• 생태와환경
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• 제45권4호
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• pp.459-473
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• 2012

본 연구는 강우시 불투수성 지역에서 비점오염원 유출 특성을 분석하기 위하여 수행되었다. 불투수성 지역의 강우사상 특성은 강우강도에 대한 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며, 강우강도가 크게 작용하면, 초기강우 현상이 잘 일어나는 것으로 나타났다. 또한 선행무강우일수에 의해서 비점오염물질의 농도차가 큰 것으로 나타나, 이에 대한 대책 마련이 필요할 것으로 판단된다. 불투수성 지역의 비점오염원 유출 경향을 보면, 강우초기 유출 유량에 포함되어 유출되는 오염물질의 농도가 상대적으로 매우 높게 나타났고, 일정 시간 경과 후에는 지속되는 강우에도 불구하고 오염물질의 농도는 증가하지 않고 낮은 농도로 안정적인 유출경향을 나타내었다. 이러한 이유는 건기 시 도로 표면에 집적되어 있던 오염물질들이 강우시 초기에 유출되어 비점오염물질의 농도가 높게 나타나는 것으로 나타났다. 불투수성 지역에서 발생하는 비점 오염물질 항목별 단위면적당 오염부하량은 매우 높은 값을 나타내고 있는데, 이는 불투수성 지역의 특성상 아스팔트로 되어 있는 도로 및 주차장, 교량 등이 있는 불투수면이 대부분의 토양상부를 덮고 있기 때문에 강우시 불투수성 지역 내 모니터링 지점에서 강우가 집중되어 유출되기 때문에 비점오염물질의 유출이 증가하기 때문에 오염부하량이 증가한 것으로 판단된다. 강우시 초기세척 효과는 TSS의 경우, Event 1, Event 2에서 초기세척효과가 매우 잘 관찰되었으며, TSS> $COD_{Mn}$ >T-P 순으로 뚜렷하게 나타나는 것으로 조사되었다. TSS와 $COD_{Mn}$가 가장 민감하게 강우에 영향을 받는 것으로 나타났다. 이에 본 연구 결과를 통해 분석된 결과를 토대로 비점오염원 유출특성에 대한 다양한 데이터베이스를 구축하여 향후 비점오염원을 효율적으로 관리하는데 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다. 또한 비점오염원을 체계적으로 관리하여 수계환경의 오염부하를 줄일 수 있는 방안을 강구해야 할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1360-1364
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• 2010

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

• 환경영향평가
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• 제17권5호
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• pp.289-297
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• 2008

An impervious cover is one of most important factors which effect on a water body environment in a watershed. There are many researches on the impact of an impervious cover on water quality, quantity and ecosystem and most of these researches have been focused on an impervious rate or area in a watershed without considering structure features as like shape, edge, connection of impervious cover. In this study, we focused on a landscape structure which includes shape, density, contiguity, distance, aggregation of land cover type as well as area and rate. The calculation of a landscape indices made to analyse a landscape structure is conducted by applying Fragastats 3.3 program. Osan-cheon watershed where has rapidly urbanized is selected as a study field. Land information for 2002 and 2007 is from land classification maps provided by Ministry of Environment. The result shows that the increasing rate of an impervious cover is more conspicious in Kiheung dam watershed but the fragment of impervious cover areas is shown remarkably in the Osan sub-watershed. The trend of aggregation and connection of impervious covers is increasing. But it was very difficult to say that which type of landscape structure is more beneficial for a watershed management. The implication of this study is to find the need to come over the conventional ways to evaluate landscape structure of a watershed such as rates and areas of impervious cover, and define the importance of landscape feature as like connection, distance, edge density, fragment of impervious covers.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권1호
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• pp.54-61
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• 2016

미국의 수질교환법의 제정 이후 이 법안의 적용을 위하여 많은 파일럿 프로그램과 프로젝트가 생성되었으나 실제로 수질교환이 이루어 지는 경우는 흔치 않은 현실이다. 수질교환법의 적용이 용이하지 않은 이유로 가장 큰 것은 교환 지역 양측간의 공정성을 확보하기가 쉽지 않기 때문이다. 또한 도시개발로 유발되는 비점오염원의 유출량으로 인한 하천의 환경영향의 불확실성이 정책입안자의 법안 적용을 더욱 어렵게 하고 있다. 본 논문은 수질 모델링 프로그램 중 도시의 불투수면의 유출을 모의하기에 유용한 Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF)을 이용하여 미래의 도시개발 시나리오에 대응하는 점오염과 비점오염원 유출량을 도출하였다. 도시개발의 정도와 강우강도에 따른 부유탁도의 증가분을 계산 함으로써 향후 도시개발이 미치는 수질 영향을 하천 상 하류 간의 수질교환 단위로 전환하여 제시하였다. 제시된 지역 특화된 수질교환단위는 정책입안자와 이해관계자들에게 수질교환법 적용을 위한 정책결정 시스템으로 사용될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.5813-5819
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• 2014

