• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.104-109
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• 2017

도시화와 기후변화로 인해 홍수피해의 증가, 수질의 악화 등의 피해가 커지고 있다. 이에 대응하기 위해 전세계적으로 도시유역의 수문학적 체계를 가능한 자연 상태로 복원하고자 하는 기술인 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 정부에서 발표한 저탄소녹색성장기본법, 친수구역 특별법 등에서는 LID 기법과 같은 기술의 중요성을 명시하고 있다. 현재 저영향개발 요소기술은 다양하게 개발되고 있으나 요소기술의 효율성 검증에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 연구에서는 초보 단계에 있는 저영향개발(LID)기법의 효율성 검증을 위해 K-LIDM 모형을 사용하여 주차장의 투수 불투수 포장 최적 공간 분포를 분석하였다. 8가지의 포장 시나리오와 3가지 강우강도 시나리오를 활용하였으며, 하부 40%의 투수포장이 전체 투수포장과 유사한 약 90%의 유출 저감 효과를 나타내는 것으로 나타났다. 이러한 분석과 실제 투수포장에 대한 실험의 연계를 통하여 향후 도시 계획, 단지 조성 등에 LID 시설을 배치하기 위한 근거 자료로 활용 될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권9호
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• pp.657-668
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• 2022

하천 유량이 증가된 상태에서 집중호우의 발생은 유량과 강우량 모두 하천변 홍수피해에 영향을 미치게 된다. 또한, 하천변 사회·경제적 영향 수준에 따라 피해정도에 차이를 보이게 되며, 특히, 인구 및 자산 밀집도가 높은 경우 홍수대응에 필요한 충분한 예보 선행시간의 확보가 요구된다. 본 연구에서는 홍수대응에 필요한 시간적 여유의 확보를 통한 피해저감 효과를 증대하기 위해 앙상블 강우유출모델링을 활용한 홍수위험매트릭스를 구축하고, 그 적용성을 판단하고자 한다. 홍수위험매트릭스는 홍수피해 자료를 활용한 홍수피해 영향수준(X축)을 구성하고, 기상청 LENS 강우자료를 이용한 앙상블 강우유출모델링의 결과로 위험 홍수량의 발생 가능성을 예측(Y축)하여 확률예보에 기반한 예측이 가능하다. 이를 위해 과거 홍수피해 자료 및 정량적 홍수피해 평가방법을 이용한 홍수피해 영향수준 결정 방법을 제시하였다. 낙동강권역의 태화강유역 및 형산강유역의 홍수특보지점에 대하여 기존 홍수특보 자료 그리고 피해 발생 상황과 비교하였다. 그 결과 최대 3일전부터 홍수위험 발생시간 및 정도에 대한 예측이 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 홍수대응에 필요한 예보 선행시간 확보를 통한 피해저감 활동에 도움이 되리라 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-9
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• 2024

이 연구에서는 서낙동강을 구성하는 소유역 중 대지면적 비율이 크고 인구밀도가 높은 해반천 유역의 유출 및 수질을 모의하기 위한 HSPF(Hydrological Simulation Program-FORTRAN)모형을 개발하였다. 유역에서 발생하는 비점오염 부하량을 관리하기 위한 세 가지 시나리오가 개발되어 모형에 적용되었고, 오염부하량의 감소와 부하지속곡선에 대비한 수질 기준 초과율이 분석되었다. 시나리오는 비점오염의 발생을 줄이기 위한 도로 청소, 다양한 저영향 개발 기법을 고려한 유출 저감 조치, 그리고 강으로 들어가는 비점오염원을 완화하기 위한 유입 저감 조치로 구성되었다. 첫 번째 시나리오에서는 김해시의 도로 청소 차량 수와 같은 실제 조건이 고려되었으며, 두 번째와 세 번째 시나리오에서는 적용 가능한 토지 이용별 면적의 50%에 저영향 개발 기법을 적용하는 것으로 적용되었다. 모든 세 가지 조치를 적용한 결과, BOD 오염 물질 부하가 58.28%, T-N은 58.49%, T-P는 51.56% 감소할 수 있는 것으로 도출되었다. 또한, 5년간 누적된 수질 측정의 60번째 백분위수를 목표 수질로 설정하고 구축된 유량지속곡선에 의한 초과율분석 결과, 결과적으로, BOD의 경우 조치 적용 전 41.57%의 초과율이 조치 후 16.32%로 감소하여, 초과율이 25.25% 감소하였다. T-N의 경우 조치 전 40.31%에서 조치 후 22.84%로, T-P의 경우 62.43%에서 27.22%로 감소하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.459-459
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• 2018

