• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2019

하구에 조성된 담수호 (estuarine reservoir)는 하천 출구점이 해양과 만나는 지점에 방조제 건설을 통해 형성되는 인공 호수이다. 방조제 건설과 함께 간척을 실시함에 따라 생성되는 토지를 농업용지로 활용하는 경우, 담수호는 농업수자원으로서 활용될 수 있으며 담수호의 수질 문제는 영농 활동에 중요한 요소로 작용하게 된다. 담수호의 수질을 관리는 크게 유역 대책과 호내 대책으로 나누어 이루어지고 있으며, 담수호 수질 관리 계획 수립에 앞서 담수호 수질 관리 방안에 따른 담수호 수질의 영향을 분석하는 것이 중요하다. 실제 다양한 유역 대책과 호내 대책을 적용하면서 그 효과를 검증하기에는 시간 및 경제적 한계성을 지니고 있으므로, 유역 및 호소 수질 모델링을 통한 수질 관리 시나리오별 담수호 수질 모의가 효율적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 농업용수 목표수질인 IV등급을 상회하여 수질 관리를 위한 대책이 시급한 담수호를 대상으로 유역 및 호소 모의 모델을 연계하여 다양한 수질 관리 시나리오에 따른 호내 수질 모의 결과를 비교 검토하였다. 본 연구에서 사용한 유역 모델은 최근에 개발된 SWAT Plus 모델로 기존의 SWAT 모델의 수문 해석 요소 중 일부를 알고리즘 개선한 것이 특징이다. 호소 모의 모델로는 3차원 수리 및 수질 해석에 많이 활용되고 있는 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 이용하였다. 또한 두 모형을 연계 운영하여 모의의 정확도를 높이기 위한 매개변수 최적화를 수행하였다. 본 연구를 통해 수질 개선대책의 평가 및 추진가능성에 대한 분석을 수행하여, 정량적인 농업용수 수질 기준을 만족하기 위한 담수호 수질 최적관리방안을 도출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.348-348
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• 2020

우리나라 하구에 조성된 담수호의 수자원은 다양한 용수 목적에 맞게 활용하고 있으며, 수질 기준에 부합하는 용수를 공급하고 담수호 및 간척지의 친환경적 가치를 높이기 위해서는 담수호의 상류 유역 및 유입 오염물질, 그리고 담수호 수체 특성에 대한 종합적인 이해를 기반으로 수질 오염 관리 대책을 수립하는 것이 중요하다. 일반적으로 담수호 개선을 위한 방안의 선정 방식은 연평균 수질 농도를 기준으로 목표하고자 하는 수질 기준의 만족 여부에 대한 평가와 경제적 평가를 함께 고려하여 최적의사결정 기반으로 주로 이루어져 왔다. 그러나 기존의 평가 방법에서는 목표 수질의 만족 여부가 중요하다는 점에서 담수호 수자원의 시기별 활용성에 대한 고려를 간과하기 쉽다. 또한 담수호 수자원 시스템의 수질 악화에 대한 회복탄력성을 높이는 일은 단순히 유역관리대책의 적용에 따른 수질 개선 문제와는 별도로 담수호 수자원 시스템의 지속 가능성과 연관된다는 점에서 기존의 평가 방식을 보완하기 위한 수단이 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 담수호 수자원 관리 방안을 평가하는 데 있어서 회복탄력성의 개념을 활용하였으며, 각 방안에 대한 시간적 변화에 따른 담수호의 회복탄력성 특징을 고려하기 위하여 동적 회복탄력성 개념 및 평가 방법을 도입하였다. 본 연구에서는 우선 기존의 수질 평가 방법에 따라 간월호를 대상으로 수질 개선 방안별 수질 변화를 SWAT-EFDC 연계모형을 통해 모의하고, 연평균 수질 농도와 총인 삭감량에 대해 분석하였다. 분석 결과, 간월호의 지형학적 특성에 따라 간월호 상류 구간의 수질 농도가 다른 구간에 비해 높게 나타났으며, 상류 구역의 경우 준설 시나리오만으로는 목표 수질을 달성하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서, 상류 구역의 수질 목표 달성을 위해서는 준설 시나리오만으로는 한계가 있으므로 상류 유역 출구부에 위치한 하수처리시설의 총인 배출부하량을 삭감과 추가적인 유역 수질 관리 대책이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.165-165
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• 2022

