• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
• /
• pp.1461-1465
• /
• 2010

산업기술의 발전은 자연현상에서 발생되는 다양한 형태의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있게 되었으나, 자연현상의 신호는 그 정보량이 상당할 뿐만 아니라 디지털 신호로 변환하는 과정에서 발생되는 계통오차 및 동역학적 노이즈 등이 포함되어 있어 신호 해석에 많은 어려움이 있다. 최근 유량조사 분야에서도 최첨단 유량측정 기술인 초음파 유량계 설치를 통하여 기존의 유량조사 방법으로 불가능했던 감조하천과 대하천에서의 실시간 유량자료를 생산하고 있으며, 이에 근거하여 홍수예보 및 하천관리 업무에 효과적으로 활용하고 있다. 본 연구에서는 초음파 유량계가 설치된 여주지점의 2009년도 자동유량측정성과 중 동역학적 노이즈이라 판단되는 신호에 대하여 노이즈저감에 관한 방법론을 검토하고자 한다. 이를 위해 노이즈저감과 시간과 주파수 영역에서 유연한 분해능을 갖는 웨이블릿 변환을 적용하였으며 다양한 웨이블릿 변환함수 중 'db4'를 이용하였다. 여주지점의 자동유량측정성과에 대한 웨이블릿 변환함수 'db4'를 적용한 결과, 30분 이하의 단주기 성분(D1 등)은 동역학적 노이즈으로 판단되었으며, 최종파형분해단계의 근사성분은 원자료에 근사한 결과값을 얻을 수 있었다. 또한, 최종 분해된 자료는 충주조정지댐 방류량과의 상 하류 유출량 분석과 유출률 분석에서 물리적으로 해석이 가능한 결과 값을 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.186-186
• /
• 2012

새만금에서 농업용수의 안정적인 확보를 위해서는 새만금호의 수질관리가 절대적으로 필요하며 농업비점오염 부하량이 총인기준으로 52~72%를 차지하는 것을 고려할 때 농업비점오염 관리는 중요하다. 이에 "새만금유역농업비점오염 저감기법 개발 연구"를 통해 논과 밭 등의 농업비점 오염원별 최적관리기법 개발을 목적으로 모니터링 연구가 수행되었다. 유역규모 물수지 및 물질수지 분석에 있어서 논은 전체 농업용수의 60%를 차지하고 있다. 특히 농업비점오염 중에서 논은 물고 및 담수심의 관리에 따라서 기타 토지이용과 상이한 유출특성을 보인다. 따라서 유역규모에서 논으로부터 발생되는 비점오염의 시공간적인 부하량의 변화를 예측하기 위해서는 반드시 논에서의 물관리와 시비관리에 따른 수량과 수질의 유출특성에 대한 분석이 선행되어야 한다. 물관리 및 시비관리 방법에 따라 논으로부터 발생되는 오염부하량이 수질에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 논에서의 물수지 및 물질수지 모니터링 기법이 활용될 수 있다. 하지만 모니터링 접근 방식은 오랜 시간과 많은 비용을 필요로 하는 단점을 가지고 있다. 따라서 고려되어 지고 있는 여러 저감기법들 중에서 농업비점오염물질의 유출에 미치는 영향을 파악하여 가장 적합한 저감기법 (Best Managment Practices, BMPs)을 선정하기 위해서 다양한 수학적인 모형들이 사용되어 왔다. 비점오염 관리는 오염물질이 오염원에서 발생되는 양 자체를 줄이거나 또는 오염원으로부터 수체에 이르기까지의 과정에서 운송을 차단시키는 방법들을 활용하고 있다. 따라서 논에서의 비점오염 모델링 또한 논에서의 유출 특성 및 질소와 인과 같은 영양물질과 관련된 기작을 고려한 모형들이 선택 및 적용되어야 한다. 논에서의 물관리 및 시비관리를 고려할 수 있는 모형들로는 CREAMS-PADDY, GLEAMS-PADDY, PADDYMOD, APEX와 같은 모형들이 개발되어 사용되어 왔다. 따라서 본 연구에서 논으로부터의 비점오염 부하량 예측을 위해 사용되어 온 모형들의 장단점을 비교 분석하고 적합한 모형들을 동일한 시험포장에 적용하여 논 비점오염관련 모형들의 국내 적용성을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.103-103
• /
• 2012

