• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.338-338
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• 2015

하천으로 유입되어 수질 오염을 야기하는 오염원은 오염 배출원이 명확하여 하나의 점으로 나타낼 수 있는 점오염원(Point Source)과 오염원이 명확치 않은 비점오염원(Non-point)으로 구분된다. 생활하수, 축산폐수와 같이 오염원이 명확한 점오염원은 하천 유입 이전에 처리장을 거쳐 정화작업이 가능한 반면, 비점오염원은 오염원이 명확치 않아 처리에 어려움이 따른다. 또, 오염물의 양과 이동 경로가 예측이 불가능하고 강우시에는 특별한 처리 없이 하천으로 바로 유입된다. 비점 오염원의 종류는 토사, 영양물질, 유기물질, 농약, 바이러스 등 다양하다. 이 중에서 토양에 흡착되어 이동하는 질소와 인은 하천으로 유입되어 부영양화를 야기하는 특성이 있어 더욱 처리가 필수적이다. 이러한 비점오염원으로 인한 수질 오염을 줄이기 위해 여러 최적관리기법(Best Management Practices, BMPs)이 제시되어 있으며 오염 물질의 하천 유입을 차단하는 것에 중점을 둔다. 가장 널리 이용되는 방법으로는 비점오염원 저감시설 중 하천변에 식물체를 설치하여 토양의 유실을 막는 식생대(Vegetative Filter Strip, VFS)가 있다. 식생 밀집 지역의 설치를 통해 표면 유출을 차단하고 토양 유실 감소와 수체로의 오염물질 확산을 막을 수 있다. 이에 VFSMOD-w를 이용하여 강우시 식생대를 통한 토양 유실 감소 효율에 대한 연구를 수행하였다. 연구 대상 지역으로 비교적 수문 및 토양 자료가 풍부한 청미천 유역을 선정하였다. 그 결과, 식생대의 길이와 식생대 내 식물체의 파종간격이 가장 지배적인 영향을 미치는 것이 확인된다. 이때, 식물체의 종류는 식물체 파종으로 인해 변화되는 토양의 수정된 Manning의 조도계수로 구분한다. 모든 강우 및 식물체 조건이 동일할 때, 식생대 내 식물의 파종 간격이 좁고 식생대의 길이가 길수록 토사 저감 효율이 증가하는 결과가 도출되었다. 식물체의 높이, 식물체의 종류 및 식물의 파종간격이 입력 자료로 요구되나 이 중 식물체의 높이는 토사 저감 효율에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또, 동일한 강우 조건에서 식생대의 길이가 0.5 m에서 1.0 m로 2배 증가하였을 때 토사 저감 효율이 두 경우 모두 95% 이상의 효율을 보이는 것이 나타났다. 이는 식생대의 길이가 증가할수록 토사 저감 효율이 증가하나 일정 길이 이상이 되면 대부분의 토사가 저감되는 것을 의미한다. 결론적으로 식생의 파종 간격이 좁을수록 토사 저감 효율이 증가하더라도 식물체의 성장을 고려한 적절한 파종 간격을 선정하여야 한다. 즉, 식생대의 설치는 적절한 파종 간격 및 식생대 길이를 식생대 설치지역의 강우 특성에 따라 결정지어야 한다고 판단된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.53 no.6
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• pp.695-701
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• 2020

This study aimed to monitor a pilot-scale vertical flow reactor (VFR) system being operated in long-term for water quality control of pH-neutral mine drainage containing Fe, Mn and As, discharged in D mine site. The treatment systems of VFR and zero manganese reactor (ZMR) consisted of sand/limestone, and steel slag/limestone, respectively. The systems were operated during about six months in order to evaluate their long-term treatment efficiency It was observed that both pH and alkalinity of mine drainage were remarkably increased and more than 98% of Fe, As and Mn ions was continuously removed during the tested period of time. In conclusion, the field results of this work demonstrated that the vertical flow reactor system can effectively treat mine drainage contaminated by Fe, As and Mn.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.502-502
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• 2023

