• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.8
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• pp.572-577
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• 2011

The unit load has simply been used to estimate total pollutant loading from non-point sources, however, it does not count on the variable pollutant loading according to land use characteristics and rainfall intensity. Since pollutant emission from the watershed is strongly dependent on the rainfall intensity, it is necessary to find out the relationship between pollutant loading and rainfall intensity. The objective of this study is to develop simple and easy method to compute non-point source pollution loads with consideration of rainfall intensity. Two non-point source removal facility at Gyeongan-dong (Gwangju-si) and Mohyeon-myeon (Yongin-si), Gyeonggi-do was selected to monitor total rainfall, rainfall intensity, runoff characteristics and water quality from June to November, 2010. Most of Event Mean Concentrations (EMC) of measured water quality data were higher in Gyeongan which has urban land use than in Mohyeon which has rural land use. For the case of TP (Total Phosphorus), Mohyeon has higher values by the influence of larger chemical uses such as fertilizer. The relationship between non-point source pollution load and rainfall intensity is perfectly well explained by cubic regression with 0.33~0.81 coefficients of determination($R^2$). It is expected that the pollution loading function based on the long-term monitoring would be very useful with good accuracy in computing non-point source pollution load, where a rainfall intensity is highly variable.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.141-141
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• 2012

비점오염물질은 강우 시 유출되기 때문에 일간, 계절 간 유출량 변화가 대단히 크게 나타나며, 기후, 지형, 토지이용, 토양 등과 지역적인 특성과 유역 형상에 따라 변화되므로 비점오염원 유출량에 대한 정량화를 위해서는 강우지속시간동안 정확한 수질과 유량에 대한 측정 자료가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 비점오염물질에 대해 현장 모니터링 및 현장 실측 관련 기존 연구자료 수집을 통해 중분류 토지피복분류별 원단위를 산정하였다. 또한 특정 유역에 중분류 토지피복 분류별 산정된 원단위를 적용하여 유역기반의 비점오염부하량을 산정 하였다. 대상 유역에 해당하는 하천 말단에서의 실측 자료를 활용하여 유역모형을 구축하고, 강우를 입력 자료로 하여 비점오염 물질별 부하량을 모의 산정하였다. 유역모형으로 HSPF(Hydrologic Simulation Program - Fortran)을 실제 대상유역에 적용하였고, 이에 따른 모의 결과를 실측치와 비교하여 부하량을 산정하였다. 이렇게 모의 산정된 부하량은 실측자료를 기반으로 산정된 원단위의 적용에 따른 부하량과 비교 검토하여 유역에 대한 비점오염원 부하량 산정 시 모형의 적용 가능성을 평가하였다. 본 연구에 적용된 대상유역은 동천유역으로 병성천의 주요 지류로서 유역의 상단에 위치하고 있다. 중분류 토지피복 중 공업지역, 교통지역, 과수원재배지, 비닐하우스재배지, 기타재배지에 대해서는 2008년부터 2010년까지 모니터링을 실시하였고, 이외의 중분류 토지피복에 대한 결과는 수계별 현재까지 진행되고 있는 환경기초조사사업 중 '주요 비점오염원 유출 장기 모니터링'사업의 자료를 활용하였다. 동천유역의 비점오염원 발생부하량을 산정한 결과, BOD 부하량은 대지의 경우 391.4 kg/day로서 중분류 군으로 구분한 결과에 비해 높게 산정되었다. T-N, T-P 발생부하량도 토지피복군이 대분류에서 중분류로 변화됨에 따라 부하량의 차이가 발생 하였다. 또한 동천유역에 대해 구축된 HSPF 모형의 적합도를 시기별 4개의 Case로 구분하여 평가해 보았는데 그 결과, 모형 모의치의 실측치에 대한 적합도가 높게 평가 되었다. 현재 특정 지역에 편중되어 조사되고 있는 중분류 토지피복을 조사 기관간의 교차 조사를 통해 지역적 제한성을 낮추고, 중분류에 속하는 세부피복지점을 확대하여 모니터링 지점의 다양성을 확보하여야 할 것으로 판단된다. 이와 동시에 한시적인 조사가 아닌, 장기간에 걸쳐 연구가 진행 될 경우 원단위에 대한 현재의 불확실성 및 제한성을 줄일 수 있을 것으로 판단되므로, 이러한 기초 자료 확보에 대한 장기적인 투자와 노력이 수반될 시 우리나라에 대표적으로 적용할 수 있는 비점오염원 원단위가 산정될 것으로 생각되며, 이러한 기틀이 마련되어야 비점오염원에 대한 적절한 유역관리방안을 수립할 수 있을 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1247-1252
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• 2010

