• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.36 no.5
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• pp.405-422
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• 2020

Land use change by urbanization has significantly affected the hydrological process including the runoff characteristics. Due to this situation, it has been becoming more complicated to manage non-point source pollutions caused by rainfall. In order to effectively control non-point sources, it is necessary to identify the reduction efficiency of the various management method based on land use characteristics. Thus, the purpose of this study is to analyze the reduction efficiency of non-point source pollution management practices targeting three different watersheds with the different land use characteristics using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT). To do this, the vulnerable subwatersheds to non-point source pollution occurrence within each watershed were selected based on the streamflow and water quality simulation results. Then, considering the land use, low impact development (LID) or best management practices (BMPs) were applied to the selected subwatersheds and the efficiency of each management was analyzed. As a result of analysis of the non-point source pollution reduction efficiency, when LID was applied to urban areas, the average reduction efficiencies of SS, NO₃-N, and TP were 5.92%, 4.62%, and 10.35%, respectively. When BMPs were applied to rural areas, the average reduction efficiencies of SS, TN and TP were 35.45%, 4.37%, and 10.16%, respectively. The results of this study can be used as a reference for determining appropriate management methods for non-point source pollution in urban, rural, and complex watersheds.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.29-29
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• 2022

기후변화로 인한 전지구 미래는 호우 및 가뭄 등 자연재해의 발생이 증가할 것으로 전망되고 있으며, 불투수율이 높은 도시의 경우 극한강우에 따른 유출량 증가할 것으로 전망된다. 환경부에서는 물순환 선도도시에서 유출량, 불투수면, 비점오염 등을 저감하기 위해 LID(Low Impact Development)를 도입하고 있다. 본 연구에서는 도심지 내 LID 기법 중 인공습지를 이용하여 용량변화에 따른 빗물 가용 수량을 정량적으로 분석하고자 하였다. 연구대상지의 면적은 444,081.5m²이며, 유출계수는 토지이용별 면적 및 토지이용별 기초 유출계수를 이용하여 평균유출계수 0.72를 적용하였다. 인공습지의 총 용량은 2,244.8m³이며, 강우 시 월류웨어로 유입되는 지표수를 집수매거로 빗물을 취수하는 방식으로 구축될 예정이다. 대상지의 계획취수량은 150m³/day이며, 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우와 150m³/day를 빗물로 취수하는 경우 2가지 시나리오를 대상으로 최종 취수가능여부를 분석하였다. 연간 빗물 취수 가능한 인공습지 용량을 분석하고자 부산관측소 강우자료를 이용하였으며, 강수량이 많은 6월을 시작으로 취수 가능량을 산정하기 위해서 18.06.05 ~ 19.12.31(약 1년 6개월) 강우자료를 이용하였다. 또한, 장기분석을 위해 부산관측소의 2011년 ~ 2020년 자료를 활용하였으며, 총 강수일수는 979일로 총 강수량은 16,139.8 mm로 나타났다. 연간 빗물을 항시 취수하기 위해서는 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우 2,357.0m³의 인공습지 용량이 요구되었으며, 150m³/day를 빗물로 취수하는 경우 5,567.8m³의 인공습지 용량이 요구되었다. 또한, 10년 강우에 의한 빗물 취수 특성 분석은 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우만 고려하였다. 분석 결과 강우 시작일을 기준으로 58일 동안 빗물 취수가 불가능한 것으로 나타났으며, 2012년도 1일, 2017년도 32일, 2018년도 8일, 2019년도 13일 동안 취수가 불가능한 것으로 나타났다. 70 m³/day의 빗물을 취수하기 위해 인공습지는 4,356.5m³의 용량이 필요한 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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• v.40 no.3
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• pp.1-11
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• 2012

