• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.1
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• pp.54-62
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• 2018

Nutrients generated from various land uses lead to eutrophication during the influx of water, and it is necessary to apply the LID techniques to reduce nutrients from nonpoint sources in order to mitigate the occurrence of the algal bloom. This study was carried out to derive the design factors of hybrid artificial wetland (HCW) to increase the removal efficiency of nutrients. HCW system was constructed in the year 2010 for the treatment of rainfall runoffs from parking lots and roads composed of 100% impervious floors in the Cheonan campus of Kongju University. The average nutrients removal efficiency of TN and TP was 74% and 72%, respectively. Both TN and TP removal efficiencies were higher than those of free surface wetlands and subsurface flow wetlands due to activated physical and ecological mechanisms. The critical design parameters for the efficient nutrients removal in the artificial wetlands were the ratio of the surface area to the catchment area (SA/CA), land use, the rainfall runoff, and the rainfall intensity. The optimal carbon to nitrogen (C/N) ratio was estimated at 5: 1 to 10.3: 1. The results of this study can be applied to the efficient design of hybrid artificial wetlands to treat nutrients in urban runoff with high efficiency.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.181-181
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• 2015

최근 계속적인 도시화와 개발로 인해 불투수층이 증가함에 따라, 도시비점오염물질이 동반된 표면유출수가 증가하고 있다. 또한 도시 오염물질 배출특성 중 하나인 초기세척효과(First Flush Effect)가 대두되고 있다. 초기세척효과란 강우 시 강우초반에 고농도의 오염물질 나타나는 현상을 의미한다. 최근 이와 같은 도시 오염물질을 관리 및 저감을 위해 저영향개발(Low Impact Development)이 대안으로 나타나고 있다. 하지만 이러한 저영향개발을 분석 및 정량하기 위해서는 많은 실험적인 연구와 모델링이 필요하다. 본 연구에서는 광주광역시에 위치한 상업지구에 대해 모니터링과 LID 모델링을 실시하였고, 또한 Mass First Flush (MFF)라는 지표를 이용하여 최적 LID 크기를 산정하였다. 본 연구에선 나온 LID 크기는 1.2 mm부터 3.0 mm 정도로 나타났다. 이 결과는 향후 초기세척처리를 LID의 가이드라인으로 유용할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.284-284
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• 2021

비점오염원이란 도시, 도로 포장면, 무허가 가축시설, 무단 경작지 등의 불특정 장소에서 불특정하게 발생하는 오염원을 말한다. 이러한 비점오염원은 주로 강우특성(강수량, 강우강도, 강우지속시간 등)에 영향을 받는 특징을 가지고 있다. 강우시 비점오염원은 주로 불투수면적에서 오염물질이 주변 하천이나 호수에 유입되어 수생태계에 악영향을 미치게 된다. 비점오염원 중 도로 노면에서 발생하는 오염물질은 농지나 가축시설에서 발생하는 오염물질(부유물질 및 유기물) 등과 달리 주로 차량에서 발생하는 오염물질이 주를 이루고 있다. 강우시 토양의 수분포화가 충분히 이루어진 후 강우강도에 따라 유출이 발생하는 농경지와는 달리 도로 노면 유출수는 누적된 오염물질들이 강우시 한꺼번에 유출되기에 강우 초기 채수 간격을 짧게 하여 수질을 분석하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 강원도 횡성군을 관통하는 영동고속국도의 횡성휴게소 불투수 노면에서 발생하는 비점오염물질을 알아보기 위해 모니터링 후 수질분석으로 노면 유출수 성분을 알아보고, 오염부하량을 계산하여 유량가중평균농도(EMC, Event Mean Concentration)와 초기세척효과(Mass First Flush effect)을 산정하였다. 이후 타 토지이용에서의 유출 특성과 고속국도 휴게시설에서 발생하는 비점오염물질의 유출 특성에 대해 분석하였다. 추후 본 연구자료는 고속국도와 주변 편의시설 설계시 주변 수생태계에 미치는 영향에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.4
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• pp.119-122
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• 2008

The paved area like a road or bridge where having high impermeable rates were accumulated various non-point sources(NPS) by passing vehicles during dry season periods. They are flowed in the river continuous when it rains and could negative impact on environment. Therefore, this study monitoring NPS for two years and determinating for each pollutant EMCs and mass loading. The result shows that the EMC ranges are 11.60$\sim$230.90 mg/L for TSS, 4.58$\sim$31.90 mg/L for BOD, 1.86$\sim$9.20 mg/L for TN and 0.14$\sim$1.55 mg/L for TP. Also, the ranges of washed-off mass loading are determined to 0.78$\sim$18.01 kg/day for TSS, 0.47$\sim$1.17 kg/day for BOD, 0.00$\sim$0.01 kg/day for Pb and 0.01$\sim$0.06 kg/day for Zn.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.203-203
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• 2011

