• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.73-73
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• 2015

자연 하천의 홍수 유량 측정은 매우 어렵고 많은 비용과 시간, 노력을 요하는 작업이다. 보다 안전하고 경제적인 유량 측정의 대안으로 제시된 것이 하천 표면의 영상 분석을 이용하는 표면영 상유속계이다. 본 연구는 안드로이드 기반의 스마트폰을 이용한 실시간 표면영상유속계를 개발하는 것이다. 스마트폰에 내장된 카메라, GPS, 방향 센서, CPU를 활용하여, 실시간으로 현장에서 하천의 표면유속을 측정하는 것이다. 먼저, 스마트폰의 GPS를 이용하여 측정 현장의 위치를 잡고, 경사계(방향 센서)를 활용하여 카메라와 촬영면의 기하적인 관계를 설정한다. 수표면과 카메라의 높이차만을 입력하고, 측정된 카메라의 경사에서 하천 수표면의 위치관계를 추정할 수 있는 카메라 모형을 작성하였다. 이 방법을 이용함으로써 기존 표면영상유속계의 단점 중 하나인 참조점 보정이 필요없도록 하였다. 내장된 카메라로 정해진 시간(3초) 동안 동영상을 촬영하고, 촬영된 동영상은 개방 소스의 영상처리 라이브러리인 JavaCV를 이용하여 프레임별로 분할하고, 이를 시공간 영상 분석하여 하천 표면의 2차원 유속장을 추정한다. 영상의 시공간 분석에는 상호상관 시공간분석법을 이용하였다. 모든 코드는 안드로이드 운영체제에서 실행되도록 Java로 작성하였다. 시판되는 안드로이드 스마트폰에 적용하여 현장 시험한 결과 3초간의 영상 처리에 5초 정도를 소요하여, 거의 실시간으로 유속을 측정할 수 있었다. 또한 유속 측정 오차는 일반적인 영상 처리의 오차인 5% 내외였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2021

본 연구에서 개발한 하천흐름해석모형 HDM-2Di는 2차원 추적모형에 필요한 격자생성기(RAMS-G) 및 GUI (RAMS+)와 연계하여 요소망 생성기능 및 요소망 처리기능을 통해 실제 지형을 반영할 수 있는 전처리 과정을 수행할 수 있다. 장구간 하천에서 신속하고 정확하게 모의결과를 도출할 수 있도록 입출력 체계를 구조화하다. 또한 하천의 복잡한 지형과 자연 하천구조의 동역학적인 흐름환경을 효과적으로 재현할 수 있으며 흐름해석모의 결과인 2차원 평면상의 유속과 수심을 2차원 유해화학물질 추적모형(CTM-2D-TX)의 입력자료로 활용할 수 있도록 개발하였다. HDM-2Di 모형의 성능 검증을 위하여 정상류 및 준부정류, 부정류 조건 흐름해석 성능 테스트를 진행하였으며, 실제 자연하천의 물리적 구조를 재현한 사행수로 추적자 실험 결과와 모형 결과를 비교분석하였다. 또한 자연하천 적용을 위하여 구미보와 칠곡보 구간을 대상으로 ADCP 실측 결과와 상용모형인 Nays-2DH 모의 결과와의 비교를 통해 HDM-2Di 흐름해석모형의 정확성 및 적용성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.195-195
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• 2023

