• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2003.05a
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• pp.414-417
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• 2003

유역의 경사가 비교적 급하고, 소규모 축산농가의 미처리된 축산폐수 및 농경지 배수, 산재된 마을하수 등 비점오염원의 유출이 강우시 집중적으로 이루어지는 중산간 농업용 저수지의 수질개선을 위한 공법으로 부영양화된 충남 아산 마산저수지의 유입부에 조성한 저류지를 이용한 수질개선효과 및 물질분해자로서 미생물학적 특성을 2000년부터 2002년까지 3년간 연구함으로서 향후 유사한 농업용저수지의 수질개선 방안으로 실용화 가능성을 모색하고자 하였다. 그 결과 수질정화효과는 총질소와 총인 등 영양염류의 정화효과가 비교적 우수하게 나타났으며, 유기오염물질로서 BOD, COD, SS 등은 평균 수질정화효과는 (-)의 값을 보여주었으나, 강우기에는 정화효율이 높게 나타났다 또한, 저류지의 물질 침전기능 외 오염물질의 활발한 분해작용을 살펴보고자 세균 분포 특성을 조사한 결과 유입수와 저류지, 저수지 각각의 수체에서 조사된 총세균수 및 총세균수에 대한 진정세균수의 비율이 유입수<저류지<유출수의 순으로 나타나 저류지의 유기물질 분해 활성이 높음을 보여주고 있다. 따라서 저수지 유입부에 조성한 저류지의 수질개선효과는 강우시 입자성 유기물질의 효과적 제거 뿐만아니라 영양염류의 제거효과, 특히 질소의 제거효과가 높은 정화기구로서 설치비용이 적고, 유지관리가 간단한 특성을 살려 유사한 중규모 농업용저수지의 수질개선 기법으로 널리 활용할 가치가 있음으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2009-2013
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• 2009

일반적으로 비닐하우스내의 농작물 경작은 자연환경과 차단된 조건에서 작물을 집약적으로 재배하므로 비료의 사용량이 많아 오염원으로 작용하고, 휴작기에 비닐을 제거 방치하므로 비닐 표면에 집적된 오염물은 강우 시 유출되어 이들로 인한 주변 하천수 및 지하수 오염을 가중시킨다. 따라서 팔당호 유역내 하천 부지에서 비닐하우스 등이 집단화 되어 있어 이로 인해 팔당호 유역내 수질에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 또한 팔당호 유역내 하천부지에서 대단위 비닐농가가 집단적으로 조성되어 있는 것으로 조사되었으며, 팔당호 유역내 산발적으로 비닐하우스 농가가 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 이들 비닐하우스로부터 비강우시에는 유출 오염수는 없는 것으로 파악되었으나, 강우 시 강우유출수가 표면 유출되는 과정에서 오염수가 팔당호로 직접 유입되어 팔당호 수질에 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 팔당호 유역의 비닐하우스 경작에 의한 수질특성 조사 결과, SS 농도는 북한강 $372{\sim}446$ $mg/{\ell}$, 남한강 $488{\sim}547$ $mg/{\ell}$, 경안천 $345{\sim}415$ $mg/{\ell}$로 조사되었으며, BOD 농도는 북한강 $12.2{\sim}15.3$ $mg/{\ell}$, 남한강 $13.3{\sim}16.8$ $mg/{\ell}$, 경안천 $15.6{\sim}18.8$ $mg/{\ell}$으로 조사되었고, COD 농도는 북한강 $23.9{\sim}26.8$ $mg/{\ell}$, 남한강 $25.2{\sim}26.0$ $mg/{\ell}$, 경안천 $26.4{\sim}32.9$ $mg/{\ell}$로 조사되었다. 또한 T-N 농도는 북한강 $17.39{\sim}23.64$ $mg/{\ell}$, 남한강 $17.87{\sim}22.09$ $mg/{\ell}$, 경안천 $18.34{\sim}19.55$ $mg/{\ell}$으로 조사되었으며, T-P 농도는 북한강 $1.425{\sim}1.795$ $mg/{\ell}$, 남한강 $1.519{\sim}1.767$ $mg/{\ell}$, 경안천 $1.727{\sim}1.827$ $mg/{\ell}$로 조사되었다. 또한, 오염부하량으로부터 산정된 비닐하우스의 하천에 미치는 오염부하기여율은 SS의 경우 17.3%, BOD 4.5%, COD 5.2%, T-N 11.0%, T-P 7.4%로 조사되었다. 이는 비닐하우스 농가에서 유출되는 SS 및 T-N, T-P 오염부하량이 하천에 미치는 영향이 상대적으로 높다는 것을 의미하며, 이는 비닐하우스 주변이 주로 나대지로 되어 있고 비료 또는 영양물질이 많기 때문인 것으로 판단된다. 그러나 탄소성 유기물질을 나타내는 BOD 및 COD의 오염부하기여율은 주변 토양과 큰 차이를 보이지 않았다. 결국 비닐하우스의 재배는 토양 표면피복의 효과적인 관리 및 영양물질에 대한 관리가 이루어지지 않을 경우 팔당호에 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.103-103
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• 2015

