• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.22 no.2
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• pp.233-238
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• 2008

Recently, rainwater harvesting facilities have increasingly constructed mainly in elementary schools and government buildings. Nevertheless, few methods are available for efficient planning and design of rainwater harvesting facilities by considering the weather conditions and purpose of rainwater management in each site, which may lead to a construction of uneconomic facilities. The current method estimates the size of rainwater storage tank by multiplying the size of building or plottage with a certain ratio and has many limitations. In this study, we first developed a method for planning and design of rainwater storage facilities using $Rainstock^{TM}$ model, which is based on mass balance, and economic analysis. Then, the model was applied for the design of a rainwater harvesting facility in a building with the catchment area of $1,000m^2$. The model calculation indicated that the economic feasibility of rainwater harvesting depends on not only the size of storage tank but also the water usage rate. When the water usage rate is $1m^3/day$, the rainwater harvesting facility is not cost-effective regardless of the size of the storage tank. With increasing the water usage rate, the economical efficiency of the facility was improved for a specific size of the storage tank. Based on the model calculation, the optimum tank sizes for $5m^3/day$ and $10m^3/day$ of water usage rates were $24m^3$ and $57m^3$, respectively. It is expected that the model is useful for optimization of rainwater storage facilities in planning and designing steps.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.22 no.6
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• pp.607-618
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• 2022

This study involves the development of a Hwangto permeable block for rainwater storage tanks. The permeable products that form continuous voids between Hwangto binders and aggregates are fine milled slag powder, which is an industrial by-product generated during the production of Hwangto and iron, and ferro nickel slag. The properties of Hwangto permeable blocks were studied using recycled resource aggregates. The target quality is based on KSF 2394. The Hwangto permeable block for a rainwater storage tank is made of water-permeable material, and the permeability of the Hwangto permeable block itself is 0.1mm/sec or higher, with a physical performance of over 5.0MPa in flexural strength and over 20.0MPa in compressive strength. The physical properties of Hwangto permeable block for rainwater storage tanks were researched and developed. In order to prevent flooding due to heavy rain in summer and the urban heat island phenomenon due to depletion of ground water, continuous pores are formed in the block to secure a permeability function to prevent rainwater from accumulating in the pavement of the floor, and to prevent slippage for comfortable and safe storage.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.480-480
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• 2017

급격한 도시화 및 산업화는 주차장, 건물 및 도로 등 유역의 불투수 면적을 증가시켜 강우에 의한 침수피해 및 비점오염원에 따른 하천의 수질오염을 유발하고 있다. 최근 국내에서는 이러한 문제점을 개선하기 위해 유출저감 시설인 저영향개발 (Low Impact Development, LID)을 도입하여 연구를 진행하고 있다. LID 기술은 우수의 침투 및 저류를 통해 도시화에 따른 영향을 최소화하여 개발 이전의 토지 상태에 최대한 가깝게 만들기 위한 도시개발 기법이다. 대표적인 LID 요소기술로는 옥상녹화, 투수성포장 및 생태저류장치 등이 있으며 도로변, 건물주변, 건물옥상 등에 설치되어 강우유출량과 비점오염물질의 오염부하량을 저감시키는 역할을 한다. 본 연구에서는 안양천에 위치한 가산 1 빗물펌프장 유역에 LID 기법을 적용하였으며, LID 요소기술은 옥상녹화 및 투수성포장으로 선정하였다. LID의 설치위치를 변경하여 적용시키면서 유출지점에서의 우수유출량 및 오염부하량을 산정하고 이를 최대로 저감시킬 수 있는 최적위치를 결정하였다. 최적위치에 LID를 설치하였을 때 우수유출량은 옥상녹화의 경우 약 2.20 %, 투수성포장의 경우 약 2.28 %의 저감효과를 나타내었다. 또한, 오염부하량은 두 가지 경우에서 약 4.74 %의 저감효과를 나타내었다. 최적위치를 결정하는 과정에서 우수유출량과 오염부하량의 저감효과가 서로 독립적으로 거동한다는 것을 확인할 수 있었다. 추후 연구에서는 LID 요소기술을 복합적으로 설치한 경우의 저감효과에 대한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.315-315
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• 2021

