• 한국물환경학회지
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• 제26권6호
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• pp.903-909
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• 2010

The purpose of this study was evaluated on the applicability of Load Duration Curve Method (LDC Method) using HSPF watershed model and sampling data for efficient TMDLs in Korea. The LDC Method was used for assessment pollutant characteristics in watershed and water quality variation in each water flow level. Load Duration Curve is applied for judge the level of impaired water-body and can be estimated the impaired level by pollutant, such as BOD, T-N, and T-P in this study depending on variation of stream flow. As a result, BOD, T-P was usually exceed the standard value at low flow and dry hydrologic period. Improvement of effluent concentration from WWTP and riparian buffer protection zone are effective to improve the water quality. T-N showed the worst condition at mid-range hydrologic period and moist hydrologic period. Therefore, soil erosion control program and BMPs for non-point source pollution control is effective for recovery the water quality, which can be useful method for management of water quality in the plan of recovery water quality spontaneously. Applicability of LDC Method was evaluated in the Nakbon A watershed. However, we need to consider more detailed and accumulated data set such as accurate GIS data and detail pollution data, and WWTP discharge water quality data for accurate evaluation of watershed. Overall, The LDC Method is adequate for evaluation of watersheds characteristics, and its application is recommended for watershed management and TMDL Implementation.

• 한국물환경학회지
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• 제29권2호
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• pp.259-269
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• 2013

This study aims to show the feasibility of wastewater reuse through hydrological analysis and propose a framework for planning using multi-criteria decision making technique. Ten alternatives of wastewater reuse (BOD: 3.0 mg/L & 4.7 mg/L) and two references in the urban watershed were considered and analyzed by using Hydrological Simulation Program in Fortran (HSPF). Though wastewater reuse has a positive effect on water quantity, it may degrade the water quality due to the high discharge concentration. This study showed that wastewater reuse can be a great alternative for the rehabilitation of distorted water cycle, if the quality is improved up to the natural streamflow and the quantity is increased up to the instreamflow requirement. In addition, to determine the project priority, three criteria were compared: 1) impacts on water quantity and water quality, respectively, 2) consideration of present hydrologic vulnerabilities on water quantity and quality and not, and 3) social and economic considerations and not. From the performance values to all criteria, the specific ranking can be derived and the feasibility of each wastewater reuse project can be checked with the comparison of the existing facilities. As a result, DJ and DR were derived to become effective in any evaluation conditions while SS and WG were improper alternatives if various criteria were considered. The decision making for project prioritization must be careful with the consideration of various impacts of wastewater reuse because the evaluation of wastewater reuse alternative showed very different priorities for each criteria.

• 한국농공학회논문집
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• 제60권6호
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• pp.97-109
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• 2018

The LDC (Load Duration Curve) method can analyze river water quality changes according to flow rate and seasonal conditions. It is also possible to visually recognize whether the target water quality is exceeded or the size of the reduction load. For this reason, it is used for the optimal reduction of TPLCs and analysis of the cause of water pollution. At this time, the flow duration curve should be representative of the water body hydrologic curve, but if not, the uncertainty of the interpretation becomes big because the damaged flow condition is changed. The purpose of this study is to estimate the daily mean flow of the unit watershed using the HSPF model and to analyze the difference of the flow duration curves according to the cumulative daily mean flow rate using the NSE technique. The results show that it is desirable to construct the flow duration curve by using the daily average flow rate of at least 5 years although there is a difference by unit watershed. However, this is the result of the water bodies at the end of Han River basin watershed, so further study on various water bodies will be necessary in the future.