유류유출사고와 같이 하천 수표면의 흐름에 따라 이동 확산하는 부유성 오염물질의 혼합해석을 위해 많은 연구자들은 입자추적모형을 사용한 혼합모의를 수행해왔다. 입자추적모형에서 오염물질의 혼합은 평균 유속 분포에 의한 결정론적인 이동과 난류유동에 의한 무작위적인 혼합으로 나타내며, 난류혼합에 의한 수평확산은 난류확산계수로 조절한다. 따라서 표면흐름에 의한 난류확산계수의 산정을 위해 많은 연구자들은 부유성 입자를 이용한 실내실험을 수행하여 수평확산계수를 산정했고(Engelund, 1969; Cederwall, 1971), 최근에는 GPS의 발전으로 인해 해양영역에서 GPS를 장착한 표면부자를 활용한 확산실험을 통해 수평확산계수를 산정한 바 있다(Kjellson and $D{\ddot{o}}{\ddot{o}}s$, 2012; Alpers 등, 2013). 하천수질오염사고의 약 43.5%가 유류유출에 의한 것이며(환경부, 2013), 이에 따라 표면흐름에 의한 오염물질 혼합해석이 필요하나, 하천에서 수평확산계수 산정을 위한 현장실험연구는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 낙동강 본류에서 GPS부자를 이용한 입자추적실험을 수행하여 표면흐름에 의한 확산계수를 산정했다. GPS부자를 이용한 입자추적실험은 낙동강의 강정고령보 하류와 구미보 하류의 각각 세 지점에서 수행되었다. GPS부자는 바람에 의한 교란을 최소화하기 위해 지름 10 cm의 구형으로 제작하였으며 시범테스트를 통해 입자의 주 궤적 변화가 크지 않은 지점에 GPS부자를 투입했다. GPS부자는 오염물질의 사고유출을 가정하여 한 지점에 투입했고 GPS부자 사이의 간섭을 최소화하기 위해 25 ~ 35개의 GPS부자를 이용했다. 표면흐름에 의해 이동하는 부자의 위치는 GPS에 시계열로 저장됐고 ADCP를 이용하여 실험당시의 수리량을 측정했다. 입자위치의 시계열자료로부터 GPS부자의 확산범위의 시간변화를 계산했고 단순 모멘트법을 이용하여 종, 횡 방향 확산계수를 계산했다. 그 결과, 종 방향 확산계수는 $0.003{\sim}0.041m^2/s$로 계산되었고 횡 방향 확산 계수는 $0.001{\sim}0.012m^2/s$로 계산되어, 흐름방향의 유속성분에 의한 확산이 지배적인 것으로 나타났다. 지류 합류부에서는 이송이 지배적인 혼합이 발생되었고(Pe>1) Pe의 증가에 따라 수평확산계수가 감소되었다. 25~35개 GPS부자 궤적의 앙상블 평균으로부터 계산한 Integral time scale은 모멘트법으로부터 계산한 종, 횡 방향 확산계수와 비례하는 것으로 나타나, Taylor(1921)의 이론과 일치했다. 또한 실험수로에서 수행된 기존연구결과와 비교한 결과, 하폭 대 수심비, 마찰항의 증가에 따라 수평확산계수가 증가하는 경향을 나타내었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.206-206
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• 2020

