• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1957-1961
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• 2008

대전광역시는 대전시의 3대 하천 살리기 사업 중 하나로 갑천을 2009년까지 수영이 가능한 하천으로 개선하는 '갑천 수질개선 기본계획'을 추진하고 있다. 이러한 계획이 성공적으로 수행되기 위해서는 오염물질을 포함하는 지류의 수질을 개선하는 것이 우선되어야 한다. 대전의 탄동천은 상류에 군부대 시설이 밀집해 있고 하수처리장이 운영되고 있는 관계로 하천 수질은 일반적인 하천에 비하여 높은 오염도를 나태내고 있다. 또한 중류지역의 주거시설에서 하수시스템으로 완벽하게 연결되지 못한 부분에서 오염물질이 유출되는 것으로 추정되며, 연구단지등에서 강우시 유출되는 비점오염물질 등이 하천의 수질에 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 탄동천의 상류 자운동의 자운1교부터 갑천과 합류되기 전의 국립중앙과학관 앞까지의 7.4km 구간의 6개 지점과 하수처리장 방류수, 우수 관거 및 지류인 삼성천 등 6개 점오염원 지점의 총 12개 지점에 대하여 현장조사 및 수질측정 을 진행하였다. 본 연구에서는 하수처리장으로 더 이상 제어하기 어려운 오염물질 농도를 추가로 저감하기 위하여 지표형 인공습지 운영 및 설계방안을 연구하였다. 인공습지를 합리적으로 설계하는 경우 결과 탄동천의 수질을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 하천 환경을 개선하고 경관을 개선하는 효과가 있을 것으로 기대되며 도시형 소하천들의 수질 개선에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.339-339
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• 2020

도시화로 인한 불투수면적의 증가와 기후 변화로 인한 강우패턴의 변화 자연적 물순환 체계에 악영향을 미치며. 이를 해결하기 위하여 국내에서는 도시 내 빗물관리 및 비점오염원 저감이 가능한 저영향개발(Low Impact Development, LID)를 적용하고 있다. 건기시 도로, 주차장등 차량통행 및 유동인구가 많은 지역에서는 입자상 물질들이 많이 발생되어 노면에 축적되어 있다가 강우시 강우유출수를 통해 시설로 유입된다. 이로 인해 시설 내 오염물질 및 퇴적물이 축적되어 여재 공극막힘현상 및 침투율저하의 문제가 발생되어 시설 내 효율이 감소된다. 따라서, 레인가든의 장기 모니터링을 통해 시설 내 유입되는 오염물질의 성상 분석 및 시설 내부의 퇴적물 분석을 통해 LID시설 운영의 효율성 평가를 수행하였다. 모니터링은 강우시 모니터링과 건기시 집수구역, 침강지, 시설 상부, 중부, 하부 등 총 5곳에서 채취하여 분석을 수행하였다. 모니터링은 평균 선행건기 일수는 5.46±4.7 days, 평균 강우량은 14.31±11.4 mm, 평균 강우강도는 5.33±6.7 mm/hr의 강우사상에서 모니터링을 수행하였다. 시설 내 평균 유입수농도는 TSS 98.0 ± 32.7 mg / L, COD 133.6 ± 6.3 mg / L, TN 5.77 ± 4.05 mg, TP 0.54 ± 0.03 mg / L으로 분석되었다. 유입부 내 퇴적물 종류는 Sandy Clay Loam으로 나타났으며, Cr 0.36mg / kg, Cu 5.17 mg / kg and Pb 6.04 mg / kg으로 중금속의 함유량이 높은것으로 분석되었다. 퇴적물은 침강지 및 시설 유입부에서의 입자크기는 49-113㎛ 약 60%의 퇴적물이 축적되어 제거되는 것으로 나타났다. 시설 내 침강지에서 50㎛ 이상의 입자들이 여과, 흡착 및 침전으로 인하여 40% 이상의 입자들이 제거되는 것으로 분석되었으며, 50㎛ 미만의 입자들은 시설 내 중간부, 유출부에서 제거되는 것으로 분석되었다. 침강지에서 유입수 대부분의 입자상물질들이 흡착 및 여과로 인한 제거가 이루어지기에 침강지 여재부는 넓은 표면적, 우수한 흡착능 및 여과율을 고려하여 선정하영 하며, 잦은 교체를 위하여 중량성이 낮은 우드칩 등이 적당한 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권8호
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• pp.572-577
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• 2011

