• 터널과지하공간
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• 제16권2호
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• pp.109-134
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• 2006

암반(암석)은 생성시와는 다른 온도 압력조건, 대기와 지하수 및 강우 등의 영향으로 풍화작용을 겪게된다. 풍화작용은 암석을 구성하는 조암광물의 화학적 성질을 변화시키며, 불연속면을 따른 물리, 화학적 제반특성에 영향을 준다. 암석이 풍화작용을 겪게 되면 암석(암반)의 물성이 저하되는 현상이 나타나 이로 인한 사면의 파괴, 지하수의 유출, 암종간의 차별풍화로 인한 문제가 발생하기도 한다. 따라서, 대규모 사면 절개시에는 현재의 풍화특성을 분석하여 풍화상태가 앞으로 어떻게 진행될 것인지 예측하고, 이 결과를 토대로 비탈면 보호 및 보강공법에 기준을 판단하는 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하기 위해 기존의 여러 건설사업의 설계단계에서 화학적 풍화속도와 암석의 다른 특성들을 종합하여 분석하는 화학적 풍화민감도 분석 기법이 적용되어 왔다. 그러나 기존의 화학적 풍화민감도 분석은 본래 암반이 아닌 토양의 풍화에 대해 개발된 기법이며 고려되어야 할 변수들의 수가 많고 그 관계가 복잡하며, 공학적 시간단계별로 암반사면의 풍화민감특성을 적용하는데 한계가 있다. 또한, 기존의 방법은 주로 등방성이 강한 화강암질 암석에 특성분석 기법을 적용하여 퇴적암과 같이 이방성이 강한 암반에 적용하기 어려운 문제도 있다. 풍화지형을 연구하는 지형학자들의 연구(Oguchi et al., 1994; Sunamura, 1996; Norwick and Dexter, 2002)에서 시간에 따라 진행되는 풍화에 의한 암석의 강도저하는 음지수 함수의 형태를 나타내는 것을 제안되었다. 이 관계를 공학적으로 적용하면, 풍화에 작용하는 여러 요인들의 결과를 강도저하로 표현할 수 있으며, 강도라는 암석의 물성을 설명함으로써 공학적으로 의미가 있는 결과를 도출할 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 전술한 관계에 의해 풍화진행 시간에 따른 암석의 강도특성 변화를 고려하여 퇴적암에 특화시킨 풍화민감특성 분석을 암반사면의 풍화민감특성을 설명하고 설계에 직접적으로 적용할 수 있는 방법으로 제안한다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제19권3호
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• pp.180-190
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• 2014

연안에서 관측된 Acoustic Doppler Current Profiler(ADCP) 유속자료의 10-20%는 음향반사 측면효과로 인하여 일반적으로 사용하지 않는다. 본 연구는 ADCP의 사용되지 않았던 자료를 복구하여 영산강 하구에서 저조시 방류되는 담수의 경계면 이류속도를 구하고 이를 통해 담수 유량과 수층의 역학적 안정도를 보다 정확하게 계산하여 하구 내 혼합 환경을 잘 이해하고자 한다. 현장관측은 2011년 8월 영산강의 하구언 전면과 고하도 부근 두 정점에서 한달 동안 실시하였으며, 방류수의 이류속도는 유효 유속 판정에 상관도, 퍼센트굿, 그리고 유속 히스토그램의 엄격한 기준을 적용한 ADCP 후처리방법을 적용하여 복원하였다. 또한, 같은 수로에 위치한 두 정점에서 이류하는 퇴적물의 농도피크시간을 토대로 퇴적물의 이류속도(Sediment Advection Speed)를 계산하여 방류수 이류속도를 비교 검증하였다. 퇴적물의 이류속도를 방류시 ADCP의 표층유속과 비교하였을 때, 방류량이 $2.0{\times}10^7$톤 보다 크면 두 속도값이 유사하고, 그보다 적을 경우에는 퇴적물의 이류속도가 약간 크게 산정되는 것을 볼 수 있었다. 방류가 발생할때 담수이류속도(Freshwater Advection Speed)는 바닥으로부터 $0.8{\times}$수심의 유속보다 평균 0.8 m/s 정도 크기 때문에, 방류가 증가하는 시기에 새롭게 계산된 방류수의 속도를 포함한 순유출량(=수심 및 조석주기로 적분된 흐름)을 계산하면, 그 방향이 하구언으로 들어오는 방향에서 빠져나가는 방향으로 바뀌는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표층 담수의 속도가 더해짐으로써 표층 속도쉬어와 리차드슨 수의 분포가 바뀜을 관찰할 수 있었기 때문에 표층 해수의 안정도를 해석함에 있어 실제 방류수 유속의 중요성을 알 수 있었다. 향후 유속과 함께 수온과 염분의 장기적인 관측이 수행된다면 담수 방류에 따른 성층의 생성과 소멸, 그리고 관련 부유퇴적물의 변동에 대해서도 보다 정확하게 파악할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 International Symposium
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• pp.111-124
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• 2003

