• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.499-499
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• 2022

급격한 도시화와 이로인한 불투수면의 증가는 유역의 물순환을 왜곡시키고 있다. 직접유출의 증가와 침투량 감소로 이어지며 이는 지하수 함유량의 감소와 하천건천화를 유발한다. 환경부는 더 이상의 물순환 왜곡을 막기위해 물환경보전법상의 물순환율을 정의하고 물순환 관리목표를 설정하였으며, 제3차 강우유출 비점오염원관리 종합대책에서 물순환 사업 추진을 위한 소권역 별 우선순위산정을 과제로써 제시하고 있다. 대표적인 물순환 사업은 저영향개발기법 설치이다. 저영향 개발기법은 토지 및 공간을 이용해야하기 때문에 설치비용이 높고 위치선정에 제약이 많으며 유지관리도 어렵다. 이에 물순환 사업에는 단순 불투수면 뿐만아니라 사회, 경제적 요소까지 고려하여야한다. 본 연구에서는 물순환 우선순위를 산정하기위해 불투수면뿐만 아니라 사회, 경제적 요소까지 고려한 종합적인 우선순위를 산정하였다. 유역 물순환 평가를 위해 PSR framework을 이용하였다. PSR framework는 OECD가 개발한 지속가능성 평가 개념이며, Pressure, State, Response 세 가지 요소로 구분해 평가하게된다. PSR framework의 기본 개념은 인간의 활동들이 환경에 압력 (P)를 주고, 이로 인해 자연의 질과 영향 (S)을 미치며, 이에대한 회복을 위해 인식과 행동을 통해 정책과 제도 등을 통해 반응 (R)한다는 것이다. 본 연구에서는 PSR framework의 평가요소 Pressure는 불투수면 및 강우, State는 물순환, 하수관거, 수질, 수생태계, Response는 협력, 인식, 재정, 토지로 구분하여 평가하였다. 최종적으로 불투수면적 감축 대상 소권역('30년 무대책 불투수면적률 25% 이상)소권역에 대하여 최종우선순위를 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.313-313
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• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.470-470
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• 2022

서울시 한강본류(이하 한강)의 4대 지류하천인 안양천, 중랑천, 탄천, 홍제천은 한강과 도심을 연결하는 도심 자연생태계의 중심공간이자, 서울시민의 대표적인 친수환경 공간으로서 그 관리의 중요성이 커지고 있다. 한강의 수위변화는 서울시 주요 지류하천의 수리, 수질, 생태, 친수 등 물환경 전반에 영향을 미친다. 최근 기후변화와 관리정책의 변화로 인해 한강의 수위변화 요인이 증가하고 있다. 그 중, 하천의 환경 및 생태적인 기능이 부각됨에 따라 한강의 물길회복을 통한 자연성 회복을 위해 한강하류에 설치된 횡단구조물인 신곡수중보의 해체, 또는 개방이 주요하게 논의 되어오고 있다. 이에 따라, 신곡수중보의 해체 및 개방이 한강에 미치는 영향을 다각적인 측면에서 검토하였지만, 지류하천의 물환경 변화에 대한 영향검토는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 신곡수중보 개방 및 해체에 따른 한강 본류와 서울시 주요 지류하천의 수위변화를 예측하고, 주요 지류하천에서 발생가능한 물환경 이슈를 분석하였다. 신곡수중보의 개방 또는 해체는 한강의 수위변화에 대한 조석의 영향을 증가시켜 한강의 수위저하와 수위변동성도 크게 증가되는 것으로 분석되었다. 이는 지류하천 중 하류부에 낙차공과 같은 수위유지 기능이 있는 구조물이 설치되지 않은 안양천과 중랑천의 하류부에서 흐름단면 최대 70%이상 감소, 유속 2배이상 증가 등 큰 수리변화를 유발하는 것으로 분석되었다. 이로 인해 안양천과 중랑천에서는 유속 증가에 따른 하상변화와 대규모 노출지 발생, 생태계 훼손 문제, 수위저하에 따른 수심유지 문제, 수체감소에 따른 오염도 증가와 악취문제, 하천경관 및 하천이용 문제 등의 물환경 이슈가 발생할 것으로 예측되었으며. 특히, 1970년 이전 중랑천 한강 합류지점에 위치했던 저자도의 복구/복원이 향후 주요한 이슈로 부각될 것으로 예상되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.94-94
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• 2022