최근 들어 기후변화에 따른 강우패턴이 바뀌고 각종 하천개발이나 토목공사, 농경지, 경작지 등의 객토 등으로 인해 매년 탁수의 발생이 크게 증가하고 있는 추세이다. 특히 여름철 집중강우의 영향에 따라 상류지역 하천에서 발생하는 부유물질은 호수로 유입되어 장기간 체류하며 심각한 오염원으로서 수중생태계에 치명적인 영향을 주고 있다. 또한 하천과 호수의 상류지역의 농경지나 경작지에서 발생된 부유물질에는 과도한 비료의 사용으로 입자표면에 많은 인을 포함하고 있어 호수 수질악화 및 부영양화의 직접적 요인이 되고 있다. 이에 따라 세계 각국에서는 부유물질은 오염원뿐 아니라 생태계에 영향을 주는 인자로서 엄격히 규제하고 있으며, 특히 농업지역이 많은 하천에 대해서는 유역전체를 대상으로 부유물질에 대한 총량관리를 적용하고 있다. 그러나 우리나라의 경우 하천 수질기준 1급수의 부유물질 농도는 25 mg/l 로서 이는 선진국과 유사한 기준이나 실질적으로 규제가 어려운 실정이다. 수환경에서의 부유물질이란 수체 내 존재하는 유기성, 무기성 물질로써 입자 지름이 2mm 이하의 물에 용해되지 않는 물질을 말하는 것으로, 물의 탁도를 유발시키는 원인이 되며 빛을 차단하여 수생태계에 악영향을 초래한다. 국내 132개 하천을 대상으로 부유물질의 농도와 어류의 종 다양성간 상관성을 조사한 결과, 부유물질의 농도가 15 ~ 20 mg/l 이상에서 종 다양도는 1.0 이하로 급감하는 경향을 보였다(최재석 등, 2004). 한편, 대청호는 1975년부터 1980년에 걸쳐 건립된 저수 면적 $72.8km^2$, 저수량 15억톤의 인공호수로 우리나라 3번째 규모의 인공호수이다. 특히, 대전 및 청주지역의 식수는 물론, 생활용수 및 공업용수를 공급하는 중요한 수자원으로서 부유물질에 대한 모니터링 및 관리가 시급하나 저수 용량이 크고 체류시간이 길어 여름철 부영양화가 매년 반복되고 있다. 따라서 본 연구에서는 부유물질의 농도 변화에 따른 분광반사 특성을 조사하고, 이를 대청호의 Landsat 위성영상에 적용하여 대청호 내 부유물질의 농도변화를 추정하였다. 이와 함께 부유물질 농도 변화에 따른 탁수 환경 모니터링에 원격탐사 기법이 효과적임을 제시하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.228-228
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• 2012

우수저류시설 사업은 일자리 창출을 위한 "녹색뉴딜사업" 추진방안 중 "대체수자원확보 및 친환경 중소댐 건설" 과제의 핵심사업으로 선정('09년)되어 추진하고 있는 사업으로 최근 기후변화에 의해 빈번하게 발생되는 국지성 집중호우에 의한 침수피해로부터 국민의 생명과 재산을 보호하고, 저류된 빗물을 대체 수자원으로 활용하기 위함이다. 그러나 국내의 우수저류시설 사업은 현재 시행 초기단계로서 제반 설계 및 유지관리 기술이 부족한 실정이며, 이로 인해 실제 운영시 많은 시행착오가 예상된다. 또한 전문가에 의한 시설 설치후 운영 등의 현황 분석 및 사업효과 분석이 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 기설치된 우수저류시설을 대상으로 현지조사 및 담당자 인터뷰를 통하여 시설 설치와 운영, 모니터링 등의 분야에 대한 현 실태 및 개선방안을 제시하고자 하였다. 시설 설치 분야의 경우 지역에 따라 스크린내 부유물 제거를 위한 제진기 설치, 원격조정시스템의 효율성 증진을 위한 CCTV 설치, 저류지 및 하류부 홍수위를 고려한 수문 및 여수로 운영계획 수립, 여수로 말단 하천 합류부에 유속감소시설 설치가 필요한 것으로 조사되었다. 시설 운영분야의 경우 지역에 따라 초기 강우가 저류조에 직접 유입되지 않도록 횡월류 위어 설치, 유량 및 수문관련 DB 출력 시스템 보완, 연속강우를 고려한 시나리오 작성, 저류시설의 운영 매뉴얼 수립이 필요한 것으로 판단된다. 계측시스템 분야의 경우 수위계, 유량계, 유속계 증설 또는 보완이 필요한 것으로 판단되며, 대부분의 지역이 시설 설치에 따른 피해 저감효과 분석에 필요한 DB가 충분히 확보되지 않은 것으로 조사되었다. 현 상태에서 저류시설 설치 전 후에 따른 침수피해 저감 영향에 대해 정성적 분석을 실시한 결과 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지구의 경우 호우사상이 유사한 2007년 태풍 "나리"와 2011년 7월 집중호우시의 침수범위를 비교할 때 시설 설치에 따른 홍수 저감효과가 높은 것으로 조사되었다. 조사 결과, 저류시설에 의한 침수피해 저감 효과가 높다는 것을 고려할 때 지역 특성을 고려하여 우수저류시설 운영에 필요한 수리구조물 설치 운영, 계측시스템 설치 및 운영매뉴얼을 수립하는 것이 반드시 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.197-201
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• 2018

