• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1641-1645
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• 2006

수문순환과 수질오염과정의 제반 기작들이 완벽하게 규명되지 않은 상황에서 인위적 또는 자연적 조건에 따른 수질의 평가는 수질모형으로서 추정하는 것이 유일한 대안이며, 다양한 관리대안에 따른 수질환경변화를 예측함으로서 합리적인 관리방안을 도출하는데 유용한 수단이 되고 있다. 현재 시행 중인 수질오염총량관리제에서 또한 수질모형은 핵심적인 역할을 담당하고 있으며, 보다 구체적으로는 단위유역의 목표수질을 결정하는 것에서부터 기본계획 또는 시행계획에 따른 오염부하량 등 환경요인의 변화와 이에 따른 목표수질 설정지점의 수질 변화 등을 모의하는데 이용되고 있다. 그러나 모형에 사용되는 입력 매개변수의 불확실성과 이에 관련된 수질 모형 자체의 불확실성은 수질오염총량관리제와 같이 많은 이해당사자가 관여된 정책의 결정 시에는 공학적으로 많은 부담으로 작용하고 있는 것 또한 현실이다. 실제로 미국의 오염총량관리제의 경우를 살펴보면 모형의 불확실성 분석이 전체 과정의 진행에서 가장 핵심적인 지위를 차지하고 있다고 볼 수 있다. 많은 연구들이 수질모형에 있어서의 불확실성을 정량화하기 위하여 수행되어 왔으며, 특히 미국의 오염총량관리계획의 수립 시에는 이러한 불확실성 분석을 토대로 하여 안전율을 산정하도록 되어있다. 그러나 이러한 연구들의 대부분은 수질모형의 매개변수 중 수질기작에 관련된 매개변수들(예를 들어, DO, BOD, N, P 등에 대한 반응계수)에 대한 연구에 집중되어 있다. 하천의 수질을 적절하게 모델링하기 위해서는 이러한 수질에 직접적으로 관련한 매개변수들 이외에 하천의 수리특성에 관한 올바른 이해를 바탕으로 그와 관련된 수리학적 매개변수들에 대한 연구가 뒷받침되어야 한다. 그동안 수행되어온 수질 모델링의 적용 사례를 살펴본 바에 따르면 하천을 모델링하기 위해서는 현장 특성 자료의 중요성, 특히 하천수리특성에 관련된 기초 자료의 가용성 여부가 모형의 성패에 매우 중요한 역할을 함을 알 수 있다. 이는 유량, 유속 및 폭과 깊이로 대변되는 하천 지형은 물질 이송에 대한 주요 외력 함수이며, 다른 모든 예측치들은 이들에 의존적일 수밖에 없기 때문이다. 따라서 이들의 정확한 표현은 올바른 수질 예측에 있어서 필수적일 수밖에 없다. 많은 모형매개변수들이 유속과 깊이에 의존적이나, 이들에 관한 정보는 종종 현장관측에서 조차 무시되는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 수질모형의 매개변수 중 특히 수리특성에 관련된 매개변수들이 수질에 미치는 영향을 파악하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 적용된 수질모형은 QualKo를 사용하였으며, 대상 하천은 낙동강 본류 경남구간 시점 부근인 회천 합류 전부터 낙동강 본류 경남구간 종점 부근인 밀양강 합류 전까지의 경남 오염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.457-457
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• 2021