비점오염부하량 산정을 위해 사용되는 원단위는 쉽게 이용 가능하지만, 지역의 토지이용 특성과 강우강도의 시간적인 변이를 고려하지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 간편하면서도 강우량에 따른 부하량 변화를 고려한 보다 정확한 비점부하량 산정방법을 개발 및 적용하였다. 경기도 경안천 유역에 위치한 두 개의 비점오염저감시설을 대상으로 2010년 6월부터 11월까지 모니터링을 수행하여 강우강도, 유출 특성, 오염부하 등에 관한 분석을 진행하였다. 비점오염원 유출수의 특성을 나타내는 유량가중평균농도(Event Mean Concentration; EMC)의 경우에는 도시 지역인 경기도 광주시 경안동이 산과 밭으로 이루어진 용인시 모현면에 비해 높거나 비슷한 값을 보였으나, TP (Total Phosphorus)의 경우 유역 내 농경지에 사용된 퇴비나 비료에 포함된 인의 영향으로 모현면이 경안동보다 더 높게 나타났다. 강우량과 오염물질 배출부하량과의 관계는 3차원 다항식에 의해 가장 잘 설명되었으며, 0.33~0.81 범위의 결정계수를 나타내고 있다. 산정된 유출율 및 부하량 함수의 기울기가 EMC 결과와 반대되는 경향을 보이는 것으로부터, 비점오염원은 토지이용 이외에도 지형, 토성, 수리 수문현상 등에 따라 배출특성이 달라짐을 알 수 있다. 따라서 비점오염물질의 유출 특성을 정확히 파악하기 위해서는 장기모니터링을 통한자료의 수집을 바탕으로 강우량에 따른 부하량 변화를 고려한 비점부하량 산정함수를 구하는 것이 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.49-62
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• 2014

최근에 불투수층의 증가로 인하여 표면의 저류량이 감소하고 첨두유출과 전체 유출량은 증가한다. 첨두유출과 첨두유출 도달시간이 빨라지게 되면 홍수 발생률이 증가하여 도시유역의 피해를 증가시키며, 토양으로 침투되는 우수량이 감소하여 지하수위가 하강하게 되고 도시하천이 마르는 건천화가 진행되어 유역의 물 순환이 악화된다. 또한 하천 수질 오염의 원인은 점오염원과 비점오염원 등이 있는데, 비점오염원에 의한 오염이 점점 커져가는 양상이다. 이러한 이유는 도시유역이 지속적인 개발로 인해 불투수율이 증가하게 되어 초기강우에 오염물질이 하천으로 유입되고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 도시유역의 물순환 회복을 위한 투수성 포장 효과를 분석하며, 투수성 포장의 비점저감 효과 및 첨두유량 감소 효과를 분석하고자 한다. 도시유역 유출 모델인 SWMM을 이용하여 단기 유출 모의를 통하여 투수성 포장의 효과 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.435-440
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• 2010

