• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2005년도 봄 학술발표회지 제14권(제1호)
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• pp.183-185
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• 2005

영산강 유역 생활하수처리장의 방류수의 분석 결과, 일일 처리량이 타지점들에 비해 다량이며 인구수가 많고 산업이 발달되어 있는 광주지역에 위치해 있는 광주 하수처리장과 송대 하수처리장에서 다종의 유기화합물이 검출되었다. 특히 polycyclic compounds, phenols, phthalates, pesticides는 여름철에 다종 고농도로 검출되어 여름철 영산강 유역 방류수의 주 오염물질로 판단된다. 이들 광주 하수처리장 방류수와 송대 하수처리장 방류수에서는 내분비계 장애물질인 diethylph thalate와 bis(2-ethyhexyl)phthalate가 4회 이상 검출되었다. 또한 송대, 장성 하수처리장에서 고농도로 검출된 물질이 대부분 산업용 화학물질이나 반응에 의해 2차로 생성되는 화학물질들이 다종으로 검출되었다. 따라서 이들 지점의 영향은 산업폐수에 의한 것으로 판단된다. 현재 각 하수처리장에서 실시하는 표준활성오니법, 회전원판접촉식 처리공정으로는 본 연구에서 검출된 물질과 같이 생태계나 인간의 건강에 유해한 유기화합물을 처리하기에는 역부족이라고 판단된다. 따라서 영산강 유역 수질 안정성을 확보하기 위해서는 polycycli compounds, phenols, phthalates, pesticides와 같은 난분해성 유기 화합물질을 처리할 수 있는 고도산화처리 시스템 도입이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.445-445
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• 2015

비점오염의 특성에 대해 지속적으로 연구 중이지만 수문특성과 연관성이 크다 보니 그 일관성에 대해 확실한 기법이 개발되지 않았다. 기법 개발과 효과적인 오염원 관리를 위해 SWMM 등의 모형을 활용하고 있지만 투입된 노력과 시간에 비해 그 효율성이 매우 적은 편이다. 이런 부분을 보완하고자 본 논문에서는 기존의 비점오염량 산정방법이 아니라 낙동강유역의 도시화 특성 및 수문/기상자료와 처리장 운영자료를 활용한 차별화된 원단위법을 통해 비점 배출 부하량 산정방법을 제시하려고 한다. 배수구역 내 관거 시스템을 합류식으로 가정하였고 배수구역별 비점 발생형태는 하수처리장의 강우 유입량, 하수처리장의 우회유량(Bypass 유량), 하수처리구역의 CSO 유량 3가지로 구분 지었다. 유입 방류자료와 강우자료를 활용하여 임계강우량을 3mm로 설정하여 3mm이상일 경우에 우회유량이 발생한다고 가정하였고 우회유량 발생시 오염부하량 산정은 건기평균유량에 유량변동부하율을 곱하여 시간최대유량으로 전환한 후 강우 지속기간 동안만 우회유량이 발생하는 것으로 가정하였다. CSO 유량은 처리구역/배수구역 면적비에 따라 3개의 그룹으로 구분한 뒤 검증된 SWMM-온천천 모형의 각 소유역별 불투수면적비와 비교하여 유사한 소유역을 각 그룹의 대표유역으로 선정하였다. 선정된 소유역의 CSO 유량과 수문현상의 비선형적인 관계를 고려할 수 있는 신경망 기법을 적용하여 강우특성에 따른 CSO 오염부하량 산정을 실시하였다. 산정결과를 바탕으로 각 하수처리장별 비점저감 기여율을 산정한 결과 대구북부 처리장에서 21.56%로 가장 높은 효율을 보여줬으며 거창가조 지점에서 0.11%로 가장 낮은 효율을 보여주는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 낙동강유역 내 위치한 하수처리장의 효율성에 대해 알 수 있으며 개선되어야 할 처리장들을 알 수 있었다. 또한 획일화된 방법이 아닌 차별화된 원단위법을 통한 오염부하량 산정은 앞으로의 연구방향에 있어서 좋은 사례가 될 것으로 사료된다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.75-92
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• 2020