강원도 평창군 대관령면 횡계리에 위치한 고랭지 밭을 2008년 3월부터 2009년 12월까지 발생한 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하여, 경지단위의 밭에서 발생하는 비점오염부하를 측정하고, 작물에 의한 발생량을 비교하였다. 2008년에는 감자를 재배하였고, 2009년에는 무를 재배하였다. 2008년의 시비량은 2009년의 시비량보다 질소 2.1배, 인산 1.9배, 칼륨 2.3배 높게 나타났다. 2008년 총 5회의 유출에 의해 SS 2,908.47 kg/ha/yr, COD 67.95 kg/ha/yr, BOD 50.72 kg/ha/yr, TN 13.29 kg/ha/yr, TP 9.97 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였으며, 2009년 총 8회의 유출에 의해 SS 3,908.34 kg/ha/yr, COD 225.04 kg/ha/yr, BOD 156.96 kg/ha/yr, TN 18.88 kg/ha/yr, TP 36.41 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였다. 2008년과 2009년의 강우량이 다르기 때문에 연 오염 부하를 유출이 발생한 강우량의 합으로 나누어 비교하였다. 비료사용량이 2008년에 약 2배 많았음에도 불구하고 단위 강우량 당 오염부하에서 TN은 0.031 kg/ha/mm와 0.029 kg/ha/mm로 큰 차이가 나타나지 않았고, COD는 0.16 kg/ha/mm와 0.35 kg/ha/mm, BOD는 0.12 kg/ha/mm와 0.24 kg/ha/mm, TP는 0.023 kg/ha/mm와 0.057 kg/ha/mm로 2009년에 2배 이상 증가하였다. 이는 비료의 사용량보다 작물의 성장에 의한 지표피복효과가 비점오염 저감에 더 효과적 작용할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 고랭지 밭에서 피복율이 높은 작물을 재배하거나 피복재에 의한 지표피복을 실시하면 비점오염의 저감을 위한 최적관리방안으로 활용 될 수 있을 것이다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.11
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• pp.795-802
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• 2013

According to the increase of impervious area due to the town development, the rate of infiltration generally lessens and that of runoff rises during wet weather events. And it is concerned that its impacts on water quality for the downstream water bodies due to the change of rainfall runoff patterns may also increase. To cope with these issues, LID (Low Impact Development) techniques which try to maintain the characteristics of rainfall runoff regardless of the town development have been introduced actively. However, the behaviors of each LID technique for rainfall runoff and pollutant loads is not understood sufficiently. In this study, considering the applications of some LID techniques, several sets of simulations using a distributed rainfall runoff model, SWMM-LID, have been conducted for D town whose development is progressing. As the results of the simulations, the rates of infiltration/storage have been decreased from 78% in the case before the town development to 15% after the development and increased again by 24% with LID techniques such as porous pavement, rain barrel and rain garden. The rates of runoff have been increased more than three times from 20% in the case before the development to 74% after the development, and they have also been decreased to 66% by the adoption of LID techniques. It has been simulated that porous pavement is more effective than others in the view point of the reduction of runoff and rain barrel is more attractive for the management of pollutant loads (TSS, BOD, COD, T-N and T-P). Therefore, if some LID techniques should be selected for the a new town, it could be concluded that some techniques with better infiltration functions are recommendable for the control of runoff, and ones with larger storage functions for the management of pollutant loads.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.19 no.3
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• pp.365-371
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• 2009

This paper address the characteristics of loading pollutants caused by the unit agricultural area to establish an efficient management method in NPS (non-point source). The relationship between rainfall and runoff shows good coefficient with 0.92, when the event which shows relatively long antecedent dry days is excepted. The impact of runoff volume on the runoff coefficient can be described by the rainfall intensity strongly. The pollutant EMCs (event mean concentrations) in runoff increased by the increase of antecedent dry days due to dry soil conditions. As the similar pattern of pollutant's loads such as TSS, BOD, COD, TN and TP, it is cleared that other pollutants can be removed when TSS is removed. Therefore the system using only runoff coefficients is not sufficient for the prediction of pollutant loads. It is necessary to consider soil conditions such as rainfall, antecedent dry day, antecedent rainfall etc. for the prediction system.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.6
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• pp.757-764
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• 2000

