• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.12
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• pp.1193-1207
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• 2013

Increase of impervious area caused by overdevelopment has led to increase of runoff and then the problem of flooding and NPS were brought up. In addition, as decrease of base flow made groundwater level to decline, a stream that dries up is issued. low impact development (LID) method which is possible to mimic hydrological water cycle, minimize the effect of development, and improve water cycle structure is proposed as an alternative. As introduction of LID in domestic increases, the study on small watershed is in process mainly. Also, analysis of property of hydrological runoff and load on midsize watershed, like sewage treatment district, is required, the study on it is still insufficient. So, area applying LID practices from watershed of Dongrae stream is pinpointed and made the ratio and then expand it to watershed of Oncheon stream. Among low impact development practices, Green Roof, Porous Pavement, and Bio- retention are selected for the application considering domestic situations and simulated with SWMM-LID model of each watershed and improvement of water cycle and reduction of non-point pollution loads was analysed. Improvement of water cycle and reduction of non-point pollution loads were analyzed including the property of rainfall and soil over long term simulation. The model was executed according to scenario based on combination of LID as changing conductivity in accordance with soil type of the watershed. Also, this study evaluated area of LID application that meets the efficiency of conventional management as a criteria for area of LID practices applying to sewer treatment district by comparing the efficiency of LID application with that of conventional method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.457-457
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• 2021

인공습지는 자연이 가진 정화기작을 인위적으로 증가시키기 위하여 조성한 자연기반해법에 해당한다. 인공습지는 습지 내 식물, 미생물, 토양 등의 상호기작에 의하여 오염물질이 제거된다. 인공습지의 오염물질저감효율은 시설의 규모와 유량, 유입물질의 부하량 수리학적 부하량, 체류시간 등의 영향을 받게 된다. 일반적으로 인공습지 적정 규모는 유역 및 기상인자의 특성과 조성목적에 고려하여 산정된다. 본 연구는 전국 35개 지역에 설치된 54개 인공습지를 선정하여 모니터링을 수행하였으며, 2011년부터 2018년에 설치된 시설이다. 54개 시설 중 도심지역에 13개, 농업지역 25개, 공업지역 3개, 상업지역 3개, 축산 10개가 설치되어있다. 습지형태는 Cell형 자유수면형 인공습지(Free Water Surface, Cell-FWS), 유로형(Flow) 자유수면형 인공습지(Cell-FWS), Cell과 Flow형이 결합된 Hybrid-FWS, 수직흐름형 인공습지(vertical flow constructed wetland)와 수평지하흐름형 인공습지(vertical flow constructed wetland)가 결합된 HYBIRD 형 습지로 구분된다. 연구결과, 일반적으로 SA/CA 비율이 클수록 오염물질의 저감효율은 증가하는 것으로 나타났다. 오염 물질별 인공습지 규모를 비교할 경우 저감효율 60%에서 인공습지의 규모는 유기물>영양염류>입자상물질 순으로 나타났다. 목표 제거효율 60%에서 SA/CA 비는 BOD에서 약 3.2%, COD에서 2.5%, SS에서 1.9%, TN 2.5%, TP 2.3%로 나타났다. 입자상물질인 SS는 유기물 및 영양염류에 비하여 유역면적 대비 시설면적이 가장 적게 나타났으며, 유기물질 제거에 큰 시설규모가 필요한 것으로 나타났다. 따라서 인공습지 설계시 유역 토지이용 및 강우특성을 고려하여 적정한 수질과 유량모니터링이 필요하며, 이를 토대로 목표 오염물질 선정이 중요한 것으로 나타났다. 또한, 농업지역의 최적화된 인공습지 위치는 임야가 20~30%, 밭이 20% 이하, 논이 10~50%를 포함하는 곳이 적정한 것으로 평가되었다. 도시지역 인공습지는 도시면적이 증가할수록 효율이 크게 변하지 않기에 가용위치가 적정한 위치로 평가된다. 인공습지의 효율은 유역의 세부 토지이용에 크게 의존하는 것으로 평가되었다. 따라서 인공습지 설계시 농업지역에서는 임야, 밭 및 논의 적정면적을 고려하여 인공습지 위치가 결정되어야 하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.457-457
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• 2011