도시화로 인한 도시유역의 불투수면적 증가에 따른 우수유출수 증가를 저감하기 위해 저영향개발의 계획 및 적용이 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 LID 요소기술 중 침투트렌치의 국내 적용성 및 성능검증을 위해 침투트렌치 실험조건을 바탕으로 SWMM을 구축하여 유출량 및 비점오염원 저감효과를 분석하였다. SWMM의 침투트렌치 적용면적은 전체 유역면적의 5~15%의 면적에 적용하며 모의를 수행하였다. SWMM 모의결과 첨두유출량은 45.7~61.9%, 총유출량은 47.2~62.3%, BOD 부하량은 52.3~55.3%의 저감효율로 분석되었다. 실험결과와 비교하면 유출량의 경우 12~24% 크며, BOD 부하량의 경우 37~38% 작게 산정되었다. 추후 침투트렌치의 적용성 및 성능검증에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 상하수도학회지
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• 제26권1호
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• pp.55-68
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• 2012

Impervious surface increase due to urbanization, one of the leading causes of pavement increased the runoff coefficient, peak flow, and reducing the infiltration flow and thereby causing flooding and river erosion is occurring in aquatic ecosystems are known to impair. This study aimed to classify use type of detailed land into the road, reststop, tollgates and etc. focused on major domestic highways, to understand the characteristics of rainfall runoff pollutants and to calculate applicable unit pollution load. Because of high runoff coefficient and short travel time to drainage. first flush occurred clearly. Average EMCs of runoff in the highway was investigated as TSS 108.47 mg / L, COD 28.16 mg / L, BOD 13.61 mg / L, TN 6.38 mg / L, TP 0.03 mg / L, Cu 118.17 ${\mu}g$ / L, Pb 345.3 ${\mu}g$ / L, Zn 349.47 ${\mu}g$ / L. Unit pollution loads calculated by detailed land use area of highways based on average annual rainfall, EMCs, applicable basin areas and etc. were 46.6 kg/km2/day of BOD, 1.4 kg/km2/day of TP, 8.81 kg / km2/day of TN and these were BOD 50.8%, TP 66.7%, TN 64.4%in comparison of the unit pollution loads which applies fallow land standards of the TMDL(Total Maximum Daily Load). It was considered that discharged loads can be excessively calculated in case highway non-point management plans based on unit pollution load of the current land standard.

• 한국물환경학회지
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• 제24권6호
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• pp.767-772
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• 2008

Studies regarding the application of the impervious cover rate as a watershed management index have increased in number due to concerns over watershed management. The impervious cover rate is suggested as an index that can manage not only water quality but also water volume and the water ecosystem. This study intends to prove its applicability through the interconnection of the impervious cover rate and the water environment in Korea. Analysis of a selected watershed with reference to impervious cover rates showed that a watershed with an impervious cover rate of over 30% had a direct runoff in excess of 60% of precipitation, while a watershed with an impervious cover rate of 7% had a direct runoff of 39%. Watersheds with higher impervious cover rates were also found to have higher BOD, though different watersheds showed slightly different aspects in connection with BOD. Monitoring of benthic macroinvertebrates showed that species inhabiting clean water appear more frequently in areas with lower impervious cover rates than areas with higher impervious cover rates, and in mainstream areas, relatively larger numbers of species appeared in areas with lower impervious cover rates. This suggests that impervious cover rates can be appropriately used as an index for watershed management, as it effectively represents changes to the water environment.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.353-362
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• 2011

빗물 활용은 건전한 물 순환 개념에서 중요하며, 신도시 개발 등으로 증가되는 불투수면의 증대에 따른 영향을 해소시키는 방법 중의 하나가 되므로 빗물 처리 시스템의 개선을 통한 수질 개선 방안을 연구하였다. 대전서남부지구의 개발 전 빗물 유출계수는 0.40이었으나 개발 후의 유출계수는 0.59로 산정되었다. 필터를 통과한 우수의 Cu, As, Cr, Fe, Mn 등 중금속 함량은 지하수의 중금속 함량보다 양호하였으며, 집수된 빗물의 수질은 경도, 과망간산칼륨소비량, 염소이온, 증발잔류물, 황산이온, 질산성질소 등의 항목에서는 지하수의 수질보다 양호한 것을 보여 주었으며, 중수도 수질기준을 충족시키는 것으로 확인되었다. 100일 이상 장기 저장 시에도 화장실 용수, 조경 용수 등으로 적합하였다. 종전의 빗물집수 시스템에 덮개가 있는 gutter 설치, 적합한 필터 사용 및 저장조의 지하설치 등으로 시스템을 개선하면 집수되는 수질을 100일 정도 양호하게 유지할 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.415-415
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• 2015