토지이용의 고도화에 따라 비점오염원 부하는 증가하는 추세이며 기후변화에 따른 강우강도 증가 등으로 지표면에 축적된 고농도의 비점오염물질이 하천으로 유출, 수질오염을 가중시키고 있어 비점오염원 관리가 필요하다. 환경부에서 효율적인 비점오염원 관리를 위하여 2004년부터 현재까지 3단계에 걸쳐 비점오염원 관리 종합대책을 수행하고 있으며, 2008년부터 비점국고보조사업을 추진하여 비점오염저감시설 설치를 통한 수질개선 및 수생태계 건강성 확보에 기여하고자 하였다. 이에 본 연구는 비점국고보고사업을 통해 구축된 비점오염저감시설을 대상으로 시설 설치 및 운영 현황과 강우시 비점오염저감 효과 분석을 통한 시설의 평가를 수행하고자 한다. 연구대상시설은 시범시설 및 국고보조시설 총 70개소로 2005~2017년에 준공되었으며, 2016년부터 현재까지 총 4년동안 진행된 모니터링을 바탕으로 연구를 수행하였다. 시설의 용량은 34~97,000㎥의 범위로 SA/CA 1.2~6.6%의 범위이다. 강우시 모니터링은 선행무강우일수 3일이상을 고려하여 수행하였으며 도시지역의 경우 5mm 이상, 농촌지역 10mm 이상시 모니터링을 진행하였다. 시설의 유입과 유출부에서 수질 및 유량 모니터링을 진행하였으며, 수질오염공정시험법에 준하여 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 항목에 대해 분석을 수행하였다. 모니터링 결과, 국내 비점오염저감시설의 평균 부하량은 SS 250.4 kg/day, BOD 89.2 kg/day, COD 136.2 kg/day, TN 51.4 kg/day, TP 7.1 kg/day 로 분석되었으며, 유출부 의 경우 SS 83.8 kg/day, BOD 37.2 kg/day, COD 51.0 kg/day, TN 15.4 kg/day, TP 2.0 kg/day로 나타났다. 또한, 은 오염물질 유입 및 유출 부하량의 상관관계 분석결과 SS, BOD, COD의 유입 및 유출 부하량의 상관성은 높게 나타났으며 특히 유기물질(BOD, COD)의 상관성은 0.8이상으로 분석되었다(p<0.005). 이는 비점오염저감시설에 적용된 식생, 미생물, 여재 등을 통하여 물리학적 및 생태학적 처리를 통해 저감되기 때문으로 판단된다. 하지만, TN은 인위적 요인과 자연적 요인이 복합적으로 작용으로 배출 특성으로 상관성은 매우 낮은 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2004.11a
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• pp.306-309
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• 2004

홍제천 유역의 비점오염원 유출부하를 분석하기 위해 강우시 하천 유량 및 수질 발생 특성, 유출고 및 유출계수 분석, 비점오염원 유출부하특성 및 원단위 산정 등에 대하여 연구하였다. 유량 및 유량가중평균농도의 경우 각 조사 시기별 강우사상에 많은 영향을 받아 크게 증가하였다가 감소하는 경향을 나타내고 있으며, 강우 1차$\~$3차 조사시기 동안 상류에서 하류로 유하 할수록 농도의 변화가 일정하지 않은 것으로 나타났다. 지점별 유출계수를 살펴보면, 구기천 및 신영천 유역 중 투수층인 산지지형이 넓게 분포되어 있어 유출계수가 낮게 산정되었으며, 구간별 배수구역 면적을 고려한 강우시 비점오염원 부하를 산정한 결과를 살펴보면 SS의 유출부하가 높게 나타나 부유물질의 주된 성분이 생물학적으로 분해 가능한 성분이기보다는 하상 퇴적물질 및 생물학적으로 난분해성 유기물질일 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.263-263
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• 2011

