• 한국물환경학회지
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• 제35권2호
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• pp.152-164
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• 2019

In this study, a Benthic Macroinvertebrates Family Index (BMFI) was developed using 100 indicator groups (99 families including Chironomidae with 2 phena). Families were assigned a score between 1 and 10 depending on their sensitivity to organic pollution. The BMFI was composed of the sensitivity and relative abundance of the indicator taxa. Sensitivity values of each group were generally similar to Biological Monitoring Working Party (BMWP) scores or Walley, Hawkes, Paisley, Trigg (WHPT) scores of UK, Japanese BMWP scores, and the FBI tolerance values of North America. However, sensitivity values of some taxa were significantly different from those of foreign countries, which seemed to have resulted from discrepancy in species composition, difference of taxonomic classification system, or methodological difference for estimation of sensitivity. As an annual average level, BMFI showed significant correlation with concentration of 5-day biochemical oxygen demand (BOD5) (correlation coefficient r = -0.80, n = 569 sites), total suspended solids (r = -0.68), and total phosphorus (r = -0.79). In addition, BMFI revealed strong correlation with Shannon-Weaver's species diversity (r = 0.85), Margalef's species richness (r = 0.85) and McNaughton's dominance (r = -0.84). Correlation between BMFI and water quality parameters or community indices such as species diversity did not show significant difference compared to that of species-level indices such as BMI (Benthic Macroinvertebrates Index). This means that BMFI is a more useful indicator in terms of easy identification of organisms. BMFI was used to assess the environmental status of 3,017 sites of Stream Ecosystem Survey conducted by the Korean Ministry of Environment between 2016 and 2018. As a result, about half of all sites appeared to be in good condition, and a quarter in poor condition.

• 한국물환경학회지
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• 제39권4호
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• pp.343-355
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• 2023

After the implementation of the total pollution load control system, the effect of improving river water quality by expanding investments in basic environmental facilities, inducing operational efficiency, and reducing the load of various pollutants was clear. However, since the implementation of the system, the management of non-point pollutants has been neglected; management focused on specific substances (biochemical oxygen demand (BOD) and total phosphorus (T-P)) and lacked specific cause analysis and action plans, failed to establish a relationship between water quality and pollution load, failed to reflect stakeholder demands for river water quality management, and failed to apply technical conditions. Therefore, to overcome the limitations raised and achieve a practical and efficient advanced total pollution system, the current system was partially improved and will continue to be improved. This study analyzed the performance and limitations of the total pollution system and introduced recent improvements and the contents that are being improved. The main contents included reducing emissions and reduction monitoring, using water quality tele-monitoring system (TMS) data and self-measurement data, adding population-inducing facilities, and adjusting regional development projects from 20 to 30 multi-family housing units, currentizing each pollutant source according to the roadmap. If the system is improved in a developmental direction and responds to various changes, it will be a more practical and effective policy.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.655-667
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• 2023

전 세계적으로 녹조 대발생은 빈번하게 보고되고 있으며, 국내에서도 매년 녹조로 인한 심각한 수질 오염 문제가 발생하고 있다. 지속적인 관리와 신속한 대응을 통한 수생태계 보호가 필요하다. 녹조 발생의 지표인 chlorophyll-a (Chl-a) 농도를 예측하기 위해 위성 영상을 이용한 연구가 많이 이루어지고 있다. 하지만 수계에 따라 변하는 분광특성과 대기 보정 오류로 인해 정확한 Chl-a 산출에 어려움이 있어 최근 머신러닝 모델을 활용하고 있다. 위성 분광지수 뿐만 아니라 녹조에 영향을 미치는 인자들에 대한 복합적인 고려가 필요하다. 따라서, 본 연구는 수질, 수문 및 기상 인자와 Sentinel-2 영상을 복합적으로 고려하여 데이터셋을 구축하였다. 최근 5년간 낙동강에 위치한 8개 보 구간의 Chl-a 농도 예측에 대표적인 앙상블 모델 random forest (RF)와 extreme gradient boosting (XGBoost)을 활용하였다. 모델 평가 지표로 r-squared score (R²), root mean square errors(RMSE), mean absolute errors (MAE)를 사용하였으며, XGBoost의 R²가 0.810, RMSE가 6.612, MAE가 4.457로 유의미한 결과를 얻은 것을 확인하였다. Shapley additive explanations (SHAP) 분석을 통해 두 모델 모두 수질 인자 suspended solids (SS), biochemical oxygen demand (BOD), dissolved oxygen (DO)과 red edge 밴드를 활용한 밴드비가 높은 중요도를 보인 것을 알 수 있었다. 다양한 입력 데이터는 모델 성능 향상에 도움을 주는 것을 확인할 수 있었으며, 국내외 녹조 탐지에 적용될 수 있을 것으로 보인다.

