• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.219-219
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• 2020

하천의 수질을 나타내는 환경지표 중 국가 TMS(Tele Monitoring system)의 수질측정망을 통해 관리되고 있는 지표로는 DO, BOD, COD, SS, TN, TP 등 여러 인자들이 있다. 이러한 수질인자는 하천의 자정작용에 있어 많은 영향을 나타내고 있다. 이를 활용한 경제적이고 합리적인 수질관리를 위해 하천의 자정작용을 활용하는 것이 중요하다. 생물학적 작용을 가장 효과적으로 활용하기 위해서는 수질오염 데이터에 기초한 수질예측을 채택하여 적절한 대책이 필요하다. 이를 위해서는 수질인자의 데이터를 측정하고 축적해 수질오염을 예측하는 것이 필수적인데, 실제적으로 수질인자의 일일 측정은 비용 관점에서 쉽게 접근할 수 없다. 본 연구에서는 시계열 학습으로 알려진 RNN-LSTM(Recurrent Neural Network-Long Term Memory) 알고리즘을 활용하여 기존에 측정된 수질인자의 데이터를 통해 시간당 및 일일 수질인자를 예측하려고 했다. 연구에 앞서, 기존에 시간단위로 측정된 수질인자 데이터의 이상 유무를 확인 후, 에러값은 제거하고 12시간 이하 데이터가 누락되었을 때는 선형 보간하여 데이터를 사용하고, 1일 데이터도 10일 이하 데이터가 누락되었을 때 선형 보간하여 데이터를 활용하여 수질인자를 예측하였다. 수질인자를 예측하기 위해 구글이 개발한 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 텐서플로우를 활용하였고, 연구지역으로는 대한민국 부산에 위치한 온천천의 유역을 선정하였다. 수질인자 데이터 수집은 부산광역시에서 운영하는 보건환경정보 공개시스템의 자료를 활용하였다. 모델의 연구를 위해 하천의 수질인자, 기상자료 데이터를 입력자료로 활용하였다. 분석에서는 입력자료와, 반복횟수, 시계열의 길이 등을 조절해 수질 요인을 예측했고, 모델의 정확도도 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.247-247
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• 2020

생태유량은 하천에 서식하는 동·식물 등의 서식처 조건을 고려하여 갈수시에도 최소한의 하천생태계가 유지될 수 있도록 하는 유량이다. 이는 하천의 적정유량으로 적용할 수 있는 생태적 기준의 하나이며 수생생물의 물리적 서식처 적합도를 이용하여 산정할 수 있다. 특히 하천 생태계의 먹이 사슬 상층부에 속하는 어류는 서식처의 물리적 조건에 민감하므로 적절한 유량을 보장해 주는 것이 중요하며, 이러한 이유로 생태유량 산정에 어류의 서식처 조건이 주로 이용된다. 본 연구에서는 다목적댐의 건설과 준설 및 매립 등으로 유황 변동과 하류 염해 피해 등에 의한 하구 생태계 변화 등을 겪고 있는 섬진강 수계를 대상으로 송정, 겸백, 화개 세 지점에 대해 생태유량을 산정하였다. 이 생태유량은 섬진강 수계에서는 직접 측정에 한계가 있어 금강에서 측정된 피라미의 서식처 적합도 지수를 이용하였고, 지점의 하상재료 및 환경 조건을 반영하여 PHABSIM을 이용하여 산정되었다. 그 결과 송정의 최적 생태유량은 8.5㎥/s, 겸백은 2.26㎥/s, 그리고 화개 지점은 36㎥/s로 산정되었다. PHABSIM을 이용한 생태유량 산정 값은 지점에 따라 다소 과대 추정되는 경향이 있기도 하지만, 섬진강 수계의 해수 침투 등에 의한 염해 피해 대책 마련 등을 위해서는 산정된 유지유량을 확보하기 위한 해결 방안이 제시되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.428-428
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• 2022

