• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.266-266
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• 2019

금강의 주요 지류인 미호천과 갑천은 대전광역시와 청주시가 위치하고 있으며, 두 도시지역에서 유입되는 오염물질로 인하여 금강 본류에 높은 오염부하를 제공하고 있다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수리동역학 모델인 EFDC 모델을 사용하여 미호천과 갑천의 수질개선이 금강의 수질에 미치는 효과를 분석하였다. 대상유역은 대청댐부터 백제보 까지 70km 구간이며, 모델의 격자는 Curvilinear-Orthogonal Coordinate를 사용하였으며 횡단방향 8개로 분할하여 총 6,698개의 격자로 구성하였다. 경계조건구성 및 모델의 보정은 국가정보 포털인 수자원관리종합정보시스템(WAMIS), 물환경정보시스템(WEIS), 국가기후데이터센터(data,kma,go,kr) 등에서 제공하는 유량, 수질, 기상 등 데이터를 활용하였으며, 모의 기간은 2017년이다. 수질의 보정은 대상유역 내 6곳의 수질 측정 지점에서 수행되었으며, 적합성 평가를 위해 R-square와 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency) 두 가지의 통계 지표를 활용하였다. 수질의 경우 TN, TP, TOC, Chl-a 순으로 평균 R-square값은 0.75, 0.51, 0.36, 0.57이고 평균 NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency)값은 0.59, -0.18, -1.10, 0.27으로 모의 값과 실측값 사이의 상관관계는 TN에서 가장 높았으며 반대로 TOC는 가장 낮았다. 모의결과가 실측값을 정확히 반영하지는 못했지만, 수질의 평균적인 현상은 반영한 것으로 판단된다. 두 주요 지류의 수질이 동시에 15% 또는 30% 개선되었을 경우를 모의하여 금강 본류의 수질변화를 6곳의 수질 측정 지점에서의 실측값과 비교하여 분석하였다. 두 지류가 동시에 15%의 수질 개선 시에는 금강 본류 수질은 TN, TP, TOC, Chl-a 순으로 평균 11.80%, 7.90%, 8.63%, 7.04%의 개선되었으며, 30% 수질 개선 시에는 평균 23.66%, 15.92%, 17.36%, 14.26%의 개선되었다. 각 지점에서 고른 개선이 확인되었으며, 개선 효과는 TN이 가장 컸고, 반대로 Chl-a가 가장 적었다. 갑천과 미호천의 수질이 별개로 개선되었을 경우를 모의한 결과, 미호천의 개선이 갑천에 비해 금강의 수질 개선에 영향이 컸다. 이는 두 지류의 수질 농도는 비슷하나 갑천에 비해 유량이 많은 미호천의 오염 부하량이 높은 것으로 분석된다. 연구 결과 금강의 수질을 개선하기 위해서는 두 지류의 수질 개선이 필수적인 것으로 판단된다. 금강의 TN 농도는 두 지류의 영향이 가장 컸으며, 개선 효과는 Chl-a에서 가장 적었다. 또한 갑천에 비해 미호천이 금강 수질에 영향이 큼을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.480-480
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• 2022

4대강 살리기 사업 중 영산강 살리기 사업의 일환으로 건설된 보의 영향을 파악하기 위해 수질에 대해 통계분석과 통합수질지수를 이용한 수질변화 분석 및 경향성을 파악하여 합리적인 수질관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 이를 위해 영산강 본류의 3개 지점, 20년간 자료를 이용하여 보 건설 전·후로 구분하여 수질변화와 통합수질지수를 산정하고 경향성을 분석하였다. 통합수질지수 경년별 평가는 3개 지점 모두 보 건설 후에 수질이 다소 개선되는 것으로 나타났으며, 광산지점의 수질등급은 대부분 불량으로 거의 변화가 없었다. 영산포지점의 수질등급은 보 건설 전 주의~불량에서 보 건설 후 대부분 주의로 개선되었다. 무안2지점의 수질등급은 보 건설전 양호~주의에서 보 건설 후에는 양호로 개선되었다. 통합수질지수 월별평가는 3개 지점 모두 보 건설 후 전반적으로 수질이 개선되었으며, 광산지점의 수질등급은 보 건설 전보다 악화되었다. 영산포지점의 수질등급은 전반적으로 개선되었다. 무안 2지점의 수질등급은 대부분 보통 및 주의에서 보 건설 후에 우수 및 양호로 변화되었다. 통합수질지수 경향성 분석은 보 건설 후 영산포 지점을 제외하고 모두 증가 경향을 나타냈고, 전반적으로 수질이 개선되고 있는 것으로 판단된다. 본 연구는 영산강 4대강 사업의 일환으로 건설 된 보로 인한 수질변화를 수질항목에 대하여 분석하고 통합수질지수를 산정하여 평가하였다. 전반적으로 BOD, T-N, T-P는 수질이 개선되었고, COD 및 Chl-a는 수질이 악화되었으나, 총인고도처리시설 설치와 총질소 처리효율 개선등의 영향으로 보의 영향을 정확히 파악하는데 한계가 있었으나, 영산강 수질관리를 위한 기초자료로서 활용될 것이라 기대된다.

