• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.505-509
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• 2008

우리나라의 최근에 개발된 신도시나 신시가지를 제외한 대부분이 합류식 하수관망으로 구성되어 있다. 이에 따른 초기강우시 도시 인접하천으로 유입되는 유출수가 수질오염을 가중시키고 있다. 분류식 하수관이 설치된 지역이라도 강우에 의해 도시지역 노면에서 우수관을 통해 하천으로 배출되며 유출수 자체도 오염물질 농도가 높고 유해물질까지 함유하고 있는 경우가 많다. 그러므로 도시하천에 대한 종합적인 수질관리를 위해서는 점오염원뿐만 아니라 초기강우시 도시 유출수의 수질 및 오탁부하량 등 비점오염원에 대한 기초조사 및 해석이 선행되어야 한다고 판단된다. 따라서, 이 연구에서는 도시하천의 초기강우에 의한 유출수의 수질특성을 분석하기 위하여 홍제천, 중랑천, 남가좌배수구역 및 군자배수구역 등 4개 도시유역에서 직접 시료를 채취하여 각 수질항목에 대하여 분석하였다. 수질분석은 환경오염공정시험법이나 표준시험법에 준하였고, 현장에서 실측이 가능한 항목들은 현장에서 측정하였으며, 나머지 항목은 시료를 즉시 실험실로 운반하여 분석하였다. 홍제천은 1996년 8월부터 1997년 9월까지 5개 강우사상의 자료를 분석하였고, 중랑천은 2001년 5월부터 2005년 4월까지 7개 강우사상, 남가좌배수구역은 1995년 7월에서 1997년 9월까지 5개 강우사상, 그리고 군자배수구역은 2005년 4월부터 2007년 9월까지 11개 강우사상에 걸쳐 수질분석을 실시하였다. 분석된 수질자료를 이용하여 도시지역의 초기강우에 의한 초기유출수와 수질의 관계를 분석 비교 하였으며, 또한, 초기유출수에 따른 비점오염원별 상관성을 분석하여 유량 측정을 통하여 보다 손쉽게 총 오염부하량을 산출 할 수 있도록 비유량과 SS, $BOD_5$, COD 등의 수질성분간의 상관계수와 회귀식을 도출하여 이들 상관식으로부터 유량변화에 따른 수질성분의 예측에 활용토록 하였다. 그러나, 외삽구간의 유량에 대한 수질 예측 결과에는 큰 오차가 있을 수 있으므로, 보다 다양한 유량에 대한 수질관측자료로 보완된 상관식의 개발로 극복되어질 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구의 성과는 도시유출에서 수질과의 상관성과 도시하천의 유량 수질관리에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.23 no.3
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• pp.174-191
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• 2020

In this study, we analyzed the vulnerable areas of non-point source pollutants and management pollutants and management time by subwatershed curves in the Seohwacheon basin located upstream of Daecheongho. First, in order to create a load duration curve, a long-term flow model SWAT was constructed to create a flow duration curve, and the result was multiplied by the target water quality to create a load duration curve. For the target water quality, monitoring data values measured from November 2017 were used for the management of nonpoint source pollutants in Seohwacheon, and a value corresponding to 60 percentile of the measured data was set as the target water quality. At this time, the target water quality was limited to"slightly good"(II) when the calculated value exceeded"slightly good"(II) of the river living environment standard. The vulnerable areas of non-point source of pollution were selected using the excess rate exceeding the target water quality, and the excess pollutant was judged as a management substance and the management time was selected through seasonal evaluation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.179-179
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• 2011