• 생태와환경
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• 제36권3호통권104호
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• pp.336-343
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• 2003

본 연구에서는 남, 북한강 그리고 경안천으로부터 팔당호에 유입되는 유기물 및 영양물질농도의 연속성 예측을 위하여 단순로그선형모델과 다변수 로그선형모델이 함께 적용되었으며, F-검정과 결정계수에 기초하여 산정된 모델의 유의성과 유효성이 검토되었다. 검토 결과 단순로그선형모델은 산정된 9개의 모델 중 4개 모델만이 통계적으로 유의한 반면 다변수 로그선형모델의 경우에는 9개 모델 모두 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 모델의 유효성을 평가하는 결정계수 또한 다변수 로그선형모델의 경우에 더 높게 예측되었다. 즉 팔당호 유입 수질 농도의 연속성 예측과 경향성 파악을 위해서는 다변수 로그선형모델의 적용이 더 적합한 것으로 판단되었다. 다변수 로그선형모델 결과에 기초하여 팔당호 유입수질의 유량 의존성, 경향성, 계절성을 분석하였다. 분석결과 모든 지류에서 유량이 증가함에 따라 팔당호로 유입되는 BOD 농도는 감소하는 것으로 나타났으며, TN과 TP의 경우에는 BOD와 달리 유량이 증가하더라도 농포는 증가 또는 감소하지 않는 것으로 나타났다. 따라서 3개 지류 유역에서 유기물을 배출하는 주요 오염원은 점오염원인 반면 영양물질의 경우에는 점오염원 뿐만 아니라 비점오염원 역시 주요 배출원으로 작용하고 있는 것으로 판단된다. 경향성을 분석한 결과 1995턴부터2000년까지 모든 지류에서 팔당호로 유입되는 BOD농도의 증감 경향은 보이지 않았다. 남한강과 북한강으로부터 팔당호로 유입되는 TP의 경우 1988년부터 1994년까지 점진적인 증가 추세를 보이는 것으로 보고된 바 있으나 본 연구의 대상 기간인 1995년 이후에는 이러한 증가 추세는 관찰되지 않았으며, 반면 경안천으로부터 유입되는 TP농도는 연간 10%정도 증가하고 있는 것으로 예측되었다. 한편 북한강으로부터 팔당호로 유입되는 TN농도는 연간 10%정도 감소하는 반면 남한강과 경안천으로부터의 유입 농도는 각각 연간 3%와 7%씩 증가하는 경향을 보였다. 수질 농도의 계절별 변화 경향을 분석한 결과 팔당호로 유입되는 3개 지류의 유기물 및 영양물질 농도는 모두 계절성을 갖는 것으로 분석되었으며, 이 중 가장 작은 변동폭을 갖는 수질항목은 총 질소인 것으로 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제28권2호
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• pp.255-268
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• 2012

Nonpoint source pollution has become a concern for water quality in the Han River system, especially during the high runoff events during the monsoon season. The patterns in nonpoint source runoff the relationships with land use, rainfall intensity, and stream nutrients concentrations were surveyed in 19 streams in the Han River watershed. The results show that the magnitude of NPS inputs of nutrients and sediment in the Han River watershed are of a serious concern. In the South Han River watershed, event mean concentrations (EMC) for biochemical oxygen demand (BOD), suspended sediment (SS), dissolved organic carbon (DOC), dissolved total phosphorus (DTP), total nitrogen (TN) Nitrate ($NO_3$-N) and total phosphorus (TP) were $1.94mg{\cdot}L^{-1},\;251mg{\cdot}L^{-1},\;2.75mg{\cdot}L^{-1},\;0.076mg{\cdot}L^{-1},\;2.82mg{\cdot}L^{-1},\;2.40mg{\cdot}L^{-1}$ and $0.232mg{\cdot}L^{-1}$, respectively. In the North Han River watershed, EMCs for BOD, SS, DOC, DTP, TN, $NO_3$-N and TP were $1.34mg{\cdot}L^{-1},\;172mg{\cdot}L^{-1},\;2.63mg{\cdot}L^{-1},\;0.032mg{\cdot}L^{-1},\;1.97mg{\cdot}L^{-1},\;1.55mg{\cdot}L^{-1}$ and $0.148mg{\cdot}L^{-1}$, respectively. The specific export coefficients of nutrient and sediments were much higher than those of other reports. Our study also found that the proportion of agricultural field area was significantly correlated with the EMCs for nutrients. Therefore, efforts to reduce NPS loading must focus on agricultural practices in the watershed. The relationships between land use and nutrient and sediment export found in this study can be used to derive estimates of runoff coefficients for agricultural field and as input data for modeling works and to develop total maximum daily load and best management practices in the Han River watershed.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권4호
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• pp.29-36
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• 2014

