• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.923-926
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• 2010

수계를 단위유역으로 나누어 목표수질을 설정하고 그 목표수질을 달성 유지하기 위해 지자체별, 단위유역별 허용가능한 배출부하량을 산정한 후 그 부하량 범위내로 오염물질을 관리하는 제도가 수질오염총량관리이다. 수질오염총량관리는 오염원에 대한 배출허용기준을 정하여 관리하는 농도중심의 수질관리로는 오염물질의 양이 늘어나 수질환경기준을 초과하는 제도적 한계 때문에 오염총량관리를 도입하는 제도이다. 개발을 위해서는 오염물질을 저감하여야 하는 환경과 개발의 조화를 추구하는 녹색성장의 패러다임과 일치하며 오염물질 배출 지역의 책임 및 배출한도를 관리하는 통합적이고 선진적인 수질관리 정책인 것이다. 이러한 수질오염총량관리의 제1단계가 2010년으로 끝나고 제2단계가 2011년 1월 1일부터 2015년 12월 31일까지 시행된다. 제1단계의 대상물질은 $BOD_5$이지만 제2단계는 $BOD_5$, T-P로 대상물질이 늘어난다. 따라서 제1단계를 적적히 평가하여 그 문제점 및 개선방향을 인식하고 제2단계, 제3단계가 적절히 수행될 수 있도록 하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 영산강 수계를 대상으로 제1단계 수질오염총량관리를 평가하기 위해 만족도 평가, 전과정 평가, 수질개선 평가, 개발 및 삭감실적 평가, 할당부하량 준수 여부 평가, 경제성 평가 등의 방법을 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.943-946
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• 2010

과거 시행된 수질오염물질의 농도규제 정책은 오염배출업소 증가로 인한 오염총량의 증가를 억제할 수 없어 수질개선에 한계가 나타났다. 이에 정부는 배출농도 규제방식의 수질관리로 4대강 상수원의 수질개선이 어려워 4대강 특별법 제정과 함께 목표수질기준 한도에서 유역의 오염물질 배출량을 총체적으로 관리하는 오염총량관리제도를 도입하였고, 현재 수질오염총량관리제도의 안정적 시행을 위해, 제 2단계 수질오염총량관리 대상물질 선정연구, 4대강 수계 수질오염총량관리 유황별 유달율 산정 방법 연구 등이 시행되고 있다. 이와 같은 오염총량관리를 위해서는 먼저 유역의 오염물질 발생현황과 배출 기작을 정량적으로 규명하고, 수질모델링을 실시하여 오염배출원별로 적정부하량을 할당하여야 한다. 이에 본 연구에서는 향후 활용도가 클 것으로 기대되는 QUALKO2 모형을 이용하여 TMDL시스템을 지원하고 낙동강의 수질을 예측 평가 하고자 한다. 대상유역으로는 영주 다목적댐이 위치하게 되는 내성천과 낙동강을 선정하였으며 모의 입력자료로는 최근 3년간의 평균수질을 비교대상인 현재 상태로 설정하고, 해당유역의 발생배출량에 따라 2014년, 2019년, 2024년의 저수지 모의를 통해 하천모의의 입력자료로 사용하였다. 수질모델 적용을 위해 내성천이 유입되는 지점에서 8km상류의 예천(환경부 측정망)지점에서부터 양산천 유입 후 3km 지점까지 범위를 설정하였으며 모델 구간은 "낙동강수계 오염총량관리 기본계획" 수립시 적용한 구간을 고려하여 구성하였다. 내성천 상류 영주댐 건설 지점에서부터 낙동강 본류로 합류되기 전의 구간과 낙동강 본류 구간을 구분하였으며, 수리학적 지형학적 특성을 고려하여 구간(reach)으로 구분하고 각 구간을 1km 간격의 요소(element)로 세분화하여 총 96여개의 구간과 482여개의 요소로 구성하였다. 영주댐이 건설되는 가정하에 낙동강 본류의 유량조건별, 영주댐의 방류량 조건에 따른 내성천과 낙동강 본류의 수질변화 양상 분석결과, 저수시 보다는 갈수시에 수질농도의 저감효과가 크게 나타났으며, 영주댐의 연평균방류보다는 최대방류시에 내성천과 낙동강 본류의 저감효과가 큰 것으로 분석되었다. 또한 영주댐 건설로 인한 flushing 효과와 낙동강 상류의 안동댐과의 연계시에 낙동강에서 저감효과가 가장 크게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.996-1000
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• 2010

