• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.20 no.3
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• pp.192-200
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• 2001

The event-based agricultural non-point source(AGNPS) pollution model was applied to estimate the loads of nitrogen and phosphorus in a stream draining small agricultural watersheds. Calibration and verification of the model were performed using observed data collected from rainfall events in the Imgo watersheds during 1997-1998. Parameter calibrations were made for the runoff curve number. The peak flow volumes in the watersheds were well reproduced by the modified model. Average deviation between observed and simulated values was 10%, and this match was confirmed by the coefficient of efficiency value of 0.97. The deviations tended to increase as the peak flows increased. The simulated total N concentrations in the stream water were fairly close to the measured values, and the coefficient of efficiency in the estimation was 0.93. However, there were relatively large variations between calculated and observed values of total P concentration, and the coefficient of efficiency in the estimation was 0.74. Any inaccuracies that arise in estimating runoff flow and nutrient loading can not be explained exactly and further adjustment and refinements may be needed for application of AGNPS in agricultural watersheds. With this restrictions in mind, it can be concluded that AGNPS can provide realistic estimates of nonpoint source nutrient yields.

• Journal of Wetlands Research
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• v.10 no.3
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• pp.79-86
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• 2008

To improve water quality for agricultural use, it is needed to introduce the natural and low-cost self-purification system. It is also necessary to develop the water purification facilities for more efficient and convenient design, construction, operation and management. This study aims to develop the practical facilities to improve water quality for agricultural use. The practical detention pond system, which uses artificial floating island and shield skirts with bio-media, enhanced removal efficiencies of SS, TN and TP more particularly than the detention pond using an auxiliary dam. The removal efficiencies SS, TN and TP for the practical detention pond were 55.7%, 61.0% and 55.9%, respectively. The facilities of the practical detention pond has a lot of disadvantages such as the low-cost and high efficiency as well as uncountable impacts regarding ecology and landscape. However, an auxiliary dam is recommended to be installed in shallow depth due to low efficiency.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.315-315
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• 2020

기후변화로 인하여 전 세계적으로 이상기후가 진행되고 있다. 우리나라의 경우 홍수와 가뭄 등의 이상 강수가 빈번히 발생하고 있으며, 이로 인한 비점오염물질의 유출과 집적이 발생하고 있다. SWAT (Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF (Hydrological Simulation Program)등의 다양한 모델이 비점오염의 유출을 모의하기 위하여 활용되고 있으나, 농장 단위에서 유역 단위까지 다양한 대상지역에 대한 장기 모의와 BMP적용에 따른 효율평가가 어려운 실정이다. Texas A&M Agrilife Research에서 개발한 APEX(Agricultural Policy Environmental eXtender model) 모형의 경우, 농장 단위에서 유역 단위의 대상지역에 대하여 최대 100년까지 일단위 모의가 가능한 특징이 있다. 하지만 APEX 모형은 개발된지 상당한 시간이 지났으며, 데스크탑 기반의 모형이므로 다양한 플랫폼에서의 활용이 어려운 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 1. 기존 데스크탑 기반의 APEX 모형을 웹에서 구동할 수 있도록 웹 기반 시스템을 구축하였으며, 2. 양분유출에 대한 모의 평가가 가능하도록 결과를 시스템화하는 모듈을 추가하였다. 또한, 3. 웹 기반 APEX 모형의 활용도를 위하여 최적관리기법을 적용할 수 있는 모듈을 개발 및 추가하였다. 본 연구의 결과는 향후 농업비점오염원 지역의 양분유출을 확인·예측하고 관리하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대하며, 최적관리기법을 활용한 저감 정책을 수립하기 위한 평가도구로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 기존 데스크탑 기반의 모형을 웹 기반으로 이전하였으므로, APEX 모형 혹은 다른 데스크탑 기반 모형들의 웹 이전을 통한 사용자 편의성 증대를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 아울러 본 연구의 결과는 APEX 모형의 작물 매개변수가 국내 환경에 최적화 되어있지 않으므로 정확한 BMP 저감효과 모의에는 한계가 있으므로, 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.200-200
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• 2020

