• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 한국환경과학회 2007년도 춘계 학술발표회 발표논문집
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• pp.465-467
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• 2007

애기장대에 납을 농도별로 처리하였을 때 식물의 생장과 종자 발아에 미치는 영향을 조사하였다. 환경부고시 오염물질 배출기준치를 기준 농도로 하고 이보다 10배 및 50배 높은 농도의 납을 각각 처리한 애기장대의 줄기생장을 조사한 결과 오염물질 배출기준 농도와 이보다 10배 높은 농도에서는 줄기 생장이 정상식물보다 약 18%정도 감소되었다. 또한 오염물질 배출기준 농도보다 50배 높은 농도를 처리한 식물에서는 정상식물보다 약 41% 줄기생장이 감소하였다. 3가지 농도의 납을 애기장대에 처리한 후 식물의 뿌리 생장을 조사한 결과 오염물질 배출기준농도를 처리한 식물의 뿌리 생장은 정상식물과 거의 유사하였으나 오염물질 배출기준농도의 10배 이상이 되면 뿌리 생장이 전혀 되지 않았다. 3가지 농도의 납을 처리한 배지에서 애기장대의 종자 발아율을 측정한 결과 오염물질 배출기준 농도와 이보다 10배 높은 농도를 처리한 배지에서는 종자 발아율이 100%로 나타나 정상배지에서의 발아율과 차이가 나타나지 않았으나 오염물질 배출기준 농도보다 50배 높은 농도를 처리한 배지에서는 발아율이 0%로 나타나 종자 발아가 전혀 되지 않았다. 이러한 결과는 토양 속에 침적된 납은 애기장대의 생장과 종자 발아에 영향을 미치어 줄기 및 뿌리의 생장을 감소시켰으며, 또한 종자 발아에도 매우 치명적인 영향을 미치는 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.418-418
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• 2019

낮은 수심, 저 유속의 수로 자갈층에 형성된 생물막을 이용하여 오염물질을 제거하는 박층류 자연정화기법의 효율적인 설계와 운영지침을 얻기 위하여 경기도 용인시 오산천 일부 구간에 현장적용을 위한 Test-bed를 조성하여 박층류 자연정화수로에서의 오염물질 제거 효율을 조사하였다. 오염물질은 녹조발생의 주요 원인물질인 인과 질소를 대상으로 하였고, 연구 조건은 일반적인 하천수에서의 오염 조건과 비점오염원으로부터 오염물질이 유입된 오염조건의 두 가지 조건을 가정하여 제거효율을 분석하였다. 분석 결과 모든 조건에서 박층류 수로를 통과할 때 오염물질의 농도가 감소함을 확인할 수 있었다. 특히 T-P 3 mg/L 이상, T-N 20 mg/L 이상의 고농도의 오염물질 유입시에 박층류 자연정화수로는 평상시보다 높은 60% 이상의 높은 제거 효율을 보였는데, 이를 통하여 박층류 자연정화기법이 고농도의 오염물질 제거에서도 제한적이지 않고 오히려 더 효과적임을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1646-1650
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• 2006

본 연구에서는 영산강의 수질이 가장 심각한 광주하수처리장 방류구 직하류부에 대한 오염물질 확산에 시.공간적 분포양상을 파악하기 위하여 대상하천 영산강 본류의 25km구간에 RMA4 모델을 적용하여 오염 물질의 농도변화를 예측하였다. RMA4 모델의 적용을 위하여 RMA2 모델을 수행하여 구한 출력자료를 입력자료 사용하였으며, 수치모델의 적용을 위하여 연구 대상하천의 25km구간에 대하여 유한요소망은 2,304개의 절점과 7,635개의 요소로 구성하였다. 광주하수처리장 방류구 직하류부에 대한 오염물질 확산에 시.공간적 분포양상을 파악하기 위하여 광주하수종말처리장의 방류수에 의한 오염물질유입에 대한 4개의 시나리오를 작성하여 RMA4 모델을 수행하였으며, 광주하수종말처리장의 평균방류량 6.13cms와 BOD 수질기준 110mg/L(2004년 하수종말처리장 유입원수의 평균농도)의 농도를 유입 오염물질로 가정하여 영산강의 저수기의 유출량을 대상으로 오염물질 유입시간에 따라 4개의 시나리오에 대한 오염물질의 확산의 시.공간적 분포양상, 유하길이에 대한 오염물질의 최대 오염원농도 도달시간을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.524-528
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• 2008

