• 생태와환경
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• 제55권2호
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• pp.175-183
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• 2022

본 연구에서는 국내 46개 호소의 퇴적물 내 중금속 오염도와 이화학적 수질 및 물리적 환경과의 상관분석을 통해 호소 퇴적물 내 중금속 성분과 전반적인 환경요인과의 관계를 확인하였다. 또한 호소를 중금속 오염도에 따라 분류하고, 유형별로 유역 내 오염원을 분석하였다. 상관분석 결과, 해발고도가 높은 곳에 위치하거나 대형 호소일수록 중금속 오염도가 높았다. 군집분석 결과, 국내 호소는 총 5개 그룹으로 분류되었다. 그룹 1은 PLI (오염부하계수)가 2.3 이상으로 매우 높게 나타나 전체적으로 퇴적물 중금속 오염도가 가장 심각하였으며 특히 As, Cd에 의한 중금속 독성 피해 가능성이 매우 높았다. 그룹 2와 3은 PLI 평균이 각각 0.73, 0.60가량으로 중금속 오염 수준이 전반적으로 양호하였다. 그룹 4의 PLI는 약 0.8로 Ni에 의한 오염도가 높게 나타났으며 그룹 5는 PLI 1.0 이상으로 퇴적물 중금속 오염이 심각하였으며 특히 Pb, Cu, Cr, Ni, Hg에 의한 오염도가 높았다. 퇴적물 내 중금속 오염도가 높았던 그룹 1과 그룹 5는 호소 유역 내 전체 광산 및 석탄, 은, 납 광산의 분포 밀도 또한 높은 것을 확인할 수 있었다. 호소의 규모가 크고 상류에 위치할수록 광산의 영향을 많이 받으며 중금속 오염에 취약할 것으로 사료된다. 본 연구 결과는 우리나라에 분포하고 있는 호소에 대한 전반적인 오염 유형 및 오염원에 대한 기초 자료를 제공함으로써 호소 퇴적물 내 중금속에 대한 체계적 관리에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.91-98
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• 2023

공사 중 발생되는 일부 콘크리트 폐수는 작업자, 관리자, 사용자가 인지하지 못하는 비점오염원의 형태로 우수/오수관를 통해 유입되어 관리가 쉽지 않고 콘크리트 철거시 물과 결합되어 나오는 건설오니들은 일시적으로 소량 유출된다. 이러한 특성 때문에 건설오니는 관리가 되지 않는 상태로 비점오염원의 형태로 하천 및 우수/오수관에 유입되고 있는 실정이다. 본 연구는 도로상 기설치된 콘크리트 옹벽 철거공법에 D.W.S공법(Diamond Wire Saw)을 적용하였고, 이로 인해 발생된 콘크리트 오폐수를 이동식 오수처리 시설을 통해 물리/화학적 처리를 실시하고 제거효율 및 유출수의 폐수배출 허용기준에 만족하는지를 검토하였다. 이에 공사중 이동식 오수처리 시설을 통해 물리/화학적 처리로 BOD 73.5%, SS 89.1%제거를 통한 공사중 오폐수의 유출수 농도 기준을 만족하고자 한다. 또한 공사진행시 이동식 오수처리 시설을 통한 물리화학적 처리 및 공사중 발생되는 오폐수 처리에 대한 환경보전비 산정의 적정성 및 경제성 분석에 대해 검토하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.15-15
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• 2023

