• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.62-62
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• 2021

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 특히, 국내 하천에서 나타나고 있는 난분해성 유기물 오염도의 증가 추세에 대응한 실효성 있는 유기물 오염관리 정책을 수립하기 위해서는 다양한 유기물의 근원을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 저수지시스템에서의 유기탄소 물질수지를 해석하는 데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2017년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정을 수행하였고 2018년을 대상으로 모델을 검정하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였다. 모델은 2017년과 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수온, 수질을 적절하게 모의하였다. 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 2017년 68.4 %, 2018년은 높은 강우량의 영향으로 55.0%로 산정되었다. 내부 소멸 기작 중 침전으로 인한 손실이 가장 높은 것으로 나타났으며, 2017년과 2018년 각각 31.3%, 29.0%로 나타났다. TOC의 공간분포는 Chl-a 농도 분포와 유사하게 나타났으며, 댐 설치로 형성된 정체수역은 유역의 유기물 순환에 많은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. TOC 관리 정책 기초자료 확보를 위해서는 향후 유역-저수지 시스템을 연계한 유기물 물질순환 심층 연구가 필요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.5
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• pp.551-559
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• 2000

In order to diagnose the water environment and assess the water quality restoration, long term trend of water environment has been surveyed at 3-R stations from 1994 to 1999 in Lake Shihwa. Annual mean values of $COD_{Mn}$, Chlorophyll a, total nitrogen, total phosphorus and Secchi depth are ranged in 5.2-15.1 mg/L, 7.3-14R.1 jlg/L, 1.50-4.84 mgN/L, 0.055-0.281 mgP/L and 0.5 -1.4 m, respectively, during the study periods. Carson's trophic state indeies were varied from mesotrophy in 1994 and 1995, hyper-eutrophy in 1996 and 1997, to meso eutrophy in 199R and 1999. After dike construction, water quality were rapidly deteriorated by allochthonous and autochthonous loading of high nutrients and organic carbon. Eutrophication phenomena were characterized by massive phytoplankton blooms and high concentration of COD. However, after onset of restoration program, lake water quality was rapidly restored to the level of just after sea-dike construction. The diversion of waste water inflowing from the Panwol and the Sihwa industrial districts which was started from March, 1997 has contributed to improve water quality in the surface layer. And the tidal mixing (sea water inflowing) through the continuous gate operation was the most effective measure to the whole lake restoration.ration.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.36 no.2 s.103
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• pp.124-138
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• 2003

This paper aimed to analyze the relationship between alga3 bloom patterns and hydrological, limnological data which were collected from major reservoirs in Korea for 8 years (1990${\sim}$1997). Water temperature of river-type reservoirs showed wider seasonal fluctuations than that of lake-type. pH of lake-type reservoirs was low in winter season but high in summer season. In contrast, river-type reservoirs showed high pH in spring and autumn seasons as well, and very low in summer season. COD of lake-type reservoirs and Paldang reservoir was lower (2${\sim}$3 mg/L) than that of Geumgang and Nagdonggang reservoirs (6${\sim}$9 mg/L). Dissolved oxygen (DO) of river-type reservoirs was higher than that of lake-type reservoirs. Seasonal fluctuation pattern of DO saturation in river-type reservoirs was high (80 ${\sim}$100%) and remained relatively constant whereas lake-type reservoirs showed the highest level (93%) in late spring or early summer, which gradually decreased entering winter season(46${\sim}$06%). And monthly variation of DO saturation showed inverse proportion to water volume in lake-type reservoirs. Nutrients concentration in river-type lake is higher than lake-type. Seasonal fluctuation of nutrients (T-N, T-P) in lake-type reservoirs was relatively small than that of river-type reservoirs. Annual mean N/P mass ratio of lake-type reservoirs was higher than that of river-type. Transparency tended to related with the suspended solid concentration in river-type reservoirs. Algal bloom of lake-type and river-type reservoirs occurred at any time except rainfall and winter periods. And it dominated in summer and early autumn, respectively. Algal bloom of river-type reservoirs was higher than that of lake-type. Relationship between rainfall and chlorophyll- a in lake-type reservoirs was relatively high, however river-type reservoirs showed insignificant.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.36 no.11
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• pp.781-790
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• 2014