인공습지는 자연이 가진 정화기작을 인위적으로 증가시키기 위하여 조성한 자연기반해법에 해당한다. 인공습지는 습지 내 식물, 미생물, 토양 등의 상호기작에 의하여 오염물질이 제거된다. 인공습지의 오염물질저감효율은 시설의 규모와 유량, 유입물질의 부하량 수리학적 부하량, 체류시간 등의 영향을 받게 된다. 일반적으로 인공습지 적정 규모는 유역 및 기상인자의 특성과 조성목적에 고려하여 산정된다. 본 연구는 전국 35개 지역에 설치된 54개 인공습지를 선정하여 모니터링을 수행하였으며, 2011년부터 2018년에 설치된 시설이다. 54개 시설 중 도심지역에 13개, 농업지역 25개, 공업지역 3개, 상업지역 3개, 축산 10개가 설치되어있다. 습지형태는 Cell형 자유수면형 인공습지(Free Water Surface, Cell-FWS), 유로형(Flow) 자유수면형 인공습지(Cell-FWS), Cell과 Flow형이 결합된 Hybrid-FWS, 수직흐름형 인공습지(vertical flow constructed wetland)와 수평지하흐름형 인공습지(vertical flow constructed wetland)가 결합된 HYBIRD 형 습지로 구분된다. 연구결과, 일반적으로 SA/CA 비율이 클수록 오염물질의 저감효율은 증가하는 것으로 나타났다. 오염 물질별 인공습지 규모를 비교할 경우 저감효율 60%에서 인공습지의 규모는 유기물>영양염류>입자상물질 순으로 나타났다. 목표 제거효율 60%에서 SA/CA 비는 BOD에서 약 3.2%, COD에서 2.5%, SS에서 1.9%, TN 2.5%, TP 2.3%로 나타났다. 입자상물질인 SS는 유기물 및 영양염류에 비하여 유역면적 대비 시설면적이 가장 적게 나타났으며, 유기물질 제거에 큰 시설규모가 필요한 것으로 나타났다. 따라서 인공습지 설계시 유역 토지이용 및 강우특성을 고려하여 적정한 수질과 유량모니터링이 필요하며, 이를 토대로 목표 오염물질 선정이 중요한 것으로 나타났다. 또한, 농업지역의 최적화된 인공습지 위치는 임야가 20~30%, 밭이 20% 이하, 논이 10~50%를 포함하는 곳이 적정한 것으로 평가되었다. 도시지역 인공습지는 도시면적이 증가할수록 효율이 크게 변하지 않기에 가용위치가 적정한 위치로 평가된다. 인공습지의 효율은 유역의 세부 토지이용에 크게 의존하는 것으로 평가되었다. 따라서 인공습지 설계시 농업지역에서는 임야, 밭 및 논의 적정면적을 고려하여 인공습지 위치가 결정되어야 하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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• v.25 no.3
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• pp.407-417
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• 2011

Nowadays, the high land use, mainly used for urbanization, is affecting runoff loads of non-point pollutants to increase. According to this fact, increasing runoff loads seems like to appear that it contributes to high ratio of pollution loads in the whole the pollution loads and that this non-point source is the main cause of water becoming worse quality. Especially, concentrated pollutants on the impermeable roads run off to the public water bodies. Also the coefficient of runoff from roads is high with a fast velocity of runoff, which ends up with consequence that a lot of pollutants runoff happens when it is raining. Therefore it is very important project to evaluate the quantity of pollutant loads. In this study, I computed the pollutant loadings depending on time and rainfall to analyze characteristics of runoff while first flush storm water and evaluated the runoff time while first flush storm water and rainfall based on the change in curves on the graph. I also computed contribution ratio to identify its impact on water quality of stream. I realized that the management and treatment of first flush storm water effluents is very important for the management of road's non-point source pollutants because runoff loads of non-point source pollution are over the 80% of whole loads of stream. Also according to the evaluation of runoff loads of first flush storm water for SS, run off time was shown under the 30 minute and rainfall was shown under the 5mm which is less than 20% of whole rainfall. These are under 5mm which is regarded amount of first flush storm water by the Ministry of Environment and it is judged to be because run off by rainfall is very fast on impermeable roads. Also, run off time and rainfall of BOD is higher than SS. Therefore I realized that the management of non-point source should be managed and done differently depending on each material. Finally, the contribution ratio of pollutants loads by rainfall-runoff was shown SS 12.7%, BOD 12.7%, COD 15.9%, T-N 4.9%, T-P 8.9%, however, the pollutants loads flowing into the steam was shown 4.4%. This represents that the concentration of non-point pollutants is relatively higher and we should find the methodical management and should be concerned about non-point source for improvement on water quality of streams.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.33 no.2
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• pp.123-129
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• 2017

