• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.453-453
• /
• 2021

도시지역 비점오염원관리, 물순환 회복, 침투 및 증발산량 증가, 열섬현상 저감을 위한 주요한 방안으로 저영향개발(low impact development, LID)과 그린인프라 기법의 적용되고 있다. LID 시설은 소규모 분산형 시설로써 넓은 지역에 많고 다양한 시설들이 적용되어 시설의 개수가 많으며, 수질 및 토양 내 기성제품에 대한 센서들의 가격은 고가로 형성되어 있어 기기의 경제성 및 유지관리 등 적용하는데 제한적이다. 따라서 과거 모니터링 자료를 기반으로 오염물질들과의 상관성 분석을 통하여 계측이 어려운 항목들을 계측가능한 항목들로부터 예측 가능하며, 선정된 항목들에 대한 비용효율적인 센서를 개발하여 실시간 LID 모니터링이 가능한 비용효율적 모니터링을 개발하였다. 공주대학교 천안캠퍼스의 LID 시설들은 2013년에 조성되어 현재까지 시설이 운영되고 있으며, 5년이상의 과거 강우시 모니터링 자료들을 이용하여 오염물질 상관성 분석을 수행가능 하기에 대상지로 선정하였다. 오염물질 상관성 분석은 2013년부터 2017년도에 침투도랑에서 수행된 강우시 모니터링 자료를 활용하여 각 오염물질들의 상관성을 분석을 수행하였다. 침투도랑 내 유입되는 평균 유입수는 TSS 286.1±318.3 mg/L, BOD 22.6±39.5 mg/L, TN 8.96±5.85 mg/L, TP 1.01±1.11 mg/L로 나타났다. 겨울철에 비해 여름철에서의 오염물질의 유입농도가 높은 것으로 분석되었다. 이는 여름철 고온건조로 인한 노면 내 차량의 주행으로 인한 중금속, 폐타이어 등과 장마철 강우 시 유출된 토사로 인하여 유입수의 농도가 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 부하량은 TSS와 COD 0.66으로 유의성이 높은 것으로 나왔으며, COD와 TSS, TP, TN 등 유의성이 높은 것으로 분석되었다. Arduino와 Raspberry PI를 활용하여 저비용 센서와 LTE 모뎀통신과 데이터 베이스 연결하여 개발된 프로그램을 통해서 무선으로 LID 시설에 대한 모니터링을 침투화분2와 식생체류지에 조성하였다. 전력공급이 어려운 식생체류지의 경우 태양열(Solar system) 시스템과 보조 전력 배터리를 조성하여 장마철이나 장기적인 악천후로 인한 전력을 생산하지 못할 경우 보조전력배터리에서 전력을 제공하여 지속적인 모니터링이 이루어지도록 설계하였다. 토양함수량, 토양온도와 Conductivity 등 3종류의 센서를 적용하였으며, 프로그램은 현재 2단계를 통한 2차수정을 통하여 프로그램을 구축하였다. 오차, 오작동, 계측값에 대한 검·보정 작업이 필요하다. 또한 대기자료의 구축을 통해 보다 토양과 LID 시설에 대한 영향분석이 필요한 것으로 사료된다.

• 한국재난관리표준학회지
• /
• 제3권1호
• /
• pp.51-60
• /
• 2010

본 연구는 선행연구들의 하천 유역 오염물질 및 오염도 분석결과를 바탕으로 하천 오염도와 지반 오염물질 간의 상호관계에 대해 분석하였다. 크게 도시 및 산업지구 인접 하천인 낙동강, 태화강, 안양천과 농 축산지 인접 하천인 영산강, 미호천으로 구분해 연구하였으며, 대상 오염원은 중금속 오염물질로 한정하였다. 도시 및 산업지구 인접 하천의 경우 중금속 오염물질 함유량이 일치하여 상관성을 보였으나 농 축산지 인접 하천의 경우 불일치하여 상관성을 밝히기 어려웠다. 도시 및 산업지구 인접 하천의 경우 점오염원의 영향을 많이 받기 때문에 지반오염에도 직접적인 영향을 미친 것을 알 수 있었고 농 축산지 인접 하천의 경우 점오염원보다 비점오염원의 영향을 많아 하천오염도와 지반오염의 상관성이 적은 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.145-151
• /
• 2009