본 연구에서는 장기유역모형인 SWAT 모형의 국내 적용의 한계를 인식하여 유출해석모듈과 하도수질모듈 등을 개선한 SWAT-K(Korea) 모형을 통해 수질 모형을 사용하는 의사 결정에 있어 하도추적법이 미치는 영향을 분석하고자 현재 우리나라에서 시행중인 오염총량관리제 개념에 적용하였다. 기준 유량 개념을 도입하여 모의된 수질항목을 평가하기 위하여 장기간의 유황곡선을 작성하고 유황곡선의 초과확률분포를 기준으로 오염부하곡선을 작성하여 하도추적법의 변화가 수질 모의에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 이를 바탕으로 수질항목 초과확률분포에 따른 오염부하곡선을 작성하여 모형의 선택에 따라 동일 기준유량시 모의되는 부하량 값의 변화를 분석하였다. 분석 결과 수질 항목은 유황의 변화를 매우 유사하게 재현하며, 수질 매개변수 보정에도 불구하고 하도추적법이 수질 항목의 모의에 있어 매우 중요한 요소임을 확인할 수 있었다. 따라서 본 모형은 정교한 유출 모의와 더불어 오염물질의 신뢰도 높은 모의를 통해 향후 수질오염총량관리제 시행에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2011년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.435-436
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• 2011

수질오염총량관리제는 설정된 목표수질 이내로 유역 내 오염물질의 총배출량을 관리하기 위해 도입되었다. 그 동안 4대강 수계를 대상으로 수질오염총량관리제를 시행해오면서 여러 문제점들이 발생하였다. 이러한 문제점들을 개선하기 위한 제도적으로 보완이 이루어져 왔으나, 중앙정부와 지방정부간에 역할이 명확히 정립되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 수질오염총량관리제의 효율적인 시행을 위해 중앙정부와 지방정부간 역할 정립방안을 제안하고자 한다. 중앙정부는 국가하천 주요지점에 대상오염물질 및 농도를 설정하고, 지방정부는 해당유역에 대상오염물질의 목표수질을 설정하여야만 한다. 또한, 지방정부는 유역의 수질개선정도를 파악하기 위해 지류하천을 중심으로 수질 및 유량모니터링을 지속적으로 수행하여야 한다. 지방정부는 중앙정부(유역환경청)에서 수립한 기본계획에 따라 설정된 목표수질을 초과하는 유역의 시행계획을 수립하여야 한다. 수질오염총량관리 이행평가는 기초자치단체에서 매년 지류하천의 수질 및 유량모니터링을 통해 목표수질 만족여부만 평가하고, 이행평가보고서는 계획기간의 최종년도에 목표수질 초과유역에 대한 원인분석을 포함하는 이행평가보고서를 유역환경청에 제출하도록 해야 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.454-454
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• 2017