본 연구에서는 SWAT 모형과 APEX-Paddy 모형의 연계 모델링을 통한 대표 BMP(Best management practice) 적용, 정식시기 및 벼 생육기간을 고려한 시나리오 적용을 통해 농업용수의 관리 및 수질환경 개선 등에 활용할 수 있는 저영향 영농활동을 분석하고자 하였다. 만경강 유역을 대상으로 SWAT 모형을 구축하고 유역 내에 위치한 논 시험포장을 대상으로 강우-유출 및 비점오염원 모니터링 자료를 활용하여 APEX-Paddy 모형을 구축하였다. SWAT 모형과 APEX 모형을 연계하여 유역의 수문, 수질에 대한 정밀한 모델링을 수행하였으며, 이는 저영향 영농활동을 분석하기 위한 필드단위의 정확한 결과를 유역차원에 반영하기 위함이다. 특히, 본 연구에 사용된 APEX-Paddy 모형은 농촌진흥청과 Texas A&M의 공동연구를 통해 개발된 새로운 모형으로서 한국의 논 영농활동 및 담수환경을 반영하여 논에서의 유출 및 비점오염원을 모의할 수 있다. 연계 모형의 적합성 평가를 위해 R² (Determine of Coefficient), RMSE (Root mean square error), NSE (Nash-sutcliffe efficiency)를 사용하였다. 적합성 평가 지표를 분석한 결과, 유출량은 R² 평균 0.91, RMSE 평균 2.87 mm/day, NSE 평균 0.78로 나타났다. T-N 부하량은 R² 평균 0.74, RMSE 평균 59.3 kg/ha/day, NSE 평균 0.50으로 나타났다. 저영향 영농활동 관리방안을 위한 시나리오로 1) 논의 물꼬높이(BMP) 관리 적용, 2) 벼 생육기간 조절을 고려하여 기온변화에 따른 정식시기, 벼 생육기간 등을 조정하여 적용하였다. 기후변화 시나리오는 10개 GCM 모델의 RCP 8.5 시나리오를 통해 분석하였으며, 유역차원의 미래 영향을 분석한 결과, 물꼬관리 BMP에 따라 담수심이 증가되며, 관개량이 감소하고 유출량 10.7%, T-N 11.2% 저감되는 것을 나타냈으며, 벼 생육기간 조절은 BMP보다 상대적으로 효과가 높진 않았지만, 유출량 1.4%, T-N 3.1%의 저감효과를 나타냈다. 따라서 두 가지의 저영향 영농활동 관리방안은 미래기간의 기후변화에 대응하여 농업용수 및 물관리에 도움이 될 것으로 사료된다. 하지만 본 연구결과는 모델링 결과에 의존한 것이며, 추후 지속적인 연구와 보완이 필요하다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.4 no.2
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• pp.45-53
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• 1984

This study was conducted to investigate characteristics of nonpoint pollutant discharges and concentrations in runoff from the urban and agricultural areas in Korea. The analytical parameters used for this study were COD, BOD and SS. This study was conducted during the period from May to August 1981. Nonpoint pollutant mass loadings from the urban area were influenced by the rainfall intensity and the duration of rainfall, and etc. The concentrations of pollutants in the first flush was higher as the discharges increased. It was, however, found that the concentrations of pollutants in the heavy storm runoff were decreased due to the dilution effect. When other rainfall followed a peak rainfall, the concentrations of pollutants were lower than expected, because the first flush conveyed the most of pollutants deposited on the combined sewers. However the concentrations were increased in proportion to the increased flow when a rainfall of higher intensity than the first flush was continued. Yearly area yield rates in kg/ha were estimated to be 690.5(489.9~1,328) of COD, 319.7(226.8~614.8) of BOD, and 831.2(589.7~1,598) of SS. Pollutant sources in agricultural area were of the domestic waste water, manure composting stack, and agricultural solid wastes and etc. In the paddy field, yearly area yield rates in kg/ha were estimated to be 623.4(21.7~114) of COD, 18.65(9.53~34.5) of BOD, and 91.9(46.3~171.8) of SS. In the crop land, however, yearly rates in kg/ha were estimated to be 91.9(46.3~171.8) of COD, 23.09(11.7~42.5) of BOD, and 23.09(11.4~43.4) of SS. Pollutant sources in the feedlot area were originating from the feces of cattle, the cleaning water, the wastes spilled from manure composting stack during rain. Yearly area yield rate in kg/ha was estimated to be 3.804(2,489~6,658) of COD, 2.047(464~2,900) of BOD, and 1.149 (729~1,442) of SS. Pollutant discharges in the forest area were resulted from the organic layer like leaves and others deposited on the surface. Yearly area yield rate in kg/ha was estimated to be 9.86(5.45~18.56) of COD, 3.48(1.67~7.54) of BOD, and 4.64(9.74~10.35) of SS.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.542-542
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• 2015

