• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.245-245
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• 2018

최근 도시화 및 산업화의 발달로 불투수면적이 증가함에 따라 건기 시 토지 표면에 축적된 오염물질이 강우유출수와 함께 하천으로 유출되는 등 수질오염의 가중과 불특정 지역에서 발생하는 비점오염원의 집중관리가 필요한 실정이다. 우리나라는 환경기초시설 등의 건설로 점오염원 관리는 강화되었지만, 비점오염원의 부하량은 점차 증가되고 있는 추세이며, 환경부 및 관계부처에서는 비점오염관리를 위한 여러 정책을 추진 중에 있다. 국내에서 사용하고 있는 비점오염저감장치는 자연형 시설과 장치형 시설로 구분되는데, 이 중 장치형 시설은 필터를 사용하여 비점오염저감의 효율성을 증가시키지만, 필터를 사용함으로써 유지관리 및 경제적인 측면에서 매우 불리하다. 이에 본 연구에서는 필터가 없는 장치형 시설을 고안하여 자연 순환기능을 최대한 유지하고, 오염물질을 최적으로 제거할 수 있는 방안을 마련하고자 수리실험을 통해 비점오염원의 제거효율을 분석하였다. 수리학적 상사법칙에 따라 원형대비 1/3축소모형과 2가지의 원형모형에 대해 총 3가지 모형에 대해 환경부에서 고시한 비점오염저감장치 기준을 뛰어넘는 유역면적, 강우강도 및 부유물질의 양으로 실험을 진행하였다. 실험결과는 유입수 농도에 대한 유출수의 농도로 계산하였으며, 장치에서 유출 직후 5분 간격으로 채취한 후, 수질공정시험법을 참고하여 부유물질에 대한 실험 중 하나인 유리섬유여과방법을 이용해 실험 결과를 도출하였다. 실험 결과, 본 연구에서 고안한 장치형 시설은 필터를 사용하지 않음에도 불구하고 환경부 기준인 부유물질 제거효율 80%이상을 만족한 것으로 나타나 현재 사용하고 있는 장치형 시설보다 유지관리 및 경제성 등이 우수할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.131-131
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• 2019

최근 기후변화와 여름철 고온 등으로 인한 녹조현상, 각종 사고로 인한 화학물질 및 유류 유출 등 수질오염과 관련된 사회적 관심이 높아지고 있다. 특히, 화학사고로 인한 유해화학물질 유출은 접촉시 인체에 악영향을 끼치며, 대기 수질 토양을 오염시키고 주변 농작물의 변색이나 괴사를 유발하는 등 발생 시 적절한 조치와 대응이 필요하다. 환경부에서는 유해화학물질 유출사고로 인한 국민건강 및 환경상의 위해를 예방하기 위해 화학물질관리법과 화학물질 등록 및 평가에 관한 법률을 제정하여 유해화학물질을 관리하고 사고에 대응하고 있다. 그러나, 화학사고 발생 시 현장인력에 의존해 공장 인근의 먼지, 악취 등을 감시하거나 화학물질의 유출이 우려되는 곳에 제한적으로 검출센서를 설치해 사고를 감시하고 있으나 미설치 지역에 대한 능동적 탐지가 어렵고, 공간적 분포 탐지가 불가능하여 초동 대응에 한계가 있다. 한편 최근 초분광 영상을 활용하여 물질 고유의 특성을 분석함으로써 토지피복, 식생, 수질 등의 식별에 활용되고 있어 화학물질 감지 가능성도 보여주고 있다. 하지만, 초분광 센서를 활용한 하천의 화학물질 감지를 위한 연구는 아직 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 우선 유해화학물질의 일종인 황산, 염화티오닐, 톨루엔을 대상으로 지점 분광복사계로 촬영하여 각각의 화학물질이 갖는 분광특성을 수집하여 초분광 영상으로 상호 구분이 가능한 지 확인하고자 하였다. 이상치 검출 및 신뢰도 높은 자료를 구축하기 위해 다회 반복촬영하였으며 반사도의 표준화를 위해 백색판을 동시에 측정하고 이를 정규화하여 분광 라이브러리를 구축한 결과, 대상 화학물질 별 식별이 가능하다는 결과를 도출하였다. 이러한 가능성에 기반하여 추가적인 유해화학물질 분광 라이브러리 데이터베이스를 구축하면, 사고물질의 식별 및 농도를 즉각적으로 확인하고 실시간 모니터링에 적용하여 신속하게 화학사고 발생여부 감지 및 대응에 활용될 것으로 기대한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.41 no.5
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• pp.493-504
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• 2021