기존의 오염물질을 제거하는 많은 화학적-물리적 정화 방법은 고비용과 오랜 시간을 요구하는 처리 과정 등의 단점을 갖고 있는 경우가 많았다. 따라서 흙과 수(水)환경내로 유입된 오염물질을 빠른 시간 내에 제거 할 수 있는 대안이 요구 되었다. 흙에 유출된 화합 물질 중 상당양은 흙에 의해 격리, 구속되고 이로 인해 일단 구속된 오염물질은 물과 유기 용매에 의해서도 잘 추출되지 않는 것으로 보고 되고 있다. 이러한 흙에 의한 오염물질의 비유동성(immobilization) 과정은 오염물질의 제거 기술의 대안으로 평가 될 수 있다. 기존 연구자들의 연구 결과, 화학적 혹은 물리적 반응 작용을 통해 오염물질을 흙을 구성하는 물질에 구속할 수 있음이 증명되었다. 이러한 과정 중 환경적 측면에서 볼 때, 화학적 반응이 더 우수하다 할 수 있다. 이는 강한 공유결합(covalent bonds)으로 연결될 경우 미생물의 활동이나 화학 처리로도 이를 분리하기 어렵기 때문이다. 리그닌(lignin) 분해에서 발생하는 휴믹(humic) 물질 등이 안정 된 화학적 연결을 통해 흙 매질 내에 오염물질과 결합하는 대표적 물질이다. 인위적으로 제조된 많은 화학물질은 자연적에서 발생하는 휴민산 발생원(humic acid precursors)과 닮았다. 따라서 화학물은 부식 과정(humifications process)동안 부식토(humus) 내로 병합(incorporate)되어 진다. 일단 이렇게 구성된 결합체는 생물체와 오염물질과의 반응을 방지하여 오염물질로 인한 생물체로의 독성을 감소시키는 역할을 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 흙의 유기물(organic matter)와 오염물질과의 결합체에 대한 평가로서 다음의 항목에 대한 고찰이 이루어져야 함을 강조하였다. (a)결합체에서 생물체(biota)와의 반응에 의해 오염물질은 감소되는가\ulcorner (b) 모(parent) 화합물과 비교하여 복합체 생성물(complexed products)이 얼마나 덜 유독한가\ulcorner 그리고 (c)지하수 오염이 오염물질의 유동성 구속에 의해 얼마나 감소되는지\ulcorner

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권1호
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• pp.91-98
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• 2016

