• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.494-494
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• 2012

비점오염이란 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등 불특정 장소에서 발생되는 오염을 말하며 건기 시에는 오염물질이 토지에 축적되었다가 강우 발생 시 강우와 함께 유출되어 관리에 많은 어려움이 있다. 유출된 오염물질은 특별한 전처리 없이 하천이나 호소로 유입되어 각종 수질오염, 부영양화 및 생활환경에 많은 영향을 받게 되며 상수원수에 문제가 발생하게 된다. 비점오염원의 특징은 초기강우 유출수는 고농도이며 토사, 협잡물 등이 많이 포함되어 있다. 초기강우 발생형태는 수로의 형태, 노면상태 유역현상 및 강우도달시간 등 유역의 특성에 따라서 달라지며, 토지이용상황, 하수도 정비여부 등에 따라서 오염물질의 종류와 농도가 변한다. 도시지역과 도로주변에는 먼지, 쓰레기, 마모된 타이어 등이 축적되며, 임야 및 산림에서는 비료, 축분, 대기오염물질의 강하물 등이 축적이 되어 강우 시 빗물에 씻겨 인근 수계로 직접 방류된다. 팔당상수원 비점오염원 최적관리사업 기본계획 및 타당성조사사업이 실시되어 비점오염저감시설의 설치대상 대표지점이 선정되었다. 그리고 각 배수구역의 특성에 맞는 최적관리기술이 제시되었다. 하지만 몇몇 시설들은 기대한 결과에 못 미치는 성과를 내고 있다. 따라서 이번 연구에서는 이러한 비점오염저감시설의 시설형 중 하나인 와류형 비점오염저감시설의 운용에 따른 효율성 분석에 관한 연구를 실시하였다. 실험장치는 현재 운영되고 있는 와류형 비점오염저감시설 참고하여 실험장 조건에 맞춰 1/4축적의 정상모형을 제작하였고 저감시설로 유입되는 원수의 유량과 단차를 변화시켜 실험하였다. 저감시설의 유입조건이 변하게 되면 시설 내 유속, 체류시간 등 운전조건이 바뀌게 되므로 제거효율도 변하게 될 것이다. 저감효율산정은 시설로 유입된 유입수와 유출수의 SS농도를 이용하여 산정하였다. 와류형저감시설의 SS제거효율을 연구한 결과, 모형에서 유량 $0.0016m^3/s$, 단차 10cm 인 조건에서 8.7%로 가장 높은 효율이 측정되었다. 이를 원형에서의 조건으로 환산하면 유량 $0.0512m^3/s$, 고수조와 저감시설의 단차 40cm일 경우 가장 높은 효율이 나타난다. 이와 같은 이유는 시설에 유입되는 유량이 증가 할수록 내부의 유속이 증가해 저감시설 내 처리수의 체류시간 감소와 교란이 발생하여 저감효율이 떨어지는 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.404-404
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• 2021

기후변화에 따른 물 순환과정의 변화는 유역내 강우패턴 및 강우강도, 유출 특성에 큰 영향을 미친다. 유역내 강우패턴 및 강우강도 등 물 순환과정의 변화는 강우에 의한 유출과 밀접한 관련이 있는 비점오염원에 중대한 영향을 미친다. 특히, 고랭지밭에 밀집되어 있어 강우에 따른 토사로 인한 탁수가 빈번하게 문제가 되고 있는 소양호 유역은 비점오염원관리지역으로 지정되어 탁수를 저감하기 위해 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다. 이러한 노력들 중 환경부에서는 개별 경작지마다 BMPs(Best Management Practices)를 적용하여 강우에 의한 탁수를 저감하고자 하였으며, 앞으로도 지속적으로 설치할 계획에 있다. 그러나 이러한 비점오염저감시설을 적용하였을 때의 저감효율은 밭의 면적이나 경사도, 경사장 등 다양한 조건을 고려해야 하는 어려움이 있어, 이에 대한 연구는 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 이에 따라, 각 경작지에 적용된 개별 비점오염저감시설이 유역 말단에 미치는 영향에 대한 연구 역시 미비한 실정이다. 그러나 비점오염저감대책 및 계획은 유역 말단을 기준으로 하는 경우가 많고, 유량 및 수질에 대한 모니터링 자료 역시 유역 말단에 위치하기 때문에 개별 비점오염저감시설이 유역 말단에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유역단위 평가모델 중 하나인 SWAT을 이용하여 각 경작지 별로 실측 경사장 및 경사도, 개별 비점오염저감시설을 적용하였으며, 개별 비점오염저감시설이 유역말단에 미치는 영향을 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1365-1369
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• 2009

