• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1380-1383
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• 2009

수질오염총량관리제도(TMDL)는 유역의 수질 회복 및 관리를 위해 우리나라를 비롯해 미국의 여러 주에서 수립되어 적용되고 있다. 현재 미국에서는 유역 관리를 위한 TMDL의 기준설정에 있어 오염부하지속곡선(LDC)의 활용이 급격히 증가되고 있다. 그러나 기존의 LDC 방법은 사용자로 하여금 충분한 교육이 필요하고 LDC 생성을 위한 데이터 구축이 수동적으로 이루어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 Web GIS 기반의 LDC 시스템이 개발되어 활용되고 있다. 웹기반의 LDC 시스템은 미국 지질 조사국(USGS)이나 한국 환경부(MOE) 서버 등을 통해 구축된 자료를 이용하여 오염부하지속곡선을 생성하기까지의 모든 과정이 자동으로 처리되어 기존 수작업에 의한 방법의 단점을 보완하고 있다. 그리하여 본 연구에서는 우리나라 수질오염 총량 관리제도 단위유역인 낙본A와 금본C, 그리고 미국 인디애나 주의 Yellow River와 펜실베이니아 주의 Borkenstraw Creek 유역을 대상으로 웹기반 LDC 시스템을 이용하여 유역의 특성을 분석하였다. 본 연구에서 사용된 유량 및 수질 자료는 본 시스템에서 연계된 환경부 서버와 USGS 서버를 통해 구축하였다. 분석 결과 낙본 A 단위유역의 BOD 오염부하량과 농도가 대체적으로 목표수질 기준을 만족하는 것으로 나타났으나 전반적으로 유량이 적을 때 다소 목표수질을 초과하고 있는 나타나, 적합한 수질관리 대책이 필요한 것으로 분석되었다. 금본 C 단위유역의 경우 대부분 BOD 배출부하량이 할당 부하량보다 낮게 나타나는 것을 알 수 있고, 목표수질 농도에 비해 배출되는 BOD 농도 또한 대체적으로 낮은 것을 알 수 있다. 또한 Yellow River 유역의 경우는 유량이 많을 때 배출되는 수질농도가 목표수질을 초과하는 것으로 보아 강우시 배출되는 오염물에 대한 대책이 요구되고, Borkenstraw Creek 유역의 경우 유량이 적을 때를 제외하고 대부분 구간에서 배출부하량이 할당부하량을 초과하여 이에 대한 적합한 수질관리가 필요할 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과에서 나타난 바와 같이 웹기반 LDC 시스템을 통해 수질오염총량관리제도 단위유역에 대한 수질 평가 및 특성 분석이 용이하며 수질 회복을 위한 근본적인 해결방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.466-466
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• 2022

2018년 물관리 일원화를 위한 정부조직법 개정으로 기존 국토교통부의 「수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률」 등의 사무가 환경부로 이관되었다. 과거 부처별로 나누어진 물 관리 체계에 따라 부처간 업무중복, 과잉투자 등 수량과 수질에 대한 분리된 관리체계의 한계점으로 유역 상류에 설치된 댐의 경우 저류된 댐 용수의 수질악화의 문제가 발생하였다. 또한, 물관리 일원화 이후, 「제2차 물환경관리 기본계획」에서는 2025년까지 주요 상수원 수질을 좋음(I)등급 달성을 목표로 제시하였고, 이와 연계하여 평가지표 등에 설정한 댐 수질목표를 2025년까지 매우좋음(Ia) 등급 달성을 위해서는 댐 상류 주요 오염원에 대한 과학적 분석이 필요하며 이에 대한 관리대책 마련이 시급한 상황이다. 본 연구의 공간적 범위인 사연댐은 울산공업지구의 공업용수 확보를 위해 1965년 준공되어 울산 일원에 100,000m³/일 이상의 공업용수를 공급하는 수원시설이며, 대곡댐은 기존 울산지역에 공업용수로 사용하던 사연댐의 물을 생활용수로 전환하고, 대곡·사역댐의 연계운영을 통해 연간 66백만의 생활용수를 공급하기 위한 수원시설이다. 수질 목표기준의 경우 대곡댐은 좋음(Ib), 사연댐은 매우좋음(Ia)로 설정되어 있으나, 2015~2019년까지의 TOC, T-P의 평균 달성률을 살펴보면 대곡댐은 TOC 45.8%, T-P 27.1%의 목표수질 달성률을 나타내었고, 사연댐은 TOC 및 T-P 모두 0%로 목표수질을 달성하지 못한 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 대곡·사연댐 상류 유역을 대상으로 유역의 특성 및 오염원 발생 특성을 파악하고, 이에 따른 물환경관리 종합대책을 수립하기 위하여 1) 유역 물환경 기초자료 조사와, 2) 모니터링을 통한 댐유역 오염 원인분석을 수행하였다. 그 결과를 바탕으로 소유역별 오염부하량을 분석하고 개선대책(안)을 도출하였다. 이 때, 개선대책의 효과를 분석하기 위해서 유역 모형(HSPF)과 호소수질(AEM3D) 모형을 활용하여 수질모델 구축 및 보정을 수행하였고, 개선 대책(안)에 대한 목표수질 달성여부를 파악하였다. 최종적으로 대곡·사연댐 유역의 호소수질 변화를 파악하고 댐 유역 특성을 고려한 맞춤형 물환경관리 종합대책을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1982-1986
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• 2007

