• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.894-898
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• 2012

본 연구는 밭에서 발생하는 비점오염물질을 저감하기 위하여 기존의 볏짚거적을 이용한 저감방법에 PAM과 Gypsum을 처리하였을 때, 표면유출량과 기저유출량, 유사량 그리고 탁도 등에 미치는 영향을 모의하고자 하였다. 연구 방법은 인공강우 시험기와 토양상자를 이용한 실내실험을 통하여 지표피복재의 종류와 강우강도 그리고 경사도에 따른 직접유출량과 유사량을 측정하고 비교하였다. 경사도 (10 %, 20 %)와 강우강도 (30 mm/hr) 그리고 지표피복재의 종류에 따라 실험처리를 하였으며, 지표피복재는 볏짚(Rice straw mat)+PAM (Polyacrylamide)+Gypsum, 볏짚+PAM+톱밥 (Sawdust)+Gypsum, 볏짚+PAM+왕겨 (Chaff)+Gypsum으로 구분하여 제작하였다. 실험 결과 볏짚을 이용한 다양한 피복소재를 이용해 지표를 피복할 경우, 대조구(나지)에 대비 유출수량, 토양유실 그리고 탁도 저감에 큰 효과가 있는 것으로 나타났다. 지표를 피복한 처리구의 평균 표면 유출수량은 대조구와 비교할 때 72~85.6 %가 저감되었다. 그러나 동일조건의 Gypsum을 첨가하지 않은 연구와 비교 시 Gypsum의 혼용으로 인한 효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 세분화된 강우강도와 경사도 조건에 따른 실험이 필요하지만 본 연구의 결과에 기초할 때, 지표의 피복과 토양개량제를 첨가하는 방법은 강우 시 발생하는 표면유출수와 유사 그리고 탁수를 저감시킬 수 있는 최적영농관리방법 (Best management practice)의 하나로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1242-1246
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• 2010

호우기간 동안 내리는 빗방울의 타격에 의해 흙 입자는 침출수와 함께 이동하여 지표 아래 공극을 막는다. 다져진 지표면은 유출과 토양 유실의 원인이 된다. 발생원으로부터 유실되는 토양을 Polyacrylamide(PAM)과 지표피복재를 이용하여 저감하는 연구를 하였다. PAM은 토양 입자의 결합력을 강화시키고 이탈을 방지하여 토양 유실을 감소시키는데 효과적이다. 이 연구의 목적은 PAM을 덧붙인 볏짚거적, 볏짚거적+톱밥, 볏짚거적+왕겨 등을 이용하여 인공강우 동안 토양 유실을 저감하는 효과를 조사하는 것이다. 실험은 1시간 동안 강우를 모의했으며, 실험 도중에 6~7회 수질 샘플을 채취하였다. 초기유출시간은 총 4차 실험중에 2차를 제외한 나머지에서 볏짚거적+왕겨+PAM이 가장 느리게 유출되었다. SS와 탁도 항목에서 1차 실험을 제외한 나머지 실험에서 볏짚거적+톱밥+PAM이 효과적이었다. 단순히 PAM을 사용하는 것보다 잔여물(residue)을 같이 혼합한 피복재료가 토양 유실과 유출을 저감하는데 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 농촌지역에 토양 유실저감에 필요한 자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.336-336
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• 2011

본 연구에서는 강우시 경사지 밭에서 발생하는 토양유실량을 저감하기 위하여 지표피복재의 유무와 강우강도를 달리하여 실외인공강우 실험을 통하여 평가하였다. 인공강우 실험은 경사도 28%와 각 시험포는 $5\times30m$의 크기로 strawmat+PAM+sawdust, control(bare), strawmat+PAM, strawmat+PAM+rice husks를 4개 조성하고, 각 시험포는 하단부에 강우유출수를 채취할 수 있는 설비(flume)를 설치하였다. 대조구 실험을 위하여 각 시험포에서 발생하는 직접유출량과 유사량을 비교 분석하였다. 시험포의 토양은 양질사토로 일반 고랭지 밭의 흙과 동일한 성질을 가지고 있는 토양을 사용하였고, 지표 피복처리는 straw mat, saw dust, rice husk 그리고 PAM 등 4개의 재료를 사용하였다. 인공강우 실험은 1차 10월 18일, 2차 10월 24일, 3차 10월 30일, 4차 11월 7일로 총 21일간 각각 약 1주일의 간격을 두고 실시하였으며 인공강우 시험기의 강우강도는 각 31.1 ~ 44.4 mm/hr로 모의하였다. 연구결과 시험포에서 발생한 유출량은 지표피복을 하지 않은 대조구 시험포보다 지표를 피복한 시험포에서 약 15.7 ~ 19%의 감소한 것으로 나타났다. 유사량은 대조구 시험포보다 약 93.1 ~ 99.3% 감소한 것으로 나타났으며, 유출량과 유사량은 straw mat+PAM+sawdust와 straw mat+PAM+rice husk를 적용한 시험포에서 저감효과가 큰 것으로 나타났다. 이와 같이 지표피복처리는 강우가 발생하였을 때 강우타격력의 감소와 유출수의 유속감소 그리고 침투능을 증가하는 역할을 하여 경사지, 농경지 및 공사현장에서 토양 유실을 저감하며, 하천이나 강으로 유입되는 탁수량의 저감에 큰 효과가 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.283-287
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• 2011