면화(cotton)는 섬유를 수확하고, 면실유는 식용으로 가공 후 남은 것은 다시 사료로 이용되어 다방면으로 다양하게 활용되는 작물이다. LM 면화는 옥수수, 대두, 캐놀라와 달리 아시아권(중국, 인도 등)에서 가장 많이 재배되고 있으며, 우리나라는 2013년까지 세계 1위의 LM 면실(사료용) 수입국이며, 세계 4위의 면실박 수입국으로 해마다 증가하는 LM 면화의 수입량과 맞물려 유통 및 소비과정에서의 비의도적으로 유출 가능성이 증가함에 따라 LM 면화의 자연생태계 위해성 평가 및 안전관리가 요구된다. 본 연구에서는 국내 수입 승인 LM 면화 6개 이벤트(MON15985, MON531, GHB614, LLCOTTON25, MON88913, MON1445)의 동시증폭 검출법(multiplex PCR)을 개발하여 보다 신속하고 명확한 검출기법을 확립하고자 하였다. 최적 multiplex PCR 반응 조건은 2개 LM 면화 이벤트 MON15985 (214 bp), MON531 (270 bp)와 4개 LM 면화 이벤트 GHB614 (119 bp), LLCOTTON25 (164 bp), MON88913 (276 bp), MON1445 (389 bp)가 한번의 반응에 명확하게 검출되는 최적 반응 조건 및 primer 반응 농도의 조절을 통해 서로 다른 생성물 크기로 명확히 구분되도록 하였고, 최적 primer 농도는 반응액 최종농도 0.2~0.66 pmol로 primer 쌍 마다 각각 다른 최적 농도 조합의 cocktail을 만들어 활용하였다. Duplex PCR 반응 조건은 초기 $95^{\circ}C$ 5분 반응 후, $95^{\circ}C$ 15초, $55^{\circ}C$ 20초 15회 반응하고, 다시 $95^{\circ}C$ 15초, $60^{\circ}C$ 20초 25회 반응하였을 때 최적 검출이 이루어졌고, tetraplex PCR 반응 조건은 $95^{\circ}C$ 5분 반응 후, $95^{\circ}C$ 15초, $60^{\circ}C$ 20초 50회 반응하였을 때 최적 검출이 이루어졌다. 본 연구에서 개발된 multiplex PCR 검출법은 국내 수입 유통 LM 면화의 자연환경 모니터링에 활용함에 있어 요구되는 연구인력, 시간 및 비용을 보다 효율적으로 개선하는데 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제37권2호
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• pp.130-141
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• 1994

연속식 2단계 막(MWCO 10,000, MWCO 5,000)반응기를 이용하여 어피젤라틴 가수분해물 제조를 위한 최적 가수분해조건과 막반응기 장치에서 효소활성, 효소안정성에 미치는 인자 및 가수분해물의 생성량에 대하여 검토하였다. pH-drop법으로 젤라틴 분해에 대한 효소활성은 pronase E가 가장 높았고, 다음이 trypsin이었다. 1단계 막반응기에서 trypsin으로 어피젤라틴의 최적 가수분해조건은 반응온도 $55^{\circ}C$, pH 9.0, 효소농도 0.1 mg/ml, 기질 대 효소비 100(w/w), 반응부피 600 ml, 유출속도 6.14 ml/min였으며, 이때 가수분해도는 79%였다. 2단계에서 1단계 젤라틴 가수분해물을 pronase E로 분해할 경우는 반응온도 $50^{\circ}C$, pH 8.0, 효소농도 0.3 mg/ml, 기질 대 효소비 33(w/w)였으며 그 이외의 조건은 1단계와 동일하였고, 이때의 가수분해도는 80% 이상이였다. 막을 통한 효소의 누출량은 1단계에서 전체 효소량 중 작동시간 5시간에서 11.5%였으나 5시간 이후에는 거의 누출되지 않았으며, 2단계에서는 작동시간 4시간에서 9.0%가 누출되었다. 막반응기의 기계적인 전단웅력에 의한 효소활성저해는 1단계 및 2단계에서는 작동시간 3시간까지 34% 및 18%가 각각 감소되었으며, 이때 막을 제거시킨 반응기에서 효소활성 감소는 23% 및 10%가 각각 저해되었다. 그러나 효소누출과 가수분해물의 생산량 사이에는 명백한 상호작용은 나타나지 않았다. 1단계 및 2단계 막반응기의 각 최적조건하에서 부피대체율 8배까지의 가수분해물의 생산량은 각각 334 mg 및 250 mg으로 2단계 보다 1단계의 효소 mg당 생산량이 약 1.3배 높았다.