유역관리를 위해서는 수량뿐만 아니라 수질에 대한 분석이 동반되어야 한다. 최근 한국건설기술연구원과 SEI-US(Stockholm Environment Institute-US Center)가 공동으로 개발하고 있는 통합수자원평가계획모형으로서 K-WEAPq(Korea-Water Evaluation And Planning System linked Qual2K)는 기존의 K-WEAP 모형의 기능을 그대로 유지하면서 보다 정확하고 다양한 오염원에 대한 하천수질모의를 하기 위해 Qual2K 모형을 연계시킨 모형으로써 유역관리를 위한 수량-수질 연계모의가 가능한 모형이다. 본 연구에서는 K-WEAPq 모형을 이용하여 낙동강 유역의 물수지 및 수질을 동시에 분석하였다. 낙동강 권역의 물수지 분석을 위해 월별 모의를 수행하였으며 각각의 중권역별 배출부하량을 산출하여 Qual2K와의 연계시스템을 통해 하천수질모의를 수행하였다. 낙동강뿐만 아니라 11개의 지류들에 대한 수질 분석을 수행함으로써 본류 수질에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 다양한 시나리오를 구축하여 오염총량제와 같은 여러가지 정책에 대한 수질 개선효과를 살펴보았다. 또한 한강권역의 지류 하천에 대한 하천유지유량을 설정하였을 경우 예상되는 영향을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2028-2032
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• 2009

하천법에서 하천유지유량은 "생활 공업 농업 환경개선 발전 주운 등의 하천수 사용을 고려하여 하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위한 최소한의 유량"으로 정의 되어있고, "하천유지유량 산정요령"에 따라 갈수량을 기본으로 하여 하천의 수질보전, 하천 생태계 보호, 하천경관 보전 등 8가지 항목을 고려하여 산정하고 있다. 환경부에서는 2007년1월 환경부 고시에 '중권역별 수질 및 수생태계 목표기준과 달성기간"을 제정 고시하였고, 하천의 주요지점에 목표수질을 설정하고 그 수질을 만족시키기 위해 오염물질의 허용량을 제한하는 오염총량관리제도를 도입하였다. 이와 같이 하천 수질의 중요성이 대두되고 있으며, 하천의 기능을 제대로 유지하기 위해서는 수량뿐 아니라 적절한 수질이 요구 된다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원과 SEI-US(Stockholm Environment Institute-U.S center)가 공동으로 개발한 통합수자원평가모형인 K-WEAPq 모형을 이용하여 만경강 유역의 네트워크를 구축하고 2003년의 수질 및 유량 자료를 이용하여 수량-수질을 모의하였다. 일별 수량-수질 동시모의를 통해 만경강 유역의 하수처리장 방류수 수질에 따른 하천 수질의 연중 변화를 파악하였고, 하수처리장 방류수의 수질을 변화시켜 수질모의 결과를 비교하였다. 분석결과 하수처리장 방류수의 수질에 따라 하천의 수질이 변화됨을 알 수 있고, 하수처리장 방류수 농도를 적절하게 조절하여 하천의 목표수질을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 이 결과를 활용하면 하천의 수질 및 유량에 따라 하수처리장의 효율적인 운영이 가능하며 비용절감의 효과를 기대할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.166-166
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• 2017

