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

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.665-673
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• 2008

본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 (I)연구에서 기구축된 현재의 유역 수문환경 조건을 활용하여 미래수문환경에 따른 유역 수문-수질 변화 분석하는데 목적이 있다. 미래의 수문자료 중 기후변화 시나리오는 Downscaling된 GCMs 자료를 이용하였으며, 미래 토지이용 시나리오는 미래 토지이용 예측 기법인 개선된 CA-Markov 기법으로 분석하여 구축하였다. 그 결과 미래의 토지이용 시나리오에 따라 주거지와 나지 등의 도시지역의 꾸준한 증가와 산림과 농경지 등의 감소가 예측되었고 미래의 기후변화 경우 강우의 변동성이 커 현재보다 더욱 더 기후변화의 대응전략이 필요할 것으로 판단된다. 미래 토지이용 시나리오와 기후변화 시나리오를 결합한 미래의 수문환경을 30-40년 주기로 나누어 장기적인 미래의 특정기간에 대한 자료를 가지고 수문 변화 분석을 실시한 결과, 강우에 의해 양상이 변할 수 있으며 그에 따라 영양물질의 부하량 또한 Sediment는 120%, T-N은 16%, T-P는 10% 증가할 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 수문환경의 전반적인 변화에 따른 유출 영향의 평가가 필요하다고 판단되고 향후 수자원 분배와 물자원 관리와 기후변화 적응전략을 수립하는데 있어 본 연구가 도움이 될 것이라고 판단한다.

• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.24-31
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• 2016

도시화에 따른 불투수면 증가로 인한 자연적 물순환 시스템 왜곡 현상과 더불어 불투수면에 축적된 다양한 오염물질은 강우 시 유역 및 하천으로 유입되어 다양한 오염을 일으킨다. 특히 대부분의 강우가 여름철에 집중되는 국내 계절적 특성은 집중호우에 따른 비점오염물질의 수계 과대 유입에 대한 우려를 높이고 있어, 이를 효과적으로 처리하고 재이용하기 위한 다양한 형태의 빗물처리 및 재이용 시설에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 강우시 지붕 유출수의 오염특성을 파악하고, 강우 초기 고농도 빗물 유출수를 효과적으로 처리하기 위한 소규모의 빗물정원 포함 형태의 빗물처리시설을 구성하였으며, 처리시설에 포함된 빗물정원에서의 오염물질 처리 효율을 높이기 위해 실험실 규모의 인공강우를 이용한 다양한 여재 구성 오염물질(TN, TP, CODcr) 제거율 실험을 실시하였다. 이를 통해 제거효율이 가장 높은 피트머스(Peatmoss)와 자갈, 모래를 구성된 빗물정원을 시범유역에 설치하여 오염물질 제거효율을 측정하였다. 2015년 6월 ~ 7월까지 4회의 실제 강우에 대한 강우사상별 시간별, 강우사상별, 농도별 오염물질 제거율을 분석 한 결과 강우강도가 높거나 강우량이 커질수록 고농도의 오염물질이 빗물처리시설 내 빗물정원으로 유입되었으며, 분석 결과 오염물질의 제거율은 저농도 일 때 보다 고농도 일 때 더 높은 것으로 나타났다. 대규모의 빗물처리시설을 설치하기 어려운 도심지에서, 위와 같은 소규모 시설을 효과적으로 활용 한다면, 도시 유역에서 강우시 발생하는 초기세척효과에 의한 비점오염 형태의 오염물질 유입을 차단해 오염물질 부하를 저감하는데 효과적으로 활용 될 수 있을 것으로 판단되며, 나아가 도서 지역내 용수공급을 위한 소규모 재이용 시설로도 활용 가치가 있을 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제36권3호통권104호
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• pp.356-368
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• 2003