현재까지 국내의 수질관리 정책은 점오염원 관리를 우선시 하고 있다. 그러나 계속되는 점오염원의 관리에도 불구하고 호소수의 수질은 악화되고 있다. 비점오염원은 강우 시 발생하는 오염원으로 토지이용에 따라 발생하는 오염물질의 종류와 양이 달라 불확실성이 큰 오염원이므로 점오염원과 함께 비점오염원의 관리가 필요한 실정이다. 다양한 토지이용 중에서 인공초지(공원 묘지) 지점이 차지하는 비율이 낮기 때문에 원단위를 산정하는데 필요한 기초 데이터에 대한 연구가 전무한 상태이다. 따라서 본 연구는 인공초지(공원 묘지) 지점으로부터 강우 시 유출수와 함께 발생하는 비점오염물질의 유출특성 및 상관성을 파악하였다. 그 결과 강우 초기에 오염물질의 농도는 비교적 높게 유출되는 현상을 나타냈으며, 강우가 지속될수록 오염물질의 농도는 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 첨두유량이 발생하면서 유출농도는 증가하였다. 또한 통계분석을 실시한 결과 오염물질별 상관성이 거의 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 향후 부하량과 원단위 산정에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제34권11호
• /
• pp.720-728
• /
• 2012

강우시 상당 부분의 비점오염물질은 입자성물질에 흡착된 형태로 유출되기 때문에 비점오염물질의 유출 거동을 보다 정확하게 이해하기 위해서는 입자성물질과의 상관성을 정량적으로 파악하는 것이 중요하다. 그러나 강우시 오염물질별 유출특성과 입도분포와의 상관성에 대한 연구사례는 매우 부족한 실정으로, 특히 도시화가 진전되지 않은 비시가화지역을 대상으로 한 국내 연구는 보고된 예가 거의 없다. 본 연구에서는 논, 밭 및 임야 등으로 구성된 소규모 비시가화지역(유역면적 52.8 ha)을 선정하여 다양한 규모의 강우사상별 유출특성을 조사하고, 오염물질의 유출특성과 입자성물질의 거동 사이의 상관관계를 분석하였다. 또한, 비점오염물질의 유출에 미치는 입자성물질의 영향에 대하여 정량적인 분석을 실시하였다. 연구결과, 중소규모 강우에서도 초기유출현상이 관찰되었으며, 입자성물질이 영양염류 및 중금속의 유출과정에 큰 기여를 하고 있는 것으로 나타났다. 특히, $BOD_5$와 TOC의 유기물항목, TN과 TP의 영양염류, Al, Cr, Cu, Fe, Hg 및 Zn의 중금속항목 등이 SS (total), VSS, SS (d < $20{\mu}m$) 및 SS ($20{\mu}m$ $$\leq_-$$ d < $80{\mu}m$)와 높은 상관성을 보여 입자성물질과 유사한 유출거동을 갖는 것으로 나타났다. 한편, $COD_{cr}$, Cd, Mn 및 Pb는 입자성물질의 유출거동과 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다. 비시가화지역에서 비점오염물질의 유출과정은 입자성물질의 거동과 상관성이 높을 뿐만 아니라 처리대상물질에 따라서도 상이한 특성을 갖는다는 점을 고려한 비점오염 저감시설의 도입이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권5호
• /
• pp.59-64
• /
• 2008

