• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.3
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• pp.302-308
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• 2005

Nitrate is one of common contaminants frequently found in the bank filtrate. Biological autotrophic denitrification into permeable reactive barrier(PRB) system to reduce nitrate concentration in bank filtrate was implanted. The objectives of research are to investigate effect of inoculation, to evaluate alternative alkalinity sources, and to determine effect of hydraulic characteristics, such as retention time, flow rate on the performance of semi-pilot PRB system. Semi-pilot scale biological PRB system was installed using elemental sulfur and limestone/oyster shell as reactive materials near Nakdong River in Kyoungnam province, Korea. Nitrate concentration in bank filtrate was reduced by indigenous microorganisms in oyster shell as welt as by inoculating microorganisms isolated from the sludge of an anaerobic digester in a wastewater treatment plant. Oyster shell as well as limestone can be used as an alkalinity source. However, oyster shell resulted in suspended solids of effluent. As the flow rate in the system increased from 66 to 132 mL/min and accordingly the residence time decreased from 15 to 7.5 hours, nitrate concentration in effluent increased and nitrate removal efficiencies decreased from 75 to 58% at the fixed thickness of 80 cm of PRB.

• Economic and Environmental Geology
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• v.41 no.1
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• pp.57-62
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• 2008

The application of constructed subsurface-flow wetlands for treatment of wastewater from abandoned mines is being increased. Crushed limestone, oak chips, and mushroom composites are often employed in a bulk form, as the substrates in the bed media. Efficiency of the subsurface-flow treatment system drops with time as the hydraulic conductivity of the wetland soil decreases significantly, presumably due to chemical reactions with the wastewater. The purpose of this study is to investigate the applicability of immobilized beads carrying sulfate reducing bacteria for acid mine drainage treatment system. The ingredients of immobilized beads are organic materials such as mushroom composite and oak chips, limestone powder for a pH buffer, mixed with a modified Coleville Synthetic Brine. It was found that immobilized beads are more efficient than the bulk form for pH recovery, sulfate and heavy metal removal.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.5
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• pp.1477-1488
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• 2014

Prevalent construction of impermeable pavements in urban areas causes diverse water-related environmental issues, such as lowering ground water levels and shortage of water supply for the living. In order to resolve such problems, a rainwater reservoir can be an effective and useful solution. The rainwater reservoir facilitates the hydrologic cycle in urban areas by temporarily retaining precipitation-runoff within a shallow subsurface layer for later use in a dry season. However, in order to use the stored water of precipitation-runoff, non-point source pollutants mostly retained in initial rainfall should be removed before being stored in the reservoir. Therefore, the purification system to filter out the non-point source pollutants is essential for the rainwater reservoir. The conventional soil filtration technology is well known to be able to capture non-point source pollutants in a economical and efficient way. This study adopted a sand filter layer (SFL) as a non-point source pollutant removal system in the rainwater reservoir, and conducted a series of lab-scale chamber tests and field tests to evaluate the pollutant removal efficiency and applicability of SFL. During the laboratory chamber experiments, three types of SFL with the different grain size characteristics were compared in the chamber with a dimension of $20cm{\times}30cm{\times}60cm$. To evaluate performance of the reservoir systems, the concentration of the polluted water in terms of TSS (Total Suspended Solids) and COD (Chemical Oxygen Demand) were measured and compared. In addition, a reduction in hydraulic conductivity of SFL due to pollutant clogging was indirectly estimated. The optimum SFL selected through the laboratory chamber experiments was verified on the in-situ rainwater reservoir for field applicability.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.31 no.3
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• pp.433-445
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• 2021