The investigation of water quality was performed at the upstream of Seomjinkang dam reservoir for the examination of pollutant load characteristics of the reservoir watershed during flood and normal flow periods. The highest water quality concentration was occurred at Y ongsan during normal flow period where it has been more polluted by population and livestock than other sites. Pollutant load varied depending on the sampling site, rainfall intensity and antecedent precipitation during the rainy period. Based on the water quality data measured from 1998 to 1999, the average concentration during rainy period was much higher than that of non~rainy period: BOD was 1.2~1.4 times, COD 1.2~1.7 times, SS 2.6~5.4 times, T-N 2.3~3.0 times, and T-P 2.4~7.5 times respectively. When the pollutant load measured during 7 different rainy periods in 1999 was compared with total pollutant load in 1999, the BOD and COD load measured during the 7 different rainy periods were 28% that is about 1.6 times as high as those of 1999. On the other hand, the rainfall amount measured during the 7 different rainy periods was about 17.5% of total rainfall amount in 1999. The total pollutant load of TN and TP measured during the 7 different rainy periods was almost 50% of total TN and TP loads in 1999. In case of SS, it was 72.8%. It was concluded that the inflow of pollutants into the lake during the rainy period held a high portion of total inflow in 1999. It was suggested that long~term water quality monitoring be performed to better quantity pollutant load to the lake especially during rainy periods.eriods.

• 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.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.54 no.2
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• pp.137-145
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• 2012

본 연구에서는 2005년부터 2006년까지 충청남도 공주시 반포면에 위치한 봉곡천 유역의 경사지 밭을 포함하고 있는 산지하천에서 유출량, 총인, 총질소를 측정하였고 측정된 자료는 SWAT 모형을 통하여 장기간의 배출부하량 산정을 위해 모형의 보정 및 검정자료로 사용하였다. SWAT 모형의 보정 및 검정결과는 유출량은 일별자료를 이용하여 보정 및 검정을 실시하였다. 그 결과 결정계수 ($R^2$)가 0.80~0.83의 값을 보였으며 일별 T-N, T-P 부하량에 대한 보정 및 검정결과는 결정계수 ($R^2$)가 0.62~0.86의 값을 보였다. 모형의 보정 및 검정을 통해 결정된 최적매개변수를 적용하여 1997년부터 2006년까지 관측된 강우자료로 장기간의 유출량, T-N, T-P 배출부하량에 대한 SWAT 모형 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 이를 바탕으로 하여 산지와 밭에 대한 원단위를 산정하였으며, 그 결과 산지에 대한 T-N의 원단위는 3.29 $kg/km^2/day$이었고 T-P에 대한 원단위는 0.15 $kg/km^2/day$로 나타났다. 또한 밭에서의 T-N에 대한 원단위는 11.15 $kg/km^2/day$이었고 T-P에 대한 원단위는 0.70 $kg/km^2/day$로 나타났으며 강우의 시간 및 공간적 변화에 따른 유출량을 고려한 산지와 밭에서의 영양염류 배출부하량을 산정하는데 SWAT모형을 적용하는 것이 타당성이 있는 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.186-186
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• 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.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.40 no.2
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• pp.201-213
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• 2007

In this study, the Batter Assessment Science Integrating point and Nonpoint Sources (BASINS 3.0)/window interface to Hydrological Simulation Program-FPRTRAN (WinHSPF) was applied for assessment of Soyang Dam watershed. WinHSPF calibration was performed using monitoring data from 2000 to 2004 to simulate stream flow. Water quality (water temperature, DO, BOD, nitrate, total organic nitrogen, total nitrogen, total organic phosphorus and total phosphorus) was calibrated. Calibration results for dry-days and wet-days simulation were reasonably matched with observed data in stream flow, temperature, DO, BOD and nutrient simulation. Some deviation in the model results were caused by the lack of measured watershed data, hydraulic structure data and meteorological data. It was found that most of pollutant loading was contributed by nonpoint source pollution showing about $98.6%{\sim}99.0%$. The WinHSPF BMPRAC was applied to evaluate the water quality improvement. These scenarios included constructed wetland for controlling nonpoint source poilution and wet detention pond. The results illustrated that reasonably reduced pollutant loadin. Overall, BASINS/WinHSPF was found to be applicable and can be a powerful tool in pollutant loading and BMP efficiency estimation from the watershed.