담수호는 하구에 방조제를 축조하여 인위적으로 조성된 저수지로, 배수갑문을 통해 적정수위를 유지하면서 이수 목적의 수자원으로 재활용할 경우 경제적이며 효율적인 수자원이 될 수 있다. 한편, 담수호는 유역의 최하류에 위치하므로 담수호의 통합적 수자원 관리를 위해서는 상류 유역 특성과 유입 오염물질 및 수체 특성에 대한 종합적인 이해를 바탕으로 수문, 수질, 염도 등 다양한수자원 요소를 고려하여 적절한 관리방안을 수립할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 유역모형 및 호소모형을 연계하여 담수호의 내외 수위차를 고려한 배수갑문 운영 시나리오에 따른 호내 수문 및 수질 측면에서의 영향을 정량적으로 분석하였다. 충청남도 서산시에 위치한 간월호를 대상으로 HSPF (Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 적용하여 상류유역의 장기유출량 및 수질 모의를 수행하여 호내 유입량 자료로 활용하였다. 호소 내 수리-수질 모의를 위해 3차원 수리해석 모형인 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code)와 호소수질모의 모형인 WASP (Water Quality Analysis Simulation Program)을 연계하여 배수갑문 운영에 따른 호내 수문 및 수질 변화를 모의하였다. 본 연구의 결과는 향후 수문 및 수질 영향을 고려한 담수호의 최적 수자원 관리방안 수립하는데 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.469-469
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• 2022

하구담수호는 하천의 종점에서 해양과 만나는 곳에 방조제를 건설해 담수를 유도하여 형성되는 인공호수이다. 유역 말단에 위치하기 때문에 유역에서 유출되는 모든 수자원을 확보할 수 있는 장점이 있지만, 유역에서 발생하는 오염물질이 모두 유입되고 인공적인 담수의 특성 때문에 수질이 악화되기 쉬운 조건을 지니고 있다. 담수호의 수질관리는 유입되는 오염물질의 양이 많고 담수된 수자원량도 많으므로 부분적인 방법으로는 개선이 어려우며, 유역과 호소를 포함한 종합적인 대책이 필요하다. 담수호의 수질관리대책 수립은 크게 상류 유역에 대한 대책과 호소에 대한 대책으로 구분된다. 대표적인 대책으로는 상류 유역의 하수처리장, 축사, 농경지 관리를 통한 배출부하량 감소와 호소 내 수질개선을 위한 습지, 저류지 건설 및 준설을 통한 내부부하 감소 등이 있다. 이처럼 담수호의 수질관리를 위해서는 상류 유역에서 호소까지 종합적으로 고려해야 한다. 본 연구에서는 유역모형과 호소모형의 연계를 통해 간월호 유역을 모의하였다. 유역모형은 HSPF(Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 사용하였으며, 유역 내 3개의 하수처리장과 1개의 분뇨처리장을 고려하였으며, 4개 지점에 대하여 보정 및 검정을 시행하였다. 호소모형은 EFDC-WASP 연계모형을 이용하였으며, HSPF에서 모의 된 유입량과 호내 설치된 4개의 양수장, 배수갑문 운영일지를 고려하여 모의하였다. 호소 내 수질 측정지점에 대하여 T-N, T-P에 대하여 보정 및 검정을 수행하였다. 본 연구는 담수호 수질관리를 위한 분석시스템 구축으로 추후 대책에 따른 효과분석에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.492-492
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• 2022

최근 농업용 담수호 내에서 발생하는 녹조 및 수질오염으로 인한 민원이 증가하고 있다. 농업용수로 이용하고 있는 농업용 담수호의 수질관리는 상류유역에서 유입되는 오염원관리가 중요하나 장기적인 유역계획이 수립되어야하므로 즉각적인 수질개선효과를 기대하기 어렵다. 또한 호 내 수질관리는 광범위한 수면적으로 인해 인력 운영 및 시간적 소모가 크며, 일시적인 수질관리만 기대할 수 있다. 장치형 시설을 설치할 경우 막대한 시설비가 소요되며, 지속적으로 체계적인 유지관리가 필요하다. 따라서 담수호 내 수환경 특성을 고려하여 자율감시 및 수처리 장치를 이용한 지속가능한 수질관리가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 담수호의 자율적인 수질관리를 위해 무인항법장비와 자동 수처리 장치를 융합한 제품을 제작하여 현장적용을 통해 수질개선 효과를 분석하였다. 무인 자율 이동장치에 설치된 자동 수처리 장치는 녹조발생에 대응하기 위해 환경부에서 고시한 수처리체(황산알루미늄, Alum)를 이용한 약품 살포 장치를 제작하였다. 자율항법장치의 운행 구역을 지정하고, 총 5회 지정된 구역내에서 약품을 살포하고, 미살포 구역을 대조군으로 하여 살포 구역과 수질개선효과를 비교하였다. 비교 결과 수질 항목별 자동 수처리 장치에 의한 수질 저감효율은 ○ COD 13.8%, TOC 18.6%, SS 23.3%, T-N 8.4%, T-P 58.9%, Chl-a 74.4%로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권1호
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• pp.9-19
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• 2024