본 연구에서는 최근 RCM을 이용하여 생산된 미래 강우자료를 1시간강우량으로 변환하기 위한 Neyman-Scott Rectangular Pulse(NSRP) 모델 기반의 강우분해기법을 개발하고 이를 기반으로 짧은 지속시간에 대한 확률강우량이 어떻게 변화하는지 전망해보고자 하였다. 강우분해기법의 성능평가는 관측자료를 이용하여 수행되었으며, 관측 시계열을 우수하게 모의했으나 일최대 시간 강수량이 20mm를 초과하는 경우 불확실성이 증가함에 따라 사용에 주의가 필요할 것으로 판단된다. 미래 확률강우량 전망결과는 모든 지점(울산, 부산, 창원, 밀양)에서 향후 재현기간별 1시간 확률강우량이 증가될 것으로 전망되었다. 울산과 밀양 지점의 경우, 재현기간에 클수록 증가율 또한 증가하는 경향이 뚜렷하게 나타났는데 이는 상대적으로 복잡한 산악지역 내 위치하고 있고, 다른 지점보다 산지효과 영향이 크기 때문으로 판단된다. 부산과 창원지점은 다른 두 지점에 비해 재현 기간별 확률강우량의 변동성이 크게 나타났는데, 이는 해안에 가깝에 위치해 있어 RCM별 불확실성이 다소 크게 작용한 것으로 판단된다. 특히 과거 200년 빈도 확률강우량 보다 미래 50년미만 빈도 확률 강우량이 더 커질 수 있는 가능성을 확인하였다. 다양한 불확실성이 포함되어 있는 결과이긴 하나 이러한 결과를 기반으로 곧 도래할 미래의 도시유역 방재성능 재정비가 필요할 것으로 사료된다. 아울러, 극한 강우발생 가능성이 높아질 수 있음을 의미하기 때문에 이에 대한 새로운 수자원의 이수와 치수 대비를 위한 구조적/비구조적 대책이 시급할 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.22 no.3
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• pp.187-193
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• 2020

The increase in the area of impervious water due to the recent abnormal weather conditions and rapid urbanization led to a decrease in the amount of low current, resulting in an increase in the amount of surface runoff. Increased surface runoff is causing erosion, destruction of underwater ecosystems, human and property damage in urban areas due to flooding of urban river. The damage has been increasing in Korea recently due to localized heavy rains, typhoons and floods. As a countermeasure, the Busan Metropolitan Government will proceed with the creation of the Eco-Delta City waterfront zone in Busan with the aim of creating a future-oriented waterfront city from 2012 to 2023. Therefore, the current urban river conditions and precipitation data were collected by utilizing SWMM developed by the Environment Protection Agency, and the target basin was selected to simulate flood damage. Measures to reduce flood damage in various cases were proposed using simulated data. It is a method to establish a disaster prevention plan for each case by establishing scenario for measures to reduce flood damage. Considering structural and non-structural measures by performing an analysis of the drainage door with a 30-year frequency of 80 minutes duration, the expansion effect of the drainage pump station is considered to be greater than that of the expansion of the drainage door, and 8 scenarios and corresponding alternatives were planned in combination with the pre-excluding method, which is a non-structural disaster prevention measure. As a result of the evaluation of each alternative, it was determined that 100㎥/s of the pump station expansion and the pre-excluding EL.(-)1.5m were the best alternatives.

• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.3
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• pp.292-300
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• 2016

Diverse and comprehensive countermeasures were established to prevent water pollution in coastal areas such as constructed wetlands(CW).This study was conducted to assess the water quality improvement through CW constructed along the shoreline of Hwaseong coastal reservoir. The CW is located in Hwaseong-si, Gyeonggi-do and consisted of a forebay and a wetland. The CW was monitored twice during rainy days and 10 times during dry days. The monitoring results indicated that in and out flowrates were highly correlated with COD and TN loads. COD, TN and TP concentrations in the forebay was lower during dry days than rainy days. However, concentration and mass removal efficiencies of COD, TN and TP were greater during rainy days. In addition, the volume flowing into the CW was less compared to the outflow during rainy days indicating that the CW efficiently reduced the runoff volume. The overall pollutant removal efficiency of the CW were at least 50% for TSS, 20 to 35% for TP, and 26 to 94% for TN. The data gathered may be used to improve the pollutant removal efficiency of the system in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.497-497
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• 2016