일반적으로 물수지 분석 시 공급에 해당되는 회귀수량의 경우 용수별 회귀율을 일률적으로 정하여 산정하는 방법을 채택하고 있어 정확한 가용유량을 산정하지 못하는 한계를 갖고 있다. 이에 본 연구에서는 회귀수 중 하·폐수에 초점을 두었고 인공신경망 등의 기계학습 모형을 적용하여 하수종말처리장의 방류량 예측 모형을 개발하였다. 시계열 자료예측 시 사용되는 주요 기계학습 모형인 LSTM (Long Short-Term Memory), GRU (Gated Recurrent Units), SVR (Support Vector Regression)모형을 적용하였으며 관측 값과 예측 값을 비교하는 오차지표를 통하여 방류량 예측의 최적의 모형을 선정하였다. 모형 적용 결과, GRU 모형의 평균제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)는 LSTM 모형과 SVR 모형보다 작으며 Nash-Sutcliffe 계수(NSE)는 LSTM 모형과 SVR 모형보다 큰 것을 확인하였고, 이를 근거로 하수종말처리장의 방류량 예측에 최적모형은 GRU 모형이라고 판단하였다. 다만, 극값에서는 예측 값이 과소 및 과대 산정되는 경향을 보여 추후 예측 정확도 향상을 위해서는 극한사상에 대한 추가자료 구축 및 입력 자료의 최소시간단위를 축소하는 것이 필요할 것으로 판단되었다. 또한, 예측하고자 하는 대상지의 용수이용량을 검토하고 계절적 영향을 반영할 수 있는 추가인자를 고려하게 되면 기후변동성에 대비하여 정확한 방류량 예측이 가능하며 예측 결과를 토대로 종합적인 하천수 사용관리 및 물이용 계획 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.388-388
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• 2022

하수처리 공정 중 생물반응조에서는 미생물의 산화 반응을 통해 하수 내 각종 유기물들을 처리하고 있다. 블로워는 호기조를 유리산소상태로 만들어 미생물들의 유기물 제어, 질산화가 원활하게 이루어질 수 있도록 지원하는 역할을 담당하고 있다. 그러나 실제 하수처리장에서는 유기물을 원활하게 처리하기 위하여 과도하게 블로워를 가동하고 있어 경제적인 측면에서 문제를 겪고 있다. 블로워를 통해 수중에 산소를 부족하게 공급할 경우 활성슬러지의 침전성이 저해되어 방류수 수질이 저해되는 반면, 용존산소가 과도하게 공급되어도 유기물질의 처리 효율은 증대되지 않으며 잉여용존산소는 대기 중으로 방류된다. 이러한 이유로 국내 하수처리장에서는 강화된 방류수 수질 기준을 만족하기 하고자 유입수질에 관계없이 과도하게 송풍기를 운영하고 있다. 이러한 하수처리장의 운영 및 경제적인 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 하수처리장으로 유입되는 원수의 수질을 처리하는 데 실제로 미생물이 필요한 산소요구량 및 공기공급량을 산정하는 프로그램을 개발하였다. 이를 통해 실제 하수처리장에서 필요한 산소요구량, 공기공급량을 산출하여 효율적인 하수처리장 운영이 가능하다. 실제 하수처리장에서의 프로그램을 통한 송풍량 절감 효율을 분석하고자 한 달간의 A 하수처리장 수질 데이터를 기반으로 하수처리에 필요한 산소요구량 및 공기공급량을 산정하였다. 실험 결과 프로그램 적용시 약 평균적으로 10%의 송풍량을 절감이 가능하며, 연구 결과를 바탕으로 효율적이고 경제적인 송풍기 운영조건의 기준을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.273-277
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• 2007