지난 140여년(1880~2022)간 지구의 연평균 기온은 약 1.5℃ 상승하였다. 이에 따라 폭염, 홍수, 가뭄 등 이상기후 발생이 급증하고 있으며, 생태계가 급격히 변화하여 담수호의 산소량 또한 급속히 감소하고 있다. 소양호는 총길이 60 km, 유역면적 2.703 km², 최대저수량 29억톤으로, 유역면적은 북한강 유역의 25%에 달하며 북한강 상류에 위치하고 있는 국내 최대의 인공호이다. 따라서 소양호 유역의 관리는 북한강 유역의 수질 관리와 수도권 수자원 공급의 핵심 중 하나라고 볼 수 있다. 그러나 기후변화에 따라 소양호의 성층현상에도 변동이 생겼을 것으로 판단되고 있다. 호소의 성층현상은 수심에 따른 온도의 변화로 발생하는 현상으로, 성층현상이 심하면 유체는 연직운동이 제한되고 상대적으로 수평방향 운동이 활발해진다. 소양호는 수심이 매우 깊으며, 열용량이 크기 때문에 여름에 성층이 형성되는 온대일순환호(warm monomictic lake)로 분리된다. 성층현상이 심하면 호소 하부의 저층에서는 용존산소가 거의 없어 혐기성 상태가 되고, 침전된 유기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되기 때문에 수질은 크게 악화된다. 따라서 본 연구는 30년간의 소양호의 수온과 DO의 변동을 분석하여 성층현상의 변동성을 파악하고자 하였다. 이에 따라 약 30년간(1993년 1월~2022년 12월) 0~90 m까지 측정한 수온, DO 데이터를 이용하였다. 데이터는 매달 최소 1회~최대 5회 측정된 자료 중 가장 수심이 깊게 측정된 날의 자료를 이용하였다. 1월과 2월의 데이터는 동절기로 인해 소양호 조사를 실시할 수 없어 제외하였다. 수온의 경우 30년간 서서히 증가하는 경향을 보였으며 0~90m 전반에 걸쳐서도 대체로 증가하는 경향을 보였다. 또한 6월에 성층현상이 더 심해지고, 겨울에는 연직운동이 감소하는 모습을 보였다. DO의 경우 용존산소가 중층에서 최저를 보이는 Metalimnetic oxygen minimum을 보였으며, 2008년까지는 거의 매년 농도 2.0mg/L 이하인 달이 있었으나 그 이후에는 회복되어 대부분 2.0 mg/L 이상을 보였다. 그러나 심층의 경우에는 2014년부터 DO 농도 3 미만으로 떨어지는 경우가 증가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.401-401
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• 2021

최근 급격한 기후변화로 인한 기온, 강수량 등의 시·공간적 변화는 홍수, 가뭄 등과 같은 자연재해의 빈도와 규모를 증가시키고 있다. 특히 한강수계 주요 하천에서는 급격한 도시화 및 산업화로 인한 물 수요의 증가와 기후변화로 인한 강수량 감소 그리고 하천변 시설에서의 과다한 지하수 이용으로 인해 지하수위 변동이 발생하고 있다. 2017년 국가 지하수관측연보 및 지하수조사연보에 따르면 한강수계에 위치한 전체 569개 관정 중 암반층 관정과 충적층 관정의 최근 5년간 지하수위 평균 변동폭은 각각 3.91 m, 2.73 m로 조사되었으며, 10년 이상 장기관측 자료를 보유한 430개소 관정 중 228개소 관정에서 지하수위 하강 추세를 보이는 것으로 조사된 바 있다. 이처럼 강우나 하천수위 등 자연적인 원인과 양수, 유출 등 인위적인 원인에 의해 발생하는 지하수위의 하강은 지반 침하의 주요 원인이 되며, 하천 기저유출의 변화에도 큰 영향을 미치고 있다. 기저유출은 하천으로 단기 유출되는 지하수로 평수기 및 갈수기 하천 유량의 대부분을 차지하고 있기 때문에 건기시 하천 수질과 수생태계 관리에 있어 매우 중요한 요소에 해당된다. 따라서, 기후변화에 의한 이상가뭄 발생 등을 대비하기 위한 비상용수 또는 대체수자원으로서의 지하수 개발수요가 증가하는 추세에 따라 기저유량 확보 및 수질 개선 방안을 수립하는 것은 지속가능한 수자원 이용·관리 측면에 있어서 매우 중요하다. 현재 활용되는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF(Hydrological Simulation Program Fortran) 수문모형의 경우 지표유출 모의에 있어서 다양하게 활용되고 있으나 기저유량의 특성을 고려하기 위해서는 지표하 수문거동 모의가 어렵다는 한계가 있다. 또한 지표하 수문거동 모의가 가능한 MODFLOW의 경우 지표유출을 모의하기 어려운 한계가 있다. 이를 극복하기 위하여 SWAT-MODFLOW 모형이 개발되었으며, 본 연구에서는 SWAT-MODFLOW 모형을 활용하여 신둔천 유역을 대상으로 유량 및 지하수위 모의결과를 검보정하여 기저유량을 산정하고 변동특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.391-391
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• 2022