포장지역 중 도로는 많은 차량의 운행으로 건조시 각종 오염물질의 축적인 높은 토지이용이며, 불투수율이 높아 강우시 고농도의 비점오염물질의 유출이 발생한다. 특히 도로 노면에서 유출되는 강우유출수는 입자상 물질 및 각종 중금속 등의 함량이 높아 인근 수계 유입시 수질악화 및 수생태계 파괴의 원인으로 작용한다. 도로에 침착되는 오염물질의 원인으로는 차량 통행으로 수반되는 윤활계통의 오일류 누출 및 타이어 마모 등이 주요 원인이다. 이러한 비점오염물질의 유출을 저감하고 관리하기 위하여 환경부는 2006년 수질 및 수생태계보전에 관한 법률을 개정하여 비점오염원 관리를 환경부의 중요 정책으로 확립하였다. 또한 수질오염총량관리제도의 도입으로 그 중요성이 높은 토지계의 오염원단위 개정을 위하여 환경기초조사사업을 통해 2015년까지 수행되는 장기모니터링을 수립하여 시행하고 있다. 그러나 오염총량제의 조기정착과 효율적 비점오염원 관리를 위해서는 토지이용별 비점오염물질의 특성파악, 부하량 산정, 처리 메커니즘 규명 및 원단위 산정이 시급하다. 따라서 본 연구에서는 차량의 운행이 많은 국도에서의 모니터링 결과를 활용하여 유출 특성파악과 EMC 산정 등을 통하여 비점오염원 관리에 중요한 기본 자료를 제공하고자 한다. 본 연구를 위한 모니터링 지점은 경기도 용인시에 위치하고 있으며, 모니터링은 2006년부터 최근까지 총 16회의 강우사상에 대하여 수행되었다. 국도는 많은 차량으로 인하여 비점오염물질의 유출이 높은 토지이용 지역이다. 따라서 본 연구에서는 경기도 용인시에 위치하고 있는 국도에서의 비점오염 모니터링을 통하여 유출특성 파악, 초기 강우현상 파악, EMC 산정 및 오염물질간의 상관성을 분석하였다. 오염물질간의 상관분석결과, 오염물질 중 TSS항목이 다른 오염물질과의 상관관계가 높은 것으로 분석되었고, TSS농도로부터 다른 오염물질의 농도의 산정이 가능하여, 향후 효율적 비점 오염 모니터링 수행과 비점오염저감시설 선정시 중요한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.403-403
• /
• 2021

비점오염물질은 강우에 의해 유출되며 계절적, 자연적 편차가 크게 나타나고, 오염원이 광범위하게 산재하고 있어 오염물질의 발생량과 부하량의 관리가 쉽지 않다. 따라서 비점오염원 관리지역은 오염물질이 하천에 미치는 수질 특성을 파악하는 것이 중요하다. 그러나 수질항목만으로 하천의 수질 특성을 파악하기에는 어려움이 있으며, 수질 특성을 파악하기 위해 다양한 분석방법이 필요하다. 본 연구에서는 비점오염원 관리지역 중 골지천 유역의 수질 특성을 파악하기 위해 통계분석 기법을 활용하여 수질항목간의 상관관계를 분석하고자 하였다. 2017년부터 2019년까지 골지천 유역 내 5개 지점에 대하여 비강우시 23회, 강우시 지점별 173회~196회의 모니터링 결과를 이용하였으며, EC, 탁도, BOD₅, SS, T-N, T-P, TOC의 수질항목을 이용하여 Pearson 상관관계 분석을 실시하였다. 상관관계 분석 결과 비강우시 분석 결과 EC는 -0.06~-0.32, T-N은 0.19~0.37로 낮은 상관성을 갖는 것으로 나타났으며, EC와 T-N을 제외한 탁도와 BOD₅, SS, T-P, TOC의 경우 서로 0.6 이상의 상관성을 갖는 것으로 나타났다. 특히, 탁도와 SS, T-P, T-P와 TOC는 0.9 이상의 높은 상관성을 갖는 것으로 나타났다. 강우시 분석 결과 EC는 비강우시와 유사하게 -0.07~-0.24로 낮은 상관성을 갖는 것으로 나타났으며, TOC를 제외한 탁도, BOD₅, SS, T-N, T-P의 경우 서로 0.6 이상의 상관성을 갖는 것으로 나타났다. TOC의 경우 BOD₅, SS와 0.6 이상의 상관성을 갖는 반면 탁도, T-N, T-P와는 0.45, 0.44, 0.57로 다른 항목에 비해 다소 낮은 상관성을 갖는 것으로 나타났다. 비강우시 T-N은 기저 유출에 의한 영향으로 높은 농도를 나타내 다른 항목에 비해 상관성이 낮은 것으로 나타났으며, 강우시에는 비점오염물질의 유입으로 인하여 모든 항목에서 비슷한 상관성을 보이는 것으로 나타났다. 본 연구 결과 탁도와 SS, T-P의 상관성이 비강우시 0.93, 강우시 0.78로 상당히 높은 것으로 나타나, 탁도를 측정하여 SS와 T-P로 환산하여 측정하는 방법에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 연구 유역의 지형적 특성이 배제되었기 때문에 추후에 이를 반영한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.363-363
• /
• 2022