2020년 기준 국내 상수도 보급률은 99.1% 차지하고 있으며(환경부, 2019), 수도관리차원에서 수돗물은 먹는 물로 시판되어질 만큼 우수한 관리체계를 유지하고 있다. 그 반면에 지하수는 생활용수, 식품가공, 농·축산, 양어, 군부대를 비롯한 전국지역에서 연간 10억 8천만톤 용수를 소비하고 있음에도 (환겨례 신문, 2013; 환경부, 2019) 사용되는 지하수의 약 65%가 음용수 불가판정을 받았으며, 최근 지하수의 오염비율은 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 지하수관정의 관리부주의에 의한 수질오염 및 수인성 다제내성균(슈퍼박테리아) 등에 의한 오염사례가 국내는 물론, 국제적으로 다수 보고되고 있는 실정이다 (환경부, 2013). 현재 지하수 수질관리는 공공기관 및 지자체 지정기관을 통해 진행되고 있으며, 검사기간은 수질채취로부터 통상 7~15일정도 소요되어 수질 관리 및 기준, 검사주기에 대한 애로가 많다. 현장 지하수관정에서 실시간 수질을 모니터링하고 이에 연동된 자동 수처리 시스템의 개발 및 도입은 나날이 심각해지는 환경오염 상황에서 선제적 예방과 해결방법으로 중요한 요소기술이다. 현재 지하수오염 및 부적합 음용의 수질처리는 화학약품, 필터여과, UV살균, O₃ (플라즈마)을 이용하는 것이 대표적이나, 화학약품의 경우 2차 오염이나 식품 세척 및 가공에 있어 부적합성의 한계점이 있다. 필터여과의 대표적인 RO필터의 경우 약 50% 순손실이 발생하고, UV 살균의 경우 UV에 의한 사용관리자의 위험 및 장비의 광부식 문제, O₃ 의 경우 고압전류 사용에 따른 위험성 등의 한계점이 나타나고 있다. 지하수 수질정화를 위한 광유도 활성산소(¹O₂, ·O^-₂)는 광감응제에 가시광의 빛 조사를 통해 생성되는 활성산소로의 에너지 및 전자 전이가 동시 진행되어 단일항 산소(¹O₂)와 슈퍼옥사이드 이온(·O^-₂)을 생성하게 된다. 생성된 활성산소는 유해미생물 또는 유기화학물과 개열, 제거, 치환 반응 등을 통해 미생물사멸 및 유해화학물질들이 분해 가능하다. 이를 이용한 지하수 유해미생물 사멸기술, 장비, 실시간 지하수의 분석기술 및 정수처리, 지하수 물순환 시스템 개발뿐만 아니라 지하수 음용수 및 오염개선, 지하수 기저유출에 의한 오염원 저감으로부터 지류·지천, 하천 본류 수질개선 등의 대상지역에 활용 가능하다. 또한 광유도 활성산소는 기존 상수도 수처리에 있어 오존(O₃) 처리와 이산화티탄을 이용한 AOP과정을 단일처리 공정으로, 기존 O₃ 의 특성상 확산 거리가 매우 길어 사람을 포함한 생체 내에 유입 시 다양한 부작용 발생과 O₃ 차폐시설 요구의 문제점 극복의 대안으로 환경 및 인체에 무해한 광유도 활성산소 시스템을 적극적으로 도입 및 적용해야 한다. 본 연구 목적은 정류상태 흡광분광기술을 이용한 실시간 수질 모니터링과 광유도 활성산소를 이용한 유해 미생물의 멸균효능 및 지하수 수질관리 기술로의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.83-90
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• 2023

기후변화로 이상강우 발생이 증가하고 있으며, 매년 폭우로 인한 피해 강도와 규모가 커지고 있는 실정이다. 또한, 폭우의 발생 빈도가 잦아지면서 폭우가 연속적으로 발생하는 경우도 많아지고, 이로 인해 도심지역에서는 전에는 없던 큰 침수 피해가 발생하고 있다. 하천과 해안 인근 지역이 불투수 지역일 경우에 강우강도가 높아질수록 최대 흐름이 급격히 높아지기 때문에 유역특성을 고려한 종합적인 침수위험도 평가가 필요하다. 본 연구에서는 지하철 역사의 침수방지 대책으로 평가요소에 대한 점수를 부여하여 침수위험도 평가를 분석하였다. 종합적인 평가 지수를 고려한 침수 위험도 평가 과정을 거쳐 과거 침수가 발생한 유동인구 및 교통량이 많은 5개의 도시철도역에 대한 침수 위험도 평가를 실시하였다. 이를 종합적으로 분석하여 침수위험 등급(1~4등급)을 설정함으로써 위험등급에 맞는 침수대책을 수립해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.206-206
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• 2020

