• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.92-96
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• 2008

최근에 이상기후로 인한 집중호우는 단시간의 높은 강우 강도의 발생을 증가시켜 재해 유발의 측면에서 뿐만 아니라 유역 내 비점오염원이 합류식 관거의 월류수인 CSOs(Combined Sewer Overflows)의 형태로 강우와 함께 유입되어 수질 및 환경을 오염시키는 문제점이 발생한다. 이에 따라 월류수의 유출특성에 대한 정량적인 분석을 통하여 유량 및 수질 등의 오염부하량에 대한 적절한 저감 방안이 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 비점오염원의 농도가 상대적으로 높은 도시유역에 강우로 인한 월류수의 유출 특성 변화를 분석함과 동시에 월류수가 하천에 방류되었을 때의 하천에 미치는 영향 분석을 통하여 하천의 효율적인 수질 관리 방안을 제시하고자 한다. 경기도 구리시를 대상유역으로 선정하였으며, 도시 강우-유출 모델인 SWMM을 사용하여 유역의 유출량 및 월류수의 수질 모의를 수행하였으며, 유역의 최종 방류구에 비점오염 저감을 위해 설치된 저류지를 통해 하천으로 배출되는 유출수와의 연계는 미국 환경청에서 개발된 WASP 모델을 적용하여 왕숙천 본류에 대한 월류수 변화가 하천에 미치는 영향을 분석하였다. 저류지 설치 전 후의 하천에 월류수가 미치는 영향을 BOD 농도를 중심으로 비교 분석하였다. 분석 결과 저류지 설치 후 BOD 농도의 저감율은 설치 전 보다 최소 1.9%, 최대 81.2%의 저감 효과가 있는 것으로 분석되었다. 향후 신뢰도 높은 수질모의를 위해서는 월류수 발생시 월류수와 하천의 지속적인 모니터링을 통해 현장 여건을 반영할 수 있는 입력변수의 도출이 매우 중요한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.505-509
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• 2008

우리나라의 최근에 개발된 신도시나 신시가지를 제외한 대부분이 합류식 하수관망으로 구성되어 있다. 이에 따른 초기강우시 도시 인접하천으로 유입되는 유출수가 수질오염을 가중시키고 있다. 분류식 하수관이 설치된 지역이라도 강우에 의해 도시지역 노면에서 우수관을 통해 하천으로 배출되며 유출수 자체도 오염물질 농도가 높고 유해물질까지 함유하고 있는 경우가 많다. 그러므로 도시하천에 대한 종합적인 수질관리를 위해서는 점오염원뿐만 아니라 초기강우시 도시 유출수의 수질 및 오탁부하량 등 비점오염원에 대한 기초조사 및 해석이 선행되어야 한다고 판단된다. 따라서, 이 연구에서는 도시하천의 초기강우에 의한 유출수의 수질특성을 분석하기 위하여 홍제천, 중랑천, 남가좌배수구역 및 군자배수구역 등 4개 도시유역에서 직접 시료를 채취하여 각 수질항목에 대하여 분석하였다. 수질분석은 환경오염공정시험법이나 표준시험법에 준하였고, 현장에서 실측이 가능한 항목들은 현장에서 측정하였으며, 나머지 항목은 시료를 즉시 실험실로 운반하여 분석하였다. 홍제천은 1996년 8월부터 1997년 9월까지 5개 강우사상의 자료를 분석하였고, 중랑천은 2001년 5월부터 2005년 4월까지 7개 강우사상, 남가좌배수구역은 1995년 7월에서 1997년 9월까지 5개 강우사상, 그리고 군자배수구역은 2005년 4월부터 2007년 9월까지 11개 강우사상에 걸쳐 수질분석을 실시하였다. 분석된 수질자료를 이용하여 도시지역의 초기강우에 의한 초기유출수와 수질의 관계를 분석 비교 하였으며, 또한, 초기유출수에 따른 비점오염원별 상관성을 분석하여 유량 측정을 통하여 보다 손쉽게 총 오염부하량을 산출 할 수 있도록 비유량과 SS, $BOD_5$, COD 등의 수질성분간의 상관계수와 회귀식을 도출하여 이들 상관식으로부터 유량변화에 따른 수질성분의 예측에 활용토록 하였다. 그러나, 외삽구간의 유량에 대한 수질 예측 결과에는 큰 오차가 있을 수 있으므로, 보다 다양한 유량에 대한 수질관측자료로 보완된 상관식의 개발로 극복되어질 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구의 성과는 도시유출에서 수질과의 상관성과 도시하천의 유량 수질관리에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.364-364
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• 2023