본 연구의 목적은 삽교호 지역을 대상으로 오염물질에 따른 구역별 유달률을 산정하고 오염물질 부하량에 따른 유달특성을 조사하고자 한다. 삽교호 주변의 주요하천은 남원천, 도고천, 삽교천, 무한천, 곡교천이고 5개 주요하천의 강우 시 유달률과 그 특성을 조사되었다. 그 결과 삽교호 조사 유역 전체의 유달률 BOD는 0.40, 총질소(T-N)는 0.34, 총인(T-P)은 0.08이었고 T-P의 유달률은 다른 수질항목에 비교해서 상대적으로 낮게 조사되었다. 또한 유역 전반의 특성을 살펴보면 T-N과 T-P의 유달률은 연중 변화가 거의 없었다. T-N의 유달률은 갈수기 때에 0.2~0.3이었고 홍수기 때에는 0.31~0.39였다. T-P의 유달률은 갈수기에 0.3 이상, 홍수기 때에 0.11의 값을 나타내는데 이는 연평균 유달률인 0.08과 비슷한 값이다. 본 조사에서 계측한 각각의 유달률은 토지이용과 지형 특성이 유사한 지역의 유달률처럼 적용이 가능할 것이다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제1권1호
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• pp.55-64
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• 1995

본 연구는 최근 개발된 광합성세균(Rhodopseudomonas capsulata)을 이용한 연속적 폭기식 생물 반응조(이하 CABR)를 이용한 무희석 양돈 분뇨의 처리 결과를 보고하고 있다. CABR를 이용하여 24시간 동안 양돈 분뇨를 폭기 처리한 결과 유입량의 40%가 증발되었고, 유입분뇨의 전체 BOD, COD중 87%, 32%가 각각 제거되었으며, 전질소(T-N), 전인(T-P)은 각각 110%, 112%로 증가되었다. CABR 배출액의 질소 형태를 분석한 결과 암모니아성 질소($NH_4-N$) 농도는 저하된 반면, 유기태 질소(Org-N)농도는 증가하였다. 양돈분뇨의 주요 BOD원이며 악취의 주요물질인 저급지방산은 CABR의 처리결과 거의 제거 되었다. 한편 CABR 배출액의 유기액비로서의 이용성을 검토하였다. CABR 배출액은 식물성장에 필요한 질소, 인산, 칼리의 함량이 비교적 균형있게 포함되어 있으며, 특히 질소의 86%는 유기태질소(Org0N)로 되어 있어 완효성 비료로서의 이용 가능성이 시사되었다. 또한 중금속의 함량도 낮아 위해성의 문제는 없는 것으로 밝혀졌다. 이탈리안 라이그라스(목초)의 토경재배 실험결과 일반화학비료에 비해 생육량이 증가되었으며, 특히 질산태질소($NO_3-N$)의 작물내 함유량이 매우 낮았다. 이러한 결과는 CABR 배출액이 농작물 생산에 매우 적합한 유기액비로서 이용할 수 있음을 시사하고 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권10호
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• pp.857-868
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• 2004

