• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.402-402
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• 2019

최근 기후변화에 따른 용수사용량의 계절별 변화가 나타나고 있다. 따라서, 효율적인 용수 관리에 대한 관심은 배수지 및 송수 시스템의 운영을 넘어 정수장의 운영에서도 그 변화가 나타나고 있다. 수질관리 측면에 다소 집중되었던 정수장 운영의 중요도는 수량을 함께 관리하는 방향으로 변화할 것으로 전망되며, 따라서 취수 단계에서부터 용수 공급의 전 과정을 고려하는 지능형 정수장 관리시스템이 주목받고 있다. 상수도 공급을 위한 정수장의 운영은 크게 원수의 취수 및 도수, 정수처리, 정수된 용수의 저장, 배수 및 급수의 과정으로 구분할 수 있다. 이때, 원수의 취수와 도수, 정수처리 과정에는 상대적으로 긴 시간이 소요되므로, 정수장의 운영 관리자는 이러한 지연시간을 감안해서 배수지의 상태를 예측하여 취수계획을 결정해야 한다. 한편, 정수장 시설을 운영하기 위해서는 전력이 소모되며, 산업전력 단가는 시간대별 변동폭이 큰 것으로 알려져 있다. 따라서, 정수장의 효율적인 운영을 위해서는 용수의 수요예측과 배수지 수위변동, 취수 및 정수설비의 규모 등을 고려하는 동시에, 전력 단가가 낮은 시간대에 설비를 집중적으로 운영할 수 있는 계획을 수립해야 한다. 본 연구에서는 선형계획법(Linear Programming, LP)을 이용하여, 수요예측을 바탕으로 장기취수계획을 수립하기 위한 방안을 세 가지로 구분하였으며, 각각의 장단점을 다음과 같이 예상하였다. 1) 24시간 간격으로 시간당 취수계획을 수립하는 최적화 방안, 2) 24시간의 시간당 취수계획을 1시간 간격으로 수립하는 실시간 최적화 방안, 3) 전체 모의기간 동안의 시간당 취수계획을 한번에 수립하는 최적화 방안. 24시간 간격 최적화는 수립 및 적용이 간단한 반면, 실시간 수요변화를 고려할 수 없어 단위시간(24시간) 후반부의 최적화 효율이 떨어지는 단점이 있다. 1시간 간격의 실시간 최적화는 수요변화를 가장 정확히 반영하는 반면, 최적화 수행 횟수가 증가하는 단점이 있다. 전체 모의기간 최적화는 장기 수요예측을 고려한 탄력적 취수계획을 수립하는 반면, 수요예측의 불확실성에 따른 오차 발생위험이 크다. 본 연구에서는 국내 H 정수장을 대상으로 각각의 최적 취수계획 수립 방안을 정수장 운영의 안정성, 탄력성, 경제성 등을 기준으로 비교, 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.456-456
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• 2021

하상 변화는 유량이나 유사의 흐름에 따라 침식, 운반, 퇴적되어 변화하며, 하상변동에 의한 결과는 하천의 형태 (직렬,복렬, 곡렬 등)나 서식처의 구조 (여울과 소, 웅덩이, 습지 등) 형성 로 나타난다. 이어서 서식처 구조의 다양성은 생물다양성에 긍정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 수리 (유량이나 유사량)-지형(서식처 구조)-생태 (생물다양성)을 연계하여 관리하기 위한 생태적인 하천관리 프레임을 제시하기 위하여, 지형과 생물상의 관계를 우선 파악하고자 한다. 국내 하천은 수생태 건강성 평가 중 서식 및 수변환경 지수(HRI, Habitat and Riparian Index)를 활용하여 하천의 형상 및 자연성을 평가한다. 해당 지수는 하천의 자연성을 판단할 수 있으나 유량이나 유사량 등과 같이 수리적 조건과 연계하여 하천환경 변화를 예측하기 어렵기 때문에, 본 연구에서는 하천의 자연성을 판단하는 지형변수들을 제안하고, 생물상과 상관관계를 분석한다. 수질 변화가 급격하지 않는(년간 변화폭이 일정한) 금강 유역의 지천 (갑천, 미호천, 논산천, 유구천 등) 중 생태계 건강성 평가 지수가 산정되어 있는 지점을 기준으로 상·하류 약 5 km 구간들을 대상으로 한다. 지형 변수로는 (항공사진을 이용한)사주 비율(사주면적/제방 내 홍수터 면적), 사주 식생비율(식생면적/사주면적)과 사주 변동량(연간 사주 이동량), 서식처 구조의 다양성(여울, 소, 웅덩이 등), 기존의 서식 및 수변환경 지수 등을 활용하고, 생물 변수로는 저서동물지수(BMI, Benthic Macroinvertebrate Index), 저서동물의 우점도, 어류생물지수(FAI, Fish Assessment Index), 어류생물지수에 활용하는 국내종의 총 종수, 여울성 저서종수, 민감종수 등을 활용한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국산림과학회지
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• 제90권4호
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• pp.513-523
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• 2001