국내 상수도가 보급되지 않은 지역 내 취약 계층은 약 214만 명으로 대부분은 노후관정 및 미신고 관정에서 지하수를 먹는물로 이용하고 있다. 이들은 대부분 미신고 관정이기 때문에 실태파악이 어렵고 정기적인 수질 검사를 실시하지 않아 수질상태에 대한 안전 대책이 미흡한 실정이다. 우리나라의 경우 농촌지역의 관정은 천부지하수의 의존도가 크고 강우에 의한 지표오염물질(축산분뇨, 비료 등)이 관정 내부로 유입 가능성이 매우 높다. 기존 연구에서도 천부지하수 관정의 조사 결과, 질산성질소 및 총대장균군에 의한 수질 오염이 심각하다고 보고된다(Chae et al., 2004; Min et al., 2003). 따라서 상수도 미보급지역 지하수 관정의 지하수 수질 현황을 파악하고, 고농도 오염 관정 및 지역의 경우 정밀조사를 통해 오염 원인을 규명해야 한다. 또한 오염 원인에 대한 향후 개선방안 및 대책안을 마련하여 지하수 수질 안정성 확보를 도모할 필요가 있다. 이를 위해 환경부 산하 국립환경과학원에서는 안심지하수 지원 사업을 2012년 "지하수 안심이용 무료 수질검사 시범사업"부터 시작하여 2016년 "상수도 미보급지역 2016년 안심지하수 지원사업 연구"로 이어지며 수행하였다. 이 사업은 수질분석, 관정내부 탐사, 마을 공용 음용관정 설치지원, 고농도 오염지역 중 시범사업 지역 선정, 고농도 오염지역 수질개선 시범사업으로 구성된다. 수질 분석은 2012년 TA군 내 8개 읍 면의 1,200개 관정, 2013년 경기 북동부권 8개 시 군 11,861개 관정, 2014년 전국 14,494개 관정, 2015년 전국 25,900 관정, 2016년 전국 25,914 관정에 대해 수질 분석을 실시하였다. 수질분석 결과를 바탕으로 고농도 오염지역의 지하수 관정 내부 탐사를 실시하여 소유주에게 주변 환경 개선 조치 및 대민 지원(마을 공용 음용관정 설치)을 수행하고, 시범조사 대상지역을 선정하여 오염지역의 오염원 현황, 수질조사, 지하수 유동 모델링을 실시하여 오염 원인을 파악하였다. 추가로 2014년에는 안심지하수 수질보전 연구로드맵을 작성하여 환경부에 제시하였고, 2015년은 수질개선 사업에 대한 경제성 분석, 수질자료 DB 구축이 완료되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.523-527
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• 2017

우리나라의 수질오염총량관리제는 지역의 발전 계획과 하천의 수질을 연계시켜 목표수질을 달성하는 범위 내에서 개발을 허용한다는 것을 기본으로 하여 1999년 "한강수계상수원수질개선및주민지원등에관한법률"에 의해 처음 시행되었다. 그러나 한강수계보다 늦게 2004년에 도입된 낙동강, 금강, 영산강 섬진강 수계에서는 의무제 총량으로 우리나라에서 처음 도입되어 지난 12년간 시행되었으며 충청북도와 강원도를 제외한 한강수계에서도 2013년 6월부터 의무제 총량이 도입되었다. 1단계 수질오염총량관리제는 BOD만을 관리항목으로 설정하여 관리한 반면 2011년부터 2015년까지 시행하는 2단계 수질오염총량관리제는 부영양화 방지를 위해 총인항목을 포함하여 관리항목을 설정하여 관리하였으며, 2016년에 시작하여 2020년까지 시행하는 3단계수질오염총량관리제는 2단계에서와 같은 관리항목을 설정하여 시행하고 있다. 본 연구에서는 3단계 영산강수계의 수질오염총량관리제 목표수질의 달성전망을 평가하기 위하여 3단계 기본계획에서 활용한 QUAL-MEV 모델을 이용하였으며, 2012년 수질자료를 보정자료로, 2015년 수질자료를 검증자료로 활용하여 구축하고 2020년의 영산강수계 8개 단위유역의 말단지점에 대하여 목표수질의 달성을 평가하였다. 그 결과 BOD는 영본A, 영본B지점에서 각각 목표수질을 21%, 8%를 초과하며 T-P는 영본A지점에서 30%를 초과하여 목표수질을 달성하지 못할 것으로 예측되었다. 영산강수계 3단계 수질오염총량관리제의 성공을 위하여 영본A, 영본B지점의 목표수질 달성을 위한 추가 수질개선계획의 수립이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 1999년도 추계학술대회 발표요약문
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• pp.39-43
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• 1999