This study focused on establishing a natural rainwater circulation system using rainwater meant for relatively large urban development projects such as a new town development. In particular, when the location selection techniques for individual elements of a natural rainwater circulation system are developed for the integrated rainwater management, changes in hydrological environment will be minimized and the natural water circulation would be restored to realize the low impact development (LID). In that case, not only the excess will be reduced but water space and green areas in a city would also increase to improve the urban sustainability. First of all, there were five elements selected for the location selection of a rainwater circulation system intended for the integrated rainwater management: rainwater collection, infiltration, filtration, retention and movement spaces. After generating these items, the location selection items and criteria were defined for each of the five elements. For a technique to apply the generated evaluation items and criteria, a grid cell analysis was conducted based m the suitability index theory, and thematic maps were overlapped through suitability assessment of each element and graded based on the suitability index. The priority areas were identified for each element. The developed technique was applied to a site where Gim-cheon Innovation City development is planned to review its feasibility and limitations. The combined score of the overlapped map for each element was separated into five levels: very low, low, moderate, high and very high. Finally, it was concluded that creating a rainwater circulation system conceptual map m the current land use plan based on the outcome of the application would be useful in building a water circulation system at the de1ailed space planning stage after environmental and ecological planning. Furthermore, we use the results of this study as a means for environment-friendly urban planning for sustainable urban development.

• Economic and Environmental Geology
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• v.48 no.6
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• pp.467-475
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• 2015

The Deokjin Pond is one of the places representing Jeonju City's history but has the poor water quality. The pond has a storage of $88,741m^3$ and a drainage area of $3.77km^2$. It has been maintained only by the groundwater pumped from the upstream wells and the direct rainfalls on the water surface since the old streams replenishing the pond were turned into a part of the sewer system due to indiscreet urbanization. The lack of replenishing water as well as the organic-rich bottom sediment were suggested as two main causes deteriorating the water-ecosystem. In this study, possible measures obtaining waters for restoration of Deokjin Pond ecosystem are discussed. It is estimated that the present pond can be replenished about 32 times a year by the runoff when the drainage system in the watershed is recovered to a state before urbanization. To support this, the drainage system is compared with that of nearby Osong Pond, which shows relatively better water-ecosystem. Even though Osong Pond has a drainage area one-seventh of that of Deokjin Pond, its storage is more than the half of it. It is because its watershed has a near natural drainage system where the rain mostly infiltrates into soil and slowly discharges into the pond. Therefore, it is believed that the low impact development (LID), which is known as a technique restoring the water circulating system to a condition before development, would be helpful in obtaining waters required for Deokjin Pond ecosystem management.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.142-142
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• 2015

저영향개발 기법은 유역개발에 따른 수문 및 환경적 영향을 최소화하기 위해 자연상태를 가급적 보존하고 불투수 면적을 최대한 줄이며, 우수발생 지점에서부터 소규모로 우수를 관리하는 분산식 우수배제 방식을 지향한다. 본 연구의 목적은 이러한 저영향개발 기법을 이용한 도시유역의 우수관리에 관한 효과를 기술적, 경제적 관점에서 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위해 기존 개발 방식으로 계획된 송산 그린시티 동측지구에 저영향개발 기법을 적용하였고, 결과를 기존 개발 방식과 비교하여 저영향개발 기법의 효과를 분석하였다. 대상유역에 대하여 저영향개발 기법을 적용하기 위해 분산식 우수배제 방식을 도입하였고(그림 1), 식생수로와 인공습지 등의 저영향개발 요소기술을 적용하였다(그림 2). 연구에서는 SWMM을 이용하여 저영향개발 기법과 기존 개발 방식에 의한 우수관리를 각각 모의하였고, 모의 결과를 홍수, 물순환, 비점오염 저감의 관점에서 비교 검토하였다(그림 3과 4). 또한, 개략 공사비 산정을 통해 기존 개발 방식 대비 저영향개발 기술의 경제적 효과를 분석하였다. 그 결과, 저영향개발 기법을 적용할 경우, 상대적으로 저 비용으로도 기존 개발 방식에 의한 우수관리보다 더 높은 효과를 달성할 수 있는 것으로 분석되었다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.27 no.6
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• pp.674-684
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• 2018