본 연구에서는 국제적으로 사용하고 있는 농업용수 재이용 수질기준을 검토하고 우리나라 하수처리 방류수의 재이용 가능성에 대하여 고찰하였으며, 재이용수로이용하기 위해 필요한 처리대안에 실험 ${\cdot}$ 연구한 결과이다. Biofilter 유출수를 17, 25, 40W의 3가지 램프로 UV소독한 결과 40W 램프에서는 모든 경우에 100%소독되었으며, 25 W와 17 W에서는 전반적으로 97%이상 소독효율을 나타내었으며, 적절하게 설계된 UV소독을 거친 하수처리장 유출수는 USEPA와 WHO의 가장 엄격한 수질기준을 충분히 만족시켜서 보건 ${\cdot}$ 위생적인 문제를 일으키지 않을 것으로 판단된다. 간헐 분사방식의 완속모래여과 처리후 미생물의 처리효율은 TC, FC, E. coli 모두 평균 95% 이상 높은 처리 효율을 나타내었으며, 완속모래여과 후의 평균 농도는 각각 330, 207, 154 MPN/100 mL이었고 탁도와 SS는 모두 약 50%의 처리효율을 나타내었는데, 이는 WHO의 수질기준을 충분히 만족시켰으며, USEPA의 수질기준인 200FC/100mL의 경우에도 적절한 관리가 이루어 질 경우 만족시킬 수 있을 것으로 판단된다. 탁도는 평균 0.8NTU로써 먹는물 수질기준인 INTU수준이었고, SS의 경우에도 50% 이상의 처리효율을 나타내어 USEPA의 가장 엄격한 수질기준을 충분히 만족하였으며, 영양물질의 제거에도 기여를 하기 때문에 수계의 오염부하를 줄이는 측면에서도 유리할 것으로 생각된다. 연못시스템을 거치면서 TC, FC, E. coli 모두 85%정도 제거되어 평균미생물농도가 1,000MPN/100 m1 이하이었다. 우리나라의 수질기준으로 WHO 수질기준이 논농사에 적용될 경우 소독이나 여과처리 없이도 재이용할 수 있을 것이라 판단되나, USEPA의 수질기준이 적용될 경우에는 연못시스템만으로도 부족하여 추가적인 처리가 필요할 것으로 생각된다. 과거 US EPA의 위험을 완전히 배제한 수질기준을 여러 국가에서 받아들여 사용하고 있으나, WHO에서는 이수질기준이 경제 ${\cdot}$ 사회적으로 불합리한 기준이라 판단하고 보다 완화된 수질기준을 제시하였다. 우리나라에서도 수질기준을 결정할 때 논농사라는 특수한 실정에 맞는 수질 기준을 정해 경제적이고 실용적인 처리방법을 선정하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 벼의 경우는 껍질과 추가적인 처리 후 섭취하는 작물이기 때문에 엄격한 수질기준이 필요하지 않을 수 있으나, 장기간 담수상태를 유지함으로써 농민을 포함한 공중보건에 위해성을 줄 가능성이 크므로 세균성미생물 등에 대한 신중한 결정이 필요하다.

• 생물환경조절학회지
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• 제21권2호
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• pp.79-87
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• 2012

본 연구는 온실의 난방 에너지 절감을 목적으로 온실 내부에 알루미늄 온수배관을 설치하여 난방효과에 대한 기초자료를 구축하고자 수행되었다. 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 전체 실험을 포함하여 온실내의 높이별 온도편차는 4.0~$7.0^{\circ}C$ 정도의 범위로서 그 차이가 크게 나타났다. 팬코일유니트(FCU)를 작동시킨 경우가 작동시키지 않은 경우에 비해 유출입수의 온도차가 $3.3^{\circ}C$ 정도 크고, 소비전력량은 36.2~40.1%정도 증가하였으며, 시간당 방열량은 44.6~52.0% 정도 증가하는 것으로 나타났다. 실험기간동안 순환유량은 0.48~$0.49L{\cdot}s^{-1}$ 정도의 범위에 있었고, 평균유속은 1.53~$1.56m{\cdot}s^{-1}$ 정도였다. 유출입수의 평균 온도차는 6.24~$11.50^{\circ}C$이었다. 최저 외기온 -14.0~$-0.6^{\circ}C$ 범위에서 설정온도별 방열량은 135,930~307,150kcal 정도의 범위로서 시간당 9,610~$19,630kcal{\cdot}h^{-1}$ 정도의 범위에 있었다. 이것은 최대난방부하의 약 23~53% 정도의 난방에너지를 공급할 수 있을 것으로 나타났다. 전체 방열량과 소비전력량은 각각 2,548,306kcal 및 3,075.7kWh이다. 화석연료인 경유로 난방할 경우, 소요되는 경유의 총 소비량은 281.6L 정도이고 비용은 321,000won인 것으로 나타났다. 농가용 전력요금을 적용하면 전력사용에 대한 총비용은 110,730won 정도로서 경유 소비 비용의 33.5% 정도로 나타났다. 실험구의 온도가 대조구보다 약 8.3~$14.6^{\circ}C$ 정도 높게 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제29권1호
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• pp.65-75
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• 1996