본 연구에서는 시험포장($1276.6m^2$)에서의 지표피복 BMPs (Best Management Practices) 시나리오를 적용하여 얻은 평균 유출저감율을 HSPF 모델에 적용하여 유역차원에서의 비점원오염 저감효과를 평가하고자 한다. 본 연구에서는 별미천 유역($1.21km^2$)을 대상으로 모형의 적용을 위한 입력자료로 기상자료와 지형자료를 구축하였으며 기상자료로 수원, 양평, 이천 기상관측소 자료를 구축하였으며, 지형자료로 격자크기 2m의 DEM (Digital Elevation Model)과 토지이용도는 2006년 5월 1일 QuickBird 영상을 제공받아 기존 환경부, 건교부, USGS의 토지피복분류체계 및 현장조사를 통하여 QuickBird 영상으로부터 추출 가능한 정밀농업정보에 대한 항목을 결정하였으며, 정사보정된 QuickBird 영상을 스크린 디지타이징 기법(On-Screen Digitizing Method)을 이용하여 총 21개 토지이용항목의 정밀토지이용도를 구축하였다. 실제모니터링으로 측정된 자료를 바탕으로 수위-유량곡선 산정 및 오염부하곡선을 선정, 2011년 6월 8일부터 10월 31일 분석기간으로 HSPF 모델링을 실시하였으며 모의결과 월별 통계에 따른 적용성 분석으로 RMSE (Root Mean Square Error) 는 1.15 ~ 1.76(mm/day), $R^2$는 0.62 ~ 0.78, Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE)는 0.62 ~ 0.76로 모의치는 실측치와 유의성이 있는 것으로 분석되었다. 또한, Sediment, T-N, T-P의 $R^2$는 각각 0.72, 0.62, 0.63으로 상관성을 보이는 것으로 분석되었다. 시험포장으로부터 얻어진 event별 볏짚을 이용한 지표피복시나리오적용 후 밭에서의 평균 유출 약 10 % 유출율 감소 조건과 실제 평균 비점원오염 저감효과 89.7 % ~ 99.4 %의 결과로부터 지표피복효과의 침투효과를 HSPF 모델로 적용하기 위해 침투량(INFILT)를 조절하여 평균유출 약 10 %가 감소되는 16.0 mm/hr 값을 선정하였다. 그 결과, Sediment. T-N, T-P의 평균 저감율은 각각 87.2 %, 28.5 %, 85.1 %로 나타났으며 이는 시험포장에서의 실제 평균 비점오염 저감효과 89.7 % ~ 99.4 %에 근접함을 알 수 있었다. 이 결과로부터 침투량 조절에 따른 지표피복(침투짚단)효과는 Sediment, T-P에서 저감효율이 80 % 이상으로 높았지만 T-N은 약 30 %로 낮은 저감율을 보임으로써 저감효과가 크지 않음을 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.379-379
• /
• 2018

기후변화와 지구온난화로 인하여 전 세계적으로 폭우발생 빈도 및 강도가 증가하고 있다. 특히 유역 차원에서 도시화와 산업 개발로 인한 불투수면적 증가는 내수침수 증가로 이어지고 있다. 불투수면적이 높고 인구와 건물이 밀집되어있는 도시유역에서의 내수침수는 막대한 재산피해와 인명피해를 야기한다. 도시유역의 불투수층에 내린 강우는 지표면을 따라 흐르다가 대부분 우수관으로 유입되어 유역에서 배출된다. 그러므로 도시 우수관의 설계빈도를 결정하고 설계홍수량을 결정하는 일은 도시 홍수 저감을 위한 구조적인 대책 중 가장 우선적으로 고려되어야 하고, 또 가장 중요한 대책이기도 하다. 본 연구에서는 과거 홍수피해가 빈번히 발생했던 도시유역들 중 유역면적과 우수관망의 구조가 다른 7개의 도시를 선정하여 다양한 강우사상에 따른 유출해석을 실시하였다. 서울과 부산 기상관측소에서 관측된 1975년부터 2015년까지의 강우자료에 대한 EPA-SWMM 모형에서의 유출해석 결과 첨두강우량의 변화에 따른 첨두유출량의 변화를 선형회귀모형으로 분석하였다. 회귀모형의 결정계수와 95% 신뢰구간, 변동계수를 비교하였고, 수계밀도개념을 적용하여 첨두유출량의 변화를 해석한 결과, 우수관망이 조밀하게 건설되어 배수밀도가 높을수록 증가된 첨두강우량에 따라 함께 증가하는 첨두유출량의 예측이 상대적으로 정확하게 가능함을 확인하였다. 우수관의 구조적인 특성에 따른 유출 응답 속도를 고려하여 우수관을 설계한다면, 보다 효율적인 우수관 설계가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제33권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2017

