• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.99-99
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• 2011

최근에 미국에서 출범한 수질 교환 법은 수질기준을 혁신적인 접근방법으로 만족시키는 법이다. 이 법안은 수질기준을 초과하지 않는 조건에서 한 유역 안 다른 지점들의 점 오염과 비점오염 배출의 교환을 허용한다. 이 법안을 적용하기 위한 방법을 도출하기 위하여 많은 시험 프로그램을 운영하고 있지만 여전히 실제 교환은 상대적으로 적게 이루어지고 있다. 또한 하천내의 비 점오염량의 불확실성으로 인하여 교환 지점을 선정하고 적용하는 데에 큰 어려움이 있다. Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF)은 Soil and Water Assessement Tool (SWAT)과 함께 미국 하천 모델링에 많이 쓰이는 유역 모델로써 특히 HSPF는 각각의 토지 피복도의 퍼센트 투수량을 지정함으로써 도시지역의 유출량을 시뮬레이션 하는데 강점이 있다. 미국 중서부 미조리 주의 퍼시픽시를 포함하고 있는 Brush Creek 유역을 선택하여 퍼시픽시의 도시화 증가로 인한 Brush Creek 유역의 상류와 하류지역의 유출량 및 Sediment 변화를 예측하여 수질관리법을 적용하는 방법을 연구하였다. 이 연구의 특징은 원격탐사 이미지 (QuickBird)로 구현한 최근의 토지 이용을 미래의 도시지역으로 전환한 토지이용도를 사용함으로서 특정 유역을 가장 정확하게 이해하는 시뮬레이션을 가능하도록 한다는 점이다. 각각의 토지이용에서 도시화가 3가지의 강도를 가지고 진행된다는 시나리오를 이용하여 모델링을 하였고 이로 인해 계산된 유출량과 Sediment 양을 이용하여 각각의 토지이용 변화 별 수질 교환단위를 도출 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2088-2092
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• 2009

비점오염원은 면으로 분포하는 오염원으로 강우시 지표유출에 의해 유출되기 때문에 발생지점 및 발생량 추정이 어려우며, 이에 대한 처리가 어려운 실정이다. 현재 점오염원의 처리는 어는 정도 도달한 선진국에서는 비점오염원이 가장 중요한 오염원으로 대두되고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 소양호 상류유역의 지류하천인 내린천, 인북천, 북천을 대상으로 부영영화를 일으키는 수질인자 BOD, COD, SS, T-N, T-P를 대상으로 강우량에 따른 수질농도가 변화하는 양상을 고찰하였다. 연구결과, 강우시 기간이 6월 ${\sim}$ 8월에 오염물질의 유출이 크게 발생하는 것을 알 수 있었으며, 연구지점 모두 비강우시에는 1급수의 수질상태를 보였으나, 강우시에는 3급수 이하의 수질로 악화되는 것을 알 수 있었다. 또한, 각 지류하천으로부터 유입되는 부하량을 추정하여 유역면적대비 유출량 - 오염부하량의 회귀식을 작성하였다. 끝으로, 유출량비를 이용하여 각 지류 하천의 유역면적대비 연간 총 오염유출량을 산정하였다.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2003.04a
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• pp.307-312
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• 2003

해양과 인접해 있는 연안역은 오염물질이 집중적으로 배출되는 곳으로 수질 및 환경오염이 문제시되고 있는 지역이다. 계속적인 연안역 수질악화를 막기 위해서는 광범위한 지역으로부터 배출되는 대량의 오염원 데이터와 환경정보를 효율적으로 관리할 수 있는 GIS기반의 수질정보통합관리시스템이 필수적이다. 이에 따라 본 연구에서는 연안역의 점ㆍ비점오염원 자료, 수질측정자료, 생태자료 등을 구축하고, 구축된 오염원 데이터를 바탕으로 원단위를 이용한 오염부하산정시스템을 구축함으로써 연안역 수질정보를 통합관리 할 수 있는 시스템을 개발하였다. 오염부하량 산정은 가지야마 수식모델을 이용하여 유출량을 산정, 원단위를 이용한 발생 및 배출부하 산정, 유달율을 고려한 유달부하량 및 유입농도 산정을 포함한다. 오염부하량 산정시스템은 사용자의 오염원 DB의 갱신에 따라 오염부하산정에 즉시 반영되도록 설계하였다. 나아가 효율적인 결과분석 체계 지원을 위하여 GIS를 이용한 오염부하량을 색의 농도차를 이용 도식하여 전체유역에 대한 임의지점에 발생하는 오염원 규모 및 유출 특성을 한눈에 조회가 가능하도록 함으로써 편리성을 제공할 수 있도록 하였다. 이러한 연안역 수질정보통합관리시스템은 수질관리에 있어 오염원자료의 유출과정의 해석을 통해 유역내 효율적인 오염원자료의 관리방안을 수립할 수 있도록 지원이 가능하며, 연안역으로 유입되는 오염량의 예측을 통하여 친환경 대안 제시를 위한 수질관리방안의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.2069-2073
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• 2007