북한산국립공원 북동사면 일대에서 동결융해침식 및 토사유출이 계류수질에 미치는 영향을 파악함으로써 국립공원내 계류수질 보전을 위한 과학적 기초 자료를 제공하기 위하여 1998년 7월부터 2001년 5월 중 봄기간(3월에서 5월) 동안 동결융해침식 토사유출 및 계류수질 특성을 분석하였다. 조사기간 동안 계류변 비탈면에서 동결융해침식 되어 유출된 토사량은 하류유역이 상류유역에서 보다 약 1.3~2.7배 많았으며, 동결융해침식 토사의 평균 pH는 계류수의 pH 변동에 영향하는 것으로 분석되었다. 또한, 계류 수에 용존된 $Cl^-$, $NO_3{^-}$, $SO{_4}^{2-}$량과 동결융해침식 토사에서의 평균 $Cl^-$, $NO_3{^-}$, $SO{_4}^{2-}$량과는 정의 상관관계를 나타내었다. 봄기간 동안 계류수의 평균 pH는 용존이온($Cl^-$, $NO_3{^-}$, $SO{_4}^{2-}$)의 증가로 하천수질환경 기준 상수원수 l급수 기준보다 낮아지는 것으로 분석되었다. 계류수의 평균 전기전도도는 하류유역이 상류유역보다 2.3~3.3배 높았다. 또한, 계류수의 펑균 음이온($Cl^-$, $NO_3{^-}$, $SO{_4}^{2-}$)량은 하류유역이 상류유역보다 각각 1.2~7.4배, 1.1~3.9배, 1.1~1.4 배 높아 하류유역의 수질이 나빠지는 것으로 분석되었다. 한편, 계류수의 pH, 전기전도도와 유량과의 관계를 회귀분석한 결과, pH = 1.7926 ${\times}$ 유량 + 5.9577($R^2=0.46$), 전기 전도도 = $34.417e^{3.634{\times}유량}$($R^2=0.44$)의 관계를 나타내었다.

• 대한화학회지
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• 제45권1호
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• pp.14-24
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• 2001

금호강 하천수의 수질오염 현황을 종합적으로 조사하기 위해 1993년 9월부터 1999년 8월까지 6년간 18회에 걸쳐 13개 지점에서 pH, BOD, COD, DO, SS, 전기전도도, 유지류, ABS와 페놀 등 총 9개 항목의 수질을 측정하였다. 6년간의 자료값은 분포가 넓으므로 각 3년 간 즉 1993. 9월부터 1996.8월까지(이하 Part Ⅰ기간으로 "2차 연구"라 한다.)와 1996. 9월부터 1999. 8월까지(이하 Part Ⅱ 기간으로 "3차 연구"라 한다. )자료로 세분화하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 전 조사지점에 대한 각 항목의 "2차 연구"와 "3차 연구"의 각 3년간의 평균값은 각각 다음과 같다. pH는 7.9, 8.0; BOD는 4.88ppm, 2.86ppm; COD는 9.66ppm, 7.40ppm; DO는 9.0ppm, 8.94ppm; SS는 6.9ppm, 6.0ppm; 전기전도도는 618.0umho/cm, 541.0umho/cm; 유지류는 2.63ppm, 5.43pm; ABS는 3.57ppm, 0.94ppm; Phenol은 0.98ppm과 0.01ppm이었다. 조사 기간 중인 "2차 연구"의 평균값을 기준으로 "3차연구" 결과에서 오염량의 변화는 다음과 같았다. BOD, COD, SS 전기전도도, ABS 와 페놀은 각각 1/1.71, 1/1.31, 1/4.15, 1/3.80 과 1/98로 감소하였으며, 수온, pH와 DO는 큰 변화가 없었다. 그러나 유지류는 2.06배의 오염증가를 보였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권1호
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• pp.13-21
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• 2004

