이를 통해 식생체류지의 과다설계를 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.652-652
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• 2015

도시유역의 소하천은 불투수 면적의 증가 및 우수관거의 설치로 인해 오염물질 및 강우의 유달률이 증가한 반면 침투 및 저류 기능의 감소로 인해 지하수위가 저하되어 비강우시에 현저하게 유량이 감소되어 하천환경에 심각한 문제를 나타내고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다수의 연구에서 유역에 저영향개발기술을 제안하고 있으나 이들은 과다한 면적을 필요로 함에 따라 설치 및 유지관리에 많은 비용이 발생하고 기존에 개발되어 있는 도시유역에 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 도시 소하천의 유량과 수질 문제를 저감하기 위해 위와 같은 문제점을 고려하여 하천 제외지 지하공간을 이용하여 초기 우수 제어 시스템을 개발하고자 하였다. 본 시스템은 도시유역에서 강우에 의해 초기에 오염물질이 다량으로 유출되는 소위 초기세척효과를 제어하기 위해 침전시스템을 설치하고 및 교체가 가능한 카트리지형 여과 시스템으로 구성하였다. 여과 시스템에서 섬유필터를 이용하여 수질을 개선하고 또한 침전 및 여과시스템에 저류가 가능하도록 하여 도시 소하천의 유량에 따라 방류를 조절함으로써 도시 하천의 건천화 감소에 도움이 되도록 구성하였다. 또한 초기우수 제어 시스템을 효율적으로 운영하기 위해 SWMM(Storm Water Management Model) 적용 결과와 자동모니터링 스시템을 활용하는 종합설계 및 관리시스템을 개발하고 있다. 이를 위해 시범 유역에 SWMM을 구축하고 보정 및 검증을 실시하였다. ?측 및 SWMM을 이용하여 계산한 결과 연구대상 지역에서 처리시설에서 수용할 수 있는 초기우수유출량의 적정량은 초기강우 4시간 또는 6 mm의 누적강우량으로 산정되었으며 이를 토대로 현장의 지형여건에 따라 시스템의 설계기준이 수립될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.41-47
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• 2022

투수성 포장은 강우를 노반으로 침투시켜 지표면 유출량 감소와 수질 개선을 기대하기 위한 기술이다. 수질 개선효과의 증대를 위해 투수성 포장 내에는 필터층을 추가하기도 한다. 본 연구에서는 투수성 포장의 구성 요소인 여재 필터의 성능을 알아보기 위해 석탄 저회-규사 여재에 대한 투수성능과 입자상 물질 제거 효율을 분석하였으며, 석탄저회와 규사를 기본 재료로 하는 5개의 여재를 대상으로 하였고, 입자상 물질로는 60㎛ 이하의 입자를 사용하였다. 순수 규사 시료 혹은 순수 석탄저회 시료는 평균적으로 약 70%의 입자상 물질 제거효율을 보였으나, 혼합 시료의 경우 제거 효율이 약 90%로서, 비점오염 저감시설에 대한 저감율 권고치인 80%를 상회하는 것으로 나타났다. 향후 현장 검증을 통한 투수성 포장 내 여재 필터 성능에 대한 검증 후 도로 시설 혹은 독립적인 여과 장치로 사용할 수 있을 것으로 판단한다.

• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.384-391
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• 2019

최근 강우시 수계로 유출되는 비점오염물질로 인한 수질오염의 문제를 해결하고자 저영향개발(Low Impact development, LID)을 적용하고 있다. LID 시설 중 침투도랑 (Infiltration trench, IT) 과 침투화분 (Infiltration Planter, IP) 은 높은 침투율 및 침강지를 통한 오염물질 제거와 식생을 통한 영양염류 저감효율이 높다. 따라서 본 과제에서는 장기간 모니터링을 통한 침투도랑(IT)과 침투화분(IP)의 영양염류 오염물질 제거효율에 대해 분석하였다. 침투도랑(IT)과 침투화분(IP) 두 시설 모두 TSS 약 84%, TP 약 76%이상으로 제거효율이 높은것으로 나타났는데 이는 인의 화합물과 퇴적물간의 이온교환으로 인한 것으로 나타났다. 질소의 경우 침투화분시설(IP)의 제거효율이 침투도랑(IT)에 비해 약 28% 높은것으로 분석되었다. 이는 침투도랑(IT) 내 여재와 침강지에서의 침전을 통한 입자성 질소를 제거하는데 효과적이었으며, 암모늄질소(NH₄-N)와 아질산염 질소(NO₂-N)의 감소 및 질소(NO₃-N)의 증가는 질산화 및 탈질산화로 인한것으로 나타났다. 침투도랑(IT 모니터링 이벤트 중 강우강도가 11mm/hr로 강한 강우사상에서의 TN 및 TP의 저감효율은 각 34% 및 55%로 저감효율이 낮았으나, 5mm이하의 강우강도에서의 저감효율은 약 100%로 높은것으로 분석됬다. 반면 침투화분시설(IP)은 최대 강우강도 27mm/hr에서도 TN 및 TP의 저감효율은 97%이상으로 높은것으로 나타났다. 두 시설 모두 영양염류의 제거효율은 좋은것으로 나타났으나, 시설용량 및 HRT가 높고 시설 내 식생이 적용된 침투화분시설(IP)이 영양염류 제거효율이 더 높은것으로 분석되었다.

• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.199-208
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• 2011

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.

• 대한환경공학회지
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• 제39권12호
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• pp.664-671
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• 2017

비점오염원은 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등 불특정장소에서 불특정하게 수계에 오염물질을 배출하는 배출원으로, 오염물질의 유출경로가 명확하게 구분되지 않는다. 또한 수집이 어렵고 배출량이 강수량 등 기상조건에 크게 좌우되기 때문에 저감시설의 설계 및 유지관리가 어려운 측면이 있다. 한국의 경우 2006년 이후 비점오염원 처리에 대한 중요성이 심화되어 설치의무는 강화되고 있으나, 설치기준 및 효율에 대한 명확한 기준이 제시되지 못하여 단순히 저렴하며 유지관리가 필요치 않은 처리기술을 선호하고 있는 실정이었다. 본 연구는 발포고분자여재(Expended Polypropylene Media, EPP)를 이용한 여과형 비점오염원 저감시설에 대하여 처리능과 역세척에 의한 처리능의 유지에 대한 연구를 진행하였다. 여재층 높이가 증가할수록 처리효율의 변화폭은 줄었으며, 처리효율은 상승하는 것으로 나타났다. 60 cm의 여재층 높이에서 10 m/hr의 선속도의 경우 평균 처리효율은 94%로 나타났으며, 20 m/hr의 선속도의 경우 평균 처리효율이 90%로 나타났다. 여과 선속도 10 m/hr와 20 m/hr에서 180분 동안 운전 결과, 손실수두의 변화는 여재층 높이에 따른 차이가 조금 다른 양상으로 나타났다. 총 3회 반복한 역세척 실험 동안 여과시간이 경과함에 따라 처리효율은 여재가 폐색됨에 따라 감소하는 경향을 나타났다. 그러나 역세척 과정 이후에는 이전 여과과정의 초기 시점의 처리효율과 거의 유사하게 회복하는 것으로 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.311-311
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• 2021

최근 도시화에 따라 불투수 면적이 증가하였고 이는 유역의 수문학적 요소와 수질의 큰 변화를 발생시켰다. 불투수면적의 증가는 강우 시 더 많은 강우유출수를 발생시켜 지표유출과 첨두유량을 증가시키고 더 많은 비점오염물질이 하천에 유입되게 한다. 또한, 토양으로의 침투량과 저류량이 감소되어 기저유출을 감소시키며 수질문제를 야기한다. 이러한 문제의 해결책으로 저영향개발 (Low Impact Development; LID) 기법이 개발되어 적용되고 있다. LID는 도시개발 이전의 수문상태와 유사하도록 개발하는 기법으로 우수 유출 속도 감소, 유역에서의 저류, 침투 및 증발산과정 촉진, 하류로의 오염물질을 저감시킨다. 실제 유역에 저영향개발 기법을 적용하기 전에 저영향개발 기법의 적용 효과의 분석은 필수적이다. 이에 따라 많은 LID 기법 모형들이 개발되어 LID 효과분석을 위해 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 HSPF (Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 이용하여 LID시설 내에서의 저류현상을 구현하고 LID 기법 적용에 따른 유역의 수문요소 및 수질에 대한 영향을 분석하고자 한다. 연구대상지로는 불투수면적률이 높은 굴포천을 선정하였으며, LID 기법 적용 전 유역의 수문, 수질 실측치를 이용하여 모형의 보정 및 검정을 수행하였다. HSPF 모형내에 LID 시설을 적용하여 유역내 수문요소와 수질의 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 LID 효과 분석을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제18권4호
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• pp.481-487
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• 2016

