• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.490-490
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• 2022

국내 대하천 및 중·소규모 하천의 홍수터 공간을 활용하여 체육시설 및 공원 등과 같은 친수 시설물을 조성하여 친수공간으로 활용하고 있으며, 시민들의 친수활동 빈도는 증가추세에 있다. 특히 하천 내에서 수상 레크레이션 활동 등과 같은 다양한 친수활동이 증가하고 있으며, 하천친수에 관한 정보 수요가 급증하고 있으나 체계적인 공급은 미흡한 수준이다. 따라서 본 연구에서는 친수공간 조성 및 유지관리에 대한 측면과 친수공간에서의 쾌적한 친수활동을 위한 정보제공 목적으로 하천 친수공간에서의 복합모니터링을 이용한 친수활동 종합지수를 산정 방법을 개발하고자 하였다. 센서 기반의 시계열 데이터 구축을 위해 하천 수질, 수리인자의 복합모니터링을 진행하였다. 수리인자(수위, 유속, 수면폭 등)와 수질인자(탁도, Chl-a, pH 등), 기상학적 인자(자외선 지수, 미세먼지 등) 등급에 따른 허용기준을 설정하여 각 등급 별로 수리인자의 값을 0~1 사이 값인 소속도로 변환하여 소속도의 합성 및 친수활동 등급을 결정하였다. 최종적으로 수리, 수질, 기상 인자별 소속도 함수 산정을 통한 퍼지합성 이론 기반의 친수활동 종합지수를 산정하였다. 그리고 친수활동 종합지수를 예보하기 위한 모델 적용을 위한 방향성을 정립하였다.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.27 no.2
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• pp.71-86
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• 2022

The water quality index (WQI) has been widely used to evaluate marine water quality. The WQI in Korea is categorized into five classes by marine environmental standards. But, the WQI calculation on huge datasets is a very complex and time-consuming process. In this regard, the current study proposed machine learning (ML) based models to predict WQI class by using water quality datasets. Sihwa Lake, one of specially-managed coastal zone, was selected as a modeling site. In this study, adaptive boosting (AdaBoost) and tree-based pipeline optimization (TPOT) algorithms were used to train models and each model performance was evaluated by metrics (accuracy, precision, F1, and Log loss) on classification. Before training, the feature importance and sensitivity analysis were conducted to find out the best input combination for each algorithm. The results proved that the bottom dissolved oxygen (DO_Bot) was the most important variable affecting model performance. Conversely, surface dissolved inorganic nitrogen (DIN_Sur) and dissolved inorganic phosphorus (DIP_Sur) had weaker effects on the prediction of WQI class. In addition, the performance varied over features including stations, seasons, and WQI classes by comparing spatio-temporal and class sensitivities of each best model. In conclusion, the modeling results showed that the TPOT algorithm has better performance rather than the AdaBoost algorithm without considering feature selection. Moreover, the WQI class for unknown water quality datasets could be surely predicted using the TPOT model trained with satisfactory training datasets.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.17 no.2
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• pp.45-58
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• 2012

For the development of reference values and evaluation of water quality in various environmental conditions, we divided the coastal region around Korean peninsular into 5 distinctive ecological regions based on the influence of surface current, depth, tidal range, turbidity, and climate condition. We used national marine environment monitoring data collected by National Fisheries Research & Development Institute(NFRDI) from 2000-2009. For the reference values, we used maximum seasonal mean from 2000 to 2007 for DIN, DIP, and chlorophyll-a and minimum seasonal mean for secchi depth measured at stations without the influence of river runoff in each ecological regions. For the reference value of bottom dissolved oxygen saturation, we used minimum mean value of 90% calculated from minimal riverine influence stations of whole regions. We calculated enrichment score for each assessment criteria. The enrichment score of DIN, DIP, and Chlorophyll-a was 1 (=< reference value), 2 (< 110% of reference value), 3 (< 125% of reference value), 4 (< 150% of reference value), and 5 (> 150% of reference value). The enrichment score of DO saturation and Secchi depth was 1 (> reference value), 2 (> 90% of reference value), 3 (>75 % of reference value), 4 (> 50% of reference value), and 5 (< 50% of reference value). We calculated water quality index using weighted linear combination of five enrichment score for the comparison of whole regions. From the water quality index distribution calculated from all stations between 2000 and 2007 period, we classified into 5 grade based on the standard deviation calculated from total water quality index. We assigned grade very good(I), good(II), moderate(III), bad(IV), and very bad(V) when the water quality index was less than 23, minimum + 1 sd, +2 sd, +3 sd, and grater than minium+ 3 sd, respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.238-238
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• 2023