본류와 지류가 만나는 하천 합류부에서 발생하는 복잡한 흐름 구조는 하상변동에 영향을 주며, 본류와 다른 특성을 보이는 지류의 유입은 수질과 수생태계에도 영향을 준다. 합류부는 하천 변화의 다양성을 보이기 때문에 하천 관리 측면에서 중요한 구간으로, 흐름 및 혼합 특성 이해가 중요하다. 합류부에서의 흐름 및 혼합은 본류와 지류의 유량비, 밀도차, 단차, 합류각, 하도형상 등의 영향으로 그 양상이 달라지며, 흐름장 및 두 수체에 의한 이송물질의 혼합이 이루어졌다고 간주하는 혼합거리는 지류가 본류에 미치는 영향 범위 분석을 위한 중요한 매개변수이다. 본 연구에서는 합류부 흐름에 미치는 주요 인자 중 유량비와 밀도차가 합류부 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 수치해석을 통해 분석하고, 조건의 변화에 따른 혼합거리를 예측해 보고자 한다. 본 연구의 대상 지역인 낙동강-황강 합류부는 다기능보와 댐의 운영에 따라 유입 유량 및 유량비가 조절되며, 여름철에는 황강의 수온이 낙동강보다 평균 4℃ 이상 낮으며, 9℃(지류 20℃; 본류 29℃) 이상의 수온차가 발생하기도 한다. 이 경우 밀도비는 0.998로 밀도류가 발생할 수 있는데, 밀도류가 발생할 경우 수표면과 저층이 분리되어 흐르기 때문에 동일 유량 조건에서도 혼합 양상은 달라진다. 밀도류가 발생하기 위해서는 수표면과 저층이 분리되는 성층이 발달해야 하는데, 이는 유속 또는 유량의 범위에 따라 성층의 발달 여부가 달라질 수 있다. 이러한 현장 조건을 반영한 수치해석을 통해 다양한 유량 조건(유량비)에서 밀도의 차이(수온차)가 합류부의 흐름 및 혼합에 미치는 영향을 분석해 보고자 하며, 합류부에서 밀도차에 의한 흐름의 변화 조건을 무차원수(Richardson number, Densimetric Froude number 등)를 통해 정량화해보고자 한다. 이는 지류가 본류에 미치는 영향의 정도와 범위를 파악함으로써 하천 관리를 위한 관측망 및 현장 조사의 범위 선정의 기초자료 마련뿐 아니라 본류의 수온 변화가 발생할 수 있는 범위의 파악을 통해 수생태계에 미치는 영향 파악을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.18 no.2
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• pp.126-134
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• 1999

To provide the basic information for the water improvement and control of water resource in Nakdong river districts, the physico-chemical characteristics of water in four main streams and three branch streams of the river were investigated through 36 times totally, one time per each month from January in 1995 to November in 1997. The pH values of each sites in main or branch stream of Nakdong river was pH $6.3{\sim}9.3$ range, pH range of Jukpo and Namji area at spring and fall was almost over pH 8.5, which was exceeded the water quality standard for agriculture. DO values of Nakdong river was almost $8.0{\sim}13mg/l$, except for Kangchang area in downstream of Kumho river. BOD values in Dasa area where was prior to mixing of Kumho river was $1.5{\sim}4.8mg/l$, which was under the water quality standard for agriculture(8mg/l), but BOD values followed mixing of Kumho river was over the permit standard of agricultural water as $3.8{\sim}8.9mg/l$ in Koryung, $3.4{\sim}8.4mg/l$ in Jukpo and $3.3{\sim}7.8mg/l$ in Namji according to time or season. Especially, BOD values at Gangchang area in Kumho river were $7.6{\sim}18.5mg/l$, which was over the water quality standard for agriculture and so Kumho river was a main pollutant: source of Nakdong river. COD values of main stream of Nakdong river was over the permit standard of agriculture(8mg/l) as $5.2{\sim}13.5mg/l$ in Koryvng, $5.0{\sim}12.7mg/l$ in Jukpo and $5.0{\sim}12.2mg/l$ in Namji according to time or season. And COD values was much high rather than BOD values and its gap of concentration was increased along with downstream. $NH_4-N$ of main stream of Nakdong river followed mixing of Kumho river($0.5{\sim}13.1mg/l$) was the highest affected in Koryung($0.18{\sim}5.0mg/l$) and detected much more in winter than in summer. T-N in Koryung($4.96{\sim}12.06mg/l$) followed mixing of Kumho river was significantly high rather than $2.86{\sim}4.86mg/l$ in Dasa, $4.20{\sim}8.20mg/l$ in Jukpo and $3.18{\sim}8.64mg/l$ in Namji, which was almost over the permit standard of agricultural water(1.0mg/l). T-P in Koryung($0.10{\sim}0.58mg/l$) also was significantly high rather than those $0.07{\sim}0.36mg/l$ in Jukpo and $0.08{\sim}0.4mg/l$ in Namji as over the standard of agricultural water(0.1mg/l). The concentration of T-N or T-P in Nakdong districts was trended of increasing in every year.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.33 no.4
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• pp.350-357
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• 2014

