• 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.

• 한국물환경학회지
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• 제32권1호
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• pp.30-35
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• 2016

도시지역은 토지이용 변화, 교통량 증가, 인구집중, 불투수면의 증가 등으로 인하여 강우시 유출유량 및 비점오염물질 유출량이 높은 지역이다. 도시지역의 늘어난 유출유량과 비점오염물질은 하천의 수질악화 및 수생태계에 악영향을 끼치며 이러한 영향은 Low Impact Development (LID) 기법을 활용하여 물 순환 구축을 통해 저감할 수 있다. 한국은 연간 총강수량의 80% 이상이 여름철에 집중되지만 발생 강우량의 80% 이상이 10 mm 이하의 소규모 강우이다. 따라서 10 mm 이하의 소규모 강우에 대응 가능한 비점오염저감시설을 개발할 시에는 물 순환 구축을 통한 비점오염원 관리가 효율적으로 가능하다. 본 연구에서는 이러한 한국의 강우사상에 적용 가능한 침투여과시설을 개발하여 강우계급에 따른 시설의 효과검증을 수행하였다. 본 시설은 시설면적이 유역면적에 비하여 1.75%임에도 불구하고 누적 강우량 10 mm일 때 40% 이상의 높은 강우유출 저감량을 보였다. 이러한 높은 물 순환 효과는 비점오염물질 저감에도 크게 영향을 끼쳐 강우 계급 10 mm 이상에서 대부분의 오염물질이 60% 이상 저감되는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 토지이용이 집약적인 도심지에서 약 2%의 LID 면적만으로도 효과적인 강우유출량 및 비점오염 저감으로 도시내 물환경문제를 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.371-381
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• 2014

현재까지 국내에서 수질관리 정책이 점오염원 관리를 우선 시 하고 있다. 비점오염원은 배출특성, 배출지점 및 배출량의 파악에 매우 어려움이 있다. 이러한 비점오염 관리를 위해 다양한 비점오염저감시설들에 대한 개발 및 연구가 진행되고 있다. 비점오염시설의 평가를 위해 다양한 효율산정 방법들이 제시되고 있다. 본 연구에서는 강우 시 식생수로 모니터링 결과를 통해 체류시간이 저감효율에 미치는 영향에 대해 연구를 수행하였다. 또한 여러 가지 저감효율 산정 방법에 따른 차이를 비교하고자 하였다. 식생수로에서 체류시간에 따른 효율 분석 결과 체류시간이 길수록 저감효율도 높아지는 것으로 나타났다. 이는 식생수로의 안정적인 저감효율을 확보하기 위해선 충분한 체류시간이 확보 되어야 한다고 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제17권3호
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• pp.303-310
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• 2015

현재까지 국내에서의 수질관리 정책은 점오염원 관리를 우선시 하고 있다. 점오염원은 관거를 통해 배출지점이 명확한 지점으로 집중적인 유출특성을 보인다. 하지만 비점오염원은 점오염원과 달리 유출경로, 유출량 및 유출특성이 명확하지 않아 관리에 여러 어려움이 있다. 이에 우리나라는 비점오염원을 관리하기 위해서 비점오염저감시설을 개발 및 설치하여 관리해오고 있다. 그러나 비점오염저감시설은 강우에 대한 영향을 받기 때문에 적절한 설계 및 유지관리에 어려운 실정이다. 따라서 적절한 비점오염 저감시설 설계를 위한 저감효율에 영향을 주는 여러 인자에 대한 다각적 연구가 필요하다. 본 연구에서는 자연형 비점오염저감시설인 식생수로에서 저감효율에 영향을 미치는 인자인 강우사상, 식생피도 및 유하시간을 조사하고 상관성 분석을 수행하였다. 식생피도는 수로 내에 Braun-Blanquet(목측법)을 이용하여 피도의 변화를 구하였으며, 유하시간의 경우 강우유출수가 수로로 유입되는 시점부터 첫 유출이 시작되는 시간까지로 구하였다. 또한 상관성 분석은 pearson 상관성 분석법을 이용하여 구하였다. 그 결과 식생수로에서 유하시간이 길수록 저감효율이 증가하고, 식생피도가 높을수록 유하시간이 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.242-246
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• 2012

