• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.5
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• pp.378-383
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• 2011

The policy of total maximum daily load (TMDL) was adopted to manage water pollutants so as to keep the total amount of pollutants in the watersheds within established target water quality. While the TMDL was implemented in all four major river basins, various problems occurred. Even though the corrections for problems were conducted, the role between central and local government was not established exactly. This study was presented to suggest a role between central and local governments for effective implementation of TMDL. When the central government establishes the environmental criteria with water quality standards and pollutants in the main rivers, the local government should establish the level of target pollutants in the watershed. Also, the local government should be continuously implementing the water quality and flowrate monitoring of the tributaries to find out the degree of water quality improvement in the tributaries. Especially, the basic plan of TMDL for the whole watershed should be established by the river basin environmental office at the central government. The local government should be established the implementation plan of TMDL for the watershed where exceeds the established target water quality. The performance assessment of TMDL should be implemented every year to the water quality and flowrate monitoring of the tributaries for satisfaction assessment of target water quality in the watershed by the lower-lever government. The performance assessment report of TMDL included with an analysis of causes for the excess water quality in the watershed should be submitted to the river basin environmental office at the end of the TMDL planning period.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1641-1645
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• 2006

수문순환과 수질오염과정의 제반 기작들이 완벽하게 규명되지 않은 상황에서 인위적 또는 자연적 조건에 따른 수질의 평가는 수질모형으로서 추정하는 것이 유일한 대안이며, 다양한 관리대안에 따른 수질환경변화를 예측함으로서 합리적인 관리방안을 도출하는데 유용한 수단이 되고 있다. 현재 시행 중인 수질오염총량관리제에서 또한 수질모형은 핵심적인 역할을 담당하고 있으며, 보다 구체적으로는 단위유역의 목표수질을 결정하는 것에서부터 기본계획 또는 시행계획에 따른 오염부하량 등 환경요인의 변화와 이에 따른 목표수질 설정지점의 수질 변화 등을 모의하는데 이용되고 있다. 그러나 모형에 사용되는 입력 매개변수의 불확실성과 이에 관련된 수질 모형 자체의 불확실성은 수질오염총량관리제와 같이 많은 이해당사자가 관여된 정책의 결정 시에는 공학적으로 많은 부담으로 작용하고 있는 것 또한 현실이다. 실제로 미국의 오염총량관리제의 경우를 살펴보면 모형의 불확실성 분석이 전체 과정의 진행에서 가장 핵심적인 지위를 차지하고 있다고 볼 수 있다. 많은 연구들이 수질모형에 있어서의 불확실성을 정량화하기 위하여 수행되어 왔으며, 특히 미국의 오염총량관리계획의 수립 시에는 이러한 불확실성 분석을 토대로 하여 안전율을 산정하도록 되어있다. 그러나 이러한 연구들의 대부분은 수질모형의 매개변수 중 수질기작에 관련된 매개변수들(예를 들어, DO, BOD, N, P 등에 대한 반응계수)에 대한 연구에 집중되어 있다. 하천의 수질을 적절하게 모델링하기 위해서는 이러한 수질에 직접적으로 관련한 매개변수들 이외에 하천의 수리특성에 관한 올바른 이해를 바탕으로 그와 관련된 수리학적 매개변수들에 대한 연구가 뒷받침되어야 한다. 그동안 수행되어온 수질 모델링의 적용 사례를 살펴본 바에 따르면 하천을 모델링하기 위해서는 현장 특성 자료의 중요성, 특히 하천수리특성에 관련된 기초 자료의 가용성 여부가 모형의 성패에 매우 중요한 역할을 함을 알 수 있다. 이는 유량, 유속 및 폭과 깊이로 대변되는 하천 지형은 물질 이송에 대한 주요 외력 함수이며, 다른 모든 예측치들은 이들에 의존적일 수밖에 없기 때문이다. 따라서 이들의 정확한 표현은 올바른 수질 예측에 있어서 필수적일 수밖에 없다. 많은 모형매개변수들이 유속과 깊이에 의존적이나, 이들에 관한 정보는 종종 현장관측에서 조차 무시되는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 수질모형의 매개변수 중 특히 수리특성에 관련된 매개변수들이 수질에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 적용된 수질모형은 QualKo를 사용하였으며, 대상 하천은 낙동강 본류 경남구간 시점 부근인 회천 합류 전부터 낙동강 본류 경남구간 종점 부근인 밀양강 합류 전까지의 경남 오염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.433-437
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• 2007