본 연구는 공개된 수질측정 자료를 이용하여 담수호의 수질변화추이를 분석하고 수질항목의 이상여부의 판단기준을 마련하며, 자료로부터 부영양화의 지표인 Chlorophyll-a를 예측할 수 있는 회귀모형을 구성하여 담수호 관리에 이용할 수 있는 방안을 검토하고자 하였다. 이에 따라 서해안 담수호 3개소를 선정하여 약 20년간의 수질항목자료를 회귀분석 방법으로 분석하고, 각 수질항목의 연중 주기적인 변화를 나타내는 회귀식과 신뢰도 95%에서의 표준편차를 산정함으로서 이상 여부의 판단방법을 제시하였다. 또한 불규칙한 관측일로부터 Chlorophyll-a의 시간적 변화율을 산정하고, 다른 수질항목간의 상관관계 분석 및 회귀모형을 구성하여 분석함으로서 수질측정 자료만을 이용하여 Chlorophyll-a의 변화를 예상할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 연구결과는 통계학적 모형에 의한 근사적인 수질예측방법으로서 향후 수질측정 자료의 양적·질적 개선이 이루어진다면 담수호 수질관리에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2018년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.547-548
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• 2018

본 논문에서는 담수호 및 하천유역에서 수질오염을 정확하게 예측하기 위해서 GIS 기반의 공간정보를 활용하여 수질모델 시스템을 구축하여 향후 담수호 유역의 종합적인 수질관리 방법을 제시하고 수질 모델링을 통해 오염원의 체계적인 관리와 자동화된 공간정보를 활용하여 수문 및 수질모델을 용이하고 효율적으로 운용하고자 본 연구를 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.462-462
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• 2018

국내 신규댐 건설에 있어, 침수토양의 용출에 의한 호내 수질영향에 대해서는 현재까지 정량화된 사례는 찾기 어려우며, 댐 담수 초기에 증가되는 오염원에 대한 정확한 조사자료의 부족으로 담수이후의 수질변화에 대한 정확한 예측이 어려운 실정이다. 따라서 외부 오염부하의 강우시 유입과 퇴적물로부터의 영양염용출 등의 내부 오염부하가 함께 고려된 수질예측기법의 적용이 필요하다. 수몰지 토양 및 호내로부터의 내부부하에 있어서는 퇴적물 내의 다량 존재하는 오염물이 재용출 되거나 퇴적물 내의 화학적 생물학적 반응이 하천 수질에 악영향을 미치게 된다. 대부분 수몰지토양에서 수층으로 용출되는 유기물의 양은 수층에서 퇴적물로 흡수 또는 침강 되는 것보다 많은 경우도 있으며, 오염된 수계에서는 내부 부하량이 과다할 경우 수질 개선을 어렵게 하는 요인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 2016년 시험담수 예정지인 신규댐 수몰지를 대상으로 토양에 포함된 유기물이 자연상태에서 수체로 용출되는 특성을 분석하여 수질에 미치는 영향을 검토하고자 한다. 댐 수몰지의 토양 시료는 시험담수전 2016년 7월, 토지이용 유형별로 5개지점(논, 밭, 대지, 임야, 하천)에서 시료를 채집하여 총 36일간 용출실험을 실시하였으며, 수층내 용존산소 조건을 호기성 조건과 혐기성 조건으로 나누어 실험하였다. 수질분석은 COD, T-N, T-P, $PO_4-P$등 9개 항목에 대해 실험기간 중 13회 실시하였다. 토양별 점유면적 대비 일 용출량은(kg/day) COD 63 kg/day, T-N 93.6 kg/day, T-P 5.8 kg/day, $PO_4-P$ 4.6 kg/day 였으며, 수몰지 내 토지이용현황별 오염원 기여율은 임야, 밭, 하천, 논, 대지 순 이었다. 본 실험은 수몰지토양의 순수용출량만을 담수개시~36일간 측정한 결과로서 실제 저수지환경에서는 실험값보다 낮을 것으로 판단되며, 수중 수질환경 변화 및 퇴적물의 퇴적 등으로 인하여 원토양으로부터의 용출로 인한 수질에의 영향은 시간의 경과와 함께 변화 또는 감소될 것으로 예상된다. 따라서 본 실험결과는 담수초기의 영향으로 국한하여 해석하는 것이 바람직하며, 보다 장기적인 영향파악을 위해서는 담수 후의 퇴적물의 거동(퇴적현황) 파악 및 담수 후 퇴적물의 장기용출실험을 통한 용출량 검토가 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2023