Contaminants such as organic matters, nutrients and toxic chemicals in rivers and lakes with a weak flow rate are first removed from the water and accumulated in the sediments. Subsequently, they are released into the water column again, posing direct/indirect adverse effects on the water quality and aquatic ecosystems. In particular, phosphorus is known to accelerate the eutrophication phenomenon when it is released into the water column via physical disturbance and biological/chemical actions as one of important materials that determine the primary production of aquatic ecosystems and an element that is stored mainly in the sediments in the process of material circulation in the body of water. In this study, the effect on reducing phosphorus release in sediments was analyzed by applying different capping materials to lake water, where the effect of aquatic microorganisms is taken into account, and to distilled water, where the effect of microorganisms is excluded. The experimental results showed that capping with chemical materials such as Fe-gypsum and $SiO_2$-gypsum further reduced the phosphorus release by at least 40% compared to the control case. Composite materials like granule gypsum+Sand showed over 50% phosphorus release reduction effect. Therefore, it is determined that capping with chemical materials such as granule-gypsum and eco-friendly materials such as sand is effective in reducing phosphorus release. The changes in phosphorus properties in the sediments before and after capping treatment showed that gypsum input helped to change the phosphorus that is present in lake sediments into apatite-P, a stable form that makes phosphorus release difficult. Based on the above results, it is expected that the application of capping technology will contribute to improving the efficiency of reducing phosphorus release that occurs in river and lake sediments.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.32 no.5
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• pp.291-304
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• 2023

Harmful algal blooms (HABs) have become an increasing concern in terms of human health risks as well as aesthetic impairment due to their toxicity. The reduction of water pollutants, especially nutrients from non-point sources in a reservoir watershed, is fundamental for HABs prevention. We investigated the pollutant removal efficiencies of a constructed wetland to evaluate its feasibility as a method for controlling non-point sources located in the Annaecheon stream within the Daecheong Reservoir watershed. The overall removal efficiencies of pollutants were as follows: BOD 14.3%, COD 17.9%, SS 50.0%, T-N 19.0%, and T-P 35.4%. These results indicate that constructed wetlands are effective in controlling pollutants from non-point sources. The seasonal variation in removal efficiency depended on the specific pollutants. The removal efficiencies of BOD, COD, and T-N were stable throughout the year, except during winter, which might have been influenced by lower microorganism activity. In contrast, T-P showed a consistent removal efficiency even during the winter season, suggesting that the wetland can reduce external phosphorus loading to the reservoir. Regarding the effects of pollutant loadings on removal efficiency, the effluent concentrations of all pollutants were significantly decreased compared to those in the influent in case of middle and high loadings. This demonstrates that constructed wetlands can handle high pollutant loads, including the initial runoff during rainfall, to prevent reservoir eutrophication. Despite the various strengths of wetland water purification, there are limitations as passive treatment. Therefore, more case studies should be conducted to suggest optimum operational conditions for constructed wetlands, taking into consideration reservoir-specific characteristics.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1373-1377
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• 2005