최근 환경부에서는 낙동강 유역의 오염총량관리제도의 시행에 따라 이제까지의 배출구 수질기준으로부터 총량수질기준을 통한 수질관리를 실시하고 있다. 오염총량관리를 실행하기 위해서는 주요지천 및 폐수처리장에서의 수질개선 및 비점오염원 관리가 선행되어야 하는데 이를 효율적으로 제어하기 위해서 낙동강 유역에 적합한 최적 수질해석 모델의 개발이 요구되는 상황이다. 수질모델의 가장 큰 목적은 유역으로부터 발생한 오염물이 하천으로 유입되었을 때 하천 수질 및 생태계의 수학적 표현을 통해 장래의 수질을 예측하고, 예측된 결과에 따라 합리적인 수질관리대책을 수립하는 것이다. 낙동강은 대표적인 수지상 하천망의 형태로서 댐 방류량 및 지류유입량은 본류 수계에 직접적인 영향을 미치며, 수질해석의 기본이 되는 수리계산에 매우 중요한 변수가 된다. 또한 대구, 구미, 왜관, 김천 등에서의 오염부하가 금호강, 남강 등의 주요 지류를 통하여 본류부로 유입되고 있으며, 하류부 칠서, 원동, 매리, 물금 등에서는 대량의 하천수를 취수하여 부산, 울산, 마산, 창원 지역 등의 생활 및 공업용수의 원수로 사용하고 있다. 다시 말해서 댐 방류량, 낙동강 하구언의 수위조절, 지류 유입량, 비점원 유입량 등 계산영역 경계에서의 비정상상태의 수리조건과 수질관리 계획에 의해 일률적으로 오염이 부하되는 정상상태의 수질조건이 공존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 낙동강 유역에 적합한 동적 수질모델을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 수치모형은 갈수저수조건 및 불규칙한 하도단면을 반영하고, 동적 상태의 댐 방류량, 낙동강 하구언의 수위조절 영향, 지류 유입량 등 다양한 하천조건에서 발생하는 동적 흐름을 안정적으로 해석하여 낙동강 수질해석의 신뢰도를 향상시킴으로서 낙동강에 유입된 오염물질이 수계에 미치는 영향을 정확히 분석하고자 하였다. 동적수질해석에 의한 모의결과는 유량의 경우 상류부분은 모의치와 실측치가 잘 일치하지만, 중류 이후 지류의 유입이 많아지면서 지류의 변화를 정확히 입력하지 못해 모의치와 실측치의 차이가 발생한다. BOD의 경우는 수질이 양호한 상류지역은 모의치와 실측치가 잘 일치하지만, 오염원의 유입이 많은 중류지역부터는 실측치와 차이를 나타내다가 하류지역에서 다시 비교적 일치함을 알 수 있다. TN의 경우는 전반적으로 실측치보다 높게 모의되었고, TP는 전반적으로 실측치와 비교하여 잘 모의되었다. 본 연구에서 구축한 동적 수리해석모형 및 동적 수질해석모형은 낙동강 유역에 대해 유량 및 수질 등의 실제 하천의 경향에 비교적 잘 반영하므로 오염물총량규제에 따른 합리적인 하천 수질관리대책을 수립하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.11 no.1
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• pp.45-57
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• 2008

The purpose of this research is to select an appropriate location of water pollution prevention facilities(WPPF) through evaluating location decision factor using environmental geographic information system. To do that, this research reviewed the current location policies of WPPFs and its related researches. And this paper builds water pollutant statistical databases, integrated them with the geographic information system of the administrative areas where water pollutants are generated, and gears it with statistical programs such as correlation and regression analysis in order to figure out the pollution factors which influence on the location decision of WPPF on the real time base. The volume of discharge of industrial wastewater is one of the most important water pollutants on the location decision of WPPF. And the number of industrial facilities also was the most important location decision factor in constructing the WPPFs. In addition, this paper noted that the number of population in each area makes a role to restraint the construction of WPPF. It identified that the disposal facility in Nackdong river upper-middle watersheds was insufficient in treating the livestock pollutants. Therefore, Gyeongbuk should concentrate on the construction of disposal facilities of livestock pollutant in these areas. The results of this research will contribute to decide what kinds of WPPF should be constructed on which watershed in Nackdong River, and to forecast the future water quality of each watershed.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.33 no.8
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• pp.617-622
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• 2011