저영향개발(LID, Low Impact Development)은 물순환체계 개선을 위해 녹색 공간의 확보, 자연형 공간 조성, 자연상태의 수문순환 기능의 유지 기법 등을 활용한 개발 대상지에서의 강우유출 및 비점오염원의 영향을 최소화할 수 있는 새로운 방법이다. LID는 강우 유출수의 지하침투, 강우 종료시 증발산량의 확보, 강우 유출수의 재이용 등을 통한 강우 유출량을 최소화하는 것에 그 목적이 있다. LID 방법은 우수저류 공원, 생태저류지, 지붕층 저류공원, 보도 저류공간, 인공습지, 완충녹지대, 수목 보존지대, 지붕층 배수관, 강우 저장조, 투수성 포장, 토양 개량, 불투수층 최소화, 비점오염원 저감 등으로 효율성, 경제성, 유연성, 합리성, 토지 가치증대 등의 장점이 있다. 영산강 수계의 BOD 배출부하량이 점오염원(21,019kg/일)과 비점오염원(50,047kg/일)의 비율이 3:7 로 비점오염원 배출부하량이 훨씬 큰 상태이다. 특히, 광주광역시, 농업용 토지, 축산계 등의 비점오염원이 영산강 수질에 크게 영향을 미치고 있다. 따라서 본 연구에서는 비점오염원의 영향이 큰 영산강 수계를 대상으로 앞으로 이루어지는 개발계획을 분석하여 LID 기법을 적용하였을 때 영산강 수질에 미치는 영향을 모델링을 통해 예측하고자 한다. 수질개선에 어느 정도의 효과가 있는지 검증하기 위해 국내 실정에 맞고 QUAL2E 모델을 근간으로 WASP5 모형의 장점들을 접목시켜 Bottle BOD의 반응기작 및 조류의 생산에 의한 유기물 증가, 탈질화 반응 등 정체수역에서 일어날 수 있는 반응기작을 모의할 수 있도록 보완한 QUALKO2 모형을 이용하여 그 효과를 모의하고자 한다. 본 연구를 통해 LID 기법이 도시화에 영향을 얼마나 덜 주는지, 수계의 비점오염원 효과를 통해 물순환 체계의 개선이 어느 정도로 어루어지는지에 대한 효과를 검증을 할 수 있는 계기가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 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.

• Journal of Wetlands Research
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• v.19 no.3
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• pp.296-302
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• 2017

Generally, a parking lot is constructed using asphalt or concrete. Such materials are impermeable, which means that a parking lot will directly release pollutants to any nearby water system during a rainfall event. An increased quantity of nonpoint source pollutants harms the ecohydrological system and causes further environmental damage leading to dysfunctional water circulation systems. Therefore, there is an urgent need for the design and application of Low Impact Development (LID) systems that allow more effective prevention of water circulation problems and management of nonpoint source pollution. This study aims to support such efforts by analyzing a permeable paver parking lot constructed using one of the LID techniques and comparing it to a conventional one in terms of the concentration of pollutants, nonpoint source pollution load and runoff rainfall lag effects during a rainfall event; it could serve as a reference for the construction of permeable paver parking lots in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1038-1042
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• 2007

수변완충지대는 수역과 육역의 경계에 위치하면서 하도를 따라 선형으로 길게 연속적으로 이어지는 공간으로서 토양, 동식물 등 생태시스템을 이루는 자연공간이다. 수변완충지대의 기능은 일반적으로 수질정화, 생태통로 및 서식처, 강턱의 안정, 토양침식 방지, 경관 개선 등이며 하천의 일부로서 사회적 경제적으로 높은 가치를 지니고 있다. 특히 최근에는 비점오염 저감과 하천 생태서식처 조성분야에서의 적용이 활발히 검토되고 있다. 선진국에서는 1980년대 이후부터 수변완충지대의 중요성을 인식하고 환경 생태 치수 측면에서 효율적 조성 및 복원 방법에 관한 연구와 적용이 본격적으로 시작되었고 가이드라인이 제시되었다. 이 분야에서 기술적 정책적으로 가장 앞선 나라로 평가되고 있는 미국의 경우 정부에서는 농무부(USDA)를 비롯하여 환경처(EPA), 내무부(USDI), 공병단(US ARMY)의 관련 산하기관, 각 주정부의 담당부서에서 수변완충지대의 보전과 조성에 관련된 여러 가지 정책과 기준을 제시하고 있다. 이들 가이드라인에서는 수변완충지대가 필요로 하는 기능별 최소 폭, 식생 종별 구성, 식생배열 등을 제시하며 그 기준은 조성 목적이나 기능, 대상 지역별로 차이를 보인다. 기능별 최소 폭은 수질정화를 목적으로 하는 경우 $4m{\sim}61m$이상, 생태서식처 조성을 목적으로 하는 경우는 $30m{\sim}1,000m$ 이상을 권장하고 있다. 식생 종은 수변완충지대 폭을 상 중 하단부로 나누어 초본, 관목, 교목류로 식재하고 강우유출수의 유입부에서 초본을 통한 부유고형물 등을 여과하고, 목본류의 뿌리와 토양을 통해 질소, 인 등 영양물질을 저감하는 구조를 제시하고 있다. 미국의 경우는 이러한 가이드라인을 실제로 현장에 적용하고 있으며 조성효과가 정성적으로 검증되었고 정량적인 관계 도출을 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 국내의 경우 수질개선 및 생태서식처 조성, 하천환경을 개선하기 위한 관련 정책이 꾸준히 제시되고 있다. 한 예로 정부에서는 수변구역을 지정 고시하여 상수원으로 유입되는 비점오염물질을 저감하고 생태서식처를 조성함으로써 양질의 상수원과 건전한 생태계를 확보하기 위한 제도를 시행 중이다. 수변 구역의 범위는 한강수변구역의 경우 약 $500{\sim}1,000m$로 설정되어 있으나 아직까지는 관리적 성격이 강하며, 향후에는 구체적인 조성방안이 요구된다. 본 연구에서는 한강 수변구역 내에 미국의 가이드라인에서 제시하는 수변완충지대의 물리적 조건과 국내 지역 토착식생을 적용하여 시험완충지대를 조성하였고, 실험조건 하에서 그 효과를 정량적으로 분석 검증한 결과와 외국사례를 분석하여 국내여건에 맞는 수변완충지대 조성 가이드라인(안)을 제시하였다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.20 no.1
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• pp.72-79
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• 2018

