• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.722-728
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• 2012

도심지역의 하수관거 시스템은 우수 수용능력 및 하수 월류 발생 등의 시스템의 한계점을 가지고 있어, 강우시 우수 유출수로 인한 침수저감과 더불어 도시비점오염원의 저감에 모두 대응할 수 있는 저류시설의 도입이 주목받고 시작하였다. 최근 환경부에서는 방재적 우수관리와 더불어 합류식 하수관거 월류수, 분류식 우수관거 유출수 처리를 포함하는 다기능 저류시설을 "하수저류시설"이라 통칭하고, 이의 도입을 적극 추진하고 있는 실정이다. 반면 대규모 단일 저류시설 설치의 경우에는 공간 확보의 문제가 발생할 수 있으며, 이에 대안으로는 중 소규모의 분산형 저류시설 설치 및 운영을 들 수 있다. 본 연구에서는 분산형 저류시설-하수관망 네트워크 시스템의 최적 운용을 위한 모델 예측 제어기법을 제안한다. 이를 위해 첫째로 네트워크 시스템의 각 구성 요소의 수리모델을 제시함으로써 보다 정밀한 하수관망 네트워크의 거동을 모사하고자 한다. 둘째로 제안된 모델을 기반으로 현재의 강우 유입량을 고려하여 각 저류조의 수위, 하수관로의 유입/유출량을 예측하여, 입자군집 최적화 알고리즘을 이용한 모델 예측 제어기법을 바탕으로 주어진 제약조건을 만족하며 상황을 바탕으로 제안된 제어기법의 사용여부에 따른 효과를 비교 분석하고, 이의 타당성을 검증하고자 한다.

• 한국지리정보학회지
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• 제5권1호
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• pp.27-37
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• 2002

정량적인 토지피복도의 확보는 유역에 분포하는 비점오염원의 규명에 있어서 매우 중요한 과제로 인식되고 있다. 본 연구는 위성영상을 이용한 토지피복분류 과정에 있어서, 훈련지역의 취득방법 및 규모가 분류정확도에 미치는 영향을 JERS-1 OPS 위성영상을 기반으로 평가하였다. 전체 연구대상지역 중에서 0.3%, 0.5%, 1.0%를 훈련지역으로 추출함에 있어서 두 가지 기법을 제안하였다. 첫번째 기법은 해당지역에 대한 사전 지식을 갖춘 연구자가 훈련지역을 추출하였으며, 두번째 기법은 기하학적 보정을 행한 항공사진과 수치지도를 이용하여 훈련지역을 추출하였다. 영상의 토지피복 분류는 최대우도분류법을 이용하였다. 연구결과 사용자에 의한 훈련지역 취득기법보다 항공사진과 수치지도를 이용하여 훈련지역을 추출하여 최대우도분류법을 적용할 경우 전체정확도가 최대 18% 정도 향상하였다. 우리나라와 같이 복잡하고 다양한 토지이용을 가진 지형에서 JERS-1 영상을 이용하여 95%의 신뢰도를 얻기 위해서는 적어도 훈련지역을 전체지역의 약 1% 이상 추출하여야 만족할 만한 토지피복분류를 수행할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.497-497
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• 2016