The target site, Goejeongcheon flows through downtown of Saha-gu, Busan and it connects to the Nakdong-gang estuary. But non-point pollutants and sewage sludge are partially flowing into the stream and deposited. As a result, dissolved oxygen concentrations of the stream were observed close to the anaerobic condition. Multistage Vortex Aerator was applied for restoring this urban stream. It dissolves oxygen by repeatedly causing collisions between water and oxygen by vortex flow. The changes in water quality and odor were monitored for 2 months while circulating 1 m³/min of water with 22 ppm dissolved oxygen. As a result of the operation, the dissolved oxygen was improved from slightly Bad (4)~Bad (5) to Good (1b)~Normal (3) grade, and the total phosphorus concentration was decreased by 76 % on average. In the case of complex odor, a maximum reduction of 84.5 % was observed on the day the entire river was anaerobic. Through this study, we evaluated the feasibility of applying pure oxygen and Vortex Aerator for the the stream restoration. It is expected that the results of this study can be used for full-scale design.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.253-253
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• 2023

유역의 수량, 수질, 수생태, 지하수, 하천환경, 기후변화, 오염원, 하천 친수공간, 농업경작지 등 수자원 관점의 물순환의 범위를 넘어서 환경, 기후변화 적응, 경제성, 사회문화 등 다양한 분야를 포함한 통합적인 유역의 물관리 이슈와 문제점을 해결할 필요가 있다. 물순환 관리의 개념은 국토개발과 도시화에 따라 파생된 물순환 왜곡 및 그에 따른 제반 물문제(홍수량 증가에 따른 침수피해, 직접 유출량 증가에 따른 가용 수자원의 감소 등)의 해결을 위한 물관리 행위 전체로 볼 수 있다. 물순환 관리의 범위는 홍수량 감소를 위한 홍수관리, 가용 수자원의 증대를 위한 물 확보 등 물관리 전반을 포함해야 한다. 기존의 물순환 사업은 비점오염 관리에 중점을 두고 LID를 활용한 빗물 침투율 증대와 빗물 재이용 등의 관련 정책을 추진하였으나 이는 물순환 체계 전반을 다루고 있지 못하고 수질 개선에그 효과가 집중되었다. 따라서, 수량·수질·수생태·재이용 등을 종합적으로 고려한 물순환 관리에 대한 연구가 필요하며, 이를 통하여 개별적이고 시설물 중심인 기존 대책의 한계를 극복하고 통합물관리 관점의 물순환 건전성을 기반으로 유역의 안심공간 조성방안을 수립할 필요가 있다. 본 연구에서는 물순환 전반을 연계한 통합적인 물관리를 통하여 물 안심공간을 조성하기 위한 토대를 제시하는 것을 목표로 하며, 통합물관리 관점의 물순환 관련 데이터 수집, 유역별 물순환 수준의 진단 및 평가를 통하여 시범사업 모델을 마련하고, 사업에 따른 효과분석을 기반으로 중장기 추진계획 수립을 통한 실행력을 확보하는 것을 목적으로 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.394-394
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• 2021

이상기후로 인한 강우패턴의 변화는 상류 유역에서의 토양 유실, 비점오염물질의 발생을 가속화시켜 하류 수계의 수질 및 수생태 건강성에 악영향을 미치고 있다. 낙동강 수계에 위치한 내성천 유역에서는 토양 침투율이 높은 토양군으로 구성되어 있어, 강우 시 유출량 및 유사유출량의 비율이 높아 비점오염 저감을 위한 대책 수립의 중요성이 지속적으로 제기되어 왔다. 특히, 내성천 유역 내 상류에 위치한 토일천 및 낙화암천 소유역에서는 다양한 영농활동과 대규모 및 소규모 축사의 영향으로 강우 시 다양한 비점오염물질이 많이 발생하고 있다. 하류 하천에서의 수질을 효율적으로 개선하기 위해서는 비점오염 발생량이 높은 상류 소유역을 대상으로 적절한 최적관리기법 선정과 이에 대한 정량적인 평가 방법이 필요하다. 최근 식생여과대, 침사지 등과 같은 다양한 최적관리기법 중 인공습지에 대한 점오염원 및 비점오염물질 처리 효과가 국내·외 여러 모니터링 연구를 통해 증명되었다. 그러나 아직까지 유역 내 다양한 토양 및 토지이용상태와 그리고 오염원 유출 특성을 고려하여 인공습지의 조성에 따른 유역단위에서의 수질 개선 효과를 정량적으로 분석한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 장기 강우-유출 유역단위 모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 내 인공습지 모의가 가능하도록 모형 소스코드를 수정하였으며, 내성천 상류 소유역(토일천, 낙화암천)에 위치한 인공습지 조성 전후에 따른 유역 말단에서의 유사 및 비점오염물질의 저감 효율을 비교 분석하였다. 향후 본 연구의 결과는 내성천 유역을 대상으로 인공습지를 통한 유사 및 비점오염 저감 대책 수립 시 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.443-443
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• 2021