서낙동강은 당초 낙동강 본류였으나 1934년 김해평야 일원의 농업용수 공급을 위하여 건설된 대저수문과 녹산수문의 완공 이후 현재의 상태로 유지되고 있다. 서낙동강은 대저수문을 통한 유입과 녹산수문, 녹산배수펌프장을 통한 방류가 시행되고 있으며, 이러한 운영은 외해 조위조건에 따라 간헐적으로 운영되고 있어서, 수체의 정체로 인한 오염도가 높은 실정이다. 또한, 서낙동강 유역은 에코델타시티 등 다양한 개발계획이 수립됨에 따라 수질관리를 위한 여건도 변화할 것으로 예상되며, 이러한 개발에 따른 다양한 수질개선에 대한 사회적 요구가 증대됨에 따라 이를 위한 물순환 개선과 유역에서의 오염부하 저감 등 다양한 수질개선 대책이 필요하다. 본 연구에서는 그간 서낙동강을 대상으로 시행되었던 연구결과와 현재 시행중인 물순환에 대한 효과를 검토하고, 이를 정량화하기 위한 2차원 수리 수질모형(CE-QUAL-W2)을 구축 활용하여 현행 물순환 방안의 운영 효과를 분석하고자 하였다. 당초 환경영향평가시 제시되었던 대저수문과 맥도수문을 통한 유입과 맥도배수펌프장을 통한 유출로 서낙동강, 평강천, 맥도강의 수질을 개선하고자 했던 물순환 계획은 여러 가지 여건으로 인해 시행되지 못하고 있으며, 현재는 매주 강서구청에서 맥도배수펌프장을 이용하여 평강천과 맥도강의 수위를 저하시킨 이후 서낙동강의 하천수를 유입시키는 형태로 물순환을 시행하고 있다. 이러한 현행 물순환 방안에 대한 분석을 위하여 서낙동강, 평강천, 맥도강 구간에 대하여 2차원 수리 수질모형(CE-QUAL-W2)을 이용하여 모의한 결과 현재의 물순환 방법으로는 물순환 유량이 증가하더라도 수질개선에 한계가 있는 것으로 나타났다. 이는 서낙동강에 낙동강 하천수가 대저수문을 통하여 유입된 이후 장기간 체류함에 따라 유역에서의 오염물질 유입의 영향이 크게 나타나며, 이에 따라 평강천과 맥도강에 유입되는 경우 수질개선이 제한적인 것으로 판단된다. 추가적으로 현재 서낙동강 대비 상대적으로 수질이 양호한 낙동강 본류의 하천수를 신규 수문 등의 시설물을 통하여 유입시키는 조건에 대한 분석 결과 현행 물순환 대비 효과가 크며 당초 예상했던 환경영향평가시 목표수질을 달성할 수 있을 것으로 판단보다 상세한 분석과 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제24권2호
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• pp.163-174
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• 2015

도시화로 인하여 자연적인 물순환이 파괴되었고 이는 도시 홍수 등의 문제를 야기하였다. 이를 해결하기 위해, 개발 이전의 상태로 물순환을 회복하는 것을 목표로 하는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되었다. 기존의 LID관련 연구는 주로 유출 저감 효과에 집중되어 있었으며 강우 유형에 따른 LID 기법별 효과에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 수문 모의를 통하여 LID의 물수지 개선 효과를 강우 및 공간 유형별로 정량적으로 평가하는 것을 목표로 하였다. 경기도 하남의 택지개발지구의 한 블록을 연구 대상지로 하여, 개별 LID시설의 모의가 가능한 STORM모형을 사용하였다. 강우 유형은 강우 강도에 따라서 두 가지로 구분하였으며 모의한 LID시설은 옥상녹화, 투수성 포장, 식생수로에 한하였다. 연구 결과 LID의 물수지 개선은 극한 강우 사상보다 낮은 강우강도의 강우에 더 효과적이며 기법별로는 낮은 강우강도일 때에는 투수포장, 높은 강우강도일 때에는 생태수로가 가장 낮은 유출률과 높은 침투율을 나타냈다. 본 연구 결과는 향후 물순환을 고려한 공간 계획 시 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.68-75
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• 2016