상수도관은 시간이 경과됨에 따라 노후화가 진행되고 탁수 및 적수문제를 일으킬 가능성이 높아진다. 현재 우리나라는 전체 상수도관 중 경과년수를 초과한 노후 상수도관이 많은 부분을 차지하고 있기 때문에 개선이 시급한 실정이다. 하지만 전체 상수도관을 교체하는 것은 막대한 예산이 필요하기 때문에 현실적으로 어려운 문제이므로 상수도관의 적수 및 탁수 위험도 분석을 통하여 상수도관의 교체 또는 개량 우선순위를 결정하고 개선사업을 실시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 적수 및 탁수발생을 일으키는 인자들을 도출하였다. 먼저, 박리위험도와 퇴적위험도로 분류하여 적수와 탁수의 발생 위험도를 분석하였다. 퇴적위험도의 인자에는 평균유속지수, 정체지수, 관경지수, 경과년지수, 그리고 관길이지수를 적용하였고 박리위험도의 인자에는 유속차이지수, 유향변화지수, 영향범위지수, 관길이지수, 그리고 수충격지수를 적용하여 위험도분석을 수행하였다. 적용 지역은 인구 85만명의 중도시이며 4개동에 걸쳐서 위험도분석을 진행하였고 퇴적위험도가 높은 관과 박리위험도가 높은 관을 선정할 수 있었다. 또한 결과분석을 통해 박리위험도와 퇴적위험도 모두 높은 관을 선정할 수 있었다. 박리위험도와 퇴적위험도의 인자들 중에서 유속 관련지수의 경우 박리위험도에서는 유속이 빠를수록 위험도가 높고 퇴적위험도에서는 느릴수록 위험도가 높기 때문에 박리와 퇴적위험도가 모두 높다는 것은 수질문제를 일으킬 가능성이 매우 높은 관으로 판단할 수 있다. 같은 지역(동)에서 박리위험도와 퇴적위험도를 분석한 결과, 최근 개발된 경관년수가 오래되지 않은 지역의 경우는 박리위험도와 퇴적위험도의 최대값과 최소값의 차이가 3배 정도 되는 것으로 나타났다. 하지만 경과년수가 오래된 지역의 경우는 박리위험도의 경우, 가장 높은 관의 박리위험도가 가장 낮은 위험도와 7배 이상이 차이가 났고 퇴적위험도의 경우 약 10배 이상 차이가 나는 것으로 나타났다. 이는 경과년수에 의한 차이뿐만 아니라 인구감소나 인구고령화로 인해 낮 시간 수도사용량이 매주 적어서 발생하는 것으로 판단된다. 향후 본 연구결과를 적용하여 상수도의 적수 및 탁수 발생 위험도가 높은 관로를 선정하고 이에 대한 집중적인 관리감독을 진행한다면 상수도 수질문제로 인한 민원을 대폭 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.30 no.6
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• pp.986-995
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• 2016

