• 한국농공학회논문집
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• 제64권4호
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• pp.1-10
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• 2022

A vegetative filter strip (VFS) is one of the best management practices (BMPs) to reduce pollutant loads. This study aims to assess the effectiveness of VFS in dense upland field areas. The study areas are agricultural fields in the Maedae (MD), Gaa (GA), and Jaun (JU) watersheds, where severe sediment yields have occurred and the Korean government has designated them as non-point management regions. The agricultural fields were divided into three or four clusters for each watershed based on their slope, slope length, and area (e.g., MD1, MD2). To assess the sediment trapping (STE) and pesticide reduction efficiency (PRE) of VFS, the Vegetative Filter Strip Modeling System (VFSMOD) was applied with three different scenarios (SC) (SC1: VFS with rye vegetation; SC2: VFS with rye vegetation and a gentle slope in VFS range; and SC3: VFS with grass mixture). For SC1, there were relatively short slope lengths and small areas in the MD1 and GA3 clusters, and they showed higher pollutant reduction (STE>50%, PRE>25%). For SC2 and SC3, all clusters in GA and some clusters (MD1 and MD3) in MD show higher pollutant reduction (>25%), while the uplands in JU still show a lower pollutant (<25%). With correlation analysis between geographic characteristics and VFS effectiveness slope and slope length showed relative higher correlations with the pollutant efficiency than a area. The results of this study implied that slope and slope length should be considered to find suitable upland conditions for VFS installations.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권6호
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• pp.1089-1094
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• 2011

주암호 상수원 상류지역인 송광천에 위치한 봉산 인공습지의 수생태학적 효율 향상을 위한 관리 방안을 제시하기 위하여 시기별, 처리단계별 및 오염물질 부하량별 수처리 효율을 평가하였다. 유입원수의 BOD, SS, T-N 및 T-P의 평균 함량은 $1.87mg\;L^{-1}$, $1.62mg\;L^{-1}$, $11.47mg\;L^{-1}$ 및 $4.40mg\;L^{-1}$이었으며, 연평균 처리효율은 BOD, SS, T-N 및 T-P가 각각 26%, 18%, 16% 및 9%로서 전반적으로 처리효율이 낮았으나 유입수 농도가 높아서 오염물질의 제거량은 매우 높은 편이었다. 인공습지 처리단계별 BOD, SS, T-N 및 T-P 변화를 조사한 결과는 모든 항목에서 침강지의 처리효율이 가장 높았고 BOD와 T-P는 습지 II > 습지 I, SS와 T-N은습지 I > 습지 II 순으로 처리효율이 높았다. 인공습지 구성 시스템별 오염물질 부하량에 따른 오염물질 처리량은 BOD는 침강지 > 습지 I > 습지 II, SS는 침강지 > 습지 II > 습지 I, T-N은 습지 I > 침강지 > 습지 II, T-P는 습지 II > 침강지 > 습지 I 순으로 높았다.

• 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.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.194-200
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• 2016

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 도시열섬효과, 비점오염물질 유출 등의 다양한 문제를 유발한다. 이러한 환경적 영향을 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID 기술의 주요 기작은 토양, 여재, 미생물과 식물 상호간의 수문학적 및 환경학적 기능이 포함되며, 이 중에서 여재는 LID 시설에서의 토양 내 투수율과 저류율 확보에 있어 중요한 구성요소이다. 따라서 본 연구는 LID 시설에 다양하게 활용되고 있는 제올라이트(Zeolite), 우드칩(Woodchip), 바텀애쉬(Bottom ash), 바이오세라믹(Bioceramic) 등의 여재를 단층 또는 복층으로 구성하여 강우유출수내 오염물질 저감 효율을 평가하기 위하여 수행되었다. 실험에 사용된 모든 여재는 강우유출수에 포함된 입자상 물질과 중금속을 60% 이상 제거하는 것으로 나타났으며 여재층을 복층구조로 배치할 경우에 여재 입자간의 다양한 크기의 공극과 여재 내의 미세공극(micro-pores)을 충분히 확보할 수 있기에 입자상물질 및 중금속 저감에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 유입수 내의 효과적인 중금속의 저감을 위해서는 중금속의 입자 및 용존성 함량비율에 따른 여재의 선정과 배치가 중요한 인자로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제23권1호
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• pp.67-73
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• 2021