최근 하천의 기능이 다양화되면서 물 사용 및 배분과 관련하여 각종 갈등이 첨예화 되면서 수리권에 대한 체계적인 정리가 필요하게 되었다. 특히, 각종 수리권의 적용 범위나 한계를 논하기 위해서는 근본적으로 하천의 자연유량과 인공유량에 대한 이해가 우선되어야 하는데 이는 수리권의 본질을 이해하는데 기본적인 사항이다. 하천의 수질개선은 오염원을 저감 또는 제거하는 것과 하천의 유량을 증가시키는 것이다. 특히, 수질개선(Water Quality Improvement)이라는 목표를 달성하기 위해 도입된 물이용부담금제도가 "수질개선사업의 범위가 어디까지인가?"라는 근본적 질문에 대한 명확한 정의가 이루어지지 않는 경우 향후 물이용부담금 제도의 효용성은 저하될 수 밖에 없다. 하천의 수질개선은 세가지 메커니즘에 의해 달성할 수 있는데, 첫번째 메커니즘은 하천의 수량이 일정할 때 하천에 유입되는 또는 유입된 오염물질을 저감시킴으로써 수질개선을 달성하는 것이다. 즉, 유입 오염물질을 제거, 저감하기 위한 하수처리시설의 설치, 운영, 습지 조성, 하천에 유입된 쓰레기나 오염물질의 제거 노력 등을 통한 수질개선이 이에 해당한다. 두번째 메커니즘은 오염원 저감측면이 아닌 하천의 유량을 풍부하게 함으로써 수질개선을 달성하는 것이다. 즉, 일반적으로 확보되는 하천의 유량보다 더 많은 유량을 하천에 흐르게 함으로써 하천 스스로의 자정능력을 키우고 오염물질의 농도를 희석함으로써 수질을 개선하는 방법이다. 해마다 발생하는 하천의 수질오염사고시 다목적댐이나 용수댐에서 희석수를 대량 방류함으로써 수질 사고를 해결하는 경우가 이에 해당한다. 또 하나의 메커니즘은 미래의 오염원이 되는 비점오염원(축산가구, 도로 산림 등)의 소산 노력 등을 통한 적극적인 수질개선이 이에 해당한다. 하천의 수질개선은 이 세가지 메커니즘이 병행하여 작용될 때 그 효과를 최적으로 달성할 수 있다. 향후 물 관리는 빗물 - 댐 하천 - 상수도 - 하수도 - 해수 등 물 순환의 전체 체계에서 이루어져야 하고 효율적인 물 관리를 위해서는 '수량 수질의 통합관리'가 불가피하다는 점에서 물이용부담금의 수량측면에 대한 이해는 물 관리의 효율성을 높이는 중요한 요소이다.

• 한국습지학회지
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• 제10권2호
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• pp.53-66
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• 2008

환경부는 최근 30년 동안 가정하수, 축산폐수 및 산업폐수 등과 같은 점오염원에 대한 집중적인 기술개발, 시설설치 및 시설개선에 투자를 하여왔으며, 수질개선도 크게 이루어졌다. 그러나 지속적인 인간의 활동 및 토지이용의 고도화로 나타나는 도시화는 유역의 변화를 가져오고 수질 및 수생태계의 건전성을 약화시키는 새로운 오염물질을 유발하고 있다. 이러한 유역의 변화는 주로 인간의 활동공간을 창출하는 개발사업에 의하여 발생한다. 따라서 환경부는 시대적 필요에 의해 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 등의 개정을 통해 다양한 수질 및 유역관리제도(수질오염총량관리제, 비점오염원 관리지역 지정제도, 비점오염원설치신고제도, 고랭지 경작지 경작방법 권고 등)를 도입하여 수질개선을 꾀하고 있다. 그러나 이러한 각종 제도는 개발사업에 효율이 검증되지 않은 허울뿐인 비점저감시설의 난립을 가져올 소지가 매우 높다. 즉, 수질 및 수생태계의 보전은 환경에의 직접적 영향을 끼치는 개발사업의 건설기술 자체가 환경에 영향을 최소화시키는 건설환경기술로 변화될 때 가능하다. 따라서, 본 논문에서는 수질 및 수생태계 보전을 위한 유역관리기법, Low Impact Development(LID) 기술 및 비점오염원 관리 방향에 관한 21세기형 지속가능한 환경정책을 제안하고자 한다.

• 한국습지학회지
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• 제11권2호
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• pp.67-76
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• 2009

비점오염원에 의한 4대강의 오염부하율은 2004년 기준으로 22~37 %로 나타났으며, 2020년에는 60 % 이상으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 이는 토지이용의 고도화에 따른 비점오염물질의 유출이 증가하기 때문이며, 지속적인 점오염원 관리와 더불어 비점오염원 관리가 이루어지지 않을 시에는 하천의 수질개선을 기대할 수 없다. 따라서 환경부는 수질오염총량관리제를 도입하여 수생태계의 입장에서 수질개선 정책을 펼치고 있으며, 비점오염원 관리에 관심을 쏟고 있다. 이러한 비점오염원은 강우시 발생되어 유역의 특성 및 다양한 강우인자들의 영향을 받아 불확실성이 매우 크기에 오염물질별 EMC 및 부하량 산정이 매우 어렵다. 따라서 본 연구는 모니터링 지점으로 국도와 주차장을 선정하여 최근 3년 동안 모니터링을 수행하였으며, 오염물질별 EMC산정과 함께 모니터링 지점에 대한 강우특성을 파악하였다. 또한 산정된 EMC를 강우계급별로 나누어 EMC를 재 산정하였다. 그 결과, TSS의 평균 EMC는 강우계급이 높아질수록 감소하는 경향을 나타내었으며, 대부분 10 mm 이하의 강우에서 유출되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 국내의 강우특성이 반영된 EMC를 산정하여 제시함으로써 비점오염저감시설의 효율적 규모 산정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1073-1077
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• 2006

