• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.262-262
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• 2020

새만금 유역 내에는 다수의 보 및 제수문이 위치하고 있으며, 관개, 배수, 오염원 등이 영향을 받고 있다. 선행연구 중에는 보 및 제수문을 고려하기 위해 모형의 소스코드를 일부 수정하여 연구되고 있으나 유역모형으로 구현하기에는 한계가 있으며, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 만경강 유역을 대상으로 유역 모형과 전산유체역학 모형을 이용하여 하류 제수문에 대한 유입, 유출 그리고 오염원 등의 영향을 분석하고자 한다. SWAT (Soil and water assessment tool)은 유역 모형으로 미국 농무부에서 농업유역의 수문순환 및 비점오염원을 모의하기 위해 개발한 모형이다. CFD (Computational fluid dynamics)는 전산유체역학 모형으로 구조물을 설계하고 유체, 기체 등을 모의할 수 있다. SWAT 모형을 이용하여 농업유역 하류 제수문 위치를 출구로 지정하여 수문을 모의하고 그 결과자료는 CFD에 입력할 수 있다. CFD는 하류 제수문 구조물을 설계하고 SWAT 모형의 수문자료를 입력하여 제수문의 영향을 평가할 수 있다. 우선, 만경강 유역을 대상유역으로 선정하고 부용, 황산, 상리, 고은교 등 제수문의 위치를 파악하였다. SWAT 모형 구축을 위해 2015-2018년까지 기상, 수위, 유량 관측자료를 수집하였으며, 보정기간과 검증기간은 각 2년이며, 모형 성능 검증에 사용한 적합성 평가 지수는 R² (Determine coefficient), RMSE (Root mean square error), 그리고 NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient)를 사용하였다. 모형의 보정은 SWAT-CUP 자동보정프로그램을 사용하였으며, 모형의 보정지수는 NSE를 사용하였고, 1,000회 반복 수행을 통해 매개변수를 최적화하였다. 보정기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R², RMSE 그리고 NSE가 각각 0.84, 2.96 mm/day, 0.70을 나타냈다. 검증기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R², RMSE 그리고 NSE가 각각 0.72, 2.94 mm/day, 0.46을 나타냈다. 본 연구는 유역 차원과 구조물 차원의 모델링을 연계하는 것으로 향후 제수문 모니터링 자료를 활용하여 CFD 모형을 구축하고 유입량에 따른 제수문의 검보정 및 영향을 평가하고자 한다. 이러한 결과는 최근 기후변화에 따라 급격히 변화하는 유역환경에 대처할 수 있는 방안이 될 수 있을 것이며, 제수문 시설을 관리하는 기관에서도 합리적인 운영방안에 대한 기초자료로 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.288-288
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• 2016

유역단위 오염부하량 산정에는 SWAT, HSPF 등의 물리적 매개변수 기반 분포형 모형이 주로 사용되고 있으나, 공간분포형 입력자료로 인한 많은 매개변수는 모의 과정을 복잡하게 하며, 보정 과정에 있어 많은 시간과 노력을 요구하는 단점이 있다. 이로 인해 실무에서는 원단위법이나 유량-부하량 관계식과 같은 통계적 분석에 의한 회귀식이 주로 사용되고 있다. 그 중 LOADEST는 회귀식 기반 프로그램으로, 다양한 연구자들에 의해 연구되고 있으나, 수질 모형과의 모의능력을 비교하는 연구는 부족하다. 본 연구에서는 청미천 상류유역을 대상으로 유역특성에 따른 LOADEST 기반 회귀식의 매개변수를 추정하여 오염부하량을 모의하고, SWAT 모형에 의한 오염부하량 모의결과와 비교 평가하고자 한다. 모형의 구동 및 회귀식 매개변수 추정에 필요한 입력 자료는 용인시 백암면 일대에서 2013년부터 2015년까지 모니터링한 수질, 유량 및 기상자료와 지형자료 (토지이용도, 토양도, 수치표고자료)를 이용하여 구축하였다. LOADEST 기반 회귀식의 매개 변수 추정은 김계웅 (2015)이 개발한 방법을 사용하였으며, 유역면적, 토지이용비율 등은 지형자료를 이용하여 산정하였다. SWAT 모형의 보정은 2013년부터 2014년까지의 자료를 이용하였으며, 2015년 자료를 이용하여 검정하였다. 본 연구의 결과는 비점오염원 모델에 대한 이해를 넓히고, 오염부하량 모의를 위한 모형 선정에 있어 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.2064-2068
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• 2007