대구(大邱) 달성중석(達城重石) 폐광산(廢鑛山)에서 유출(流出)되는 유해(有害)한 산성광산(醒性鑛山) 폐수처리(廢水處理)를 위한 인공(人工) 소택지(沼澤池) 방법(方法)을 제시(提示)하였다. 황산염(黃酸鹽) 환원(環元) 박테리아 (SRB)를 이용(利用)한 약 2개월(個月)의 실내실험(室內實驗) 결과(結果) 폐수중(廢水中) 중금속(重金屬) 원소(元素) 제거효율(除去效率)은 Fe, Al, Cd, Cu와 Zn은 99-100%, Mn은 90%이며 pH는 5.12에서 7.60으로 상승(上昇)되었다. 황산염(黃醒鹽) 환원(還元) 박테리아의 먹이인 기질(基質)들 (Substrates)과 달성광산(連城鑛山) 폐수(廢水)의 실험(實驗)에서는 버섯퇴비(堆肥)가 참나무 퇴비(堆肥)보다 11배(倍) 정도(程度) SRB의 영향분(營養分)인 Lactate가 유출(抽出)됨이 밝혀졌다. 황산염(黃酸鹽) 환원(還元) 박테리아 소택지(沼澤池)의 내용물(內容物) 구성(構成)은 다음과 같다; 1) 최하부(最下部)에 25cm 높이의 고품질(高品質) 석회석(石灰石)(직경(直徑) 5cm)을 채운다 : 2) 70% 참나무 퇴비(堆肥)와 30% 버섯 퇴비(堆肥)의 혼합퇴비(混合堆肥)와 황산염(黃酸鹽) 환원(還元) 박테리아 입자(粒子)들을 잘 섞어서 25cm 높이로 석회암층(石灰岩層)위에 둔다 : 3) 혼합퇴비(混合堆肥)에 의한 석회암(石灰岩) 사이의 간극축소(間隙縮小)를 막기 위하여 석회암층(石灰岩層)과 혼합퇴비(混合堆肥) 중간(中間)에 Geotextile을 깔아둔다. 실제(實際) 현장적용(現場適用)을 위(爲)한 소택지(沼澤池) 크기는 중금속(重金屬) 부하량(負荷量)과 투수율(透水率) 에 따라서 계산(計算)한 결과(結果)-1편(片)은 $15m{\times}15m{\times}1m$, -2편(片)은 $5.3m{\times}5.5m{\times}1m$, 그리고 -3편(片) 하부(下部)에 $52m{\times}52m{\times}1m$임이 밝혀졌다. 그러나, -3편(片)의 경우는 소택지(沼澤池)가 너무 크므로 동일(同一) 소택지(沼澤池) 5~15개(個)의 작은 cell들로 분리함이 좋다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권11호
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• pp.599-606
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• 2017