효과적인 저수지 수질관리 대책을 수립하기 위해서는 상류 유역으로부터 오염원의 유출특성에 대한 정확한 이해가 필요하다. 강우시 대부분 유입하는 비점오염원은 실측에 많은 비용과 시간이 소요되어 부하량 산정에 어려움이 있어 전체 부하량에서 차지하는 기여도를 파악하는데 어려움이 있었다. 본 연구의 목적은 Digital Filter 기법을 이용하여 댐 유입량 수문곡선으로부터 유출성분을 분리하고, 강우시 유출하는 비점오염부하량을 산정하는 방법을 개발하는데 있다. 연구대상지역은 대청호를 선택하였다. 유출성분별 오염부하량을 정량화하기 위해 댐 유입량을 각각 지표유출, 중간유출 및 기저유출 성분으로 분리하고, 강우시 지표유출과 중간유출을 합하여 비점오염원 부하량(직접유출)으로 산정하였다. 유출성분별 일별 부하량은 실측된 유량 및 수질자료로부터 유도된 유량-부하량의 상관관계식을 적용하였다. 연구결과 대청호 유입량의 유출성분비는 각각 지표유출 49.2%, 중간유출 25.5% 및 기저유출 25.4%로 산정되었다. 2001년 옥천지점에서 유출성분분리 결과, 총 유출량 중 기저유출, 지표유출, 중간유출의 비가 각각 35.1%, 39.5%, 25.5%로 산정되었고, 청성지점은 각각 39.7%, 36.1%, 24.2%로 나타났다. $2001{\sim}2005$년까지 유출 성분별 비점오염원 부하량을 산정한 결과, 대청호에 비점오염원 부하량 기여율의 범위(평균값)는 각각 BOD $65.2{\sim}88.0%$(평균 83.5%), COD $68.1{\sim}$ 89.3%(평균 86.8%), T-N $60.4{\sim}88.6%$(평균 84.2%), 그리고 T-P $77.7{\sim}96.6%$(평균 94.3%)로 산정되었다. 이러한 결과는 대청호로 유입하는 유기물과 영양염류 연간 부하량의 80% 이상이 강우-유출과 함께 유입하는 것을 의미하며, 저수지 수질관리를 위해서는 유역차원의 비점오염원 관리가 시급함을 시사한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1B
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• pp.105-109
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• 2009

It is a well known fact that baseflow discharge of rainfall runoff impacts on water quality of surface water significantly. In this paper, impacts of nitrate discharged as base flow on stream water quality were studied by using a software, PULSE from USGS to calculate monthly ground water discharge from hydrograph. We used water quality and flow rate data for Ghapcehon2 site in Daejeon city for year 2005 as well as ground water quality data in the watershed acquired from government agencies. Agricultural and forestry land use are dominant for upstream of Ghapcheon2 in the watershed. Base flow contributes about 85~95% of stream flows during spring and fall while 25~38% of stream flow was induced by base flow during summer and winter. Monthly nitrate loading discharged as base flow for Ghapcheon2 was estimated by using averaged nitrate concentration of groundwater in the watershed. Nitrate loading induced by base flow at Ghapcheon2 was estimated as 5.4 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$, which is about 60% of nitrate loading of surface water, 9.2 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$. Seasonal variation of nitrate concentration of base flow was estimated by dividing monthly nitrate loading by monthly base flow discharge. Nitrate concentration of groundwater was increasing from rainy season. From this study, it can be understood that ground water quality monitoring is important for the proper manage of surface water quality.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.491-491
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• 2018

