• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.199-208
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• 2011

세계적으로 물의 부족, 온실가스 배출증가, 에너지 소비 증가 등으로 인하여 지구가 위협받고 있다. 기존의 도시 계획 및 개발 과정에서 산림, 하천 등 자연 생태계가 파괴되어 왔으며 이는 불투수면의 증가를 초래하였다. 불투수면의 증가로 인하여 자연적인 물순환 체계가 파괴됨에 따라 도시내 물의 저류, 침투, 증발 등이 감소되고 있으며, 강우시 불투수면에서 발생하는 비점오염원이 하천 및 호소로 직접 유입되어 수계에 악영향을 끼치고 있는 실정이다. 본 연구에서는 강우시 불투수면에서 발생하는 비점오염물질을 저감하고 불투수면의 증가로 인한 도시지역의 온도증가, 열섬현상 등을 해결하는 소규모 HSSF 인공습지 기술을 개발하고자 한다. HSSF 인공습지는 표면에 물이 존재하지 않고 유체의 흐름이 표면 아래 수평으로 흐르는 습지이며 침전, 여과, 흡착, 식생에 의한 흡수 등의 기작을 포함한다. 이러한 HSSF 인공습지를 도시지역의 협소한 공간에도 적용이 가능한 소규모 형태로 개발하고자 pilot-scale test를 실시하였으며, 이러한 연구결과는 향후 국내 도시 열섬현상 저감 및 자연적 물순환 복원을 위한 시설 개발에 기초자료로 활용 될 것이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.363-366
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• 2009

환경부는 2000년대에 들어 수질오염총량관리제의 정책 도입으로 하천과 호소의 수질개선에 노력을 기울이고 있으며, 개발사업과 관련된 비점오염원에서의 비점오염물질 관리를 요구하고 있다. 포장율이 높은 토지이용 변경사업, 즉 교량, 도로, 고속도로 등의 개발 사업은 특히 비점오염원 관리를 요구하고 있다. 그러나 현재 국내에 적용되고 있는 비점오염저감시설은 대부분 소규모 장치형 시설이며, 유지관리가 어렵고 저감효율이 낮은 단점이 있다. 최근에는 장치형 시설보다 생태친화적인 기능을 가지며 녹색 및 생태축 연결이 가능한 자연형 시설을 적용하는 방향으로 정책이 변화하고 있다. 이러한 조건과 더불어 기후변화에 능동적으로 대응하기 위해서는 교량의 경우 소규모 인공습지를 조성하여 녹색축 연결, 비점오염원 관리가 바람직하다. 따라서 본 연구는 도로와 교량의 녹색축을 연결하고 비점오염물질을 저감할 수 있는 소규모 HSSF 인공습지를 개발하고자 한다. 본 연구를 통해 개발된 소규모 HSSF 인공습지는 입자상 오염물질 제거를 위한 침강지, 용존성 및 미립자의 제거를 위한 습지부로 구성되어 있으며, 녹색축 및 생태공간 확보를 위한 습지의 식생부분이 존재하고 있다. 특히 본 기술은 교량내에서 처리하는 site control 방식으로 외부 유도를 통한 처리기술이 아니기에 비용경제적으로 효율성을 가지고 있다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.455-463
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• 2011

기존의 건설기술 대부분은 주변 환경을 고려하지 않은 채 개발 적용되어 왔으며, 이는 일부 시설을 혐오시설로 받아들이는 지역주민들과의 마찰, 불투수층의 증가로 인한 도시내 환경수리학적문제 등과 같은 다양한 문제점을 야기하고 있다. 이와 더불어, 국내 강우유출수 관리에 대한 관심과 인식이 높아지면서 도시의 경제적인 측면뿐만 아니라 심미적인 측면, 환경적인 측면 등을 동시에 고려한 지속가능한 개발 및 친환경 건설기술이 요구되고 있다. LID(Low Impact Development)는 기존의 수리학적 기능을 최대한 유지하면서 강우시 발생되는 비점오염물질을 효율적으로 관리하는 기술로 국내외적으로 이에 대한 연구와 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 본 연구는 도시지역(도로, 주차장 등)에 적용하기 위한 소규모 인공습지 기술을 개발하고자, Test-bed 시설 설치 및 모니터링을 실시하였다. SCW-1의 경우, TSS 65.9%, $COD_{Cr}$ 52.9%, TN 45.6%, TP 55.4%, Total Fe 67.2%, Total Pb 50.4%의 평균저감효율을 보이는 것으로 나타났으며, SCW-2는 TSS 82.4%, $COD_{Cr}$ 61.9%, TN 51.4%, TP 48.2%, Total Fe 73.8%, Total Pb 41.9%로 나타나, 도시지역의 주된 비점오염물질인 입자상물질과 중금속물질의 저감효과가 비교적 뛰어난 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 소규모 인공습지가 향후 도시내 효율적인 물순환 시스템을 구축하고, 수생태계 보전에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.231-242
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• 2011

