• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권1호
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• pp.25-36
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• 2016

본 연구에서는 시화호 유역 하천퇴적물 내 중금속의 시 공간적인 분포 특성을 조사하였으며 다양한 오염지수를 활용하여 오염도 및 위해 영향을 평가하였다. 조사지역별로 살펴보면 1간선수로(S1)에서는 Co, Zn 및 Cd이 최대농도를 보였으며, 2간선수로(S2)와 3간선수로(S3)는 각각 Ni과 As, 4간선수로(S4)는 Cr, Cu, Pb 및 Hg이 최대농도를 나타내고 있어 조사지역에 따라 오염되는 중금속 원소가 다른 특성을 보였다. 산업지역 내 하천에서의 중금속 농도가 농업/도심지역에 비해 3.3(Co)~83(Cu)배 높은 결과를 보였다. 농집지수(Igeo)를 통한 각각의 중금속 원소의 오염도 평가는 Cd과 Cu는 highly polluted, Zn, Pb은 moderately to highly polluted의 오염상태를 나타냈다. 본 연구에서 분석된 중금속을 종합적으로 고려한 오염부하지수(PLI)는 산업지역이 10.5로 심각한 오염상태였으며, 농업/도심지역은 오염되지 않은 것으로 나타났고, 하계조사시기가 다른 조사시기에 비해 상대적으로 오염된 결과를 보였다. 퇴적물 기준과의 비교를 통하여 산업지역 내 하천은 Cr, Ni, Cu, Zn 및 Pb의 85%가 PEL을 초과하는 것을 알 수 있었다. mPELQ와 SQI를 통하여 퇴적물 내 중금속의 종합적인 오염도 및 위해 영향을 고찰한 결과, 산업지역 내 하천퇴적물은 독성 영향이 크며 매우 나쁨(very poor)에 해당되는 오염상태를 보였으며, 하계 조사시기에 오염도가 심해지는 경향을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.450-450
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• 2011

최근 유역의 급속한 도시화, 농업의 근대화, 홍수로 인한 수해 증가, 극심한 홍수, 물이용 형태의 변화, 수질 오염 등 하천관련 다양한 문제가 제기되고 있으며, 물 관련 정보화를 추진하기 위하여 유역조사를 통한 수문 및 하천 정보의 기초자료 관리 체계를 구축하고 있다. 이를 기반으로 유역에 대한 수자원 현황을 평가하고 국가수자원계획의 정책지표로서 활용할 수 있는 통합지수들을 사용하고 있다. 지표 및 지수를 통해 한 분야를 평가하기 위해서는 객관적인 관측 값 또는 기초자료들 중에서 현상을 잘 기술해줄 수 있는 대표적인 값들을 선별하여 표준화를 거치고 각각의 세부지표들을 통합하는 과정에서 가중치를 부여한다. 기존 수자원관리를 위해 개발된 지표 및 지수에 사용된 가중치 방법은 동일가중치 방법이나 전문가들의 설문조사를 통한 계층분석법(AHP) 등이 주로 활용되었다. 본 연구에서는 지표 및 지수개발에 있어 사용되는 가중치 산정방법에 대해 알아보고 각 세부지표나 대리변수 사이의 가중치 산정방법에 따른 평가결과의 변화와 결과에 미치는 영향을 분석하여 가중치 부여 방식에 따른 지수변화의 민감도 분석을 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.189-189
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• 2023