페루의 Rimac강은 수도인 Rima시를 관통하는 강으로 각종 용수공급 등의 기능을 담당하는 중요한 강이지만 광산, 공장 및 도시 등 점?비점오염원으로 인해 오염이 심각해지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 Rimac강의 하천복원을 위하여 3단계 수질개선 목표를 설정하고 각 단계별 BOD, TP 및 중금속(Al, As, Cd, Fe) 예측을 수행함으로써 목표달성 가능 평가를 수행하였다. Rimac강 지류인 Rio Santa Eulalia 하천 유입후부터 하구까지 총 57 km를 대상으로 4개의 대구간(Reach), 57개의 소구간(Element)으로 구분하여 QUAL2E 모델을 구축하였다. 2013년을 대상으로 저유량시기(건기)인 12월과 고유량시기(우기)인 1월을 대상으로 BOD, TP, Al, As, Cd, Fe의 모델 재현성을 검토한 결과, Rimac강 하류의 Huaycoloro강 유입이후 BOD, TP가 증가하는 현상을 적절히 재현하는 것으로 나타났다. 중금속은 Romac강 상류와 하류 Huaycoloro강 유입 수질 농도차이가 크지 않아 거리별로 일정한 농도를 나타내는 것으로 모의되었으나 실측정값은 하구로 갈수록 낮아지는 경향이 다소 나타났지만 대체적으로 실측값의 경향을 따르는 것으로 모의되었다. 수질개선 시나리오는 1단계(2016-2018년), 2단계(2019-2021년) 및 최종 3단계(2022-2024년)로 구분하여 저유량시기와 고유량시기의 수질개선 대책에 따른 수질변화를 예측하여 Rimac강 하류의 대표 지점인 La Atargea 취수장 지점에서 목표수질 달성여부를 평가하였다. 저유량시기의 경우, BOD는 1단계 이후 5.9 mg/L에서 목표수질 5.0 mg/L 이하로 농도가 감소되었으며 최종 3단계에 2.2 mg/L로 63.3% 개선하는 것으로 예측되었다. TP는 1단계 25.8% 개선, 3단계는 51.6% 개선되어 목표수질인 0.15 mg/L를 만족하는 것으로 예측되었다. 중금속의 경우 Cd는 당초 수질목표를 만족시키는 상황이었으며 그 외 항목은 Al>As>Fe 순으로 개선효과가 나타났고, 3단계 이후 모두 목표수질을 달성할 것으로 예측되었다. 고유량시기 수질예측 결과, 1단계 BOD, TP는 약 49, 19% 저감효과가 나타났으며 3단계 이후 57, 25%까지 개선되는 것으로 예측되어 목표수질을 만족시키는 것으로 분석되었다. 중금속은 Al이 가장 큰 개선 효과가 나타났으며 3단계에서 77.5%의 개선 효과가 분석되었다. 페루 리막강 유역 수질개선 대책 수립에 따른 수질개선효과 분석 결과, 3단계까지 모든 수질항목의 목표수질 달성이 가능한 것으로 분석되었으나 TP, Al 및 As의 경우에 2단계까지 목표수질 달성이 어려워 더욱 체계적인 관리가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.434-442
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• 2019

도시 내 빈번히 발생하는 홍수 피해를 해결하기 위한 대응 방안으로 자연상태의 수문순환 체계를 회복하기 위한 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되고 있다. LID 요소기술 중 하나인 생태저류지는 유역에서 발생하는 유출수를 저류 및 침투하여 우수 유출수 및 비점오염물질 저감효과를 갖는 시설로 다양한 연구가 진행되고 있으나, 유출저감효과에 대한 분석은 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수문 해석이 가능한 K-LIDM을 이용하여 소규모유역에서 생태저류지의 유출 저감효과를 분석하였다. 시나리오를 구성함에 있어 생태저류지의 저류용량을 증가시키거나 유역과 생태저류지를 분할하였고 확률강우량을 활용하여 단기강우를 모의하였다. 분석결과 저류용량 증가에 따라 20%, 분산형 시스템에서 5~15% 이상의 유출 저감효과를 나타냈으며 향후 생태저류지의 저류깊이, 지반의 침투능 및 유출부의 직경과 높이 등 다양한 시나리오에 대한 연구가 수행된다면 생태저류지의 물순환 효율성에 관하여 보다 정량적인 분석이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제21권2호
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• pp.173-180
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• 2019