도류제 완성 후에 대한 100년 빈도 홍수시의 흐름(유향과 유속)을 기초로 하여 수치모형실험 결과의 일례를 그림에 나타내었다. 초록에는 오염물질 확산 수치모형실험결과를 시간별로 나타내지안했지만, 오염물질 확산에 대한 수치모형실험의 일반적인 결과를 평가하면 아래와 같다. 우선 흐름은 임랑해수욕장 방향으로 형성되고 청정지역인 방향에서는 남측도류제 설치전보다 복잡한 와류가 형성되어 청정지역 방향으로의 흐름은 미약하다. 모델하천의 빈도별 유출량이 증가함에 따라 큰 변화는 없고, 흐름은 모델하천 하구부 전면해역의 외해 방향으로 형성되며 빈도에 따른 흐름방향의 변화는 거의 없다. 보존성 오염물물 확산 계산 결과를 보면 평수시의 오염물질 영향범위는 양안에 도류제가 완성됨으로 인해 확산이 차단되어 도류제 내부의 오염물의 농도가 가중되고 도류제 전면해역으로의 오염물질의 확산범위가 확대됨을 알 수 있다. 모델하천의 빈도별 유출량이 증가함에 따라 오염물질의 농도가 일정하게 유지될 때 초기유출(3시간)에는 도류제 전면해역의 외해 방향으로의 오염물질 확산이 가속화 되며, 확산범위도 점차 확대된다. 오염물질의 농도가 감소하여 모델하천으로 부터의 오염물질 배출이 감소할 경우(15-24시간)는 오염물질 농도가 점차적으로 저감되며 청정지역으로 확산이 지연됨을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.963-967
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• 2006

어떤 강우사상에 대해서 특정유역으로부터의 오염물질 유출특성은 첨두농도, 산술 평균농도, 첨두 오염물질 부하량, 평균 오염물질 부하량 또는 총 유출 부하량 등으로 나타낼 수 있다(이재수 등, 2001). 그러나, 대부분의 경우 강우시 발생하는 총 부하량이 개개의 농도 또는 첨두 부하량보다 더욱 중요하다. 그 이유는 유출사상이 비교적 짧고, 강우 유출수가 유입되는 수체, 특히 저수지나 댐 내에서는 어느 정도의 혼합 현상이 수반되므로 저수지내의 오염물질 농도는 강우로 인한 유출수(저수지로 유입되는)내 개개의 농도변화보다는 결국 총 부하량의 반응이기 때문이다. 특히, 저수지나 호수에서 질소와 인과 같은 영양염류에 대해서 총 부하량은 가장 중요한 수질영향 및 결정 변수일 수밖에 없다. 이와 같은 이유로 강우사상에 대한 평균농도 또는 유량가중 평균농도(EMC, event mean concentration)는 비점원 오염물질의 유출을 평가하는데 가장 적절한 인자로 인식되고 있으며, 가장 널리 이용되고 있다 (EPA, 1983). 본 연구에서 소하천 유역을 대상으로 유량과 수질농도를 실측하여 대상하천에 대한 수문자료를 구축하고, 오염부하모의 모형을 통해 대상유역에서의 강우사상별 오염부하량을 모의하였는데 모형의 보정은 실측된 유량자료를 활용하였으며, 실측된 수질농도자료와 유량자료로 산정한 오염부하량 자료를 통해 검증하였다. 검증된 모형에 대하여 100개의 강우사상에 대한 무작위 모의를 수행하였고, 결과자료를 활용하여 대상하천에 대한 강우-오염부하량의 상관관계식을 도출하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.403-407
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• 2007

