• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.236-236
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• 2023

수문순환의 대표적인 이점으로는 지하수, 미기후조절 그리고 자연경관 및 친수성을 활용한 이용가치가 있다. 이렇듯 수문순환은 우리의 삶과 밀접한 관계를 맺고 있다. 인구증가에 따라 도시개발이 이루어지며 이로 인한 토지변화는 유역의 수문순환체계를 변화시킨다. 또한 산업활동의 증가로 기후변화에 따른 지구온난화가 심해지고 있어 정상범위를 벗어난 이상기후 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 고도산업화에 의해 물에 대한 수요가 매해 증가하고 있는 상황에서 이상기후 현상과 무분별한 개발이 지속적으로 이루어진다면 물 수요량에 대한 대응이 어려워져 올바른 수문순환 건전성을 기대하기 어렵다. 최근 강남에서 빗물 처리 제반 시설 부족과 불투수면의 증가를 원인으로 도시홍수가 발생했다. 강우사상의 급격한 변화와 밀도 높은 도시화·산업화로 인한 불투수면의 증가는 각종 물순환 문제를 발생시키는 문제의 중심에 있다. 이에 본 연구에서는 도시 내에서의 자연계·인공계로 구분되는 물순환을 평가지표를 활용하여 종합적으로 평가하고자 한다. 도시 물순환 왜곡 현상을 최소화하기 위해 유량, 수위의 상관성 분석 및 지수, 지표를 적용하여 수문순환 건전성을 평가하려 한다. 기존의 수문순환 변동 양상 및 대책 마련 연구들과 함께 본 연구에서 제시된 평가지표를 이용해 수문순환 불균형에 대응할 수 있는 결과 도출로 효율적이고 안정적인 수자원 관리에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.57-57
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• 2021

최근 급격한 도시화와 기후변화로 인해 도시의 홍수피해가 증가하고 있으며, 복합적인 재난으로 악화되는 경우가 많아졌다. 복합재난으로 인한 피해를 줄이기 위해 재해발생 전·후 대응이 중요하며, 이를 위해 복원력 개념을 도입할 필요가 있다. 도시 배수 시스템의 복원력은 대상유역의 면적과 절대적인 침수량에 따라 좌우된다. 따라서 지역의 도시 배수 시스템의 복원력을 정확하게 평가하기 위해 대상유역의 정보를 반영한 지역 맞춤형 복원력 지수의 개발이 필요하다. 대상유역의 정보를 반영하기 위해 도시 배수 시스템의 배수능력을 복원력 지수에 적용하였다. 도시 배수 시스템의 배수능력을 나타내기 위해 시스템 잔류유량을 분모로, 침수량을 분자로 하여 복원력 지수를 계산하였다. 본 연구에서는 제안된 새로운 복원력 지수를 대구 비산 빗물펌프장에 적용하였다. 강우자료는 재현기간이 100년, 200년 그리고 300년 빈도의 확률강우량을 사용하였으며, 지속시간은 30분, 60분 그리고 90분으로 설정하였다. 침수량과 시스템 잔류 유량은 1분 단위로 EPA SWMM을 통해 값을 구하였다. 시스템 잔류 유량을 기반으로 하는 복원력 지수는 최소 0.995029에서 최대 0.998662로 나타났다. 본 연구에서 제안한 도시 배수 시스템 잔류 유량 기반 복원력 지수는 배수 시스템의 처리 능력을 반영한 지수라고 할 수 있으며 배수 시설의 설치, 교체 및 재건 등 수해 방재 계획 평가에 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.323-323
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• 2019