본 연구는 도로, 주차장 및 지붕에서 발생된 TSS와 중금속의 거동을 분석하기 위해 수행되었다. 강우시 도로, 주차장, 지붕에서 발생되는 중금속은 입자상 물질(TSS)에 부착되어 이동된다. 이는 TSS 부하량과 Cr, Fe, Cu 및 Pb의 입자상 중금속 및 용존성 중금속의 부하량의 상관관계로 판단 가능하다(r =0.52~0.73, p <0.01). 일반적으로 도로 및 주차장에서 발생된 TSS 및 중금속은 지붕에 비해 더 높은 것으로 분석되었는데, 이는 차량에 의해 중금속이 많이 발생하며, 집수면적 또한 도로 및 주차장이 넓기 때문으로 보여진다. 첨두유출발생시까지 TSS 부하량의 65~75%가 유출되는 것으로 나타났으며, 이는 인근 수계로 유출되는 TSS를 제거하기 위해서는 첨두유출을 제어하는 것이 가장 효과적인 것을 의미한다. 또한 비용경제적인 LID 시설의 규모를 산정하기 위해 시설의 적정 크기(시설의 표면적/배수구역 면적)에 따른 TSS와 중금속 제거율을 평가하였다. 본 연구는 LID 시설의 설계시 참고 가능한 기초데이타로 중요한 의미가 있는 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제24권1호
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• pp.59-67
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• 2022

전 세계적으로 도시화로 인해 파괴된 자연물 순환시스템 회복을 위해 저영향개발 (Low Impact Development, LID) 시설에 대한 관심이 커지고 있다. 하지만, LID 시설 용량 적정성 평가를 위한 종합적인 분석이 이루어지지 않아 LID 시설 도입에 많은 어려움이 제기되고 있다. 본 연구에서는 LID 시설 4개소(식생수로, 식생여과대, 식생체류지 및 투수블록)의 강우 모니터링 결과를 바탕으로 저감 효율 및 적정 용량 산정 방안을 분석하였다. WQV과 WQF을 설계 기준으로 하는 LID 시설의 강우 유출수(37%) 및 오염물질(TSS, BOD, TN 및 TP) 별 저감 효율(20% ~ 37.1%)이 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 용량 적정성 평가를 위한 SA/CA 그래프 도출 결과 모든 항목에서 결정계수 0.5 이상(비선형회귀모형 기준)으로 나타났으며, 특히 강우 유출수 및 TP에서 높은 결정계수를 보였다. 그리고 본 연구에서 제안하는 LID 시설의 구조적 차이를 고려한 'SA/CA & L/CA' 그래프 도식 결과, 'SA/CA'보다 강우 유출수, TSS 및 TP 결정계수가 향상됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 LID 시설의 용량 적정성 평가를 위한 'SA/CA & L/CA' 적용 가능성을 확인하였으며, 향후 일반화 및 표준화를 위한 추가적인 연구를 수행할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2020

금강하구와 같이 막힌 대형 하구는 근본적으로 복잡한 물리화학적 프로세스와 다양한 이해당사자간의 갈등 때문에 단편적인 접근으로는 관리의 한계가 있을 수밖에 없는 환경이다. 더욱이 하굿둑의 갑문을 열어 하구순환을 복원하는 해수유통 사업은 그 자체가 가지는 환경적 효용성의 확인과 기존 용수이용 체계의 전면적 변화와 관련된 상당한 비용이 요구된다는 면에서 특별한 논란이 되어왔다. 본 연구는 해수유통으로 인한 금강 하구해역의 수리, 수질, 퇴적 및 생태 등 다양한 환경적 변화를 집중적인 현장 조사 및 통합 모델링을 통해 정량적으로 예측하고 이를 지역 이해당사자 논의 체계인 금강하구해역정책협의회에 제공함으로써 해수유통과 연관된 이해당사자 간 갈등을 완화하고 과학적 자료에 근거한 정책결정을 지원하기 위해 수행되었다(과학-정책의 통합). 조사연구는 하굿둑 갑문 개방에 따른 다양한 시나리오별로 해수유통으로 인한 영향을 하구해역(하굿둑의 바다 쪽 해역)과 하구호(하굿둑의 하천 쪽 담수역)에 미치는 영향을 검토하였다(하천-하구호-연안해역의 공간적 통합). 시나리오는 하구해역정책협의회의 요구사항을 반영하여 개발되었고, 시나리오별 영향파악은 수리(조석 및 파랑 포함), 퇴적물 이동 및 수질은 Delft3D모델을, 유역으로부터의 유량 및 오염물질 부하량은 분포형 비점모델인 STREAM을, 김양식과 이매패류 생산량을 추정하는 생태모델은 통계기반의 포인트 모델을 통해 이루어졌다(수리-퇴적-수질-생태계 모델의 통합). 시나리오 분석결과, 상시 해수유통을 제외한 대부분의 하굿둑 부분 개방 시나리오에서는 하구해역에 미치는 영향이 제한적으로 나타나는 것으로 예측되었다. 이는 하굿둑 부분 개방에 따른 담수방류량 및 이에 대응하는 해수의 유동패턴이 현재와 크게 달라지지 않음을 반영한다. 반면 하구호에 대한 영향은 하구해역에 비해 하굿둑 갑문 운영시나리오에 따라 상대적으로 민감하게 변화되는 것으로 예측되었다. 갑문의 부분 개방을 통해 하구호의 수위를 현재 대비 5cm~50cm 변화시켰을 때 1psu 염분의 저층에서의 침투거리는 하굿둑 상류 6km~18km 정도로 예측되었고 갑문 개방에 의해 염분 침투 거리의 조절이 가능할 것으로 나타났다. 단, 사용된 통합모델은 수년간의 검보정 과정을 반복적으로 수행하여 예측의 정확도를 지속적으로 개선하였지만, 모델운영 자체의 불확실성을 고려할 때 실제 해수유통을 위해서는 시범개방을 통해 모델 예측의 결과를 확인할 필요가 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권1호
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• pp.58-64
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• 2024