식생체류지는 도시 강우유출수 관리를 위한 저영향개발 및 그린인프라 기술이며, 개발이전의 상태를 최대한 유지하는 강우유출수 관리기술로 자연을 모방하면서 생태계의 다양성을 향상시키는 기술이다. 본 연구는 식생체류지의 물순환 능력과 비점오염물질의 저감효율에 영향을 끼치는 인자를 도출하기 위하여 4개의 식생체류지 시스템에 대하여 연구를 수행하였다. 2개의 식생체류지, 즉 Type A-C와 Type A-FC에는 국화와 매발톱꽃이 식재되었으며, Type B-A와 Type B-JM식생체류지에는 진달래 및 조팝나무와 같은 관목식물이 식재되었다. 연구결과 식생체류지의 유출저감, 저류량 및 오염물질 저감에 영향을 끼치는 인자로는 TV, 침투기작, 여과재의 두께와 식생 종류로 나타났다. Type B-A와 Type B-JM식생체류지 설계시에는 유출저감, 지하수 충진, 긴 체류시간과 첨두유출량 저감과 비점오염물질 저감을 고려하여 설계가 필요한 것으로 나타났다. 반면에 Type A-C와 Type A-FC 식생체류지 설계시에는 지하수 오염 저감을 중요하게 고려하여야 하는 것으로 나타났다.

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

• 한국습지학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.535-541
• /
• 2013

도시화로 인한 불투수층의 증가는 강우시 유출량 증가, 침투량 감소, 증발산량 감소 등을 유발시키고, 다량의 비점오염물질을 유출시킨다. 이러한 도시화에 의한 환경영향을 최소화하기 위하여 환경부는 2012년 이후 그린빗물인프라(Green Stormwater Infrastructure, GSI)기법을 정책적으로 도입하여 자연적 물순환을 구축하고 비점오염 유출저감을 저감하고자 한다. 본 연구에서는 자연적 물순환 구축을 통한 비점오염저감을 위하여 다양한 강우사상에 적용 가능한 침투여과기술을 개발하고자 한다. 기술의 실제 적용성 평가에 앞서 연구실 규모의 기술평가를 실시하였으며, 8회의 유량변화를 통한 평가를 수행하였다. 연구실 실험결과, 시설의 침투수, 저류수 및 유출수의 오염물질별 평균 EMC의 저감효율은 모든 오염물질 항목에서 50~90%의 범위로 높게 나타났는데 이는 높은 침투유량(약 35%)과 저류량(39%)에 의한 유출저감에 의해 나타났다. 침투여과시설의 지속적 효율은 막힘현상의 최소화로 나타나는데 본 기술의 공극 막힘현상은 누적 TSS 양이 $8.3{\sim}9.0kg/m^2$의 범위에 도달할 때 발생하였으며, 이 값은 타 연구결과에 비해 큰 값으로 나타나 장기간 높은 효율을 유지할 수 있는 것으로 분석되었다. 초기침강지를 설치하지 않은 상태에서도 시설로부터 유출되는 시료내 평균 입경크기는 $10{\mu}m$로 나타났기에 침강지를 설치할 경우 입자제거에 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제12권4호
• /
• pp.1976-1981
• /
• 2011