도시화와 산업화로 인하여 불투수면적이 증가함에 따라 강우유출에 의한 비점오염원이 수계에 미치는 영향이 커지고 있다. 과거에는 비점오염원을 관리하기위해 장치형 시설(BMP)이 많이 사용되었으나 최근 LID(Low Impact Development)기술을 통해 자연적으로 처리하는 기술이 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 자연형 시설 중 식생체류지에서의 강우 모니터링을 실시한 데이터를 토대로 SWMM 모델을 통해 다양한 강우사상을 모의하였다. LID 모델링 연구의 특징으로 실데이터가 자연시설을 통해 얻은 결과이기 때문에 단기간 데이터로는 정확한 모델링 자료를 구축하기 어려워 정확한 모델을 구현하기가 힘들다는 특징이 있는데, 본 연구에서는 3년간 모니터링한 데이터를 통해 정밀한 모델을 구축하였다는 점에서 의의가 있다. 총 18회 모니터링한 실데이터를 모의하였으며, 유입량과 유출량, 오염물질 5개항목의 제거효율을 모의하였다. 성능평가를 실시한 결과 7개 항목 대부분이 우수한 지표를 나타내었으며, 상대적으로 TN과 TP 항목이 모의성능이 낮은 것으로 나타났다. 미래에는 우리나라도 상수도 시스템과 하수도 시스템이 실질적으로 통합되어 운영되는 통합물관리 시스템이 도입될 것으로 예상된다. 따라서, 본 연구결과는 미래형 통합물관리시스템에서 강우를 초기에 관리하는 단계에서 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 판단되며, 설치예상지역의 강우유출저감 및 오염물질 저감 정도를 사전에 예측할 수 있으며, 이를 통해 식생체류지의 과다설계를 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.9-17
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• 2014

PURPOSES : The purpose of this study is to assess removal efficiency of non-point pollutants and applicability for non-point pollutant reduction facilities by conducting the demonstration project operation. METHODS : In order to analyze removal efficiency of non-point pollutants for facilities such as a grassed swale, a small constructed wetland, a free water surface wetland, a horizontal sub-surface flow wetland, and a sand filtration, the field data including specifications of facilities, rainfall, inflow and runoff rainfall effluent etc. was acquired after occurring rainfall events, and the acquired data was analyzed for removal efficiency rate to assess road non-point pollutants facilities using event mean concentration (EMC) and summation of load (SOL) methods. RESULTS : The results of analyzing rainfall effluent, non-point pollutant sources showed that total suspended solid (TSS), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), chrome (Cr), zinc (Zn), and lead (Pb) can be removed through non-point pollutant reduction facilities by 60.3% ~ 100%. Especially removal efficiency of TSS, COD and BOD is relatively higher than removal efficiency of other non-point pollutant sources in all kind of non-point pollutant facilities. CONCLUSIONS : Based on the result of this study, even though natural type of non-point pollutant reduction facilities for roads occupy small areas comparing with drainage basin areas, most of non-point pollutant sources would be removed through the facilities.

• 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.