토지이용의 고도화에 따라 비점오염원 부하는 증가하는 추세이며 기후변화에 따른 강우강도 증가 등으로 지표면에 축적된 고농도의 비점오염물질이 하천으로 유출, 수질오염을 가중시키고 있어 비점오염원 관리가 필요하다. 환경부에서 효율적인 비점오염원 관리를 위하여 2004년부터 현재까지 3단계에 걸쳐 비점오염원 관리 종합대책을 수행하고 있으며, 2008년부터 비점국고보조사업을 추진하여 비점오염저감시설 설치를 통한 수질개선 및 수생태계 건강성 확보에 기여하고자 하였다. 이에 본 연구는 비점국고보고사업을 통해 구축된 비점오염저감시설을 대상으로 시설 설치 및 운영 현황과 강우시 비점오염저감 효과 분석을 통한 시설의 평가를 수행하고자 한다. 연구대상시설은 시범시설 및 국고보조시설 총 70개소로 2005~2017년에 준공되었으며, 2016년부터 현재까지 총 4년동안 진행된 모니터링을 바탕으로 연구를 수행하였다. 시설의 용량은 34~97,000㎥의 범위로 SA/CA 1.2~6.6%의 범위이다. 강우시 모니터링은 선행무강우일수 3일이상을 고려하여 수행하였으며 도시지역의 경우 5mm 이상, 농촌지역 10mm 이상시 모니터링을 진행하였다. 시설의 유입과 유출부에서 수질 및 유량 모니터링을 진행하였으며, 수질오염공정시험법에 준하여 BOD, COD, SS, T-N 및 T-P 항목에 대해 분석을 수행하였다. 모니터링 결과, 국내 비점오염저감시설의 평균 부하량은 SS 250.4 kg/day, BOD 89.2 kg/day, COD 136.2 kg/day, TN 51.4 kg/day, TP 7.1 kg/day 로 분석되었으며, 유출부 의 경우 SS 83.8 kg/day, BOD 37.2 kg/day, COD 51.0 kg/day, TN 15.4 kg/day, TP 2.0 kg/day로 나타났다. 또한, 은 오염물질 유입 및 유출 부하량의 상관관계 분석결과 SS, BOD, COD의 유입 및 유출 부하량의 상관성은 높게 나타났으며 특히 유기물질(BOD, COD)의 상관성은 0.8이상으로 분석되었다(p<0.005). 이는 비점오염저감시설에 적용된 식생, 미생물, 여재 등을 통하여 물리학적 및 생태학적 처리를 통해 저감되기 때문으로 판단된다. 하지만, TN은 인위적 요인과 자연적 요인이 복합적으로 작용으로 배출 특성으로 상관성은 매우 낮은 것으로 분석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.179-189
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• 2010

본 연구에서는 수치모의를 통하여 전단면 식생 수로에서 와도의 생성을 분석하였다. 지배방정식에서 난류 폐합을 위해 레이놀즈응력모형을 이용하였다. 거친 하상-매끄러운 측벽 및 매끄러운 하상-거친 측벽을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하여 서로 다른 형태의 이차흐름 구조가 형성되는 것을 확인하였다. 즉, 거친 하상 조건에서는 자유수면 이차흐름의 규모가 감소되고, 거친 측벽 조건에서는 자유수면 이차흐름의 구조가 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 전단면 식생 수로를 수치모의하여 수심 크기의 바닥 이차흐름이 형성되고, 식생 밀도가 증가함에 따라 자유수면 이차흐름이 점차 사라지는 것을 확인하였다. 또한 이차흐름 생성에 중요한 역할을 하는 난류의 비등방성 및 레이놀즈응력 분포를 식생밀도에 따라 살펴보았다. 한편, 와도 방정식을 분석한 결과, 비식생 수로의 경우 벽 및 수면 경계 근처에서는 난류 비등방성에 의한 생성항이, 경계와 떨어진 곳에서는 레이놀즈응력에 의한 생성항이 와도 생성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 그러나 식생 수로에서는 이러한 특성이 사라지는 것으로 확인되었다. 또한 비식생 수로에서는 바닥과 수면에서의 와도 생성이 강하게 발생되지만, 식생 수로에서는 바닥과 식생 높이에서 와도 생성이 크게 발생되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2022