최근 충주댐 하류에 위치한 남한강 본류에서는 봄철 지속되는 가뭄으로 인한 유량부족과 인근 주요 유입하천으로부터의 과다한 영양염류 유입으로 갈수기 수질오염 문제가 빈번히 발생하고 있다. 그러나 아직까지 충주댐 하류 남한강 본류 하천을 대상으로 기후변화에 따른 장래 갈수기 수질변화 예측과 상류 유역에서의 유량 확보가 본류 하천 갈수기 수질에 미치는 영향을 정량적으로 분석한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 충주댐 하류 남한강 본류 구간과 주요 유입하천을 대상으로 유역 및 수질 모델 연계를 통해 극한 가뭄 사상에 따른 남한강 본류의 장래 갈수기수질 변화를 예측하고, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 시나리오 적용을 통해 극한 가뭄 사상에서의 섬강 말단 및 남한강 본류 갈수기 수질 개선 효과를 분석하였다. 갈수기 유량 확보 시나리오는 산림 간벌에 따른 증발산량 저감 및 침투량 증진 시나리오로 구성하였다. 시나리오 적용 결과, 섬강 유역에서의 갈수기 평균 유량은 최대 2.19배까지 증가하는 것으로 분석되었으며, 갈수기 수질평균 농도는 최대 BOD5 20.5%, T-N 40.8%, T-P 53.4%까지 개선되는 것으로 나타났다. 또한 섬강 유역에서의 갈수기 유량 확보에 따라 남한강 본류 갈수기 수질 평균 농도는 최대 BOD5 5.22%, T-N 5.42%, T-P 7.69%까지 개선되는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 통해서 산림 간벌에 따른 기저유량의 확보가 갈수기 하천 수량 및 수질에 긍정적인 영향을 미치는 것을 간접적으로 확인할 수 있었으며, 이는 수량 수질뿐만 아니라 수생태계 건강성 연속성 유지 측면에서 큰 기여를 할 수 있을 것이라 판단된다. 따라서, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 방안으로 적절 수준의 산림 간벌 대책이 강구되어야 할 것이며, 산림 간벌 이외에 갈수기 유량 확보를 위한 빗물 이용, 공공하수처리시설 방류수 재이용, 우수의 저류 및 침투시설 확충 등 다양한 대책이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.247-255
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• 2016

강우 시 표면 유출에 의한 비점오염물질의 하천 유입은 도시 하천 관리에 부정적인 영향을 미치며 특히 강우 초기의 수질농도가 매우 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 하천의 제외지 또는 유수지 등의 공간을 활용하여 침강 및 여과작용을 이용하여 최소한의 에너지 및 비용을 이용하여 오염물질을 정화시키면서 하천의 수질 및 수량 관리에 긍정적인 작용을 할 수 있는 장치와 시스템을 개발하고자 하였다. 빗물 자동 모니터링 시스템을 이용하여 초기 우수에 대한 유량 및 수질을 파악하였고 이를 토대로 처리 시스템의 설계 기준을 확립하고자 하였다. 초기우수 제어 장치는 침전 장치만으로도 총부유물질 (TSS) 84 - 95%, 총질소 (TN) 31 - 46%, 총인 (TP) 42 - 86%의 제거 효율이 나타났다. 또한 일기 예보를 통해 강우에 의한 유량 및 수질을 예측하고 처리장치의 상태 및 자동 모니터링시스템과 연계하여 시설을 종합적으로 관리할 수 있는 강우 유출 종합관리 시스템 ISTORMS (Integrated Stormwater Runoff Management System)를 개발하였다. 본 연구 결과는 도시 하천의 수질 및 유량 환경개선에 효율적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제37권3호
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• pp.165-174
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• 2015