최근 이상 기후변화로 인해 환경과 생태계 등 다양한 분야에서 문제들이 발생하고 있다. 특히 하천에서는 유량 부족, 부영양화, 탁수 등 수질 악화 현상이 대두되고 있어 체계적인 하천 수질관리의 필요성이 높아지고 있다. 국내에서는 수질오염총량제도를 통해 BOD, T-P 항목을 대상물질로 수계의 수질을 관리하고 있지만, 오염원이 다양해짐에 따라 다항목의 수질인자를 활용한 평가방안이 필요한 실정이다. 최근 효율적인 하천의 수질관리를 위해 다양한 항목을 고려한 종합적인 수질 평가 방법이 도입되고 있다. 국내외에서는 하천의 종합적인 수질을 평가하고자 CCME WQI, RTWQI, NSFWQI 등의 수질지수(Water Quality Index, WQI)를 개발하여 하천의 복잡한 수질 정보를 점수 및 등급으로 산정하여 하천의 수질을 평가하고 있으나 하천 유역 특성에 따라 주요 영향 인자가 상이하므로 유역 특성에 따른 맞춤형 수질관리가 필요하다. 본 연구에서는 유역 특성별 수질을 평가하기 위해 의사결정나무 기법을 적용한 수질지수를 산정하고자 한다. 군집분석을 통해 비슷한 특징을 가지는 유역을 분류하고, 군집별 특성 및 관계 분석을 통해 유역별 주요 수질인자 도출 및 가중치를 산정하여 군집별 적합한 수질지수를 산정하고자 한다. 이러한 연구를 통해 유역 특성별 수질 관리를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.316-316
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• 2020

1970년대 이후 급속한 경제성장과 함께 도시화와 산업구조의 변화로 인간 활동과 밀접한 관계를 맺고 있는 수환경은 크게 훼손되어 왔다. 특히 인간 활동으로 인한 대량 생산과 소비는 하천의 자정작용을 초과하는 오염물질을 배출하고 오염된 하천은 본래 기능을 상실하였으며 각종 생활 오·폐수의 배수구로서의 역할이 부여되어 대부분 복개되기에 이르렀다. 이처럼 현재 우리나라의 하천은 고유의 기능인 용수원으로의 기능과 도시민의 휴식 및 친수공간으로서의 기능을 상실하였으며 중소하천의 건천화에 따른 하천 유지유량의 부족은 하천을 중심으로한 각종 용수의 부족, 수질 오염의 증가, 수변환경 친수기능 상실 등의 문제를 초래하고 있다. 중소하천의 건천화현상은 2000년대 이후 계속 증가, 진행되어 소하천뿐만 아니라 지방하천도 이미 메마르고 있는 상태이며 이로 인한 2차적 비용증가 등 경제적인 측면의 손실도 매년 심해지고 있어 건천화에 대한 원인 규명과 방지책에 대한 연구가 시급한 실정이다. 특히 새만금유역은 농업용수 사용이 많은 유역의 특성상 하천의 건천화 문제가 지적되었으나, 대부분 새만금유역의 용수이용체계 등에 연구가 추진되어 주로 농업용수 이용실태와 수질측정을 위주로 하고 있으며, 건천화의 실태와 원인, 그리고 건천화로 인한 물환경의 영향 등에 대해 조사된 바가 없다. 따라서 본 연구는 만경강유역 하천에 대하여 대조하천, 도시하천, 준도시하천, 농업하천으로 대표지점을 선정하여 현장조사와 유역모델링을 통해 건천화의 원인별 기여율을 파악하였고, 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 건천화 원인을 평가하기 위해 유역 내 인위적인 물이용이 없는 상태인 기준유량(자연유량)을 산정하였고, 댐 및 방류량의 영향, 하수처리수 유입에 의한 영향, 수자원이용에 의한 영향, 수리구조물(수자원이용)에 의한 영향의 조건을 고려하였으며 건천화 평가지수를 활용하여 대상하천 소유역의 건천화 현황을 파악하였다. 또한 분석된 결과를 토대로 만경강유역의 토지이용도를 고려하여 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 분석결과, 수리구조물(수자원이용)에 의한 영향이 25.5%, 수자원이용에 의한 영향이 13.9%, 방류량에 의한 영향이 12.3%, 하수처리수 유입에 의한 영향이 6.54%로 나타났으며, 수리구조물(수자원 이용)에 의한 영향이 가장 크게 평가되었고, 하수처리수 유입에 의한 영향이 가장 작은 것으로 평가되었다. 이러한 연구결과는 향후 하천의 건천화현상에 대한 원인을 규명하고 방지하기 위한 대책 수립에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.295-295
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• 2019

