• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.148-148
• /
• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권6호
• /
• pp.137-148
• /
• 2008

최근 홍수조절, 광산 침출수, 농업 유출수 등의 처리에 습지를 활용하는 사례가 증가하고 있다. 하지만 장기 모니터링의 어려움으로 인해 습지에 대한 장기간의 자료들이 부족하여 습지의 올바른 이용이 어려운 실정이다. 이에 본 연구 에서는 장기간의 자료 생성과 생성된 자료를 바탕으로 습지의 수문학적 거동 분석을 목적으로 한 수문분석의 일환으로 장기유출 수문모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)모형을 이용하여 토평천 유역의 우포, 목포, 사지포, 쪽지벌에 대한 저류량을 분석하였다. 또한 토평천 유역에 천변저류지를 조성하는 가상 시나리오를 적용하여 시나리오 적용에 따른 유역 출구의 유출량 변화를 분석하였으며 우포늪의 저류량도 분석하였다. 분석결과 유역 출구의 유출량은 우기(7-8월)에는 유출량이 감소하였으며 건기(12-2월)에는 증가하는 것을 알 수 있었다. 그리고 우포늪의 저류량을 분석한 결과 천변저류지 조성에 따라 우포늪도 어느 정도의 영향을 받을 수 있음이 파악되었다. 또한 조성된 천변저류지의 습지로서의 지속 가능성을 평가하기 위하여 천변저류지의 유황을 분석하였다. 분석결과 천변저류지의 유황이 기존 습지보다 적게 모의 되었으며 일부 천변저류지의 유황은 풍수기일 때에도 현저하게 적게 모의됨을 알 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 조성된 천변저류지가 습지로 활용되기 위해서는 천변저류지에 대한 수문학적 관리가 필요함을 알 수 있었다. 그리고 천변저류지 조성에 따른 부하량(TN, TP)변화를 분석한 결과 천변저류지 조성에 따라 부하량이 감소됨이 파악되었다. 또한 수변구역 조성에 따른 부하량 변화를 분석하여 천변저류지 조성과 수변구역 조성에 따른 부하량 감소를 비교하였다. 마지막으로 SWAT 모형의 수리학적 모호성을 극복하고자 수변관리 모형인 REMM 모형을 이용해 보았으며 그 결과를 SWAT 모형의 결과와 비교하였다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.472-476
• /
• 2018

비점오염물의 제거를 위해 설치하는 인공습지의 경우, 습지내로 유입되는 취입량과 배수량은 습지내로 유입되는 유입수의 체류시간을 결정하고, 습지의 침수를 방지하기위해 반드시 고려되어야 하는 사안이다. 습지의 유출입시설을 관리하고 조작하는 관리자의 입장에서 관리메뉴얼이 명확하고 직관적이지 못할 경우 강우초기에 적절히 대응하지 못해 습지의 침수 및 범람을 일으킬 수 있으며, 초기 우수 시 오염부하를 저감해야 하는 인공습지 본래의 기능을 기대하기 어렵게 된다. 그러나 각종 설계기준과 관리기준에는 이러한 사안에 대해 서언적인 관리방안만을 제시하고 있고 인공습지 설계에서도 설계서에 보편적인 내용만을 관성적으로 사용하고 있어, 영주댐 인공습지 관리메뉴얼의 사례를 소개하고자 한다. 인공습지의 설계강우량을 통해 유역의 유출유량을 산출하고, 강우별 하천수위를 산출하여 습지내 유입유량과 취수문 개도높이별 유입량 결정을 하였다. 결정된 수위별 수문개도 높이를 세부적으로 제시함으로써, 관리자는 원거리에서도 수문조작을 판단하여 대응할 수 있는 실무적인 관리방안을 제시하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.127-127
• /
• 2018