최근 비점오염원 부하의 심각성이 알려지면서 4대강 유역을 중심으로 비점오염원의 조사 및 관리를 위한 대책 마련과 제도관 관리방안이 모색되고 있다. 이중 낙동강 유역은 총 면적 약 $23,384km^2$로 국토 전체 면적의 약 1/4을 차지하고 있지만 연평균 강수량은 1,186mm로 4대강 수계 중 가장 적어 갈수기에 자연 하천유량의 부족 및 유역외 지역에서의 공업용수 사용으로 낙동강하류의 유량감소를 초래하여 수질악화와 생태계 파괴가 심화되고 있는 상황에서 비점오염물질로 인해 그 피해가 가중되고 있다. 이에 본 연구에서는 도시지역, 도로, 농경지, 토양침식물, 축사유출물, 대기강하물 등 광범위한 지역에서 강우 유출수와 함께 배출되는 비점오염물질을 처리하기 위하여 낙동강 수계내 대구 달성 소유역에 시범적으로 설치 운영중인 저감시설(CDS)의 수질 및 유량 모니터링 자료를 이용하여 대상유역의 강우-유출 특성 및 오염부하량 특성을 살펴보고, 전체유역의 유출발생량과 비점오염원 저감시설의 유입량 대비 처리 효율을 분석함으로써 오염부하량 발생 및 저감효율에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 강우-유출 및 수질 모니터링 자료를 이용하여 모형(XP-SWMM)의 검보정을 실시하여 모델링 매개변수를 조정하였고, 강우-유출해석을 실시하여 대상유역의 년간 유출특성 및 비점 오염원 저감시설의 년간 오염부하량 저감율을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.206-206
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• 2020

토지이용의 고도화에 따라 비점오염원 부하는 증가하는 추세이며 기후변화에 따른 강우강도 증가 등으로 지표면에 축적된 고농도의 비점오염물질이 하천으로 유출, 수질오염을 가중시키고 있어 비점오염원 관리가 필요하다. 환경부에서 효율적인 비점오염원 관리를 위하여 2004년부터 현재까지 3단계에 걸쳐 비점오염원 관리 종합대책을 수행하고 있으며, 2008년부터 비점국고보조사업을 추진하여 비점오염저감시설 설치를 통한 수질개선 및 수생태계 건강성 확보에 기여하고자 하였다. 이에 본 연구는 비점국고보고사업을 통해 구축된 비점오염저감시설을 대상으로 시설 설치 및 운영 현황과 강우시 비점오염저감 효과 분석을 통한 시설의 평가를 수행하고자 한다. 연구대상시설은 시범시설 및 국고보조시설 총 70개소로 2005~2017년에 준공되었으며, 2016년부터 현재까지 총 4년동안 진행된 모니터링을 바탕으로 연구를 수행하였다. 시설의 용량은 34~97,000㎥의 범위로 SA/CA 1.2~6.6%의 범위이다. 강우시 모니터링은 선행무강우일수 3일이상을 고려하여 수행하였으며 도시지역의 경우 5mm 이상, 농촌지역 10mm 이상시 모니터링을 진행하였다. 시설의 유입과 유출부에서 수질 및 유량 모니터링을 진행하였으며, 수질오염공정시험법에 준하여 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 항목에 대해 분석을 수행하였다. 모니터링 결과, 국내 비점오염저감시설의 평균 부하량은 SS 250.4 kg/day, BOD 89.2 kg/day, COD 136.2 kg/day, TN 51.4 kg/day, TP 7.1 kg/day 로 분석되었으며, 유출부 의 경우 SS 83.8 kg/day, BOD 37.2 kg/day, COD 51.0 kg/day, TN 15.4 kg/day, TP 2.0 kg/day로 나타났다. 또한, 은 오염물질 유입 및 유출 부하량의 상관관계 분석결과 SS, BOD, COD의 유입 및 유출 부하량의 상관성은 높게 나타났으며 특히 유기물질(BOD, COD)의 상관성은 0.8이상으로 분석되었다(p<0.005). 이는 비점오염저감시설에 적용된 식생, 미생물, 여재 등을 통하여 물리학적 및 생태학적 처리를 통해 저감되기 때문으로 판단된다. 하지만, TN은 인위적 요인과 자연적 요인이 복합적으로 작용으로 배출 특성으로 상관성은 매우 낮은 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.210-210
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• 2020