The policy of total maximum daily load (TMDL) was introduced to manage wasteload within the loading capacity to achieve water quality standards in the watershed. While the TMDL was implemented, the institutional and technical correction for the improvement of procedure was accomplished even though there were various problems and basically through the process of trial & error. However, a fundamental improvement of this policy is needed to implement the TMDL. This study has come up with a new viewpoint on improving this procedure for reasonable implementation of TMDL. First of all, the water quality and flowrate monitoring of the tributaries should be implemented. This should be done through the establishment of a monitoring system which will include standards of scope, a set time period, water quality parameters and frequency follow ups for the implementation of TMDL. The basic plan in all of the watersheds should be developed based on the establishment of water quality parameters and standards for water use and ecological purposes according to the results of the water quality and flowrate monitoring in the watersheds. The implementation plan for water quality improvement should be established in the watersheds where exceeds the targeted water quality standards. The performance assessment of TMDL should be conducted every year to meet the satisfaction assessment of water quality standards in the watersheds. Finally, if the water quality standards in the watersheds can not be attained or the water quality parameters and standards should be changed, the implementation procedure will be performed according to the iterative process. On the contrary, the policy of TMDL in the watersheds where the water quality standards have been met the goal will be finished.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.190-194
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• 2011

경포호 주변환경은 논, 밭 등의 경작지나 녹지와 같은 투수지표면과 대단위 주택단지나 도로, 상업지구, 공장시설과 같은 불투수지표면으로 구성되어 있어 SWAT 모형의 적용에 적합하다. GIS와 연계된 ArcSWAT모형을 적용하기 위하여 지형자료를 구축하고, 송정배수로 유역의 기상 및 우량 관측소를 고려하여 수문 및 기상관측자료를 입력하였다. 그리고, 소유역으로 세분화한 후 토양특성과 토지이용에 따른 모의를 실시하였고, 이를 위해 소유역내 수문학적 반응단위별로 유출, 유사 및 비점오염발생을 평가하는데 이용되는 HRU를 구축하여 활용하였다. 송정배수로는 제1배수로와 제2배수로로 구성되어있으며, 제2배수로의 유입부에 주변 아파트단지의 하수관에서 직접적으로 오염물질이 유입되어 수질오염이 심각하며, 점원과 비점원오염이 산재해있기 때문에 본 연구에서는 유출 및 수질모의가 가능한 SWAT모형을 이용하여 대상지점의 유출과 수질을 모의하였으며, 그 결과를 바탕으로 수질오염을 저감할 수 있는 방안을 제시하였다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.40 no.1
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• pp.31-39
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• 2007

Monitoring data of 48 agricultural irrigation reservoirs from 1999 to 2004 was analyzed for water quality characteristics including biochemical oxygen demand $(BOD_5)$, chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chl-${\alpha}$. Land uses of the watersheds associated with these reservoirs were determined for residential, forest, upland, paddy and miscellaneous, and regressed against water quality characteristics. Correlation analysis showed that forest land use was negatively correlated with all the water quality characteristics implying it's beneficial effects in water quality perspectives. Other land uses including residential, upland, and paddy generally illustrated positive correlation with water quality characteristics, which indicates most human activities of the watershed could degrade water quality of the receiving water bodies. Paddy land use partially contributed to the water quality degradation in contrast to the previous studies. It might be attributed to the relatively clean water quality of the study area, where even slight pollutant loading could degrade sensitively water quality. Further investigation is recommended for the effect of proximity as well as land use portions on the water quality of receiving water body.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.22 no.2
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• pp.157-170
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• 2013

수질오염총량관리제 시행 하천에 대해서는 객관적이고 과학적 방법으로 유역내 각 지역의 오염부하량을 할당할 필요가 있다. 본 연구에서는 대도시에서 배출되는 오염부하의 영향을 크게 받는 영산강수계의 중상류부를 대상으로 오염부하량 할당 방법에 대해 검토하였다. 오염부하량 할당을 위한 수질모델링은, 수질관리에 흔히 적용되어온 QUAL2E의 최근 판인, QUAL2Kw를 이용해서 수행하였다. 모델 적용 대상 지역의 각 reach의 수질매개변수는 QUAL2Kw의 자동보정 기능을 이용해서 추정하였다. 오염부하량 할당의 최적화는 유전알고리즘(genetic algorithm)을 이용하였고, 최소부하량 삭감법(least waste load removal allocation), 일정 부하량 이상 최소부하량 삭감법(least waste load removal over a certain value), 동일삭감률 할당법(equal removal rate)의 세가지 방법을 적용하고 비교 검토하였다. 동일삭감률 할당법은 다른 방법보다 유역 전체 부하량 삭감량이 훨씬 크기 때문에 효과적이지 않았고, 이 방법을 쓰기 위해서는 부하량 삭감대상인 각 소유역과 하수처리장을 그 규모와 특성에 따라 세분화할 필요가 있다. 동일삭감률 할당법의 적용시 세가지 범주로 나누어서 삭감률을 적용하였다. 오염부하량 삭감의 효율성을 감안할 때 최소 부하량 삭감법보다 일정 부하량 이상 최소부하량 삭감법이 더 적절한 것으로 검토되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.160-160
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• 2021