한국농어촌공사 산하의 농업용저수지 중 3786개소에 대한 수질조사를 '19년도에 실시한 결과, TOC 기준 4등급 초과 저수지 비율은 약 20%로써, 도심 근교 저수지에서 녹조현상 빈발로 인해 수질, 악취, 미관 등의 환경문제 개선 민원이 다수 발생하고 있다. 현재 녹조 발생 사후관리를 위해 주로 사용되고 있는 대형 조류제거선은 저수심 수변부에서의 적용성에 한계가 있고, Al 기반의 응집제를 사용하여 조류를 수거해서 폐기하고 있는 실정이다. (주)이엔이티는 농어촌연구원, (주)코레드, (주)삼호인넷과 함께 호소나 정체하천의 수변지역에 적용될 수 있는 저에너지형 유해조류 포집시스템 개발과, 수거된 조류부산물을 무독화하여 농업재료로 재활용하는 방안을 연구하고 있다. 저수지나 정체수역의 녹조는 바람, 수면유동 등에 의해 수변에 집적되는 특성이 있어, 인공지능 기술로 녹조현상을 감시하여 조류 밀집구간에 접근할 수 있는 자율이동식 수상이동장치를 개발 중이다. 수상이동장치는 조류포집장치를 탑재하기 위한 부력체, 원격 운전이 가능한 무인항법장치, 수변식생대 및 저수심지역 이동을 고려한 수차방식 추진체, 전체 장치의 전원 공급을 위한 고성능 배터리 등으로 구성하여 상세 도면 설계를 진행하고 있다. 조류포집장치에는 표층에 주로 분포하는 남조류를 선택 흡입하는 포집 부표를 적용하였고, Al계 응집제 사용을 배제한 분리막 실험을 통해 침지형 막분리조 및 가압형 농축조를 설계하였다. 유해조류 포집 및 농축은 수상에서 이동체에 탑재하여 이뤄지고, 육상에서는 자원 회수가 가능하도록 회분식 응집공정으로 구분하였다. 조류 밀집지역에서 수거된 조류의 무독화 및 농업재료 자원화 타당성 평가를 위해 특용 버섯균주를 활용한 시료별 분석항목을 선정하고 실험 매트릭스에 따라 실증실험을 수행하였다. 수거조류를 전처리하여 성분 및 발열량을 분석하고 버섯재배 전후의 마이크로시스틴 독소(LR, RR, LR)를 포함한 성분 분석을 수행하여, 고체연료, 비료 및 사료로 활용방안을 검토하였다. 무인자율이동 조류포집장치는 실증화 규모로 제작하여 기선정된 테스트베드에서 현장적용성 평가를 수행할 예정이다. 본 연구를 통해 개발된 유해조류 포집 시스템은 기존의 녹조제거 방안을 보완하여 정체수역의 생태계 복원 및 친수공간의 환경개선 등에 적용되며, 무독화가 입증된 유해조류의 농업재료 자원화 기술은 고부가 상품 개발 및 환경폐기물 감축에 활용될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.269-269
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• 2022

최근 낙동강 하구 기수생태 복원에 있어서 중요한 요소 중 하나는 하굿둑 외해측의 보다 높은 정도를 가지는 조석예보치 산정과 이를 통해 하굿둑 방류량과 해수 유입량을 추정하여 주변 환경 등을 예측할 수 있다. 기수생태 복원이 본격으로 논의가 진행 전인 2016년까지는 하구에서 수km 떨어진 기존 조위관측소(부산 및 가덕도)를 활용하여 하류수위를 예측하여 왔지만 조위 높이와 위상 차이로 인하여 활용이 용이하지 않다. 따라서, 낙동강 하굿둑 인접 외해역에서 조석 영향을 받는 수위관측치를 이용하여 조석조화분해를 통해 조위 예측을 보다 정밀하게 산정하는 것이 필요하다. 연구방법으로는 낙동강 하굿둑 외해역에서 관측된 2016년, 2017년 각각 1년간 10분간격으로 관측자료의 저장상태 및 이상자료 유무를 확인하고, 조석조화분해 프로그램인 TASK2000(Tidal Analysis Software Kit) Package를 이용하여 2016년, 2017년 낙동강 하굿둑 인접 외해역에서 관측된 조위자료를 각각 조석조화분해한 결과로 관측조위와 예측조위 비교하였고, 관측조위와 예측조위를 뺀 성분인 조석잔차성분을 구했다. 조화분해결과, 낙동강 하굿둑 외해역은 일반적인 연안역의 조석과는 달리 하천수의 유출, 배수갑문의 조작, 연안사주지형에 의한 조석변형 등 매우 복잡하고 불규칙적인 특성인 기상성분(기압, 바람 등)에 의한 교란을 고려한다면 예측정확도가 상당부분 확보되는 것으로 나타났다. 또한 장주기 성분과 비선형 조석성분의 크기를 비교해 볼 때 거의 편차가 없이 나타나 조석조화상수를 이용한 예보 가능성을 확인할 수 있었다. 조위검증은 2016년의 1년치의 조석자료를 이용하여 조화분해된 조화상수 63개를 이용하여 2017년의 조석 예보치를 산정하였으며, 이를 2017년의 낙동강 하굿둑 외해역의 조석관측치와 조석예측치를 1대 1 비교하는 방식으로 검증하였고, 이들의 상관관계를 파악하기 위하여 두 성분에 대하여 Regression Analysis를 수행하여 예측조위와 관측조위 사이에는 Pre=0.9535×Obs+0.396과 같은 관계식이 성립하는 것으로 분석되었다. 또한, 두 성분간의 상관도는 0.9535로 높게 나타났다. 조위예측 프로그램인 TASK2000 Package 중 MARIE를 이용한 조위예측 프로그램의 신뢰도가 매우 높은 것으로 판단되고, 해당년도 조위예측 시에는 가능하면 직전년도의 1년 조석관측자료를 조화분해하고 얻어진 조화상수를 이용하여 조위예측을 실시하면 보다 정확한 자료를 얻을 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.267-273
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• 2023

