• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.28 no.12
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• pp.1265-1273
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• 2006

The environmental capacity and watershed pollution load reduction of Yongdam reservoir were estimated by the simulation of water quality variation process with the target water quality establishment, pollution load estimation and flow analysis. The potable raw water $I{\sim}II$, COD $1.0{\sim}3.0$ mg/L and TP $0.01{\sim}0.03$ mg/L were selected as the target water quality Yongdam reservoir water quality model was constructed with WASP5 contained 42 segments and the correlation of calibrated results were BOD 0.73, $PO_4-P$ 0.98. The environmental capacity for target quality COD 2.0 mg/L and TP 0.02 mg/L were BOD $131,880{\sim}4,694$ kg/d, TP $7,855 {\sim}167$ kg/d which were less than exists, and the related reduction ratios were BOD $51{\sim}62%$, TP $47{\sim}67%$ which were middle amount in exists. The load reduction ratios to meet the potable raw water $I{\sim}II$ were BOD $72{\sim}16%$, TP $78{\sim}36%$ in existing conditions and BOD $81{\sim}44%$, TP $84{\sim}52%$ in new conditions. BOD was the least one and TP was the second least in 4 results. The effects of the load reduction assignment to subbasin were dominant in TP but little in COD.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.7 s.168
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• pp.627-636
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• 2006

This study estimates adequate discharge to meet the specified target water quality concentration using the pollutant load of the Geum river basin given in TMDL (Total Maximum Daily Load) report. During the 1st phase, BOD is chosen as a target water quality constituent under regulation of the Ministry of Environment in Korea. BOD, TN, and TP loads estimated based on the TMDL and provincial zones were re-distributed for 10 major tributaries, and the remaining areas along the main river are classified as 15 incremental flow areas. Water quality modeling was conducted using Qual2E for the low flow period of a year (i.e. $March{\sim}April$). The results of the model simulation showed that about 30 cms from the Daechung dam would be sufficient to satisfy the target water quality in the Geum river downstream of the Daechung multipurpose Dam.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1991-1994
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• 2008

우리나라는 도시화, 산업화에 따른 수질저하 및 용수확보 문제를 해결하기 위하여 각종 환경기초시설의 증설과 수질개선을 위한 대책을 수립하여 왔다. 그러나 점오염원에 국한한 수질개선은 한계가 있었으며, 1995년 환경부는 전국 비점오염원 조사를 통해 비점오염원이 수질오염에 기여하는 비율이 T-N, SS는 50% 이상을 점유하고 기타 BOD, T-P도 $20{\sim}30%$ 수준임을 밝힌 바 있다. 이에 정부는 오염총량관리제를 도입하여 비점오염원의 관리를 시작하였으나, 강우시 정확한 유량자료를 바탕으로한 수질 측정자료의 부족으로 비점오염원 관리에 있어 어려움이 따르고 있다. 따라서 본 연구에서는 비점오염원 관리 및 연구를 위한 기초자료로 활용될 수 있도록 수도권 및 인근지역 주민의 식수원인 팔당호로 직유입되고, 정확한 수질자료 확보가 필요한 경안 수위관측소 지점에서 2007년 6월${\sim}$9월에 일어난 강우 중 4개의 강우사상에 대하여, 수질측정을 실시하였다. 본 연구에서 이용한 유량자료는 2007년 수위-유량관계곡선식으로 산정한 환산 유량이며, 실측한 수질자료를 바탕으로한 유량과 부하량의 관계는 통계학적으로 분석하였다. 수질측정 항목은 수온, DO, pH, EC, SS, BOD, CODMn, CODCr, T-N, T-P 등이며, BOD의 농도는 2개의 강우사상에서만 분석하였다. 현장에서 휴대용미터를 이용하여 수온, DO, pH, EC를 측정하였고, 나머지 항목은 한국건설기술연구원내 환경정밀분석 센타에 의뢰하였다. 각 항목별 유량-부하량 관계식은 기존의 지수식이 아닌 선형이나 다항식으로 산정하였다. 다항식으로 산정된 식의 결정계수($R^2$)는 BOD, T-N 항목을 제외한 각 항목에서 0.6 이상의 값을 가졌다. 항목별로 보면 SS는 0.90, $COD_{Mn}$은 0.87, $COD_{Cr}$은 0.84, T-P는 0.62의 값을 가졌다. 또한, T-N은 0.53, BOD는 0.32의 값을 가져 유량과 부하량의 관계가 거의 상관성이 없는 것으로 나타났다. BOD의 경우는 4개의 강우사상 중 2개의 강우사상에서만 분석되어 다른 항목에 비해 실측자료가 부족한 관계로 그 특성을 판단하기 어려웠다. 본 연구가 주로 홍수기에 이루어져 실측자료가 많지 않았기 때문에 본 연구의 대상지점을 대표할 수 있는 유량-부하량 관계식으로는 미흡한 한 것으로 분석되었다. 본 연구자료를 기초로 장기간 많은 자료를 확보하여 유량-부하량 관계식을 수정 보완한다면, 차후 비점오염원 관리의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.40 no.2
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• pp.201-213
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• 2007