최근 이상기후현상으로 홍수와 가뭄의 발생 빈도 증가 및 하천유지유량 부족 등 하천에서 유량 변동이 크게 나타나고 하천 환경 변화에 따른 수질오염, 갈수기 수질악화 등 하천에서 다양한 문제들이 발생하고 있다. 수질은 매개변수별 기준 농도와 측정 농도를 비교하여 평가하지만 직독식 측정 항목과 실험실 분석 항목 및 미측정 항목을 포함하기 때문에 수질 상태를 정확하게 나타내기 어렵다. 물리적, 화학적 및 생물학적 특성의 매개변수를 분석하여 수질을 평가하지만, 복잡한 수질 데이터를 단순하고 논리적으로 수질을 요약하기 위해 단일 값으로 매개변수를 통합한 수질지수가 개발되었다. 다양한 국가 및 기관에서 개발된 수질지수는 방법론, 최종산출 방법의 차이로 동일한 지점 및 기간에서 측정되는 자료를 각각의 수질지수 방법론을 적용하였을 때 상이한 점수 및 등급이 발생하여 유역 특성에 적절한 수질지수를 활용하는 것이 필요하며, 유량 변동이 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 수질지수 산정 매개변수를 유역 특성 및 관리기준을 고려하여 매개변수를 수정하고 매개변수별 중요도에 따른 가중치를 재산정하고 유량 인자를 추가하여 복합적인 하천 수질을 종합적으로 평가하고자 한다. 또한, 물리모형과 데이터 모형을 활용하여 기후변화에 따른 수질 변동 평가를 통해 수문학적 변화가 하천 수질에 미치는 영향을 평가하고자 한다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.33 no.1
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• pp.51-59
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• 2023

The Nakdong river is both a natural resource crucial to underwater ecosystems and a water source for its basin's residents. Industrial wastewater and domestic sewage must meet the relevant standards for discharged water before they can flow into the river. The correlation between old and new measures of organic matter was examined using water quality data from 50 monitoring locations in the main stream of the Nakdong river. The coefficient of determination (R²) for total organic carbon (TOC), the new measure of organic matter, and chemical oxygen demand (COD), the old measure of organic matter, in the main stream of the Nakdong river was 0.6134, indicating high correlation. Water quality at each location assessed using TOC and COD showed disparities that cannot be ignored: quality appeared higher when evaluating the main stream of the Nakdong river using TOC instead of COD. Therefore, there remains a need to review water quality ratings based on TOC; continuous monitoring of COD is also required. In addition, the cause of the difference should be clearly identified to help assess artificial sources of pollution and natural factors affecting organic matter. Water management of the Nakdong river will then be possible using the water quality rating.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.532-536
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• 2004