• 한국물환경학회지
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• 제33권3호
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• pp.247-255
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• 2017

This research was conducted to analyze removal efficiencies of non-point pollution source (NPS) in low impact development (LID) facilities with vegetation. In this research, removal efficiencies of NPS were calculated using rainfall monitoring data for 5 years in grassed swale (GS) and vegetative filter strip (VFS). TSS was greater than other pollutants, and it ranged 11.9 ~ 351.7 mg/L in GS and 12.8 ~ 350.7 mg/L in VFS. Outflow EMCs were reduced than inflow EMCs, overall removal efficiencies of NPS were 67 ~ 86% in GS and 63 ~ 91% in VFS. 50 % reduction efficiency of rainfall runoff was observed between inflow and outflow in each LID facility. TSS removal efficiency in GS and VFS was correlated with rainfall characteristics. The rainfall for TSS removal efficiency over 50% was determined about 31 mm, 34 mm and average rainfall intensity was 3.0 mm/hr, 3.9 mm/hr in GS and VFS. Therefore, GS and VFS were regarded effective LID facilities as removal of pollutants and rainfall runoff. Also, this research result can be used as an important data for management of NPS.

• 한국물환경학회지
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• 제37권6호
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• pp.469-482
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• 2021

The recent climate change and urbanization have seen an increase in runoff and pollutant loads, and consequently significant negative water pollution. The characteristics of the pollutant loads vary among the different flow regime depending on their source and transport mechanism, However, pollutant load reduction based on flow regime perspectives has not been investigated thoroughly. Therefore, it is necessary to analyze the effects of concentration on pollutant load characteristics and reductions from each flow regime to develop efficient pollution management. As non-point pollutants continuously increase due to the increase in impervious area, efficient management is necessary. Therefore, in this study, 1) the characteristics of pollutant sources were analyzed at the Dalcheon Basin, 2) reduction of nonpoint pollution, and 3) reduction efficiency for flow regimes were analyzed. By analyzing the characteristics of the Dalcheon Basin, a reduction efficiency scenario for each pollutant source was constructed. The efficiency analysis showed 0.06% to 5.62% for the living scenario, 0.09 to 24.62% for the livestock scenario, 0.17% to 12.81% for the industry scenario, 9.45% to 38.45% for the land scenario, and 9.8% to 39.2% for the composite scenario. Therefore, various pollution reduction scenarios, taking into account the characteristics of pollutants and flow regime characteristics, can contribute to the development of efficient measurements to improve water quality at various flow regime perspectives in the Dalcheon Basin.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.92-97
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• 2014

퍼클로레이트($ClO_4^-$)는 지표수는 물론이고 토양지하수의 신규 오염물이다. $ClO_4^-$는 요오드가 갑상선에 흡수되는 것을 방해하므로 갑상선 호르몬 생성을 저하시킨다. $ClO_4^-$는 물에서 매우 용해도가 높고 안정적이라는 특징으로 인해 $ClO_4^-$를 환원하는 세균(PRB)에 의한 생분해가 자연저감의 가장 중요한 요인으로 여겨지고 있다. 산업단지 내 하천은 점 또는 비점오염원으로부터 배출된 $ClO_4^-$에 오염될 잠재성이 있다. 그래서 본 연구에서는 구미지역 산업단지 내 하천에서 물시료를 채취하여 하천미생물의 $ClO_4^-$ 분해 잠재능을 회분배양으로 조사하였다. 외부 전자공여체를 첨가하지 않고 83시간 동안 배양한 결과 모든 시료는 $ClO_4^-$ 제거효율이 0.77% 이하로 매우 낮은 것으로 나타났다. 그러나 외부 전자공여체(acetate, thiosulfate, $S^0$, 또는 $F^0$)를 첨가한 경우는 제거효율이 최고 100%로 나타났고, 첨가된 전자공여체의 종류와 시료채취지점에 따라 제거효율은 다양한 것으로 나타났다. 본 연구에서 사용한 전자공여체 중에서는 acetate를 사용했을 때 $ClO_4^-$분해효율이 가장 우수한 것으로 나타나 종속영양방식 PRB의 활성이 우세함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 산업단지 내 하천 미생물에 의한 $ClO_4^-$ 자연저감에 대한 기초정보를 제공하여 원위치 생물복원처리에서 $ClO_4^-$ 생분해를 증진하기 위한 전략마련에 유용하게 사용될 것이다.