우리나라 자연수역의 수질이 산업활동으로 배출된 오 폐수와 토지 및 가축에의한 하천오염의 심각성 및 보존에 대한 문제가 많은 관심을 받고 있다. 따라서 하천의 수질모델링에 관한 연구가 국내외적으로 진행되고 있다. 황강은 합천댐하류에서 낙동강 본류로 합류될 때까지에 해당하며 황강유역은 각 소하천에서의 유입되는 오염원과 임야 및 농촌지역으로서 각 시기에 발생하는 비점 오염원의 관리가 필요하다. 하천의 수질 모델링은 해당 수계의 오염부하량, 유출량 등 환경요인의 변화에 이에 따른 하천수질 목표지점의 수질변화를 모의함으로써 합리적 접근방법으로 효과적인 수질관리가 가능하도록 만들어준다. QUAL계열 모델 은 수질항목, 수역 특성, 기타 기초 자료의 제공여건 등을 고려하고 있다. 본 연구에서는 이러한 변화 요소와 기여 특성을 반영한 모의와 해석이 최적화된 QUAL-MEV 모델을 이용하였다. 수질개선방안 시나리오에서는 기존의 수질모델링 연구에 데이터 분석을 포함하여 각 인자간의 연관성 및 영향관계를 파악하고 수질개선방안에 있어 원인을 찾아보고자 한다. 부하량위주의 기존 시나리오 구성과 데이터분석 기반의 시나리오를 비교 분석하여 각 시나리오의 장 단점을 비교하여 유역맞춤형 관리방안을 모색하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.143-143
• /
• 2019

우리나라 자연수역의 수질이 산업활동으로 배출된 오 폐수와 토지 및 가축에의한 하천오염의 심각성 및 보존에 대한 문제가 많은 관심을 받고 있다. 따라서 하천의 수질모델링에 관한 연구가 국내외적으로 진행되고 있다. 하천은 각기다른 특성을 가지고 있는데 데이터 분석을 통하여 유역특성을 연구하고자한다. 황강과 금호강은 낙동강 본류에 큰 영향을 미치는 지류이다. 두 개의 하천은 상류에 댐이 있다는 공통점이 있지만 각각의 유역특성을 가지고 있으며 특성에 따른 수질개선방안이 필요하다고 판단된다. 하천의 수질 모델링은 해당 수계의 오염부하량, 유출량 등 환경요인의 변화에 이에 따른 하천수질 목표지점의 수질변화를 모의함으로써 합리적 접근방법으로 효과적인 수질관리가 가능하도록 만들어준다. QUAL계열 모델 은 수질항목, 수역 특성, 기타 기초 자료의 제공여건 등을 고려하고 있다. 본 연구에서는 이러한 변화 요소와 기여 특성을 반영한 모의와 해석이 최적화된 QUAL-MEV 모델을 이용하였다. 수질개선방안 시나리오에서는 기존의 수질모델링 연구에 데이터 분석을 포함하여 각 인자간의 연관성 및 영향관계를 파악하고 수질개선방안에 있어 원인을 찾아보고자 한다. 부하량위주의 기존 시나리오 구성과 데이터분석 기반의 시나리오를 비교 분석하여 각 시나리오의 장 단점을 비교하여 유역맞춤형 관리방안을 모색하고자 한다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.41-46
• /
• 2004

하천 수질관리 대안을 제시하고자 동진강에 영향을 가장 크게 미치는 정읍천을 대상으로 2002년 1월부터 2003년 12월까지 점 및 비점 오염원으로부터 수질오염물질의 부하량, 유출경로 등을 평가하였다. 계절별 수질 변화는 pH범위가 $6.87{\sim}7.53$으로 봄의 pH 범위가 컸으며, EC 농도는 정읍천 중류가 높았으며, 상류유역은 $83{\sim}95\;{\mu}s/cm$ 범위를 나타냈고, 계절별로 가을에 $517\;{\mu}/cm$로 가장 높았다. BOD의 농도는 상류유역에서 $0.61{\sim}1.27\;mg/L$로 I 급수 수질을 나타내었으나, 중류와 하류에서는 III등급 수준이었다. T-N의 농도는 정읍천 중류 유역이 $6.10{\sim}10.84\;mg/L$로 가장 높았고, T-P의 농도는 타 오염물질에 비해 농도의 편차가 컸으며, 특히 중류에서 T-P의 농도가 $0.41{\sim}0.98\;mg/L$로 높았다. BOD의 배출부하량은 J4 유역에서 553 kg/day로 가장 많았고 T-N 발생부하량은 가축, 인구, 토지이용, 산업의 순으로 켰으며, T-N 배출부하량은 인구 및 산업에 의한 것은 J4 유역, 가축과 토지이용에 의한 부하량은 J5, J6유역에서 높았다. T-N의 유달부하량은 하류 유역에서 높았으며, T-P의 유달 부하량은 BOD, T-N에 비하여 유달부하량이 낮았고 유달율은 $6{\sim}38%$ 범위를 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.565-565
• /
• 2016