국내 하천, 호소에 유입되는 오염물질 중 30% 이상이 농업 활동 등으로부터 기인한다. 정부 부처는 '04년부터 농업 비점오염원 저감 대책을 수립·시행하고 있으나 농촌 인구 고령화, 열악한 재정환경, 관행화·고착화 된 농법 등으로 인해 주민참여 및 대책 적용의 한계가 있었다. 금호강 상류 보현산댐 유역은 대부분 임야로 고현천 등 상류 하천변에 사과원이 밀집되어 있다. 또한, 유역면적이 32.16km²로 좁고, 유로 연장 5km 이내로 짧으며 하천 경사가 급해 강우시 토양 유실량이 많고 유출속도가 빠르다. 이러한 유역 특성상 상류 사과원은 '16년 보현산댐 담수 이후 매년 반복적으로 발생하는 녹조 등 수질 문제를 초래하는 주요 비점오염원으로 지역사회 이슈가 되었다. 이에 따라 K-water는 낙동강수계관리위원회 환경기초조사사업의 일환으로 지역주민들과 논의를 통하여 댐 상류 사과원에 친환경농법(심층시비)를 적용하고 수질 개선 효과를 분석하였다. 심층시비는 과수 주변 토양 천공 후 퇴비를 시비하는 친환경농법으로 표층시비에 비해 초기 강우유출 오염물질량을 저감하고 퇴비 사용량도 줄일 수 있다. 금번 연구에서 실제 운영 중인 농지('19년 24천평, '20년 27천평)을 대상으로 심층시비를 시범적용한 결과, 퇴비 사용량은 표층시비의 50% 수준으로 감소하였고 과수 생육 및 품질에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 강우 시 유출농도는 표층시비 대비 TOC 5.0~41.3%, T-P 4.0~57.3% 감소했다. HSPF 유역 모델링 분석 결과, 전체 과수원 중 70% 농지에 심층시비를 적용한 경우, 하절기 유역 T-P 유입부하량이 5.0~6.8%(소유역 최대 28.2%) 감소하는 것으로 예측되었다. 본 연구결과를 바탕으로 심층시비를 확대 적용하고 유역 수질관리에 기여하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.264-264
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• 2022

하천의 합류부는 두 개 이상의 하천이 하나로 합쳐지는 구간으로 서로 다른 특성으로 인해 급격한 흐름의 변화와 수리학적 지형변화가 발생하는 구간이다. 하천의 합류부에서는 유체의 물리화학적인 특성과 흐름 구조의 변화가 발생할 수 있다. 흐름 구조의 변화로 인한 유사 이송으로 세굴과 같은 지형적인 변화가 발생할 수 있다. 합류부의 혼합을 이해하기 위해서는 본류와 지류의 다양한 유입조건에 따른 공간적인 패턴을 분석하는 것이 중요하다. 그러나, 대부분의 합류부 연구들은 실측에 기반한 공간적인 패턴 분석의 어려움으로 인해 실내실험 또는 수치모형에 의존하여 연구가 수행되어, 실측자료에 기반한 공간적인 수체혼합의 분석은 매우 제한적이었다. 따라서, 본 연구에서는 하천 합류부의 혼합 현상을 규명하는 인자로 흐름 방향 유속, 2차류와 수심 등 기본적인 수리학적 인자들 외에 연직, 수평 방향으로 측정한 수질 자료와 드론 영상을 활용하여 합류부의 혼합 특성을 해석하고자 하였다. 수질 자료 중 하천의 혼합을 가장 잘 확인할 수 있는 인자로써 전기전도도와 온도를 활용하였다. SonTek ADCP를 이동식으로 횡단하여 측정해 흐름 방향 유속과 2차류, 수심을 확인하였다. ADCP를 운용함과 동시에 YSI의 수질센서를 활용하여 연직, 수평 방향으로의 전기전도도와 온도의 분포를 확인하였다. 또한, 합류부의 2차원 공간적인 분포를 확인하기 위해 드론 영상을 촬영하였다. ADCP, YSI, 드론의 계측자료는 한국의 낙동강과 남강 합류부에서 측정되었고, 분석 결과 계측장비 간의 경향성이 일치하였다. 또한, 이전에 진행된 해외의 합류부 연구 결과와 유사한 결과가 관측되었으나, 일부 부분에서는 다른 결과를 보였다.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.27 no.2
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• pp.111-119
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• 2008