The purpose of this study is to identify potential methodologies to reasonably estimate the effectiveness of road vacuum cleaning in terms of pollution loads reduction. In this context, this study proposes two empirical equations to estimate the amount of diffuse pollution loads removed by road vacuum cleaning. The proposed equations estimate the removed amount of pollution loads respectively taking into consideration of: a) the distance of road vacuum cleaning; and b) the amount of road-deposited sediment(RDS). All of the parameters in these equations were evaluated based on results of field monitoring and laboratory analyses, except for the RDS generation rate. The results of this study suggest that pollutant removal efficiency is 46.3% for $BOD_5$ and 56.4% for TP; discharge ratios for particulate and dissolved $BOD_5$ are 35.0% and 21.2%, respectively; discharge ratios for particulate and dissolved TP are 35.0% and 19.4%, respectively. Average concentrations of pollutants in RDS are $BOD_5$ 977.3 mg/kg and TP 317.6 mg/kg. Some results of a case study imply that both equations can be potentially useful if the adopted parameters are reasonably evaluated. In particular, the RDS generation rate should be evaluated based on monitoring data collected from various road conditions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.287-287
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• 2011

모니터링 자료의 부족으로 인하여 다양한 토지이용에서 발생하는 비점오염물질의 관리에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 현재 환경부에서는 현행 토지계의 원단위를 세부적으로 분류하여 재산정하기 위하여 지목별로 장기 모니터링이 수행되고 있다. 특히, 산림 지역의 경우 도시 및 축산지역에 비하여 강우유출수의 농도는 낮더라도 유량적인 측면에 보았을 때 전체 수계에 대한 부하량 기여도는 매우 높다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구는 장기모니터링의 일환으로 산림지역에 대한 비점오염물질 유출 특성을 파악하기 위하여 모니터링 및 분석을 실시하였으며, 이러한 결과는 향후 비점오염원 평가기반을 마련하고자 한다. 본 연구는 활엽수지역을 대상으로 2010년 4월부터 10월까지 총 16회에 걸쳐 모니터링이 수행되었으며, 시료의 성분 변화를 막기 위해 냉장기능이 있는 자동채수기를 이용하여 시료를 채취하였다. 수질분석항목은 BOD, COD, DOC, SS, T-N, $NO_3$-N, $NH_3$-N, T-P, $PO_4$-P로 총 9가지 항목을 분석하였다. 강우사상에 대한 모니터링 결과, 총강우량은 7.0~76.5mm, 강우지속시간은 1~30hr, 평균 강우강도는 0.88~18.50mm/hr의 범위를 보이고 있으며, EMC(Event Mean Concentration, 유량가중평균농도)결과 BOD는 0.4~2.4mg/L, T-N은 1.156~14.777mg/L, T-P는 0.009~0.562mg/L인 것으로 나타났으며, SS는 1.8~71.9mg/L 로 비교적 높은 값을 나타내는 것으로 분석되었다. 농도 변화 및 유출경향의 패턴을 볼 때, 유량이 증가함에 따라 농도도 점점 증가하여 첨두유량이 발생된 후 감소하는 경향을 나타내는 것으로 분석되었다. 또한 우리나라의 경우, 시험유역을 대개 산지 소유역에 설치하는 경우가 많아서 일반적으로 지연시간이 짧은 경우가 많기 때문에 이 지역 역시 강우가 내린 후 계류유출량의 증가에 영향을 주는 강우의 유출속도는 비교적 빠른 것으로 나타났다. 그리고 단기 수문곡선상에서 강우량이 많을 시 유출이 빠르게 일어나 첨두 유량에 도달하는 시간이 짧고, 강우량이 적을 시에는 첨두 유량의 출현시간이 늦어지는 것을 볼 수 있었다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.45 no.2
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• pp.210-217
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• 2012

This study investigated the water quality of effluents from the wastewater treatment plants, located at the Gumi Complex 4, Gumi, and Wonpyong, in Gumi. DOC accounted for higher than 70% of TOC, and oxidation efficiencies, calculated from carbon, were 13~43% for BOD and 37~73% for CODMn, respectively. Based on the biological decomposition experiments, R-DOC account for higher than 70% of DOC, mostly being occupied by refractory organic matters. This indicated that the biodegradable organics occupied more proportions of organic loadings than the refractory organics. The effect of the organics from a discharge of a sewage treatment plant on rivers, Gumi industrial Complex 4, Gumi, and Wonpyong on lower streams of the Nakdong River were found to be 15%, 6% and 16% respectively. The ratio of 15% suggests that comparatively, no large portions of TOC loadings are occupied, but the problem is that the biodegradable organic matters occupy a lot more proportions than that of the refractory organic matters. Thus, it is highly estimated that the refractory organics can gradually increase the pollution level of organics and precursors of disinfection by-products to the down-stream water treatment plants.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.11 no.8
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• pp.33-40
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• 2010