The purpose of this study is to construct ecological pond using LID technique in order to create naturally comfortable community space in urban idle space. The specification of the ecological pond is $110m^2$ of surface area, $0.45{\pm}0.02m$ of average depth, and bed material is composed of gravel (diameter ${\leq}60mm$), sand (diameter ${\leq}2mm$) and bentonite. Rainfall and water depth monitoring were conducted to determine the annual characteristics of inflow of the water for the ecological pond, result of total rainfall was 1,287 mm and showed a seasonal imbalance that accounted for 71.3% (918 mm) during July to August, but the annual mean water depth was kept constant at $0.45{\pm}0.02m$ due to the secondary water source. Annual trends of basic water quality showed a significant changes according to the season, such as water temperature ($5.2{\sim}28.8^{\circ}C$), DO (5.0 ~ 13.8 mg/L), EC ($113{\sim}265{\mu}S/cm$). BOD, COD, TN, and TP in physicochemical water quality tended to increase after October, but the ion parameters such as $NH_3$ and $PO_4{^{3-}}$ were generally low. Phytoplankton indicators Chl-a and BGA (blue green algae) showed a sharp increase from July to August, and green algae (Selenastrum bibraianum, Pediastrum boryanum etc.) and filamentous blue green algae (Phormidium sp.) emerged as a dominant species. The ion parameters ($F^-$, $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$) were strongly correlated with the $Cl^-$ as a conservative substance (R=0.70~0.97, p<0.05). Water quality was influenced by the ambient environment such as seasonal changes or rainfall, and it was closely related to fluctuation of the inflow of the water. In the future, it is necessary to consider ecological connections by referring to the characteristics surveyed in this study in order to effectively manage the water quality and biodiversity of the ecological pond in idle space.

• Korean Journal of Environmental Biology
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• v.35 no.4
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• pp.654-661
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• 2017

Recently, a low-impact development (LID) technic such as a wetland has been proposed as a Nature-friendly process for reducing pollutants caused by livestock wastewater. Therefore, the Daphnia magna toxicity was analyzed for livestock wastewater samples, to determine if a wetland system would also be effective in reducing this ecotoxicity. In the present study, acute D. magna toxicity was not significantly dependent on the presence and type of reed, nor type of media. However, when treated with construction wetlands, ecotoxicities decreased as well as TN, TP and COD concentrations. Therefore, it is considered that a construction wetland system with bio reeds and bio-media as well as general reeds would be effective to reduce the ecotoxicity of livestock wastewater. To apply a wetland system as the subsequent treatment process to a livestock waste water treatment facility, it is necessary to perform an integrated evaluation such as treatment efficiency and the ecotoxicity test for various characteristics of livestock wastewater.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.189-189
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• 2019

도시화에 따른 토지이용패턴의 변화로 불투수면적이 증가하여 빗물의 침투량이 감소하고, 유출량은 증가하는 등 집중호우시 침수피해를 야기하게 된다. 또한 오염원의 증가로 수질오염과 지하수고갈에 따른 건천화 등 부정적 효과를 초래하는 것으로 알려져 있다. 최근 기후변화에 따라 물순환 체계가 변화하고 있으며, 이로 인해 도시의 홍수 및 가뭄이 극심해지고 시민의 삶의 질도 위협받고 있다. 우리나라의 경우 지속적으로 도시화 및 불투수면적이 증가하고 있으며, 집중호우의 발생빈도 또한 높아 심각한 수자원 물재와 홍수피해위험이 높다. 이에 도시의 물환경 변화 및 왜곡된 물순환 체계를 지속가능하도록 개선해야 할 필요성이 제기되었다. 환경부 및 국토부 등 정부기관에서는 물환경지속가능성을 위하여 저영향개발 기술요소를 도입하고 적용하고 있다. 본 연구에서는 침수위험지역의 저영향개발기법을 도입하여 유출저감 효과를 모의하고, 경제성 분석을 하였다. 본 연구의 대상지역은 경상남도 김해시 안동지구이며, 면적 364.2ha, 투수층면적 160.7ha, 불투수층면적 203.5ha로 불투수율은 55.90%로 산정되었다. 대상지역인 안동지구 우수관로현황 조사결과 (30년빈도 강우강도 적용) 관로의 통수능 검토시 전체관로 26.97km 중 통수능 부족관로는 15.60km로 전체대비 약 57.8%로 나타났다. 안동지구 내 우수관거는 간선관로의 경우 10년빈도, 지선관로의 경우 5년빈도로 설계, 시공되어 있으므로 각종 공단이 입지한 시가지인 안동지구는 도로포장등으로 인해 불투수층이 대부분을 차지해, 강우시 도로표면 유출수의 증대로 침수피해가 가중되는 것으로 판단되었다. 이에 저영향개발기법을 적용하여 맨홀로 유입되는 직접유출(DCIA, Directly Connected Impervious Area)를 줄이고, 유지관리 등을 고려하여 경제성을 평가하여 향후 침수위험지구 관거개량시 저영향개발기법을 활용할 수 있도록 하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.321-321
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• 2016