유역의 수질오염 평가는 GIS의 이용으로 더욱 발달되었는데 이 방법에서는 일반적으로 이용 할 수 있는 자료 즉, 소유역 구분도 및 하천망도, DEM, 강우자료, 유량측정지점 및 측정자료, 오염부하량 원단위자료, 수질측정자료, 토지이용자료, 점오염원(축산농가, 인구, 산업체)자료 등을 사용하여 유역에 대한 연간 평균 오염부하량과 오염농도를 계산할 수 있다. 본 연구에서는 장성과 광주 일부분을 유역으로 하는 황룡강 유역에 대해 GIS를 이용하여 수질오염을 평가하였다. 점오염원의 오염부하량은 수계 내에서 발생하는 점오염원의 위치를 기준으로 원단위를 적용하여 오염부하량을 구하였다 비점오염원 농도는 연평균 오염부하량을 총연간 누적유량으로 나눔으로써 계산하였다. 유역의 연평균 오염부하량에 대한 공간분포 그리드를 만들기 위해 각각의 그리드 셀에 대해 오염농도와 유출량을 곱한 값을 하류방향으로 누적하여 계산하였다. 이와 같은 방법을 사용하여 대상 유역에 대한 비점오염원 수질 농도의 예측치를 계산하였며, 이 예측치와 실측치를 비교 분석함으로서 개발된 모형을 검증하였다. 대상유역의 자료를 사용하여 황룡강 유역에 대한 개략적인 수질오염을 평가한 결과 BOD 유달율은 약 20%정도로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1380-1383
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• 2009

수질오염총량관리제도(TMDL)는 유역의 수질 회복 및 관리를 위해 우리나라를 비롯해 미국의 여러 주에서 수립되어 적용되고 있다. 현재 미국에서는 유역 관리를 위한 TMDL의 기준설정에 있어 오염부하지속곡선(LDC)의 활용이 급격히 증가되고 있다. 그러나 기존의 LDC 방법은 사용자로 하여금 충분한 교육이 필요하고 LDC 생성을 위한 데이터 구축이 수동적으로 이루어지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 Web GIS 기반의 LDC 시스템이 개발되어 활용되고 있다. 웹기반의 LDC 시스템은 미국 지질 조사국(USGS)이나 한국 환경부(MOE) 서버 등을 통해 구축된 자료를 이용하여 오염부하지속곡선을 생성하기까지의 모든 과정이 자동으로 처리되어 기존 수작업에 의한 방법의 단점을 보완하고 있다. 그리하여 본 연구에서는 우리나라 수질오염 총량 관리제도 단위유역인 낙본A와 금본C, 그리고 미국 인디애나 주의 Yellow River와 펜실베이니아 주의 Borkenstraw Creek 유역을 대상으로 웹기반 LDC 시스템을 이용하여 유역의 특성을 분석하였다. 본 연구에서 사용된 유량 및 수질 자료는 본 시스템에서 연계된 환경부 서버와 USGS 서버를 통해 구축하였다. 분석 결과 낙본 A 단위유역의 BOD 오염부하량과 농도가 대체적으로 목표수질 기준을 만족하는 것으로 나타났으나 전반적으로 유량이 적을 때 다소 목표수질을 초과하고 있는 나타나, 적합한 수질관리 대책이 필요한 것으로 분석되었다. 금본 C 단위유역의 경우 대부분 BOD 배출부하량이 할당 부하량보다 낮게 나타나는 것을 알 수 있고, 목표수질 농도에 비해 배출되는 BOD 농도 또한 대체적으로 낮은 것을 알 수 있다. 또한 Yellow River 유역의 경우는 유량이 많을 때 배출되는 수질농도가 목표수질을 초과하는 것으로 보아 강우시 배출되는 오염물에 대한 대책이 요구되고, Borkenstraw Creek 유역의 경우 유량이 적을 때를 제외하고 대부분 구간에서 배출부하량이 할당부하량을 초과하여 이에 대한 적합한 수질관리가 필요할 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과에서 나타난 바와 같이 웹기반 LDC 시스템을 통해 수질오염총량관리제도 단위유역에 대한 수질 평가 및 특성 분석이 용이하며 수질 회복을 위한 근본적인 해결방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.107-112
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• 2008