최근 환경부에서 발표한 「제3차(2021~2025) 강우유출 비점오염관리 종합대책(2020)」에 의하면, 우리나라는 지난 50년간 급격한 도시화, 산업화 과정을 거치면서 불투수면적이 전 국토의 약 22.4%에 달한다고 보고되고 있다. 특히 전체 소권역의 6%에 해당하는 51개 소권역의 경우 불투수 면적률 25%를 넘어서고 있는 것으로 조사되었다. 이러한 불투수면의 증가는 기후변화에 의한 영향으로 토양 침투량과 기저유출량을 감소, 갈수기 하천건천화 심화, 우기 표면유출수 증가를 가중시키며 이로인한 비점오염물질 유입 증가, 수질 악화의 원인으로 작용 될 수 있다. 이에 정부에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 사업 및 친환경그린인프라(Green Infrastructure, GI) 기술요소를 적용하여 도시지역 기후위기 대응 수단의 일원으로 우수유출 저감, 물순환 구조 개선, 비점오염원을 관리하고자 '그린빗물인프라(Green Stormwater Infrastructure, GSI) 조성 사업'을 추진하여 공공청사를 중심으로 학교, 도서관, 체육시설, 공원 등 적용 범위를 확대하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 가장 취약한 해안도시지역인 경상남도에 위치하고 있으며, 불투수면적이 높고 노후화된 소규모 청사 2곳을 시범 구역으로 선정하였다. 각 시범 구역별 GSI 시설 적용이 가능한 주차장, 화단, 옥상 등의 개선방안을 제시하였으며, 적용 규모를 달리하여 물순환·물 환경 개선 효과를 검증하였다. 검증에는 국내에서 개발된 K-LIDM 모형을 활용한 우수유출저감 및 직접유출체적 산정결과를 통해 물순환 효과를, 국립환경과학원에서 제시되고 있는 '토지계 지목별 발생부하원단위', 수질환경개선 보고서에서 제시된 침투형, 식생형 비점오염저감시설의 저감효율을 활용하여 물순환 저감효과를 분석하여 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.367-367
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• 2022

토지이용의 고도화에 따라 비점오염원 부하는 증가하는 추세이며 기후변화에 따른 강우강도 증가 등으로 지표면에 축적된 고농도의 비점오염물질이 하천으로 유출, 수질오염을 가중시키고 있어 비점오염원 관리가 필요하다. LID 기법은 자연적 기작(mechanisms)과 공정(process)을 이용하여 생태계의 물질순환(물순환 포함)과 에너지 흐름이 원활하도록 조성하는 기법으로, 불투수층면에서 발생되는 강우유출수를 관리 가능하다. LID 시설에는 전처리 시설을 두어 초기 고농도의 입자상 물질을 저감시키고, 강우유출수 저류공간을 통한 유출저감, 첨두유량 등을 저감시킨다. 이러한 전처리 시설에는 유기물질 및 영양소의 생물학적 제거를 위한 미생물 서식공간의 제공 등의 역할을 수행하기 위하여 다양한 여재를 적용하고 있다. 본 연구는 비점오염물질 유입이 LID 기법 전처리 시설 내 여재층의 물리·화학적 및 생물학적 환경을 평가하였다. 3개 시설 모두 100%의 불투수층에서 발생되는 강우유출수를 처리하는 LID 시설을 연구대상으로 선정하였으며, 각각의 전처리 시설에는 자갈, 우드칩, 쇄석 등이 적용되어 있다. 퇴적물의 경우 가장 상부에 존재하는 층으로 퇴적물의 오염물질 농도는 2~10.7배 이상 매우 높게 나타났다. 우드칩의 경우 다른 여재에 비해 높은 함수량과 유기물 함량을 보였으며 이는 우드칩의 수분을 보유하는 능력과 거친 표면공극에 오염물질이 부착되기 때문으로 나타났다. 또한, 같은 무기성 여재인 쇄석과 자갈의 경우 여재 크기의 차이를 보임에도 불구하고 미생물의 군집구성과 함수량의 차이를 보이는 것으로 평가되었다. 유기물의 함량이 낮은 강우유출수의 생물학적 처리능력을 향상시키기 위해서는 유기성 여재가 필요하며, 다공성 무기 멀칭재를 적용하고 하부의 토양은 적정 유기물을 배합하여 질산화 및 탈질화 유도가 가능하도록 설계가 필요한 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.348-348
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• 2020