비점오염원은 기상조건과 토지이용에 따라 시간에 따른 오염부하량의 변동폭이 크게 발생하며, 강우초기에 오염물질의 농도가 크게 나타난다. MFFn은 강우지속시간에 따라 다양하게 변화하는 오염물질의 부하량과 유출량을 특정시점에서 강우유출율과 오염물질 유출율을 계산할 수 있으며, 강우가 시작될 때 0, 종료될 때 1의 값을 나타내며, 1보다 크면 초기세척이 있음을 나타낸다. 예를 들면 MFF20에서 평균값이 2.5이면 초기우수유출수의 부피 20%에 오염물질 부하량의 부피 50%를 포함하는 것을 의미한다. 본 연구에서는 논에서의 초기세척비율 정량화하기 위해 영산강수계 논지역(이하, 학야지구)과 섬진강수계 논지역(이하, 적성지구) 각 1개유역을 선정하여 2009년부터 2012년까지 수문 및 수질 모니터링을 수행하였다. 유역면적은 학야지구는 13.69 ha 이며, 적성지구는 8.06ha 이다. 두 지역 모두 외부유입이 없으며, 배수로가 구조물화 되어 있어 관측이 용이한 지점이다. 논에서 강우시유출되는 오염물질을 산정하기 위해서 배수로 말단에 압력식 수위계와 자동채수기를 설치하여 일정간격으로 관측하였으며, 수위별 유량관측을 통해 수위-유량관계곡선식을 산정 후 유량으로 환산하였다. 채취된 수질은 수질공정시험법을 통해 BOD, COD, TOC, T-N, T-P, SS를 분석하였으며, 관측된 유량과 수질자료를 이용하여 부하량을 산정하고, MFFn을 이용하여 초기세척비율을 정량화 하였다. BOD COD, TOC, T-N, T-P, SS 의 논 초기세척비율은 n 값이 10% 때 중앙값이 각각 1.3, 1.18, 1.13, 1.2, 1.13, 1.1 였으며, 13%, 11.8%, 11.3%, 12%, 11.3%, 11% 가 유출되는 것으로 나타났으며, n 값이 20%일 때 1.3, 1.1, 1.1, 1.25, 1.2, 1.2 이였으며, 26%, 22%, 22%, 25%, 24%. 24%가 유출되는 것으로 나타났다. n 값이 30%일 때 1.25, 1.0, 1.0, 1.25, 1.13, 1.3 였으며, 37.5%, 30%, 30%, 37.5%, 33.9%, 39%가 유출되는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.311-311
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• 2021