유기물오염은 호수와 하천에서 가장 흔히 나타나는 오염의 형태이다. 개발도상국에서는 하수처리시설이나 생활용수처리시설에서 유기물이 처리되지 않아 수중의 유기물함량이 증가하여 피해가 나타난다. 물환경보전법에 따라 유기물질을 측정하는 지표에는 BOD, COD, TOC가 있다. 그 중 BOD, COD 측정은 절차가 복잡하고 오래 걸리며, 생물분해가 불가능하거나 유독물질이 존재하는 유기물질인 경우에는 낮은 결과 또는 측정이 불가능하다. 이러한 이유로 환경부에서는 TOC중심관리로 전환되고 있다. 대부분의 수질항목 측정의 경우 현장시료를 채취하여 실험실에서 분석하는 수분석을 이용한다. 하지만 수분석의 경우 인력이 많이 투입되고 분석수가 한정적이며, 정교한 과학 장치를 갖춘 전문 실험실을 필요로 한다. 반면에 TOC는 짧은 시간 내에 측정이 가능하고, 안정적인 산화로 유기물질 총량을 정확하게 측정이 가능하다. 또한 위해성 물질을 발생시키지 않는 친환경적 방법이라 환경오염 감시에 많이 활용된다. 본 연구에서 분광측정기 중 하나인 S-CAN을 통해 하천의 TOC분석을 진행하였다. 대상지는 안동에 위치한 하천실험센터와 금호강 진천천으로 S-CAN측정과 채취한 시료의 수분석 결과를 비교하였다. 이를 통해 TOC측정 및 기기에 대한 정확도분석을 실시하였다. 본 연구를 통해 S-CAN을 활용한 TOC중심의 수질모니터링하여 수질의 특성을 탐구하고, TOC기초연구를 통한 유기물오염도 지표로서 해석할 수 있다. 수분석 자료를 활용한 정확도 비교를 통해 하천 TOC센서 측정 적용에 대한 기초자료 제공과 측정기기의 현장적용성을 판단 할 수 있다. TOC측정 및 분석을 통해 유기물질량을 실시간으로 정확하게 측정하게 되면 수질관리 효율성이 높아지고, 하천에 유입되는 유기물질량과 농도를 정확하게 파악하여 실효성 있는 정책 수립 및 효율적인 수질관리를 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1130-1134
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• 2007

콘크리트 호안블럭으로 처리된 하천의 제방 단면에 드릴로 구멍을 낸 후 하천변에 전형적으로 생육하는 갯버들과 버드나무를 도입하며 부분적 복원을 실행한 후 그 효과를 외래종 억제 측면에서 검토하였다. 복원 후 4년 경과 후 버드나무의 높이는 4cm 이상으로 자랐으나 갯버들의 높이는 2m 이내로 낮았다. 버드나무가 식재된 부분에서 외래종인 단풍잎돼지풀의 식피율은 5% 이내로 낮았으나 갯버들이 식재된 지소에서는 20%수준을 유지하였다. 복원된 지소와 미복원 지소에서 수집된 식생자료를 서열법으로 처리한 결과, 양지소는 서로 분리되어 서로 다른 종 조성을 유지하고 있음을 알 수 있었다. 갯버들, 버드나무 및 단풍잎돼지풀의 지소별 출현 현황을 비교한 결과, 버드나무와 단풍잎돼지풀은 서로 대조적인 출현 추세를 보였지만 갯버들과 단풍잎돼지풀의 출현 현황은 그러한 경향이 약했다. 종 다양성은 이러한 결과로부터 하천복원에서 큰키나무 도입의 필요성을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2028-2032
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• 2009