본 연구에서는 개수로 흐름에서의 오염물질 거동 특성에 대해 분석하였다. 이를 위해 개수로 흐름을 등류상태로 가정하여 3차원의 수직모형을 구성하고 운동량 방정식과 스칼라 수송방정식에서의 난류 폐합을 위해 레이놀즈응력 모형 및 GGDH 모형을 사용하였다. 개발된 모형을 이용하여 복단면 수로에서 오염물질이 점으로 주입된 경우에 대해 난류 흐름 및 오염물질의 농도 분포를 수치모의 하고 기존의 실험 데이터와 비교하였다. 그 결과 개발된 모형이 개수로 흐름에서의 평균유속 및 난류구조, 오염물질의 농도 분포 등을 잘 모의하는 것으로 나타났다. 특히, 이차흐름의 영향으로 인해 최대 농도 값의 위치가 거리에 따라 이동하는 것으로 나타났으며, 농도 분포 역시 정규분포에서 거리에 따라 점차 왜곡되는 것으로 확인되었다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 한국환경과학회 2006년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.411-413
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• 2006

애기장대에 카드뮴을 5가지 농도(1, 5, 15, 30, 50 mg/L)로 처리하였을 때 식물의 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 환경부고시 오염물질 배출기준농도(0.1 mg/L)의 50배 높은 카드뮴농도로 처리한 식물의 줄기 생장은 정상식물보다 어느 정도 촉진되었으나,오염물질 배출기준농도의 150배 이상의 높은 농도에서는 농도에 비례하여 생장이 감소되었다. 뿌리 생장에서는 줄기 생장과 유사한 경향을 나타냈지만 오염물질 배출기준농도의 50배 이상의 높은 카드뮴농도에서부터 뿌리생장이 점진적으로 감소하였다. 잎 생장에서는 줄기 생장과 비슷한 경향을 나타내어 오염물질 배출기준농도의 50배 높은 카드뮴농도까지는 엽신이 크고 표면적이 증가하여 생장이 정상식물보다 오히려 촉진되었으나 150배 이상의 높은 농도부터는 농도에 비례하여 생장이 감소되었다 카드뮴을 처리한 식물들의 생중량은 줄기와 잎 생장의 결과와 거의 유사한 결과를 나타내었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.399-399
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• 2015

밭에서의 비점오염은 경사에 따른 토양유실과 높은 비료 시용량으로 부하가 상대적으로 높아 이에 대한 관리의 필요성이 증대되고 있다. 따라서 본 연구에서는 4개의 강우 사상에 대하여 경사지 밭에서 유출되는 오염물질의 농도와 특성을 파악하여 밭에서의 비점오염 관리의 기초 자료로 제공하고자 한다. 본 연구의 조사 지구는 충청북도 청주시 상당구 미원면 옥화리에 위치한 경사지 밭으로 면적은 0.77 ha이며, 중앙에 위치한 배수로 말단에 삼각위어를 설치하여 4개의 강우사상에 대해 모니터링을 수행하였다. 연구결과 강우사상의 강우량은 17.0~33.6 mm의 범위로 나타났으며, 평균 강우강도는 1.0~4.8 mm/h로 나타났다. 유출률은 3.1~26.8 %로 나타났는데, 선행강우가 높은 강우사상에서 가장 높은 값을 보였다. 오염물질 유량가중평균농도(Event Mean Concentration; EMC)는 TN 5.6~13.1 mg/L(평균 10.8 mg/L), $NO_3-N$ 4.1~12.9 mg/L(평균 9.3 mg/L), TP 0.46~1.34 mg/L(평균 0.8 mg/L), $PO_4-P$ 0.3~0.8 mg/L(평균 0.5 mg/L), SS 1,099~6,547 mg/L(평균 3,438 mg/L) 및 COD 27.1~38.6 mg/L(평균 33.1 mg/L)의 범위를 보였다. TN과 TP의 유량가중평균농도 평균값은 강우시 농촌유역 유출수의 유량가중평균농도인 3.1, 0.3 mg/L보다 높게 나타나 밭으로부터의 유출수가 유역 유출수의 농도를 높이는 것으로 판단된다. 또한 TN 농도는 시비의 영향을 받고, TP 농도는 강우강도와 작물 부분 토양 피복도의 영향을 받는 것으로 나타났다. SS 농도는 평균 강우강도에 비례하는 것으로 나타났다. 강우에 따른 오염물질 농도변화를 보면 TN의 농도는 강우 초기에 높게 나타났으며, 유량이 증가함에 따라 감소하고, 유량이 감소하면서 다시 증가하는 경향을 보였다. TP, SS 및 COD의 농도는 유량이 증가함에 따라 증가하고, 유량이 감소하면서 다시 감소하는 경향을 보였다. 또한, SS의 경우 최대농도가 첨두유량 앞에서 나타나는 초기 세척현상(First flush)을 보였다. 향후 보다 많은 강우사상을 대상으로 밭 유출수의 농도 및 오염부하에 대한 추가적인 모니터링을 통해 오염물질의 유출특성을 파악해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1361-1365
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• 2004