도시화가 진행될수록 건물의 옥상 및 교통관련 시설물 또한 증가하여, 녹지공간은 감소하고 불투수면은 증가하게 된다. 불투수면이 증가함에 따라, 도시내 자연적 물순환 시스템 파괴, 비점오염물질 증가, 생태축 단절 등과 같은 다양한 환경수리학적 문제점이 발생되고 있다. 최근 들어 국민들의 생활 및 의식수준이 향상되면서, 도시의 경제적인 측면뿐만 아니라 심미적인 측면, 환경적인 측면을 동시에 고려한 지속가능한 도시 개발이 요구되고 있다. 또한 강우유출수 관리에 대한 관심과 인식이 높아지면서 Low Impact Development(LID) 관련 기술의 개발 및 적용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 국내 환경에 적합한 가이드라인, 설계기준 등은 매우 부족한 실정이다. 본 연구는 도시 및 도로가에 적용하기 위한 소규모 인공습지 기술을 개발하기 위하여, Pilot-scale 실험을 실시하였으며, 분석 결과, TSS, $COD_{Cr}$, TN, TP, Total Pb에 대한 평균저감효율이 각각 95%, 82%, 35%, 91%, 57%로 나타났다. 이러한 결과는 소규모 인공습지가 향후 도시 내 효율적인 물순환 시스템을 구축하고, 수생태계 보전에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제1권1호
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• pp.25-28
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• 2014

습지를 건설하여 수질 개선의 목적으로 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 인공습지의 대표적인 형태인 연못형(Pond-type)과 소택지형 (Marsh-type)에서 제거되는 양이온의 처리 효율을 비교한 연구는 많지 않다. 본 논문에서는 마이크로코즘 규모로 건설된 인공습지에서 제거되는 양이온들의 처리 효율을 습지 형태 및 이온 별로 비교하는 내용을 다루고 있다. 양이온 중 $NH_4{^+}$, $K^+$, $Mg^{2+}$등은 높은 처리 효율을 보였고, 이는 습지의 식물에 의한 흡수, 토양 흡착 등에 기인한 것으로 보였다. 그러나 연못형 습지의 경우 오히려 $Ca^{2+}$의 방출이 관찰되었으나 그 정확한 기작은 파악할 수 없었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.394-394
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• 2021

이상기후로 인한 강우패턴의 변화는 상류 유역에서의 토양 유실, 비점오염물질의 발생을 가속화시켜 하류 수계의 수질 및 수생태 건강성에 악영향을 미치고 있다. 낙동강 수계에 위치한 내성천 유역에서는 토양 침투율이 높은 토양군으로 구성되어 있어, 강우 시 유출량 및 유사유출량의 비율이 높아 비점오염 저감을 위한 대책 수립의 중요성이 지속적으로 제기되어 왔다. 특히, 내성천 유역 내 상류에 위치한 토일천 및 낙화암천 소유역에서는 다양한 영농활동과 대규모 및 소규모 축사의 영향으로 강우 시 다양한 비점오염물질이 많이 발생하고 있다. 하류 하천에서의 수질을 효율적으로 개선하기 위해서는 비점오염 발생량이 높은 상류 소유역을 대상으로 적절한 최적관리기법 선정과 이에 대한 정량적인 평가 방법이 필요하다. 최근 식생여과대, 침사지 등과 같은 다양한 최적관리기법 중 인공습지에 대한 점오염원 및 비점오염물질 처리 효과가 국내·외 여러 모니터링 연구를 통해 증명되었다. 그러나 아직까지 유역 내 다양한 토양 및 토지이용상태와 그리고 오염원 유출 특성을 고려하여 인공습지의 조성에 따른 유역단위에서의 수질 개선 효과를 정량적으로 분석한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 장기 강우-유출 유역단위 모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 내 인공습지 모의가 가능하도록 모형 소스코드를 수정하였으며, 내성천 상류 소유역(토일천, 낙화암천)에 위치한 인공습지 조성 전후에 따른 유역 말단에서의 유사 및 비점오염물질의 저감 효율을 비교 분석하였다. 향후 본 연구의 결과는 내성천 유역을 대상으로 인공습지를 통한 유사 및 비점오염 저감 대책 수립 시 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권2호
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• pp.100-109
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• 2016