본 연구에서는 전 세계적으로 급속히 보급되고 있는 비담수재배를 기초로 하는 SRI(System of Rice Intensification) 벼 재배방법을 우리나라의 논 농업에 최초로 적용하여 관개기간동안 유출되는 오염부하량과 기존의 담수재배인 관행 시험포에서 유출되는 오염부하량을 산정하여 저감효과를 비교 평가하였다. 실험처리는 대조구인 담수재배(관행) 1처리(재식거리 $30{\times}15cm$)와 SRI 재배($30{\times}30cm$, $40{\times}40cm$, $50{\times}50cm$) 3처리로 2반복으로 하여 가로 5 m, 세로 15 m 크기의 논 시험포를 총 8개 조성하였다. 그리고 관개기간동안(2010년 5월부터 9월) 관개량, 강우량 그리고 강우 유출량 측정하고 수질시료를 채취하여 오염부하를 산정하였다. 관행재배의 시비와 제초 등의 포장관리는 표준재배법에 준하여 진행하였으며, SRI 재배의 경우 물관리를 제외하고 관행재배와 동일하게 영농관리를 수행하였다. 연구기간동안 총 63회의 강우가 발생하였으며, 이중 20 mm 이상의 강우는 17회로, 일 강우량은 20.5 mm에서 195 mm의 범위를 보였다. 강우 모니터링 결과, 20 mm 이상의 강우에서 유출이 발생하였다. SRI 시험포에서의 유출계수는 0.74~0.83 범위로 관행시험포의 유출계수인 0.83~0.92 범위보다 낮은 값을 보였으며, 시험포에 따라 차이는 있으나 5~13%의 유출수 저감효과를 나타내었다. SRI시험포의 SS, $COD_{Cr}$, $COD_{Mn}$, BOD, TN, TP의 총 오염부하량은 각각 874 kg/ha, 199.5 kg/ha, 47 kg/ha, 13 kg/ha, 36.9 kg/ha, 2.92 kg/ha 로서 관행 시험포의 오염부하량에 비해 15.8~44.1 %의 오염물질 저감 효과를 보였다. 특히 SRI 벼재배기술 적용 시 SS 및 BOD와 같은 유기물의 오염부하량 저감효과가 큰 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.415-415
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• 2015

공업지역의 경우 비점오염원의 유출원단위가 타 토지이용보다 높은 것으로 알려져 있고, 불투수면의 비율이 높아 강우 초기에 오염물질이 다량으로 유출되는 특성을 가지고 있다. 공업지역의 비점오염원 유출 특성을 파악하고 저감 대책을 수립하기 위해서는 강우 유출수에 대한 장기적인 모니터링이 필요하다. 본 연구의 목적은 공업지역을 대상으로 강우 발생에 따른 유출량 및 수질을 조사하여 비점오염원의 배출 특성을 분석하는데 있다. 본 연구의 대상지역은 경기도 성남시 중원구 상대원동의 위치한 공업지역 3지점으로 선정하였다. 비점 유출 조사는 초음파 유량계와 자동채수기를 이용하여 2014년 강우시에 지점별로 7회씩 총 21회를 실시하였다. 유출특성 조사를 위해 집수구역면적, 선행무강우일수, 총강우량, 강우지속시간, 유출지속시간 등의 자료를 수집하여 총유출량과 유출고, 유출률, 강우강도 등을 산정하였다. 강우유출수 샘플링은 국립환경과학원의 '강우 유출수 조사방법'에서 제시한 방법에 따라 실시하였으며, 수질분석 결과를 바탕으로 $BOD_5$, $COD_{Mn}$, TOC, SS, TN, TP 총 6가지 항목에 대한 EMC를 산정하고 강우특성과 연계하여 분석하였다. 모니터링 결과 항목별 EMC 평균(범위)은 $BOD_5$ 2.2 (0.8~5.1) mg/L, $COD_{Mn}$ 4.0 (1.2~8.6) mg/L, TOC 5.4 (1.7~15.7) mg/L, SS 20.9 (2.0~88.9) mg/L, TN 2.4 (0.1~5.8) mg/L, TP 0.2 (0.0~0.9) mg/L로 나타났다. 본 연구의 결과는 공업지역 비점오염 원단위의 정확성을 향상시키는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.51 no.2
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• pp.15-27
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• 2009