농업비점오염원의 오염원 관리를 위해서는 오염물질의 발생과 운반에 직접적으로 영향을 미치는 농업수문학 기술에 바탕을 두고 우리나라의 집약농업의 특성을 정확히 반영할 수 있는 최적관리방법의 개발과 비점오염저감효과를 검증할 수 있는 현장실험이 수반되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 지표피복재를 이용하여 밭의 토양침투를 증가시고 유속 및 유출량 감소를 통해 토양유실과 비점오염원을 저감하고자 하였다. 실험방법은 실제 영농과 동일하게 무를 재배한 뒤 볏짚거적을 이용하여 밭의 토양 표면을 피복하여 유량과 수질농도를 측정하였다. 연구기간 동안 총 3차례(2010년 9월 9~12일, 9월 21일, 10월 2~3일)의 강우가 발생하였고, 이때 발생한 강우량은 각 359.2 mm, 49 mm, 28.8 mm이였다. 각 시험포에서 볏짚거적으로 인해 저감된 유출량의 저감효율은 볏짚거적을 피복하지 않은 나지상태의 밭 보다 약 33∼75%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 75%의 유출률 저감 효과가 가장 크게 나타난 강우사상은 30 mm 이하의 강우가 발생한 10월 2~3일의 강우사상에서 나타났다. 강우량과 강우강도는 28.8 mm와 1.92 mm/hr으로 나타났으며, 이때 발생한 유출량은 나지에서 $0.36\;m^3$, 볏짚거적을 피복한 시험포에서는 $0.08\;m^3$이 발생하였다. 나지상태와 볏짚거적을 피복한 시험포의 오염부하의 값을 비교한 결과 볏짚거적을 피복한 시험포에서 $BOD_5$ 항목은 64.3%, SS 80.8%, $COD_{Mn}$ 66.7%, DOC 80.2%, T-N 56.6% 그리고 T-P 56.1%의 오염부하 저감효과가 나타났다. 본 연구의 결과와 같이 지표를 볏짚거적으로 피복할 경우 시험포에서 유출시작 시간 지연효과와 강우에 의한 첨두유출량 및 유출량 감소 효과가 나타나는 것으로 나타났으며, 연구결과는 농업 비점오염원의 최적관리를 위한 과학적 근거자료 제공 및 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.42-48
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• 2008

신뢰성 해석을 이용하여 해수면 상승에 따른 경사식 해안 구조물의 안정성 및 기능성을 정량적으로 평가할 수 있는 위험도 평가 시스템을 개발하였다. 안정성 평가를 위한 피복재의 해석에서는 피복재의 대표입경과 제체의 경사, 기능성 평가를 위한 처오름의 해석에서는 제체의 경사와 마루높이를 변화시키면서 해수면 상승 전 후의 파괴확률이 정량적으로 산정 되었다. 위험도 평가 시스템을 임의의 단면에 적용하여 해수면 상승에 따라 안정성과 기능성이 얼마나 감소하는지를 정확히 판정할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과는 해수면 상승 후에도 전과 동일한 안정성 및 기능성을 회복하기 위해서 어떤 변수들을 보수 보강해야 하는지, 또한 새로운 구조물 설계 시 설계변수들을 얼마나 강화해야 하는지의 기초 지표로 이용될 수 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.47-53
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• 2014

We investigated the effect of straw mat cover and soil amendments on the reduction of runoff, non-point source pollution load and yield of a Chinese cabbage from alpine fields. Two plots on sandy loam soil were prepared. Experimental treatments were control and rice straw mat cover (3,300 kg/ha)+Polyacrylamide (PAM) (5 kg/ha)+Gypsum (1 ton/ha) (SPG). A variety of Chinese cabbage was cultivated and runoff was monitored during a growing season in 2012. Monitoring was conducted to seven times. Runoff rate of SPG plot was lower than those of control plot. The reduction rate of runoff from SPG plot was 29.4 % compared to control plot. The reduction rate of suspended solids (SS), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) load of SPG plot was 86.5 %, 34.7 % and 39.1 %, respectively. Yield of a Chinese cabbage from SPG plot (39,646 kg/ha) was greater than that of control plots (28,482 kg/ha). It was concluded that the use of SPG on soil surface could not only reduce the NPS pollution loads in receiving waters but also help increase the crop yield.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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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.