Two planter boxes were monitored during their initial year of operation to be able to assess their stormwater runoff and pollutant reduction capabilities and investigate on the design factors affecting their performance. One of the planter boxes provided 85-100% runoff volume reduction for rainfall less than 15 mm and rainfall intensities lower than 5 mm/hr. This reduced to 50-64% during higher rainfall intensities and depths of up to 50 mm. Suspended solids, organics, nutrients, and heavy metals were satisfactorily removed at a range of 40-95%. The other planter box, however, did not produce outflow in all the events and allowed total capture of stormwater. The uncertainty regarding the fate of the runoff in that case required an investigation of the planter box's actual drainage and underground conditions which was deemed outside the scope of the study. Nonetheless, several design improvements and retrofits were suggested based on the provisions of current design guidelines to ensure that the hydraulic and water quality goals are achieved without potential damage to nearby structures. Moreover, continuous monitoring data is required to provide more accurate design evaluation and can serve as a guide in the construction of similar facilities in the future.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.29 no.8
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• pp.950-955
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• 2007

Non-point source control system which had been designed only for oil-water separation in the fields of oil refinery and garage was upgraded in this research for the removal of runoff pollutants in impervious urban area. Pollutants including oil from driveway and bridge were eliminated by two types of pathway in the system. One is the coalescence mechanism that the oil droplets in the runoff come into contact with each other in the spiral buoyant media surface and form larger coalesced droplets of oil that are carried upstream to the oil layer. The other is the precipitation that solids in runoff were settled by gravity in the system. In this research, coalescing characteristics of oil and water separation were investigated through image analyses, and efficiencies of the non-point source control system were evaluated using dust in driveway and waste engine oil. Media made of high density and high molecular weight polyethylene was indeterminate helical shape and had sleek surface by analysing SEM photographs and BET. Surface area and specific gravity of media which were measured directly were 1,428 $mm^2$ and 45.3 $kg/m^3$ respectively. From the image analyses of the oil droplets photographs which were taken by using microscope, it was proved clearly that the coalescence was the main pathway in the removal of oil from the runoff. Finally, the performances of the non-point source control system filled up with the media were suspended solid $86.6\sim95.2%$, $COD_{Cr}$, $87.3\sim95.4%$, n-Hexane extractable materials $71.8\sim94.8%$ respectively.

• Journal of Wetlands Research
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• v.11 no.2
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• pp.67-76
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• 2009

The contribution of pollutant loadings from non-point source (NPS) to the four major rivers in Korea exceeded 22~37 % of the total loadings in 2004 and is expected to reach 60 % in 2020. Most of NPS loadings are coming from urban areas, especially from paved areas. Because of high imperviousness rate, many types of NPS pollutant are accumulating on the surface during dry periods. The accumulated pollutants are wash-off during a storm and highly degrading the water quality of receiving water bodies. For this reason, the Korean Ministry of Environment (MOE) developed the Total Maximum Daily Load (TMDL) program to protect the water quality by managing the point source and NPS loadings. NPS has high uncertainties during a storm because of the characteristics of rainfall and watershed areas. The rainfall characteristics can affect on event mean concentrations (EMCs), mass loadings, flow rate, etc. Therefore, this research was performed to determine EMCs for rainfall ranges from transportation landuses such as road and parking lot. Two sites were monitored over 45 storm events during the 2006/06 through 2008/10 storm seasons. Mean TSS EMCs decrease as rainfall ranges increase and highest at less than 10mm rainfall. The results of this study can be used to determine the efficient scale of BMP facility considering specific rainfall range.