BACKGROUND: Deicers such as calcium chloride ($CaCl_2$) and sodium chloride (NaCl) in Korea have been commonly used to reduce traffic accidents as well as injuries. However there have been adverse effects of deciders such as pollution of water and soil, and reduced productivity of agriculture as well as forest. This study aimed to investigate biological effects of the deicers against wheat, barley, and spinach. METHODS AND RESULTS: The germination of tested crop seeds exposed to chloride-deicers, $CaCl_2$ and NaCl was significantly reduced at over 3% concentration of chloride-deicers compared to the control. In spraying deicers to the seedlings of the crops, there was no symptom such as inhibition of growth rate or leaf elongation. However the germination of tested crop seeds was affected at 2% concentration of deicers when they were exposed continuously to deicers in soils. The growth of the shoot against $CaCl_2$ and NaCl treatments was very similar in wheat and barley whereas the shoot of spinach was the most susceptible. Based on these results, the sensitivity of the crops to the tested deicers was as follows: NaCl > $CaCl_2$ > mixture ($CaCl_2$ + NaCl). The length of shoots and roots of the seedlings grown in 1% treated soil was decreased. The biomass of all the seedlings decreased 1.5 to 4 times at 1%. CONCLUSION: These results indicate that the effects of salt deicers by inputting into soil against growing tested crops are more severe in germination and growth inhibition as well as biomass decrease.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.11
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• pp.1180-1185
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• 2005

Iron sand, having iron as a major component, was applied in the treatment of synthetic wastewater containing Cu(II) or Pb(II). To investigate the stability of iron sand at acidic condition, dissolution of Fe and Al was studied with variation of solution pH ranging from 2 to 4.5. Iron concentration in the extracted solution was below the emission regulation of wastewater even at a strong acidic condition, pH 2. Although an important concentration of aluminum was extracted at pH 2, the dissolution greatly decreased above pH 3. This stability test suggests that application of iron sand has little problem in the treatment of wastewater above pH 3. Adsorption capacity of Cu(II) and Pb(II) onto iron sand was investigated in a batch and a column test. In case of Cu(II), rapid adsorption was noted, showing 50% removal within 2 hrs, and then reached a near complete equilibrium after 24 hrs. Adsorption was favorable at higher pH in each metal ion and showed a near complete removal above pH 6, indicating a typical cationic-type adsorption. From the adsorption isotherm obtained with variation of the concentration of each metal ion, the maximum adsorption capacity of Cu(II) and Pb(II) was identified as 2,170 mg/kg 및 3,450 mg/kg, respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.439-439
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• 2011

최근 이상기후로 인해 세계의 기후, 날씨가 변화하는 추세이다. 이에 따라 한국, 프랑스, 미국 등 세계 각지에서 이상홍수 및 이상가뭄이 발생하고 이로 인한 재산 및 인명피해가 빈번한 현황이다. 따라서 전 세계적으로 기후변화를 고려하여 홍수피해를 저감하고자 많은 노력을 기울이고 있으며, 그러한 방법 중에서도 특히 설계 또는 계획수립 시에 많이 사용되는 방식으로 수치해석 및 수리실험 방법을 들 수 있다. 특히, 수치해석은 수리실험에 비해 비교적 짧은 시간과 경제적인 장점이 있으므로 많이 이용되는 방법 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 프랑스 남부에 위치한 니스 지역 Var강의 역사상 가장 큰 실강우에 대하여 다양한 방식의 수치해석을 수행하고 수위 관측지점의 수위자료와 비교분석하고자 한다. 본 연구에서는 대상지역을 프랑스 남부에 위치한 니스지역의 Var강으로 선정하였다. 이 지역은 지중해성 기후에 속해 건조하고 따뜻한 날씨였지만 최근 이상기후로 인해 잦은 강우와 홍수 등이 발생하고 있다. 가장 심한 피해가 발생했던 1994년 11월에 발생한 폭우로 인하여 최대 유량이 $3,500m^3/s$까지 관측 되었으며 이는 평균 유량인 $50~100m^3/s$의 35~70배에 달하는 유량이다. 이 홍수로 인해 Var강 유역의 많은 지역이 물에 잠기고 2개의 수중구조물이 파괴되는 등 많은 피해가 발생하였다. 본 연구에서 사용된 수치모형은 미 공병단의 HEC-HMS와 상용 프로그램인 MIKE11과 ISIS이다. MIKE11과 ISIS는 1차원 수리분석모형 프로그램으로써 흐름, 속도, 유량, 수질, 유사이동 등 개수로에서 여러 수리학적 현상을 분석할 수 있는 프로그램이다. 실제 수위자료와 수치모의를 통한 결과값의 비교를 위해 GIS를 통해 얻은 유출계수, 유로경사, 소유역 분할 등을 이용하고 역사상 가장 크게 발생한 1994년의 실강우 이용하여 HEC-HMS을 통해 수문곡선을 작성한 후 동일한 매개변수를 이용하고 검 보정을 통해 MIKE11과 ISIS를 이용하여 수치모의를 실시하였고 실제 수위자료와 프로그램 MIKE11와 ISIS의 결과값을 분석 및 비교하였다. Var강 유역에서 수치모의를 한 결과, 각 프로그램을 사용한 결과값은 실제 수위자료와 비슷한 경향을 보였으며 또한 동일한 매개변수를 이용하였을 때 각 프로그램을 사용한 결과값도 유사한 경향을 보였다. 검 보정을 실시 한 후 ISIS의 결과값이 실제 수위자료와 더 흡사한 것으로 나타났다.

• Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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• v.28 no.3
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• pp.279-293
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• 1995

The most obvious and easily recognizable sources of potential water pollution are point sources such as domestic and industrial wastes. But recently, the potential effects of nonpoint sources on water quality have been increased apparently. In order to evaluate the characteristics and the effects of nonpoint sources on water quality, this study was performed in Suyeong Bay from May, 1992 to July, 1992. The depth-averaged 2-dimensional numerical model, which consists of the hydrodynamic model and the diffusion model was applied to simulate the water quality in Suyeong Bay. When flowrate was $65.736m^3/s,$ the concentration of pollutants (COD, TSS and VSS) at Oncheon stream (Sebeong bridge) during second flush were very high as much as 121.4mg/l of COD, 1148.0mg/l of TSS and 262.0mg/1 of VSS. When flowrate was 4.686m^3/s, the concentration of pollutants $(TIN,\;NH_4\;^+-\;N,\;NO_2\;^--N\;and\;PO_4\;^{3-}-P)$ during the first flush were very high as much as 20.306mg/1 of TIN, 14.154mg/1 of $NH_4\;^+-N$, 9.571mg/l of $NO_2\;^--N$ and l.785mg/l of $PO_2\;^{3-}-P$ As results of the hydrodynamic model simulation, the computed maximum velocity of tidal currents in Suyeong Bay was 0.3m/s and their direction was clockwise flow for ebb tide and counter clockwise flow for Hood tide. Four different methods were applied for the diffusion simulation in Suyeong Bay. There were the effects for the water quality due to point loads, annual nonpoint loads and nonpoint loads during the wet weather and the investigation period, respectively. The efforts of annual nonpoint loads and nonpoint loads during the wet weather seem to be slightly deteriorated in comparison with the effects of point loads. However, the bay was significantly polluted by the nonpoint loads during the investigation period. In this case, COD and SS concentrations ranged 2.0-30.0mg/l, 7.0- 200.0mg/l in ebb tide, respectively. From these results, it can be emphasized that the large amount of pollutants caused by nonpoint sources during the wet weather were discharged into the bay, and affected significantly to both the water quality and the marine ecosystem. Therefore, it is necessary to consider the loadings of nonpoint pollutants to plan wastewater treatment plant.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.5
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• pp.581-586
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• 2014

Main objects for wastewater treatment operation are to maintain effluent water quality and minimize operation cost. However, the optimal operation is difficult because of the change of influent flow rate and concentrations, the nonlinear dynamics of microbiology growth rate and other environmental factors. Therefore, many wastewater treatment plants are operated for much more redundant oxygen or chemical dosing than the necessary. In this study, the optimal control scheme for dissolved oxygen (DO) is suggested to prevent over-aeration and the reduction of the electric cost in plant operation while maintaining the dissolved oxygen (DO) concentration for the metabolism of microorganisms in oxic reactor. The oxygen uptake rate (OUR) is real-time measured for the identification of influent characterization and the identification of microorganisms' oxygen requirement in oxic reactor. Optimal DO set-point needed for the micro-organism is suggested based on real-time measurement of oxygen uptake of micro-organism and the control of air blower. Therefore, both stable effluent quality and minimization of electric cost are satisfied with a suggested optimal set-point decision system by providing the necessary oxygen supply requirement to the micro-organisms coping with the variations of influent loading.