조류는 생태계를 구성하는 중요한 요소이다. 그러나 남조류의 과도한 성장은 하천환경에 다양한 악영향을 발생시키고 규조류는 상수원과 정수장 공정관리에 영향을 미친다. 지속적이고 효율적인 조류 관리를 위해 조류 모니터링이 중요하다. 본 연구에서는 You Only Look Once (YOLO)의 최신 알고리즘 YOLO v8을 사용하여 조류경보제 기준에 사용하는 유해 남조류 4종과 정수처리공정에 영향이 큰 규조류 1종 총 5종의 이미지를 분류하는 이미지 분류모형을 구축하였다. 기본모형의 mAP는 64.4로 분석되었다. 모형의 학습에 사용된 원본 이미지에 회전, 확대, 축소를 수행하여 이미지의 다양성을 높인 5가지 모형을 구축하여 입력자료로 사용된 이미지의 구성에 따른 모형 성능의 변화를 비교하였다. 분석결과 회전, 확대, 축소를 모두 적용한 모형이 mAP 86.5로 가장 좋은 성능을 보이는 것을 확인하였다. 이미지의 회전만을 적용한 모형, 회전과 확대를 적용한 모형, 이미지의 회전과 축소만를 적용한 모형의 mAP는 각각 85.3, 82.3, 83.8로 분석되었다.

• 생태와환경
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• 제56권4호
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• pp.375-383
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• 2023

모래잠입 어류는 모래 하상에 잠입하여 살아가는 생물로, 잠입을 통해 포식자 회피, 먹이 포획, 에너지 보존 등 생존에 이득이 있다. 국내에 서식하는 흰수마자는 전형적인 모래잠입 특성을 보임에도 불구하고 지속적인 개체군 감소로 인해 멸종위기종으로 지정되어있다. 본 연구에서는 흰수마자의 감소원인 파악을 위하여 모래크기 선호도 및 잠입 행동을 평가하였다. 전반적으로 1 mm 이하의 모래를 선호하는 것으로 확인되었으며, 유량에 따라 모래크기의 선택이 차이가 발생하였다. 또한 수온이 낮아짐에 따라 모래에 보다 깊이 잠입하였고, 잠입하는 깊이는 흰수마자의 크기별로 차이가 있는 것으로 나타났다. 흰수마자의 모래 선호도 연구 결과 전반적으로 개체군이 감소하는 원인은 댐, 보 등의 건설로 인한 물리적인 하상구조의 변화로 사료되었다. 특히, 구조물 건설 상류부의 정수역 형성으로 인한 실트와 진흙의 하상 내 축적과 하류부에 세립질 퇴적물 유입 감소 및 침식으로 인한 장갑화로 서식처 변형이 발생하여 잠입에 문제가 발생한 것으로 판단되었다. 흰수마자를 비롯한 모래잠입 어류는 모래 하상 구조가 생존 및 서식에 중요한 역할을 하기 때문에 이를 관리할 수 있는 효율적 전략 수립 및 서식지 관리가 필요하다.