• 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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• 2016.05a
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• pp.497-497
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• 2016

페루의 Rimac강은 수도인 Rima시를 관통하는 강으로 각종 용수공급 등의 기능을 담당하는 중요한 강이지만 광산, 공장 및 도시 등 점?비점오염원으로 인해 오염이 심각해지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 Rimac강의 하천복원을 위하여 3단계 수질개선 목표를 설정하고 각 단계별 BOD, TP 및 중금속(Al, As, Cd, Fe) 예측을 수행함으로써 목표달성 가능 평가를 수행하였다. Rimac강 지류인 Rio Santa Eulalia 하천 유입후부터 하구까지 총 57 km를 대상으로 4개의 대구간(Reach), 57개의 소구간(Element)으로 구분하여 QUAL2E 모델을 구축하였다. 2013년을 대상으로 저유량시기(건기)인 12월과 고유량시기(우기)인 1월을 대상으로 BOD, TP, Al, As, Cd, Fe의 모델 재현성을 검토한 결과, Rimac강 하류의 Huaycoloro강 유입이후 BOD, TP가 증가하는 현상을 적절히 재현하는 것으로 나타났다. 중금속은 Romac강 상류와 하류 Huaycoloro강 유입 수질 농도차이가 크지 않아 거리별로 일정한 농도를 나타내는 것으로 모의되었으나 실측정값은 하구로 갈수록 낮아지는 경향이 다소 나타났지만 대체적으로 실측값의 경향을 따르는 것으로 모의되었다. 수질개선 시나리오는 1단계(2016-2018년), 2단계(2019-2021년) 및 최종 3단계(2022-2024년)로 구분하여 저유량시기와 고유량시기의 수질개선 대책에 따른 수질변화를 예측하여 Rimac강 하류의 대표 지점인 La Atargea 취수장 지점에서 목표수질 달성여부를 평가하였다. 저유량시기의 경우, BOD는 1단계 이후 5.9 mg/L에서 목표수질 5.0 mg/L 이하로 농도가 감소되었으며 최종 3단계에 2.2 mg/L로 63.3% 개선하는 것으로 예측되었다. TP는 1단계 25.8% 개선, 3단계는 51.6% 개선되어 목표수질인 0.15 mg/L를 만족하는 것으로 예측되었다. 중금속의 경우 Cd는 당초 수질목표를 만족시키는 상황이었으며 그 외 항목은 Al>As>Fe 순으로 개선효과가 나타났고, 3단계 이후 모두 목표수질을 달성할 것으로 예측되었다. 고유량시기 수질예측 결과, 1단계 BOD, TP는 약 49, 19% 저감효과가 나타났으며 3단계 이후 57, 25%까지 개선되는 것으로 예측되어 목표수질을 만족시키는 것으로 분석되었다. 중금속은 Al이 가장 큰 개선 효과가 나타났으며 3단계에서 77.5%의 개선 효과가 분석되었다. 페루 리막강 유역 수질개선 대책 수립에 따른 수질개선효과 분석 결과, 3단계까지 모든 수질항목의 목표수질 달성이 가능한 것으로 분석되었으나 TP, Al 및 As의 경우에 2단계까지 목표수질 달성이 어려워 더욱 체계적인 관리가 필요할 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.48-48
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• 2022

