• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.303-303
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• 2021

소양호 유역의 만대가아자운지구는 2015년 비점오염원 관리지역으로 재지정 되면서 흙탕물 저감을 위해 중앙정부 차원에서 발생원 관리대책, 유출경로 관리정책 및 양한 비점오염 저감시설 등의 노력을 기울이고 있다. 하지만 상류 유역에서는 지속적으로 흙탕물이 발생되고 있으며, 뚜렷한 비점오염 저감효과가 나타나지 않고 있다. 본 연구에서는 정밀조사를 통해 흙탕물 발생 우심 소유역을 분석하고자 하였다. 정밀조사를 위해 관리지역별 하천 및 구거를 분석하였으며, 이를 통해 만대·가아·자운지구별 각 57지점, 31지점, 72지점에서 강우시 수질 모니터링을 수행하였다. 만대지구의 탁도는 167 NTU~7,970 NTU, SS농도는 164.3 mg/L~5,718.0 mg/L 로 관리지역 중 탁도 및 SS 농도가 높았으며, 시행계획상 구분된 소유역별 평균 탁도와 평균 SS농도는 만대천 상류구간이 가장 낮고, 상명천 소유역과 청룡안골, 방추골천, 방추골일천이 흐르는 소유역에서 높게 나타났다. 가아지구의 탁도는 17 NTU~962 NTU, SS농도는 17.8 mg/L~1,020.0 mg/L 로 조사되었으며, 평균 탁도와 평균 SS농도는 가아지구 말단 소유역에서 가장 낮고, 상류 소유역에서 높게 나타났다. 가아천 상류는 탁도 410 NTU와 SS농도 575.0 mg/L, 하류는 탁도 167 NTU, SS농도 197.3 mg/L로 나타나 상류에서 하류로 갈수록 탁도와 SS농도가 낮아졌으며, 상류 유역은 비점저감시설이 밀집해 있음에도 불구하고 다량의 흙탕물이 발생하는 것으로 나타났다. 그러나, 자운지구는 비점오염저감시설이 집중적으로 설치된 상류 유역에 비해 하류 소유역에서 탁도와 SS농도가 높은 것으로 조사되었다. 자운지구의 탁도는 7 NTU~761 NTU, SS농도는 10.8 mg/L~1,199.0 mg/L로 조사되었으며, 평균 탁도와 평균 SS농도는 자운지구의 하류 소한천 소유역이 가장 낮고, 조항천 말단 소유역에서 높게 나타났다. 정밀조사 결과 탁도 및 SS농도가 높게 나타나는 소유역은 공통적으로 고랭지밭의 비율이 높게 나타났기 때문에 고랭지밭에서 발생되는 흙탕물을 효과적으로 관리하기 위해서는 최근 환경부에서 시범 추진하고 있는 농경지 완화조성, 토지 매수사업, 식생완충대 조성 등의 발생원 관리대책 확대 추진이 필요할 것으로 판단된다. 또한 소양호 유역의 비점오염원관리지역은 2020년 비점오염원 관리대책 시행계획이 수립되어 향후 2026년 비점오염 저감 대책이 추진됨에 따라 지속적이고 정밀한 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제56권2호
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• pp.127-139
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• 2023

대청호는 유역에 있는 비점오염원으로부터 유입되는 오염물질로 인해 남조류 과다증식에 기인한 녹조가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 녹조 관리 대책 중 하나로 인공습지를 설치하여 호소에 유입되는 오염물질을 저감하고 있다. 본 연구에서는 비점오염원의 관리방법으로 인공습지의 적용 가능성을 평가하기 위해 대청호 상류에 설치된 서화천 생태습지를 대상으로 2014년부터 2020년까지 유입수 및 유출수의 BOD, COD, SS, T-N, T-P 등 오염물질 농도를 분석하였다. 분석 결과 대체적으로 인공습지에서의 처리를 통해 오염물질의 농도가 감소하는 것이 확인되었으며, 특히, 유기물질보다 질소, 인과 같은 영양염류에 있어 높은 처리효율이 확인되었다. 유입수의 오염물질 농도에 따른 처리효율을 구간을 나누어 분석한 결과 대체적으로 고농도에서 처리효율이 높은 경향을 나타내었다. 설치 및 운영 경과에 따른 연도별 인공습지 처리효율을 분석한 결과, T-P에서 큰 변화가 확인되었다. 이는 인공습지 조성 초기에는 식생의 성장에 따라 높은 처리효율을 보였지만, 식생이 안정화되고 습지 퇴적층이 포화됨에 따라 처리효율이 점진적으로 감소한 결과로 판단된다. 본 연구의 결과는 초기 강우 등 높은 농도의 오염물질 유입 및 주기적인 퇴적토 준설 등의 관리가 이루어진다면 인공습지가 유역면적이 넓고, 비점오염원의 영향을 크게 받는 댐 저수지의 부영양화 억제에 유용한 수단이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.35-43
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• 2023