오염물질의 유입 유형은 일정한 농도를 가진 오염물질이 일정한 비율로 연속적으로 유입되는 경우와 순간적으로 특정한 농도를 가진 오염물질이 하천으로 유입되는 경우로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 오염물질에 대해 댐 방류량을 일시적으로 증가시켜서 희석 및 세척시키는 플러싱(flushing) 효과에 관하여 연구하였다. 실측한 수리인자를 이용하여 적용성이 크다고 발표된 경험식에 의하여 확산계수를 결정하였다. 플러싱에 의한 오염물질의 희석정도 및 확산특성을 파악하기 위해서 RMA-4 모형을 잠실수중보$\~$신곡수중보 구간에 적용하였다. 정체되어있는 경우와 순간적으로 유입되는 경우, 성산대교 부근에서 농도가 1ppm이하로 감소하는 시간을 각 유량별로 분석하였다. 댐 방류량에 의한 플러싱을 시도한 경우에 본류의 오염물질이 지류로 역류하는 범위를 파악할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.53-53
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• 2020

오염물질 유출 사고가 발생했을 경우 안전한 수자원의 관리 및 공급을 위해 오염물질의 혼합거동에 대한 정확한 해석이 필요하다. 하천에 유입된 오염물질의 혼합 거동에 영향을 미치는 인자들은 다양하지만, 수리구조물 등에 의해 발생한 저흐름 영역에 의해 오염물질이 정체되는 현상에 대한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 특히, 국내 하천에는 약 33,000여 개가 넘는 취수보가 설치되어 있으며, 이 보들은 대부분 광정보 형태의 농업용수 취수를 목적으로 하고 있다. 이러한 보에는 저유량 시기에 보 상하류간의 흐름을 원활하게 하기 위한 노치(notch) 형태의 배수로가 설치되어 있으며, 노치로 인하여 보 상류쪽에 연직방향 뿐만 아닌 수평방향 흐름장의 변화 및 저흐름 영역이 형성된다. 따라서 본 연구에서는, 노치가 설치된 보 구조물 주변에서의 수평 방향 흐름 구조 및 오염물질의 혼합 거동을 분석하여 하천 저장대 모형의 매개변수를 산정하였다. 저흐름 영역에 의하여 오염물질의 정체현상이 발생할 경우, 일반적으로 오염물질 혼합 해석에 사용되는 Fickian 이송-확산 모형은 농도의 공간 분포를 잘 재현하지 못하기 때문에 non-fickian 모형인 하천 저장대 모형이 널리 사용되고 있다. 하천 저장대 모형에서의 주요 매개변수로는 저장대 영역(저흐름 영역)의 면적과 질량교환계수가 있으며, 본 연구에서는 노치의 조건 변화에 따른 저장대 영역 및 질량교환계수의 변화를 분석하기 위하여 수리실험을 수행하였다. 노치의 조건 변화에 따른 저장대 모형의 매개변수 산정을 위하여 보 구조물이 설치되어 있는 개수로에서 수리실험을 수행하였으며, 광범위의 수평방향 흐름구조 및 오염물질의 혼합거동을 분석하기 위하여 LSPIV(Large Scale Particle-Image-Velocimetry) 및 PCA(Planar-Concentration-Analysis) 기법을 이용하여 유속 및 오염물질의 농도자료를 취득하였다. 취득된 유속 자료 및 농도자료를 바탕으로 보 상류에 위치한 저흐름영역의 크기 및 저흐름 영역과 주 흐름 영역 사이의 농도변화를 분석하였다. 실험자료 분석결과, 노치의 간격이 커질수록 저흐름영역의 크기 또한 증가하였으며, 오염물질의 체류시간 또한 증가하는 것으로 밝혀졌다.