급속한 산업화로 인한 오염물질의 증가와 생물서식처의 감소는 수자원과 생태계를 위협하고 있다. 국내의 경우 수자원의 질을 개선하기 위해 '90년대 초부터 하수처리시설 등의 저감시설을 대폭 확충하였으나 현재까지 팔당호 등 주요상수원이 목표수질에 못 미치고 있으며 그 원인은 유입오염물질의 $22{\sim}37%$를 차지하는 비점오염원으로 지목되고 있다. 또한 생태.경관적 가치가 높은 수변지역은 각종 개발로 생물서식처가 급속도로 감소하여 종 다양성 보전 측면에서 대책마련이 시급한 실정이다. 이와 유사한 상황에 직면한 선진외국에서는 '하천회랑(river corridor)' 또는 '토양 및 생태시스템을 포함하는 수역과 육역의 점이(漸移)지대'를 의미하는 이른바 '수변완충지대(Riparian Buffer Zones)'의 오염정화 및 생태조성 효과 등의 연구를 통해 효율적 조성방안을 제시하고 있으며 다양한 형태로 현장에 적용하고 있다. RBZs의 일반적인 기능으로는, 유사나 오염물질의 여과 및 차단(필터링 효과), 영양염류의 저감, 하천변 식생을 통한 수자원의 정화 및 강턱의 안정화, 홍수로 인한 하천침식의 방지, 수변 생물 서식처 제공, 수변 그늘 제공에 의한 수온상승 방지, 심미 교육 위락 공간 제공 등이다. 본 연구에서는 외국의 RBZs(Riparian Buffer Zones)가이드라인을 참고하여 국내실정에 맞는 파일럿 규모의 시험완충지를 설계 및 조성하였다. 시험완충지는 남한강 연안에 초본류, 갈대류, 관목류, 자연식생, 혼합식생 등 5가지 'dry biotope'형태로 설치하여 1년간 계절별로 운영하였다. 또한 실험의 정량화와 다양한 조건변화를 위해 차수막, 위어, 유량.농도 조절장치, 라이시미터 등 보조시설을 설치하였고, 정기적인 모니터링을 실시하였다. 조사결과 외국사례를 살펴보면 RBZs의 적정 폭은 수질정화기능의 경우 $15{\sim}30m$, 생태서식처 기능은 최소 90m이상으로 제시되며, 시험완충지의 수질정화효과는 SS, T-N, T-P, TOC의 평균저감율이 각각 50%이상으로 나타났다. 식생모니터링 결과, 환삼덩굴 등 우점종의 잠식속도는 약 15일이며 갈대와 갯버들의 경우 우기시 인공목책호안과 동일한 침식방지 효과를 보이는 것으로 관찰되어 식생의 주기적인 모니터링과 지역 특성에 적합한 우점종 선정이 매우 중요한 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.720-728
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• 2012