수질개선을 위한 많은 노력의 결과 대전광역시를 관통하는 대전 3태 하천인 갑천, 유등천, 대전천의 수질은 1990년 초반을 기점으로 많은 개선효과를 보이고 있다. 그러나 도시화에 따른 불투성층의 증가와 저류능력 감소, 치수를 목적으로 한 하도정비 등에 의하여 기저유출량은 과거에 비해 현저히 감소하였으며, 이로 인하여 갈수기에는 유량이 적어 생태적이고 친수적인 다양한 하천기능 수행에 많은 어려움을 초래하고 있다. 그러므로 대전광역시에서는 도심생태하천조성을 위한 방안으로 바람직한 하천기능을 회복하기 위하여 $70,000m^3/day$의 갑천수와 하수처리장에서 고도처리 된 $60,000m^3/day$의 방류수 중 $80,000m^3/day$를 각각 대전천과 유등천 상류지역에 공급하여 하천유지용수로서 사용하는 계획을 수립하였다. 하류지역에서의 갑천수와 고도처리 된 하수처리수를 대전천과 유등천의 상류지역에 하천유지용수로 공급함으로서 대전천과 유등천은 갈수기에도 각각 약 $1m^/sec,\;1.3m^3/sec$ 이상의 유량을 유지할 수 있을 것으로 예상된다. 갑천수와 고도처리수를 유지용수로 사용할 경우에 대한 수질변화를 QUAL2E를 이용하여 모의를 실시하였다. 유등천 합류부에서의 갑천수를 대전천 상류지역에 공급할 경우. 대전천에서의 수질은 $II\~III$등급을 유지할 것으로 보인다. 대전시의 지하철공사에서 발생하는 약 $9,600m^3/day$가량의 용출수와 대청호소수의 상수원수를 이용한 $10,000m^3/day$의 희석수를 유지용수로서 추가적으로 사용할 경우, 대전천의 BOD는 약 0.3mg/L가량의 개선효과가 있을 것으로 예상된다. 2011년 고도처리시설 완공시 방류수의 예상 수질은 BOD 10mg/L, TN 15mg/L, TP 2.0mg/L이하로 이를 유등천 상류부에 공급할 경우 유등천의 수질은 BOD 6.7mg/L, TN 9.80mg/L, TP 0.90mg/L를 나타낼 것으로 예측된다. 고도처리시설의 도입 후 금강 합류점에서 갑천의 예측 BOD는 7.4mg/L로 현재 9.0mg/L에 비하여 개선되지만 이는 금강수계 오염총량 관리계획의 시$\cdot$도 경계지점 목표수질인 5.9mg/L를 만족시키지 못하므로, 이를 만족시키기 위해서는 방류수 BOD 7.2mg/L이하로 처리해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.27-27
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• 2022

본 연구는 본 연구에서는 내륙에 위치한 하천(백제보)과 호소(남양호)를 대상으로 수체반사도를 활용하여 유역특성에 따른 반사도의 변화를 확인하고 Chlorophyll-a(Chl-a)의 농도를 추정하고자 하였다. 각 유역별 특성분석을 위해 제원자료, 토지피복도 및 11개(수소이온농도, 용존산소, BOD, COD, 부유물질, 총질소, 총인, 수온, 전기전도도 및 Chlorophyll-a)의 수질인자 자료를 구축하였다. 백제보는 2016-2017년 유인항공기에 탑재된 초분광센서를 이용하여 반사도를 측정하였고, 남양호는 2020-2021년 초분광센서가 탑재된 Drone과 Sentinel-2 MSI영상으로부터 반사도를 측정하였으며 두 유역 모두 촬영 범위에 대하여 현장샘플링을 실시하였다. 유역특성, 수질인자간 상관성 및 밴드별 상관성 분석을 실시하였다. 수질인자 간 상관성 분석 결과 Chl-a와 광학적 특징이 있는 SS, TOC가 상관성이 높게 나타났으며, 반사도의 경우 Chl-a가 고농도일수록 Near-Infrared, Blue 파장과 상관성이 높게 나타났다. 해당 분석결과를 기반으로 각 유역에 대해 Chl-a Machine-learning 기법과 원격탐사자료를 이용하여 Chl-a의 농도를 산정하였으며 백제보, 남양호 각각 결정계수(R²) 0.80, 0.88의 성능을 보였다. 추후 고해상도 광학위성영상을 통해 유역특성을 고려한 광범위한 지역 규모의 Chl-a의 시공간적 분석이 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.13 no.1
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• pp.47-56
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• 1997