수질오염총량관리제는 오염원에 대한 농도규제 방식에서 탈피하여 수계전체의 환경용량을 감안하여 원하는 목표수질을 유지하기 위해 허용할 수 있는 오염총량을 해당 배수구역에 할당하고 초과량은 적정수준으로 삭감토록 하는 광범위한 유역관리 기반의 수질정책이다. 금강수계에서는 1차 수질오염총량관리 기본계획($2004{\sim}2010$)하에 시행계획 및 이행평가가 진행 중에 있으나, 시행초기부터 현재에 이르기까지 제도정착을 위한 현안 문제점들이 제기되어 왔다. 지자체간 갈등을 줄이고 지역균형발전과 광역적 수질관리정책을 합리적으로 수행하기 위해서는 제기되어온 문제점들이 해결되어야 한다. 본 연구에서는 합리적인 오염배출부하량 산정을 위하여 2007년 청주시의 모든 동단위 오염원자료를 구축하고 오염부하량을 배출특성을 분석하였다. 또한 강우배출특성을 적용하기 위하여 하수 발생유량 실측자료와 오염원자료에 반영된 자료를 기초로 산정한 하수발생유량을 비교분석 하였다. 청주시 지역의 강우배출특성을 고려하여 보다 과학적이고 합리적인 방법으로 오염부하량을 산정함으로써 현상을 보다 정확히 반영하여 수질오염총량관리 시행상의 실용적인 오염부하량 산정 방안을 모색하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.250-254
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• 2009

상수관망의 기능은 정수처리 된 양질의 물을 수용가에게 안전하게 공급하는 것이며, 이를 위해 상수관내에는 수용가에 충분한 양의 물을 공급할 수 있는 적정 유량과 압력이 유지되어야하고 최소기준치 이상의 잔류염소농도 유지 등의 적절한 수질을 만족시켜야한다. 하지만 상수관망은 상수관 파괴에 따른 오염물질 유입이나 테러와 같은 인위적인 오염물 주입 등의 갑작스런 사고에 의한 수질오염에 언제나 노출되어 있다. 이러한 수질오염사고 발생 시 신속한 대처를 위해서는 상수관망의 모든 절점에 수질측정 센서를 설치하는 것이 바람직하겠지만, 이는 경제적 측면과 센서의 유지 관리측면에서는 이상적이지 않다. 또한 발생 가능한 모든 상황에 대한 시뮬레이션 기반의 수질모델링을 통하여 적절한 수질오염 측정지점을 선정할 수도 있겠지만, 이는 상당한 시간과 계산능력을 요한다. 따라서 본 연구에서는 네트워크 분석기법 (Network Analysis)인 Betweenness Centrality와 수리해석 모형인 EPANET을 이용하여 상수관망의 수질오염측정지점 선정기법을 제안하였다. Betweenness Centrality는 네트워크를 구성하는 한 절점과 다른 한 절점을 연결시키는 특정 절점의 매개정도로 중심성을 측정하는 기법이다. Betweenness Centrality는 상수관망의 특정절점에 수질오염 사고가 발생하였을 때 오염원의 이동 가능한 경로의 수에 따라 그 값이 달라지며, 결과값에 의하여 수질오염측정지점이 선정된다. 본 연구에 의한 결과는 상수관망이 복잡하여 시뮬레이션을 통한 분석이 어렵고 많은 시간과 계산능력이 요구 될 경우 대안기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.