우리나라의 경우 비점오염원에 의한 오염부하 기여도가 점차 증가하면서 '06년 관련 법규 개정을 통해 일정 규모 이상의 개발사업에 대해서는 비점오염저감시설 설치를 의무화하였으며, '11년 기준 국내에는 약 6,000여개 이상의 저감시설이 설치되었다. 해당 시설에 대한 모니터링 결과 장치형에 비해 자연형이 처리효율 및 유지관리 측면에서 유리한 것으로 보고되면서 환경부는 개발사업에 대해 저영향개발기법(LID)의 적용을 의무화하는 방안을 추진 중이다. 개발사업에 있어 LID는 토지이용기법을 통해 우수 유출과 오염원 유출을 저감하고자 하는 기법으로, 비용 및 유지관리 측면에서는 유리하나 기존 단위시설 적용기법에 비해 계획적인 요소가 강해 적용 확대 및 의무화가 용이하지 않은 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 LID 적용 확대와 관련된 문제점을 분석하고 적용 의무화를 위해 필요한 대안을 모색해 보고자 하였다. 이를 위해 해당 기법 자체가 가지는 한계와 제도적인 문제점을 분석하였으며, LID 기법의 확대 적용을 위해 필요한 대안을 제안하였다. 분석 결과, LID 기법은 기존 장치형 시설에 비해 계획기법의 측면이 커 기술개발이 어려울 뿐만 아니라, 저감시설의 적용여부에 대한 검증도 곤란한 것으로 분석되었다. 또한, 처리효율 계량화가 어려워 오염총량제와 연계된 오염부하 삭감효과 인정이 곤란해 확대 적용에 한계가 있는 것으로 나타났다. 상기의 분석결과에 근거할 때, LID 기법의 확대 적용은 국내의 제도적 여건 및 LID 기법 자체의 한계를 감안하여 단계적으로 추진되어야 할 것으로 판단되며, 조속한 확대 시행을 위해서는 다음의 방안 마련을 제안한다. 첫째, 적용 여부에 대한 판단이 모호한 단점을 보완하기 위해 적정 적용여부를 심의할 수 있는 인증제도 도입을 제안한다. 이 제도는 친환경건축물인증제도 등 기존 유사 제도에 항목을 추가하는 방법과 별도의 제도를 신설하는 방법이 가능할 것이다. 둘째, 처리효율 정량화를 위해 기존 농도 위주의 처리효율 개념을 벗어나 유량 개념의 처리효율 산정이 필요하다. 즉, 처리용량 범위내에서 외부에 유출없이 우수저류 및 침투가 가능한 경우 전량 처리되는 것으로 간주하는 방식이다. 연구결과로 제안한 LID 기법 적용에 대한 인증제도 마련과 유량개념의 처리효율 산정방안이 도입된다면, 보다 조속한 시일내 LID 기법의 확대 적용이 가능할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제9권3호
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• pp.35-42
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• 2007

최근 환경부의 환경정책은 수질오염총량관리제도의 전국적인 확대를 앞두고 다양한 토지이용에서 발생되는 비점오염물질의 관리를 추진하고 있다. 이러한 환경정책의 변화와 함께 4대강 수계에 비점오염원 시범사업을 통해 다양한 비점오염저감시설의 효율평가 및 시설의 유지관리에 대하여 모니터링도 수행하고 있다. 따라서 본 연구는 한강수계에 설치된 비점오염 저감시설 중에서 전처리 시설로 설치되어 있는 침강지 또는 침사지 퇴적물의 물리화학적 성상을 연구함으로써 폐기물로써의 퇴적물 관리에 대한 기초자료를 제시하고자 한다. 일반적으로 비점저감시설의 전처리 시설로 사용되는 침강지는 일정한 체류시간을 제공함으로써 강우유출수내의 입자상 물질을 제거함과 동시에 비점저감시설 내의 여과재 및 침투재의 폐색을 예방하고자 설치되는 전처리 시설이다. 침강지 퇴적물의 물리화학적 특성 연구 결과에 의하면, 일반적으로 Zn과 Cd은 $75{\mu}m$이하의 퇴적물 입도분포에서 입자 표면적으로의 흡착농도가 높은 것으로 나타났다. 중금속 부하량을 살펴본 결과, 입자의 크기가 $425-850{\mu}m$범위 일 경우 중금속 농도가 가장 높게 나타났다. 전체 중금속에 대한 분석 결과, Cu, Zn, Pb의 중금속 함량이 입도분포 $425-850{\mu}m$ 사이에서 30% 이상을 나타내었다. 중금속 중에서 다른 항목에 비하여 Cu, Pb 및 Zn의 함량이 높게 나타났는데, 이는 차량의 타이어와 엔진파트에 이러한 중금속이 많이 함유되어 있기 때문이다. 또한 본 연 구결과 침강지는 퇴적물의 퇴적과 함께 다양한 중금속의 제거가 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.367-367
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• 2022