근래 농촌지역에서의 하천 및 저수지의 수질오염에 관하여 관심이 고조됨에 따라 비오염원에 대한 파악과 대책을 세우기 위해 관련분야에서 많은 연구가 진행 되고 있다. 비점오염원은 주로 강우나 유출에 의해 배출되기 때문에 배출 장소와 경로가 불분명하고 다양하다. 비점오염의 관리를 위한 유역모델로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용한 연구가 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 SWAT 모델은 유역모델로써 농촌지역에 논, 밭에서의 비점오염원 기작을 표현하기에는 공간적 범위의 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 예당저수지 유역(465.12 km2)을 대상으로 유역규모의 SWAT 모델과 유역-필드규모에 적용 가능한 SWAT-APEX (Agricultural Policy/Environmental eXtender) 모델의 수질(T-N, T-P) 모의결과를 비교하여 SWAT-APEX 모델의 적용성을 평가하고자 하였다. 모형의 적용을 위한 입력자료로 기상자료와 지형자료를 구축하였으며 기상자료로 예당저수지유역 3개의 강우관측소 자료를 수집하여 구축하였으며, 지형자료로 격자크기 30m의 DEM (Digital Elevation Model)과 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도와 토지이용도는 환경부로부터 1:25,000 중분류 토지이용도를 이용하였다. 또한 환경부에서 제공하는 월단위 하천수질 자료(기간)를 구축하여 모형의 검증을 실시하였다. 분석과정으로 SWAT 모델에서의 유역차원 수문, 수질 모의를 한 후, APEX 모델을 이용하여 소유역별 논, 밭에 대한 필드단위에 오염물질 모의 후 각각 소유역 출구에서 APEX 모델에 결과를 반영한 SWAT-APEX 모의를 거쳐 최종 유역출구에서의 유출량과 수질항목을 분석하였다. 모의 결과 유출량에 대해 Nash와 Sutcliffe (1970)가 제안한 모델효율성계수 (Model Efficient, ME)는 0.67, 결정계수는 0.69 그리고 수질항목의 결정계수는 각각 0.77, 0.75으로 분석되었다. 또한, SWAT-APEX 모의 결과 수질항목의 결정계수는 각각 0.80, 0.72이었다. 따라서, 본 연구에서 농촌지역의 비점오염원 모의는 필드모의를 반영한 SWAT-APEX 모델 결과가 SWAT 모델만 적용한 결과보다 정확한 비점오염 모의가 이루어졌다고 판단 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.206-206
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• 2020

토지이용의 고도화에 따라 비점오염원 부하는 증가하는 추세이며 기후변화에 따른 강우강도 증가 등으로 지표면에 축적된 고농도의 비점오염물질이 하천으로 유출, 수질오염을 가중시키고 있어 비점오염원 관리가 필요하다. 환경부에서 효율적인 비점오염원 관리를 위하여 2004년부터 현재까지 3단계에 걸쳐 비점오염원 관리 종합대책을 수행하고 있으며, 2008년부터 비점국고보조사업을 추진하여 비점오염저감시설 설치를 통한 수질개선 및 수생태계 건강성 확보에 기여하고자 하였다. 이에 본 연구는 비점국고보고사업을 통해 구축된 비점오염저감시설을 대상으로 시설 설치 및 운영 현황과 강우시 비점오염저감 효과 분석을 통한 시설의 평가를 수행하고자 한다. 연구대상시설은 시범시설 및 국고보조시설 총 70개소로 2005~2017년에 준공되었으며, 2016년부터 현재까지 총 4년동안 진행된 모니터링을 바탕으로 연구를 수행하였다. 시설의 용량은 34~97,000㎥의 범위로 SA/CA 1.2~6.6%의 범위이다. 강우시 모니터링은 선행무강우일수 3일이상을 고려하여 수행하였으며 도시지역의 경우 5mm 이상, 농촌지역 10mm 이상시 모니터링을 진행하였다. 시설의 유입과 유출부에서 수질 및 유량 모니터링을 진행하였으며, 수질오염공정시험법에 준하여 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 항목에 대해 분석을 수행하였다. 모니터링 결과, 국내 비점오염저감시설의 평균 부하량은 SS 250.4 kg/day, BOD 89.2 kg/day, COD 136.2 kg/day, TN 51.4 kg/day, TP 7.1 kg/day 로 분석되었으며, 유출부 의 경우 SS 83.8 kg/day, BOD 37.2 kg/day, COD 51.0 kg/day, TN 15.4 kg/day, TP 2.0 kg/day로 나타났다. 또한, 은 오염물질 유입 및 유출 부하량의 상관관계 분석결과 SS, BOD, COD의 유입 및 유출 부하량의 상관성은 높게 나타났으며 특히 유기물질(BOD, COD)의 상관성은 0.8이상으로 분석되었다(p<0.005). 이는 비점오염저감시설에 적용된 식생, 미생물, 여재 등을 통하여 물리학적 및 생태학적 처리를 통해 저감되기 때문으로 판단된다. 하지만, TN은 인위적 요인과 자연적 요인이 복합적으로 작용으로 배출 특성으로 상관성은 매우 낮은 것으로 분석되었다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.1
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• pp.80-93
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• 2018