• 자원환경지질
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• 제50권5호
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• pp.341-352
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• 2017

Cs-137 (반감기 : 30.17년)과 더불어 중요한 원자력발전소 주변 환경감시대상 방사성 핵종 가운데 하나인 순수한 베타방출체인 Sr-90 (반감기 : 28.8년)에 대한 신속하고 용이한 모니터링 방법을 연구하였다. 스트론튬은 칼슘과 같은 2족 알칼리 토금속에 속해 있어서 전자배치나 크기가 비슷하며 최외각전자를 2개 가지고 있기 때문에 화학적으로 칼슘과 치환될 수 있다. 이러한 유사한 화학적 성질로 인해서 환경으로 유출시 물, 토양 및 농작물을 통한 먹이사슬을 거쳐서 인체로 쉽게 유입될 수 있으며, 인체 유입 시 뼈에 쉽게 침적되어 장기간 (생물학적 반감기 : 약 50년) 동안 독성을 유발한다. 스트론튬은 매우 환원성이 있고 특이 반응으로 습식분석이 어려우며, 특히 원자력발전소에서 감시하고 있는 방사성 스트론튬은 복잡한 분석절차, 고가의 분석 장비 사용 및 화학 전처리약품 다량 사용 등으로 분석의 정확도 저하는 물론 고비용에 따른 문제를 안고 있다. 따라서 펄스에너지를 사용하여 시료에 플라즈마를 생성시켜 고유 스펙트럼을 이용해 시료내 원소를 분석하는 Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) 분석기법을 도입하여 전처리 과정 없이 수 초 내에 분석이 가능하고 현장에서 실시간으로 측정 가능한 스트론튬 원소의 정량분석 방법을 도출하였다. 다양한 분석에 필요한 시료기판을 개발하여 레이저, 파장 및 시간분해능의 최적화로 분석 감도를 향상시키고 방해이온에 대한 영향 평가로 액체시료의 정량분석을 가능하게 하여 신속한 모니터링 체계를 구축하게 하였다. 이는 원자력발전소로부터 방출되고 있는 방사성 폐수의 실시간 모니터링에 효과적으로 적용될 수 있으며, 더 나아가 후쿠시마 원전사고와 같은 비상시 모니터링 수단으로 적용 될 수 있다.

• 전기화학회지
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• 제18권3호
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• pp.121-129
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• 2015

사용후핵연료 재활용을 위한 파이로프로세싱의 전해환원 공정에서는 $Li_2O-LiCl$ 용융염을 전해질로 사용하며 금속산화물 형태의 사용후핵연료를 음극, 백금을 양극으로 사용하여 금속전환체를 제조한다. 따라서, 음극에서는 금속산화물이 금속으로 전환되는 환원반응으로 인해 산소 이온이 생성되고, 양극에서는 그 산소이온이 산소 가스가 되는 산화반응이 발생한다. $650^{\circ}C$의 운전 온도에서 발생하는 양극의 산소 가스로 인한 금속 재질 장치의 부식을 막기 위해 양극을 둘러싸는 슈라우드(shroud)를 사용해 산소 가스를 포집하여 전해질로의 확산을 막는 동시에 장치 외부로 배출되도록 한다. 기존에는 슈라우드 자체의 부식과 산소 가스의 염 내 확산을 방지하기 위하여 세라믹을 사용하였으나 비다공성 재질로 인해 산소 이온의 백금 표면으로의 이동 경로를 제한하여 공정의 속도를 좌우하는 전류 크기를 낮춘다는 문제점이 있었다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 스테인레스 스틸 mesh로 구성된 다공성 슈라우드의 사용이 수 그램 규모 실험을 통해 제안된 바 있다. 본 연구에서는 킬로그램 규모의 우라늄산화물 전해환원 운전을 통해 다공성 슈라우드의 안정성을 확인 하고자 하였다. 음극의 우라늄산화물로는 크기 1~4 mm, 밀도 $10.30{\sim}10.41g/cm^3$의 파쇄 펠렛 1 kg이 사용되었으며, 백금 전극과 다공성 슈라우드가 포함된 양극 모듈을 사용하였다. 전해환원 종료후 음극에서 우라늄 금속이 성공적으로 얻어졌으며, 백금 양극 및 다공성 슈라우드도 손상 없이 안정하게 사용되었다. $650^{\circ}C$에서의 LiCl의 점도와 동일한 물과 에틸렌글리콜의 혼합물에서 산소 가스를 주입하여 확인 결과 산소 버블이 다공성 슈라우드 외부로 유출되는 것은 관찰되지 않았다.