합류식 하수도는 오수와 우수를 동시에 배제하는 하수관거 시스템으로 시공이 쉽고 건설비용이 저렴한 반면에 강우시 차집되지 않고 월류되는 유출량으로 인해 수체에 악영향을 초래한다. 관거에서 유출되는 유출수는 강우 초기에 유역에서 집중적으로 유출되는 비점오염원과 하수 및 관거내 오염물질 등을 동반하여 수질 개선을 어렵게 하고 수질 악화를 가중시킨다. 본 연구에서는 기존 유역에 설치된 합류식 하수관거를 분류식으로 개선하고 강우시 초기 세척에 의해 유입하는 비점오염원을 삭감하기 위한 초기우수 처리시설 설치에 따른 M 저수지 수질개선 효과를 수치모델을 사용하여 모의하였다. 저수지의 수질예측은 횡방향 평균 2차원 저수지 수리 및 수질모델인 CE-QUAL-W2를 사용하였다. 저수지 유입량은 군산기상대에서 관측한 일별 강우량 자료를 이용하여 일별 유출량을 산정하였고, 댐 방류량 자료는 M저수지의 2006년 일별 관측수위를 이용하여 유입량과 수위-체적 곡선으로부터 산정하였다. 모델의 보정은 2005년 5월과 8월에 측정한 수질자료를 이용하여 수행하였으며, 저수지의 관측값과 모의결과는 저수지 중앙부 대표지점에서 이루어졌으며, 모델은 관측값을 잘 반영하였다. 모의 결과 M 저수지의 연평균 BOD농도는 합류식(1.25 mg/L)에 비해 분류식 하수 관거(0.91 mg/L)를 도입할 경우 27.2% 개선되었으며, 초기우수 처리시설(0.84 mg/L)을 추가 할 경우 32.8%까지 개선효과가 상승하였다. 기존 합류식 하수관거의 경우 연간 유출부하량은 7,713 kg/yr이었으며, 분류식으로 전환할 경우 2,256 kg/yr, 초기우수처리시설을 추가할 경우 902 kg/yr로 삭감되는 것으로 예측되었다. 분류식하수관거와 초기우수처리를 모두 이행할 경우, BOD와 COD 기준이 호수 수질 기준 II등급 이내로 유지되며, T-P 농도는 0.02mg/L 이하로 유지되어 6월 이후 여름철에 저수지내 조류성장 억제에 효과가 클 것으로 예측되었다. 하수관거 정비사업을 통해 M 저수지는 기존의 농업용 저수지의 목표수질뿐만 아니라, 친수공간으로써 적합한 II등급 수질을 유지할 수 있을 것으로 판단되었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.4
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• pp.417-423
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• 2018

It analyzed the efficiency of the runoff reduction of artificial reservoir by analyzing the influent and effluent of reservoir located downstream of the livestock area. Production of non point pollutants in livestock feeding areas, which is located at steep slope land, was mainly due to first flushes. Suspended Solid concentration of influent increased due to amount of rainfall, and T-P also increased over four times and 30 % of total nitrogen increased on average compared to those of dry season. While the concentration of nitrate nitrogen showed little variation, ammonia nitrogen increased over two times. The storage style nonpoint reduction facility showed the highest removal efficiency of 53 % for total phosphorus in dry weather, when the removal efficiency was 37 % for suspended solids, 10% for organic compounds, and 5 % for total nitrogen. Since algal bloom grows due to eutrophication in summer, the minus removal efficiencies of nitrogen concentration through the reservoir occurred with high frequency. Removal efficiency decreased during rainfall, showing 60 % for supended solids, and 22 % for total phosphorus. While having over nine times of capacity than the standard of non-point removal facility from Ministry of Environment, it was impounded with water during rainy season, showing not enough nonpoint removal efficiency, which indicates that maintenance is also an important factor to the nonpoint removal efficiency.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.246-252
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• 2007

농업 비점오염원으로부터의 수질 보전이나 수자원 관리는 유역단위로 하여 농업적 관리뿐만 아니라 수질 관리 및 수자원 관리를 위해서도 유역단위 특히, 소유역의 토양특성을 포괄하는 단위로 체계적으로 분류할 필요성이 있다. 우리나라의 남서쪽에 위치한 영산강유역의 50개 소유역을 대상으로 토양도, 지형도, 하천도 및 유역도를 이용하여 만곡도, 산림의 비율, 평탄지의 비율, 다른 소유역으로부터의 유입이 있는지의 여부 등 토양학적으로 중요한 4개의 특성을 가지고 군집분석을 수행하였다. 그 결과 5개의 군으로 구분할 수 있었으며, 이 구분의 적합도를 검정하기 위하여 Mantel test를 한 결과 r = 0.81825로 나타나 적합하다는 결론을 얻었다. 이와 같이 토양과 지형특성을 포괄하는 소유역의 분류 및 유사성에 따른 그룹화는 농업에서의 최적영농관리나 오염물질에 따른 수질관리, 수문모형의 적용성 확대 및 수자원 관리에 합리적 유용성을 제공할 것이며 체계적 관리의 밑바탕이 될 것이다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• v.54 no.3
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• pp.218-224
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• 2011