우리나라에서는 연간 250건 이상의 해양 기름유출사고가 발생하고 있으며, 이는 지역 사회 및 환경에 큰 영향을 미친다. 국제협약 및 국내법에서는 오염자부담의 원칙을 바탕으로 기름유출에 대한 피해 배상을 유출 당사자에게 책임지도록 하고 있으며, 민·형사적 책임 규명을 위해 유출 행위자에 대한 적극적인 조사가 이루어지고 있다. 기름 유출사고의 행위자 조사의 중요성 확대에 따라서 CEN 15522-2, ASTM D 3248 등의 표준을 이용해 기름 시료 간의 유사성 판정을 하고 있다. 이 중 가장 활발히 활용되고 있는 유럽표준인 CEN 15522-2가 2023년 EN 15522-2로 3차 개정되었다. 본 연구는 EN 15522-2를 이용하여 국내 발생한 해양 기름유출사고 시료를 분석하고, 적용성에 대하여 확인하였다. 그 결과 경질유 유출사고가 40% 이상을 차지하는 국내 유출사고의 특징을 비춰볼 때 Adamamtanes와 같은 저비점의 물질이 추가된 EN 15522-2의 적용은 효용성이 높은 것으로 확인되었다.

• 생태와환경
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• 제45권4호
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• pp.474-481
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• 2012