농림부는 농업지역에서 발생하는 비점오염원을 관리하기 위해 다양한 최적관리기법(BMP)에 대해 연구를 수행하여 효과를 검증하였으나 이를 광역 단위로 보급하여 실제 영농지역에서 BMP의 효과를 측정한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 논 지역을 대상으로 물관리기술(물꼬)과 시비관리기술(완효성 비료) BMP를 보급하고 광역 단위로 BMP의 효과를 측정하고자 하였다. 연구대상지구는 새만금 지역에 위치한 전라북도 부안군 용계리 일대에 위치하고 있으며, 벼농사가 활발하게 이루어지고 있는 지역을 선정하였다. 논에 보급된 BMP의 효과를 측정하기 위해 BMP 참여 농가를 선정하여 물꼬와 완효성 비료를 보급하였으며, 용수로와 배출구 3지점을 선정하여 관개량을 측정하고 유출량을 측정하였다. 또한 관개수와 대조구, 처리구별(대조구, 물꼬, 완효성, 물꼬+완효성) 수질을 분석하여 배출구 별로 단위면적당 오염부하량을 산정하고 이를 통해 대조구 대비 처리구의 저감율을 분석하였다. 분석 결과, 대조구 대비 처리구의 단위면적당 오염부하량의 저감율은 SS 63.6%, BOD 45.5%, $COD_{Mn}$ 26.5%, $COD_{Cr}$ 40.1%, T-N 16.0%, T-P 12.9%, TOC 11.4%로 나타났다. 또한 연구대상지구를 SO#1(완효성 비료 95%, 비참여 농가 5%), SO#2(완효성 비료 2%, 물꼬 8%, 완효성 비료+물꼬 40%, 비참여 농가 40%), SO#M(완효성 비료 96%, 비참여 농가 4%) 3개의 배출구로 구분하여 BMP 보급 효과를 측정한 결과, 대조구 대비 SO#1에서는 수질항목별로 10.6 ~ 85.5%, SO#2는 8.1 ~ 45.9%, SO#M은 10.7 ~ 86.2%의 범위로 저감된 것으로 분석되었으며, 특히 SS의 단위면적당 오염부하 저감율이 가장 큰 것으로 나타났다. 하지만 본 연구는 7월부터 10월까지 측정된 데이터를 활용하여 산정하였기 때문에 써레질, 이앙기간에 발생한 단위면적당 오염부하량은 포함되지 않은 결과이며, 각 배수구역별 유입량의 경우 정확한 측정에 어려움이 있어 전체 관개량 대비 관개 면적을 이용하여 단위면적당 유입량을 산정하였기 때문에 추가적인 연구를 통해 효과를 검증할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.77-82
• /
• 2005