Research trend about nonpoint pollution source(NPS) that have studied since 1980 was divided into 4 categories: 1) runoff characteristics of NPS, 2) treatment technique, 3) LID and green infrastructure(GI), 4) management practices and policy. This study reviews them and recommends the future research direction. The research on runoff characteristics of NPS until 2010 was mainly carried out. But recently, many researchers has been conducting studies on technology development, effect evaluation and field application. Providing best measures on NPS should be tried to conduct studies that many fields such as society, geography, meteorology and environment are fused. But it has not been enough yet. Because the cause material and optimum measures of NPS are different from each other regionally, it is considered that it needs studies to prepare measures and guidelines with regional characteristics rather than a uniform measures and guidelines by the central government. In addition, more comprehensive studies must be carried out to establish rules and regulations to manage NPS not only by government sector but also the private sector.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.467-467
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• 2023

강우에 의해 발생하는 비점오염물질의 수질 데이터가 충분하지 않아 비점오염원이 문제가 되고 있는 유역의 수질개선을 위한 대책마련이 어려운 실정이다. 기존에 환경부에서 운영하고 있는 자동측정망은 1시간 간격으로 데이터를 축적하고 있으나, 비점오염원이 문제가 되는 유역에 설치되어 있지 않거나 수온, DO, pH 등 현장항목만을 측정하고 있어 하천의 수질오염을 대표할 수 있는 T-P나 SS 등의 수질분석 항목의 부재하다. 이로인해 유역의 수질개선 대책을 수립하기 위한 오염원의 현황을 파악하기 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 비점오염원관리지역 중 골지천 유역을 대상으로 수질항목별 상관성을 분석하고, 실측자료를 기반으로 DT, MLP, SVM, RF, GB, XGB 등의 머신러닝 기법을 통해 수질 예측 가능성을 연구하였다. 상관관계 분석결과 입력변수인 탁도 항목이 예측 수질과 뚜렷한 상관관계를 보이는 것으로 나타났으나, 그 외 항목에서는 약한 상관관계를 보이거나 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 머신러닝 기법을 활용한 수질 예측 분석 결과, 검무교와 태봉2교, 제1여량교는 RF 기법에서 결정계수(R²) 0.57~0.86, RMSE 16.49~175.60으로 예측성이 우수한 것으로 나타났다. 관말교는 SVM 기법에서 R² 0.65, RMSE 57.69로, 송계교는 XGB 기법에서 R² 0.74, RMSE 282.86으로 가장 예측성이 우수한 것으로 나타났다. 분석결과와 같이 머신러닝 기법을 활용한 수질 예측은 가능하나, 예측성이 우수한 머신러닝 기법의 R² 비교 결과, 유역면적이 큰 제1여량교와 작은 관말교에서 0.57과 0.65로 다른 지점에 비해 낮은 것으로 나타났다. RMSE 비교 결과, 상류 산간지역에 발생한 국지성 호우의 영향으로 흙탕물이 가장 자주 발생하는 태봉2교 지점과 우선관리지역이 합류되는 송계교 지점에서 175.60과 282.86으로 예측값과 실측값의 오차가 큰 것으로 나타났다. 연구결과와 같이 하천 수질을 예측하기 위해서는 유역면적 혹은 유역특성과 관련한 기초자료를 추가로 적용하여 머신러닝 기법을 적용 해야할 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 예측한 수질 항목 이외에 입력변수를 추가로 확보하여 수질의 예측 가능성을 검토해야 할 것으로 보여진다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.25 no.2
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• pp.99-110
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• 2023

