• 한국수자원학회:학술대회논문집
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.452-452
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• 2021

하천 및 호소수역에 대한 수질오염원이 지속적으로 증가하는 경우에는 일반적인 농도규제 방식으로는 수질개선에 한계가 나타난다. 이를 해결하기 위해 목표 수질 한도 내에서 유역 배출원의 오염물질총량 관리를 목적으로 하는 수질오염총량관리제 개념이 도입되어 단위유역 지자체별 배출부하량을 관리하고 있지만, 지역의 오염원 배출 특성을 고려하지 않은 저감계획은 오히려 유역 내 새로운 오염원으로 전락하여 수질 개선 효과가 나타나지 않을 수 있다. 따라서 효율적인 총량 관리를 위해서는 수계 내 오염원 파악이 필수적이다. 본 연구에서는 수질오염총량제 대상 하천인 굴포천의 수질 오염원 분석을 위해 2016년, 2017년 굴포천 유역 토지이용 자료를 활용하여 수질항목과의 상관성을 파악하고 2016년부터 2020년까지 최근 5년 동안 총량측정망을 통해 측정된 유량 및 수질 자료를 이용해 상류, 중류, 하류 각각의 유량-부하량 관계식을 도출하여 지점별 수질 오염원 특성을 분석하였다. 상관분석 결과, 강우 시 밭과 BOD, SS, T-P는 양의 상관성을 보였고, T-N은 강우, 비 강우 시 관계없이 밭, 논에서 높은 양의 상관성을 보였다. 유량-부하량 관계식 도출 결과, 상류의 경우 BOD, COD, T-P, TOC, SS는 유량이 증가함에 따라 농도가 감소하는 특성을 나타내었는데 이는 2019년 4월 이후 오존처리 재이용수 방류에 따른 유량 증가의 영향이라고 사료 된다. 반면 T-N은 유량이 증가함에 따라 농도가 증가하는 특성을 나타내었는데 이는 오존처리 재이용수의 T-N 농도가 하천의 T-N 농도 보다 높아 발생한 것으로 보인다. 중류와 하류의 경우 BOD, COD, T-P, TOC, SS는 유량이 증가함에 따라 농도가 증가하는 특성을 나타내어 강우 시 비점오염원의 영향이 있는 것으로 보인다. 특히, 하류의 경우 유량이 증가함에 따라 수질 농도가 급격히 증가하여 중류에 비해 비점오염원 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1991-1994
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• 2008

우리나라는 도시화, 산업화에 따른 수질저하 및 용수확보 문제를 해결하기 위하여 각종 환경기초시설의 증설과 수질개선을 위한 대책을 수립하여 왔다. 그러나 점오염원에 국한한 수질개선은 한계가 있었으며, 1995년 환경부는 전국 비점오염원 조사를 통해 비점오염원이 수질오염에 기여하는 비율이 T-N, SS는 50% 이상을 점유하고 기타 BOD, T-P도 $20{\sim}30%$ 수준임을 밝힌 바 있다. 이에 정부는 오염총량관리제를 도입하여 비점오염원의 관리를 시작하였으나, 강우시 정확한 유량자료를 바탕으로한 수질 측정자료의 부족으로 비점오염원 관리에 있어 어려움이 따르고 있다. 따라서 본 연구에서는 비점오염원 관리 및 연구를 위한 기초자료로 활용될 수 있도록 수도권 및 인근지역 주민의 식수원인 팔당호로 직유입되고, 정확한 수질자료 확보가 필요한 경안 수위관측소 지점에서 2007년 6월${\sim}$9월에 일어난 강우 중 4개의 강우사상에 대하여, 수질측정을 실시하였다. 본 연구에서 이용한 유량자료는 2007년 수위-유량관계곡선식으로 산정한 환산 유량이며, 실측한 수질자료를 바탕으로한 유량과 부하량의 관계는 통계학적으로 분석하였다. 수질측정 항목은 수온, DO, pH, EC, SS, BOD, CODMn, CODCr, T-N, T-P 등이며, BOD의 농도는 2개의 강우사상에서만 분석하였다. 현장에서 휴대용미터를 이용하여 수온, DO, pH, EC를 측정하였고, 나머지 항목은 한국건설기술연구원내 환경정밀분석 센타에 의뢰하였다. 각 항목별 유량-부하량 관계식은 기존의 지수식이 아닌 선형이나 다항식으로 산정하였다. 다항식으로 산정된 식의 결정계수($R^2$)는 BOD, T-N 항목을 제외한 각 항목에서 0.6 이상의 값을 가졌다. 항목별로 보면 SS는 0.90, $COD_{Mn}$은 0.87, $COD_{Cr}$은 0.84, T-P는 0.62의 값을 가졌다. 또한, T-N은 0.53, BOD는 0.32의 값을 가져 유량과 부하량의 관계가 거의 상관성이 없는 것으로 나타났다. BOD의 경우는 4개의 강우사상 중 2개의 강우사상에서만 분석되어 다른 항목에 비해 실측자료가 부족한 관계로 그 특성을 판단하기 어려웠다. 본 연구가 주로 홍수기에 이루어져 실측자료가 많지 않았기 때문에 본 연구의 대상지점을 대표할 수 있는 유량-부하량 관계식으로는 미흡한 한 것으로 분석되었다. 본 연구자료를 기초로 장기간 많은 자료를 확보하여 유량-부하량 관계식을 수정 보완한다면, 차후 비점오염원 관리의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2117-2121
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• 2009