Plasma blasting by high voltage arc discharge were performed in laboratory-scale soil samples to investigate the fluid penetration efficiency. A plasma blasting device with a large-capacity capacitor and columnar soil samples with a diameter of 80 cm and a height of 60 cm were prepared. Columnar soil samples consist of seven A-samples mixed with sand and silt by ratio of 7:3 and three B-samples by ratio of 9:1. When fluid was injected into A-sample by pressure without plasma blasting, fluid penetrated into soil only near around the borehole, and penetration area ratio was less than 5%. Fluid was injected by plasma blasting with three different discharge energies of 1 kJ, 4 kJ and 9 kJ. When plasma blasting was performed once in the A-samples, penetration area ratios of the fluid were 16-25%. Penetration area ratios were 30-48% when blastings were executed five times consecutively. The largest penetration area by plasma blasting was 9.6 times larger than that by fluid injection by pressure. This indicates that the higher discharge energy of plasma blasting and the more numbers of blasting are, the larger are fluid penetration areas. When five consecutive plasma blasting were carried out in B-sample, fluid penetration area ratios were 33-59%. Penetration areas into B-samples were 1.1-1.4 times larger than those in A-samples when test conditions were the same, indicating that the higher permeability of soil is, the larger is fluid penetration area. The fluid penetration radius was calculated to figure out fluid penetration volume. When the fluid was injected by pressure, the penetration radius was 9 cm. Whereas, the penetration radius was 27-30 cm when blasting were performed 5 times with energy of 9 kJ. The radius increased up to 333% by plasma blasting. All these results indicate that cleaning agent penetrates further and remediation efficiency of contaminated soil will be improved if plasma blasting technology is applied to in situ cleaning of contaminated soil with low permeability.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.12
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• pp.1199-1210
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• 2008

The mean residence time is the time scale for intermediate status between infiltration and runoff and one of the critical factors for understanding runoff response, erosion, and eco-hydrological processes. This research explored a direct method to estimate the mean residence time over existing indirect, isotope tracer method. Spatial and temporal distributions of soil moisture have been monitored for a year with 2-hours monitoring interval. Mean residence time for soil moisture showed apparent increasing tendency to deeper depth and decreasing trend during summer periods, which had intensive rainfall events. The mean residence times obtained from this research showed similar trend to those obtained from other isotope methods, which means the direct method can be an efficient approach to obtain the mean residence time.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.929-929
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• 2012

제주도는 연평균 강우량이 1,975mm에 달하는 우리나라 최다우 지역이지만 하천은 주로 한라산 정상을 중심으로 남 북사면 방향으로 급한 경사를 이루며 발달하고 있으며 하천연장은 대부분 15km 내외로 내륙지역의 하천에 비하여 매우 짧은 특성을 보이고 있다. 투수성이 높은 지질학적 특성으로 인하여 집중 호우시 짧은 기간 동안만 유출이 발생하고 평상시 대부분의 하천은 건천의 상태로 유지되고 있다. 향후 기후변화에 의하여 강우량 및 강우강도의 증가로 인한 강우패턴 변화로 집중호우 및 강력한 태풍의 가능성이 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있으나 제주도에서는 기초 수문자료의 확보조차 어려운 실정이며 강우사상에 따른 하천유출 특성 해석 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 연구에서는 제주도 도심부에 위치한 화북천 유역을 대상으로 SWAT 모델 및 WMS(HEC-HMS) 모델을 이용하여 장단기 강우에 따른 유출 특성을 해석하고자 한다. 유역 내 수문 기상 자료는 기상청 관할 AWS 및 기상관측지점 자료를 수집하여 사용하였으며 DEM(미국 USGS), 토지피복도(국가수자원 종합정보시스템), 토양통도(농업과학기술원)의 자료를 각각 구축하여 모델의 입력자료로 사용하였다. 또한 제주특별자치도 수자원본부에서 운영하는 화북천 하류지점의 실 관측자료를 이용하여 모델의 결과치를 검 보정 하였으며, 모의결과의 적합성을 판단하기 위하여 상관계수의 제곱( ), 평균 제곱근 오차(RMSE), 모형 효율성계수(ME)를 이용하였다. 모델링 기법을 이용하여 장기간(2008.1.1~2010.12.31) 동안의 유출량을 산정한 결과 2008년에는 전체 유역 평균 강우량 중에서 5.66%가 유출되었으며, 2009년도에는 3.47%, 2010년도에는 8.12%가 유출되었다. 화북천 유역은 단일강우 40~50mm 발생시에도 유출은 발생하지 않으나 선행강우가 발생시에는 20mm의 강우에도 반응을 하고 50mm 이상에서 급격한 유출이 발생하는 특징을 도출하였다. 향후 유역 내의 많은 실측 유출량 관측자료를 구축하고 모델 개선을 통하여 모델링 기법을 적용한다면 보다 정밀한 하천유출량 산정 및 유출특성 해석이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.975-975
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• 2012