Non-point source (NP) pollutants in an agricultural landuse are discharged from a large area compared to those in other land uses, and thus effective source control measures are needed. To develop appropriate control measures, it is necessary to quantify discharge load of each source and evaluate the degree of water quality improvement by implementing different options of the control measures. This study used Hydrological Simulation Program-FORTRAN (HSPF) to quantify pollutant discharge loads from different sources and effects of different control measures on water quality improvements, thereby supporting decision making in developing appropirate pollutant control strategies. The study area is the Gyeseong river watershed in Changnyeong county, Gyeongsangnam-do, with agricultural areas occupying the largest proportion (26.13%) of the total area except for the forest area. The main pollutant sources include chemical and liquid fertilizers for agricultural activities, and manure produced from small scale livestock facilities and applied to agriculture lands or stacked near the facilities. Source loads of chemical fertilizers, liquid fertilizers and livestock manure of small scale livestock facilities, and point sources such as municipal wastewater treatment plants (WWTPs), community WWTPs, private sewage treament plants were considered in the HSPF model setup. Especially, NITR and PHOS modules were used to simulate detailed fate and transport processes including vegitation uptake, nutrient deposition, adsorption/desorption, and loss by deep percolation. The HSPF model was calibrated and validated based on the observed data from 2015 to 2020 at the outlet of the watershed. The calibrated model showed reasonably good performance in simulating the flow and water quality. Five Pollutants control scenarios were established from three sectors: agriculture pollution management (drainge outlet control, and replacement of controlled release fertilizers), livestock pollution management (liquid fertilizer reduction, and 'manure management of small scale livestock facilities) and private STP management. Each pollutant control measure was further divided into short-term, mid-term, and long-term scenarios based on the potential achievement period. The simulation results showed that the most effective control measure is the replacement of controlled release fertilizers followed by the drainge outlet control and the manure management of small scale livestock facilities. Furthermore, the simulation showed that application of all the control measures in the entire watershed can decrease the annual TN and TP loads at the outlet by 40.6% and 41.1%, respectively, and the annual average concentrations of TN and TP at the outlet by 35.1% and 29.2%, respectively. This study supports decision makers in priotizing different pollutant control measures based on their predicted performance on the water quality improvements in an agriculturally dominated watershed.

• Journal of Wetlands Research
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• v.11 no.2
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• pp.55-66
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• 2009

The increase of pollutant loadings from nonpoint sources affect the water quality of the major rivers in Korea. Consequently, the need for managing the nonpoint source (NPS) pollution becomes the main concern of the Korean Ministry of Environment (MOE). Recently, the policy was changed from pollutant concentration-restricting approach to the total maximum daily load (TMDL) approach to improve the water quality and protect the aquatic ecosystem. Part of the program is the construction of Best Management Practice (BMP) pilot facilities basically to control NPS. Most of the BMPs adopted were foreign technologies which could not be properly employed in the country due to some limitations such as climate, watershed characteristics, etc. In other words, to be able to apply the BMPs, research on its applicability is necessary. In this study, a three-year monitoring has been conducted to assess the treatment performance of the BMP installed in highway toll plaza and parking lot. The data gathered aid in the characterization of NPS pollutants in runoff and estimation of the pollutant removal efficiency of the BMP. The results will be used for the future implementation of BMP in different land uses as well as for the determination of optimum operation and maintenance.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1991-1994
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• 2008