The objective of this study was to analyze the distribution of endangered fish species and elucidate their relations on chemical water quality, physical habitat conditions and ecological stream health. The dominant species in the watershed was Pseudopungtungia nigra (Pn), Gobiobotia macrocephala (Gm), Gobiobotia brevibarba (Gb), Liobagrus obesus (Lo), and Iksookimia choii (Ic) in the order. The species of Pn designated as "critical endangered species (I) (CER)", was most widely distributed species among the endangered species, so the designation of the species should be re-evaluated. The endangered species was most popular (4 species, 384 individuals) in the Cho-River region of eighteen lotic regions. According to the analysis of chemical tolerance limits in the habitats with endangered fish species, biological oxygen demand (BOD) and total phosphorus (TP) was analyzed as "very good" (Ia) and "good condition" in the chemical criteria of the Ministry of Environment, Korea. Also, chemical conditions, based on ammonia-N ($NH_{4+}$), total nitrogen (TN), phosphate-P ($PO_{4^-}P$) were much better in the habitat with endangered species (Hw) than the habitat without endangered species (Ho). In the meantime, the species of Ic showed wide ranges on the chemical tolerance, so physical habitat conditions, such as the size of substrate particles (sand) and hydrological regime, were considered as more important factors than the chemical water quality, if the water quality is not largely degraded. The endangered species were also more distributed in the high-order (4-6) streams than the low-order (1-3) streams. The evaluation of ecological stream health, based on multi-metric model of the Index of Biological Integrity (IBI), showed the large difference between the Hw (21.6, fair condition)and Ho (30.5, good condition), indicating that the habitat maintained well chemically and physically had higher distributions of endangered species. Overall, the designation of CER on the Pn should be re-evaluated due to wide-distributions, and the protections from water pollution and the habitat conservations on the endangered species are necessary in the watershed.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.39 no.5
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• pp.255-264
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• 2017

To evaluate the water quality changes in agricultural reservoir covered with floating photovoltaic solar-tracking systems, the water quality variations with time and depth were monitored on both six sites for light blocking zones and four sites for light penetration zones after the installation of floating photovoltaic solar-tracking systems in Geumgwang reservoir at Anseong-si, Kyeonggi province. For one year with 16 monitoring events, water quality parameters [i.e., water temperature, pH, dissolved oxygen (DO), chlorophyll-a (Chl-a), and blue-green algae (BGA)] were monitored at depths of 0.3 m, 1 m, 3 m, and 5 m, while chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) were monitored at depths of 0.3 m. Statistically, the difference in all water quality parameters was not significantly different (p > 0.05) at the level of significance of 0.05. Based on these results, the water quality data from light blocking zones (site 1~6) and light penetration zones (site 7~10) were clustered, and were compared with time and depth. As a result, the difference in water temperature, pH, DO, COD, TN, TP, Chl-a, and BGA between light blocking zones and light penetration zones was not significant (p > 0.05) with different time and depth. For Chl-a and BGA, some data from light blocking zones greater than light penetration zones were temporary observed due to the severe drought, low water storage rate, and over growth of periphyton. However, this temporal phenomenon did not impact the water quality. Considering the small water surface area (${\leq}0.5%$) covered by floating photovoltaic solar-tracking systems, the mixing effect of whole Geumgwang reservoir caused by Ekman current and continuous discharge were more dominant than the effect of reduced solar irradiance. Further study is warranted to monitor the changes in water quality and aquatic ecosystems with greater water surface area covered by floating photovoltaic solar-tracking systems for a long time.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.33 no.5
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• pp.605-619
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• 2019