본 연구는 포장모형(APEX, Agricultural Policy Environmental eXtender)과 유역모형(SWAT, Soil and Water Assessment Tool)을 연계하여 새만금 유역의 미래 수문 수질영향과 용수생산성을 분석하기 위한 기초연구이다. APEX 모형을 연계하기에 앞서 SWAT 모형을 이용하여 만경강 유역의 유출량, T-N, T-P를 모의하고 그 적용성을 평가하였다. 모의 기간은 2004년부터 2017년까지 총 14년이며, 기상, 유출량 그리고 월단위 수질 자료를 모형의 입력자료 및 보정을 위해 사용하였다. 매개변수 보정은 객관적 보정이 가능한 SWAT-CUP을 이용하여 최적화 하였으며, 매개변수 보정의 목적함수는 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)로 평가하였다. 모형의 적용성 평가 결과, 보정기간의 연평균 유출량은 실측치 835mm, 모의치 677mm로 나타났고, R2는 0.64, RMSE는 3.87mm/day, NSE는 0.61, RMAE는 0.99로 나타났다. 검정기간의 연평균 유출량은 실측치 884mm, 모의치 702mm로 나타났고, R2는 0.67, RMSE는 2.92mm/day, NSE는 0.7, RMAE는 0.94로 나타났다. 유출량의 결과를 살펴보면 검정기간이 보정기간보다 모의결과가 더 나은 것으로 나타나며, 이는 실측자료의 일관성 차이로 판단된다. T-N과 T-P의 경우 매개변수만으론 보정의 한계가 있으며, 실측치와 근접하게 모의하기 위해서 만경강 본류에 영향을 끼칠 수 있는 외부유입량을 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 만경강 상류의 경천댐, 대아댐 그리고 용담댐으로 부터 유입되는 외부유입량 자료를 수집하여 SWAT의 입력자료로 구축하였으며, 대상유역 내 익산, 완주, 전주, 김제에 위치하고 있는 하수처리장, 축산폐수처리장, 분뇨처리시설, 산업폐수처리시설 그리고 농공단지처리시설 등 총 12곳에 대한 점오염원 데이터를 입력자료로 구축하여 만경강 상류 농업소유역의 수질영향을 평가하였다. 본 연구결과는 향후 미래 수문 수질 모의에 대한 기초자료로 제공될 것이며, 외부유입량을 고려한 만경강 유역의 용수생산성 분석을 통해 미래 농업수자원 관리계획 수립에 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.889-893
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• 2012

전 국토의 약 7.6%를 차지하고 있는 밭은 장마철이나 집중호우에 의해 하천의 탁수문제를 유발할 뿐만 아니라, 수생태계에도 악영향을 미치기 때문에 비점오염원을 저감시켜야 한다. 이러한 비점오염원을 줄이기 위한 여러 최적관리방법 중 침사구를 밭의 유출부에 적용하여 비점오염물질의 유출저감효과를 평가 하고자 하였다. 평가 방법은 6개(각 110m2)의 무밭을 조성하여 무 재배기간(2011년 4월부터 7월) 동안 시험포에서 발생하는 강우유출수를 1.125 m3($1.5m{\times}1.5m{\times}0.5m$) 크기의 침사구 3개로 각각 유입되도록 하였다. 침사구로 유입된 유출수는 토양으로 침투 및 저류 또는 증발되도록 하였고, 강우에 의한 유출수의 양이 침사구의 용량보다 클 경우 침사구 유출부를 통해 유출되도록 하였다. 연구 결과 평균 64.1%의 유출량 저감효과가 있는 것으로 나타났으며, 수질농도는 BOD5 39.0%, SS 62.1%, CODMn 43.4%, DOC 43.5%, T-N 40.0%, T-P 41.2%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 유출량과 수질농도를 고려한 오염부하 저감효과는 유출량이 적었던 #2와 #3의 침사구에서 모든 수질항목에서 각각 80%와 90% 이상의 저감효과가 나타났다. 본 연구의 결과를 바탕으로 밭에서 발생하는 비점오염물질 저감을 위해 밭의 유출부에 작은 웅덩이와 같은 침사구를 설치할 경우 비점오염을 저감하는데 매우 효과적인 것으로 판단된다. 또한 강우유출수가 적을 경우 침사구에 의한 유사량의 저감효과도 매우 클 것으로 판단된다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염원을 줄이기 위해서는 본 연구와 같이 밭의 지표를 볏짚이나 다른 피복재 등으로 피복하여 토양의 이동을 최소한으로 줄여 오염부하량을 저감하고, 유출이 발생할 경우 밭의 유출부에 침사구를 설치하여 하천으로 유입되는 오염물질을 저감해야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.141-146
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• 2008