본 연구에서는 상수원 수질개선을 위한 물환경관리 종합대책의 일환으로 장치형과 자연형 물환경관리시설을 복합 구성하여 강우 및 비강우 시 비점오염물질을 집중 저감 할 수 있는 맞춤형 비점관리 모듈화 시설을 제안하고, 그 적용성을 평가하고자 하였다. 이는 습지, 생태수로, 저류지 등으로 정형화된 기존의 수질개선 대책에서 탈피하여 대규모 댐유역에서 구조적 대책의 실효성과 효과성을 도모하기 위한 목적성을 지니고 있다. 이를 위해, 영천댐 유역을 대상으로 수질모형(HSPF, AEM3D)을 구축하고 목표수질 설정에 따른 수질개선 대책을 마련하였다. 여기서 수질개선 대책은 호내와 유역으로 공간적 범위를 구분하여 효과분석을 위한 단일 및 복합 모의 시나리오를 작성했으며, 평년 강우량과 가장 유사한 최근(2017년)의 영천호 수질과 비교하여 개선 효과를 평가하였다. 맞춤형 비점관리 모듈화 시설은 영천호 유입부에 기 조성된 인공습지(평시)와 연계하여 강우 시에는 모듈형(다기능 저류조, 스크린, 고효율여과) 장치를 통해 침강지로 최종 방류하는 것으로 구성하였다. 모듈화 시설의 연중 삭감량 추정 결과는 T-P 유달부하량을 기준으로 평시 32%, 강우 시 11%로 분석되었다. 자세한 모듈화 시설의 구성과 저감효율, 수질개선 대책 시나리오 적용에 따른 영천호 수질변화 분석 결과 등은 발표를 통해 제시될 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2063-2067
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• 2009

하천의 효율적 이용에 대한 시민들의 인식 변화로 도시하천의 친수공간에 대한 관심과 이용증가 추세에 따라 도시하천의 수질개선이 필요한 실정이다. 특히 하천유량에 해수가 지배적인 하구가 바다에 접한 감조하천의 경우 해수도수에 의한 하천 수질개선방안들이 강구되고 있다. 따라서 본 연구의 목적은 도시하천에 해수 유입에 따른 하천에의 영향을 분석하기 위해서 수질모의를 통해 수질개선효과를 분석하였다. 본 연구를 위하여 대상하천으로 도시하천이며 감조하천인 부산광역시 소재 동천으로 하였고, 수질모의모형으로 WASP7(Water Quality Analysis Simulation Program Ver, 7)과 RMA-4를 이용하여 수질분석과 대상물질의 이송과 확산을 분석하였다. 현재 동천의 경우 목표수질을 하천수질기준 중 DO 농도를 기준으로 하고 있어 본 연구에서도 DO 농도를 주 분석대상으로 하여 연구를 진행하였다. 동천의 WASP7 모형과 RMA-4 모형을 구축하고 현재 동천의 수질이 목표수질에 도달할 수 있는 적정 해수도수량을 산정하였다. 그리고 효율적인 수질개선을 위하여 도수한 해수를 분배하여 방류하는 방안을 검토하여 적정 분배지점과 적정 분배유량을 산정하였다. 향후의 연구에서는 염도 등 기타 수질항목의 검토가 필요하고, 본 연구에서 수행한 루틴은 다른 하천에서의 해수도수에 의한 수질개선효과 분석에 이용될 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2127-2131
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• 2008

본 연구는 자연생태하에서 지속가능한 태양에너지와 생태계작용에 의한 수질개선기법을 개발하기 위하여 생태연못을 설치하여 수질부하가 발생함에 따라 생태연못에 에너지를 순환시켜 생태적 수질정화 기능을 강화하는데 목적을 두었다. 본 연구에서 생태연못(Eco-Pond) 시스템의 수질개선 원리는 수중(유입수)의 침전, 유기산 생성, 메탄 발효, 호기성 산화, 광합성 산소배출 및 병원균 제거 등을 촉진시키기 위한 목적으로 축산농가 및 마을단위의 축산 및 생활하수 유입부에서 생태연못을 두어 수질을 개선하는 공법 즉, 산화조(Oxidation Pond)에 SolaBee 시스템을 결합한 모델을 제안하였다. 에너지 순환장치를 이용한 수질개선 방안으로는 태양열 연못 내에 물순환장치를 만들어 수체를 효율적으로 순환시키고 공기를 혼합시켜 부영양화가 진행되는 연못이 수질을 자연친화적으로 개선시키도록 하였다. 따라서 연구결과 태양에너지는 다른 자연에너지(풍력 등)에 비해서 에너지 밀도는 낮지만 지역의존성이 적고 그 양이 방대하여 21세기 중요한 에너지원으로 사용가능성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 에너지 순환구조를 가진 생태연못 시스템은 우리나라 중소규모의 농촌 및 축산농가에 보급 될 수 있는 수질개선 시스템이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.875-878
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• 2010