우리나라는 도시화, 산업화로 하천의 환경적인 기능을 고려하지 못하고 심각한 수질오염을 유발하여 왔다. 특히 기술개발로 점오염원에 관리는 어느정도 효과를 보고있으나 정량화가 힘든 비점오염원 관리는 제대로 이루어지고 있지 않다. 우리나라의 강우시 수자원관리를 위한 기초자료로서 활용하기 위하여 본 연구에서는 강우시 수질특성을 파악하고자 하였다. 비점오염원의 특성상 유역별, 강우사상별 특징이 매우 다르므로 대표 유역에 대하여 장기적인 모니터링을 통하여 대표유역의 특성을 반영한 제한적인 누가유량-누가오염부하량의 관계식을 도출하여 좀더 정밀한 유역오염부하량을 산정하는 데 기여하고자 하였다. 연구 지점은 수도권 및 인근지역 주민의 식수원인 팔당호로 직 유입되고 정확한 유량자료 확보가 가능한 경안수위관측소 지점으로 선정하였다. 연구기간은 2007년 6월$^{\sim}$2008년 12월이었으며 이 기간에 나타난 강우 중 4개의 강우사상에 대하여 수질측정 및 실시간 수위관측을 실시하였다. 수위-유량관계곡선식으로 산정한 유량자료와 실측한 수질자료를 바탕으로 누가유량-누가오염부하량의 단순회귀식을 도출하였다. 수질항목은 수온, DO, pH, EC, SS, BOD, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, T-N, T-P 등이며 단, BOD는 2개의 강우사상에서만 측정되었다. 현장에서 휴대용미터를 이용하여 수온, DO, pH, EC를 측정하였고 나머지 항목은 한국건설 기술연구원내 환경정밀분석센타에 의뢰하여 분석하였다. 각 항목별 실측치를 이용한 누가유량-누가오염부하량 관계식을 도출한 결과 각 도출된 식의 상관계수 값은 전 항목에서 0.9 이상으로 1에 가깝게 나타나 높은 상관관계을 가지는 것으로 분석되었다. 항목별로 보면 BOD는 0.95, SS는 0.96, $COD_{Mn}$은 0.98, $COD_{Cr}$은 0.95, T-N은 0.97, T-P는 0.92의 값을 가졌다. 앞으로 장기적인 모니터링이 지속적으로 이루어져 다양한 강우사상별 자료가 축적된다면 좀더 정밀한 유량-부하량 관계식을 도출할 수 있을 것으로 판단되며 이는 수자원관리에 중요한 자료가 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.288-288
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• 2016

유역단위 오염부하량 산정에는 SWAT, HSPF 등의 물리적 매개변수 기반 분포형 모형이 주로 사용되고 있으나, 공간분포형 입력자료로 인한 많은 매개변수는 모의 과정을 복잡하게 하며, 보정 과정에 있어 많은 시간과 노력을 요구하는 단점이 있다. 이로 인해 실무에서는 원단위법이나 유량-부하량 관계식과 같은 통계적 분석에 의한 회귀식이 주로 사용되고 있다. 그 중 LOADEST는 회귀식 기반 프로그램으로, 다양한 연구자들에 의해 연구되고 있으나, 수질 모형과의 모의능력을 비교하는 연구는 부족하다. 본 연구에서는 청미천 상류유역을 대상으로 유역특성에 따른 LOADEST 기반 회귀식의 매개변수를 추정하여 오염부하량을 모의하고, SWAT 모형에 의한 오염부하량 모의결과와 비교 평가하고자 한다. 모형의 구동 및 회귀식 매개변수 추정에 필요한 입력 자료는 용인시 백암면 일대에서 2013년부터 2015년까지 모니터링한 수질, 유량 및 기상자료와 지형자료 (토지이용도, 토양도, 수치표고자료)를 이용하여 구축하였다. LOADEST 기반 회귀식의 매개 변수 추정은 김계웅 (2015)이 개발한 방법을 사용하였으며, 유역면적, 토지이용비율 등은 지형자료를 이용하여 산정하였다. SWAT 모형의 보정은 2013년부터 2014년까지의 자료를 이용하였으며, 2015년 자료를 이용하여 검정하였다. 본 연구의 결과는 비점오염원 모델에 대한 이해를 넓히고, 오염부하량 모의를 위한 모형 선정에 있어 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.511-511
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• 2016