The objective of this study was to analyze eutrophication characteristics, empirical model analysis, and variation of water quality according to monsoon intensity in Hapcheon Reservoir for 16 years from 2002 to 2017. Long-term annual water quality analysis showed that Hapcheon Reservoir was in a meso-nutrition to eutrophic condition, and the eutrophic state intensified after the summer monsoon. Annual rainfall volume (high vs. low rainfall) and the seasonal intensity in each year were the key factors that regulate the long-term water quality variation provided that there is no significant change of the point- and non-point source in the watershed. Dry years and wet years showed significant differences in the concentrations of TP, TN, BOD, and conductivity, indicating that precipitation had the most direct influence on nutrients and organic matter dynamics. Nutrient indicators (TP, TN), organic pollution indicators (BOD, COD), total suspended solids, and chlorophyll-a (Chl-a), which was an estimator of primary productivity, had significant positive relations (p<0.05) with precipitation. The Chl-a concentration, which is an indicator of green algae, was highly correlated with TP, TN, and BOD, which differed from other lakes that showed the lower Chl-a concentration when nutrients increased excessively. Empirical model analysis of log-transformed TN, TP, and Chl-a indicated that the Chl-a concentration was linearly regulated by phosphorus concentration, but not by nitrogen concentration. Spatial regression analysis of the riverine, transition, and lacustrine zones of $log_{10}TN$, $log_{10}TP$, and $log_{10}CHL$ showed that TN and Chl-a had significant relations (p<0.005) while TN and Chl-a had p > 0.05, indicating that phosphorus had a key role in the algal growth. Moreover, the higher correlation of both $log_{10}TP$ and $log_{10}TN$ to $log_{10}CHL$ in the riverine zone than the lacustrine zone indicated that there was little impact of inorganic suspended solids on the light limitation in the riverine zone.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.381-384
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• 2009

강변여과는 인공함양을 활용한 대체수자원의 대표적 방법으로 하천수를 충적층으로 통과시켜 간접취수함으로써 오염저감과 수질사고 대처 능력의 장점을 가지고 있다. 유럽을 시작으로 많은 선진국에서는 150년 정도의 개발역사를 가지고 있으며, 우리나라에서도 현재 낙동강을 중심으로 강변여과를 활용한 상수도 공급이 이루어지고 있다. 본 논문은 이러한 강변여과 개발을 위한 개발전 개발전략과 적절한 개발위치 선정에 대한 연구로서 게임이론적 접근을 시도하였다. 강변여과 개발을 위한 지자체간 협력 게임이론을 적용함으로써 협력관계를 통한 추가이익 발생이 가능하게 되어 강변여과 개발타당성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 입지 선정에서 대상 후보지의 인자비교를 위한 일부 항목의 자료 유무에 상관없이, 적지분석이 가능한 게임모형을 개발하고 그 적용성에 대해 검토하였다.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• v.11 no.3
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• pp.221-231
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• 1995

산업발달에 따라 불가피하게 생성되며, 대기오염의 주종을 이루면서 인체에 가장 유해한 분진입자는 산업체의 오일(oil) 및 석탄연소 보일러, 자동차, 제철/제강 및 시멘트 플랜트 등으로 부터 배출되는 미세입자(fine particle)들이며, 앞으로 이들의 제어에 관한 연구가 지속적인 관심의 대상이 될 것이다. 한 예로, 석탄연소 화력발전소로부터 1$\mum$ 이하의 입자들의 배출량은 무게비로는 1% 이하이지만 입자수의 비율에서는99%를 차지하고 있다. 이들은 매우 높은 중금속 함유량을 지니고 있기 때문에 인체의 호흡시 심각한 문제를 유발시킬 뿐만 아니라, 이러한 미세입자들은 대기중에 부유하고 있다가 비(rain)에 의하여 세정되어 수질오염까지도 유발시킨다. 1992년 2월 공포된 대기환경보전법 시행규칙에 따라 분진배출 허용기준이 장기 입법예고 되므로서 1995년 1월과 1999년 1월의 2단계에 걸쳐 현재 적용 받고 있는 분진배출 규제치보다 훨씬 낮은 선진국 수준의 분진배출 규제가 요구되고 있으며, 분진이 배출되는 인근지역주민의 민원에 대처하기 위해서는 연돌로부터 분진배출이 눈에 감지되지 않을 정도까지 분진배출농도를 관리해야할 필요성이 높아지고 있다. 이에 따라 집진장치의 효율도 중유전소 Boiler 의 경우는 90% 이상, 석탄전소 Boiler의 경우는 99.5% 이상의 고효율이 요구되고 있다.