하수처리장 현황은 2005년을 기준으로 271개소이며 2006년에는 23개소(526.1천톤/일)가 완공되어 총 294개소(22백만톤/일)의 하수처리장이 운영중에 있다. 또한 2006년내에 완공예정인 처리장은 68개소(693.5천톤/일)로서 2007년도에는 총 362개소(23,087천톤/일)로 예상하고 있다. 하수처리수를 년간으로 환산하면 약 84억톤 정도이며 이는 전체 수자원이용량 331억톤의 25%에 해당하는 수치이며, 농업용수이용량인 158억톤의 53%를 차지하는 규모이다. 이처럼 매년 $5{\sim}7%$씩 하수처리수가 늘어나고 있으며 더욱이 대부분 기존의 관개용 수리시설에 인접하여 방류되어 직 간접적으로 재이용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 기존 농업기반시설에 인접한 하수처리수가 얼마큼 농업에 영향을 주고 있는지를 파악하기 위해 GIS 기법을 이용하여 하수처리장으로부터 일정한 거리에 인접하거나 방류지점 하류에 위치한 관개용 수리시설을 찾아내어 재이용 관리지역으로 선정하였고 현장조사를 실시하여 재이용정보를 DB로 구축하였다. 연구결과 전국 271개소 하수처리장중 관개용 수리시설보다 상류측에 있으면서 반경 1.5km 이내에 위치한 하수처리장은 127개소로 나타났으며 현장조사결과 많은 지역에서 하수처리수를 농업용으로 직접 또는 간접적으로 이용하고 있었다. 이처럼 주변상황으로 인해 하수처리수를 농촌용수로 이용할 수밖에 없는 지역이 발생하고 있고 앞으로도 하수처리장이 계속 증설되고 있는 한 기존의 농업수리시설물은 하수처리수의 영향이 더욱 커질 것으로 판단되므로 하수처리장 주변의 농업기반시설에 대한 지속적인 관리가 필요하다.의(2005년 10월 19일)에서는 농업용수 10% 절약 대책과 유역단위의 통합적 물 관리를 요구하게 되었다. 우리나라는 현실적으로 매년 홍수 피해가 발생하고 있지만, 다른 한편 인구밀도가 높고 1인당 가용 수자원이 상대적으로 적기 때문에 국지적 물 부족 문제를 경험하고 있다. 최근 국제적으로도 농업용수의 물 낭비 최소화와 절약 노력 및 타 분야 물 수요 증대에 대한 대응 능력 제고가 매우 중요한 과제로 부각되고 있다. 2006년 3월 멕시코에서 개최된 제4차 세계 물 포럼에서 국제 강 네트워크는 "세계 물 위기의 주범은 농경지", "농민들은 모든 물 위기 논의에서 핵심"이라고 주장하고, 전 프랑스 총리 미셀 로카르는 "...관개시설에 큰 문제점이 있고 덜 조방적 농업을 하도록 농민들을 설득해야 한다. 이는 전체 농경법을 바꾸는 문제..."(segye.com, 2006. 3. 19)라고 주장하는 등 세계 물 문제 해결을 위해서는 농업용수의 효율적 이용 관리가 중요함을 강조하였다. 본 연구는 이러한 국내외 여건 및 정책 환경 변화에 적극적으로 대처하고 물 분쟁에 따른 갈등해소 전략 수립과 효율적인 물 배분 및 이용을 위한 기초연구로서 농업용수 수리권과 관련된 법 및 제도를 분석하였다.. 삼요소의 시용 시험결과 그 적량은 10a당 질소 10kg, 인산 5kg, 및 가리 6kg 정도였으며 질소는 8kg 이상의 경우에는 분시할수록 비효가 높았으며 특히 벼의 후기 중점시비에 의하여 1수영화수와 결실율의 증대가 크게 이루어졌다. 3. 파종기와 파종량에 관한 시험결과는 공시품종선단의 파종적기는 4월 25일부터 5월 10일경까지 인데 이 기간중 일찍 파종하는 경우에 파종적

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1840-1844
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• 2006

현재 안양천 유역에서는 하천 유지유량 확보 및 건천화 방지를 위해 지하철 용출수, 하수처리장 방류수 및 재이용수가 활용되고 있다. 본 연구에서는 광범위한 유역에 적용이 가능하고, 점오염원 및 비점오염원 분석과 처리 대안의 효과 분석을 실시할 수 있는 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) 모형에 대해 민감도 분석을 실시한 후 안양천 중상류 유역에서 현재 활용되고 있는 유지유량 확보 방안에 대한 효과 분석을 수행하였다. 총유출량과 첨두유량에 대한 매개변수 민감도 분석 결과 AGWRC, DEEPFR, INFILT, LZSN, UZSN, IRC, INTFW, LZETP 순으로 민감하게 반응하였으며, 이 중 유출에 1% 이상 변화를 주는 매개변수 AGWRC, DEEPFR, INFILT, LZSN, UZSN, IRC를 모형의 보정 및 검증에 사용하였다. HSPF 모형을 이용하여 2004년 안양천 유역을 모의한 결과 갈수량 기준 시 안양천 중류 유량의 82%가 안양하수처리장에서 방류되는 방류수에 의한 것으로 나타났으며, 하수처리 재이용수와 지하철 용출수는 각각 4.6%와 1.3%의 영향을 보였다. 따라서 안양천 유역과 같은 건천화가 진행되고 있는 도시하천의 경우 지하철 용출수 및 하수처리수 등의 하천 유지유량 확보 방안은 물순환 건전화의 중요한 대안이 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.316-316
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• 2020