최근 급격한 기후변화와 하천수 사용량의 증가로 수문학적 변동성이 증가하면서 지표수와 지하수의 통합 관리 필요성이 증대되고 있다. 이에 따라 SWAT-MODFLOW 모델은 지표수와 지하수 간의 수문학적 상호작용을 고려한 시공간적 지하수함양량의 분포와 하천과 대수층 간의 물 교환량, 장기 유출 및 수질 거동 해석 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 이 모델은 국내 농업 유역 내 담수 논에서의 영농활동을 고려한 시단위 유출 및 수질 예측과 지표수-지하수 통합 해석에 어려움이 있다. 우리나라의 경우 전국 농지 면적 중 논이 약 50%를 차지하고 있음에도 불구하고 아직까지 국내 담수 논 특성을 고려하여 지표수-지하수 통합 해석이 가능한 수문 모델이 개발 된 바 없다. 이에 본 연구에서는 고해상도 시강우량에 따른 담수 논에서의 증발, 침투, 관개, 배수 등 모의가 가능한 Hourly SWAT-PADDY 모듈을 개발하고, SWAT-MODFLOW 모델의 수문 프로세스와의 연계를 통해 지표수-지하수 통합 해석이 가능한 Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델을 개발하였다. Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델은 사용자가 구축한 담수 논의 입력자료(담수, 관개, 낙수 일정 등)를 기준으로 논의 담수 및 비담수 시기에 따른 시단위 물수지 해석과 이를 고려한 유출량, 수질, 지하수함양량, 하천과 대수층 간의 물 교환량 산정이 가능하다. 본 연구에서 개발 된 Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델은 국내 농업 유역에서의 지표수-지하수 통합 관리 대책 수립 방향을 제시하기 위한 도구로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 향후 논의 관개 용수 공급원 연계를 통한 모델의 고도화 방안과 최적의 논 영농 데이터베이스가 마련된다면 보다 정량적인 물수지 해석 기반의 지표수-지하수 통합 모델링이 가능할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.958-962
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• 2006

하수처리수를 농업용수로 관개함에 있어서, 관개 유입수 및 논 담수에서의 수질은 작물이나 인체에 미치는 영향이 크다. 따라서 하수재처리수를 농업용수로 사용함에 있어서 수질 기준이 필요하게 되었으며, 이에 환경부에서 $\ulcorner$하수처리 재이용 수질 권고기준$\lrcorner$을 마련하게 되었다. 본 연구에서는 환경부에서 제시한 하수처리 재이용 수질 권고기준에 제시된 수질기준과 본 시험에 사용된 하수처리장 방류수 및 하수재 처리수의 수질을 비교하여 하수처리수의 농업용수 재이용의 적합성을 판단하였으며, 수질 모니터링을 실시하여 논에서의 수질 정화효율을 알아보았다. 본 시험을 위하여 경기도 수원시 하수처리장 인근에 시험포장을 설치하였으며, 하수처리장 방류수와 하수재처리수(여과, 소독, 저류)를 이용하여 논벼 작물 생육시험을 실시하였다. 하수처리장 방류수 수질과 하수재처리수의 수질을 분석한 결과, 수질 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 4년간 실시된 논 유입수 및 담수의 수질 모니터링 결과 논에서의 수질 정화 효율은 TN의 경우 $40{\sim}65%$, TP의 경우 $15{\sim}60%$로 나타났다. 이는 배출수를 통한 하천이나 호소로의 유입에 있어서 환경개선효과를 기대할 수 있을 것이다. 농작업시 인체에 미치는 보건위생정도를 평가하기 위하여 지표미생물의 농도를 분석하였으며, 하수 재이용에 따른 농업용수 활용에 있어 인체에 크게 문제가 되지 않는 것으로 나타났다.