빗물 유출량 제어를 위한 빗물 저류 시설에서 지금까지는 저류되는 용량이 주된 관심사였다. 많은 물을 순간적으로 저류하여 지체시킴으로서 유출량을 감소시키는 것이 목적이었다. 하지만 이러한 빗물저류시설은 저류기능 뿐만 아니라 침전에 의한 수질개선효과도 가지고 있다. 이렇게 저류된 물을 갈수기에는 화장실 용수나 잡용수로 사용할 수도 있고, 수질 개선을 통하여 하수 오염 부하량의 경감효과까지 노릴 수 있다. 이러한 수질개선 효과를 알아보기 위해서는 빗물 저류시설의 수리학적 흐름특성과 입자의 거동파악이 필수적이다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamic)를 이용하여 빗물저류시설 중 하나인 빗물저장조의 수리학적 흐름특성 및 입자의 거동을 살펴보았다. 빗물저장조는 유출입패턴이 불규칙하다. 이를 크게 네 가지 경우로 나누어 살펴보면, 유입만 있고 유출이 없는 경우(Case 1), 유입과 유출이 동시에 있는 경우(Case 2), 유출입이 모두 없는 경우(Case 3), 유출만 있고 유입이 없는 경우(Case 4)로 살펴 볼 수 있다. 기존의 수량 측면에만 한정되었던 빗물 저류 시설에 대한 연구를 수자원 절약과 수질 개선을 통한 하수도 오염 부하량 감소의 측면을 덧붙여 빗물 저류 시설의 목적 범위를 확장할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1333-1337
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• 2005

본 연구는 강우로 인한 도시 배수구역에서의 유출량 및 수질을 예측하기 위하여 영산강 유역의 도시하천이며 합류식 배수계통을 갖는 용봉천을 대상으로 SWMM 모형을 적용하였다. SWMM 모형의 매개변수 최적화 및 검증자료로 사용하기 위하여 강우시 2회에 걸쳐 조사하였으며, 매회 시료 채취 주기는 강우유출이 발생하기 전부터 시작하여 첨두유출량이 발생때까지 $1\~2$시간 간격으로 채취한 후 강우 종료 후 유출량 변화가 없을 때까지 $9\~12$단계로 세분하여 유출량과 pH, DO, BOD, COD, SS, T-N, T-P의 농도를 측정하였다. 모형의 입력자료는 국립지리원의 지형도, 환경부의 환경지리정보, 농업과학기술원의 정밀토양도 등을 기초로 각 배수구역의 소유역을 분할하여 물리학적$\cdot$수리학적 매개변수에 해당하는 입력자료를 산출하였으며 그림1과 같다. 모형의 보정자료는 2004년 6월 17일에 실측한 자료를 이용하여 침투능 계수 및 축적계수와 지수, 쓸림계수를 보정하였고, 검증자료로는 2004년 7월 7일에 실측한 자료를 이용하여 검증자료로 사용하였다. SWMM 모델을 적용해서 강우유출에 의한 hydrograph와 pollutograph를 도출하여 부하량을 산정 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1310-1314
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• 2008

수도권 지역의 신도시 개발에 따른 유역의 도시화와 인구 증가는 유역의 피복상태를 변화시키고, 생태계에 영향을 미치는 수문학적 과정과 하천수질의 변화를 초래하게 된다. 지표면의 침투, 침루 및 토양함수량을 변화시키고, 차단저류량과 요지저류량(depression storage) 등을 변화시킴으로서 유출량과 수질을 변화시키게 되는 것이다. 이와 같은 수문학적과정을 평가하기 위해서는 수문모형을 사용하는데 본 연구에서는 미국 농림부에서 개발한 SWAT모형을 이용하였다. SWAT-K모형은 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에 인위적, 자연적인 물순환 구조변화와 지표수-지하수 연계 해석 등을 개선하여, 강우 증발산 토양수분 지표수 지하수 등의 시, 공간적 분포를 정량적으로 산정하는 장기유출 해석 모형이다. 또한, 본 모형의 적용을 위하여 GIS를 이용한 공간정보를 처리하여 수문모형의 매개변수를 결정하는 방법이 널리 사용되고 있는데, 본 연구에서는 ArcView GIS를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 대상유역은 판교유역으로서 신도시 개발이 한창 진행되고 있는 지역으로서, 개발 과정에 따라 수문특성, 유출특성, 수질변화 특성 등이 계속하여 변화되고 있으며, 개발이 완전히 종료된 이후의 특성을 예측할 필요가 있는 유역이다. 본 연구에서는 SWAT-K모형을 이용하여 판교 신도시 개발에 따른 장기유출량을 예측하였고 모델의 매개변수를 최적화하였으며, 그 결과 본 모델이 장기 유출량 해석 및 판교유역의 수문변화를 평가하는데 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단되었다.