This study was conducted to evaluate water quality and pollutant loads on small agricultural watershed in Jeonbuk province. The EC level of investigated watershed ranged from 0.07 to 0.52 dS/m, BOD level ranged from 0.1 to 5.0 mg/L, and $COD_{Cr}$ level ranged from 0.6 to 17.7 mg/L. As above, contents of water quality indicators covered wide range, but each indicator was alike in mean content every other year. The contents of EC, $Ca^{2+},\;Mg^{2+},\;K^+\;and\;Na^+$ were decreased in rainy season, but the contents of BOD, $COD_{Cr},\;COD_{Mn}$, T-N and T-P were not greatly different as compared to dry season. And high content of SS showed substantial sediments near the surface flow out and influence on water system in rainy season. The pollutant loads measured in terminal of watershed were $9.6{\sim}757.9$ kg/day for BOD, $51.2{\sim}1418.5$ kg/day for T-N and $0.3{\sim}44.7$ kg/day for T-P. The pollutant loads of BOD, T-N and T-P in rainy season increased several times as compared to dry season. In rainy season, watershed with more than 30% in the proportion of paddy field to land showed relatively low discharge and pollutant loads in comparison to watershed with less than 30%. The discharge of watershed in rainy season increased 5.7times compared with the dry season in watershed with less than 30% in the proportion of paddy field to land, whereas was only 2.3times in watershed with more than 30%. The correlation coefficient($R^2$) of regression between discharge and pollutant loads of T-N were higher than those of BOD and T-P.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.37 no.4
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• pp.218-227
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• 2015

A prerequisite for precise quantification of nanomaterials contained in environmental samples is to prepare suitable preservation conditions of samples. This study was initiated to suggest preservation conditions of aqueous samples for analyses of metal nanomaterials. Variation in the size of silver nanomaterial (cit-AgNP) was observed according to change in various conditions, such as pH, electrolyte concentration, temperature, nanomaterial concentration, and time. Aggregation of AgNP was characterized for each environmental condition, and finally proper preservation conditions of samples were proposed based on experimental results on AgNP aggregation. In addition, the preservation period of sample was computed by the doublet time of AgNP. The results indicate that the aggregation rate of cit-AgNP was close to 0 at the conditions of pH of ${\geq}7$, electrolyte ($Ca(NO_3)_2$) concentration of ${\leq}3mM$, temperature of $4^{\circ}C$, and cit-AgNP concentration of ${\leq}2mg/L$. Furthermore, the experimental results on doublet time of cit-AgNP suggest that maximum preservation period was evaluated to be 15.79~17.53 days when the concentration of 100 nm cit-AgNP is assumed to be $1{\mu}g/L$ which is considered as an environmentally-relevant concentration of engineered nanomaterials. Our results suggest that samples should be preserved at $4^{\circ}C$ and analyzed within 2 weeks.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.27 no.4
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• pp.328-336
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• 2008

Metal mining district drainage is a well recognized source of environmental contamination. Oxidation of metal sulfides produces acidic and metal-rich waters that contaminate local surface water and ground water in mines, mine dumps, and tailing impoundments. This monitoring study was carried out to investigate the stream water quality and pollution as affected by the Sambo mine drainage in relation to the relative distance from the mine. It obvious that pH values of the mine drainage ranged from 5.8 to 6.9, while the average concentrations of the dissolved chemical constituents for EC, $SO_4^{2-}$, $K^+$, $Ca^{2+}$, and $Mg^{2+}$ were $1.77\;dS\;m^{-1}$, 929, 14.6, 263.3, and 46.9 mg/L in mine drainage discharged from the main waste rock dumps (WRD), respectively. Furthermore, EC values and sulfate concentrations exceeded the critical toxicity levels in agricultural water for rice plant ($1.0\;dS\;m^{-1}$ for EC and 54.0 mg/L for $SO_4^{2-}$). Also, the average of dissolved cadmium concentrations ($0.016{\sim}0.021\;mg/L$) was higher than water quality standard (0.01 mg/L) for agricultural water in Korea, in addition to Zn, Fe and Mn were higher than trace metals maximum concentrations which recommended by FAO for irrigation water. The results indicate that mine drainage discharged from the Sambo mine affected stream water at least to distance of 1 km downstream of the mine water discharge point. EC values, $SO_4^{2-}$ and $Ca^{2+}$ concentrations in discharged water positively correlated with dissolved Cd, Zn, Al and Mn concentrations, while the pH values negatively correlated. In addition, EC values, $SO_4^{2-}$ and $Ca^{2+}$ concentrations were negatively correlated with pH values.