페루의 Rimac강은 수도인 Rima시를 관통하는 강으로 각종 용수공급 등의 기능을 담당하는 중요한 강이지만 광산, 공장 및 도시 등 점?비점오염원으로 인해 오염이 심각해지고 있는 실정이다. 본 연구에서는 Rimac강의 하천복원을 위하여 3단계 수질개선 목표를 설정하고 각 단계별 BOD, TP 및 중금속(Al, As, Cd, Fe) 예측을 수행함으로써 목표달성 가능 평가를 수행하였다. Rimac강 지류인 Rio Santa Eulalia 하천 유입후부터 하구까지 총 57 km를 대상으로 4개의 대구간(Reach), 57개의 소구간(Element)으로 구분하여 QUAL2E 모델을 구축하였다. 2013년을 대상으로 저유량시기(건기)인 12월과 고유량시기(우기)인 1월을 대상으로 BOD, TP, Al, As, Cd, Fe의 모델 재현성을 검토한 결과, Rimac강 하류의 Huaycoloro강 유입이후 BOD, TP가 증가하는 현상을 적절히 재현하는 것으로 나타났다. 중금속은 Romac강 상류와 하류 Huaycoloro강 유입 수질 농도차이가 크지 않아 거리별로 일정한 농도를 나타내는 것으로 모의되었으나 실측정값은 하구로 갈수록 낮아지는 경향이 다소 나타났지만 대체적으로 실측값의 경향을 따르는 것으로 모의되었다. 수질개선 시나리오는 1단계(2016-2018년), 2단계(2019-2021년) 및 최종 3단계(2022-2024년)로 구분하여 저유량시기와 고유량시기의 수질개선 대책에 따른 수질변화를 예측하여 Rimac강 하류의 대표 지점인 La Atargea 취수장 지점에서 목표수질 달성여부를 평가하였다. 저유량시기의 경우, BOD는 1단계 이후 5.9 mg/L에서 목표수질 5.0 mg/L 이하로 농도가 감소되었으며 최종 3단계에 2.2 mg/L로 63.3% 개선하는 것으로 예측되었다. TP는 1단계 25.8% 개선, 3단계는 51.6% 개선되어 목표수질인 0.15 mg/L를 만족하는 것으로 예측되었다. 중금속의 경우 Cd는 당초 수질목표를 만족시키는 상황이었으며 그 외 항목은 Al>As>Fe 순으로 개선효과가 나타났고, 3단계 이후 모두 목표수질을 달성할 것으로 예측되었다. 고유량시기 수질예측 결과, 1단계 BOD, TP는 약 49, 19% 저감효과가 나타났으며 3단계 이후 57, 25%까지 개선되는 것으로 예측되어 목표수질을 만족시키는 것으로 분석되었다. 중금속은 Al이 가장 큰 개선 효과가 나타났으며 3단계에서 77.5%의 개선 효과가 분석되었다. 페루 리막강 유역 수질개선 대책 수립에 따른 수질개선효과 분석 결과, 3단계까지 모든 수질항목의 목표수질 달성이 가능한 것으로 분석되었으나 TP, Al 및 As의 경우에 2단계까지 목표수질 달성이 어려워 더욱 체계적인 관리가 필요할 것으로 판단되었다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.6
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• pp.149-153
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• 2008

The pollutant capacity occurred before and after the development of a watershed should be quantitatively estimated and controlled for the minimization of water contamination. The Ministry of Environment suggested a guideline for the legal management of nonpoint source from 2006. However, the rational method for the determination of treatment capacity from nonpoint source proposed in the guideline has the problem in the field application because it does not reflect the project based cases and overestimates the pollutant load to be reduced. So, we perform the standard rainfall analysis by analytical probabilistic method for the estimation of an additional pollutant load occurred by a project and suggest a methodology for the estimation of contaminant capacity instead of a simple rational method. The suggested methodology in this study could determine the reasonable capacity and efficiency of a treatment facility through the estimation of pollutant load from nonpoint source and from this we can manage the watershed appropriately. We applied a suggested methodology to the projects of housing land development and a dam construction in the watersheds. When we determine the treatment capacity by a rational method without consideration of the types of projects we should treat the 90% of pollutant capacity occurred by the development and to do so, about 30% of the total cost for the development should be invested for the treatment facility. This requires too big cost and is not realistic. If we use the suggested method the target pollutant capacity to be reduced will be 10 to 30% of the capacity occurred by the development and about 5 to 10% of the total cost can be used. The control of nonpoint source must be performed for the water resources management. However it is not possible to treat the 90% of pollutant load occurred by the development. The proper pollutant capacity from nonpoint source should be estimated and controlled based on various project types and in reality, this is very important for the watershed management. Therefore the results of this study might be more reasonable than the rational method proposed in the Ministry of Environment.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.37 no.8
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• pp.480-491
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• 2015