This study was conducted to estimate the water quality of agricultural groundwater well located in Buan-gun, Jinan-gun, Sunchang-gun, and Jangsu-gun of Jeollabuk-do. The groundwater samples were collected at 328 sites (Buan-gun: 158, Jansu-gun: 45, Sunchang-gun: 32, Jinan-gun: 93, respectively). We measured 4 kinds of general contaminants (pH, $NO_3-N$, $Cl^-$, and COD) and 10 kinds of specific contaminants (Cd, As, $CN^-$, Hg, phenol, Pb, $Cr^{+6}$, organophosphorus, trichloroethylene, and tetrachloroethylene). Generally, the level of general contaminants and specific contaminants in the agricultural groundwater was suitable for water quality standard in all sites for agricultural irrigation water. Exceptionally, chloride concentrations were exceeded water quality standard of agricultural groundwater at some sites in western coast area of Jeollabuk-do. Although water quality standards in agricultural groundwater have been suitable, the water contaminants of agricultural groundwater in western coast area were gradually increased than eastern mountain area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.962-965
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• 2010

우리나라에서는 막대한 양의 농업용수를 확보하기 위하여 많은 노력을 기울여 왔고, 수많은 수리시설을 확충, 유지 관리 하고 있다. 현재 이러한 농업용수의 공급을 위한 시설로는 저수지, 양수장, 배수장, 양 배수장, 보, 집수암거, 관정 등이 있다. 우리나라의 농업용 용수의 급수원으로서 농업용 저수지는 전체의 58.7%를 제공하고 있어 가장 중요한 농업용수 공급원인 것으로 조사되었다. 이와 같이 농업용 저수지가 전체의 수리 시설에서 차지하는 비율이 58.7%로 높은 것은 우리나라의 강우특성 및 하천형상의 특성이 많이 반영된 것으로 그만큼 저수지 설치 여건이 유리할 뿐만 아니라, 풍부하고도 계획적으로 안정된 수량을 확보할 수 있다는 장점을 가진데서 기인한 것으로 판단된다. 그러나 농업용수 확보를 위한 저수지의 신규 건설에는 앞으로 많은 어려움이 예상된다. 그 이유로는 저수지를 경제적으로 건설할 수 있는 적지가 줄어들고 있고, 저수지의 건설에 필요한 과다한 건설비용과 지역주민의 이주 및 생활을 위한 보상비 증가, 수몰지역 주민들의 반대, 저수지 건설로 인하여 발생되는 환경생태계의 파괴문제 등을 들 수 있다. 따라서 앞으로는 현재 확보되어 있는 저수지를 효율적으로 관리할 수 있는 종합적 대책 마련이 필요하며, 저수지 수원의 수질오염으로 인한 수자원의 불필요한 낭비를 최대한 막을 수 있는 관리노력이 보다 필요할 것으로 사료된다. 특히 농업용 저수지는 대부분 하천의 상류부분에 위치하고 있어 하류의 수질오염에 심각한 영향을 미칠 수 있고, 이는 하류에 위치한 상수원 댐이나 하구언 등의 수질오염을 야기할 수 있으므로 국토전체의 문제로 대두될 수 있다. 본 연구에서는 흥부저수지의 수계환경을 개선하기 위한 수질 및 퇴적물 특성을 파악하고, 이에 따른 수질 및 퇴적물 특성을 조사하였다. 또한 정체성 수역인 저수지의 오염기여도 및 오염부하량을 산출하고 수질개선방안을 제시하며, 저수지의 수질이 퇴적물에 미치는 영향을 파악하고, 흥부저수지의 수질 및 퇴적물 개선 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.175-175
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• 2021