공업지역의 경우 비점오염원의 유출원단위가 타 토지이용보다 높은 것으로 알려져 있고, 불투수면의 비율이 높아 강우 초기에 오염물질이 다량으로 유출되는 특성을 가지고 있다. 공업지역의 비점오염원 유출 특성을 파악하고 저감 대책을 수립하기 위해서는 강우 유출수에 대한 장기적인 모니터링이 필요하다. 본 연구의 목적은 공업지역을 대상으로 강우 발생에 따른 유출량 및 수질을 조사하여 비점오염원의 배출 특성을 분석하는데 있다. 본 연구의 대상지역은 경기도 성남시 중원구 상대원동의 위치한 공업지역 3지점으로 선정하였다. 비점 유출 조사는 초음파 유량계와 자동채수기를 이용하여 2014년 강우시에 지점별로 7회씩 총 21회를 실시하였다. 유출특성 조사를 위해 집수구역면적, 선행무강우일수, 총강우량, 강우지속시간, 유출지속시간 등의 자료를 수집하여 총유출량과 유출고, 유출률, 강우강도 등을 산정하였다. 강우유출수 샘플링은 국립환경과학원의 '강우 유출수 조사방법'에서 제시한 방법에 따라 실시하였으며, 수질분석 결과를 바탕으로 $BOD_5$, $COD_{Mn}$, TOC, SS, TN, TP 총 6가지 항목에 대한 EMC를 산정하고 강우특성과 연계하여 분석하였다. 모니터링 결과 항목별 EMC 평균(범위)은 $BOD_5$ 2.2 (0.8~5.1) mg/L, $COD_{Mn}$ 4.0 (1.2~8.6) mg/L, TOC 5.4 (1.7~15.7) mg/L, SS 20.9 (2.0~88.9) mg/L, TN 2.4 (0.1~5.8) mg/L, TP 0.2 (0.0~0.9) mg/L로 나타났다. 본 연구의 결과는 공업지역 비점오염 원단위의 정확성을 향상시키는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.42-42
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• 2017

현재 도시지역의 침수피해는 매우 복잡한 형태로 발생하고 있으며, 침수 발생으로 사유재산 및 사회적 피해가 증대되고 있다. 불투수면이 높은 도시의 침수현상은 지표수의 이동, 매설된 관거의 형상과 통수능에 의한 월류가 주된 원인으로 작용한다. 인구와 건물 및 기반시설이 밀집한 도시지역은 침수피해 발생시 막대한 피해를 입을 수 있으며, 발생한 강우와 설치된 우수저감시설 및 내수배제시설에 따라 침수현상이 다르게 나타난다. 이러한 피해를 줄이고 재산을 보호하기 위해 적절한 치수사업이 필요하며, 시설의 도입에 따른 피해액 감소 및 경제성 분석이 우선시 되어 효율성과 타당성을 판단할 수 있어야 한다. 침수에 의한 피해액을 산정하기 위해 정확한 침수예측이 필요하며, 지형, 건물, 도시의 복잡한 도로 등을 잘 반영한 유출해석이 선행되어야 한다. 정밀한 침수해석이 수반되지 않을 경우, 침수예상지역을 다소 과소, 과대하게 나타낼 수 있다. 홍수피해의 경제성을 분석하기 위한 방법에는 다차원 홍수피해 산정방법이 있으며, 경제성 분석은 하천의 정비상태, 하도 및 관거, 제방 및 유수지 등 홍수 방지시설 등 구조적, 비구조적 대책을 모두 대상으로 하여야 하며, 인명과 재산이 집중된 도시의 경우 보다 정확한 피해액을 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 과거 침수피해가 있었던 도림천 유역을 대상으로 펌프시설의 도입에 따른 건물 피해액 분석을 실시하였다. 우수관망과 도시지역의 유출모의에 적합하다고 알려진 SWMM 모형을 활용하여 침수현상을 분석하였으며, 다차원 홍수피해 산정방법을 활용하여 건물 피해와 건물 내용물 자산피해액을 분석하여 시설 도입에 따른 피해액 감소와 경제성을 분석하였다.