LID 시설에 대한 모니터링은 인력을 활용한 실강우 모니터링을 진행하고 있으나 LID 시설은 소규모 분산형시설로서 인력을 동원한 식생고사, 강우시 모니터링, 현장답사 등 꾸준한 시설확인에 한계가 있으며, LID 시설을 조성한 이후 적정한 유지관리 방법(주기, 빈도, 항목 등)을 인지하지 못하여 막힘현상, 효율저하, 식물고사 등의 문제가 발생한다. 따라서 본연구에서는 딥러닝 분석을 활용하여 강우시 강우모니터링 자료와 LID 시설 내 센서를 통해 측정된 자료를 통해 침투도랑 내 유입수 성상에 대한 예측분석을 수행하였다. 심지 내 LID 시설에 유입되는 오염물질을 예측을 위한 딥러닝 분석을 위해 과거 실강우시 모니터링 자료(TSS, COD, TN, TP)와 대기센서(대기습도, 대기온도, 강수량, 미세먼지) 데이터를 활용하여 딥러닝 모델에 대한 적용가능성 평가를 수행하였다. 측정항목에 대한 상관성 분석을 수행하였으며, 딥러닝 모델은 Tenser Flow를 이용하여 DNN(Deep Neural Network)모델을 활용하여 분석하였다. DNN 모델에 대한 MSE값은 0.31로 분석되었으며, TSS에 대한 평균 50.6mg/L로 분석되었으며, COD 평균 98.7 mg/L로 나타났다. TN의 평균 2.21 mg/L로 분석되었으며, TP 평균 0.67 mg/L로 나타났다. 상관계수분석결과 TSS는 0.53로 분석되었으며, TN과 TP의 상관계수는 0.10, 0.56으로 나타났다. COD의 상관계수는 0.63으로 TSS와 COD, TP에 대한 예측이 된 것으로 분석되었다. 딥러닝을 통한 LID 시설 내 농도변화 예측시 강우시 센서데이터 값은 조밀해야하며 오염물질 농도와 상관성이 높은 항목들에 대해 계측과 실강우 모니터링 자료를 축적하여 미래에 대한 활용성을 높여야 한다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제51권10호
• /
• pp.917-927
• /
• 2018

본 연구에서는 대전 관평천의 도시유역에서 2017~2018년에 발생한 강우 20건의 유출수를 연속적으로 채취하여 As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb 및 Zn의 중금속 및 총고형물질(TSS) 농도와 유량을 분석하고, 강우특성과 수질 변화의 강우사상별 및 시간별 상관관계를 조사하였다. 일정 강우강도에서 오염물질의 최대농도는 강우 초기에 발생하는 경향을 나타냈으나, 강우량 및 강우강도가 작은 경우에는 일정 시간 경과 후 발생하는 것이 관찰되었다. 강우지속시간은 중금속 농도 및 부하량과 큰 상관성을 보이지 않았다. Cu와 Zn을 제외한 중금속 질량은 강우강도(0.60~0.88) 및 총강우 유출량(0.74~0.89)과 상대적으로 높은 상관관계를 나타냈다. 강우 시 유량가중평균농도와 선행무강우일수 또한 양의 상관성(0.54~0.73)을 보이는 반면, 30분 강우강도로 표현된 시간별 유출량과 TSS 및 중금속 농도는 전혀 상관성을 나타내지 않았다. 무강우 기간 동안 지표면에 축적된 오염물질이 최소한의 강우 에너지에도 세척효과가 발생하여 강우특성과는 무관하기 때문인 것으로 추정된다. 중금속과 TSS 농도의 시간에 따른 변화특성은 상관계수가 0.68~0.87로 양호한 수준을 나타냈다. 이는 고형물질의 이동과 중금속 물질의 이동이 함께 발생한다는 것을 시사하며 동시에 중금속이 고형물질에 흡착되어 이동한다는 것을 의미한다. 따라서 비강우 시에 유역 표면의 고형물질을 청소 등으로 사전에 제거할 경우 하천으로 유입되는 중금속오염물질의 양을 현격하게 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
• /
• 제40권1호
• /
• pp.31-39
• /
• 2007