In this study, the Batter Assessment Science Integrating point and Nonpoint Sources (BASINS 3.0)/window interface to Hydrological Simulation Program-FPRTRAN (WinHSPF) was applied for assessment of Soyang Dam watershed. WinHSPF calibration was performed using monitoring data from 2000 to 2004 to simulate stream flow. Water quality (water temperature, DO, BOD, nitrate, total organic nitrogen, total nitrogen, total organic phosphorus and total phosphorus) was calibrated. Calibration results for dry-days and wet-days simulation were reasonably matched with observed data in stream flow, temperature, DO, BOD and nutrient simulation. Some deviation in the model results were caused by the lack of measured watershed data, hydraulic structure data and meteorological data. It was found that most of pollutant loading was contributed by nonpoint source pollution showing about $98.6%{\sim}99.0%$. The WinHSPF BMPRAC was applied to evaluate the water quality improvement. These scenarios included constructed wetland for controlling nonpoint source poilution and wet detention pond. The results illustrated that reasonably reduced pollutant loadin. Overall, BASINS/WinHSPF was found to be applicable and can be a powerful tool in pollutant loading and BMP efficiency estimation from the watershed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1981-1984
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• 2008

기존 하천에 실시되고 있던 농도 규제의 근본적인 한계를 극복하고자 우리나라 4대강에 오염 총량관리제도가 실시되었다. 그러나 1999년부터 약 8년 동안 실시된 오염총량관리제도에 기술적 제도적 문제들이 발견되고 있다. 본 연구에서는 오염총량관리제도의 많은 문제점들 중에 기준유량에 대한 문제점과 오염부하량의 할당에 대한 문제점에 중점을 두었다. 총량관리단위유역은 대표적인 도시하천 중 하나이며 한강의 지류인 안양천 유역이며, 목표수질은 1991년 환경부 하천환경수 질기준인 5등급으로 결정하였으며, 관리물질은 1차관리물질인 BOD(Biochemical Oxygen Demand)이다. 기준유량은 평균저수량과 평균갈수량을 사용하여 비교하였고, 발생부하량을 계산하였으며, 발생부하량에 의한 배출부하량을 계산하고, HSPF(Hydrologic Simulation Program - FORTRAN) 모형을 사용하여 배출부하량으로 인한 유달부하량을 산정하여 허용부하량을 계산하였다. 마지막으로 목표수질을 만족시키기 위해 삭감부하량을 계산하였고, 삭감부하량을 안양천 유역의 각 소유역별로 할당하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1247-1252
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• 2010

강원도 평창군 대관령면 횡계리에 위치한 고랭지 밭을 2008년 3월부터 2009년 12월까지 발생한 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하여, 경지단위의 밭에서 발생하는 비점오염부하를 측정하고, 작물에 의한 발생량을 비교하였다. 2008년에는 감자를 재배하였고, 2009년에는 무를 재배하였다. 2008년의 시비량은 2009년의 시비량보다 질소 2.1배, 인산 1.9배, 칼륨 2.3배 높게 나타났다. 2008년 총 5회의 유출에 의해 SS 2,908.47 kg/ha/yr, COD 67.95 kg/ha/yr, BOD 50.72 kg/ha/yr, TN 13.29 kg/ha/yr, TP 9.97 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였으며, 2009년 총 8회의 유출에 의해 SS 3,908.34 kg/ha/yr, COD 225.04 kg/ha/yr, BOD 156.96 kg/ha/yr, TN 18.88 kg/ha/yr, TP 36.41 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였다. 2008년과 2009년의 강우량이 다르기 때문에 연 오염 부하를 유출이 발생한 강우량의 합으로 나누어 비교하였다. 비료사용량이 2008년에 약 2배 많았음에도 불구하고 단위 강우량 당 오염부하에서 TN은 0.031 kg/ha/mm와 0.029 kg/ha/mm로 큰 차이가 나타나지 않았고, COD는 0.16 kg/ha/mm와 0.35 kg/ha/mm, BOD는 0.12 kg/ha/mm와 0.24 kg/ha/mm, TP는 0.023 kg/ha/mm와 0.057 kg/ha/mm로 2009년에 2배 이상 증가하였다. 이는 비료의 사용량보다 작물의 성장에 의한 지표피복효과가 비점오염 저감에 더 효과적 작용할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 고랭지 밭에서 피복율이 높은 작물을 재배하거나 피복재에 의한 지표피복을 실시하면 비점오염의 저감을 위한 최적관리방안으로 활용 될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.445-445
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• 2018