인공위성 기반의 원격탐사자료는 홍수, 가뭄 등 자연재해에 대한 모니터링 및 예측에 활용되어 왔으며, 특히 인공위성을 이용한 광역적 강수량 추정 자료는 지형적 제약을 받는 지상관측자료와 비교하여 시공간적으로 연속적이고 균질한 강수량 자료 취득이 가능하다는 장점이 있다. 우리나라의 경우 상대적으로 조밀한 지상관측망이 구축되어 있어 공간적으로 상세한 강수량 정보를 생산할 수 있는 여건을 갖추고 있지만, 북한 지역의 경우 기상, 수문, 통계자료에 관한 자료의 접근 및 품질의 제한성으로 인해 미계측 지역에 대한 강수량의 추정에 한계가 있다. CHIRPS (Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Stations) 데이터는 1999년부터 미국국제개발처 (U.S. Agency for International Development, USAID), 미국항공우주국 (National Aeronautics and Space Administration, NASA), 미국해양대기청 (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)의 지원으로 개발된 전지구 강우데이터 자료이다. CHIRPS는 1981년부터 현재까지 전지구 강우자료를 0.05도 격자 해상도로 제공하고 있으며, 강수량의 추세 분석 및 가뭄 모니터링을 위해 활용되고 있다. 본 연구에서는 CHG (Climate Hazards Group)에서 제공하고 있는 인공위성을 이용한 광역적 강수량 추정 자료인 CHIRPS와 남한 및 북한의 지상관측 강수량 자료와의 비교를 통해 위성으로부터 유도된 격자 강수량자료의 정확도 및 지역적인 강수추정의 불확실성을 평가하고, 수자원 및 재해 분야 이용 가능성을 검토하고자 한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.42 no.6
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• pp.793-802
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• 2022

Non-structural improvements to urban drainage systems are necessary to overcome the elevated levels of urban flood damage. This study proposed a type of automatic pump/gate operation technology for urban pump stations that takes reservoir inflows and river water levels into account and its performance is compared with the current operation using the concept of residual flow-based resilience. The proposed automatic operation relies on three pump operations and two gate operations. The water depth at the monitoring node was used for the pump operation, and the monitoring node was selected in consideration of the first overflow node and the maximum overflow node. The target area is the Daegu Bisan urban pump station, and the rainfall data consisted of probability rainfall sets with durations of 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes and 120 minutes, and frequencies of 30, 50, and 70 years. As a result of the application of the proposed operation, differences in the resilience between the automatic operation and the current operation were at least 5.20E-05 with a maximum of 8.07E-04. The longer the duration is, the greater the difference in the resilience.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.159-159
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• 2021