토지이용의 고도화에 따라 비점오염원 부하는 증가하는 추세이며 기후변화에 따른 강우강도 증가 등으로 지표면에 축적된 고농도의 비점오염물질이 하천으로 유출, 수질오염을 가중시키고 있어 비점오염원 관리가 필요하다. LID 기법은 자연적 기작(mechanisms)과 공정(process)을 이용하여 생태계의 물질순환(물순환 포함)과 에너지 흐름이 원활하도록 조성하는 기법으로, 불투수층면에서 발생되는 강우유출수를 관리 가능하다. LID 시설에는 전처리 시설을 두어 초기 고농도의 입자상 물질을 저감시키고, 강우유출수 저류공간을 통한 유출저감, 첨두유량 등을 저감시킨다. 이러한 전처리 시설에는 유기물질 및 영양소의 생물학적 제거를 위한 미생물 서식공간의 제공 등의 역할을 수행하기 위하여 다양한 여재를 적용하고 있다. 본 연구는 비점오염물질 유입이 LID 기법 전처리 시설 내 여재층의 물리·화학적 및 생물학적 환경을 평가하였다. 3개 시설 모두 100%의 불투수층에서 발생되는 강우유출수를 처리하는 LID 시설을 연구대상으로 선정하였으며, 각각의 전처리 시설에는 자갈, 우드칩, 쇄석 등이 적용되어 있다. 퇴적물의 경우 가장 상부에 존재하는 층으로 퇴적물의 오염물질 농도는 2~10.7배 이상 매우 높게 나타났다. 우드칩의 경우 다른 여재에 비해 높은 함수량과 유기물 함량을 보였으며 이는 우드칩의 수분을 보유하는 능력과 거친 표면공극에 오염물질이 부착되기 때문으로 나타났다. 또한, 같은 무기성 여재인 쇄석과 자갈의 경우 여재 크기의 차이를 보임에도 불구하고 미생물의 군집구성과 함수량의 차이를 보이는 것으로 평가되었다. 유기물의 함량이 낮은 강우유출수의 생물학적 처리능력을 향상시키기 위해서는 유기성 여재가 필요하며, 다공성 무기 멀칭재를 적용하고 하부의 토양은 적정 유기물을 배합하여 질산화 및 탈질화 유도가 가능하도록 설계가 필요한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.209-209
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• 2020

환경부 자료에 따르면 1990년대부터 2000년대 후반까지 국내의 도시면적은 696,239㎢ 증가했다. 도시지역에서의 불투수면적이 차지하는 비율은 25% ~ 80%로 적지 않은 비율을 차지한다. 따라서 도시면적이 증가하면 이는 불투수면적의 증가로 이어지며 이로인한 지표유출로 오염물질의 유입이 늘어나게 되면, 수질오염중 비점오염원이 차지하는 비중의 증가한다. 비점오염원으로 인해 발생하는 환경문제를 해결하기 위해 LID(Low Impact Develpment)시설에 대한 연구가 많이 진행되었다. 본 연구에서는 7년간의 선행 연구결과를 바탕으로 LID 시설별 오염물질 저감효율을 비교분석하였다. 용인 삼계리에 위치한 식생수로 오염지표들의 유입, 유출EMC를 토대로 제거 효율에 대한 평가를 해보면 TSS는 46%, BOD는 48%, COD는 56%. TN은 42% 그리고 TP는 58%가 나왔다. 용인 해곡동에 위치한 식생여과대의 경우 TSS는 83%, BOD는 45%, COD는 43%, TN은 39%, 그리고 TP는 62%가 나왔다. 마지막으로 전주에 위치한 식생체류지의 경우 TSS는 100%, BOD는 75%, TOC는 62%, TN은 67% 그리고 TP는 83%가 나왔다. 이들 자료를 바탕으로 효율성 평가를 해보면 먼저 식생수로의 경우 TP 저감 효율이 58%로 가장 높았으며 TN 저감 효율이 42%로 가장 낮았다. 식생여과대의 경우 TSS 저감 효율이 83%로 가장 높았으며 TN 저감 효율이 39%로 가장 낮았다. 마지막으로 식생체류지의 경우 TSS 저감 효율이 100%에 가까운 양질의 제거효율을 보여주었으며, TOC의 경우 67%로 제일 낮은 제거효율을 보였다. 위 결과를 토대로 판단을 해보면 식생체류지가 전반적으로 좋은 지표를 보였으며 대부분의 상황에 양호한 제거효율을 기대할 수 있다고 생각된다. 식생 LID시설은 자연친화적이며 강우유출과 오염물질을 제거할 수 있다는 장점이 있는 반면, 장치형 LID시설에 비해 넓은 부지면적을 필요로 하므로 설치 지역의 특성에 맞게 LID 시설을 시공하는것이 적절하다고 판단된다. 해당 연구결과는 향후 식생형 LID시설을 설계하는데 있어서 기초자료로 반영될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.363-366
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• 2009