• 한국물환경학회지
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• 제33권2호
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• pp.219-229
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• 2017

A watershed-river linked modeling system was developed to forecast the water quality, particularly weekly changes in chlorophyll-a concentration, of the Yeongsan River, Korea. Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) and Environmental Fluid Dynamics Code (EFDC) were adopted as the basic model framework. In this study, the EFDC model was modified to effectively simulate the operational condition and flow of multi-functional weirs constructed in the main channel of rivers. The model was tested against hydrologic, water quality and algal data collected at the right upstream sites of two weirs in 2014. The mean absolute errors (MAEs) of the model calibration on the annual variations of river stage, TN, TP, and algal concentration are 0.03 ~ 0.10 m, 0.65 ~ 0.67 mg/L, 0.03 ~ 0.04 mg/L, and $9.7{\sim}10.8mg/m^3$, respectively. On the other hand, the MAE values of forecasting results for chlorophyll-a level at the same sites in 2015 range from 18.7 to $22.4mg/m^3$, which are higher than those of model calibration. The increased errors in forecasting are mainly attributed to the higher uncertainties of weather forecasting data compared to the observed data used in model calibration.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.465-469
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• 2008

수도권의 중요한 상수원인 팔당호 수질에 큰 영향을 주고 있는 경안천 유역의 오염배출량을 저감하기 위하여 많은 인공습지조성이 계획되었으나 이들의 위치선정의 적합성에 대한 분석이 부족한 실정이다. 또한 경안천은 상류에서 중류까지는 주변 농경지의 용수공급을 위해 많은 수중보가 설치되어 물의 흐름이 단절되어있어 수리적 요소에 인공요인으로 작용하고 있으며, 하류로 갈수록 하천이 곡선형태로 흐르고 하폭 또한 넓어져 자체적으로 유기물이 증가하기 좋은 환경을 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 자연적, 인공적 요소를 고려한 물리적 모델을 구축하고 각 오염원특성별 부하량 분석을 통한 속성정보를 반영하였으며 오염저감시설설치 시나리오의 타당성분석을 분석을 수행하였다. 연구과정을 좀더 상세히 살펴보면 첫째, 비점오염원의 주된 경로중 하나인 축산계부하량 저감을 위하여 지형적 인자를 고려한 인공습지조성 적지분석 결과를 HSPF모델에 반영하였다. 둘째, 기존 오염 총량제에서 수행해오던 오염부하량 산정방식을 통해 산정된 양을 유역단위로 재분배 하여 오염원 분포를 반영하였다. 주요 오염부하량인 축산계와 토지계의 오염부하량만을 적용하였으며 일부 오염원 항목들은 생략하거나 하수처리시설을 통해 처리되고 있는 것으로 모의하였다. 셋째, 각 시나리오별 시뮬레이션을 수행하여 경안천 인공습지조성가능성 및 수질개선 효과를 예측하였다. 기존의 점오염원 처리시설만으로는 하천에서의 목표수질을 만족시키는데 한계가 있기 때문에 점오염원 저감시설뿐 아니라 비점오염원 저감시설인 인공습지를 기존의 처리시설에 연계하여 시나리오를 구성하였다. 기존습지시설의 오염저감율은 각 시설들의 평균값을 적용하였으며 처리효율은 BOD, TN, TP 각각 40%, 25%, 12%로 적용하였다. 오염원분포를 고려한 모의결과 현재 인공습지 입지대상지역들 중 좀 더 효율적인 오염저감 효과를 보이는 지역이 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.467-467
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• 2011