본 연구에서는 진해만 서부해역의 세 정점에서 2시간 간격으로 연속관측에 의해서 적조발생 전후의 수질변화를 모니터링하였다. 표ㆍ저층간에 수온차가 큰 시간에 저층의 용존산소가 최소를 나타내었고, 화학적 산소요구량은 세 정점 모두 표층에서 해역수질기준 II등급을 초과하였다. 용존무기질소 분포는 저층에서 유기물분해로 인한 재순환에 의해 고농도로 존재하였고, 표층에서는 상대적으로 낮았다. 존재형태별로는 표층에서는 암모니아가 대부분 차지하였고, 저층에서는 C2 정점에서는 질산질소가, C11과 C15 정점에서는 암모니아가 주종을 이루었다. 용존무기인은 C2정점의 표층에서 8월 12일 오후 4시에서 밤 8시 사이에 고농도를, 야간에 최소를 보여주었다. C11과 C15 정점에서는 표층과 저층의 차이가 컸으며, 아침이후 급격한 증가를 나타내었다. N/P 분석결과, 대부분의 시간대에서 질소가 생물성장의 제한인자가 될 가능성이 높았다. Chl-α 분포는 C2와 C11 정점에서는 극대층이 표층아래인 3∼5 m층에 형성되었고, 적조발생가능농도인 10mg/㎥을 초과하는 고농도를 나타냈다. C15정점의 극대층은 표층에서 나타났고 상대적으로 낮은 농도분포를 보였다. 이러한 Chl-α는 일사량이 강한 오후에 고농도를 형성해서 야간에도 높은 농도를 유지하다가 새벽에 최소분포를 나타냈고 아침이후 다시 증가하는 양상을 보였다. 적조가 관측된 C2 정점에서는 적조발생전에 영양염류가 증가했으며, 수온성층이 최대가 되는 시간대에 식물플랑크톤이 고농도로 집적하면서 용존무기질소를 특히, 질산질소를 급격히 소모하는 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제8권3호
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• pp.158-163
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• 2005

본 연구의 목적은 적조구제에 사용하기 위해 개발된 Nano-S를 해양에 이용함에 있어 Nano-S가 해양환경에 미치는 영향을 조사하는데 있다. 실험은 용적이 180L인 원형의 유수식 수조에서 이루어 졌다. 각각의 수조에는 $14{\pm}1cm$의 니질의 퇴적물을 수조의 바닥에 깔고 해수가 수조를 흘러 넘치도록 채웠다. 수조에 공급되는 해수의 양은 ]밀 1회 환수 되도록 하였으며, 일주일동안 수조를 안정화 시켰다. 다섯 개의 수조에 Nano-S 및 적토를 각각 0 kg(대조구), 1 kg(수조 A), 2 kg(수조 B), 5 kg(수조 C) and 10 kg(수조 D)채웠으며 이러한 양은 저질의 단위면적($m^2$)당 각각 0 kg(대조구), 2.75 kg(수조 A), 5.51 kg(수조 B), 13.77 kg(수조 C) and 27.55 kg(수조 D)을 차지하였다. 실험은 총 30일 동안 진행했으며, 수질과 저질의 시료는 Nano-S 및 적토의 투입 1시간 전과투입 후 1시간, 3시간, 6시간, 12시간후와 1일, 3일, 5일, 7일, 10일, 15일, 30일후에 각각 채취하여 Nano-S의 투입전후의 수질과 저질의 변동을 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.579-592
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• 2020

여자만 북서해역 꼬막 어장의 수괴(수형), 영양염 등 수질환경과 식물플랑크톤 군집의 변동 특성을 파악하기 위해 2017년 봄(5월), 여름(8월) 및 가을(11월) 7개 정점을 조사하였다. 분석 결과, 꼬막어장의 수형은 수온과 염분 변화에 따른 계절특성이 명확하였다. 영양염 중 규산염은 연중 풍부였지만, 봄과 여름은 인산염이 결핍되었고, 가을은 질소원이 결핍되는 것으로 나타났다. 식물플랑크톤 군집에서 출현종은 매우 단순하였으며, 현존량도 매우 낮았다. 우점종은 연중 규조류에 우점 되어, 봄은 Skeletonema costatum-ls, Nitzschia longissima, 여름은 Pleurosigma normanii, Coscinodiscus gigas, 가을은 N. longissima, Pseudonitzschia pungens, Chaetoceros curvisetus, Eucampia zodiacus가 우점 출현하여, 여름에 편모조류 출현이 낮은 특성을 보였다. 상관분석과 주성분 분석의 결과 여자만 북서해역 꼬막어장의 생물 해양학 특성은 계절에 따라 수질 환경 및 식물플랑크톤 군집에 많은 차이가 있으나, 전체적으로는 육상에서 공급되는 무기 및 유기물질 및 낮은 수심으로 해수혼합에 따른 표층퇴적물의 재부유에 의한 영양염 공급, 그리고 해역자체의 생물생산과 무기화 과정의 균형에 의해 해양환경 특성 및 식물플랑크톤 생산이 결정되는 것으로 판단되었다.