하천법에서 하천유지유량은 "생활 공업 농업 환경개선 발전 주운 등의 하천수 사용을 고려하여 하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위한 최소한의 유량"으로 정의 되어있고, "하천유지유량 산정요령"에 따라 갈수량을 기본으로 하여 하천의 수질보전, 하천 생태계 보호, 하천경관 보전 등 8가지 항목을 고려하여 산정하고 있다. 환경부에서는 2007년1월 환경부 고시에 '중권역별 수질 및 수생태계 목표기준과 달성기간"을 제정 고시하였고, 하천의 주요지점에 목표수질을 설정하고 그 수질을 만족시키기 위해 오염물질의 허용량을 제한하는 오염총량관리제도를 도입하였다. 이와 같이 하천 수질의 중요성이 대두되고 있으며, 하천의 기능을 제대로 유지하기 위해서는 수량뿐 아니라 적절한 수질이 요구 된다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원과 SEI-US(Stockholm Environment Institute-U.S center)가 공동으로 개발한 통합수자원평가모형인 K-WEAPq 모형을 이용하여 만경강 유역의 네트워크를 구축하고 2003년의 수질 및 유량 자료를 이용하여 수량-수질을 모의하였다. 일별 수량-수질 동시모의를 통해 만경강 유역의 하수처리장 방류수 수질에 따른 하천 수질의 연중 변화를 파악하였고, 하수처리장 방류수의 수질을 변화시켜 수질모의 결과를 비교하였다. 분석결과 하수처리장 방류수의 수질에 따라 하천의 수질이 변화됨을 알 수 있고, 하수처리장 방류수 농도를 적절하게 조절하여 하천의 목표수질을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 이 결과를 활용하면 하천의 수질 및 유량에 따라 하수처리장의 효율적인 운영이 가능하며 비용절감의 효과를 기대할 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제16권4호
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• pp.322-327
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• 2007

본 연구는 서낙동강 유역 평강천의 수질을 분석하고 이 하천수의 대체 용수원으로 지하수나 빗물이 가능한지를 검토코자 수행되었다. 평강천의 염 농도(EC)는 계절에 따라 차이가 컸으며 갈수기인 3월${\sim}$5월에는 EC $3.22{\sim}3.62dS{\cdot}m^{-1}$로 매우 높았고 성수기인 6월부터 점점 낮아져 9월에는 EC $2.37dS{\cdot}m^{-1}$까지 낮아졌다. 염 농도(EC)늘 평강천의 위치에 따라 많은 차이를 보여 상류는 EC $0.71dS{\cdot}m^{-1}$, 중류는 $2.38dS{\cdot}m^{-1}$, 하류는 $3.02dS{\cdot}m^{-1}$였다. 초장, 생체중, 건물중 등 생육이 토마토, 오이 모두 하천수보다 빗물이나 수돗물에 좋았다. 평균과중은 토마토는 수돗물이 가장 무거웠으나 오이는 처리간에 유의차는 없었다. 착과수는 토마토, 오이 모두 하천수가 가장 적었으며 빗물과 수돗물간에는 차이가 없었다. 수량은 토마토에서는 수돗물이 10,594kg/10a으로 가장 많았으며 빗물, 하천수 순이었다. 오이는 각각 수돗물이 11,826, 빗물이 10855kg/10a로 하천수보다 44,33%많았다. 토마토 과실의 품질에서 당도는 하천수가 다소 높은 경향이었으나 처리간에 차이가 없었으며 배꼽썩음과의 발생은 하천수가 가장 많았다. T-N 및 P의 함량은 토마토, 오이 모두 처리간에 차이가 없었으며 Ca 함량은 토마토에서는 하천수보다 빗물이나 수돗물이 많았고 오이에서도 같은 경향이었다. 반면 Na 함량은 Ca와 달리 하천수에서 가장 많았다. 이상의 결과에서 서낙동강 유역의 농업 용수원으로 하천수 대신 지하수나 빗물을 이용하면 토마토 생육에 효과적일 것이라 생각된다

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.899-902
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• 2006