도시 지역의 물순환 구축과 비점오염물질 저감을 위해 구축되는 LID 시설의 지속적 효율은 주요 내부 구성요소(식물, 토양, 여재, 미생물 등)의 최적화된 상호작용에 의하여 나타난다. 본 연구는 식생이 조성된 4가지 LID 기술 (식생체류지, 소규모 인공습지, 빗물정원 및 나무여과상자)의 실제 도시 강우유출수의 유입으로 인한 식물의 성장상태 변화와 물순환 효과 및 비점오염물질 저감능력을 평가하기 위하여 수행되었다. 도시지역의 강우유출수의 약 40% 이상의 유출저감을 위한 적정 SA/CA (facility surface area / catchment area) 비는 시설마다 차이는 있지만 1~5% 범위가 적당한 것으로 평가되었다. 강우시 LID 시설에서의 유출저감은 비점오염물질 저감효율 향상에 중요한 영향을 끼치는 기작으로 나타났으며, SA/CA는 LID 시설의 중요한 설계인자로 도출되었다. 유출저감에 효과적인 시설은 빗물정원 > 나무여과상자 > 식생체류지 > 소규모 인공습지 순으로 나타났으며 입자상 물질 (TSS)의 제거능력은 빗물정원 > 나무여과상자 > 소규모 인공습지 > 식생체류지 순으로 분석되었다. 유기물 (COD, TOC), 영양물질 (TN, TP) 및 중금속 (Cu, Pb, Cd, Zn) 제거에는 빗물정원 > 나무여과상자 > 식생체류지 > 소규모 인공습지 순으로 조사되었으며 이러한 결과들은 향후 도시지역의 물순환 구축 및 비점오염물 제거에 적용되는 LID 시설의 설계에 중요한 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.132-144
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• 2023

최근 인공습지(Constructed Wetlands, CWs)를 이용한 탄소격리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나 인공습지는 미생물, 식생, 여재 등 소규모 생태계로 탄소흡수원과 탄소 공급원 두가지 기능을 수행하기에 탄소중립을 위한 인공습지의 기능이 확실하지 않다. 따라서 본 연구에서는 인공습지의 탄소격리에 대한 기능을 파악하고자 계량서지학 분석(Bibliometric analysis)을 통해 다양한 논문 및 보고서를 기반으로 다양하고 포괄적으로 검토를 수행하였다. 계량서지학 분석(Bibliometric analysis) 결과 인공습지의 기능은 질소를 초점에 두어 영양염류 제거 효과가 높은것으로 분석 되었으며, 인공습지는 토양 내 탄소함유량 및 탄소 격리는 토양 내 조성된 식생, 조성연도 및 유입수 내 유기물 함량에 따라 다른것으로 나타났다. 인공습지 내 적용되어진 식생 중 부들과(Typha)가 많이 적용되었으며, 탄소격리율에 기여도가 높은것으로 분석되었다. 목본류는 관목류에 비해 상대적으로 탄소격리율이 높아 인공습지 설계시 단일식생보다는 목본류와 관목류의 복합적으로 조성하여 인공습지 내 탄소격리율과 기후변화를 완화하는데 기여할 것으로 분석되었다.