우리나라 하구에 조성된 담수호의 수자원은 다양한 용수 목적에 맞게 활용하고 있으며, 수질 기준에 부합하는 용수를 공급하고 담수호 및 간척지의 친환경적 가치를 높이기 위해서는 담수호의 상류 유역 및 유입 오염물질, 그리고 담수호 수체 특성에 대한 종합적인 이해를 기반으로 수질 오염 관리 대책을 수립하는 것이 중요하다. 일반적으로 담수호 개선을 위한 방안의 선정 방식은 연평균 수질 농도를 기준으로 목표하고자 하는 수질 기준의 만족 여부에 대한 평가와 경제적 평가를 함께 고려하여 최적의사결정 기반으로 주로 이루어져 왔다. 그러나 기존의 평가 방법에서는 목표 수질의 만족 여부가 중요하다는 점에서 담수호 수자원의 시기별 활용성에 대한 고려를 간과하기 쉽다. 또한 담수호 수자원 시스템의 수질 악화에 대한 회복탄력성을 높이는 일은 단순히 유역관리대책의 적용에 따른 수질 개선 문제와는 별도로 담수호 수자원 시스템의 지속 가능성과 연관된다는 점에서 기존의 평가 방식을 보완하기 위한 수단이 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 담수호 수자원 관리 방안을 평가하는 데 있어서 회복탄력성의 개념을 활용하였으며, 각 방안에 대한 시간적 변화에 따른 담수호의 회복탄력성 특징을 고려하기 위하여 동적 회복탄력성 개념 및 평가 방법을 도입하였다. 본 연구에서는 우선 기존의 수질 평가 방법에 따라 간월호를 대상으로 수질 개선 방안별 수질 변화를 SWAT-EFDC 연계모형을 통해 모의하고, 연평균 수질 농도와 총인 삭감량에 대해 분석하였다. 분석 결과, 간월호의 지형학적 특성에 따라 간월호 상류 구간의 수질 농도가 다른 구간에 비해 높게 나타났으며, 상류 구역의 경우 준설 시나리오만으로는 목표 수질을 달성하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서, 상류 구역의 수질 목표 달성을 위해서는 준설 시나리오만으로는 한계가 있으므로 상류 유역 출구부에 위치한 하수처리시설의 총인 배출부하량을 삭감과 추가적인 유역 수질 관리 대책이 필요하다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.12
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• pp.1298-1304
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• 2005

This study was performed to evaluate the characteristics of the competition between two electron acceptors, perchlorate and nitrate, with Citrobacter Amalonaticus strain JB101. In addition, the applicability of membrane bioreactor(MBR) for perchlorate removal was evaluated. The maximum growth rate of strain JB101 on perchlorate and nitrate are 0.27 and 0.58 $hr^{-1}$, and maximum substrate utilization rates were 35.1 mg $ClO_4^-/g$ protein-day and 45.6 mg $NO_3^-/g$ protein-day, respectively. Nitrate was a competitive inhibitor for perchlorate, and strain JB101 prefer nitrate to perchlorate as electron acceptor. Complete removal of perchlorate could be achieved up to the surface leading rate of 4.6 g $ClO_4^-/m^2-day$ with the MBR fed with 20 mg $ClO_4^-/L$(HCMBR). When 5 mg/L of nitrate was added to the same influent, perchlorate removal efficiency decreased to 96.5%, while nitrate was completely removed. For the MBR fed with 0.7 mg/L of perchlorate (LCMBR), the maximum perchlorate removal efficiency was 100% up to the loading rate of 0.23 g $ClO_4^-/m^2-day$. Membrane fouling was found to be a problem at high leading rate for both MBRs. The acetate consumption ratio per perchlorate was $13.7{\sim}51.7\;e^-eq./e^-eq.$ in LCMBR, while the value was $2.5{\sim}3.6\;e^-eq./e^-eq.$ in HCMBR. This difference could be related to the acetate consumption with oxygen as electron acceptor. Therefore, the amount of acetate addition must be determined considering the concentrations of other electron acceptors in the influent.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.34 no.1 s.93
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• pp.30-44
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• 2001

In this study limnological characteristics of Lake Juam was surveyed from June 1993 to May 1994 in order to provides important information regarding water resources. Secchi disc transparency, epilimnetic chlorophyll a (chi-a), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) concentration and primary productivity were in the range of $2.0{\sim}4.5\;m$, $0.9{\sim}13.6\;mgChl/m^3$, 0.78$\{sim}$2.32 mgN/l, $11{\sim}56\;mgP/m^3$, $270{\sim}2.160\;mgCm^{-2}\;day^{-1}$, respectively. On the basis of TP, Chl-a and Secchi disc depth, the trophic state of Lake Juam can be classied as mesotrophic lake. The phosphorus inputs from non-point sources are concentrated in heavy rain episodes during the monsoon season. As a result, phosphorus concentration are higher in summer than in winter. TP loading from the watershed were estimated to be $0.9\;gPm^{-2}yr^{-1}$, which correspond to a boundary of the critical loading ($1.0\;gPm^{-2}yr^{-1}$) for eutrophication. From the results of the algal assay, both phosphous and nitrogen act as limiting nutrients in algal growth. The seasonal succession of phytoplankton community structure in Lake Juam was similar to that observed in other temperate lakes. Diatoms (Asterionella formosa and Aulacoseira granulate var. angustissima)fujacofeira BraHuJafa uar. aHgusHrsiaia) weredominant in spring and winter, cyanobacteria) were dominant in warm season. The organic carbon, nitrogen and phosphorus content of lake sediment were $9.5{\sim}14.0\;mgC/g$, $1.01{\sim}1.82\;mgN/g$ and $0.51{\sim}0.65\;mgP/g$, respectively. The allochthonous organic carbon loading from the watershed and autochthonous organic carbon loading by primary production of phytoplankton were determined to be 1,122 tC/yr and 6,718 tC/yr, respectively. To prevent eutrophication of Lake Juam, nutrient management of watershed should be focus on reduction of fertilizer application, proper treatment of manure, and conservation of topsoil as well as point source.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.10 no.1
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• pp.67-75
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• 1991