괴산지역 내 소규모 농업유역을 대상으로 영농기 농촌 소유역에서 발생하는 비점오염 물질의 유출 특성을 조사하고자 소하천의 본류, 생활하수 유입하천 및 강수의 오염물질 농도와 하천 유량을 측정하여 오염부하를 계산하였다. 그 결과 영농기 동안 농촌유역 소하천 말단에서의 수질은 BOD의 경우 강우기 평균 3.0 mg/L, 평상시 평균 2.4 mg/L의 값을 보였으며, SS의 경우 강우기 평균 76.6 mg/L, 평상시 평균 10.9 mg/L을 나타냈으며, T-N과 T-P는 각각 강우기 평균 8.7, 0.16 mg/L, 평상시 3.5, 0.11 mg/L의 값을 나타내었다. 연구 기간 동안 측정한 수질 농도와 유량을 곱하여 부하로 계산한 결과 영농기에 유출되는 오염부하의 경우 95% 이상이 강우기에 유출되는 것으로 나타났으며, 연구기간 동안 유역 말단에서 측정된 오염물질의 부하량은 T-N의 경우 $26.63kg/km^2/day$, T-P의 경우 $0.62kg/km^2/day$의 값을 나타내어 기존 연구 결과의 범위 안에 있었다. 대상유역의 발생 및 배출 오염부하를 산정하기 위하여 환경부의 오염총량관리계획수립지침에 의거 계산한 배출부하량을 본 연구에서 실측한 유달부하량과 비교한 결과 유달율이 모든 수질 항목에서 100%를 넘는 것으로 나타나 영농기 농촌 소유역에 적용하여 오염부하를 평가하기에는 한계가 있을 것으로 판단된다. 향후 농촌 유역의 특성과 영농활동을 고려한 시기별 비점오염 물질의 유출 기작에 대한 연구가 더욱 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2008

본 연구는 곡간지 농촌유역의 소하천에서 유출되는 비점원오염물질 중 중금속의 시기별 수질변화 양상과 원단위 유출 부하량을 평가하고자 수행하였다. 중금속 항목간의 상관관계는 정기조사시 Fe-Al>Cr-Al>Fe-Cr>Mn-Fe 순으로 상관성이 높은 것으로 나타났고, 비정기조사시에는 Fe-Al>Fe-Cu>Cu-Al>Pb-Ni 순으로 높은 정상관을 Pb-Cu>Ni-Al 순으로 높은 부상관을 나타내었다. Fe, Cr 및 Cu가 다른 중금속 성분들과 상관성이 높은 항목으로 조사되었다. 중금속 성분별 원단위 유출 부하량을 산정한 결과, 2006년은 Al 2.047 kg $day^{-1}$, Cd 0.008 kg $day^{-1}$, Cr 0.034 kg $day^{-1}$, Cu 0.311 kg $day^{-1}$, Fe 0.601 kg $day^{-1}$, Mn 0.050 kg $day^{-1}$, Zn 0.282 kg $day^{-1}$로 조사되었으며, 2007년은 Al 2.535 kg $day^{-1}$, Cd 0.026 kg $day^{-1}$, Cr 0.055 kg $day^{-1}$, Cu 0.386 kg $day^{-1}$, Fe 0.727 kg $day^{-1}$, Mn 0.065 kg $day^{-1}$, Zn 0.317 kg $day^{-1}$로 2007년의 경우가 중금속 성분별로 2006년에 비해 높게 나타나는 경향을 보였다. 이는 2006년에 비해 2007년의 경우 중금속 성분별로 저농도도 있었지만, 상대적으로 유출량이 커서 원단위 부하량이 높게 나타난 것으로 판단된다. 평상시(비강우기)와 강우시 중금속 성분별 원단위 유출 부하량의 경우 강우시기가 평상시에 비해 2006년의 경우 전체적으로 약 $2{\sim}4$배까지의 차이가 나는 것으로 조사되었으며, 2007년의 경우는 중금속 성분별로 보면, Al 2.3배, Cr 2.0배, Fe 2.3배, Pb 2.2배, Zn 2.0배 정도 차이가 나타나는 것으로 조사되었고, Al과 Fe가 가장 많은 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이런 중금속 성분들은 유기물이나 토양입자에 흡착되어 강우에 의해 하천에 유입되어 흐르다가 하천 또는 호소의 정체된 수역을 만났을 경우, 침전 또는 침적한 후 용탈이나 용출되어 중금속 오염을 초래하므로 적절한 관리가 필요할 것으로 판단된다.