최근 수상 레져활동 등의 활성화 및 4대강 사업에 의한 하천의 수면 및 수심 증가, 친수시설 등의 설치로 친수활동이 빠르게 증가하는 추세이다. 친수활동의 증가로 인한 수난 사고 및 수체와 접촉으로 인한 질병 감염 등의 안전성 문제도 증가하고 있다. 현재 국내에서 익사 등의 수난 사고는 2012년 기준으로 474건에 달하고 있으며 오염된 수체와 접촉으로 인해 질병에 감염되는 해외사례가 과거 1978년에서 2002년 동안 445건에 달하고 있다. 이로 인해 친수활동의 안전성을 보장받을 수 있는 친수지구 및 친수공간이 더욱 더 요구되어지고 있다. 친수지구 및 친수공간의 안전성을 보장 받기 위해서는 친수활동에 대한 평가가 이루어져야 하지만 현재 친수활동의 제재와 제한의 기준이 명확하지 않다. 하천공간 내에서의 친수평가는 일반적으로 수질적 인자들을 중심으로 산정되고 있으며, 그에 비해 유속 등과 같은 수리적 인자에 대한 고려는 미흡한 실정이다. 우리나라에서는 다기능 보의 운영에 따라 본류의 수심 및 유속 등이 급격히 변화될 수 있으며, 이는 친수활동에 직접적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 친수평가를 위해서는 수질적 인자 뿐만 아니라 수리적 인자도 종합적으로 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 친수평가를 위해 고려할 수 있는 다양한 수질 및 수리적 인자와 국내 외에서 적용된 친수활동지수 산정에 관한 사례를 소개하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.295-295
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• 2022

강우 변동성과 기온의 증가 추세로 전 세계 여러 지역에서 가뭄의 빈도, 지속기간, 심각도, 영향면적이 증가하고 있다. 기후변화로 인한 극심한 가뭄은 담수 생태계에 심각한 결과를 가져올 수 있으며, 이는 중대한 사회적 경제적 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 수질오염총량관리 단위유역에서 기상학적 가뭄 발생 시 하천 수생태계가 받는 수질 스트레스 위험도가 식별된다. 기상학적 가뭄은 표준강수지수(SPI)로 한정되며 하천 수질은 BOD로 한정되어 분석이 수행된다. 또한, 본 연구에서는 하천의 수질 스트레스를 식별하기 위하여 가뭄 시 환경영향 지수인 Environmental Drought Condition Index-water quality(EDCI-wq)를 제안한다. EDCI-wq는 기상학적 가뭄이 발생하였을 때 수생태계가 평상시 대비 스트레스를 받을 가능성을 표현한 지수이다. 최종적으로 산정된 EDCI-wq를 기반으로 하천 구간별로 관심, 주의, 경계, 심각 단계 구분 기준을 마련하여 기상학적 가뭄 발생 시 하천 수생태계가 받는 수질 스트레스를 단계적으로 식별할 수 있는 수질 스트레스 위험도 지도가 작성된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.202-202
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• 2022