The QUAL-II E Model was applied to predict the water quality of the Mankyong drainage System, and lead to following conclusion. 1. The difference between computed and measured BOD at the M-3 (Bakgugeong) station was within 10%, indicating that the application of the QUAL-IIE Model for the prediction of water quality was satisfactory thus far. 2. The application of the model states that the discharge of concentrated pollutants at the M-1 station on the Jeonju stream, located 41Km upstream from the estuary, causes the worst problems. The sluice which extends residence time and enlarges watery surface improves water quality by a Self-purification process at the M-3 station, 28km upstream from the estuary. 3. The accuracy of the model diminished when this model was applied on the estuary downstream of the sluice. Hence, the application of the model on the estuary needs to be used with caution. 4. Among the conputed water quality parameters, BOD is the worst problem. At the M-3 station, BOD is computed to be 26.6 mg/1 in 1996, 30.7 mg/1 in 2,001, 33.0 mg/l in 2006, and 37.5 mg/1 in 2011. When preventive measures against water pollution are not properly exercised, severe problems in irrigation and water resources are expected. This study will be of used in the selection of irrigation water intake points, the criteria of effluent treatment, the management of water resources, and the establishment of water quality managemont policy.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.6
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• pp.980-987
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• 2012

Nonpoint source pollution causes leaks and overtopping, depending on the state of the sewer network as well as aggravates the pollution load of the aqueous water system as it is introduced into the sewer by wash-off. According, the need for efficient sewer monitoring system which can manage the sewage flowrate, water quality, inflow/infiltration and overflow has increased for sewer maintenance and the prevention of environmental pollution. However, the sewer monitoring is not easy since the sewer network is built in underground with the complex nature of its structure and connections. Sewer decontamination mechanism as well as pipe network monitoring and fault diagnosis of water network system on system analysis proposed in this study. First, the pollution removal pattern and behavior of contaminants in the sewer pipe network is analyzed by using sewer process simulation program, stormwater & wastewater management model for expert (XP-SWMM). Second, the sewer network fault diagnosis was performed using the multivariate statistical monitoring to monitor water quality in the sewer and detect the sewer leakage and burst. Sewer decontamination mechanism analysis with static and dynamic state system results showed that loads of total nitrogen (TN) and total phosphorous (TP) during rainfall are greatly increased than non-rainfall, which will aggravate the pollution load of the water system. Accordingly, the sewer outflow in pipe network is analyzed due to the increased flow and inflow of pollutant concentration caused by rainfall. The proposed sewer network monitoring and fault diagnosis technique can be used effectively for the nonpoint source pollution management of the urban watershed as well as continuous monitoring system.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.5
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• pp.837-847
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• 2000

For the treatment of wastewaters generated from beer industry and petrochemical company with high organic and nitrogen contents, laboratory scale of A/O Pure-Oxygen Biofilm (POB) process was developed and studied by means of the comparative economic analysis with extended aeration process. When the wastewater of beer company was initially treated by the A/O POB process in the ranges of 70 to 150 mg TOC/L diluted with tap water, higher than 92% of TOC removal was accomplished in the all ranges. In case of petrochemical wastewater, the initial TOC removal was as low as 52%, though, it increased to 86% after 32 days of operation and also the TKN removal marked 71% after 27 days. Continuous high removal rates were monitored in both the TOC and TKN parameters during the experimental period. Due to the cost for PSA (Pressure Swing Adsorption) setting and biomass supporting media installation, the initial construction cost of A/O POB process was 2.9 times higher than that of extended aeration process. However, the advantages such as low sludge production, no need for sludge recycling and low energy consumption allow the A/O POB process to have 2.5 times lower operation and maintenance costs. Consequently, in the long term of operation, it is likely that A/O POB process would show higher performance as well as cost effectiveness compared to extended aeration process.