과거 대규모 댐 건설 등 물 개발 중심에서 벗어나 효율적이고, 균형 잡힌 물관리 중심으로 '물관리 패러다임'이 변화되고 있다. 물관리 일부인 수질은 생활하수, 산업폐수, 농·축산 폐수에 의해 하천 및 호소 오염의 심각성이 대두되어, 수질 개선에 관한 연구가 진행되고 있다. 한강 유역은 한강, 남한강, 북한강 등 여러 수계로 구성되어 있으며, 서울을 포함한 주요 도시지역을 포함하고 있다. 한강 유역은 도시 및 농촌지역이 혼재되어 있으며, 도시지역의 경우 수변구역이 주민생활과 밀접한 유역이 많다. 한강대권역관리계획, 지자체별 총량제도를 통하여 관리를 하고 있으나, 각각의 유역별 특성이 다양하여 여러 이슈와 환경적 문제점이 발생하고 있어 유역에 적합한 수질개선 방안이 필요한 실정이다. 국내에서는 수질오염총량제도를 통해 수계의 수질을 관리하고 있지만, 오염물질의 부하량을 기준으로 수립하여 데이터의 다양성을 나타내기에 한계가 있다. 본 연구에서는 하천의 수계를 단위유역 단위가 아닌 중권역 단위로 구분하여 수질 인자의 농도를 활용하여 인자 간의 관계가 하천에 주는 영향을 보고자 한다. 수질 측정망에서 수집된 수질 데이터를 활용하여 여러 기법의 데이터 분석을 통해 한강 유역 수질의 특성과 경향을 시각화 그래프로 나타낸 결과를 토대로 유역특성을 반영한 수질 개선방안을 도출하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.39-39
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• 2019

인구의 도시 집중화로 인하여 다량의 생활용수의 사용에 따라 하천의 자정능력을 초과하여 오염을 유발시키고 있다. 이에 도시하천들의 오염은 점점 심해져 경제적으로 많은 문제를 유발하고 있다. 이러한 하천오염 문제를 과학적으로 대응하기 위해서는 오염물질의 농도 측정 및 데이터 축척을 통한 오염예측이 필수적이라 할 수 있으며, 부산광역시 보건환경정보 공개시스템에서는 하천수질 자동측정망을 설치하여 시간 단위로 오염물질을 측정하고 있다. 그러나 온천천의 하천수질 데이터는 계속 쌓여가고 있는데 이 데이터를 활용해서 하천수질 인자 예측이 거의 이뤄지지 않고 있다. 본 연구에서는 순환신경망 알고리즘을 활용하여 일 단위의 하천수질 인자 예측을 시도하였다. 순환신경망은 인공신경망의 발전된 형태인 시계열 학습에 강한 RNN, LSTM 알고리즘을 활용한 일단위 하천수질 인자 예측을 하고자 하였다. 연구에 앞서 시간 단위로 쌓여있는 데이터를 평균 내어 일 단위로 변경하였고 이 데이터를 가지고 일 단위 하천수질 인자 예측을 진행하였다. 연구에는 Google에서 개발한 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 텐서플로우를 활용하여 DO, 탁도 등 항목을 예측하였다. 하천오염의 학습과 예측을 위해 대상지로는 부산지역 온천천의 부곡교, 세병교, 이섭교 관측소를 선택하였다. 연구를 위해 DO, 탁도 등 자료 수집은 부산광역시 보건환경정보 공개시스템의 자료를 활용하였다. 모형의 학습을 위해 입력자료로는 하천수질 인자 자료를 이용하였고, 자료의 학습에는 2014년~2017년 4년간의 자료를 학습자료로 사용하였고, 2018년 1년간의 자료는 모형의 검증을 위해 사용하였다. RNN, LSTM 알고리즘을 활용하여 분석 시 은닉층의 개수, 반복시행횟수, sequence length 등의 값을 조절하여 하천수질 인자 예측을 하였다. 모형의 검증을 위해 $R^2$(r square)와 RMSE(root mean square error)을 이용하여 통계분석을 실시하였다.