우리나라는 도시화, 산업화에 따른 수질저하 및 용수확보 문제를 해결하기 위하여 각종 환경기초시설의 증설과 수질개선을 위한 대책을 수립하여 왔다. 그러나 점오염원에 국한한 수질개선은 한계가 있었으며, 1995년 환경부는 전국 비점오염원 조사를 통해 비점오염원이 수질오염에 기여하는 비율이 T-N, SS는 50% 이상을 점유하고 기타 BOD, T-P도 $20{\sim}30%$ 수준임을 밝힌 바 있다. 이에 정부는 오염총량관리제를 도입하여 비점오염원의 관리를 시작하였으나, 강우시 정확한 유량자료를 바탕으로한 수질 측정자료의 부족으로 비점오염원 관리에 있어 어려움이 따르고 있다. 따라서 본 연구에서는 비점오염원 관리 및 연구를 위한 기초자료로 활용될 수 있도록 수도권 및 인근지역 주민의 식수원인 팔당호로 직유입되고, 정확한 수질자료 확보가 필요한 경안 수위관측소 지점에서 2007년 6월${\sim}$9월에 일어난 강우 중 4개의 강우사상에 대하여, 수질측정을 실시하였다. 본 연구에서 이용한 유량자료는 2007년 수위-유량관계곡선식으로 산정한 환산 유량이며, 실측한 수질자료를 바탕으로한 유량과 부하량의 관계는 통계학적으로 분석하였다. 수질측정 항목은 수온, DO, pH, EC, SS, BOD, CODMn, CODCr, T-N, T-P 등이며, BOD의 농도는 2개의 강우사상에서만 분석하였다. 현장에서 휴대용미터를 이용하여 수온, DO, pH, EC를 측정하였고, 나머지 항목은 한국건설기술연구원내 환경정밀분석 센타에 의뢰하였다. 각 항목별 유량-부하량 관계식은 기존의 지수식이 아닌 선형이나 다항식으로 산정하였다. 다항식으로 산정된 식의 결정계수($R^2$)는 BOD, T-N 항목을 제외한 각 항목에서 0.6 이상의 값을 가졌다. 항목별로 보면 SS는 0.90, $COD_{Mn}$은 0.87, $COD_{Cr}$은 0.84, T-P는 0.62의 값을 가졌다. 또한, T-N은 0.53, BOD는 0.32의 값을 가져 유량과 부하량의 관계가 거의 상관성이 없는 것으로 나타났다. BOD의 경우는 4개의 강우사상 중 2개의 강우사상에서만 분석되어 다른 항목에 비해 실측자료가 부족한 관계로 그 특성을 판단하기 어려웠다. 본 연구가 주로 홍수기에 이루어져 실측자료가 많지 않았기 때문에 본 연구의 대상지점을 대표할 수 있는 유량-부하량 관계식으로는 미흡한 한 것으로 분석되었다. 본 연구자료를 기초로 장기간 많은 자료를 확보하여 유량-부하량 관계식을 수정 보완한다면, 차후 비점오염원 관리의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.15 no.4
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• pp.543-553
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• 2013

In Korea, there have been many studies and progresses on various types of pilot scale or commercialized field scale Best Management Practices(BMP) during the last 10 years. Runoff characteristics of diffuse pollutants from different land uses are well identified and documented. However, for the coastal area connected directly with shoreline, runoff patterns and management schemes of non-point pollution were not fully studied. Recently, coastal area is emerging as a new development axis especially in west coast side of Korea such as Incheon city and Chungnam province, thus urbanized area rapidly increased but there are no buffer zones and BMP facilities to aim at preventing direct discharge of the first flush into coastal sea and beaches. In this study, parking area in Deacheon harbor, Boryeong City in Chungnam Province was selected and rainfall runoff was monitored for two year period in order to examine run-off features from which proper type of BMP suitable for coastal area is proposed. Coastal area usually has a low ground water level and consists of plain land, so that large scale BMP such as storm water retention pond and wetland requiring great excavation works is not best management plan. In addition, monitoring study shows that storm water from the paved parking area has a high salinity compared with those in storm water from the inland. High salinity is detrimental for the vegetation. Therefore, BMP employing least vegetative cover and also in terms of maintenance is a good option such as infiltration trench and porous pavement.