최근 도시화에 따라 불투수 면적이 증가하였고 이는 유역의 수문학적 요소와 수질의 큰 변화를 발생시켰다. 불투수면적의 증가는 강우 시 더 많은 강우유출수를 발생시켜 지표유출과 첨두유량을 증가시키고 더 많은 비점오염물질이 하천에 유입되게 한다. 또한, 토양으로의 침투량과 저류량이 감소되어 기저유출을 감소시키며 수질문제를 야기한다. 이러한 문제의 해결책으로 저영향개발 (Low Impact Development; LID) 기법이 개발되어 적용되고 있다. LID는 도시개발 이전의 수문상태와 유사하도록 개발하는 기법으로 우수 유출 속도 감소, 유역에서의 저류, 침투 및 증발산과정 촉진, 하류로의 오염물질을 저감시킨다. 실제 유역에 저영향개발 기법을 적용하기 전에 저영향개발 기법의 적용 효과의 분석은 필수적이다. 이에 따라 많은 LID 기법 모형들이 개발되어 LID 효과분석을 위해 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 HSPF (Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 이용하여 LID시설 내에서의 저류현상을 구현하고 LID 기법 적용에 따른 유역의 수문요소 및 수질에 대한 영향을 분석하고자 한다. 연구대상지로는 불투수면적률이 높은 굴포천을 선정하였으며, LID 기법 적용 전 유역의 수문, 수질 실측치를 이용하여 모형의 보정 및 검정을 수행하였다. HSPF 모형내에 LID 시설을 적용하여 유역내 수문요소와 수질의 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 LID 효과 분석을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.40 no.4
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• pp.85-93
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• 1998

In the 2nd year study of a 5 year project to evaluate the soil quality and develop the best management practices for mountaineous soils, 11 runoff plots were treated and monitored with respect to physical property of the soil, runoff and sediment discharge, and the following results were obtained. 1. Bulk density and porosity did not show any siginificant difference between experimental treatments. 2. Runoff was basically dependent on the soil's physical property and tillage. Up-and-down plots showed the highest runoff while contour plots the lowest runoff. 3. Sediment yield in the mountaineous soils was directly related to tillage and residue cover. Residue covered plots showed the lowest sediment yield and up-and-down plots the highest sediment yield. And it is recommended that the best management practices using till_age and residue cover for the mountaineous soils must be developed to protect soil quality and maintain agricultural productivity.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.89-96
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• 2007

농업 비점오염원으로부터의 수질 보전이나 수자원 관리는 유역단위로 하는 것이 세계적 추세이며, 지형이 복잡한 우리나라에서는 더욱 효율적일 수 있다. 유역은 물이나 기타 물질들이 모여 강이나 더 큰 수계로 흘러드는 지표수의 범위라 표현할 수 있으며 그 범위를 정함에 따라 매우 중요한 의미를 지니게 된다. 특히, 강우에 따른 수자원의 유입과 유출이 토양을 통해 발생함에도 불구하고 기존의 유역단위 구분이 토양의 특성을 전혀 반영하지 못하고 있는 우리의 현실은 효율적 관리를 위한 유역단위 구분의 큰 단점으로 작용해왔다. 따라서, 농업적 관리뿐만 아니라 수질관리 및 수자원 관리를 위해서도 유역단위 특히, 소유역을 토양특성이 포괄하는 체계적 단위로 분류할 필요성이 있다. 토양학에서는 동일한 모재에서 유래된 일련의 토양이 미세지형에 따라 연속적으로 분포된 것을 Soil Catena(토양연접군)라고 한다. 이 토양연접군을 위주로 토양을 분류하게 되면 수문이나 기상현상 등의 주요 매질인 토양을 그룹화할 수 있는 가능성을 얻게 되고 이런 그룹화는 유역을 수계 위주의 유역군이 아닌 동일특성이나 유사특성을 나타낼 수 있는 유역군으로 분류가 가능하도록 유도할 것이므로, 이런 분류는 토양을 포함하는 다양한 수문모형의 적용성을 확대해 합리적 수자원 관리에 도움이 될 것이며 수자원 환경에 영향을 미치는 오염물질 관리에 대한 유역단위 보편성을 확보하고 농업에서의 최적관리를 가능하게 할 것이다. 우리나라 유역 세분화는 토양조사가 되어 있는 지역에만 한정해 분류에 이용했다. 대유역은 15개로 구분하였으며(그림 1), 중유역은 117개 소유역은 1,108개를 분석에 사용했다. 유역의 만곡도(하천의 실제길이 하천의 직선장) 산림의 비율(표준유역내 임지토양의 면적 / 소유역의 면적), 평탄지의 비율(표준유역내 평탄지의 비율 / 소유역의 면적), 다른 소유역으로부터의 유입이 있는지의 여부 등을 기본자료로 하였다. 이렇게 구분된 소유역은 유형적으로 보면 유사한 지형 및 토양특성에 따라 그룹화하였다. 유역내 평탄지가 유역면적의 25% 이상을 차지하는 지역을 평야지로 구분하며, 유역내 평탄지가 25% 미만이고 경사지가 45% 이상인 중간지, 유역내 평탄지가 25% 미만이고, 경사지가 45% 미만인 곳을 산간지로 구분하였다. 경사지는 산악지와 구릉지를 제외하여 모든 소유역을 모암 유래토양특성에 따라 16유형, 농업지대에 따라 3개의 유형으로 나눌 수 있으며 총 개의 유형으로 분류하였다. 이런 분류의 토대위에 향후 필요분야마다 구분이 가능한 기후특성을 포함시킨다면 최종적으로는 모든 것이 해설될 수 있는 유역군으로 만들 수 있을 것이다. 즉, 토양특징, 농업특징, 기후특징에 비점오염가능성 등 토지이용상 문제점등을 포괄한다면 다양한 자연현상을 기술할 수 있는 효과적인 유역군이 될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.272-272
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• 2015