기후변화로 인한 수문학적 변동은 지속가능한 수자원 관리를 위해 중요한 인자로 고려되고 있다. 특히, 가뭄 등 기상재해는 자연재해 차원을 넘어서 사회적 갈등으로 발전할 여지가 크며 특히 수자원 배분은 환경, 경제를 뛰어넘은 생존의 문제로 발전하고 있다. 따라서 본 연구는 기후변화가 가져올 가뭄 등 재해관리를 위한 의사지원체계 구축하고 다양한 기후변화 시나리오에 대응할 수 있는 탄력성 있는 수자원전문가시스템의 개발을 통해 이상기후 및 가뭄대비 물분쟁에 대한 합리적 대안을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 섬진댐의 상황을 모델로 하고 있다. 섬진강 유역은 섬진강댐의 건설당시 발 빠른 이주대책의 불이행으로 수몰지역 내에 초기 정착민들이 계속 거주하게 되어 댐 제원을 충분히 활용하지 못하고 있어 효과적인 치수사업에 어려움을 겪어오다가 공사간의 협력을 통해 치수능력증대사업을 추진하여 저수지의 저류량을 증가시키고자 섬진강댐 재개발 사업을 추진한 지역이다. 하지만, 유역내의 이상기후로 인한 수문학적인 변동과 가뭄으로 인한 물관련 당사자간의 용수확보분쟁의 소지가 있어 물관리를 위한 수자원전문가시스템의 개발이 시급한 실정인 지역이기도 하다. 대상지역 수자원전문가시스템의 개발을 목표로 HSPF(Hydrologic Simulation Program with FORTRAN)을 이용하여 기후변화로 인한 수문학적 변동성을 파악하였다. 그리고 수자원 전문가 모델로서 외국에서 사용되고 있는 SUPER, HEC-ResSim, RiverWare, MODSIM, WRAP, PowerSim, 그리고 STELLA의 장 단점 등 특성을 분석하여 국내에 적합한 수자원전문가시스템 갖추어야할 기능 및 구성을 분석하였다. 연구 결과 국내실정에 필요한 모델은 공영시각모형(Shared Vision Model)으로서 그 장점은 첫째, 수자원의 관리나 물분쟁시 반드시 필요한 유역의 물리적인 인자와 수역관리에 필요한 수문인자, 그리고 물분쟁의 소지가 있는 의문사항이나 문제점의 해결책을 위한 실마리를 제공할수 있다. 둘째, 물관련 이해당사자들이 직접 참여하여 모형을 평가하고 서로간의 이해관계를 위한 충돌이 발생했을 때 문제해결을 위한 대안을 제시할 수 있는 정보를 제공할 수 있다. 셋째, 물배분의 원칙에 따른 한쪽으로 편중된 대안이 제시되었을 경우에 공동으로 대안에 대한 평가를 통하여 평등한 물배분을 가능하게 한다. 넷째, 시민단체나 환경단체, 그리고 기관책임자들이 공동으로 모형의 형성과정을 지켜본 후 논의할 수 있어 이상적인 모형을 만들 수 있는 장점이 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제31권6호
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• pp.653-664
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• 2015

TPLMS (Total water pollutant load management system) that is the most powerful water-quality protection program have been implemented since 2004. In the implementation of TPLMS, target water-quality and permissible discharged load from each unit watershed can be decided by water-quality modeling. And NPS (Non-point sources) discharge coefficients associated with certain (standard) flow are used on estimation of input data for model. National Institute of Environmental Research (NIER) recommend NPS discharge coefficients as 0.15 (Q₂₇₅) and 0.50 (Q₁₈₅) in common for whole watershed in Korea. But, uniform coefficient is difficult to reflect various NPS characteristics of individual watershed. Monthly NPS discharge coefficients were predicted and estimated using surface flow and water-quality from HSPF watershed model in this study. Those coefficients were plotted in flow duration curve of study area (Palger stream and Geumho C watershed) with monthly average flow. Linear regression analysis was performed about NPS discharge coefficients of BOD, T-N and T-P associated with flow, and R² of regression were distributed in 0.893~0.930 (Palger stream) and 0.939~0.959 (Geumho C). NPS Discharge coefficient through regression can be estimated flexibly according to flow, and be considered characteristics of watershed with watershed model.