In this study, evaluation of basic unit of non-point pollutant, which is fundamental evaluation of non-point loading, was conducted using both road point and angle of intersection point in Maesong area, West coast highway by utilizing Event Mean Concentrations(EMC). Concentration of pollutants except heavy metals at these two points rapidly decreased in 30 minutes after start of runoff. According to the results of EMC, for both sampling points, it was determined that the concentrations of TSS(Total Suspended Solid), $BOD_5$(Biological Oxygen Demand), and DOC(Dissolved Organic Carbon) were higher than those of wastewater effluent standard in Korea, however, the concentrations of T-N(Total Nitrogen) and T-P(Total Phosphorus) were lower than those of the standard. In terms of heavy metals, Fe, Pb, and Zn showed higher concentrations than others. When compared with the units established by the Ministry of Environment in Korea, the basic units of $BOD_5$ and T-N in this study were lower. On the other hand, when compared with foreign units, Cu, Pb, and Zn showed approximately 10 times higher concentrations. It was estimated that a long term monitoring should be conducted for obtaining additional data and more reliable basic units for the non-point pollutnats based on the results from this study.

• Journal of Wetlands Research
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• v.7 no.3
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• pp.75-85
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• 2005

The Construction of industrial complex areas means the increase of imperviousness rate and the increase of nonpoint pollutant emissions during a rainfall. Generally the retention basin can become the alternative for removing and controling these nonpoint pollutants. Recently Ministry of Environment are trying to change the purpose of retention basins from flooding control to nonpoint pollutant control. In order to propel the stormwater management program, administration plan of stormwater management is enacted in Spring, 2005. Hereafter, in a newly developing area, the best management practices should be established to control the nonpoint pollutant. Landuses of the research area are classified to the categories of the 1st manufacturing industry, metal industry, fiber and chemical product manufacturing industry, etc. Therefore, this research was performed to understand washed-off characteristics of stormwater and to suggest the controling method of nonpoint pollutants. The optimum capacity of the retention basin can be determined by analyzing the relationships among data of rainfall, runoff, washed-off pollutants from the areas. The rainfall analysis using the data of normal year, recent 2, 5 and 10 years shows that the 80% rainfall frequency was occurred on 10mm accumulated rainfall, but which is not considered the first flush effect. However, by considering the first flush effect, the appropriate treatment capacity of rainfall can be decreased to 4-5mm accumulated rainfall. Using the criteria, the optimum capacity of retention basin is determined to $12,000m^3$ in the research area. The washed-off nonpoint pollutant loading from the areas have beeb calculated to 435ton/yr for TSS, 238ton/yr for COD, 8,518kg/yr for TKN and 1,816kg/yr for TP. The mass of 78.3ton/yr for TSS, 20.4ton/yr for BOD, 128.6ton/yr for COD, 4.6ton/yr for TKN and 980kg/yr for TP can be reduced by constructing the retention basin. The sediment accumulation rate is also calculated by $6.53kg/m^2-hr$.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.5
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• pp.525-539
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• 2002

Effects of Yongdam Dam discharge conditions on water quality of the Keum River and Daechung Lake inflow were analyzed for various scenarios using WASP5 water quality model. Three different groups of scenarios were tested: 1) Two different weather conditions; the lowest flow year and the highest flow year since the beginning of Daechung Dam operation in 1981, 2) Fine discharge flow rates; 5.4, 8.9, 12.4, 16.4 ㎥/s and field observed flow during the study period, 3) Three conditions of discharge water quality; first grade, second grade by Korean water quality standard and field observed water quality. Effect of changes in Yongdam Dam discharges was greater for dry year. The increase of discharge from the Yongdam Dam will improve water quality of downstream areas only when the water quality of the discharge is equal or better than that of downstream areas. Field observed water qualify data show that BOD concentrations are lower than first grade level but TN and TP concentrations are exceeding 5th and 3rd grade level in Korean standard, respectively. Considering that nutrient control methods in watershed areas of Yongdam dam are limited, it is expected that nutrient concentrations from Yongdam Dam discharge will be higher than 2nd grade water quality standard level. Therefore, it would be important to develop practical management strategies in the watershed area of Yongdam Dam based on field conditions for conservation of water quality in downstream areas.