현재 우리나라에서 많은 연구에 활용되고 있는 오염부하지속곡선(Load duration curve, LDC)은 단일 기준유량의 문제점을 개선하기 위해 전체 유량 범위를 고려한 수질오염총량관리제(Total Maximum Daily Loads, TMDL) 평가 기법으로 개발되었다(Choi et al., 2012). LDC를 이용해 목표수질 달성여부를 분석하기 위해서는 일유량자료를 바탕으로 유량지속곡선(Flow Duration Curve, FDC)의 작성이 선행되어야 하는데(Park and Oh, 2012), 365일 연속적으로 측정된 실측 자료를 이용하는 것이 가장 확실하고 정확한 방법이다. 그러나 현재 환경부에서는 총량관리 단위유역에서 8일 간격으로 실측 유량 및 수질 측정이 이루어지고 있고, 특히 주로 비강우 시에 측정이 이루어지고 있는 실정이기 때문에 고유량에 대한 모니터링 자료가 부족한 실정이다. 이 같은 이유로 많은 연구에서 불연속적인 평균 8일 간격 유량을 그대로 사용하거나 일유량자료를 확보하기 위해 다양한 방법을 이용하고 있다. 그러나 이러한 유량자료의 변동은 유랑지속곡선에 변화를 주고 결과적으로는 LDC를 이용한 목표수질 달성여부를 판단함에 있어 불확실성이 있다. 이에 본 연구의 목적은 환경부 총량측정망 8일유량자료와 이와 연계성이 있는 국토교통부 하천유량 측정망 일유량자료를 이용하여 각각의 LDC를 작성하고, 이러한 일유량과 8일유량 사용이 LDC를 이용하여 목표수질에 대한 오염부하 특성분석에 어떠한 영향을 미치는지 유량 조건별로 차이를 비교분석하는 데 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1074-1078
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• 2010

도시화, 산업화의 진전으로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있다. 특히 낙동강유역에서의 오염원관리, 특히 비점오염원의 정량화는 삭감시설의 삭감량 평가 및 배출오염원 평가에 더욱 절실한 문제로 부각되고 있다. 삭감시설의 삭감량 평가 시에는 실험실 규모로 이상적인 유량 상태를 가정하여 삭감효율을 산정하고 있으나 자연강우에 의하여 나타나는 삭감효율 평가는 이상적인 유량 평가 해석시 와는 사뭇 다른 경향을 나타낸다. 또한 유역 말단 지점에서의 3년 평균 수질이 목표수질을 상회하였을 경우 오염총량 기본계획 지역에서 오염총량 이행평가 지역으로 포함시켜 오염부하량 관리를 실시하고 있다. 그러나 배출부하량과 수질의 연계가 쉽지 않고, 그 원인이 되는 지역 및 시기를 찾아 특별 관리하는 것이 난해하여 하천 수질 관리가 어려운 실정이다. 이러한 이유들로 인하여 최근 비점오염원 영향의 심각성에 대한 인식이 커지고 있으며, 점오염원의 관리뿐만 아니라 비점오염원 관리의 필요성이 대두됨에 따라 두 오염원 형태를 통합적으로 관리하고 각각의 오염원에 의한 수질 영향에 관심과 필요성이 강조되고 있다. 또한, 최근까지 유역 모델과 수질 모형을 이용해 각각의 유역이나 하천에 적용하고, 수행한 예는 국내와 국외에 많이 있다. 하지만 수량과 수질을 함께 통합적으로 연계하고, 그 적용성을 평가한 연구는 그 수가 상대적으로 적다. 하지만, 최근 들어 수질의 통합하천관리의 중요성을 인식하고 각각의 모형의 장단점을 고려하여 다양한 모형들을 연계하는 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 이러한 통합적 수질관리의 필요성 증대에 따라, 유역 내 수문 순환 및 비점오염원의 발생 거동을 정량적으로 분석할 수 있는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 비점오염원으로 인한 유역 내 수질 영향을 파악하고, 이를 바탕으로 QUALKO 모형과 연계하여 하천 수질 모델링을 수행할 것이다. 또한, 이를 바탕으로 비점오염원에 의한 유역 내 하천 수질 영향도를 파악함으로써, 추후 비점오염원에 대한 인식 제고에 활용될 것이며, 모니터링 기법 및 GIS기반 유역관리모델 개발, 4대강 비점오염원 최적관리기법 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.48-48
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• 2022