유수사용허가업무를 담당하는 실무자들은 현행 공무원 보직체계에 따라 인사이동이 되는 경우가 많으므로 유수사용허가업무를 수행하는 담당자의 해당 분야에 대한 전문성이 결여될 수 있다. 또한, 유수사용허가 권한 자체가 수계나 하천의 등급에 따라 각 하천의 홍수통제소와 지방자치 단체에 위임되어 있어 동일한 업무이지만 업무의 일관성이 보장되기 힘든 여건이다. 따라서, 업무를 일관적으로 처리할 수 있는 시스템의 개발이 절실히 요구된다. 특히 국유인 수자원을 배분하는 유수사용허가 검토는 일관된 방법과 기준을 적용해야 하는 것이므로 컴퓨터 시스템으로 개발할 경우 간단한 조작방법을 습득하는 것만으로 업무의 일관성을 유지 할 수 있는 장점이 있으며, 여러 사용자가 동시에 접속하여 사용이 가능한 웹 프로그램을 이용한다면, 4대강 홍수통제소 및 각 지방자치단체로 분할된 업무를 하나의 시스템에서 체계적으로 수행할 수 있게 된다. 하천유수사용허가관리를 위한 시스템은 유역에 대하여 상 하류에 걸쳐 일관성 있게 적용할 수 있는 자동화된 물수지 분석을 실시할 수 있으며, 유수사용허가에 따른 허가이력 관리, 서식의 자동출력, 허가대장의 시스템과의 연계운영 등을 전산화하였다. 하천유수사용허가관리시스템은 웹기반 의사결정 시스템으로서 앞으로 각 유역에서 발생되는 신규 하천유수사용허가신청의 허가여부 검토와 허가 갱신시 허가량 조정 등에 사용할 수 있으며 수리권 및 시설물 정보의 유지 관리에 도움을 줄 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.426-430
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• 2009

본 연구에서는 ADCP 측정자료를 효율적으로 활용할 수 있도록 ADCP 이동측정법 자료의 후처리 프로그램을 개발하였다. 먼저, 측정된 ensemble과 방위별 유속으로 표시되던 단면유속분포를 한 눈에 알아볼 수 있도록 좌표를 정리하고 주흐름방향 유속을 출력하는 등, Sontek과 RDI 자료 취득 소프트웨어의 ascii 파일을 사용자가 쉽게 알아보고 가공할 수 있도록 변형하였다. 또한, 기존 ADCP 사용과 관련하여 발표된 screening 및 smoothing 기법을 적용하여 유효한 유속자료를 선별하고 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다. 멱함수를 이용한 외삽으로 측정불가역의 유속 및 유량을 추정하였으며, 총 53개 측정자료의 유량을 추정한 결과 ADCP 소프트웨어가 제공하는 유량과 평균 1.33 %의 오차를 보였다. 마지막으로, 정리된 ADCP 자료로부터 하천의 주요 수리학적 특성을 추정하도록 하여 하천단면을 횡단하는 간단한 ADCP 측정만으로도 많은 시간과 노력을 들여 측정하던 하천의 특성을 신속히 파악할 수 있도록 하였다.

• 생태와환경
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• 제37권1호통권106호
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• pp.112-121
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• 2004