LID (Low Impact Development, 저영향개발)는 산업화 및 도시화 진행 지역에서 비점오염원으로부터 배출되는 오염물질을 제어해 개발지역 내 자연순화 기능을 최대한 유지하고, 물순환 기능증대를 통해 강우 유출수를 지역 내에서 관리하는 것을 목표로 한다. 비점오염원 저감 LID 시설에는 자연형과 장치형 시설이 있다. 자연형 시설에는 저류형, 침투, 식생형 시설 등이 있다. 특히, 침투시설에는 대표적으로 투수블럭이 있으며, 이는 투수성 포장재를 통해 강우 유출수를 지하로 침투시켜 여과나 흡착 등으로 비점오염물질을 제어하는 시설이다. 장치형 시설로는 여과재나 망을 이용해 비점오염물질을 분리하는 여과형 및 스크린형 시설, 응집과 침전을 통해 비점오염물질을 분리하는 응집·침전 시설 등이 있다. 이에 본 연구는 2016년부터 2018년 3년간 전주 서곡지구 지역 내 설치된 필터형 투수블럭, 틈새형 투수블럭에서 진행했다. 각각의 투수블럭에서 총 19회, 20회의 강우 모니터링을 실시했고, 오염물질 유입 및 유출 EMC 등의 분석을 통해 유출 및 오염물질 저감효과를 분석했다. 연구 대상 각 투수블럭의 주요 제원은 시설 용량 14.4㎥, 시설 면적은 14.4㎡이다. 모니터링 결과값을 분석한 결과 필터형 투수블럭의 경우 유출 저감율은 17.4 ~ 100%, 틈새형 투수블럭은 29.6 ~ 100%이었다. 필터형 투수블럭과 틈새형 투수블럭의 단위면적당 유량 저감량은 각각 0.014 ~ 0.583㎥/㎡, 0.035 ~ 0.588㎥/㎡이었다. 오염물질 저감효율을 분석한 결과 유기물 항목(BOD, TOC)의 경우 틈새형 투수블럭에서의 저감효율(BOD 93.59%, TOC 90.39%)이 필터형 투수블럭에서의 저감효율(BOD 89.99%, TOC 86.94%) 보다 다소 높게 나타났다. 영양염류 항목(T-N, T-P)의 경우 필터형, 틈새형 모두 비슷한 저감효율(필터형 T-N 89.02%, 필터형 T-P 98.12%, 틈새형 T-N 90.41%, 틈새형 T-P 98.04%)을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.357-357
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• 2018

기후변화의 영향으로 기온과 강수량의 증가가 나타나고 있으며, 이러한 변화는 수문 순환 및 강우-유출의 변화로 인해 하천의 수질에도 영향을 미치게 된다. 수질 오염원 중 배출원의 형태가 명확하지 않은 비점오염원은 강우의 유출과 함께 발생하는 특징을 띤다. 비점오염원은 지표면에 존재하던 오염 물질이 지표면에서 유출이 발생함에 따라 하천으로 유입되는 오염물이다. 이에 따라 강우량에 비례하는 특성을 띠며 점 오염원과 달리 변동 폭이 크다. 대표적인 비점오염물로 알려진 질소, 인과 같은 영양물질은 하천으로 유입 시 부영양화를 야기하는 물질로 우리나라와 같이 계절별 강수량의 차이가 큰 환경에서 비점오염물의 지속적인 관리는 필수적이라 할 수 있다. 비점오염원은 오염원을 특정할 수 없기 때문에 하천으로의 유입을 최소화하는 최적관리기법(Best Management Practices)을 통해 관리한다. 국내외에서 가장 널리 이용되는 비점오염원 최적관리기법은 식생형 시설로, 나지에 식물체를 파종함으로써 토양의 유실을 방지하여 비점오염물의 하천 유입을 저감시키고, 자연경관으로써 기능한다. 미래 수자원의 효과적인 이용을 위해서는 기후변화에 따른 수문 변화, 그로 인한 수질 변화 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 기후변화 시나리오를 통해 기온, 강수, 습도와 같은 기후 조건의 변화를 고려하여 예측되는 비점오염물의 유출 저감 대책의 영향을 분석하고자 한다. 이 때, 기후변화 시나리오는 그 자체로 불확실성을 포함하는 자료이기 때문에 특정 시나리오를 분석하기 보다는 기후변화 진행 정도에 따른 비점오염물 유출을 산정하고 저감 대책의 영향을 분석한다. 연구를 수행하기 위해 장기간의 강우-유출 특성의 모의가 가능하고 저감 대책을 제공하는 SWAT 모형을 이용한다. SWAT 모형에서는 여러 최적관리기법을 제공하는데, 가장 널리 이용되는 것이 식생형 시설인 것에 기초하여 적용할 저감 대책으로 계단식 산비탈(Terracing)을 선정하였다. 저감 대책의 적용으로 비점오염물질이 적게는 약 30%에서 많게는 60%까지 변화하며 매우 효율적으로 저감되는 것이 확인되었다. 저감 시설의 적용을 통해 총 량 뿐만 아니라 시간에 따른 비점오염물 유출의 변동성 또한 감소시킬 수 있음이 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.313-313
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• 2021