한국은 수자원 이용현황 중 농업용수가 차지하는 비중이 가장 크다. 농업용수의 60% 이상이 저수지에서 공급된다. 현재 한국의 약 18,797개의 저수지 중 대부분이 농업용 저수지로 사용될 만큼 많은 농업용 저수지를 보유하고 있다. 연간 강우량이 7월과 8월에 집중되고 강우의 유출이 빨라 하천의 이용 가능 수량이 한정되어있는 우리나라에서 관개용수 공급 및 하천유지 용수 공급의 기능을 하는 농업용 저수지는 용수원으로써 중요성을 가진다. 농업용 저수지의 수질은 수량과 더불어 작물생산량에 직접적인 영향을 미치며 저수지의 부영양화는 저수지 기능과 유지관리상의 문제점을 야기한다. 하지만 농업용 저수지의 수량 관리에 비해 수질관리 및 분석에 관한 연구는 비교적 부족한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 농업용 저수지의 수질 특성 파악과 건기, 우기와 여름, 겨울철에 따른 부영양화 정도의 차이에 대한 분석을 진행하고자 한다. 한국 농업용 저수지의 장기적인 영양상태 파악을 위해 과거 30년 (1991-2020) 연별, 월별 저수지 수질 모니터링 데이터를 활용하였다. 분석항목으로는 DO (Dissolved Oxygen), TN (Total Nitrogen), TP (Total Phosphorus), SS (suspended solid), SD (Secchi disk), TN/TP, pH를 지정하였다. 자연호가 많은 외국에 비해 대부분이 인공호인 우리나라 저수지는 자연호에 비해 낮은 수심과 작은 저수용량을 가지며 자연호보다 부영양화가 더 빠르게 진행된다. 때문에 부영양화 정도 평가를 위해 TSI와 더불어 한국형 부영양화지수(TSIKo)를 사용하였다. 또한 강우와 각 수질 측정항목 그리고 수온과 DO 간의 상관분석을 진행하였으며, 각 수질 측정항목에 대한 값을 한국 호수 수질 기준과 비교하였다. 이러한 한국 저수지의 부영양화 정도 평가와 화학적 특성에 대한 파악을 기반으로 한국의 농업용 저수지 특성에 따른 적합한 수질관리 방안을 결정할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.123-123
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• 2021

도시하천유역이나 복합유역 등 지역적 성향을 고려한 도달시간 산정에 관한 연구는 현재까지도 미흡한 실정이다. 소규모 유역의 홍수량을 산정할 경우 유하시간보다 유입시간 비중이 상대적으로 크다. 그러나 유하시간만을 고려하여 도달시간을 산정할 때, 소규모 유역의 경우 하도가 없고 유역면적이 5km² 내외 또는 하도의 저류 효과를 기대할 수 없는 경우 도달시간이 짧아 홍수량이 과대 산정된다. 이를 극복하고자 재해영향성평가등의 협의 실무지침에서는 도달시간 이외에 매개변수인 저류상수를 인위적으로 증가시키는 방법을 제안하고 있다. 하지만 이 방법 역시 유역의 물리적인 특성을 나타내는 변수를 왜곡한다는 근복적인 문제를 완전히 해결하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존 중·대규모 하천을 대상으로 수행된 연구결과를 바탕으로 제안된 홍수 도달시간 산정방법의 한계를 극복하고, 유입시간이 지배적인 소규모 복합유역에 적용 가능한 도달시간 산정방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 실증실험을 통해 기존 유입시간 산정식을 개선하고, 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 정확성을 평가하고자 하였다. 먼저, 홍수도달 시간 측정을 위한 강우유출 실내 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 본체(길이3m×폭1.2m×높이0.8m)와 경사조절 장치(0~15도)를 포함하고 있다. 본체 전면부를 타공(ø10mm)하고 상·하단에서 지표와 기저유출을 집수하여 티핑버킷으로 유량을 측정하였고, 토체 내에는 토양수분센서를 설치하여 강우유출 발생시간 동안 토양수분 변화를 측정하였다. 본 연구에서는 하도흐름인 유하시간(Kraven 공식)을 계산하여 도달시간을 산정하기 보다 지표면 흐름인 유입시간(Kerby 공식)에 보정계수를 도입하여 도달시간을 산정하는 방안을 검토하였다. 실험 결과, 불투수 면적비율이 증가함에 따라 도달시간은 감소하고, 불투수 유역이 하류에 위치할수록 유출발생시간이 빨라졌다. 실증실험 결과를 바탕으로 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 기존 유하시간과 저류상수를 보정하는 도달시간 산정방식(연속형 Kraven)과 유입시간을 보정한 도달시간 산정(수정 Kerby)으로 도출된 유출량을 실측 유량과 비교하였다. 그 결과 제안된 홍수도달시간 산정식에서 모의된 홍수량이 기존 방식과 유사하거나 우수한 첨두홍수량을 보였으며, 설계자 임의성이 배제된 일관성있는 해석값을 제시해 줄 것으로 판단된다.