최근 수자원개발의 한계와 수질의 오염으로 인하여 제한된 수자원의 적절한 배분과 지속 가능한 수자원의 이용이라는 문제가 크게 대두되고 있어 개발의 한계 속에서 수질을 보존하기 위한 노력이 필요한 시점이다. 그러나, 수량과 수질을 동시에 고려할 수 있는 수자원계획 도구는 흔치 않다. 이러한 종합적인 수자원계획 수립 및 분석을 위할 도구를 개발하기 위하여 한국건설기술연구원에서는 SEI-B(Stockholm Environment Institute - Boston Center)와 공동으로 기존에 SEI-B에서 개발된 WEAP(Water Evaluation And Planning System)을 국내 실정에 맞도록 수정보완 한 K-WEAP을 개발하였었다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 K-WEAP에 수질 모의 기능을 추가하여 개발함으로써 수량-수질을 연계하여 수자원계획수립이 가능하도록 하였다. 개발된 K-WEAP은 원단위 개념을 이용한 발생량의 산정과 보존성 물질의 수질 모의와 일반적인 지수감소형 물질 및 BOD, DO 등과 같은 1차 분해성 물질의 모의가 가능하다. 이러한 기능을 이용하여 수자원 계획 시 수질등급을 만족시키기 위한 하수처리장의 설치 계획과 유역관리를 위한 여러 가지 대안의 수립이 가능하며, 여러 가지 대안에 대하여 장래 수질의 변화 경향을 비교 분석할 수 있는 기초 자료를 제공한다. 본 연구에서는 K-WEAP에 탑재된 수질 모형의 내용을 분석하고 수량과 수질의 통합과정을 알아본 후, 가상의 시험유역에 적용한 길과를 바탕으로 수량-수질 통합수자원계획의 적용성을 살펴보았다,

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1981-1984
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• 2008

기존 하천에 실시되고 있던 농도 규제의 근본적인 한계를 극복하고자 우리나라 4대강에 오염 총량관리제도가 실시되었다. 그러나 1999년부터 약 8년 동안 실시된 오염총량관리제도에 기술적 제도적 문제들이 발견되고 있다. 본 연구에서는 오염총량관리제도의 많은 문제점들 중에 기준유량에 대한 문제점과 오염부하량의 할당에 대한 문제점에 중점을 두었다. 총량관리단위유역은 대표적인 도시하천 중 하나이며 한강의 지류인 안양천 유역이며, 목표수질은 1991년 환경부 하천환경수 질기준인 5등급으로 결정하였으며, 관리물질은 1차관리물질인 BOD(Biochemical Oxygen Demand)이다. 기준유량은 평균저수량과 평균갈수량을 사용하여 비교하였고, 발생부하량을 계산하였으며, 발생부하량에 의한 배출부하량을 계산하고, HSPF(Hydrologic Simulation Program - FORTRAN) 모형을 사용하여 배출부하량으로 인한 유달부하량을 산정하여 허용부하량을 계산하였다. 마지막으로 목표수질을 만족시키기 위해 삭감부하량을 계산하였고, 삭감부하량을 안양천 유역의 각 소유역별로 할당하였다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.32 no.2
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• pp.134-145
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• 2023

Currently, the floodplains of major rivers are transforming into various types of waterfront spaces according to the increase in leisure activities and improved accessibility. In general, waterfront activities in river channels tend to be concentrated in summer, and the waterfront activities during this period directly affect water quality. Accordingly, it is necessary to accurately compare and evaluate the characteristics and water quality of waterfront activities during the period when waterfront activities are concentrated. In this study, the following research was conducted to compare and analyze the current status of waterfront activities of users of waterfront areas and the water quality of waterfront areas. First, three waterfront areas were selected for investigation using the information from the Ministry of Environment's water quality measurement network. Second, a survey was conducted on the satisfaction and types of waterfront activities targeting users of waterfront areas. Third, water quality grades were calculated based on monthly water quality measurement factors and compared. Fourth, statistical analysis (one-way analysis of variance) was conducted to see if there was a significant difference in water quality characteristics between periods of high waterfront activity and periods of low waterfront activity using water quality measurement data for the last 5 years. As a result of this analysis, the following conclusions were drawn in this study. First, the use of waterfront activities was investigated in the order of camping, water skiing, fishing, swimming, and rafting. Second, satisfaction factors for waterfront activities were investigated in the order of activity convenience, water quality, waterlandscape, transportation access convenience, and temperature. Third, it was found that satisfaction with water quality in waterfront areas was generally unsatisfactory regardless of the water quality grade presented by the competent authority. Fourth, as a result of comparing the water quality measurement network data of the Ministry of Environment by water quality grade, generally good grades were found, and in particular, there was a difference in grade frequency by season in the BOD category. Fifth, as a result of statistical analysis (one-way ANOVA) of water quality monitoring network data by season, there were statistically significant differences in COD, BOD, TP, and TOC except for DO. Considering the results of these studies, it is judged that it is necessary to prepare a comprehensive management system for water quality improvement in the waterfront zone and to improve water quality during periods of high waterfront activity, and to prepare a water quality forecasting system for waterfront areas in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.174-174
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• 2022