최근까지 용수확보와 홍수예방, 하천환경관리 등의 목적으로 많은 댐이 건설되어 왔으며 이러한 댐 건설은 주변지역의 자연 및 사회 환경의 변화를 유발하게 된다. 이는 구체적으로 유출특성의 변화로 나타나며 유출특성의 변화는 수자원의 계획과 관리 측면에 상당한 영향을 끼친다. 따라서 정확한 장기유출량의 예측은 이수 측면에서 대단히 중요하며 이에 대한 신뢰성 있는 해석이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 이용하여 댐 건설에 따른 유역의 장기유출특성변화를 분석하였다. 충주댐 상류유역을 대상으로 분석기간을 댐 건설 전(1975~1985년)과 댐 건설 후(1986~1995년, 1996~2005년)로 나누어 적용하였고, 해당 관측소에서 제공하는 수문 기상자료와 지형자료를 이용하여 입력자료를 구축하였다. SWAT 입력 모형의 최적값을 결정하기 위해 유출총량 및 첨두유량 감쇄곡선 형태에 영향을 미치는 유출관련 매개변수를 선정하여 보정하였고, 유역 최종 출구점인 충주댐 지점에서의 일 유출자료에 대해 관측치와 모의치를 비교하였다. 그 결과 상관계수는 0.89와 0.71, 모형효율은 0.87과 0.76으로 매우 양호한 결과를 보였으며 이는 SWAT 모형이 장기 유출 모의에 있어 안정적 결과를 제공함을 판단할 수 있었다. 보정된 결과를 바탕으로 장기유출모의결과 계산평균유량과 계산첨두유량 모두 관측결과와 상대오차 10%이하의 만족스러운 결과를 보였으며 댐 건설 전 후의 유출특성 비교결과 전반적으로 댐 건설 이후 유출률이 증가하는 특성이 나타났다. 댐 건설 후 나타나는 유출률 변화를 규명하고자 수문성분별 모의를 실시하였으며 그 결과 지표유출이 4% 증가 하였고 증발산량이 3% 감소하였다. 이는 대상유역의 도시화에 의한 불투수면적의 증가와 산림면적 감소 때문으로 추정되며, 이로 인하여 댐 건설 후 유출률이 소폭 증가하였음이 판단된다. 이상의 결과들로부터 SWAT 모형은 장기 일 유출량 추정 및 유역 전반의 통합관리 측면에서 적용성과 활용성이 우수하다고 판단되며 댐 건설로 인한 자연환경의 변화는 유역의 유출특성의 변화에 영향을 준다는 결론을 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 확장하여 댐 건설 이외에 다양한 요소들을 모형에 적용하고 유역개발에 따른 수문환경의 전반적인 변화에 대한 유출평가가 필요하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.164-164
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• 2021