본 연구는 도시 강우유출수 처리를 위한 하이브리드 빗물정원 시스템을 개발하고자 수행되었으며, Pilot scale 모니터링을 통하여 시스템 내의 서로 다른 구성요소간의 효율을 검증하였다. 유입수는 국내 외 도로강우유출수의 농도를 고려한 인공강우유출수를 이용하여 수행하였다. 모니터링 결과 하이브리드 빗물정원은 시설 내 저류 80%, 지하수의 침투 15%로 유입수의 약 95% 저감되는 것으로 나타났다. 이는 ST의 저류 및 PB와 IT의 침투 기작이 물순환 효과에 기여한 것으로 판단된다. 또한 오염물질 저감효율을 산정한 결과, TSS의 경우 평균 87%으로 나타났으며, 유기물은76%, 영양염류는 46%, 중금속은 56%으로 나타났다. 이는 PB와 IT에 포함된 여재의 여과, 침투 및 식생과 토양의 생물학적 흡수 기작 영향에 의해 나타난 결과로 판단된다. 이러한 연구 결과는 향후 빗물정원의 효율을 향상시키기 위한 시설의 개선 및 설계방안으로 활용 가능할 것으로 평가된다.

• 환경영향평가
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• 제27권2호
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• pp.170-180
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• 2018

홍천군 내면 자운지구에는 고랭지 채소밭이 밀집되어 있어서 우기에는 고랭지 밭에서 많은 토사가 유출되어 소양호 탁도와 수질에 큰 영향을 미치고, 하류의 수도권 상수원에도 악영향을 준다. 본 연구에서는 고랭지밭 지역의 토사유출 저감을 위한 여러 BMPs 시설 중에서 많은 비용이 들지만 우리나라에서의 실측 조사 결과가 거의 없는 다단계 침사지에 대해서 강우시 유출입수를 실측 조사하고, 비점원오염물질 삭감효율을 분석하였다. 자운지구의 자운리 786번지와 자운리 628-2번지 다단계 침사지에서 2차례 강우에 대해서 침사지의 SS 제거효율을 분석한 결과 35%~62%의 삭감율을 보였다. BOD는 약 24%~55%, TP는 약 35%~58%의 오염부하가 삭감되었다. 이 지역 다단계 침사지의 실측 효율은 이론적인 효율보다 다소 낮지만 현재 설치되어 있는 침사지를 적절하게 관리하면 효율을 더 높일 수 있고, 추가적인 침사지 설치를 통해 흙탕물 관리를 효과적으로 할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제18권3호
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• pp.292-300
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• 2016

담수호 수질오염방지를 위해 유역종합대책과 호내 대책으로 수질오염방지 종합대책 수립 및 인공습지를 적용하였다. 본 연구는 화성호 수질 개선 및 자연생태계 보호를 위한 호소 수변지역 인공습지 조성에 따른 수질정화 효율과 인공습지 효율 제고를 위한 설계 고려사항을 도출하기 위하여 수행하였다. 연구대상 시설은 경기도 화성시에 위치한 인공습지 시스템으로forebay와 wetland로 구성되어 있다. 모니터링은 강우시 2회, 건기시 10회 수행하였으며, 분석 결과 인공습지 유입 및 유출의 유속은 COD와 TN의 부하량과 높은 상관성을 가지는 것으로 분석되었다. 인공습지의 forebay 지점에서 건기시에는 COD, TN 및 TP의 농도가 감소하는 것으로 조사되었으며, 비 강우시에 비해 강우시에 저감효율이 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 또한, 강우시에 인공습지에 유입되는 양에 비해 유출되는 양이 상당히 작은 것으로 강우유출수 저감 효과에 뛰어난 것으로 분석되었다. 건기시 및 강우시의 인공습지의 전반적인 효율의 경우 TSS는 50% 이상, TP는 20~35%으로 조사되었으며, TN은 26~94%로써 다른 오염물질에 비하여 높은 저감효율을 나타냈다. 이러한 모니터링 자료는 향후 담수호 수질정화효율 증대를 위한 인공습지 설계 시 중요한 자료를 제공할 것으로 판단된다.