본 연구에서는 습지에 널리 적용되는 혼합토양이나 자갈여재 대신 공극율이 90% 이상으로 매우 커서 공극폐색의 염려가 적은 합성섬유를 대체여재로 적용한 수직 흐름형 컬럼습지를 제작하여 서로 다른 수리학적 체류시간, 내부순환빈도 및 오염 부하량 조건에서 축산지역 인공 강우유출수 처리시험을 수행하였다. 모든 습지에서 TSS 제거효율은 94~96%, COD 68~73%, TN 35~58% 이었다. 체류시간 등의 운전인자가 TSS와 COD 제거에 미치는 영향은 미미하였다. 그러나 질소의 경우 부하량과 체류시간, 내부순환빈도가 증가할수록 효율이 증가하였다. 특히 운전기간 동안 합성섬유의 생물학적 분해작용으로 인하여 유기물질이 다량 용출되었으며 탈질을 위한 내부공급 탄소원으로 기여하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 용출기간은 40일 정도 지속되었으므로 그 효과는 매우 제한적이었다. 습지 내부충진 여재로서 합성섬유가 갖는 장점은 가벼우므로 구조체의 시공에 소요되는 비용을 저감할 수 있고, 비표면적이 크고 습지수명을 연장할 수 있다는 점이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1360-1364
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• 2010

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2017

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 다양한 오염 물질의 유입으로 인한 비점오염물질 유출, 인공 배출열의 증가로 인한 도시열섬효과 등 다양한 문제를 유발한다. 이러한 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 수환경을 가능한 자연 상태로 복원하는 저영향개발(Low Impact Development, LID)기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID기법 중 하나인 옥상녹화는 에너지 이용을 최소한으로 한 자연 녹음의 효과적인 이용을 도모하여 환경공생도시 조성과 식물을 매개로한 자연 순환 과정을 도시구조에 도입하여 순환 시스템 재생이 가능 하도록한다. 노지녹화는 두꺼운 자연 토양을 이용하는 반면 옥상녹화는 적재하중의 제약(옥상의 적재하중 조건은 $150{\sim}180kgf/m^2$이다. 비중이 1.6~1.8인 토양을 20cm 객토한 경우, 약 $320kgf/m^2 $이상의 적재하중이 되기에 식재기반의 경량화는 중요한 사안이다.)으로 인해 용적밀도가 작은 인공경량토양 또는 개량토양을 이용하며, 토양 두께도 얇게 설정된다. 또한 토양의 두께는 식물의 크기와 종류 및 토양의 조성에 따라 다르기에 적재하중 조건을 고려한 적절한 토양과 식재 식물의 크기와 종류 결정은 중요하다. 이에 본 연구에서는 옥상녹화식생에 대한 평가와 이에 대한 시험 프로세스가 가능한 실험 장치를 개발하였다. 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 1m*1m*0.6m 아크릴 재질의 녹화셀로 경사조절이 가능하도록 설계하여 경사변화에 따른 유출, 침투, 증발산량의 탄성도 모의 평가를 할 수 있다. 또한 4점식 형태의 로드셀을 이용하여 녹화셀에서 발생하는 증발산량을 측정하고 관측된 증발산량은 RS-232c 이상의 통신프로토콜을 사용하여 주기적인 관측치의 송수신이 가능하며 주기적 자료송수신 외에도 옥상 녹화셀의 측면에 하중 표시기를 설치하여 관측이 가능하다. 또한 저면에 바퀴설치를 통하여 이동 실험이 용이하며 현재 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 실증단지 연구센터 내 옥상녹화 실험장에 옥상녹화 효율성 검증 실험 장비를 설치하여 자연 혹은 인공강우를 통한 유출, 침투, 증발산량의 시험계측을 실시중이다. 이러한 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 최대 하중 2,000kg, 측정해상도 0.02kg 이상을 허용하는 로드셀과 녹화셀을 이용하여 하중을 고려한 식생의 종류에 따른 평가가 가능하므로 최적 식재기반 단면구조 개발에 이용될 수 있을 것이다. 또한 토양 함수량 변화 측정으로 옥상녹화에 이용되는 다양한 종류의 식물의 염분에 대한 저항성과 식물의 성장능력을 평가하여 녹화공간에 따른 옥상녹화에 사용할 식생을 결정할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권10호
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• pp.49-55
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• 2010