저영향개발은 녹색 기반시설을 이용한 침투, 여과, 저류, 지체 등의 효과를 달성하는 구조적 방식과 집중된 우수 배제 방식을 분산시키는 비구조적 방식이 있다. 국내에서는 저영향개발을 주로 시범사업 수준에서 침투트렌치, 식생수로, 투수성 포장과 같은 일부의 요소기술만 적용하고 있는 실정으로, 비구조적 방법을 이용한 분산식 우수배제 방식을 도입한 사례는 거의 없다. 본 연구에서는 PCSWMM을 이용하여 송산 그린시티 개발 사업에 기존의 집중형 우수 배제 방식과 비구조적 방식을 포함한 저영향개발을 각각 도입하여 홍수 및 침수 저감 효과를 검토하였다. 본 연구에서는 송산 그린시티에 저영향개발 기법을 고려하면서 기존 4개의 주 수로에 2개의 소규모 수로를 추가적으로 고려하였다. 또한, 우수관거는 연장이 길어짐에 따라 관거의 규모가 커지므로 유역 유출부에 인접한 지역은 직접 우수 배제가 되도록 하였고, 우수의 배제 방향을 분산시킴으로써 관거의 규모가 비대해지지 않도록 하였다. 홍수 및 침수 저감 효과는 50년 빈도 확률 강우량과 100년 빈도 확률강우량을 적용하여 검토하였다. 그 결과, 적용된 집중형 우수 배제 방식의 경우에는 50년 빈도 확률강우량 조건에서 48 ha, 100년 빈도 확률강우량에서는 81 ha가 침수되는 것으로 모의가 되었다. 반면, 분산형 우수배제 방식을 포함한 저영향개발을 반영할 경우, 50년 빈도 확률강우량에서 6 ha, 100년 빈도 확률강우량 조건에서는 18 ha가 침수되는 것으로 모의가 되었다. 즉, 분산형 빗물관리를 계획함에 따라 홍수 저감의 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.15 no.4
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• pp.535-541
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• 2013

The urbanization affects significantly on a natural water circulation system by increasing the imperviousness rate. It is also negatively affecting on urban temperature, environmental pollution, water quality, and aqua-ecosystems. The Korea MOE (Ministry of Environment) adapted a new environmental policy in order to reduce the impact of urbanization, which is the Green Stormwater Infrastructure (GSI) program. The GSI can be achieved by protecting conservable green spaces, enlarging more green spaces, and constructing more permeable pavements. The GSI is including many different techniques such as bioretention, rain garden, infiltration trench and so on. Also It is the infrastructures using natural mechanisms of soils, microorganisms, plants and animals on a water circulation system and pollutant reduction. In this research, a multi functional GSI technology with infiltration-filtration mechanisms has been developed and performed lab-scale tests to evaluate the performances about infiltration rate restoration and pollutant reduction. The most of pollutants including metals, organics and particulates were reduced about 50~90% due to water infiltration and storage functions. The clogging was found when the TSS loading rate was reached on $8.3{\sim}9.0kg/m^2$, which value is higher than the values in literatures. It means the new technology can show high performances with low maintenances.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.323-323
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• 2019

최근 충주댐 하류에 위치한 남한강 본류에서는 봄철 지속되는 가뭄으로 인한 유량부족과 인근 주요 유입하천으로부터의 과다한 영양염류 유입으로 갈수기 수질오염 문제가 빈번히 발생하고 있다. 그러나 아직까지 충주댐 하류 남한강 본류 하천을 대상으로 기후변화에 따른 장래 갈수기 수질변화 예측과 상류 유역에서의 유량 확보가 본류 하천 갈수기 수질에 미치는 영향을 정량적으로 분석한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 충주댐 하류 남한강 본류 구간과 주요 유입하천을 대상으로 유역 및 수질 모델 연계를 통해 극한 가뭄 사상에 따른 남한강 본류의 장래 갈수기수질 변화를 예측하고, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 시나리오 적용을 통해 극한 가뭄 사상에서의 섬강 말단 및 남한강 본류 갈수기 수질 개선 효과를 분석하였다. 갈수기 유량 확보 시나리오는 산림 간벌에 따른 증발산량 저감 및 침투량 증진 시나리오로 구성하였다. 시나리오 적용 결과, 섬강 유역에서의 갈수기 평균 유량은 최대 2.19배까지 증가하는 것으로 분석되었으며, 갈수기 수질평균 농도는 최대 BOD5 20.5%, T-N 40.8%, T-P 53.4%까지 개선되는 것으로 나타났다. 또한 섬강 유역에서의 갈수기 유량 확보에 따라 남한강 본류 갈수기 수질 평균 농도는 최대 BOD5 5.22%, T-N 5.42%, T-P 7.69%까지 개선되는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 통해서 산림 간벌에 따른 기저유량의 확보가 갈수기 하천 수량 및 수질에 긍정적인 영향을 미치는 것을 간접적으로 확인할 수 있었으며, 이는 수량 수질뿐만 아니라 수생태계 건강성 연속성 유지 측면에서 큰 기여를 할 수 있을 것이라 판단된다. 따라서, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 방안으로 적절 수준의 산림 간벌 대책이 강구되어야 할 것이며, 산림 간벌 이외에 갈수기 유량 확보를 위한 빗물 이용, 공공하수처리시설 방류수 재이용, 우수의 저류 및 침투시설 확충 등 다양한 대책이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.5
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• pp.313-323
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• 2019

Deep Tunnel system is a large-scale urban flood control facility installed underground in order to reinforce the lack of drainage systems in developed cities. In a structure like a deep tunnel system, the undular bore generated in the downstream causes a problem in the hydraulic stability of the tunnel. In this study, to investigate the influence of the undular bore on the hydraulic stability at the "Shinwol rainwater storage and drainage system", under construction for the first time in the country, a hydraulic model experiment was conducted on various flooding inflow scenarios. As a result of the hydraulic model experiment carried out in this study, the undular bore generated downstream is trapped in the pipe while moving to upstream, pushes the compressed air. It is judged that overflow occurred by choking the vertical drop shaft in the process when this compressed air is being exhaust through the upstream vertical drop shaft and blocking flood inflow. In addition, the analysis of velocity of undular bore shows that the undular bore transfers energy, and at this time, the pressure rose in the pipe and the velocity increment occurred of the undular bore. Further studies are needed to predict the size and velocity of undular bore, which plays an important role in the hydraulic stability of the tunnel in the deep tunnel system.

• Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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• v.49 no.2
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• pp.113-127
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• 2021

Although planning techniques linking parks, green areas, and waterways have become common, there are frequent disruptions in the operation and management of landscape-use artificial channels (LuAC). Therefore, this study examined a design to promote the sustainable management and operation of a LuAC using rainwater for the streamlets of the Jeonju-Wanju Innovative City. In order to accomplish the purpose of this study, scenarios were set up by dividing the design into waterhead and waterway portions. First, the scenario regarding the waterhead was analyzed to calculate the water supply and storage required for the waterway and waterhead. The analysis showed that the waterway requires a water supply of 676.8 tons/months, 3,018 tons to 5,512 tons of storage space, and a water depth of 0.75 m to 1.37 m considering the ecological and landscape aspects. The second scenario is to select an effective system of facilities for the operation and management of the LuAC. To accomplish this, a single-circulation system (SCS), which transports water to a highland location was compared to a multi-circulation system (MCS), which supplied water separately to each water space and operated independently. The results showed that the MCS, which was operated independently by small power units, was more effective owing to the vast difference in water supply operation times.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.26 no.5
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• pp.740-746
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• 2010

Rainwater has been used in many countries as a way of minimizing water availability problems. Rainwater harvesting system (RHS) has been successfully implemented as alternative water supply sources even in Korea. Although RHS is an effective alternative to water supply, its efficiency is often heavily influenced by temporal distribution of rainfall. Since natural precipitation is a random process and has probabilistic characteristics, it will be more appropriate to describe these probabilistic features of rainfall and its relationship with design storage capacity as well as supply deficit of RHS. This study presents the methodology to establish the relationships between storage capacities and deficit rates using probability distributions. In this study, the real three-story building was considered and nine scenaries were developed because the daily water usage pattern of the study one was not identified. GEV, Gumbel and the generalized logistic distribution ware selected according to the results of Kolmogorov-Smirnov test and Chi-Squared test. As a result, a set of curves describing the relationships under different exceedance probabilities were generated as references to RHS storage design. In case of the study building, the deficit rate becomes larger as return period increases and will not increase any more if the storage capacity becomes the appropriate quantity. The uncertainties between design storage and the deficit can be more understood through this study on the probabilistic relationships between storage capacities and deficit rates.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.174-174
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• 2015

국내의 국지성 집중호우와 같은 기후변화와 토지피복율 증가 등 복합적인 원인으로 인한 표면 유출수의 증가로 도시에서의 내수침수가 매년 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 도심지 돌발홍수로 인한 피해에 대한 구조적인 대책으로 지하방수로가 효과적인 방안으로 대두되고 있으며, 현재 신월빗물저류배수시설이 설계단계에 있다. 그러나 미국, 일본 등의 국외의 기설치된 지하방수로에서 발생되는 Geyser 현상으로 인한 피해에 대한 연구는 국외에 비해 미비한 편이므로, 선행적으로 Geyser에 대한 물리기반의 동수역학적인 이해가 필요한 실정이다. Geyser는 홍수 시 급격한 유량의 유입으로 단파가 발생하여 지하방수로 내 공기의 압축이 발생하고 수직관을 통해 공기가 물과 함께 지상으로 분출되면서 발생된다. 따라서 공기와 물의 혼합 유동을 모의해야 하며 동시에 단파의 불연속성을 모의하기 위해서는 기존의 상용프로그램으로는 다소 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 지하방수로의 Geyser 현상의 발생 예측을 위해 1차원 Saint-Venant 방정식을 지배방정식으로 선정하였으며, 단파 발생을 수치적으로 안정적으로 모의하기 위해 Roe Approximate Riemann 수치기법을 사용하였다. 또한 공기의 압력항을 고려하기 위해서 수정된 형태의 Preissmann slot 모형을 적용하였다. Geyser 현상의 영향인자로서 지하방수로 수평관의 직경, 마찰계수, 바닥경사, 초기수위, 유입유량을 고려하였으며 상류에서 유입되는 유량에 의한 하류에서의 동수역학적 거동을 분석하였다. 5개의 영향인자의 변화에 따른 단파의 유입속도 및 공기부 압력의 변화를 관찰하여 Geyser 현상에 대한 동수역학적 검토를 수행하였다. 추후 본 연구결과를 적절히 활용한다면 지하방수로의 사용 안정성을 확보하고, 홍수발생 시 모니터링 인자도출에 도움이 될 것으로 예상된다.