In this paper, remote sensing is used to estimate trophic state which is primary concern in a lake. In using remote sensing, this study estimated trophic state not with conventional method such as regression equations but with classification methods. As europhication is caused by the extraodinary proliferation of the algae, chlorophyll a and transparency are applied to remote sensing data.. Maximum Likelihood Classification and Minimum Distance Classification which are kinds of classification methods enabled trophic state to be confirmed in a lake. These are obtained as the result of applying remote sensing to classify trophic state in a lake. Firest, when we evaluate tropic state in a large area of water body, the application of remote sensing data can obtain more than 70% accuracies just in using basic classification methods. Second, in the aspect of classification, the accuracy of Minimum Distance Classification is usually better than that of Maximum Likelihood Classification. This result is caused that samples have normal distribution, but their numbers are a few to apply statistical method. Therefore, classification method is required such as artificial neural networks which are not influenced by statistical distribution. Third, this study enables the trophic state of water body to be analyzed and evaluated rapidly, periodically and visibly. Also, this study is good for forming proper countermeasure accompanying with trophic state progress extent in a lake and is useful for basic-data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.160-160
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• 2020

조류는 계절별 기상 및 수질 조건에 따라 규조, 녹조, 남조의 발생 및 천이가 이루어지는데 최근 기후 변화로 인해 출연종 별 발생 및 천이의 시기 또한 빨라지고 있다. 이 중 남조류의 경우 초여름에 발생하여 급격한 증식으로 대발생되어 녹조현상을 야기하고 이는 해당 수역의 생태계 파괴, 그 이외에도 사회적, 경제적, 환경적인 측면에서 많은 문제를 유발한다. 하천·호소의 조류의 발생과 거동에 대한 이해와 효과적인 대응책 마련을 위하여 현상에 대한 모니터링이 선행되어야 하지만 기존 조사방식은 점, 선 단위의 간헐적 측정을 통해 진행되고 있어 많은 인력과 시간이 필요로 하고 있는 실태이다. 현재 이에 따른 문제 해결을 위한 하천·호소의 원격탐사 기법을 이용한 조류의 발생 및 거동에 대한 모니터링 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 초분광 영상을 이용한 원격 탐사 모니터링을 위한 선행연구를 위해 400-1000 nm에서 NIR(visNIR)파장을 분석할 수 있는 초분광 카메라 CORNING사의 micro HSITM 410 shark와 영상 흔들림 보정을 위한 DJI사의 로닌-MX를, 이용하여 현재 녹조류, 남조류 5종의 배양액과 방사보정을 위해 99% 반사율의 반사판과 함께 촬영하여 영상을 수집하였다. 수집된 영상을 통하여 방사보정 및 해당 Base 제거를 통한 조류의 분광 정보 추출 과정을 통해 조류별 분광 정보를 추출, 분석하여 해당 조류의 분광특성을 파악하고 기초 라이브러리를 구축하여 제시함으로 추후 하천·호소에서의 초분광 영상 기반 원격탐사 모니터링에 적용하고자 한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.1B
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• pp.125-130
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• 2006

In this research, possibility of sand capping was experimentally evaluated to control phosphorus release from lake sediment into water body. Three acrylic columns without and with 40 and 80 mm of sand capping were prepared. Phosphorus concentrations of overlying water in these columns were measured. Performances of sand capping were evaluated for 0, 40, and 80 mm of capping thickness by measuring DO, ORP, TP, and $PO_4$-P. For the case without capping, the releasing rate of total phosphorus was higher and dissolved oxygen decreased faster, comparing with those of columns with capping. Total phosphorus concentrations in overlying water were inversely proportional to capping thickness, while phosphate concentration showed no significant differences between both cases. The experiment results suggested that sand capping is effective to retard total phosphorus release from sediment.