본 연구는 초생대 필지단위 모의프로그램인 VFSMOD-W(Vegetative Filter Strip MODel-W) 모형을 이용하여 새만금 유역의 밭경지 특성을 반영한 다양한 시나리오에 기반하여 초생대기법을 적용 하였을 경우의 유사저감효과에 대해 모의해 보았다. '새만금유역 농업비점오염 저감기법 개발'과제의 일환으로 초생대 현장실험을 위해 조성된 익산 밭경지 시험포의 실측치를 이용하여 모형의 보정이 이루어졌으며, 결과는 유출량의 경우 NSE=0.833와 $R^2=0.99$를, 유사량의 경우 NSE=0.794와 $R^2=0.99$로 각각 매우 높게 나타났다. 모의를 위한 시나리오는 새만금유역의 밭경지 특성을 고려하여 1ha, 5ha, 10ha의 밭규모에, 밭경사는 7%와 15%으로, 토성은 양토인 정방형 형태의 밭경지를 대상으로 하였다. 초생대 초종은 Grass mixture로 적용하였고, 규모는 밭경지 면적의 10%로 고정하여, 50mm, 100mm, 150mm, 200mm의 일강우량에 대해 초생대 유출 및 유사에 대한 모의를 실시하였다. 그 결과 새만금유역에 초생대 적용 시 유출저감효과는 밭경사 7%와 15%일 때 1.5~13.5%와 1.4~12.1%의 범위로 각각 나타났으며, 경사에 따른 차이는 미비하였으나 강우량과 밭경지 규모에 따른 유출저감효과의 차이가 크게 나타났다. 유사의 경우에는 밭경사 7%와 15%일 때 20.4~97.0%와 15.7~86.0%의 저감효과를 각각 보였으며, 유출에 비해 초생대 적용에 따른 유사저감효과가 월등히 높게 나타났다. 강우량의 차이에 따른 유사저감효과는 50mm일 때 58.4~97.0%, 200mm일 때 15.7~32.9%를 나타내어 강우인자의 영향이 밭규모와 경사 등의 밭경지 특성에 비해 유사 발생량 및 저감효과에 가장 크게 미침을 알 수 있었다. 본 모의 결과를 통해 새만금유역의 초생대기법 적용은 새만금호의 수질오염저감 및 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대되며, 현장 실용화를 위해서는 다양한 현장인자들에 적합한 세부적인 설계기술 개발이 요구된다.