본 연구에서는 하천유지유량 중 수질보전 필요유량 산정을 위하여 한국건설기술연구원과 SEI-US가 공동으로 개발한 K-WEAPq(Korea-Water Evaluation and Planning System Linked QUAL2K) 모형을 이용하여 충주댐상류 수계를 대상으로 수량-수질연계모의를 수행하였다. 수질 보전 필요유량은 환경기초시설 등을 이용하여 하천에 유입되는 수질오염원을 최대한 처리한 후 남는 오염부하량을 고려하여 적정수질을 유지할 수 있는 유량이다. 수질을 개선하기 위한 수질보전 필요유량 산정시, 수질이 악화된 경우에는 적은 유량으로 수질개선에 큰 효과를 얻을 수 있지만, 수질이 좋은 경우에는 많은 유량으로도 수질개선효과가 크지 않다. 그러므로 본 연구에서는 목표수질을 달성하는 유량과 수질개선효과가 큰 유량을 비교 검토하여 대상지점의 적정수질 관리 유량을 선정하고, 이때의 수질(수량관리수질)을 제시하였다. 본 연구의 결과를 활용하면 장래 하천 수량 및 수질의 연중변화를 파악할 수 있고, 대상지점의 목표 수질 및 적정 수질에 따른 수질보전 필요유량을 산정하여 하천 관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.38 no.3
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• pp.117-127
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• 2016

In this study, analyzed scenarios of the environmental instream flow for water quality improvement in Saemangeum watershed. In order to get an environmental instream flow, Methodology is selected for Retention-Basin, reservoir expansion, new dam construction, Modification of water intake and drainage system, Rearrangement of plan for system which Yongdam and Seomjin river dam have been used water supply. The study composed of diverse scenario of Environmental instream flow increasement and analyzed the effect of improving the water quality by the QUAL2K model and calculation of runoff for saemangeum watershed by SWAT model. The following water quality indicators have been simulated in irrigation and non-irrigation period for BOD and T-P. When scenarios applied to water quality model, Improvement rate in the water quality for Total Maximum Daily loads of Mankyung B unit watershed during irrigation and non-irrigation period is BOD (28.70%), T-P (17.09%) and BOD (28.51%), T-P (28.68%) respectively. Dongjin A unit watershed during irrigation and non-irrigation period is BOD (14.39%), T-P (14.59%) and BOD (15.54%), T-P (19.46%) similary. Simulation results is to quantify the constribution of the improvement in the water quality. In particular, It was demonstrative that improving effect for water quality was evaluated to be great in non-irrigation period.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1957-1961
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• 2008

대전광역시는 대전시의 3대 하천 살리기 사업 중 하나로 갑천을 2009년까지 수영이 가능한 하천으로 개선하는 '갑천 수질개선 기본계획'을 추진하고 있다. 이러한 계획이 성공적으로 수행되기 위해서는 오염물질을 포함하는 지류의 수질을 개선하는 것이 우선되어야 한다. 대전의 탄동천은 상류에 군부대 시설이 밀집해 있고 하수처리장이 운영되고 있는 관계로 하천 수질은 일반적인 하천에 비하여 높은 오염도를 나태내고 있다. 또한 중류지역의 주거시설에서 하수시스템으로 완벽하게 연결되지 못한 부분에서 오염물질이 유출되는 것으로 추정되며, 연구단지등에서 강우시 유출되는 비점오염물질 등이 하천의 수질에 영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 탄동천의 상류 자운동의 자운1교부터 갑천과 합류되기 전의 국립중앙과학관 앞까지의 7.4km 구간의 6개 지점과 하수처리장 방류수, 우수 관거 및 지류인 삼성천 등 6개 점오염원 지점의 총 12개 지점에 대하여 현장조사 및 수질측정 을 진행하였다. 본 연구에서는 하수처리장으로 더 이상 제어하기 어려운 오염물질 농도를 추가로 저감하기 위하여 지표형 인공습지 운영 및 설계방안을 연구하였다. 인공습지를 합리적으로 설계하는 경우 결과 탄동천의 수질을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 하천 환경을 개선하고 경관을 개선하는 효과가 있을 것으로 기대되며 도시형 소하천들의 수질 개선에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대된다.