SWAT모형은 장기간에 모의가 가능하며 다양한 토양이용과 토지특성을 고려할 수 있는 유역 단위 모형으로 많은 연구에서 이용된다. 이러한 유역단위 수문모형의 평가는 통계적 지수(NSE, R2)들로 모형의 적합성을 평가한다. NSE, R2는 상대적으로 큰 값에 대한 영향을 많이 받는다. 따라서 많은 강우량이 발생하는 시점에서의 유출량과 SS농도가 중요시되었다. 하지만 강우시에 하천으로 유입된 토양 중 일부는 하천에 퇴적물로 침전된다. 이 침전된 토양이 비강우시 바람 등과 같은 이유로 재부유되며 이로 인해 수중 DO를 고갈시켜 수생태계 악영향을 미친다. 이에 따라 비점오염저감시설 평가는 강우시 발생하는 SS농도도 중요하지만 비강우시 재부유되는 SS농도도 중요한 부분이다. SWAT모형에서는 하천 SS농도를 계산하는데 사용되는 매개변수가 강우시와 비강우시에 동일하게 적용되어 비강우시에 과대 산정되어 비강우시 SS농도가 증가되도록 sediment routing이 진행되고 있었다. 본 연구에서는 sediment routing을 수정하여 비강우시 SS농도를 실측 농도와 비슷하게 보정할 수 있도록 개선하였다. 비점오염관리지역 중 하나인 자운천 유역에 개선된 sediment routing을 적용하였다. 개선된 모형은 비강우시 농도가 잘 반영하는 것으로 확인되었다.

• 생태와환경
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• 제40권2호
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• pp.327-336
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• 2007

본 연구는 1999년 6월과 8월에 남한강 상류수계의 15개 조사지점으로부터 어류의 다변수 모델을 이용하여 생태건강성을 평가하였고, 전통적인 군집분석에 의한 지수와 서로 비교 평가하였다. 본 연구를 위해 우리나라의 생태적 특성에 맞게 보완된 10-메트릭 건강성 평가 모델을 적용하였다. 어류조사에 따르면, 총 6과 24종이 출현하였고, 생태적인 교란정도와 하천차수에 따라 일부 변이를 보였다. 생태길드분석에 따르면, 민감종과 충식종은 각각 91%, 56%로서 생태적으로 수환경이 건강한 상태로 나타났다. 그러나 S1과 S2의 2차 하천에서는 내성종이 66%, 잡식종이 76%가 채집되어 물리적 서식지의 질적 저하가 영향을 나타낸 것으로 판단되었다. 본 수계에서 생태건강도의 평균 모델값은 38로서 양호상태를 보였고, 개별적 IBI 값의 패턴은 다른 산간계류형 하천들과 유사하여 비교적 이화학적 오염에 의한 영향이 적은 것으로 사료되었다. 하천차수에 따른 IBI 값과 종다양성 지수와의 비교에 따르면, 두 변수 값은 분명한 차이가 있음을 보여주었다 Shannon-Weaver의 종다양성 지수는 실제 군집상태를 잘 반영하지 못했으며, 특히 2차 하천에서의 종다양성 지수 변이의 폭은 IBI 값으로 산정한 생태 건강도에 비해 훨씬 크게 나타났다. 본 연구결과는 다변수 메트릭에 의한 연구 접근방식은 수생태계 관리에 유용한 도구로 사용될 수 있으나, 기존의 종 다양도 지수와 같은 군집 분석법은 하천차수를 고려하지 않을 경우 비효율적인 것으로 사료되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.417-417
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• 2021