이 연구에서는 하수처리수를 농업용수로써 재이용시 발생할 수 있는 위생문제를 검토하기 위해 하천수, biofilter 유출수, 그리고 UV소독수를 관개한 벼재배 실험포트에서 지표미생물의 밀도변화를 조사하였다. 우리나라 하수처리장 유출수 수질기준을 살펴보면, USEPA에서 정하고 있는 농업용수 재이용 수질기준 항목인 $BOD_5$와 SS의 수질기준은 만족시키지만, 대장균의 경우추가적인 처리가 필요한 것으로 나타났다. 벼 식재 직후인 5월과 6월의 경우 관개 후 24시간 동안의 평균밀도가 $10^2{\sim}10^4$의 범위에서 관개용수의 밀도와 상관없이 지표미생물의 밀도변화는 크게 나타나지 않았다. 이 시기에는 기비와 추비로 인해 미생물의 성장에 필요한 영양물질, 교란된 저질의 높은 미생물 밀도 등에 영향을 받고 논의 벼 생육생태가 덜 성숙되었기 때문으로 판단된다. 그러나 7월과 8월은 처리구별로 밀도차이가 컸고 24시간 동안 변화폭도 컸으며, 관개용수 미생물밀도에 영향도 일부 나타났다. 실험기간동안 지표미생물의 밀도를 관개용수별로 분산 분석한 결과, UV소독 후 관개한 경우가 하천수와 biofilter 유출수를 사용한 경우보다 낮은 밀도를 나타내었다. 실제 논농사가 이루어지고 있던 양평군의 하천관개 논과 여주군의 지하수관개 논의시료분석에서 지표미생물 밀도는 FC, E. coli밀도가 TC밀도보다 크게 낮았으며, 시기별로 밀도의 차이가 있으나, TC, FC, 그리고 E. coli의 평균밀도가 약 4,000, 400,300 MPN/100mL범위를 나타내었다. TC의 밀도는 본 실험포트 실험과 유사한 범위이었으며, FC와 E. coli는 실험포트에서 초기 경운시 사용된 biofilter 유출수의 영향으로 실제 논보다 높은 값이었다. 이앙기 때에는 특별히 논 표면수와 신체접촉이 많은 점을 고려할 때 하수처리수만을 관개하여 이앙준비를 하는 것보다 하수처리수를 보조관개용수로 사용하는 것이 보다 안전할 것으로 판단된다. 하수처리수를 농업용수로 재이용할 경우 하수처리수를 관개용수로 직접 이용하기보다는 UV소독으로 보건 위생학적으로 높은 안정성을 확보할 수 있으며 하수처리수재이용 수질기준에도 적합할 수 있을 것이다. 그러나 벼의 생육에 영향을 줄 수 있는 영양물질과다로 인한 도복문제, 하수처리수에 존재할 수 있는 독성물질에 의한 영향 등 하수처리수를 관개강수로 이용하는 데에는 종합적이고 과학적인 고찰이 필요하며, 본연구의 결과는 하수처리수를 농업적으로 이용할 경우 공공의 보건 ·위생적인 안전을 확보하기 위한 기초연구로서의 성격을 갖는다고 할 수 있다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제45권2호
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• pp.84-91
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• 2002

유기물과 질소 함량이 높은 하천수가 대하천에 유입되기전 소하천의 잡초가 자라는 홍수터에 살포하여 사질 토층을 수직 이동하는 동안 잡초의 근권에서 유기물의 분해와 함께 탈질에 의해 질소가 제거되도록 하는 홍수터 여과공법을 개발하였다. 직경 15cm, 길이 150cm의 PVC pipe에 실제 홍수터에서 채취한 사질의 토양을 충진하여 제작된 홍수터 모형에 하천수를 27.2, 40.8, $68.0\;ml/day/m_2$의 유량으로 연속적으로 살포하고 정상상태에 이른 후 토양 깊이별로 토양 용액을 채취하여 유기물과 $NO_3-N$을 비롯한 무기질소의 이동과 제거 현상을 조사하였고 토양 기체를 채취하여 $N_2$와 $N_20$의 발생 현상을 측정하였다. 포화상태에 가까운 수준으로 유량을 조절할 경우 하천수에 포함된 유기물만을 이용하더라도 매우 효과적인 탈질 환경이 5cm깊이 부근의 표층 토양에서부터 형성되었으며 유기물의 제거와 함께 질소도 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 90cm깊이의 홍수터 토양을 통과하는 동안 평균적으로 COD는 18.7에서 5mg/l로 무기질소함량은 2.7에서 0.4mg/l로 정화되었다. 탈질 기체는 대부분 $N_2$ 형태로 발생되었으며 온실효과와 오존층 파괴를 유발하는 $N_2O$ 발생량은 매우 적었다. 표층 토양에 잡초의 근권이 형성되어 있는 실제 홍수터에 이와 같은 기법을 적용할 경우 모형 실험에서 나타난 결과보다 더욱 활발한 탈질 현상이 유발될 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 홍수터 여과는 부지가 따로 필요하지 않으므로 시설 및 운영비가 경쟁기술에 비해 싸고, 화학약품 처리나 슬러지 발생이 없는 환경친화적인 하천수 처리방법이 될 것으로 기대되며, 하천수 외에도 도시하수나 산업폐수의 3차 처리에도 응용되어 하폐수의 재활용을 통한 수자원의 절약과 하천수량의 증대에도 기여할 수 있을 것이다.