남·북한강 상류 수계에는 만대지구, 가아지구, 자운지구, 도암호유역, 골지천유역, 대기지구 등 총 6개의 비점오염원관리지역이 지정되어 있으며, 비점오염원관리를 위한 관리대책 및 시행계획에 따라 지속적으로 비점오염저감시설이 설치·운영되고 있다. 그러나, 기후변화에 따른 집중호우 등의 원인으로 뚜렷한 비점오염 저감효과가 나타나지 않고 있으며, 개별 비점오염 저감시설의 명확한 저감효율이 정량화되지 않아 탁수저감 기여도 및 효율성 평가 시 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 문헌연구를 통하여 비점오염저감시설별 저감효율 제시가 미흡하였던 시설 중 돌망태, 식생토낭에 대해 실험을 진행하였다. 저감효율 평가를 위해 경사도 3%, 사면 폭 4 m, 사면길이 22 m의 시험포를 조성하였다. 강우시 발생하는 유출수를 대조구와 비교하였으며, 영농시기를 고려하여 영농작업을 병행하여 실시하였다. 제거효율법을 통한 저감효율 산정 결과 돌망태와 식생토낭의 SS항목은 80.5%와 73.7%로 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, BOD는 71.2%, 60.2%, T-N은 70.5%, 64.7%, T-P는 63.7%, 63.1%로 나타났다. TOC는 46.8%, 38.8%로 다른 항목에 비해 상대적으로 낮은 저감효율이 나타났다. 부하량합산법을 통한 저감효율 산정 결과 돌망태와 식생토낭의 T-N 항목은 78.6%와 70.8%로 저감효율이 가장 높은 것으로 나타났으며, BOD는 77.5%, 65.4%, SS는 76.7%, 67.8%, T-P는 68.4%, 63.7%로 나타났다. TOC는 62.7%, 44.6%로 시설별 뚜렷한 차이가 나타났다. 제거효율법과 부하량합산법을 이용하여 저감효율을 분석한 결과 모든 항목에서 40%이상의 저감효율이 나타났으며, 돌망태가 식생토낭에 비해 저감효과가 좋은 것으로 분석되었다. 경사면의 흙탕물 저감을 위해서는 비점오염저감시설의 설치가 우선되어지나, 탁수저감 기여도 및 저감효율 제시를 위한 정량화는 장기간의 모니터링이 필요하기 때문에 지속적인 모니터링을 통한 효율평가가 이루어져야 할 것으로 판단되며, 본 연구 결과는 향후 비점오염저감시설 설치에 따른 유역 내 오염물질 발생 모의를 위한 모델링의 기초차료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1253-1257
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• 2010