미래 유량분석은 기후변화 시나리오와 수문모형의 매개변수에 영향을 받고 이에 따른 불확실성이 존재한다. 본 연구에서는 Shared Socioeconomic Pathway (SSP) 시나리오와 수문모형 매개변수에 따른 미래 유량 분석의 불확실성을 분석하고자 하였다. SSP 시나리오 중, 대표적으로 사용되는 SSP2-4.5와 SSP5-8.5시나리오를 사용하였으며, 수문모형으로는 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 사용하였다. SWAT 모형의 매개변수는 SWAT-CUP을 이용해 관측된 유량 데이터에 따라 총 11개의 기간에 대해 매개변수 최적화를 각각 수행하였다. 그 후 분포의 차이를 계산 할 수 있는 Jensen-Shannon Divergence (JS-D)를 이용해 과거 유량 대비 미래 추정된 유량의 불확실성 분석을 수행하였다. 분석결과 미래 유량의 불확실성은 SSP5-8.5에서 SSP2-4.5보다 더 크게 분석되었으며, 가까운 미래(2021-2060년) 보다 먼 미래(2061-2100년)에서 더 크게 분석되었다. 강우-유출 분석은 수문모형 매개변수에 따라 88.5%-108.5%까지 차이가 발생하였으며, 이에 따라 미래 유량을 추정하는데 불확실성이 발생하였다. 본 연구에서의 수문 모형의 매개변수에 따른 미래 유량 추정의 불확실성은 평년 대비 유량이 적은 연도의 관측 유량 데이터를 이용한 매개변수를 이용할 시 불확실성이 크게 분석되었다. 또한 평년 대비 유량 변화가 큰 기간의 매개 변수일수록 미래 유량 추정의 불확실성이 크게 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5B호
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• pp.487-495
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• 2010

토양수분은 강우-유출, 에너지 수지, 증발 및 대기의 기후와 기상에 큰 영향을 미치고, 수문학적 거동에 중요한 역할을 한다. 미국의 NASA와 USDA는 전 지구 토양수분 관측을 위해 2002년부터 2005년까지 매년 Soil Moisture Experiment(SMEX)의 실험 실측, 항공기, 원격탐사를 이용한 토양수분 자료를 평가하여 지표와 대기의 수문학적 연구를 위해 기초가 되는 자료를 제공하고 있다. 본 연구의 목적은 SMEX02에 따른 항공기 원격탐사를 이용한 토양수분 데이터와 In-situ를 이용한 토양수분 데이터와의 상관관계를 분석하고, 항공기를 이용한 데이터의 활용성에 대해서 분석하는 것이다. 미국의 Iowa 주 Walnut Creek 유역을 대상으로 항공기를 이용한 Polarimetric Scanning Radiometer(PSR)의 C-band와 In-situ에 의한 데이터의 시공간적 스케일을 조합하여 4개 지점(WC15, WC16, WC23, WC24)에서 관측된 10일간의 토양수분 자료를 비교, 분석하였다. PSR의 C-band와 4개의 지점에 대한 7개 깊이의 In-situ 토양수분 데이터와의 상관성을 분석한 결과, 2-10 cm 깊이에서 상호 상관성이 가장 유의함을 보여 주었다. Rank Sum test와 t-test의 결과, 유의수준 10%에 대해 4개 지점 모두 10 cm에서 평균이 같고, 7 cm와 10 cm에서 중앙값이 같았다. 또한 확률분포의 적합도 검정을 위해 PPCC test를 실시한 결과, PSR에 의한 토양수분 데이터는 대체적으로 정규분포, 대수분포, Gumbel 분포 모두 성립하였고, 대상 지역별 깊이에 따라 토양수분의 분포형은 10 cm 깊이에서 정규분포보다 대수정규분포와 Gumbel 분포가 더 유의하였다. 본 연구를 통하여 PSR 토양수분은 7 cm와 10 cm 깊이의 관측 토양수분 자료로 대체될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 우리나라에서도 항공기 및 인공위성을 이용한 토양수분 자료를 활용하여 수문학적 연구에 기초가 되는 자료로서 활용이 가능하며, PSR의 C-band를 이용하여 토양수분 관측 시 약 7-10 cm에 대한 토양수분을 증명할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.121-121
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• 2022