본 연구에서는 도시유역 우수관거 시스템의 근본적인 목적인 내수침수 방재 효과를 최대화하기 위하여 첨두유출량 최소화를 목적으로 하여 개발된 우수관망 최적설계 모형(이정호, 2010)[1]을 이용하여 실제 도시유역에 대하여 다양한 인공적인 강우 사상들을 적용하여 실제 강우 발생 시 첨두유출량 저감의 효과가 발생할 수 있을 것인가에 대하여 분석하였다. 분석에 적용된 강우사상은 첫째, 설계빈도에 해당하는 강우사상에 대하여 강우의 첨두치가 일정한 시간 간격을 두고 연속되어 발생하는 강우사상들에 대하여 모의하였다. 둘째, 일정한 강도의 강우가 연속적으로 발생하는 연속강우사상에 대하여 모의하였다. 분석 결과 강우의 첨두치가 연속되는 경우 또는 일정한 강도의 연속강우에 대해서도 최적 우수관망에서 첨두유출량이 저감되는 것으로 분석되었으며, 이것은 최적화된 우수관망이 시스템 내의 지체 현상에 따른 첨두유출량 감소가 아닌 관망 전체에서의 유입량의 적정 분배에 따른 것임을 나타낸다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.200-200
• /
• 2020

본 연구에서는 SWAT 모형과 APEX-Paddy 모형의 연계 모델링을 통한 대표 BMP(Best management practice) 적용, 정식시기 및 벼 생육기간을 고려한 시나리오 적용을 통해 농업용수의 관리 및 수질환경 개선 등에 활용할 수 있는 저영향 영농활동을 분석하고자 하였다. 만경강 유역을 대상으로 SWAT 모형을 구축하고 유역 내에 위치한 논 시험포장을 대상으로 강우-유출 및 비점오염원 모니터링 자료를 활용하여 APEX-Paddy 모형을 구축하였다. SWAT 모형과 APEX 모형을 연계하여 유역의 수문, 수질에 대한 정밀한 모델링을 수행하였으며, 이는 저영향 영농활동을 분석하기 위한 필드단위의 정확한 결과를 유역차원에 반영하기 위함이다. 특히, 본 연구에 사용된 APEX-Paddy 모형은 농촌진흥청과 Texas A&M의 공동연구를 통해 개발된 새로운 모형으로서 한국의 논 영농활동 및 담수환경을 반영하여 논에서의 유출 및 비점오염원을 모의할 수 있다. 연계 모형의 적합성 평가를 위해 R² (Determine of Coefficient), RMSE (Root mean square error), NSE (Nash-sutcliffe efficiency)를 사용하였다. 적합성 평가 지표를 분석한 결과, 유출량은 R² 평균 0.91, RMSE 평균 2.87 mm/day, NSE 평균 0.78로 나타났다. T-N 부하량은 R² 평균 0.74, RMSE 평균 59.3 kg/ha/day, NSE 평균 0.50으로 나타났다. 저영향 영농활동 관리방안을 위한 시나리오로 1) 논의 물꼬높이(BMP) 관리 적용, 2) 벼 생육기간 조절을 고려하여 기온변화에 따른 정식시기, 벼 생육기간 등을 조정하여 적용하였다. 기후변화 시나리오는 10개 GCM 모델의 RCP 8.5 시나리오를 통해 분석하였으며, 유역차원의 미래 영향을 분석한 결과, 물꼬관리 BMP에 따라 담수심이 증가되며, 관개량이 감소하고 유출량 10.7%, T-N 11.2% 저감되는 것을 나타냈으며, 벼 생육기간 조절은 BMP보다 상대적으로 효과가 높진 않았지만, 유출량 1.4%, T-N 3.1%의 저감효과를 나타냈다. 따라서 두 가지의 저영향 영농활동 관리방안은 미래기간의 기후변화에 대응하여 농업용수 및 물관리에 도움이 될 것으로 사료된다. 하지만 본 연구결과는 모델링 결과에 의존한 것이며, 추후 지속적인 연구와 보완이 필요하다.

• 물과 미래
• /
• 제56권2호
• /
• pp.49-52
• /
• 2023