1970년대 이후 급속한 경제성장과 함께 도시화와 산업구조의 변화로 인간 활동과 밀접한 관계를 맺고 있는 수환경은 크게 훼손되어 왔다. 특히 인간 활동으로 인한 대량 생산과 소비는 하천의 자정작용을 초과하는 오염물질을 배출하고 오염된 하천은 본래 기능을 상실하였으며 각종 생활 오·폐수의 배수구로서의 역할이 부여되어 대부분 복개되기에 이르렀다. 이처럼 현재 우리나라의 하천은 고유의 기능인 용수원으로의 기능과 도시민의 휴식 및 친수공간으로서의 기능을 상실하였으며 중소하천의 건천화에 따른 하천 유지유량의 부족은 하천을 중심으로한 각종 용수의 부족, 수질 오염의 증가, 수변환경 친수기능 상실 등의 문제를 초래하고 있다. 중소하천의 건천화현상은 2000년대 이후 계속 증가, 진행되어 소하천뿐만 아니라 지방하천도 이미 메마르고 있는 상태이며 이로 인한 2차적 비용증가 등 경제적인 측면의 손실도 매년 심해지고 있어 건천화에 대한 원인 규명과 방지책에 대한 연구가 시급한 실정이다. 특히 새만금유역은 농업용수 사용이 많은 유역의 특성상 하천의 건천화 문제가 지적되었으나, 대부분 새만금유역의 용수이용체계 등에 연구가 추진되어 주로 농업용수 이용실태와 수질측정을 위주로 하고 있으며, 건천화의 실태와 원인, 그리고 건천화로 인한 물환경의 영향 등에 대해 조사된 바가 없다. 따라서 본 연구는 만경강유역 하천에 대하여 대조하천, 도시하천, 준도시하천, 농업하천으로 대표지점을 선정하여 현장조사와 유역모델링을 통해 건천화의 원인별 기여율을 파악하였고, 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 건천화 원인을 평가하기 위해 유역 내 인위적인 물이용이 없는 상태인 기준유량(자연유량)을 산정하였고, 댐 및 방류량의 영향, 하수처리수 유입에 의한 영향, 수자원이용에 의한 영향, 수리구조물(수자원이용)에 의한 영향의 조건을 고려하였으며 건천화 평가지수를 활용하여 대상하천 소유역의 건천화 현황을 파악하였다. 또한 분석된 결과를 토대로 만경강유역의 토지이용도를 고려하여 만경강유역의 건천화 규모를 추정하였다. 분석결과, 수리구조물(수자원이용)에 의한 영향이 25.5%, 수자원이용에 의한 영향이 13.9%, 방류량에 의한 영향이 12.3%, 하수처리수 유입에 의한 영향이 6.54%로 나타났으며, 수리구조물(수자원 이용)에 의한 영향이 가장 크게 평가되었고, 하수처리수 유입에 의한 영향이 가장 작은 것으로 평가되었다. 이러한 연구결과는 향후 하천의 건천화현상에 대한 원인을 규명하고 방지하기 위한 대책 수립에 필요한 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.109-120
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• 2006