강우시 표면유출에 의해 지표수에 유입되는 우수에는 토사를 포함한 각종 비점오염 물질이 다량 포함되어 있으며 이는 지표수의 수질관리에 부정적인 영향을 미치고 있다. 유역의 오염물질이 수계에 도달하기 전에 처리하는 것이 바람직하며 따라서 강우유출수를 처리하는 다양한 방법들이 시도되고 있다. 그러나 일반적인 빗물오염 제어시설 및 장치들은 설치 및 유지관리를 위해 많은 노력과 비용을 요구하는 문제점 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 초기우수에 의한 오염을 제어하기 위해 경제적으로 타당하고 설치 및 관리가 용이한 섬유 필터를 이용하여 부유물질을 제거할 수 있는 방법을 개발하였다. 여재는 경제적이면서 내구성이 우수한 폴리에스터계열의 섬유 필터를 사용하였으며, 연구 대상지역 강우유출수의 입도분석 결과에 따라 $20{\mu}m{\sim}94{\mu}m$ 범위에서 다양한 공극의 여재에 대한 성능을 실험을 통해 분석하였다. 수두별 여과성능을 분석하기 위한 실험 장치를 고안 제작하여 필터 공극에 따른 섬유 필터의 TSS 제거 효율을 평가 하였다. 수두가 높을수록 여과속도가 증가하는 것을 확인하였으며 공극별 여과 속도를 측정하여 분석하였다. 섬유 필터의 공극 크기가 작을수록 TSS 제거효율이 증가되었으나, 공극별 TSS 제거 효율은 대체적으로 양호하나 유사한 편으로서 TSS의 대부분의 질량은 입자의 크기가 큰 부분에 치중되어 있는 것이 주요 원인으로 분석된다.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.271-278
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• 2017

최근 비점오염물질 처리를 위하여 저영향개발(low impact development) 기술이 적용되고 있으며, 레인가든 기술은 생물학적 및 물리화학적 처리에 의하여 비점오염물질 저감에 기여하기에 광범위하게 적용되고 있는 LID 기술 중 하나이다. 그러나 유지관리를 지속적으로 수행하지 않아 시설 내 막힘 현상 등의 문제가 발생한다. 따라서 본 연구는 효율적인 물수지 및 오염물질 저감을 위해 레인가든 기술의 구성 요소 배치의 개발 및 평가를 위하여 수행하였으며, 서로 다른 2개의 하이브리드 레인가든 시스템 구축을 통하여 시스템의 최적화된 설계 및 구성요소의 배열을 도출하였다. 분석 결과, 시스템의 구성요소를 직렬로 배열 시 저감량은 유출량의 경우 96%, 오염물질 중 입자상 물질은 99%, 유기물질은 93% 및 중금속은 95%로 나타났다. 반면 시스템이 병렬로 배열 될 시, 유출량은 65% 저감되었으며, 평균 오염물질 저감효율은 TSS는 94%, 영양물질은 80% 및 중금속은 85%으로 평가되었다. 또한, 시스템의 구성요소가 비점오염물질 저감에는 침전, 침투도랑 및 식재부의 순서가 중요한 영향인자로 나타났다. 향후 레인가든 시스템 개발 시 최적화 설계 인자로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2011