오염부하량은 오염원으로부터 발생하는 발생부하량, 수체로 배출되는 배출부하량, 수체의 특정지점까지 도달하는 유달부하량으로 구분할 수 있으며, 하천의 수질관리대책 수립을 위해서는 정확한 유달부하량 산정이 필요하다. 유달부하량 산정방법에는 실측에 의한 방법, 모델링을 이용한 방법, 유달율을 이용하는 방법 등이 있다. 이중 유달율은 오염원으로부터 배출된 오염물질이 수체의 특정지점에 도달하는 비율이며, 일반적으로 배출부하량과 유달부하량의 비를 의미한다. 따라서 특정 유역의 유달율을 알고 있을 경우 배출부하량을 이용한 유달부하량의 추정이 가능하다. 유달율을 산정하는 방법은 모니터링을 통해 유달부하량과 배출부하량의 비율을 직접 계산하는 방법, 기 개발된 유역특성을 이용한 회귀식을 이용하는 방법, 모델링을 이용하는 방법 등이 있다. 본 연구에서는 청미천 상류유역을 대상으로 수문 수질 모니터링을 통해 유달부하량을 계산하고, 배출부하량과의 비교를 통해 유달율을 산정하여 수질관리대책 마련의 기초자료로 이용하고자 한다. 청미천 상류유역은 경기도 용인시에 위치하고 있으며, 축사가 밀집한 지역으로 수질관리가 필요한 지역이다. 모니터링 지점은 청미천의 지류인 양가천을 따라 3개 지점, 청미천 본류에 1개 지점을 선정하였다. 유량 자료는 초음파 수위계를 이용해 측정한 수위자료와 수위-유량곡선을 이용해 구축하였으며, 수질 자료는 월1회 이상 정기 측정 및 강우시 정밀 측정을 실시하여 구축하였다. 수문 수질 자료를 이용해 유량-부하량 관계식을 도출하고, 이를 이용해 유달부하량을 계산하였다. 또한, 통계자료를 통해 각 모니터링 지점을 말단으로 하는 유역의 오염원 현황 자료를 구축하였으며, 환경부 원단위를 이용하여 모니터링 지점별 배출부하량을 산정하였다. 마지막으로, 유달율은 배출부하량과 유달부하량의 비로 계산하였으며, 선행연구들의 결과와 비교 및 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 청미천 유역의 수질관리대책 마련에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.527-536
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• 2000

본 연구는 금강의 주요지류인 미호천 유역에 소재하고 있고 주요 텔레미터 수위표가 위치한 4개의 지점을 선정하여 유출량과 오염부하량의 상관성 분석을 통해 각 소유역의 전체 오염부하량을 추정하였다. 본 연구에서는 대상유역의 유량측정 지점을 중심으로 평·갈수시 및 홍수시의 유출량 및 수질을 분석하였다. 분석된 유출량 및 수질자료를 통해 유역의 수위-유량관계곡선과 농도변화를 분석하였다. 그리고, 유출량과 수질항목간의 상관관계를 분석하였고, 단위면적당 유출량 변화에 따른 단위면적당 오염부하량과의 상관관계 분석을 통해 유역별 상관식을 도출하였다. 이 관계식은 미호천 유역에서의 유출량 변화에 따른 오염부하량의 산정에 이용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.445-445
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• 2015