한국과 미국은 2018년 8월에 발표한 메콩우호국(Friends of the Lower Mekong, FLM) "메콩지역 수자원 데이터 관리 및 정보공유 강화에 관한 공동성명"을 계기로 메콩유역의 실시간 수자원 변동 모니터링 및 분석과 수자원 데이터 공동활용 역량을 강화하여 효율적이고 과학적인 수자원관리 지원과 함께 한국의 신남방정책과 미국의 인도-태평양 전략 시너지효과를 극대화하고자 메콩 주변국 재해경감 및 수자원 데이터 활용 역량강화를 위한 글로벌 위성기반 수문자료의 생산·활용 및 홍수·가뭄 등의 수재해 분석기술을 개발하고 있다. 여기에는 한국 K-water의 물관리 기술과 미국 NASA, USACE의 위성활용 및 수자원분석 기술을 접목하여 메콩지역의 체계적인 물관리 및 재해로부터 안전성 확보 기여에 목표를 두고 연구를 진행 중에 있다. 본 연구에서는 전 세계적으로 광범위하게 활용되고 있는 미공병단(USACE, U.S. Army Corps of Engineers)의 HEC software 프로그램을 메콩 시범지역(pilot area)에 적용하여 수리/수문모델 구축을 진행하고 있다. 구축되는 모형은 유역 상류 댐의 연계 모의운영 및 하류 홍수분석이 동시 가능한 HEC-RTS(Real-Time Simulation)로 이는 HEC-HMS, -ResSim, -RAS와 -FIA 모형이 순차적으로 결합된 수리/수문 모델링 시스템이다. 모형의 시범적용 지역은 현지 메콩위원회(MRC, Mekong River Comission)의 의견 등을 반영, 메콩강 하류지역(Lower Mekong) 본류 유역에 위성자료 활용 및 준실시간(near real-time)으로 댐 모의운영 등을 고려할 수 있는 JingHong댐(중국 란창강 최하류)에서 라오스 Xayaburi댐(메콩강 최상류)까지의 구간을 선정하였으며, 전년도에는HEC-RTS 중 HMS(Hydrologic Modeling System) 모형 적용을 중심으로 가용한 위성자료(GPM IMERG)를 활용하여 과거 홍수사상에 대한 모의를 고려한 강우-유출모형의 구축을 완료하였다. 이에 연속하여 금년도에는 동일유역 내 하천 단면 등이 확보된 Chiang Saen 지점에서 Xayaburi 댐까지의 구간에 대해 RAS(River Analysis System)을 구축할 예정으로 구축된 RAS 모형은 HEC-RTS에 포함되어 메콩 시범지역의 종합적 수리/수문분석에 적용될 예정이다.

• 환경영향평가
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• 제32권5호
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• pp.291-304
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• 2023

녹조로 널리 알려진 남조류 과다증식은 심미적 불쾌감뿐만 아니라 독성물질을 생성하기 때문에 댐 수질 관리에 있어 큰 문제가 되고 있다. 녹조 발생을 억제하기 위하여 호소 유역으로부터 유입되는 비점오염물질 특히, 영양염류 저감이 필요하다. 본 연구에서는 친환경적 방법으로 알려진 인공습지의 장기간 운영 결과를 분석하여 비점오염물질 제어 수단으로서 인공습지의 적용 가능성 및 공정운영 관련 기초자료를 구축하기 위하여, 2014~2020년 동안 대청호 유역에 위치한 안내천 인공습지의 오염물질 처리효율을 분석하였다. 분석 결과, BOD 14.3%, COD 17.9%, SS 50.0%, T-N 19.0%, T-P 35.4%로 인공습지가 오염 물질 제거에 효과적임을 확인하였다. 계절별 처리효율은 오염물질별로 다른 경향을 보였는데, 주로 미생물의 반응에 의해 제거되는 BOD, COD, T-N은 겨울철에 비해 봄~가을에 높은 처리효율을 나타내었다. 그러나 수생식물에 의해 주로 제거되는 T-P는 처리효율에 있어 겨울에도 안정적인 처리효율을 나타내 호소 유입부하를 저감하는 데 효과적임을 확인하였다. 오염부하에 따른 제거율은 모든 오염물질이 유입수의 중간농도 및 고농도 구간에서 유출수 농도가 통계적으로 유의하게 감소한 것으로 나타났다. 이는 초기 강우와 같은 고부하 조건에서도 인공습지가 호소로 유입되는 비점오염물질을 안정적으로 제거해 호소의 부영양화를 억제하는 데 효과적으로 활용될 수 있음을 보여준다. 다만, 습지는 자연정화에 기반한 시설로 인위적인 공정 제어가 어렵기 때문에 향후 유역별 특성에 따라 다양한 운영사례 연구가 정립된다면 우리나라 호소의 녹조 문제 해결을 위해 유용한 방법이 될 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제25권3호
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• pp.218-225
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• 2023