환경부는 2000년대에 들어 수질오염총량관리제의 정책 도입으로 하천과 호소의 수질개선에 노력을 기울이고 있으며, 개발사업과 관련된 비점오염원에서의 비점오염물질 관리를 요구하고 있다. 포장율이 높은 토지이용 변경사업, 즉 교량, 도로, 고속도로 등의 개발 사업은 특히 비점오염원 관리를 요구하고 있다. 그러나 현재 국내에 적용되고 있는 비점오염저감시설은 대부분 소규모 장치형 시설이며, 유지관리가 어렵고 저감효율이 낮은 단점이 있다. 최근에는 장치형 시설보다 생태친화적인 기능을 가지며 녹색 및 생태축 연결이 가능한 자연형 시설을 적용하는 방향으로 정책이 변화하고 있다. 이러한 조건과 더불어 기후변화에 능동적으로 대응하기 위해서는 교량의 경우 소규모 인공습지를 조성하여 녹색축 연결, 비점오염원 관리가 바람직하다. 따라서 본 연구는 도로와 교량의 녹색축을 연결하고 비점오염물질을 저감할 수 있는 소규모 HSSF 인공습지를 개발하고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 소규모 HSSF 인공습지는 입자상 오염물질 제거를 위한 침강지, 용존성 및 미립자의 제거를 위한 습지부로 구성되어 있으며, 녹색축 및 생태공간 확보를 위한 습지의 식생부분이 존재하고 있다. 특히 본 기술은 교량내에서 처리하는 site control 방식으로 외부 유도를 통한 처리기술이 아니기에 비용경제적으로 효율성을 가지고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.465-469
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• 2008

수도권의 중요한 상수원인 팔당호 수질에 큰 영향을 주고 있는 경안천 유역의 오염배출량을 저감하기 위하여 많은 인공습지조성이 계획되었으나 이들의 위치선정의 적합성에 대한 분석이 부족한 실정이다. 또한 경안천은 상류에서 중류까지는 주변 농경지의 용수공급을 위해 많은 수중보가 설치되어 물의 흐름이 단절되어있어 수리적 요소에 인공요인으로 작용하고 있으며, 하류로 갈수록 하천이 곡선형태로 흐르고 하폭 또한 넓어져 자체적으로 유기물이 증가하기 좋은 환경을 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 자연적, 인공적 요소를 고려한 물리적 모델을 구축하고 각 오염원특성별 부하량 분석을 통한 속성정보를 반영하였으며 오염저감시설설치 시나리오의 타당성분석을 분석을 수행하였다. 연구과정을 좀더 상세히 살펴보면 첫째, 비점오염원의 주된 경로중 하나인 축산계부하량 저감을 위하여 지형적 인자를 고려한 인공습지조성 적지분석 결과를 HSPF모델에 반영하였다. 둘째, 기존 오염 총량제에서 수행해오던 오염부하량 산정방식을 통해 산정된 양을 유역단위로 재분배 하여 오염원 분포를 반영하였다. 주요 오염부하량인 축산계와 토지계의 오염부하량만을 적용하였으며 일부 오염원 항목들은 생략하거나 하수처리시설을 통해 처리되고 있는 것으로 모의하였다. 셋째, 각 시나리오별 시뮬레이션을 수행하여 경안천 인공습지조성가능성 및 수질개선 효과를 예측하였다. 기존의 점오염원 처리시설만으로는 하천에서의 목표수질을 만족시키는데 한계가 있기 때문에 점오염원 저감시설뿐 아니라 비점오염원 저감시설인 인공습지를 기존의 처리시설에 연계하여 시나리오를 구성하였다. 기존습지시설의 오염저감율은 각 시설들의 평균값을 적용하였으며 처리효율은 BOD, TN, TP 각각 40%, 25%, 12%로 적용하였다. 오염원분포를 고려한 모의결과 현재 인공습지 입지대상지역들 중 좀 더 효율적인 오염저감 효과를 보이는 지역이 분석되었다.