강원도 홍천군 내면에 위치한 비점오염 관리지역의 강우시 유출 특성을 파악하고, 비교하기위해 연구를 수행하였다. 2009년 6월부터 2009년 11월까지의 연구기간 중 강우량이 비교적 많은 7회의 강우사상에 대하여 단위면적당 유출량, 유량가중평균농도, 단위면적당 오염부하를 비교하며, 분석하였다. 강우사상별 단위면적당 총 유출량은 저감시설의 설치 유 무에 따라 명확한 경향이 나타나지 않았다. 자운천 유역의 SS, TP의 유량 가중평균농도는 각각 4.0~1440.4 mg/L와 0.024~0.267 mg/L의 범위로 나타났으며, 덕두원 유역의 SS, TP의 유량가중평균농도는 각각 6.2~1001.1 mg/L, 0.039~0.226 mg/L의 범위로 나타났다. 지령골 유역의 SS, TP의 유량가중평균농도는 각각 3.4~1050.6 mg/L, 0.08~0.342 mg/L의 범위로 조사되었다. 10차, 11차, 12차, 26차의 SS 항목에서는 비점오염 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역에 비해 다소 높은 것으로 나타났으며, TP는 대부분의 강우사상에서 지령골의 유량가중평균농도가 높았다. 자운천의 강우사상에 따른 SS의 단위면적당 오염부하는 0.24~1,397.85 kg/ha의 범위로 나타났으며, 덕두원과 지령골에서 산정된 SS의 단위면적당 오염부하는 각각 0.06~1,236.78 kg/ha와 0.29~894.81 kg/ha로서 8차와 9차 강우사상을 제외한 나머지 강우사상에서는 비점오염 저감시설이 설치되지 않은 지령골에서 더 많은 양이 발생하였다. TP의 경우 자운천과 덕두원 유역의 단위면적당 TP 오염부하는 각각 0.0006~0.33 kg/ha와 0.0005~0.21 kg/ha의 범위로 나타났으며, 지령골 유역의 강우사상에 따른 단위면적당 오염부하는 0.003~0.29 kg/ha의 범위로서 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역보다 높게 나타났다. 단위면적당 오염부하에 기초할 때, 비점오염 저감시설이 설치된 소유역에서 SS와 TP 항목에 대한 저감효과가 나타났다. 하지만 짧은 모니터링 기간과 자료의 부족으로 인해 비교 및 분석의 한계가 있다고 판단된다. 본 연구는 지속적인 모니터링으로 더 많은 자료가 확보될 때 비점오염 저감사업의 효과를 극대화시킬 수 있는 방안을 제시 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.32 no.1
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• pp.30-35
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• 2016

Urban areas generate large amounts of stormwater and non-point source (NPS) pollutants during rainfall events. These are caused by various land use runoffs, vehicular and human activities and increased impervious cover. The increased runoff and NPS pollutants cause water quality deterioration in the receiving waters and adversely affect the aqua-ecosystem. These environmental impacts could be reduced through the application of low impact development (LID) techniques. In Korea, more than 80% of the total rainfall occurs in summer and most of these were 10 mm or less. Therefore, if the LIDs developed were able to cope with rainfall of 10 mm and below, NPS management could be efficiently conducted. This research was performed to determine the effect of varying amounts of rainfall on the performance capability of an established infiltration and filtration facility (IF facility) that can be applied to Korea's common rainfall ranges. The IF facility area was 1.75% of the catchment area, however the facility treated more than 40% and 60% runoff volume and pollutant reduction respectively for a 10 mm rainfall. Lastly, higher volume and pollutant reduction could be attained when the LID area was at least 2% of the entire catchment.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.245-245
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• 2018

최근 도시화 및 산업화의 발달로 불투수면적이 증가함에 따라 건기 시 토지 표면에 축적된 오염물질이 강우유출수와 함께 하천으로 유출되는 등 수질오염의 가중과 불특정 지역에서 발생하는 비점오염원의 집중관리가 필요한 실정이다. 우리나라는 환경기초시설 등의 건설로 점오염원 관리는 강화되었지만, 비점오염원의 부하량은 점차 증가되고 있는 추세이며, 환경부 및 관계부처에서는 비점오염관리를 위한 여러 정책을 추진 중에 있다. 국내에서 사용하고 있는 비점오염저감장치는 자연형 시설과 장치형 시설로 구분되는데, 이 중 장치형 시설은 필터를 사용하여 비점오염저감의 효율성을 증가시키지만, 필터를 사용함으로써 유지관리 및 경제적인 측면에서 매우 불리하다. 이에 본 연구에서는 필터가 없는 장치형 시설을 고안하여 자연 순환기능을 최대한 유지하고, 오염물질을 최적으로 제거할 수 있는 방안을 마련하고자 수리실험을 통해 비점오염원의 제거효율을 분석하였다. 수리학적 상사법칙에 따라 원형대비 1/3축소모형과 2가지의 원형모형에 대해 총 3가지 모형에 대해 환경부에서 고시한 비점오염저감장치 기준을 뛰어넘는 유역면적, 강우강도 및 부유물질의 양으로 실험을 진행하였다. 실험결과는 유입수 농도에 대한 유출수의 농도로 계산하였으며, 장치에서 유출 직후 5분 간격으로 채취한 후, 수질공정시험법을 참고하여 부유물질에 대한 실험 중 하나인 유리섬유여과방법을 이용해 실험 결과를 도출하였다. 실험 결과, 본 연구에서 고안한 장치형 시설은 필터를 사용하지 않음에도 불구하고 환경부 기준인 부유물질 제거효율 80%이상을 만족한 것으로 나타나 현재 사용하고 있는 장치형 시설보다 유지관리 및 경제성 등이 우수할 것으로 기대된다.