영농형 태양광 시스템은 노지 작물 경작과 동일한 토지 상부에 설치된 태양광 패널을 통한 발전을 동시에 하는 시스템이다. 지금까지 영농형 태양광은 에너지와 식량의 양자구도로만 집중되어있다. 영농환경 중 하나인 토양수분은 강우 또는 관개수로 증발 및 유출⋅침투로 손실된 수분을 공급받아 노지 작물 생산에 기여한다. 본 연구는 식량, 에너지와 함께 물의 개념을 포함하여 영농형 태양광 시설을 보고자 하였으며, 미기상 관측을 통해 봄 기간 동안 휴경논에서 영농형 태양광 시설 하부의 토양수분과 지온의 변화를 분석하였다. 영농형 태양광 하부는 패널로 인한 부분차광 조건으로 지면에 입사되는 광 에너지량이 감소하여 지온이 낮아질 뿐만 아니라 토양수분 손실이 적어 대조구인 노지에 비해 습윤한 조건을 보인다. 또한, 태양광 하부는 에너지 제한 환경이며, 상대적으로 지온이 높은 노지는 수분 제한 환경으로 설명된다. 노지와 태양광 하부의 상이한 토양수분 환경은 필연적으로 작물에 영향을 미칠 것이며, 농업 환경과 농촌 경제를 고려한 지속가능한 대처가 필요하겠다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.149-153
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• 2008

개발에 따른 수질오염을 최소화하기 위해서는 사업 전 후에 발생하는 오염량을 정량적으로 산정하여 관리할 필요가 있다. 점 오염원(point source)은 발생대상과 규모가 확정적이므로 법률적으로 강화된 기준에 의하여 충분한 대책을 수립할 수 있다. 이에 반해 비점오염원(non-point source)은 점오염원을 제외한 모든 오염원으로 발생기구나 전파경로에 대한 관리가 점오염원의 경우보다는 어렵다. 기존의 비점오염원 관리를 위한 강우량의 규모결정은 단순히 손실우량을 가정하여 이보다 큰 강우량을 이용하였으나 이는 연간 발생횟수나 지속시간에 대한 항은 거의 고려하지 못하는 실정이다. 이를 해결하기 위해서는 적정 설계강우량의 크기를 연간 발생횟수나 지속시간을 고려하여 결정하고 초기손실량, 유출률, 연간강우량, 연간강우횟수에 대한 적절한 민감도 분석(sensitivity analysis)이 동시에 수행 되어야한다. 본 연구에서는 평상시 강우의 발생특성에 대한 해석 기법연구와 해석적 확률기법(analytical probabilistic method)을 도입하고 공학적으로 합리적인 정량적 산정방법 및 최적환경용량 산정기법에 대하여 제시하여 실제 개발사업에서 합리적인 비점오염원 처리시설의 용량 및 효율을 결정할 수 있도록 하여 최적의 유역관리가 가능하도록 제안하였으며, 이를 위한 실증적 적용결과 분석을 위하여 유역자체개발에 의한 택지개발사례를 검토하였다. 앞으로도 개발은 계속 이루어질 수밖에 없으며, 개발에 따른 영향을 최소화하여 지속가능한 개발을 이루어야 한다. 특히 수자원의 이용에서 유역자체 개발과 더불어 수자원자체 개발에서도 점오염원의 관리만으로는 수질관리가 불가능한 것으로 판단되었다. 비점 오염원의 관리 시스템은 지속적으로 개발되고 있으나 정량적인 환경용량 산정 없이 편의적 접근이 시도되는 현실에 비추어 보다 공학적이고 정확한 판단이 필요한 시점이다. 이러한 일련의 기작으로 개발에 의하여 추가 발생되는 비점오염원의 양을 정량적으로 산정하여 자연상태보다 적극적인 대책을 수립하면 개발에 따른 오염원의 최소화뿐만 아니라 자연상태보다 효율적인 유지관리가 가능하다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.67-76
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• 2013