마이크로버블-산소를 이용한 물리 화학적인 방법에 의해 가축분뇨에 포함된 유기오염물질과 질소, 인 제거에 효과를 실험실 규모의 단일 반응기를 이용하여 알아보았다. 사용한 가축분뇨의 성상은 TCOD $36,894{\pm}5,024mg/L$, SCOD $22,031{\pm}2,018mg/L$, 암모니아성질소 $4,150{\pm}35mg/L$, 그리고 인산염인 $659{\pm}113mg/L$로 고농도의 유기오염물질과 영양염류를 포함하였다. 마이크로버블과 함께 사용한 기체로 공기를 사용하였을 때 보다 산소를 사용하였을 때, 그리고 산소의 공급량이 많았을 때 유기오염물질, 질소, 인 제거량이 증가하였다. 산소를 분당 600 mL 사용하였을 때 공기를 사용했을 때와 비교하면 TCOD 제거율은 2.5배, 인은 약 5.6배 높았다. 또한 반응 시간이 길수록 영양염류의 제거율은 점진적으로 증가하여, 암모니아성질소와 인 제거는 각각 $41.03{\pm}0.20%$와 $65.49{\pm}1.39%$까지 제거되었다. 인 제거율을 증가시키기 위해 마이크로버블 적용 한 후 유출수를 응집침전을 시켰을 때, 인은 유입된 인 농도 대비 최대 92.7%까지 제거되는 것이 확인되었다. 그러나 유기오염물질(TCOD) 제거는 초기 6시간 이내에 $28.7{\pm}0.2%$까지 제거되었으나 더 이상 제거되지 않았다. 이 연구 결과 마이크로버블-산소를 가축분뇨 뿐만 아니라 다양한 하 폐수처리장의 포기조에 적용하면 연계된 단위 공정에 부하를 줄일 수 있으며 또한 고품위의 안정적인 유출수를 생산할 수 있는 방법으로 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수산과학회지
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• 제35권4호
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• pp.395-407
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• 2002

거제 $\cdot$ 한산만 굴 양식어장의 수용력 산정에 가장 중요한 요소인 월별 먹이량 변동을 생태-유체역학 모델을 이용하여 산정한 결과는 다음과 같다. 비양식시기인 5월의 거제 $\cdot$ 한산만의 chlorophyll $\alpha$ 농도는 $0.29\~4.72$ (평균 $1.73{\mu}g/L$)로 낮은 농도를 나타내었고, 수평분포 특성은 화도 주변 수역에서 $2.0{\mu}$g/L 이상의 높은 농도 분포를 보인 반면, 만의 중앙부에 해당하는 산달도에서 봉암도 및 율포에 이르는 수역에서 1.4$\mu$g/L 이하의 낮은 농도 분포를 보였다. 거제 $\cdot$한산만의 잔차류는 표층의 경우 외양과 접한 남쪽의 협수로에서는 10 cm/sec의 유속으로 남쪽 방향으로 유출하고, 송도와 비산도 부근에서는 5cm/sec 내외의 유속으로 북서 방향으로 흐름이 진행되었으며, 만 중앙부에서는 내측에서 외측으로 유출하는 형태였으나 유속의 크기는 3cm/sec 이하로 작게 나타났다. 중층은 전반적으로 유속의 크기가 감소하였고, 만 중앙부근에서는 표층의 흐름과는 반대로 만 내측으로의 흐름이 뚜렷하였으며, 저층에서는 수로를 중심으로 흐름이 나타났다. 생태계 모델에 의해 비 양식시기로 가정한 5월의 식물플랑크톤 분포를 재현한 결과 실측치와 계산치의 적합성의 정도를 나타내는 $R^{2}$값은 0.70, 상대오차는 $10.3\%$이었고, 재현된 분포 특성은 화도와 거제시 둔덕면 사이의 수로 부근 수역과 하천의 영향을 많이 받는 만 내측 수역에서 높은 농도분포를 나타내었고, 외해 방향으로 갈수록 점차 낮아지는 경향을 보였다. 이것은 만내로 유입하는 유입부하에 직접적으로 영향을 받고 비교적 정체수역인 만 내측에서 기초생산력이 높다는 것을 나타내었다. 생태계 모델을 이용하여 9월부터 다음해 5월까지 월별 먹이 공급량을 추정한 결과 $0.19\~l.27gC/m^{2}/day$ 범위에 평균 $0.62gC/m^{2}/day$로 나타났다 9월에 1.12gC/m^{2}/day$의 높은 값을 나타낸 이후 점차 감소하기 시작하여 2월에 0.19gC/m^{2}/day$의 최소 값을 나타내었으며, 봄철로 접어들면서 점차 증가하는 양상을 보였고, 5월에 $1.27gC/m^{2}/day$의 최대 값을 나타내었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권6호
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• pp.637-645
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• 2013