• 동아시아식생활학회지
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• 제18권5호
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• pp.812-821
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• 2008

냉 압착 참기름과 볶음 압착 참기름 및 상업용 참기름(볶음 가열 압착 및 볶음 초임계 추출 참기름)의 색도 및 갈변도, 총 페놀 함량, 리그난 함량, 산화 유도 기간, 과산화물가, 전자 공여능을 측정하여 각 참기름의 특성을 비교하였다. 냉압착 참기름의 명도는 89.18로서 볶음 압착 참기름의 32.10에 비하여 2배 이상 높게 나타났으며, 갈색도의 경우에도 각각 0.063과 0.700을 나타내어 냉 압착유의 갈색화 정도가 낮은 것으로 나타났다. 총 페놀 함량의 경우 볶음 압착 참기름이 68.33 mg/100 g으로 냉 압착 참기름에 비하여 2.18배 이상인 것으로 나타났으며, 세사몰, 세사민, 세사몰린 함량도 볶음 압착 참기름이 냉 압착 참기름에 비하여 높게 나타내었다. 냉 압착 참기름의 산화 유도 기간은 4.53시간으로 볶음압착 참기름의 19.90시간에 비하여 4.39배 짧게 나타났으며, 상업용 참기름(볶음 가열 압착 및 볶음 초임계 추출 참기름)의 산화 유도 기간은 각각 16.50 및 12.23시간이었다. 저장 12일 후 과산화물가를 비교해 보면 냉 압착 참기름이 28.95 meq/kg oil, 볶음 압착 참기름이 12.92 meq/kg oil, 상업용 참기름(볶음 가열 압착 및 볶음 초임계 추출 참기름)이 각각 12.09 및 9.86 meq/kg oil인 것으로 나타났다. 또한, 전자 공여능은 볶음 압착 참기름이 1,000 mg% 이상의 농도에서 급격히 증가하여 10,000 mg%에서 77.76%의 효능을 보였으나, 냉압착 참기름의 전자 공여능은 6%를 넘지 못하였다. 지방산 함량의 경우, 냉 압착 참기름이 oleic acid와 linoleic acid 함량이 가장 높았으며, 포화 지방산에 대한 불포화 지방산의 비율 또한 5.33으로 가장 높게 나타났다. 상기의 실험 결과를 통하여, 냉 압착 참기름은 일반적인 볶음 가열 압착 참기름에 비하여 산화 안정성은 낮으나 색상, 영양성 및 위생성을 높일 수 있다는 결론을 얻게 되었다. 이러한 결론은 볶음 및 가열공정에 의한 갈변 반응의 산물이 참기름의 색상을 짙게 할 뿐만 아니라 리그난등의 물질의 유출을 기속화시켜 산화 안정성을 높이나, 가열 변성에 의한 불포화 지방산/포화 지방산 비율의 감소와 trans-지방산 생성 등의 위생성과 영양성을 감소시키는 것으로 나타났다. 따라서 비열공정을 통하여 생산되는 냉 압착 참기름은 기존 참기름 시장에 신선한 추출방법으로 제시될 수 있을 것으로 보이며, 이와 아울러, 볶음 및 가열 공정이 없는 냉 압착 참기름의 신화 안정성을 높여 유망한 유통식품으로 자리 잡을 수 있는 방법에 대한 다양한 연구의 필요성이 요구된다.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.107-113
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• 2019