폐기물 매립시설은 침출수의 발생 및 누출로 인하여 인근 지표수나 지하수의 오염을 초래할 수 있기 때문에 각별한 관리가 요구된다. 침출수는 차수층의 설치로 인하여 외부로 누출되지 않으나, 매립 중 날카로운 폐기물이나 매립장비로부터 차수층이 손상 받을 우려가 있기 때문에 차수층을 보호할 수 있는 시설이 필요하다. 국내에서는 1999년에 폐기물관리법이 개정되면서 폐기물 매립시설 사면부 위 토목합성수지라이너를 보호하고 침출수를 원활하게 배수시키기 위한 보호 및 배수층의 설치를 의무화하였으며, 차수층을 보호하는 동시에 침출수를 신속히 배수시켜 줄 수 있는 기술들이 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 배수망에 투수성이 우수한 충진재를 삽입하는 방법을 착안하여 폐기물 매립시설 사면부 차수층 위에서 침출수 집배수 및 보호층(Leachate Collection Removal and Protection System, LCRPs)으로서 Geo-Multicell-Composite(GMC)의 적용가능성을 알아보기 위하여 침출수의 배수기능과 차수층의 보호기능에 대하여 연구하고자 한다. GMC의 수평투과능계수를 측정한 결과 $8.0{\times}10^{-4}m^2/s$로 법적기준을 만족시켰다. 또한 GMC의 충진재로 사용된 쇄석은 수직투수계수가 5.0cm/s, 꿰뚫림강도는 140.2kgf로 매우 효과적인 것으로 나타났다. GMC 모형시실에서 인공강우를 통한 강우배출실험 결과, 최대유량인 1120L/hr로 살포시에도 표면 유출수 없이 약 92 ~ 97%가 침투되었다. 추후에는 충진재로 사용된 쇄석 대신 재활용골재 등을 사용하여 재활용골재의 활용성 증가와 그로 인한 시공비용 절감의 효과에 대한 연구가 기대된다.

• 한국조경학회지
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• 제48권1호
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• pp.25-34
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• 2020

유역의 토지이용과 하천에 인접한 수변림은 하천의 수질을 결정하는 중요한 요인이다. 특히 유역의 개발지역은 불투수면을 증가시키고, 강우유출 특성과 비점오염물질 거동을 변화시켜 하천의 수질을 악화시킨다. 한편, 수변림은 다양한 수문학적, 생화학적 및 생태학적 작용을 통해 유역의 토지이용이 수질에 미치는 영향을 완화시키는 것으로 보고되어 왔다. 하천의 수질은 다양한 요인들에 의해 영향을 받기 때문에 요인들 간 인과관계를 이해하는 것이 중요하다. 본 연구는 인과관계를 분석할 수 있는 구조방정식모형을 통해 하천환경 특성, 유역의 개발지역 면적, 수변림의 공간적 구조가 총질소 농도에 미치는 구조적 관계 분석에 목적을 두고 수행되었다. 연구 대상지는 낙동강 대권역으로 선정하였으며, 수질 자료는 2012년 환경부의 「전국 하천 수생태계 현황 조사 및 건강성 평가」 결과를 이용하였다. 환경부의 토지피복도에서 수변림과 개발지역 데이터를 추출하여 SPSS Amos 프로그램을 통해 구조방정식모형을 추정하였다. 모형 추정 결과, 개발지역은 고도에 의해 결정되며 수변림의 공간적 구조는 개발지역 면적에 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한, 개발지역 면적은 총질소 농도에 직접적인 영향과 수변림의 공간적 구조를 통해 간접적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 개발지역은 수변림의 LDI와 총질소 농도를 증가시키고 LPI와 PLAND를 감소시키며 LDI와 PLAND는 총질소 농도를 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 유역의 개발지역이 하천의 총질소 농도에 직간접적으로 영향을 미치나, 수변림이 공간적으로 안정적인 구조를 갖고 식생이 풍부할 경우, 개발지역이 하천 수질에 미치는 부정적인 영향을 상당히 완화시킬 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 중장기적인 유역 관리 계획 수립 시, 하천의 수질 회복을 위해서는 유역의 개발지역 비율을 최소화하는 것이 중요하며, 유역 개발에 의한 하천 수질의 영향을 완화하기 위해서는 수변림의 양과 구조의 복원 및 관리가 필요하다.