투수성 포장과 하수 처리수의 하천 방류는 도시하천의 수량증가 방법이다. 투수성 포장을 모의하도록 SWMM모형을 수정하였으며, 수정된 SWMM으로 학의천을 대상으로 도시유출 연속 모의를 수행하여 투수성 포장과 하수처리 재이용수의 효과를 분석하였다. 그 과정에서 증발량 처리에 대한 오류도 수정되었다. 하수처리 재이용수의 경우 저수량($Q_{275}$)은 1.63배, 갈수량($Q_{355}$)은 3.57배 증가하는 것으로 분석되었다. 만일 학의천 불투수 면적의 $10\%$를 투수성 포장으로 치환할 경우 하류 비산교 지점의 저수량은 $3\%$, 갈수량은 $17\%$가 증가하는 것으로 분석되었다 결과로부터, 하수처리수의 하천 방류는 도시하천의 수량 증가에 매우 효과적인 수단임이 확인되었다. 투수성 포장은 갈수량을 증가시키는 보조 수단이 될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.493-499
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• 2022

하수처리장의 방류수 수질기준이 강화되고 있으며, 이에 따라 하수처리장 시설도 고도화되고 있다. 또한 하수처리장의 방류수질은 높은 수준으로 유지되어야 하며, 이에 따라 효율적인 하수처리장 운영이 매우 중요한 이슈로 대두되고 있다. 본 연구에서는 하수처리장의 Blower Control Loigc 개발을 위해, 하수도 시설기준의 기본 송풍량 산정 방식을 기반으로 유입수질에 따른 필요 산소량 및 송풍량을 산정하였다. 본 연구를 통해 A 하수처리장의 실제 4월 수질 데이터를 적용하여 송풍량을 산정한 결과, 평균적으로 약 12 %의 송풍량이 절감이 될 수 있다는 것을 확인하였다. 본 연구에서 산정한 결과에 따라 Blower Control Logic을 개발하여 실제 하수처리장에 적용하게 된다면, 유입수질을 기반으로 송풍량 제어가 가능함에 따라 운전자의 경험에 의존하고 있는 기존의 하수처리 운영방식에서 벗어나 하수처리장 자율제어가 가능할 것으로 판단된다. 또한, 송풍량 및 전력비 절감이 이루어진 효율적인 하수처리장 운영을 기대 할 수 있으며, 이를 통해 불필요한 에너지 및 탄소 절감에 기여할 수 있을 것이라고 판단된다.

• 환경정책연구
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• 제11권4호
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• pp.85-105
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• 2012

국내 공공하수처리시설의 운영적 측면의 에너지 절감을 위한 방안을 모색하기 위해 에너지 효율성을 평가하였다. 하수처리시설의 에너지 사용에 영향을 미치는 변수를 통계적(유의수준 5%)으로 분석한 결과 유입하수량, 유입 COD, 유입 BOD, 고도처리비율, 유입 TN, 유입 TP, 실제 처리용량/설계용량 비율(가동률)로 나타나 국내 하수처리시설의 에너지 사용은 주로 하수 유입수의 성상 및 하수처리시설 가동률에 영향을 받는 것으로 분석되었다. 또한 회귀분석결과, 에너지 효율성이 평균(50 백분위수) 이상인 하수처리장 비율을 공법별로 살펴보면, A2O 공법을 적용하고 있는 하수처리시설이 상대적으로 에너지 효율성이 높게 운영된 것으로 평가되었으며 반면에 고도처리 공법에서는 분리막 고도처리, 2차 처리공법에서는 접촉산화법을 적용하고 있는 하수처리시설의 에너지 효율성 개선 노력이 상대적으로 더 많이 요구되는 것으로 나타났다. 그러나 보다 정확한 하수처리시설의 에너지 소비산정 및 분석을 위해서는 처리시설의 에너지 사용 모니터링 시스템 구축 및 에너지 소비시설의 정확한 DB 구축이 시급한 실정이다. 특히, 기존 하수도 통계자료에 i) 중계펌프 사용 전력량, ii) 단위공정별 전력량, iii) 처리수 장거리 방류시 펌프 전력사용량, iv) 대체에너지 생산량 및 활용현황 등에 대한 정확한 자료가 보완되어야 한다. 기초자료가 제대로 구축될 경우 유사한 하수처리시설의 에너지 소비 형태에 대해 구체적으로 비교 분석이 가능하며 분석결과를 활용하여 벤치마킹을 통한 각 하수처리장들의 특성에 따른 맞춤형 에너지 절감 방안이 수립될 수 있을 것이다.