도시화와 토지이용 변화로 인하여 도시지역의 불투수면적이 증가하고 있으며, 이로 인해 발생하는 홍수, 가뭄, 수질악화 등의 해결은 수자원 계획 및 관리에 있어서 중요한 과제이다. 저영향개발(LID, Low Impact Development) 기법은 물 순환 체계를 복원할 수 있는 대안으로 도시지역에서 물 관리를 통해 하천 복원 및 수자원 관리를 가능하게 해주는 기술로써, EPA SWMM의 업그레이드 버전에서는 저영향개발 기술과 관련된 시설의 설계를 통한 유출 모의가 가능해졌다. 그러나 SWMM 모형 내에서 저영향개발 시설을 설계 및 계획하기 위해서는 저영향시설과 관련된 다양한 매개변수들을 입력해야하며, 효과적인 시설의 설계를 위해서는 반복적인 모의 수행이 동반된다. 이에 본 연구에서는 SWMM 모형을 기반으로 저영향개발 시설의 설계를 위한 의사결정지원시스템인 WMAM(Water Management Analysis Module)을 개발하였다. WMAM은 저영향개발 시설과 관련된 다양한 매개변수 중에서 최종 유출량에 영향을 미치는 매개변수의 추출이 가능하다. 또한, 저영향개발 시설의 설계 및 계획 매개변수에 대한 다양한 시나리오를 생성하고, 짧은 시간에 동시에 모의 분석을 수행하여 수문학적 측면에서 효과적인 시나리오를 도출해준다. 본 연구에서는 WMAM의 효과성을 보여주고자 A대학교를 모델링한 SWMM 모형에 저영향개발 시설 중 하나인 침투트렌치의 (1)계획 전과 (2)계획 후, 그리고 (3)WMAM을 적용하였을 경우의 첨두유량과 침투손실 결과를 비교하였다. 침투트렌치 설치 전의 첨두유량은 약 0.48 CMS로 세가지 경우 중 가장 높은 값을 보였으며, 침투트렌치 설지 후와 WMAM을 활용한 경우의 첨두유량은 점차 낮아졌다. 또한, 침투손실량을 보면 설치전에는 약 0.28 m로 가장 낮았으며, 설치 후 그리고 WMAM을 활용하였을 경우는 점차 그 값이 높아졌다. 본 연구를 통해, WMAM이 저영향개발 시설의 설계 및 계획에 있어서 수문학적으로 효과적인 결과를 보이는 것을 확인할 수 있었으며, 향후 보완과 추가 개발을 통해 수자원 계획 및 관리에 있어서 유용한 프로그램이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.128-128
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• 2021

Most of the studies about stormwater low impact development technologies used generalized observations without fully understanding the mechanisms affecting the whole performance of the systems from catchment to the facility itself. At present, these LID technologies have been treated as black box due to fluctuating flow and environmental conditions affecting its operation and treatment performance. As such, the implications of microbial community to the overall performance of the tree-box filter were investigated in this study. Summer season was found to be the most suitable season for microorganism growth since more microorganism were found during this season. Least microorganism count was found in spring because of the plant growth during this season since plant penology influences the seasonal dynamics of soil microorganisms. Litterfall during fall season might have affected the microorganism count during winter since, during this season, the compositional variety of soil organic matter changes affecting growth of soil microbial communities. Microbial analyses of sediment samples collected in the system revealed that the most dominant microorganism phylum is Proteobacteria in all the seasons in both inlet and outlet comprising 37% to 47% of the total microorganism count. Proteobacteria was followed by Acidobacteria, Actinobacteria and Chloroflexi which comprises 6% to 20%, 9% to 20% and 2% to 27%, respectively of the total microorganism count for each season. These findings were useful in optimizing the design and performance of tree box filters considering physical, chemical and biological pollutant removal mechanisms.