복합 토지이용 유역의 수문 모형에서 중요한 것은 큰 강우량이 발생하는 시점에서의 유출량과 유사량이다. SWAT 모형도 이와 같은 부분이 중요한 요소로 작용하는데 이는 모형의 평가가 실측값에 대한 예측값의 결정계수(Coefficient of determination, r²) 또는 Nash-Sutcliffe efficiency(NSE)와 같이 큰 값의 영향이 큰 지수들로 모형의 적합성을 평가하기 때문이다. 수질오염총량제와 같이 유역에서 발생하는 총량을 평가할 때는 강우로 인해 발생하는 유출과 수질뿐만 아니라 평시에 유출에 대한 수질도 중요한 부분이 될 수 있으나 모형의 평가에서 반영되기 어려우므로 실측값과 매우 다른 경향을 나타내는 경우가 많다. SWAT 모형에서는 하천 유사량에 사용되는 계수가 모든 상황에 일괄적으로 적용되기 때문에 과대 평가되는 경향이 있다. 본 연구에서는 SWAT 모형의 비강우시 하천 유사량 모의에 대한 부분이 강우시 하천 유사량에 미치는 영향을 분석하였다. SWAT 모형에서 하천 유출량과 관련된 계수를 확정하고, 하천 유사량과 보정에 사용되는 변수 중에서 prf 계수를 평시와 강우시 다른 계수 적용하여 하천 유사량 변화에 대한 SWAT 모형의 반응을 확인하였다. 지표면 유출과 관련된 변수는 변화하지 않으므로 하천에 유입되는 유사량은 항상 같다고 가정하면, 특정 강우 조건에서의 하천 유사량은 변화하지 않아야 하지만 SWAT 모형에서는 평시 유사량에 따라 달라지는 경향이 나타났다. 이는 평시 prf 계수가 낮아질 때 하천을 통해 유역 밖으로 배출되는 유사량이 감소하였기 때문에 특정 강우 조건에서 유사량이 달라진 것으로 해석될 수 있다. 또한 현재 SWAT 모형은 지표면 유출로 유입되는 유사량 일부가 퇴적되기 때문에 평시에 실제보다 높은 농도로 예측되는 경향도 나타났다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 지표면 유출로 발생하는 유사의 하천 퇴적량을 최소화하고, prf 계수를 강우반응에 대해 변동성을 부여하는 등 비강우시에도 실측과 비슷한 수준의 유사량이 모의 될 수 있도록 SWAT 모형을 개선하고 있다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.82-92
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• 2007

본 연구는 2003년 영산강 수계내 12개 조사지점에서 어류 군집분석, 개체 특성분석 및 생태 건강성 지수(IBI) 산정을 통해 하천의 생물학적 수질을 비교 분석하였다. 12개 조사정점 중 4개 지점은 오염의 영향이 없는 대조군 지점이었고, 나머지 8개 지점은 농공폐수 및 하수처리장 배출수의 영향을 받는 지점이었다. 본 조사수역 12개 지점에서 산정된 평균 생태 건강성 지수(IBI)는 28(n=12, 범위: $18{\sim}44$)로서 U.S. EPA(1993)의 기준에 의거할 때 악화${\sim}$보통상태$(Fair{\sim}poor)$를 보였다. 한편, 대조군 지점(S3, S5, S6, S11)의 평균 생태 건강성 지수는 42(n=4, 변이폭: $38{\sim}44$)로서 양호상태(Good)를 보인 반면, 농공 폐수 및 하수처리장 배출수의 영향을 받는 나머지 8개 지점에서 평균 건강성 지수는 21(n=8, $18{\sim}24$)로서 악화상태(Poor)를 보여 2배 정도의 뚜렷한 차이를 보였다. 이런 건강도 지수의 지점별 변이는 종 풍부도 지수 및 종 다양도 지수와 거의 일치하였으나,1차 하천인 S11은 불일치하였다. 즉, 하천차수가 낮은 상류의 1차 하천은 종 다양도 혹은 군집 풍부도 지수에 의해 생태건강도가 평가될 경우 하천의 크기를 고려하지 않아 상대적으로 과소평가 되는 것으로 나타났다. 군집 유사도 분석 결과에 따르면, 유사도 수준 80%(p<0.05)에서 지점은 3개 그룹으로 대별되었다. 하나의 그룹은 폐수에 의해 영향을 받는 지점이었고, 나머지 2개의 그룹은 오염에 의해 영향 받지 않는 2개 대조군 그룹으로 대별되었다. 상관도 분석에 따르면, 생물학적 건강성 지수는 내성종의 상대빈도와 역상관 관계(r=-0.899, p<0.001)를 보였으며, 민감종과는 정상관 관계(r=0.890, p<0.001)를 보였다. 이런 결과는 본 수역에서 농공폐수 및 하수처리장 배출수 방류는 하천의 생물학적 수질 악화에 직접적인 영향을 주며, 수자원의 보호를 위해서는 이러한 배출수와 같은 오염원의 관리를 강화해야 한다는 것을 제시한다.