• 한국습지학회지
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• 제18권3호
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• pp.324-329
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• 2016

인공습지는 오염물질 저감기능을 포함하는 여러 가지 생태서비스 기능 때문에 다양하게 적용되고 있다. 그러나 인공습지에 많은 입자상 물질이 유입하게 되면 유지관리의 어려움과 기능의 저하를 초래한다. 따라서 본 연구는 인공습지 내입자상 물질의 제거효율 향상을 위한 침강지내 최적 baffle 설치방안을 도출하고자 수행되었다. 최적 저류판 설치방안은 침강지내 유체와 입자의 흐름을 해석함으로써 도출가능하며, 이를 위해 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 이론을 활용하였다. 연구결과는 baffle이 유속을 저하시키고 입자상 물질의 침강효율을 증가시키는 것으로 나타났으며, 경사각을 가진 저류판보다는 수직 저류판이 효과적인 것으로 나타났다. 이러한 연구결과를 활용하여 공공지역 비점오염저감시설로 설치된 소규모 하이브리드 인공습지의 침강지 효율개선 방안을 도출하였다. 수직각을 이용한 저류판을 설치할 경우 침강효율이 1.2~1.3배 정도 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 침강지 내 저류판의 설치에 따른 결과는 인공습지의 전반적인 저감 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 유지관리 빈도를 줄임으로써 비용효율적 인공습지 설계에 기여할 것으로 평가된다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권3호
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• pp.258-265
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• 2009

농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수처리를 위한 환경 친화형 자연정화공법인 인공습지 하수처리장 개발을 위하여 수직흐름조(VF)-수평흐름조(HF) 인공습지 시스템을 수직흐름조는 현행 단일 통풍 구조에서 이중 통풍 구조로, 수평흐름조는 깊이를 현행 1.0 m에서 1.3 m로 하여 체적은 같으면서 표면적을 줄여 시공한 다음, 수직흐름조 통풍방법별, 수평흐름조 깊이별 및 하수부하량에 따른 수처리 효율을 조사하였다. 수직흐름조 통풍 방법에 따른 수처리 효율을 조사한 결과 BOD 및 COD는 이중 통풍형 구조가 단일 통풍형 구조에 비해 높은 처리효율을 보였다. 하지만 총 질소와 총 인은 두통풍형 구조 모두 큰 차이 없이 유사한 결과를 보였다. 따라서 수직흐름조의 최적 통풍방법은 이중통풍형 구조이었다. 수평흐름조 깊이에 따른 수처리 효율을 조사한 결과 BOD, COD, 총 질소 및 총 인 함량은 수평흐름조 깊이에 따라 별차이가 없었지만, 수평흐름조 깊이 1.3 m의 경우 인공습지 하수처리장의 시공시 부지면적을 감소시킬 수 있을 것으로 판단되므로 깊이 1.0 m에 비해 경제성과 유지관리면에서 바람직할 것으로 생각된다. 따라서 수평흐름조의 최적 깊이는 1.3 m이었다. 농어촌 지역에서 소규모로 발생하는 하수의 하수부하 변동에 대한 대응성을 조사하기 위하여 하수부하량에 따른 수처리 효율을 조사한 결과 BOD처리율은 하수부하량이 적을수록 약간 높았으며, COD 및 SS는 하수부하량에 따라서 별 차이가 없었고, 동일한 하수부하량에서는 이중 통풍형 공법이 대조구인 단일 통풍형 공법에 비해 높은 처리효율을 보였다. 총 질소 및 총 인 처리효율도 하수부하량이 증가함에 따라 처리효율이 점점 감소되는 경향이었고, 동일한 부하량에서는 이중 통풍형 공법이 단일 통풍형 공법에 비해 처리율이 약간 높았다. 따라서 하수처리장 공법별 및 하수부하량에서의 하수처리효율과 경제성 및 유지 관리비를 고려해볼 때 농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수를 효과적으로 처리하기 위한 인공습지 하수처리장은 수직흐름조 통풍방법이 이중 통풍형 구조이며 수평흐름조의 깊이가 1.3 m인 이중 통풍형 공법이 되어야 할 것으로 판단된다.