농업용 저수지는 양질의 농업용수를 저장하여 알맞은 시기에 적절하게 급수하기 위한 필수적인 시설로 사용되고 있다. 근래에 농업용수의 용도가 점차 확장되면서 농산물의 품질에 필요한 관개용수의 수질뿐만 아니라 인근 하천과 생태계의 환경유지용량 대한 연구의 필요성이 제시되고 있다. 그러나 규모가 작거나 환경적 보전가치가 없어 조사 대상에서 제외되는 소규모 농업용 저수지는 측정 및 조사자료가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 여름철 소규모 농업용 저수지의 모니터링을 통해 시공간적인 수질특성을 파악하고자 한다. 조사유역은 강원도 횡성군 횡성읍에 위치한 반곡저수지로 선정하였고, 2020년 7월에서 10월까지 8회에 걸쳐 상부와 하부지점에서 총 7개의 수질항목 간의 특성을 분석하였다. 공간적인 특성분포 파악을 위해 총 13지점에서 수질 관측 지점별로 7개의 수질항목에 대해 Spearman 상관분석을 실시하였다. 측정결과, 반곡저수지는 호소 생활환경기준과 OECD 부영양화 기준으로 과영양상태에 도달하였다. 집중적 강우로 인해 희석효과가 발생하여 수질항목 간의 경향성이 저하되어 정확한 분석은 어려웠지만 Chl-a와 T-P, DO와 pH 간의 유의함이 나타났으며, Chl-a와 T-P의 TSIKO 상호편차가 양의 값을 나타내며 다량의 인과 함께 조류가 성장할 수 있는 조건이 형성되고 있었다. 공간적 특성분포는 저수지의 상부지점에서 농도가 높은 경향이 나타났으며 강우 시 인근 농경지와 축산시설에 적치된 축산분뇨의 호 내 유입과 얕은 수심으로 바람에 의한 수직혼합이 영양물질을 용출시켜 부영양화를 악화시키는 것으로 판단된다. 반곡저수지 상부에 녹조제거제 투입 및 저감시설이 필요하며, 향후 지속적인 모니터링을 통해 소규모 농업용 저수지 수질 연구를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.499-499
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• 2022

급격한 도시화와 이로인한 불투수면의 증가는 유역의 물순환을 왜곡시키고 있다. 직접유출의 증가와 침투량 감소로 이어지며 이는 지하수 함유량의 감소와 하천건천화를 유발한다. 환경부는 더 이상의 물순환 왜곡을 막기위해 물환경보전법상의 물순환율을 정의하고 물순환 관리목표를 설정하였으며, 제3차 강우유출 비점오염원관리 종합대책에서 물순환 사업 추진을 위한 소권역 별 우선순위산정을 과제로써 제시하고 있다. 대표적인 물순환 사업은 저영향개발기법 설치이다. 저영향 개발기법은 토지 및 공간을 이용해야하기 때문에 설치비용이 높고 위치선정에 제약이 많으며 유지관리도 어렵다. 이에 물순환 사업에는 단순 불투수면 뿐만아니라 사회, 경제적 요소까지 고려하여야한다. 본 연구에서는 물순환 우선순위를 산정하기위해 불투수면뿐만 아니라 사회, 경제적 요소까지 고려한 종합적인 우선순위를 산정하였다. 유역 물순환 평가를 위해 PSR framework을 이용하였다. PSR framework는 OECD가 개발한 지속가능성 평가 개념이며, Pressure, State, Response 세 가지 요소로 구분해 평가하게된다. PSR framework의 기본 개념은 인간의 활동들이 환경에 압력 (P)를 주고, 이로 인해 자연의 질과 영향 (S)을 미치며, 이에대한 회복을 위해 인식과 행동을 통해 정책과 제도 등을 통해 반응 (R)한다는 것이다. 본 연구에서는 PSR framework의 평가요소 Pressure는 불투수면 및 강우, State는 물순환, 하수관거, 수질, 수생태계, Response는 협력, 인식, 재정, 토지로 구분하여 평가하였다. 최종적으로 불투수면적 감축 대상 소권역('30년 무대책 불투수면적률 25% 이상)소권역에 대하여 최종우선순위를 산정하였다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.20 no.4
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• pp.401-407
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• 2010

This study was carried out to produce the characteristics of pollutant loads caused by a cherry tree plot as a nonpoint sources(NPS) unit in agricultural areas. The relationship between rainfall and runoff didn't show a good coefficient with 0.5. Despite precipitation amount was less than 20 mm, runoff occurred with $0.5\;m^3$ because of high rainfall intensity of 8.8 mm/hr. In contrast, runoff was not occurred when precipitation amount was 47.4 mm in one case. In that case the primal effect on runoff was not precipitation amount. Correlation between load of pollutants such as BOD, COD, TN and TP and runoff' volumes showed significantly positive values which were more than r = 0.92 for all pollutants except SS(r = 0.71). SS could be a proper factor for estimating pollutant loads of BOD, COD, TN and TP because of a high correlation more than r = 0.73 between SS load and pollutant loads of BOD, COD, TN and TP. Both Organics and nutrient pollutants could be reduced if we control SS in runoff. The highest concentration of TN was detected in the event which was affected by fertilization activities directly. Therefore fertilization must be considered as a function of impact parameters on TN load in agricultural areas.