• 한국물환경학회지
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• 제26권1호
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• pp.168-176
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• 2010

This study proposes the improvement of the present Total Maximum Daily Load (TMDL) management system of MOE (Ministry of Environment). The margin of safety (MOS) is calculated by a method using standard error and a method using variability and uncertainty. The allocation of pollutant loads are calculated using three methods, equal load reduction method, equal percent removal method and method using equity standards. This study applied the improved TMDL management system to the Anyangcheon watershed. Since MOS varies from 12% to 44% due to the high variability of measured and simulated data, it must not be ignored in the TMDL. The method using equity standards is the most proper in this application since the others produced unrealistic allocations. Area, runoff, water use quantity, population and budget are considered for equity standards. This study shows that this allocation method can be also applicable for the administrative units as well as the sub-watersheds. Finally, Hydrologic Simulation Program-FORTRAN (HSPF) with the allocated pollutant load was used to confirm whether it satisfy the water quality standard or not. This study will be helpful to improve the MOS and allocation system TMDL in the future.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.231-248
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• 2011

본 연구에서는 기후변화 요소를 반영하여 홍수취약성지표 (Flood Vulnerability Index, FVI)를 개발하였고 이를 북한강 유역의 6개 중권역에 적용하였다. 기후변화 요소를 고려하기 위해 IPCC의 CGCM3 모형의 A1B와 A2 시나리오를 이용하였고 일단위로 축소화하기 위해 SDSM (Statistical Downscaling Model) 모형을 이용하였다. 홍수취약성 인자를 선정하기 위해 지속가능성 평가모형인 추진력-압력-상태-영향-반응 (Driver-Pressure-State-Impact-Response, DPSIR) 모형을 이용하였고 기후변화로 인한 홍수유출의 특성분석은 연속유출모의모형인 HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran)를 이용하였다. 본 연구에서 개발된 홍수취약성지수는 유역의 현상태 및 기후변화의 영향으로 인한 잠재적 취약성을 정량적인 하나의 지수로 간결하게 표현할 수 있어서 장기 수자원 및 유역관리 정책수립에 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.813-816
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• 2010

최근 지속가능한 개발의 개념은 국제적으로 경제 개발과 환경 보전 사이에서 논쟁이 중심이 되고 있으며, 수자원 개발과 관리는 이들 논쟁에서 중요한 부분을 차지하고 있다. 이와 더불어 유역을 관리함에 있어 수자원을 이수, 치수 및 수질의 단일 문제로 인식하는 것이 아니라 통합적으로 인식하는 유역통합관리(Integrated Watershed Management, IWM)의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 유역통합관리에 앞서 유역의 상태 및 문제점을 파악하기 위한 방법으로 EEA (European Environment Agency)에서 개발한 추진력(Driving force)-압력(Pressure)-상태(State)-영향(Impact)-반응(Response) (DPSIR) 개념 이용하여 3개의 세부 지표인 이수지표, 치수지표, 수질지표로 구성된 하나의 통합 지수인 유역수자원평가지수를 개발하였다. 세부지표인 이수지표는 연속무강우일수, 인구밀도, 용수수요, 물재이용률 등 16개의 구성요소, 치수지표는 홍수범람위험 지역 내 거주 인구수, 홍수방어시설용량, 개수율, 100 mm 이상 강수일수 등 15개의 구성요소, 수질지표는 BOD (Biochemical Oxygen Demend) 부하량, 수질 등급, 연중 목표 수질 달성일수 등 13개의 구성요소로 이루어져있다. 이를 북한강 유역 중 북한 지역을 제외한 유역 즉, 수자원단위지도 상의 춘천댐권역(1010) ~ 청평댐권역(1015)의 6개 중권역에 적용하여 비교하였다. 세부지표의 주된 요소인 유출량의 모의를 위해 장기유출모형인 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 사용하였다. 모형에 입력된 유역평균강수량 자료는 1973년 ~ 2008년까지의 37년의 자료기간을 갖는 북한강유역의 5개 기상관측소 자료를 Thiessen network를 이용하여 산정하였다. 본 연구를 통해서 북한강 유역의 현재 수자원의 상태를 지수화하여 나타내고 그 결과를 비교해보았다. 이 결과는 유역 수자원의 파악하여 유역통합관리시 유역의 문제점을 파악하고 이를 수정하기 위한 의사결정 우선순위를 정하는데 사용될 수 있다.