수질지수는 여러 수질 데이터 값을 수학적으로 결합하고 다 변수 특성을 줄여 수치 및 등급으로 나타낸 지표이다. 수질지수를 통해 수질을 평가하고 서로 다른 위치와 시간의 수역을 종합적으로 비교할 수 있으며 수자원관리에 있어 정책입안자, 의사결정자, 국민이 수질에 대해 일반적이고 쉽게 이해할 수 있다. 현재 환경부에서는 국내수질자동측정망 최근 12시간 데이터 값을 근거로 실시간수질지수 RTWQI(Real-Time Water Quality)값을 제공한다. 국내 호소에 설치된 수질 자동측정망은 총 8개소이며 매 시간 공통 항목인 수온, pH, DO, 전기전도도, TOC 5개, 선택항목인 탁도, Chl-a, TN, TP, 중금속, 생물감시항목 등 27개를 측정한다. RTWQI는 캐나다에서 2001년에 개발된 CCME WQI(Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index) 산출식을 기초하였으며 F1(기준치를 위반하는 수질항목의 개수/ 총 수질항목 개수), F2(기준치를 위반한 샘플들의 총 횟수/총 샘플횟수) F3(기준치를 위반한 정도) 3가지의 요소로 계산된다. 그러나RTWQI 산출식의 기초인 CCME WQI는 개발 이후 여러 문제점들은 개선되었으나 F1이 다른 F2, F3 보다 CCME WQI 점수의 기여도가 2배 이상 높은 문제점은 개선하지 못하였다. 본 연구에서는 수질자동측정망이 설치된 2012년 7월부터 2021년 12월 동안 매 시간 별 수질 데이터를 이용하였다. 또한 CCME WQI 문제점을 개선한 MWQI(Modification of Canadian water qaulity index)를 기초하여 실시간 수질지수를 재 산정하였다. 추가적으로 Pearson 상관관계 분석 및 추가 통계분석을 통해 환경부에서 제공하는 기존의 RTWQI, 개선된 실시간수질지수, 한국형 호소수질평가지수 LQI(Lake Water Quality Index)를 비교 및 평가하였다. 이러한 연구를 통해 정확성 높은 수질지수를 찾고 수자원 관리 정책 수립에 적극 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.42 no.2
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• pp.242-252
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• 2009

The purpose of this study was to develop a Multi-metric Water Quality Assessment (MWQA) model and apply it to dataset sampled from Paldang and Daechung reservoir in 2008. The various water dataset used to this study included 5 year data sets (2003${\sim}$2007) in Korean reservoirs which were obtained from the Ministry of Environment, Korea. In this study, suggested MWQA model has 4 metrics that were composed of 4 parameters such as chemical, physical, biological, and hydrological variables. And, each of the variables attributed total phosphorus (TP) concentration in water, secchi depth (SD) measure in water, chlorophyll-${\alpha}$(Chl-${\alpha}$) concentration in water and the ratio of inflow of water into lakes and efflux of water from lakes, input/output (I/O). First, we established the criteria for trophic boundaries. The boundary between oligotrophic and mesotrophic categories was defined by the lower third of the cumulative distribution of the values. The mesotrophic-eutrophic boundary was defined by the upper third of the distribution. Second, each metric was given by a point-oligo=1, meso=3, eu=5. And then, obtained total score from each metric was divided 5 grade-Excellent, Good, Fair, Poor, and Very poor. As the results of applying the proposed MWQA model, the Paldang reservoir obtained "Fair" or "Poor" grade and Daechung reservoir obtained "Excellent" or "Good" grade. The suggested MWQA model through these procedures will enable to manage efficiently the reservoir. And, more studies such as metric numbers and attributes should be done for the accurate application of the new model.