본 연구에서는 상수원 수질개선을 위한 물환경관리 종합대책의 일환으로 장치형과 자연형 물환경관리시설을 복합 구성하여 강우 및 비강우 시 비점오염물질을 집중 저감 할 수 있는 맞춤형 비점관리 모듈화 시설을 제안하고, 그 적용성을 평가하고자 하였다. 이는 습지, 생태수로, 저류지 등으로 정형화된 기존의 수질개선 대책에서 탈피하여 대규모 댐유역에서 구조적 대책의 실효성과 효과성을 도모하기 위한 목적성을 지니고 있다. 이를 위해, 영천댐 유역을 대상으로 수질모형(HSPF, AEM3D)을 구축하고 목표수질 설정에 따른 수질개선 대책을 마련하였다. 여기서 수질개선 대책은 호내와 유역으로 공간적 범위를 구분하여 효과분석을 위한 단일 및 복합 모의 시나리오를 작성했으며, 평년 강우량과 가장 유사한 최근(2017년)의 영천호 수질과 비교하여 개선 효과를 평가하였다. 맞춤형 비점관리 모듈화 시설은 영천호 유입부에 기 조성된 인공습지(평시)와 연계하여 강우 시에는 모듈형(다기능 저류조, 스크린, 고효율여과) 장치를 통해 침강지로 최종 방류하는 것으로 구성하였다. 모듈화 시설의 연중 삭감량 추정 결과는 T-P 유달부하량을 기준으로 평시 32%, 강우 시 11%로 분석되었다. 자세한 모듈화 시설의 구성과 저감효율, 수질개선 대책 시나리오 적용에 따른 영천호 수질변화 분석 결과 등은 발표를 통해 제시될 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.503-503
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• 2022

미호천은 금강의 중권역에 위치하며 도심을 관통하는 전형적인 도심형 하천으로 금강대권역 물환경관리계획 내에서 다루는 지류하천 중 논산천과 함께 물환경 목표기준 미달성 하천으로 분류되어 중점관리 중권역으로 분류되어 있다. 금강 본류의 수질 악화에 큰 영향을 주는 하천으로 수질개선을 위해서는 목표기준 미달성 원인 파악 및 정책적 개선방안 모색을 통해 실질적인 정부와 지자체의 계획에 반영할 필요성이 있다. 그간 미호천 수질개선과 관련한 많은 연구가 진행되었으나, 연구의 대부분은 특정 오염원에 집중된 단기적인 조사에 편중되어 있다. 수질개선을 위한 정책분석 및 대응방안을 제시하기 위해서는 미호천 지류가 본류에 미치는 영향 등의 전반적인 하천 특성과 장기적인 이·화학적 수질 영향을 검토를 통한 정책적 지원 전략 수립이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 미호천 수질개선을 목표로 수행되었던 환경기초조사업과 지자체별 정책사업들을 조사하고 수질개선 방안을 고찰함으로써 중권역의 수질개선을 위한 지역맞춤형 정책제언 및향후 지역 간 연계협력사업의 추진을 위한 참고자료를 제공하고자 하였다. 참고자료에는 수질현황조사 결과와 환경기초조사사업 및 미호천 관련 8개 지자체별 정책사업을 조사하였으며, 중권역 물환경관리계획에 수립된 예산 대비 현재까지 집행된 비율을 통해 이행도를 검토하였다. 마지막으로 미호천 수질관리 개선을 위한 축산오염원, 토지 비점오염원, 생활계 오염원, 산업계 오염원, 보 관리, 주민참여에 대한 부문별 개선방안을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.208-208
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• 2023