갈수기 동안 우리나라 하천의 자정능력은 상류 댐으로부터 공급되는 하천유지유량에 큰 영향을 받으므로, 하천과 저수지시스템의 운영은 수량공급측면뿐만 아니라 하천의 수질과 생태계를 동시에 고려해야 한다. 본 연구에서는 수질사고와 악화에 취약한 갈수기 동안 다양한 댐 방류 대안이 하류 수질에 미치는 영향을 평가하기 위한 비정상상태 하천수질모형인 KORIV1-WIN을 개발하고 금강수계에 위치한 대청댐 하류구간을 대상으로 2002년 9월과 10월에 실측한 유량과 수질자료를 이용하여 보정과 검증을 각각 수행하였다. 그리고 대청댐의 단기간 플러싱 방류가 하류하천의 수질변화에 미치는 영향을 조사하기 위해 2003년 11월22일에 댐 방류량을 30 $m^3$/s에서 200 $m^3$/s로 6시간동안 증가시켜 수리와 수질실험을 실시하였으며, 모형의 성능을 검증하기 위해 플러싱 방류 사상 동안 하천의 수리특성과 수질변화를 모의하고 실측자료와 비교하였다 모형은 댐 방류량의 주요지점 도달시간과 수위상승을 잘 모의하였으며, 암모니아성 질소와 용존 인 등 질소와 인계통의 수질변화도 비교적 잘 예측하였다. 그러나 탄소계 유기물질로 인해 발생하는 산소요구량의 모의에서 실측자료와 큰 편차를 보였으며 이것은 댐 방류량이 하천을 통과할 때 하천 저니층으로부터 재부상한 유기물질의 영향을 모형에서 적절히 반영하지 못한 때문으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.43-53
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• 2018

라구나 호(Laguna Lake)는 필리핀(Philippines)에서 가장 큰 담수호이며 주로 양식, 수력발전, 운송 및 상수도 산업을 위한 목적으로 활용된다. 라구나 호의 다양한 이용목적은 물 이용자 간의 경쟁과 반목을 초래하고 있으며, 이 과정에 다양한 오염원으로 인하여 수질은 악화되고 있으며, 수생태계의 건전성도 영향을 받고 있다. 따라서 본 연구는 라구나 호(Laguna Lake)의 수질평가를 통해 현 수질관리 정책을 생태학적 환경관점에서 평가하고자 수행되었다. 라구나 호(Laguna Lake)의 $NH_3$, BOD, $Cl^-$, pH 및 TSS 등의 수질오염물질 농도는 필리핀 Department of Environment and Natural Resources (DENR)에서 제시하는 수질기준을 모두 초과하는 것으로 나타났다. 또한 호의 수질은 유역에서 발생하는 농업 및 도시 강우유출수로 인한 오염물질 부하량의 영향을 받고 있는 것으로 조사되었으며, 파시그 강(Pasig River)의 염분과 오염된 수질도 라구나 호(Laguna Lake)의 수질에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 장기적인 수질 분석 결과는 라구나 호수(Laguna Lake)의 수질이 강우량과 관련되는 계절의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 이러한 라구나 호(Laguna Lake)의 수질영향인자 연구결과는 필리핀의 환경관리 기법을 향후 호내관리에서 유역관리로의 전환이 필요하다는 것을 의미하며, 선진국형 유역관리대책의 연구 및 도입이 필요한 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권10호
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• pp.769-777
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• 2021

본 연구에서는 낙동강 유역의 수질관리에 미치는 기상학적 가뭄의 영향을 평가하였다. 3개의 가뭄지수(30일-, 60일-, 90일-표준강수지수)를 바탕으로 심한 가뭄의 발생여부를 판단하고, 생화학적산소요구량(BOD), 총유기탄소량(TOC), 그리고 총인(T-P)에 대한 목표수질 달성비율을 분석하여, 계절에 따른 중권역의 심한 가뭄 발생이 수질관리에 큰 영향을 미치는 지역을 구분하였다. 이러한 중권역에 대하여 베이지안 네트워크 모형을 이용한 가뭄-수질관리 간의 인과관계를 확률론적으로 해석하였다. 낙동강유역의 22개 중권역 중 4개의 중권역(#2005(영강), #2018(남강댐), #2021(밀양강), #2022(낙동강하구언))이 심한가뭄에 대한 수질관리에 취약성이 큰 것으로 나타났다. 또한, 봄과 가을철 수질관리에 미치는 가뭄의 영향이 가장 큰 지역은 #2021, 여름철은 #2005, 겨울철은 #2022인 것으로 나타났다. 이러한 가뭄과 수질관리 간의 인과관계에 대한 분석결과는 사전적 가뭄관리에서의 활용도가 클 것이다.