In this study, methods using LDC (Load Duration Curve) and watershed model were suggested to develope management targets and evaluate target achievement for non-point source pollution management considering watershed and runoff characteristics and possibility for achievement of target. These methods were applied for Saemangeum watershed which was designated as nonpoint source pollution management area recently. Flow duration interval of 5 to 40% was selected as flow range for management considering runoff characteristics and TP was selected as indicator for management. Management targets were developed based on scenarios for non-point source pollutant reduction of management priority areas using LDC method and HSPF model which was calibrated using 4 years data (2009~2012). In the scenario of LID, road sweeping and 50% reduction in CSOs and untreated sewage at Jeonju A20 and 30% reduction in fertilizer and 50% in livestock NPS at Mankyung C03, Dongjin A14 and KobuA14, management targets for Mangyung bridge, Dongjin bridge, Jeonju stream and Gunpo bridge were developed as TP 0.38, 0.18, 0.64 and 0.16 mg/L respectively. When TP loads at the target stations were assumed to have been reduced by a certain percentage (10%), management targets for those target stations were developed as TP 0.35, 0.17, 0.60 and 0.15 mg/L respectively. The result of this study is expected to be used as reference material for management master plan, implementation plan and implementation assessment for non-point source management area.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.14 no.1
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• pp.40-50
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• 2011

We study the characteristic and total flux of non-point pollutants such as total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD), dissolved nutrients, total phosphorus (TP) and total nitrogen (TN) in the storm water runoff from urban streams and sewer outlets of Banweol Industrial Complex around Shihwa Lake. The concentrations of non-point pollutants were generally increased with increasing of the duration and intensity of rainfall. Mean TSS concentration of Ansan stream was higher than that of sewer outlets but mean concentrations of COD, TP and TN were approximately 2~5 times higher of sewer outlet than of urban stream. TSS showed statistically positive relationships with COD and TP but it had negative correlation with dissolved nutrients. There was a significant correlation between total flux of non-point pollutants in the storm water runoff and total basin area of each sewer outlet, showing that the highest runoff flux was observed at 3rd sewer outlet which represents the largest basin area from Banweol industrial complex. Total runoff fluxes for TSS, COD, TP and TN in this study were 187,536 kg, 17,118 kg, 922 kg, 13,519 kg, respectively. Given the basin area of sewer outlet in Banweol industrial complex which corresponds only 3% from total catchment area around Shihwa Lake, enormous amount of non-point pollutants will be entered into Shihwa Lake without any treatment. It is necessary to manage and reduce of various non-point sources and pollutants because the runoff of nonpoint pollutants during storm events should be deteriorating the water quality of Shihwa Lake. Our results provides useful informations on the development of best managements practices (BMPs) for effective implementation of total pollution loads management system of Shihwa Lake.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.10
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• pp.703-714
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• 2017

This paper analyzes the impact of two climate change scenarios on flow rate and water quality of the Yongdam Dam and its basin using CE-QUAL-W2 and SWAT, respectively. Under RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios by IPCC, simulations were performed for 2016~2095, and the results were rearranged into three separate periods; 2016~2035, 2036~2065 and 2066~2095. Also, the result of each year was divided as dry season (May~Oct) and wet season (Nov~Apr) to account for rainfall effect. For total simulation period, arithmetic average of flow rate and TSS (Total Suspended Solid) and TP (Total Phosphorus) were greater for RCP 4.5 than those of RCP 8.5, whereas TN (Total Nitrogen) showed contrary results. However, when averaged within three periods and rainfall conditions the tendencies were different from each other. As the scenarios went on, the number of rainfall days has decreased and the rainfall intensities have increased. These resulted in waste load discharge from the basin being decreased during the dry period and it being increased in the wet period. The results of SWAT model were used as boundary conditions of CE-QUAL-W2 model to predict water level and water quality changes in the Yongdam Dam. TSS and TP tend to increase during summer periods when rainfalls are higher, while TN shows the opposite pattern due to its weak absorption to particulate materials. Therefore, the climate change impact must be carefully analyzed when temporal and spatial conditions of study area are considered, and water quantity and water quality management alternatives must be case specific.