마산만은 반폐쇄성 해역으로, 느린 유속과 육상오염물질의 하천부하 등으로 인해 심각한 수질문제를 가지고 있으며, 동시에 폭풍해일에 취약한 입지적 특성을 나타내고 있다. 이 중 폭풍해일 저감대책으로 제시된 재해방지시설을 운용함과 동시에 이를 마산만 내측 수질개선에 활용하는 방안을 모색하였다. 즉, 재해방지시설을 가동하여 마산만 내측과 외측의 수위조건이 다를 때 발생하는 수두차를 이용하여 만 내 외의 해수를 교환하였다. 재해방지시설의 위치를 기존 만 입구부, 마창대교 인근, 그리고 돝섬 인근으로 가정하였으며, 선박운항 횟수와 연간조위를 분석하여 통항빈도가 가장 낮은 새벽시간(01~05) 및 수두차가 가장 큰 대조기에 운용된다고 가정하였다. 또한, 재해방지시설과 함께 약 10km 길이의 유출 입 관로를 통한 내 외해수의 해수교환 촉진을 위한 추가 실험안을 구성하였다. 수치모의 결과, 현재상태의 경우 마산만 전체 해수교환율은 38.62%을 나타냈으며, 모든 실험안에서 마산만 내 모든 구역에서 꾸준한 증가 추세를 보이고 있다. 이에 반해, 마산만 입구부와 비교한 마산만 내측의 해수교환율은 매우 낮게 나타나 반폐쇄성 내만해역의 특성을 잘 재현하는 것으로 판단된다. 재해방지시설과 관로를 이용한 실험안을 분석한 결과, 현재상태와 비교하여 재해방지시설을 운용한 경우 해수교환율이 높고, 그 운용빈도가 많아질수록 더 많은 순환이 이루어지는 것으로 나타났다. 또한, 재해방지시설에 의해 발생된 수두차를 이용하여 관로를 통해 해수를 유입 혹은 유출한 경우 마산만 가장 내측의 수질이 개선되는 것으로 나타났다. 재해방지시설의 위치는 마창대교 남측과 비교하여 마산만 입구와 돝섬에 위치한 경우 해수교환 효과가 더 좋게 나타났다. 한편 마산만 전체영역에 대한 해수교환율은 만 입구에 재해방지시설이 위치한 경우가 돝섬에 위치한 경우보다 높지만, 마산만 내측을 포함한 해수교환율은 반대로 돝섬에 위치한 경우가 더 높게 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.719-730
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• 2021

본 연구에서는 상류의 휴·폐광산을 비롯한 다양한 점오염원과 비점오염원으로부터 유실되는 오염물질의 영향을 받는 안동호를 대상으로 수질 및 수생태 모델인 SWAT-WET을 구축하고, 적용성을 평가하고자 한다. 안동호르 유입되는 오염물질에 대한 정량적인 평가를 위해 유역모델인 SWAT을 안동댐 유역(1,584 km²)을 대상으로 구축하여, 검보정을 수행하였다. 유출량과 수질 부하량(SS, T-N, T-P)에 대한 검보정 결과 R²는 각각 0.76, 0.69, 0.84, 0.60 이상으로 분석되었다. 검보정된 SWAT의 유출량과 영양물질의 농도를 WET의 입력자료로 적용하여 안동호에 대한 수질, 수생태 모델 WET을 구축하였다. WET의 매개변수 민감도 분석 결과를 이용하여, 안동호의 수온, 용존산소, 수질농도(T-N, T-P)를 대한 검보정을 수행하였다. 검보정 결과 PBIAS는 각각 +19%, -13%, +4%, +26.5% 로 분석되었으며, 관측 자료를 유의한 수준으로 모의하는 것을 확인하였다. 저서동물의 관측 건중량(gDW/m²)은 0.5 이하였으나 모의 건중량의 평균은 0.8로 분석되었으며, 이는 WET 모델이 더 넓은 개념의 저서동물을 고려하기 때문으로 나타났다. 관측자료 부족으로 정확한 검보정은 어렵지만, 유역모델과의 연계를 통한 장기간 모의와 상류 유역환경변화가 호소에 미치는 영향을 분석할 수 있으므로 안동호의 수환경 관리를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.