• 한국농공학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.31-38
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• 2014

Four actual cultivations were prepared and a variety of soybean was cultivated. A H-flume, an automatic water level gauge and an automatic water sampler were installed at the outlet of each plot equipped for the measurement of flow rate and its water quality. The amount of rainfall of the study area in 2013 was measured as 975.6 mm which was much lower than the annual average rainfall of 1,271.8 mm, resulting in less occurrences in rainfall-runoff events. Rainfall-runoff events were occurred three times during the rainfall event of 4~5 July, 23 and 24 August. The characteristics of NPS pollution discharge of the plots and the reduction effect of the selected BMPs were analyzed during these events. The reduction effect of straw mat and soil amendments (Polyacrylamide (PAM) and Gypsum) on runoff ratio ranged between 38.2 and 92.9% (average 71.6%). The NPS pollution load reduced between 27.7 and 95.1% (average 70.0%) by the application of rice straw mat and soil conditioner when compared with that of control plot. Soybean yield (2,133.3 kg/ha) of the straw mat covered plots increased by 14.3% when compared with control (1,866.7 kg/ha). The effect of straw mat on the yield was not economically viable if the material and accompanying labor costs were considered. The data collected and analyzed on different soil textures and crops in this study are expected to be a fundamental reference for the expansion of the results to the application nationwide and the development of NPS pollution management policies.

• 한국농공학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.29-37
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• 2011

Effect of rice straw mat and wood shaves on the reduction of runoff and nonpoint source (NPS) pollution loads from field plots were experimentally studied. Three runoff plots of $5{\times}22$ m in size and 3 % in slope were prepared on a loamy sand field. Each plot was equipped with a flume to measure runoff and collect water samples. Experimental treatments of surface cover were bare, wood shaves (1,000 kg/ha) and rice straw mat cover (3,000 kg/ha). Under radish was cultivation. During the growing season of the radish, three rainfall-runoff events were monitored. Effect of wood shaves and straw mat cover on runoff reduction was 4~30 % and 33~75 % respectively compared to control. The effect on NPS pollution reduction was 36.8 and 64.3 % in BOD, 41.1 and 80.8 % in SS, 34.0 and 56.1 % in TP and 28.0 and 56.6 % in TN respectively. It was analyzed that the reduction of runoff and NPS pollution were mainly contributed by the decrease of rainfall energy impact and flow velocity and the increase of infiltration due to the surface cover materials. Rice straw mat showed very stable soil cover while large portion of wood shaves were lost during heavy storm events. It was concluded that straw mat was an efficient cover material to reduce NPS pollution from upland fields.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1247-1252
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• 2010

강원도 평창군 대관령면 횡계리에 위치한 고랭지 밭을 2008년 3월부터 2009년 12월까지 발생한 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하여, 경지단위의 밭에서 발생하는 비점오염부하를 측정하고, 작물에 의한 발생량을 비교하였다. 2008년에는 감자를 재배하였고, 2009년에는 무를 재배하였다. 2008년의 시비량은 2009년의 시비량보다 질소 2.1배, 인산 1.9배, 칼륨 2.3배 높게 나타났다. 2008년 총 5회의 유출에 의해 SS 2,908.47 kg/ha/yr, COD 67.95 kg/ha/yr, BOD 50.72 kg/ha/yr, TN 13.29 kg/ha/yr, TP 9.97 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였으며, 2009년 총 8회의 유출에 의해 SS 3,908.34 kg/ha/yr, COD 225.04 kg/ha/yr, BOD 156.96 kg/ha/yr, TN 18.88 kg/ha/yr, TP 36.41 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였다. 2008년과 2009년의 강우량이 다르기 때문에 연 오염 부하를 유출이 발생한 강우량의 합으로 나누어 비교하였다. 비료사용량이 2008년에 약 2배 많았음에도 불구하고 단위 강우량 당 오염부하에서 TN은 0.031 kg/ha/mm와 0.029 kg/ha/mm로 큰 차이가 나타나지 않았고, COD는 0.16 kg/ha/mm와 0.35 kg/ha/mm, BOD는 0.12 kg/ha/mm와 0.24 kg/ha/mm, TP는 0.023 kg/ha/mm와 0.057 kg/ha/mm로 2009년에 2배 이상 증가하였다. 이는 비료의 사용량보다 작물의 성장에 의한 지표피복효과가 비점오염 저감에 더 효과적 작용할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 고랭지 밭에서 피복율이 높은 작물을 재배하거나 피복재에 의한 지표피복을 실시하면 비점오염의 저감을 위한 최적관리방안으로 활용 될 수 있을 것이다.