토지이용변화가 수질에 미치는 영향을 평가하기 위하여 비점오염모형이 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 최적관리기법이 수문 수질에 미치는 영향을 평가하기위한 통합모형시스템을 개발하였다. 통합모형시스템은 DANSAT (Dynamic Agricultural Non-point Source Assessment Tool)과 사용자 인터페이스로 구성되어 있다. DANSAT은 분포형 연속 강우사상 모형으로서 농업소유역에서의 유출량, 유사량, 농약 물질의 이동기작 등을 모의한다. DANSAT은 크게 동적변수 부모형, 수문 부모형, 유사 이용 부모형, 농약 물질 이동 부모형등 4개의 부모형으로 구성되어있다. 동적변수 부모형은 토양의 특성, 작물의 생장 및 작물 잔여물질의 분해 등을 모의하는 하부모형으로 구성되어있으며, 토지 이용 변화에 관계되는 내부 변수들의 시간적 변화를 모의한다. 수문 부모형은 차단, 증발산량, 침투량, 침루량 등을 모의하는 격자 단위 프로세스와 지표유출, 중간유출, 기저유출 및 하천에서의 물의 이동을 모의하는 유역 단위 프로세스로 구성되어있다. 유사 이동 부모형은 세류간 (interrill) 토양입자의 분리, 세류 (rill) 및 하천내의 토양분리, 운송가능량 등을 모의하며, 농약 물질 이동 부모형은 농약의 분해, 평형, 식물에 의한 흡수, 침출 등을 고려하여 농약 물질의 이동을 모의한다. 입력변수는 최적관리기법의 시 공간적인 변화를 고려할 수 있도록 계층구조로 구성하였다. 유역출구에서의 결과 출력 뿐만 아니라, 유역전체에 걸쳐 지표면과 지하수면 사이에서 물 및 오염물질의 이동량 분석을 위한 출력 및 격자단위의 상세 결과 출력을 통하여 최적관리기법을 평가하고 분석할 수 있다. 한편, 사용자 인터페이스는 모형의 구동을 위해 요구되는 광범위한 시 공간 입력 자료를 기존에 존재하는 데이터베이스를 이용하여 생성할 수 있도록 개발되었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.25 no.4
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• pp.221-229
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• 2023

Extracted from the metropolitan area, the Paldang Lake, which supplies approximately 8 million tons of water, has achieved a BOD (Biochemical Oxygen Demand) of 1.1 mg/L as a result of water quality preservation policies. However, concerning the COD (Chemical Oxygen Demand) component that encompasses refractory organic matter, there has been an observable upward trend in concentration. The introduction of refractory organic matter into the water source of Paldang Lake brings potential increments in BOD, generates off-putting tastes and odors in tap water, increases THM (Trihalomethane) formation, and triggers algae proliferation. Moreover, if residual hazardous refractory pollutants persist in aquatic environments, they may induce endocrine disruption and phenomena such as antibiotic resistance. In this study, a monitoring campaign was executed to discern the concentration of refractory organic matter emissions from point and non-point sources within Paldang Lake and its upstream region, with the aim of managing refractory organic matter in Paldang Lake. By comparing refractory organic matter emission concentrations across monitored areas, the elimination efficiency at wastewater treatment plants was assessed. Additionally, employing the Pearson correlation correlation analysis technique, correlations among refractory organic matter indices, antecedent wet days, and antecedent dry days were explored. The concentrations of refractory organic matter in rivers and Paldang Lake exhibited a similar pattern. Wastewater treatment plant effluents exhibited higher concentrations compared to rivers and Paldang Lake. The assessment of refractory organic matter removal at wastewater treatment plants indicated a removal efficiency of 65.73%. However, no significant correlation emerged between refractory organic matter emission concentration and antecedent wet days or priory antecedent dry days. This absence of correlation is attributed to data scarcity, underscoring the need for long-term monitoring and data accumulation.