우리나라는 최근 도시화 및 산업화 등과 같은 유역개발이 가속화되면서 유역환경의 급격한 변화를 가져왔다. 도시화는 지표면의 불투수 면적을 증가시키고, 농업지역의 확대는 비료 및 농약의 사용을 증가시키고, 강우시 토양침식에 따른 흙탕물과 비점오염원의 수계 유출로 인해 수질악화 등의 문제를 야기시킨다. 이와 같은 유역환경의 변화는 수질에 직접적인 영향을 끼치므로, 미래 토지이용의 변화에 따른 하천유역의 유출특성과 영향 인자를 규명해야 효율적인 하천유역관리를 할 수 있다. 하지만 우리나라는 기후적 특성상 계절에 따른 수질 및 기후변수의 편차가 크기 때문에 하천유역관리에 있어 어려움이 많다. 특히 남한강 유역은 산림 및 고랭지밭 비중이 높은 지역이며, 여름철에는 강우로인한 토양침식이 심각하여 수질 및 수생태계 건강성을 악화시킨다. 남한강 상류 유역에는 송천과 도암호, 골지천과 같은 비점오염관리지역이 위치하고 있으며 현재까지도 하천유역관리가 어려운 지역에 해당한다. 본 연구는 남한강 유역에 위치한 17개 수질측정망을 대상으로 GIS시스템을 이용해 17개의 소권역으로 나누어 분석하였다. 토지이용자료는 환경공간정보 서비스의 2010년대 말 자료를 이용하였으며, 수질 자료는 유역환경 변화에 영향을 미칠 것이라 판단되는 수질 변수를 선별하여 10년동안의 장기간 수질 데이터를 이용하여 분석하였다. 16개의 수질변수는 정규성을 검증한 후 pairwisse t-test를 이용한 시기별 수질의 차이를 비교하였으며, 수질변수들과 토지이용매개변수 간에 상관관계를 찾아 유의관계가 있는지 확인함으로써 서로 다른 변수간에 상관성을 파악하고자 하였다. 유역의 특성별 상관도를 평가하고 해석하기 위하여 주성분 분석(Principal component analysis, PCA)을 실시하였다. 통계적 방법을 통해 시기에 따른 수질과 토지이용간의 관계를 밝힘으로써 미래하천유역관리에 기초자료로 활용될 것이다.

• Land and Housing Review
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• v.8 no.4
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• pp.249-256
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• 2017

Urbanization can be remarkable affected flood, pollutant loading, ecological system, and green infrastructure by distortion of hydrologic cycle. In order to mitigate these problems in urban, Low Impact Development(LID) technique has been introduced and applied in the world. SWMM model was calibrated with sets of field monitoring data and applied for calculation of runoff and pollutant loading in Asan-tangjung LID city under 2016 rainfall. Runoff reduction of watershed and catchment basins were showed efficiency 12.2% and 62.0%, respectively. Reduction of COD and TP loading also high efficiency in catchment basins were evaluated 74.9 and 71.4%. The results of this study can be used effectively in decision making processes of urban development project by comparing watershed runoff and pollutant reduction by designs of sort of LID technique, LID volume and location.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.319-323
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• 2009

최근 대체수자원 개발, 도시 비점오염과 물순환 체계의 효율적 관리를 위한 분산식 빗물관리기술에 대한관심이 급증하고 있다. 이수 목적의 빗물이용시설, 치수목적의 우수유출 저감시설, 택지개발사업의 재해저감시설 등 다양한 목적으로 시설들이 도입되고 있다. 그러나 치수용 시설에 있어 설계강우에 따른 홍수량 산정방법을 제외하고는 이수 및 물순환 건전화를 위한 계획, 설계기술은 현재까지도 부족한 실정이다. 특히 이수목적의 경우 집수면의 토지이용 특성, 용도별 사용수량 및 경제성에 대한 검토 없이 집수면적이나 대지면적의 일정비율 이상을 설계하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내에서의 빗물관리시설 계획 설계를 지원하기 위해 공동주택 빗물관리 의사결정지원 모형(RainCity v1.5 Beta)을 개발하였다. 강우자료는 5분 간격의 설계강우, 시우량 및 일 강우자료를 DB나 사용자 파일로부터 호출하도록 하였으며, 토지이용 특성에 따라 유출계수를 고려한 수문학적 집수면적을 산정하여 적용하였다. 현재 버전은 이수 및 치수용 저류조, 침투통, 침투트렌치, 침투블럭 등 장치형 침투시설과 투수성포장 등 지표면 침투시설을 대상으로 하였으며, 각 시설조합의 설치에 따른 유입/유출량, 침투량 및 사용수량 등 물순환 과정을 모의할 수 있다. 특히 선택된 시설조합은 규모 시나리오에 따라 목표 기능에 맞는 시설규모들을 선정하고, 비용-편익분석을 통해 경제적인 시설규모를 결정할 수 있다. 향후 지속적으로 GUI를 개선하여 사용자 편의도를 높이고, 식생형 침투도랑, 생태연못, 중수이용시설과의 연계 등 기능을 확대할 계획이므로 국내에서의 빗물관리시설의 계획 설계 시 활용도가 높을 것으로 기대된다.