1975년부터 2011년 11월까지 37년간의 한강 본류의 유기오염물질의 장기변동을 평가하기 위하여 BOD와 COD 항목에 대해 서울시 보건환경연구원 분석 자료와 환경부의 연간평균자료를 이용하여 비교하였다. 한강본류의 유기물질 비교지점은 상수원인 팔당댐(PD)을 기점으로 구의(KU), 잠실(JS), 뚝도(DD), 보광(BK), 노량진(NR), 영등포(YD), 가양(GY) 등 총 8개 지점을 선정하였다. 한강 본류의 연평균 BOD는 상류인 팔당댐에서 하류인 가양지점으로 유하하면서 증가하였다. 연도별로는 1984년에 최고치를 나타낸 후 점차 감소하기 시작하여 팔당댐에서 뚝도까지는 하천의 생활환경기준 1b인 '좋음'을 유지하고 있었다. 하류인 보광~가양구간은 II등급 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 반면 연평균 COD의 농도는 BOD와 달리 1992년에 최저치를 나타낸 후 1993년부터 증가하는 경향을 나타내었다. 현재는 팔당댐, 잠실, 뚝도는 1b인 '좋음', 구의, 보광, 영등포는 II등급인 '약간좋음', 노량진과 가양은 III등급인 '보통'을 유지하고 있었다. 37년간 생분 해성 유기물의 지표인 BOD의 경우 꾸준히 감소($r^2$=0.646)하고 있고 총 유기물을 대표할 수 있는 COD농도도 감소추세($r^2$=0.260)를 유지하는 것으로 나타났다. 반면 팔당댐의 경우 1990년대 이후부터는 BOD는 감소 추세를 유지하고 있으나 COD농도는 1991년 $1.7mg\;L^{-1}$ 이후 2011년 $3.9mg\;L^{-1}$으로 약 2배 이상 증가추세를 보이고 있는 것으로 확인되어 팔당댐 수계내의 난분해성 물질에 대한 체계적인 관리가 필요할 것으로 사료된다. 계절별 BOD, COD농도는 봄>겨울>여름, 가을 순으로 높았으며 시계열 자료분석을 통해 12개월 주기로 강한 상관관계가 있고 장기간에 걸쳐 주기성이 나타나고 있음을 확인하였다. 팔당댐 방류량이 많을수록 한강본류의 BOD와 COD농도는 낮아지는 경향을 나타내고 적을수록 높아지는 경향을 보이고 있다. 따라서 한강수질관리에 있어 팔당댐 방류량의 유기적 조절이 필요한 것으로 사료된다. 비록 1975년부터 2011년까지의 한강본류의 BOD의 장기 변동만 고려할 때 한강수질이 나아지기는 했으나 팔당댐 COD는 상대적으로 증가하고 있으므로 수질이 개선되었다고 보기에는 무리가 있다. 따라서 고도하수처리 시설 등 수질개선을 위한 시설 확충과 비점오염원 원인분석 및 저감 대책과 더불어 주변 환경 및 각종 요인을 정확히 분석하고 총체적인 검토가 이루어져야 할 것으로 보이고 앞으로의 수질정책에 있어 중요한 요소라고 생각된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권1호
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• pp.23-32
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• 2010

정체수역에서는 자연적 흐름의 차단으로 인해 자정능력이 떨어지며, 영양염류의 축적으로 인해 부영양화와 같은 문제점이 발생한다. 또한 비점오염물질의 유입은 정체수역 내 난분해성 물질을 증가시킨다. 본 연구에서는 정체수역의 수질개선을 위해 무산소조, 호기1조, 호기2조로 구성된 장치형 상향류 활성탄 생물막 반응기를 도입하여 정체수의 연속적 순환에 따른 오염물질 농도의 변화를 모니터링 하였다. 정체수역을 모사하기 위하여 $2m^3$의 저장탱크에 유원지의 호소수를 저장하였으며, 수질개선을 위한 최적 유입 유량을 산출하기 위하여 HRT가 6 hr, 4 hr, 2 hr 가 되도록 호소수의 유입 유량을 변화시켰다. 이 가운데 HRT 4 hr에서 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, TN, TP의 제거 효율이 각각 69.8, 83.0, 91.3, 74.1, 74.7, 88.9%로 가장 좋은 수질 개선 효과를 얻을 수 있었다. 이에 HRT를 4 hr로 고정하고 골프장 연못수를 운전했을 때 SS, $BOD_5$, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$ TN, TP의 제거 효율이 각각 78.5, 78.0, 80.2, 74.9, 55.6, 97.5% 달성되었다. 각 조건에서의 미생물 군집 변화를 PCR-DGGE를 사용하여 분석 결과, 유입수를 골프장 연못수로 교체함에 따라 미생물 군집에 변화가 나타났다. 또한 FISH에 의해 유입 유량 변화에 따른 질산화 미생물량의 변화를 관찰한 결과, HRT 4 hr의 조건에서 질산화 미생물이 가장 우점화됨을 알 수 있었다. 미생물량 및 INT-DHA를 이용한 미생물 활성도 실험 결과, HRT를 낮게 유지하였을 때에도 감소되지 않았다. 따라서 상향류 활성탄 생물막 공정을 정체 수역의 효과적인 수질 개선에 충분히 적용할 수 있을 것으로 기대한다.