2단 유동층 염화로에서 일메나이트광의 선택염화반응과 이산화티탄의 탄소염화반응의 염화도를 예측하기 위해서 shrinking core 모델과 유출률 및 입자파손을 고려한 수치 모델을 개발하였다. 입자분포를 고려하여 입자별 물질 수지와 염화반응을 반영할 수 있는 유동층 염화 반응 해석이 가능하다. 유동층 염화로의 실험값과 비교하여 약 6% 오차율의 정확성을 보였다. 입자 크기에 따라서는 입자 크기가 작을수록 염화도의 변화가 더 크게 나타났으며 염화도 1의 값에 도달하는 반응시간 차이가 약 100 min 정도로 나타났다. 온도의 변화($800{\sim}1000^{\circ}C$)에 대한 염화도의 변화는 염화도 0.9에 도달하는 반응시간이 약 10 min 차이로 크게 나타나지 않았다. 1단계 선택염화공정에서 일메나이트광의 질량감소율은 180 min 경과 시에 이론값인 0.4735 값에 근접하고, Fe 성분의 염화도는 $FeCl_2$ 또는 $FeCl_3$로 변환되어 180 min 경과 시에는 거의 1의 값을 보인다. 2단계 탄소염화공정에서 $TiO_2$의 염화도는 180 min 경과 시 0.98에 근접하고, 질량분율은 0.02에 도달하여 $TiCl_4$로 변환되는 것으로 나타났다. 1단계 선택염화공정에서 $TiO_2$는 180 min 경과 시에 98%까지 생성되었다가 연속적인 2단계 탄소염화공정에서 추가로 90 min 경과 시(총 경과 시간 270 min)에 99% $TiCl_4$로 전환되는 것으로 나타나고, 질량감소율도 99% 이상 감소하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권1호
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• pp.1-14
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• 2022

우리나라에서 시행중인 수질오염총량관리제도는 수계 내 모든 유역을 단위유역으로 구분하고 단일 공통 오염물질과 유량조건을 고려하여 본류 중심으로 관리하고 있다. 이러한 수질오염총량관리제도는 지역 및 단위유역의 특성 변화를 반영하지 못하며 관리수계 내 목표수질을 유지한다고 하더라도 각 단위유역에서의 수질변화 여건에 따라서 지류에서 발생되는 오염물질의 부하량 변화를 직접적으로 반영하기 어려운 실정이다. 이를 개선하기 위해서 오염도가 높은 지류의 총량관리를 위한 지류총량제도의 추가 도입이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 지류에서의 수질변화 양상이 본류에 미치는 영향을 분석하기 위해서 팔당수계내 3개의 주요 중권역인 남한강 하류, 경안천, 북한강 유역을 대상으로 53개의 소유역으로 구축하여 유역유출모형인 HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) 모형을 적용하였다. 모의결과 BOD는 0.17 mg/L - 4.30 mg/L의 범위로 전반적으로 지류에서 높게 생성되어 하류 유역으로 갈수록 낮아졌다. T-P는 0.02 mg/L - 0.22 mg/L의 범위로 도시화 및 축산업 등의 영향이 큰 유역은 높게 나타나고 북한강 유역은 전반적으로 낮게 나타났다. 또한, 각 단위 유역별로 배출되는 오염부하량 변화에 따른 수질 변화를 분석하기 위해 오염원 저감 시나리오를 선정하였다. 시나리오별 모의결과 BOD와 T-P의 저감률은 북한강 하류유역과 경안천 중·하류 유역에서 크게 나타났다. 이는 각 소유역별 수질 개선의 노력에 따른 수질 저감의 혜택은 각 본류 하천의 중·하류에서 가장 크게 받는 것으로 나타났으며 지류총량관리를 위한 기초자료가 될 수 있다고 판단된다.