에너지원 및 다양한 화학제품의 원료로 유류의 소비량이 증가함에 따라 유류의 유출사고가 빈번하게 발생하고 있다. 유류오염 지하수 처리를 위해 용존공기부상법이 사용되어지고 있으나 용해성 기름을 효과적으로 제거하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 지하수내 주오염원인 자유상 유류와 친수성(oil-in water) 또는 친유성 에멜젼(water-in oil) 상태의 기름과 용해성 기름을 효과적으로 저감하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 용존공기부상법에 펜톤 산화 공법을 사용하여 효과적인 유류 오염 지하수 처리를 연구하였다. 펜톤 실험 결과 TPH(Total Petroleum Hydrocarbon) 제거를 위한 최적 조건은 pH 3, $H_2O_2$ 주입농도 25mM과 $Fe^{2+}$ 주입농도 25mM으로 나타났다. DAF와 펜톤 산화 실험을 수행한 결과 7분내에 TPH(Total Petroleum Hydrocarbon)와 COD(Chemical Oxygen Demand) 농도가 각각 1.5mg/L와 40.0mg/L 이하로 감소하는 것으로 나타났다. 하지만 펜톤 산화 반응으로 인하여 슬러지 농도가 약 5배 가량 증가하여 후단에 침전조를 설치하는 것이 바람직하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.294-294
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• 2020

연안표사는 해안의 정선이 후퇴해 침식이 심각해지는 한편, 항만·어항에서는 토사가 퇴적되어 선박이나 어선의 항로나 정박지 매몰로 선박의 항행 및 어업 활동에 지장을 초래하며 하천 하구부에서는 하구 폐쇄로 치수상의 문제점 등이 발생한다. 항만과 어항 관리자는 항로나 정박지의 매몰 대책에 대한 검토와 해안 관리자는 해안 보전 대책에 초점을 맞춰 제각기 목적을 위한 대책 검토를 수행하고 있다. 이처럼 매년 적지 않은 비용이 소요됨에도 불구하고 뚜렷하고 효과적인 대책 없이 연안에 인위적인 변화를 발생시켜 어디에선 모래가 퇴적되고 그 영향에 따라 또 다른 곳에서는 침식되는 악순환이 반복되고 있다. 연안침식 방지를 위한 대책을 구축하기 위해서는 어느 한 곳에 중점적인 대책이 아닌 표사계 전체의 관점에서 상호 간의 간섭 효과를 고려한 통합적인 관점으로부터 대책을 강구해야 할 것이다. 연안지역에서의 표사수지는 산지, 댐, 하천, 해안 등 각각의 영역으로부터 유입 및 유출에 따라 안정된 해안이 조성된다. 하지만 환경적 및 인위적 변화에 따라 안정된 표사수지는 파괴되며 이 영향에 따라 표사의 이동이 발생한다. 지금까지의 토사관리는 각각의 영역에서 재해저감 및 토사관리를 위한 여러 대책의 효과가 나타나고 있으나 통합적인 토사관리에 있어 상호간의 피드백이 단절되어 연안역에서 발생하는 침식에 대한 정확한 원인 규명에 많은 어려움과 문제점이 발생하고 있다. 이처럼 통합적인 연안침식 관리를 위해서는 연안역으로 유입되는 토사의 이동 메커니즘 규명이 매우 중요하며 이를 바탕으로 정확한 유사량 산정을 통해 적절한 대책을 마련할 수 있다. 또한, 지역적 특징이 강한 우리나라에서는 통합적인 연안관리를 위한 구체적인 방안 검토가 이루어지고 있지 않지만, 일본에서는 지속적인 관측과 모니터링 조사를 통해 체계적인 관리를 수행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 일본에서 진행 중인 통합적인 토사관리 가이드라인에 따른 토사관리의 구체적인 방법과 그에 따른 정선변화 및 표수사지 체계를 산정하였다.