기후변화에 따른 환경오염은 21세기 인류에게 가장 심각한 문제 중의 하나로 대두되고 있다. 환경적인 측면에서 하천오염은 경제적으로 많은 문제를 발생시키고 있다. 이러한 하천오염 문제를 해결하기 위해서는 오염물질의 농도 측적 및 데이터 축적이 필수적이라 할 수 있다. 그러나 일반적으로 오염물질 부하량에 대한 직접적인 측정은 비용 측면에서 쉽지 않은 것이 사실이다. 또한 실시간으로 BOD, COD, TN, TP 등의 자료를 이용하여 예측하는 것에는 자료의 부족성으로 인해 한계가 있다. 본 연구에서는 구글의 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 텐서플로우를 활용하여 기계학습을 통한 하천오염 예측을 목적으로 하고 있다. 기계학습을 위하여 텐서플로우를 활용하여 RNN, LSTM 인공신경망 모형을 구축하였다. 하천오염의 학습과 예측을 위해 결과치 분석을 위한 자료로는 금강 유역에 위치한 옥천 관측소 충청북도 옥천군 이원면 이원대교에 위치한 $36^{\circ}14'31.0''N$ $127^{\circ}40'02.6''E$의 관측소에서 BOD, COD, DO, 부유물질의 자료를 사용하였다. 모형의 학습을 위해서 입력자료는 수위, 유량, 평균기온, 평균풍속 자료를 2004년 ~ 2017년까지의 14년간의 자료를 사용하였다. 연구를 위해 BOD, COD, DO 부유물질 자료는 물환경정보시스템(http://water.nier.go.kr/)의 자료를 활용하고 수위, 유량등의 자료는 국가수자원관리종합정보시스템 (http://www.wamis.go.kr/)의 자료를 사용하였다. 그러나 수온, 수위, 풍속등의 자료는 일 자료가 있는가 반면 BOD, COD, TN, TP등의 자료는 일 자료가 있지 않아 이를 원활히 활용할 수 있도록 예측을 위한 결과치의 선형보간법을 통해 일 자료를 획득한 후 연구를 하였다. RNN, LSTM의 분석 시 학습속도, 반복시행횟수 sequence length의 길이 등의 값을 조절 하면서 결과치를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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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.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.4 no.4
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• pp.226-236
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• 2017

In this study, we aimed to analyze the characteristics of water quality variation at Kyeongan Stream for a decade and to investigate by the flow-loading equation. The correlation analysis of water quality parameters and the influence factors were examined by statistical analysis. The characteristics of water quality variation showed that the fluctuations in $BOD_5$, $COD_{Mn}$ and TOC were repeated from year to year. TN and TP were decreased by year. By the flow-loading equation, the concentrations of $BOD_5$, $COD_{Mn}$, TOC and TN were decreased when the flow rate was on the rise. However, the flow did not affect the concentration of TP. According to correlation analysis, $BOD_5$ was highly correlated with $COD_{Mn}$ and TOC with the correlation coefficients of 0.890 (p<0.01) and 0.721 (p<0.01). The result of factor analysis, we identified that the water quality in Kyeongan Stream has been highly influenced by the organic matter index, followed by nitrogenous substance depending on the seasonal variations and the influx of suspended solid in accordance with the increase of flow.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.32 no.9
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• pp.830-839
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• 2010

This study presents a constituent load estimating procedure that can be operated with the present Korean TMDL monitoring system. The modified TANK model is used as a daily river flow simulation model whose parameters are estimated from 8-day intervals flow data. Constituent loads are estimated with the 7-parameter log linear model whose parameters are estimated by the minimum variance unbiased estimator. Results from Nakdong river basin reveals that the proposed procedure provides satisfactory TOC and BOD load estimates. As an application, a representative load duration curve is derived for working out a way to represent the overall hydrologic flux of BOD, COD and TOC at Nakdong river basin. The present water quality can be checked stochastically by Load Duration Curve through this study and presented visually.