강우시 상당 부분의 비점오염물질은 입자성물질에 흡착된 형태로 유출되기 때문에 비점오염물질의 유출 거동을 보다 정확하게 이해하기 위해서는 입자성물질과의 상관성을 정량적으로 파악하는 것이 중요하다. 그러나 강우시 오염물질별 유출특성과 입도분포와의 상관성에 대한 연구사례는 매우 부족한 실정으로, 특히 도시화가 진전되지 않은 비시가화지역을 대상으로 한 국내 연구는 보고된 예가 거의 없다. 본 연구에서는 논, 밭 및 임야 등으로 구성된 소규모 비시가화지역(유역면적 52.8 ha)을 선정하여 다양한 규모의 강우사상별 유출특성을 조사하고, 오염물질의 유출특성과 입자성물질의 거동 사이의 상관관계를 분석하였다. 또한, 비점오염물질의 유출에 미치는 입자성물질의 영향에 대하여 정량적인 분석을 실시하였다. 연구결과, 중소규모 강우에서도 초기유출현상이 관찰되었으며, 입자성물질이 영양염류 및 중금속의 유출과정에 큰 기여를 하고 있는 것으로 나타났다. 특히, $BOD_5$와 TOC의 유기물항목, TN과 TP의 영양염류, Al, Cr, Cu, Fe, Hg 및 Zn의 중금속항목 등이 SS (total), VSS, SS (d < $20{\mu}m$) 및 SS ($20{\mu}m$ $$\leq_-$$ d < $80{\mu}m$)와 높은 상관성을 보여 입자성물질과 유사한 유출거동을 갖는 것으로 나타났다. 한편, $COD_{cr}$, Cd, Mn 및 Pb는 입자성물질의 유출거동과 뚜렷한 상관성을 보이지 않았다. 비시가화지역에서 비점오염물질의 유출과정은 입자성물질의 거동과 상관성이 높을 뿐만 아니라 처리대상물질에 따라서도 상이한 특성을 갖는다는 점을 고려한 비점오염 저감시설의 도입이 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.453-453
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• 2021

도시지역 비점오염원관리, 물순환 회복, 침투 및 증발산량 증가, 열섬현상 저감을 위한 주요한 방안으로 저영향개발(low impact development, LID)과 그린인프라 기법의 적용되고 있다. LID 시설은 소규모 분산형 시설로써 넓은 지역에 많고 다양한 시설들이 적용되어 시설의 개수가 많으며, 수질 및 토양 내 기성제품에 대한 센서들의 가격은 고가로 형성되어 있어 기기의 경제성 및 유지관리 등 적용하는데 제한적이다. 따라서 과거 모니터링 자료를 기반으로 오염물질들과의 상관성 분석을 통하여 계측이 어려운 항목들을 계측가능한 항목들로부터 예측 가능하며, 선정된 항목들에 대한 비용효율적인 센서를 개발하여 실시간 LID 모니터링이 가능한 비용효율적 모니터링을 개발하였다. 공주대학교 천안캠퍼스의 LID 시설들은 2013년에 조성되어 현재까지 시설이 운영되고 있으며, 5년이상의 과거 강우시 모니터링 자료들을 이용하여 오염물질 상관성 분석을 수행가능 하기에 대상지로 선정하였다. 오염물질 상관성 분석은 2013년부터 2017년도에 침투도랑에서 수행된 강우시 모니터링 자료를 활용하여 각 오염물질들의 상관성을 분석을 수행하였다. 침투도랑 내 유입되는 평균 유입수는 TSS 286.1±318.3 mg/L, BOD 22.6±39.5 mg/L, TN 8.96±5.85 mg/L, TP 1.01±1.11 mg/L로 나타났다. 겨울철에 비해 여름철에서의 오염물질의 유입농도가 높은 것으로 분석되었다. 이는 여름철 고온건조로 인한 노면 내 차량의 주행으로 인한 중금속, 폐타이어 등과 장마철 강우 시 유출된 토사로 인하여 유입수의 농도가 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 부하량은 TSS와 COD 0.66으로 유의성이 높은 것으로 나왔으며, COD와 TSS, TP, TN 등 유의성이 높은 것으로 분석되었다. Arduino와 Raspberry PI를 활용하여 저비용 센서와 LTE 모뎀통신과 데이터 베이스 연결하여 개발된 프로그램을 통해서 무선으로 LID 시설에 대한 모니터링을 침투화분2와 식생체류지에 조성하였다. 전력공급이 어려운 식생체류지의 경우 태양열(Solar system) 시스템과 보조 전력 배터리를 조성하여 장마철이나 장기적인 악천후로 인한 전력을 생산하지 못할 경우 보조전력배터리에서 전력을 제공하여 지속적인 모니터링이 이루어지도록 설계하였다. 토양함수량, 토양온도와 Conductivity 등 3종류의 센서를 적용하였으며, 프로그램은 현재 2단계를 통한 2차수정을 통하여 프로그램을 구축하였다. 오차, 오작동, 계측값에 대한 검·보정 작업이 필요하다. 또한 대기자료의 구축을 통해 보다 토양과 LID 시설에 대한 영향분석이 필요한 것으로 사료된다.