본 연구에서의 대상 저수지로 유입되는 유역 내의 토지이용은 산림과 농경지가 대부분인 전형적인 농촌유역 특징을 갖고 있다. 토지이용과 수질간의 상관관계를 분석한 결과 밭에서는 모두 양의 상관관계를 나타내고 있으며, 모두 유의 수준 1%이내의 높은 상관성을 나타내었다. 주거지역은 수질과 양의 상관성을 갖는 것으로 나타나서 수질에 악영향을 미치는 것으로 평가할 수 있다. 이는 주거지역의 정화조 유출이나 처리되지 않고 유입되는 불 명수에 의한 수질오염이 원인이라고 판단할 수 있다. 본 연구대상의 48개 농업용 저수지의 수질은 크게 오염되지 않은 상태이며, 주거지역의 점유율이 상당히 낮은 수준이었으나, 주거지역과 수질과는 양의 상관성이었고, 생활하수에 의한 수질오염이 심각한 상태이었다. 밭의 경우는 상관분석 결과, 건기, 우기에서 모두 유의수준 1%이내의 양의 상관관계를 나타내고 있어 수질에 좋은 않은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 밭에서 많은 양의 토사가 유출되는데, 그 자체가 오염물질이고, 토사에 흡착된 오염물질들이 토사로 인해 이동하게 된다. 또한 밭이 여러 가지 작물을 연중 재배하기 때문에 많은 시비로 공급된 질소성분이 강우와 함께 유출, 침투되어 수질오염을 야기하는 것으로 사료되었다. 산지의 경우는 건기와 우기에서 모두 음의 상관관계를 나타내고 있으며, 모두 유의 수준 1%에서 음의 상관성을 갖는 것으로 평가되었다. 따라서 저수지로 유입되는 유역에서 산림의 비중이 높은 지역은 다른 지역에 비해서 저수지 수질을 관리하는데 유리할 것으로 나타났으며, 산림은 오염물질을 배출하는 오염원이기보다는 수질개선에 도움을 주는 토지 이용으로 평가되었다. 본 연구에서 논의 경우도 저수지의 수질에 좋지 않은 영향을 주는 것으로 평가되었는데, 대상 농업용 저수지가 위치 특성상 대부분 관개를 목적으로 유역의 상류에 조성되어 있기 때문에 상대적으로 깨끗한 수질에 적은 발생부하량에도 민감하게 양의 상관관계를 나타낸 것으로 판단된다. 이러한 현상은 물관리를 통해 시비하는 기간의 유출을 최소화하고, 논둑을 이용하여 오염부하량이 큰 초기 강우를 저류하는 특징을 적극 활용하는 등 논의 오염부하를 적절한 관리방법을 도입하면 농업용 저수지의 수질에 유익하게 작용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.67-74
• /
• 2005

기존의 방류수 모니터링에서는 개별 오염물질들의 농도를 기준으로 독성을 평가하였다. 그러나 많은 연구자들에 의해서 오염물질들이 공존하는 상황에서 나타나는 독성은 그들 간의 상호작용을 통해서 혼합독성의 형태로 나타난다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 GC/MS 분석을 통해 방류수 중에 존재하는 주요 독성 기여 오염 물질들을 분석하고, Independent Action(IA), Concentration Addition(CA), Effect Summation(ES) 모델을 사용하여 방류수의 혼합독성을 상호 비교 평가하였다. GC/MS로 분석된 오염물질을 대상으로 D. magna 기준 독성 평가를 실시하였고, 10가지의 주요 독성 기여 오염물질을 선별하였다. Chloroneb, butylbenzylphthalate, pendimethaline, di-n-butylphthalate, di-iso-butylphthalate, diazinon, isofenphos, 2-chlorophenol, 2,4,6-trichlorophenol 과 p-octylphenol을 주요 오염물질로 선정하여 혼합독성 평가를 실시하였다. 혼합독성 평가 결과는 IA 예측모델과 매우 높은 상관성($r^2\;=\;0.8475$)을 나타내었다. ES와 CA 모델은 IA 모델과 비교하여 혼합독성 결과와 매우 낮은 상관성을 나타내었으며, 특히 ES는 실측값을 5배나 과도하게 예측하였다. 이러한 결과를 통해서 전남지역 방류수에 존재하는 주요 오염물질들의 혼합독성은 IA 모델을 통해 예측이 가능할 것으로 판단된다.