비점오염의 특성에 대해 지속적으로 연구 중이지만 수문특성과 연관성이 크다 보니 그 일관성에 대해 확실한 기법이 개발되지 않았다. 기법 개발과 효과적인 오염원 관리를 위해 SWMM 등의 모형을 활용하고 있지만 투입된 노력과 시간에 비해 그 효율성이 매우 적은 편이다. 이런 부분을 보완하고자 본 논문에서는 기존의 비점오염량 산정방법이 아니라 낙동강유역의 도시화 특성 및 수문/기상자료와 처리장 운영자료를 활용한 차별화된 원단위법을 통해 비점 배출 부하량 산정방법을 제시하려고 한다. 배수구역 내 관거 시스템을 합류식으로 가정하였고 배수구역별 비점 발생형태는 하수처리장의 강우 유입량, 하수처리장의 우회유량(Bypass 유량), 하수처리구역의 CSO 유량 3가지로 구분 지었다. 유입 방류자료와 강우자료를 활용하여 임계강우량을 3mm로 설정하여 3mm이상일 경우에 우회유량이 발생한다고 가정하였고 우회유량 발생시 오염부하량 산정은 건기평균유량에 유량변동부하율을 곱하여 시간최대유량으로 전환한 후 강우 지속기간 동안만 우회유량이 발생하는 것으로 가정하였다. CSO 유량은 처리구역/배수구역 면적비에 따라 3개의 그룹으로 구분한 뒤 검증된 SWMM-온천천 모형의 각 소유역별 불투수면적비와 비교하여 유사한 소유역을 각 그룹의 대표유역으로 선정하였다. 선정된 소유역의 CSO 유량과 수문현상의 비선형적인 관계를 고려할 수 있는 신경망 기법을 적용하여 강우특성에 따른 CSO 오염부하량 산정을 실시하였다. 산정결과를 바탕으로 각 하수처리장별 비점저감 기여율을 산정한 결과 대구북부 처리장에서 21.56%로 가장 높은 효율을 보여줬으며 거창가조 지점에서 0.11%로 가장 낮은 효율을 보여주는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 낙동강유역 내 위치한 하수처리장의 효율성에 대해 알 수 있으며 개선되어야 할 처리장들을 알 수 있었다. 또한 획일화된 방법이 아닌 차별화된 원단위법을 통한 오염부하량 산정은 앞으로의 연구방향에 있어서 좋은 사례가 될 것으로 사료된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권4호
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• pp.226-236
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• 2017

본 연구에서는 경안천의 10년 수질변화 특성을 분석하고 유량-오염부하량 관계식을 이용하여 고찰하였다. 통계분석을 이용하여 수질 항목간의 상관분석과 수질에 영향을 미치는 요인분석을 하였다. 수질변화 특성 결과 $BOD_5$, $COD_{Mn}$, TOC는 연도별로 증가와 감소를 반복하는 것으로 나타났고 TN, TP는 연도별로 감소하는 것으로 나타났다. 유량-오염부하량 관계식을 통한 오염물질 유출특성결과 유량 증가 시 $BOD_5$, $COD_{Mn}$, TOC, TN농도는 감소하였으나, TP농도 변화에는 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 상관분석 결과 $BOD_5$는 $COD_{Mn}$, TOC의 상관계수가 0.890 (p<0.01), 0.721 (p<0.01)로 상관성이 통계적으로 높게 나타났다. 요인분석결과 경안천은 유기물 지표항목에 의한 요인이 가장 크며 계절변화에 따른 질소물질에 의한 요인, 유량증가에 따른 부유물질 유입요인 순으로 수질에 영향을 받고 있는 것으로 설명할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1804-1808
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• 2008

최적유역관리 및 수질개선을 목표로 시행되고 있는 오염총량관리제도의 실질적인 효과를 달성하기 위해서는 해당 유역의 현황, 오염물질 배출특성 규명, 기준유량 및 기준수질의 산정이 요구되며, 하천 수리 수문 수질 모형화를 위한 장기간의 수질.유량 변동의 조사 및 분석이 선차적인 과제이다. 환경부는 오염총량관리제의 효율적인 추진을 위해 2004년 8월부터 현재까지 8일 간격(30회 이상/년)으로 오염총량관리 단위유역 41개 지점과 시도요구 6개 지점 등 총 47개의 지점에 대해 직 간접적으로 유량자료를 생성하고 있다. 이에 따라 관측한 수질 및 유량 자료는 단위유역별 오염부하량 산정, 삭감부하량 할당 및 이행평가에 활용하고 있는 상태이다. 또한 건설교통부, 수자원공사 등의 수문관측 기관에서는 도산, 낙동, 금호 등의 단위유역 지점에 대한 유량측정을 실시하여 주요 수자원계획시 기초자료로 활용하고 있다. 본 연구는 낙동강 유역의 기존 건설교통부, 수자원공사 관측망 측점지점에 대한 자료의 결측수 및 결측율, 수위-유량 관계곡선식 등의 정확도를 표준오차 및 불확실도를 정량적으로 산정하여 유량측정결과의 오염 총량과리를 위한 이용 가능성을 평가 및 소개하고자 한다.