북한강 유역은 대한민국을 대표하는 한강의 제1지류로 상류에 북한산이 위치하여 풍부한 자연환경과 생태계를 보유하고 있다. 해당 유역은 수력 및 다목적댐이 위치하여 수력발전과 수도권 물공급에 있어 중요한 역할을 하고 있다. 더욱이, 상수원보호구역으로 지정되어 있어 수질오염 예방을 위한 수질 관리가 필요하다. 기존 연구의 경우 북한강 유역 내 1개 다목적댐(소양강댐) 지점에 대한 수량 및 수질 매개변수 검·보정을 수행한 사례가 있으나 다목적댐 및 수력댐을 모두 고려한 사례는 없어 관련 연구가 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 활용한 북한강 유역 내 수량·수질을 분석 및 평가하고자 한다. 대상유역은 북한강 유역이며 저류를 하지 않는 평화의 댐을 제외한 5개 댐(화천댐, 춘천댐, 소양강댐, 의암댐, 청평댐)에 대해 모형에서 고려하였다. 자료평가기간은 1983년부터 2021년이며 기상 및 지형자료, 저수지 자료, 점오염원 자료를 입력자료로 활용하였다. Penman/Monteith 방법, SCS 방법, Muskingum 방법, 저수지 운영 방법(일 단위 관측 방류량 입력 및 목표 저수량 유지)을 활용하여 모형 모의를 수행하였다. 매개변수 검·보정은 수량(댐 유입량 및 방류량, 저류량) 및 수질(유사량, 총질소, 총인) 자료를 활용하여 수량 9개 지점과 수질 6개 지점, 댐 저수지 5개 지점을 중심으로 수행하였다. 수량 및 수질에 대한 도시적 및 통계적 평가를 통해 관측 및 모의 간의 정확도를 평가하였다. 평가결과, 수량은 임남댐의 영향을 받는 일부 댐을 제외한 대부분의 댐 유역에서 관측 및 모의 유량 간의 적합도가 우수하게 나타났다. 수질은 수량의 영향을 직접적으로 받아 일부 지점을 제외한 대부분 지점에서 관측 및 모의값 간의 적합도가 높게 나타났다. 검·보정 적절성 판단을 위한 정량적 평가결과, 수량의 경우 결정계수(R²) 0.64~0.94, 용적오차(PBIAS) 0.09%~15.77%로 적정한 것으로 나타났다. 수질의 경우 용적오차 0.00%~29.14% 사이로 적정범위 안에 포함된 것으로 나타났다. 본 연구결과는 기후변화와 연계하여 미래 기간의 수량 및 수질 분석 연구에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제24권3호
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• pp.41-57
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• 2021

본 연구는 대청호 상류에 있는 서화천 유역을 대상으로 SWAT(Soil and Watershed Assessment Tool) 모형을 이용한 수질 관리 대책 적용 및 부하지속곡선(LDC, Load Duration Curve)을 이용한 대책의 효율을 평가하였다. 수질 관리 대책으로는 인공습지, 방치 축분 저감, 비닐하우스 유출량 저감, 생태하천 복원, LID(Low Impact Development) 기술 적용, 점오염원 관리를 적용하였다. 적용된 기술은 부하지속곡선을 통해 유황별 목표 수질 초과율 및 부하량 저감 정도를 이용하여 수질 개선대책의 효율을 평가하였다. 부하지속곡선은 SWAT를 이용하여 장기 유량지속곡선(FDC, Flow Duration Curve)을 만들고 목표 수질을 곱하여 작성하였으며 목표 수질은 서화천 하류에 있는 옥천천 수질 관측지점의 10년간 자료를 사용하여 60분위에 해당하는 값을 목표 수질로 설정하였다. 본 연구를 통하여 여러 가지 수질 대책을 SWAT 모형을 통해 적용 가능성을 확인할 수 있으며 부하지속곡선을 통하여 유황에 따른 시기별 적용 가능성을 검토할 수 있었다.