• 생태와환경
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• 제38권2호통권112호
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• pp.217-224
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• 2005

본 연구는 4년에 걸쳐 조사된 팔당호 식물플랑크톤 조사자료를 토대로 각 분류군별 세포수 및 점유율 그리고 우점 조류속의 장기변동 패턴을 평가하고, 아울러 이들과 수질과의 관계를 규명해보고자 시도되었다. 규조류는 조사기간 중 비교적 지속적으로 출현하는 경향을 보였으며, 남조류는 매년 6 ${\sim}$ 9월에 집중적으로 발생하는 특징을 보였고 7월경 가장 높은 세포수를 나타냈다. 녹조류의 경우 높은 세포수를 나타내는 시기는 6 ${\sim}$ 8월로서 남조류의 경우와 유사하였다. 기타 조류는 Cryptomonas속이 거의 대부분을 차지하였으며, 5 ${\sim}$ 8월에 높은 세포수가 관찰되었다. 조사기간 중 우점속 (매년 조사기간 중 출현 세포수 총계가 평균 7,000 cells $mL^{-1}$ 이상인 것을 대상으로 함)은 Aulacoseira 및 Cyclotella속(규조류), Microcystis와 Anabaena속 (남조류), Scenedesmus속 (녹조류) 그리고 Cryptomonas속 (은편모조류) 이었다. 각 분류군별 세포수와 수질조사 자료 간의 상관관계는 낮은 수준을 보였으며, 유의성이 있는 것 (p<0.05)으로 나타난 항목 중 상관계수 0.3 이상을 나타낸 분류군은 규조류의 경우 수온과 총인, 남조류는 수온, pH, DO포화도, COD, 총인, 녹조류는 수온, pH, DO포화도, COD, SS, 총인이었다. 속(genera)별 상관계수 0.3 이상을 나타낸 것은 Aulacoseira속의 경우 총질소와 총인, Anabaena속은 수온, DO포화도, COD, 총인, Microcystis속은 수온, pH, DO포화도, 총인, Coelastrum속은 COD와 SS, Scenedesmus속은 수온, COD, 총질소, 총인, Cryptomonas속은 DO포화도와 총질소였다. 팔당호에서의 남조류 bloom에는 유입량에 의한 1차적인 영향을 제외하면, 수온조건이 인 농도 증가에 의한 영향보다 더 크게 작용한 것으로 사료되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1048-1052
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• 2007

그동안의 하천 유량자료는 주로 홍수방어를 목적으로 구축되어진 관계로 대부분 홍수기에만 의미있는 자료를 갖추고 있으며, 환경관리에 필요한 저갈수기 유량자료는 그 신뢰도가 매우 떨어지고 있다. 다행히 지난 2004년 하반기부터 4대강 물환경 연구소에서 직접 오염총량관리 단위유역 말단부에서 8일 간격으로 유량과 수질을 동시에 측정하기 시작하였고, 사업의 결과 건기 우기의 구별 없이 연중 일정한 간격으로 하천유황 및 수질의 변동여부를 확인하는 것이 가능하게 되었으나, 각 단위유역별 유황곡선을 작성할 목적으로 8일 간격 유량자료를 사용할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 현재 관측 중인 8일 간격 유량자료만으로는 동시 관측이 진행 중인 수질항목과 유량 사이의 상관관계 정도를 파악한다거나, 어떤 방법으로든 수문모형을 구축한 후 이를 부분적으로 검정할 때 참고자료로 사용하는 정도로 그 용도가 한정될 수밖에 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 낙동강 오염총량관리 41개 단위유역 전체를 대상으로 관측된 8일 간격 유량자료를 이용하여 이를 1일 간격 유량자료로 확장을 시도하였다. 이를 위하여 기존의 TANK 모형에 하도추적기능을 추가한 보다 진보된 TANK 모형을 구성하였다. 낙동강 단위유역별 취수량과 방류량을 바탕으로 한 물수지 자료 또한 구비하여 모형에 고려되도록 하였다. 모형의 매개변수 추정을 위하여 국립환경과학원 낙동강물환경연구소에서 8일 간격으로 관측한 유량자료가 이용되었다. 분석결과 모의된 일유량이 실제 유량을 비교적 잘 재현하는 것으로 나타남에 따라 8일간격 유량관측자료의 일유량으로의 확장 가능성을 확인할 수 있었다. 구축된 모형은 적용에 앞서 10년 평균 저수량을 기준으로 1차 오염총량관리 기준유량과의 비교를 시도하였으며, 상류 댐 방류의 영향 및 물수지의 영향을 배제한 상태의 자연유량을 산정하여 이를 현재 유황과의 비교를 수행하였다. 현재유량과의 비교 결과 다목적 댐의 방류효과로 인한 유량 증가효과 및 대규모의 취수로 인한 유량 감소효과가 뚜렷하게 나타남을 알 수 있었다. 산정된 자연유량을 통하여 비유량을 산정한 결과 $5,000km^2$이하인 유역 면적의 경우 비유량 $0.0048m^3/s/km$를, $5,000km^2$이상인 경우에는 비유량 $0.0043m^3/s/km$를 적용하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다. 여기에 유역의 물이용 및 상류의 댐 방류 효과가 고려되면 실제 유역의 저수량을 개략적으로 산정할 수 있을 것으로 기대된다.