오염물질은 배출원의 형태에 따라 점오염물질과 비점오염물질로 구분하고 있고 점오염물질은 생활하수, 산업폐수, 축산폐수, 환경기초시설 방류수 등으로 발생원이 명확하고 수집하여 처리 및 관리가 용이하나 비점오염물질은 배출위치가 명확하지 않으며, 강우 시 일시적으로 대량 배출되는 특징을 가진 농경지, 도로, 대지, 임야 등에서 배출되는 오염물질을 말한다. 우리나라에서 비점오염은 전체 수질오염의 42~67%(2003년)를 차지하는 것으로 나타났고, 2015년에는 전체 수질오염의 65~75%에 이를 것으로 예상되고 있다. 이 중 농업 비점오염원은 총 수질 오염량의 30%이상을 차지할 것으로 추정하고 있으나 이를 저감하기 위한 최적관리방법의 효과검증에 관한 연구는 아직 미미한 상태이다. 이에 본 연구에서는 농경지 중 밭에서 발생하는 비점오염을 저감하기 위한 기법으로 다양한 규모와 형태의 Silt Fence/식생밭두렁/침사구를 설치하여 밭 비점오염에 대한 저감효과를 평가하고 제어대책을 개발하여 최적관리기법을 제시하고 이에 대한 매뉴얼을 개발하기 위한 기초연구를 실시하려 한다. Silt Fence는 주로 건설공사현장에서 홍수유출 발생 시 인접한 하천 및 호소 등으로 유사 및 오염물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 임시적으로 설치하는 시설로 합성 직물 필터를 나무나 금속 막대로 연결하여 등고선 방향으로 설치하는 것으로 대상 지역의 토양이 교란되기 전에 그 지역 아래쪽에 설치한다. 식생밭두렁은 밭의 이랑의 길이가 길어질수록 강우 시 빗물이 하단에 이를 때 늘어난 유량과 빠른 유속으로 토양침식이 가중되는데, 이때 30~35m간격으로 식생밭두렁을 설치하게 되면 상부와 하부의 침식정도가 유사한 경향을 보여 식생밭두렁을 설치하지 않은 지역에 비해 토양의 침식정도가 작게 나타나게 된다. 이러한 Silt Fence/식생밭두렁/침사구의 밭 비점오염의 저감효과 평가 및 제어대책 개발을 위한 기초 실험을 수행하기 위해 경상남도 사천시 용현면 선진리 일대에 시험포장을 조성 하였으며, 시험포장내에 6개의 Plot을 만들어 하단부에 포장에서의 유출수의 유량을 측정하기 위해 플룸을 설치하였고 실내실험을 통해 플룸의 수위-유량관계 곡선을 작성하였다. 포장의 토양특성을 판별하기 위해 Plot별로 토양시료를 채취하여 특성을 분석 한 결과 6개 Plot모두 모래함량이 많은 점토질 사질토로 분류되었다. 향후 강우 시 시험포장에서 발생하는 유출수의 수질을 분석하고 Silt Fence/식생밭두렁/침사구의 오염물질 저감효과를 분석하여 제어대책을 개발하게 되면 농업수자원확보를 위한 관리방안 선정을 위한 정책수립에 활용될 수 있으며 비점오염 배출을 최소화시켜 수질의 개선에 기여할 뿐만 아니라 우리나라 농업에 적합한 최적영농관리기술을 개발 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.151-157
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• 2020

급격한 도시화는 국토의 불투수면을 증가시켜 도시형 홍수의 위험성을 가중시켜왔고, 지하수위의 저하, 수질오염물질 증가 등 환경재해 및 환경오염 문제를 유발시키고 있다. 국내에서는 이러한 환경적 영향을 최소화하고 개발 이전의 물순환 건전성을 유지하기 위해 저영향개발 기법을 도입하여 적용하고 있지만, 소규모 개발사업의 대부분은 강우유출량 관리의 법적 근거가 부재하여 사각지대에 놓여 있다. 이에 빗물의 표면 유출을 증가시키는 소규모 개발사업 또한 오염원인자 책임 원칙에 따라 저영향개발 시설의 적용을 의무화하는 것이 요구되며 이를 위해 물순환 회복 사전협의 제도를 도입하는 것이 필요하다. 본 연구는 소규모 개발사업의 저영향개발기법 도입을 가정하여 비용편익 분석을 중심으로 수행되었다. 비용·편익 분석에 필요한 전국 소규모 개발 대상사업의 규모 및 건수는 『건축법』에 따른 대지면적이 1,000 ㎡ 이상 이거나 건축연면적 1,500 ㎡ 이상의 건축물에 서울시의 실제 사전협의 통계자료를 적용하여 도출하였다. 피규제 기업·소상공인, 피규제 이외 기업·소상공인·일반국민 및 정부를 대상으로 소규모 개발사업의 저영향개발 시설물 설치에 따른 비용·편익을 분석한 결과, 경제성의 기준 값인 1보다 많이 낮은 것으로 확인되었으며 이는 대상사업의 규모 대비 시설물의 설치 비용이 높기 때문으로 사료된다. 하지만 저영향개발 시설의 설치에 따른 수환경 및 대기질 개선 등의 환경적 가치와 하수처리시설 운영비 절감 등의 공공성을 고려하면 향후 소규모 개발사업의 사전협의제도 도입은 필연적이다. 앞으로 소규모 개발사업의 사전협의 제도 도입과 함께 비용·편익을 개선하기 위해서는 지자체의 제도적, 재정적 지원이 적극적으로 요구된다.