• 한국물환경학회지
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• 제36권5호
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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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.

• 한국조경학회지
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• 제40권3호
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• pp.1-11
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• 2012

본 연구는 신도시 개발 등 규모가 비교적 큰 도시개발에 있어 빗물을 이용하여 자연적인 빗물순환체계를 구축하는데 중점을 두고 있다. 특히 통합빗물관리를 위한 자연적인 빗물순환체계 요소별 입지 선정 방법을 개발하여 수문환경의 변화를 최소화하고, 자연적인 물순환을 회복하여 저영향개발(LID)을 실현할 수 있으며, 이를 통해 유출량 저감뿐만 아니라 도시 내의 수공간 및 녹지공간의 증가로 인한 도시의 지속가능성을 증진시키는 데 목적이 있다. 통합빗물관리를 위한 빗물순환체계 요소별 입지 선정을 위한 최종적인 빗물순환체계 요소로는 집수, 침투, 여과, 저류, 이동 공간의 5가지 항목이 도출되었으며, 이를 토대로 각 요소별 입지선정 항목 및 기준을 설정하였다. 도출된 평가항목과 기준을 적용하기 위한 방법은 적합성지수 이론을 바탕으로 Gridcellanalysis를 실시하여 각 요소별로 적합성평가를 통해 주제도를 중첩하고 종합하여, 적합성지수에 따라 등급화 함으로써 요소별 조성가능 우선지역을 구분하도록 하였다. 개발된 방법은 경북 김천 혁신도시 개발예정지에 적용함으로써 그 실행가능성과 한계를 검토하였으며, 각 요소별 주제도의 중첩 결과는 Verylow, Low, Moderate, High, Veryhigh의 5단계로 구분하여, 공간 특성을 쉽게 파악할 수 있게 하였다. 마지막으로 적용한 결과를 바탕으로 현 토지이용계획도면 위에 빗물순환체계 구상도를 작성해 봄으로써 환경생태계획 후 세부공간계획 단계에서 물순환체계를 구축하는데 있어 유용하게 활용될 수 있으며, 지속가능한 도시개발을 위한 친환경적 도시계획의 수단으로 이용될 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제48권6호
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• pp.467-475
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• 2015

덕진연못은 전주를 대표하는 명소이나, 수질이 불량한 상태이다. 본 연못은 저수량 $88,741m^3$에 $3.77km^2$의 집수유역을 가진다. 그러나 무분별한 도시화로 인하여 덕진연못으로 유입되는 과거 하천이 차단되었고, 상류에서 양수되는 지하수와 수면에 내리는 강우로만 유지되고 있는 실정이다. 양질의 물갈이용수 부족은 호저에 쌓인 유기퇴적물과 함께 덕진연못 수생태환경 악화의 주범으로 지목되고 있다. 본 연구에서는 덕진연못 수생태 유지용수확보방안에 대하여 고찰하였다. 본 연구결과, 현재의 배수시스템을 개발이전으로 복원한다면 강우유출량만으로도 덕진연못을 연간 32회 물갈이 할 수 있는 것으로 분석되었다. 이와 같은 논리를 뒷받침하기 위하여, 양호한 수질상태를 보이는 인근의 오송지의 상태와 비교하였다. 오송지는 집수구역면적은 $0.535km^2$으로 덕진연못의 약 1/7에 불과하지만, 저수량은 $47,200m^3$으로 덕진연못의 반이 넘는다. 작은 집수구역으로도 오송지가 건강한 수생태환경을 보이는 이유는 강우의 상당부분이 땅으로 침투되어 오송지로 서서히 유입되는 자연배수시스템을 갖추고 있기 때문이다. 저영향개발(LID)은 물순환상태를 개발이전의 상태로 복원하는 도시개발기법이다. 덕진연못 유역 내에 내린 강우가 자연적인 방식으로 배수될 수 있도록 LID기법을 응용한다면 덕진연못 물갈이용수 확보는 충분히 가능할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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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.

• 환경영향평가
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• 제27권6호
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• pp.674-684
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• 2018

본 연구에서는 도시 내 유휴공간을 대상으로 자연적이고 쾌적한 커뮤니티 공간 창출을 위해 LID(low impact development) 기법을 활용한 생태연못 건설을 추진하였다. 생태연못의 제원은 면적 $110m^2$, 평균 수심 $0.45{\pm}0.02m$이며, 하상재료는 자갈(gravel) (diameter ${\leq}60mm$), 모래(diameter ${\leq}2mm$), bentonite로 구성하였다. 조성된 생태연못의 연간 유량 특성을 파악하기 위해 강우 및 수심 모니터링을 실시한 결과, 1년간 조사된 총 강우량은 1,287 mm이며 7, 8월에 전체의 약 71.3% (918 mm)를 차지하는 계절적 불균형을 보였으나 보조수원의 공급으로 인해 연간 평균수심은 $0.45{\pm}0.02m$로 거의 일정하게 유지되었다. 기초수질의 연간 경향은 수온($5.2{\sim}28.8^{\circ}C$), DO (5.0~13.8 mg/L), EC ($113{\sim}265{\mu}S/cm$) 등의 사례를 볼 때 계절에 따른 증감을 나타내었다. 이화학적 수질 중 BOD, COD, TN, TP의 경우 10월 이후에 증가하는 경향을 보였으나 $NH_3$나 $PO_4{^{3-}}$는 전반적으로 낮았다. 식물플랑크톤 지표인 Chl-a와 BGA (blue green algae)는 7~8월에 급격한 상승을 보였으며 정체수역의 특성에 따라 녹조류(Selenastrum bibraianum, Pediastrum boryanum 등)와 사상형 남조류(Phormidium sp.)가 주요 종으로 출현하였다. 수중 이온($F^-$, $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$)은 보존성 물질인 $Cl^-$와 강한 상관관계를 보였다(R=0.70~0.97, p<0.05). 결론적으로 생태연못의 수질은 계절변화 또는 강우와 같은 외부 환경에 영향을 크게 받는 것으로 나타났으며, 유량의 증감과 밀접한 관계가 있음을 보였다. 이러한 결과를 근거로 향후 유휴공간에 적용된 생태연못의 효과적인 수질관리 및 생물다양성 증진을 위해서는 본 연구에서 조사된 특성들을 참고하여 생태적으로 상호 연계성 있는 고찰이 필요할 것으로 판단된다.

• 환경생물
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• 제35권4호
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• pp.654-661
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• 2017

축산폐수에 기인한 오염 물질 저감을 위해 최근 축산폐수처리 후속공정으로 인공습지와 같은 자연친화적인 처리법이 제안되고 있다. 따라서 본 연구는 자연친화적 공법이 수생태독성 저감에도 효과적인지 알아보기 위해 다양한 공정의 인공습지를 제작하여 축산폐수 시료를 대상으로 처리 전후 오염저감율 및 물벼룩 급성 독성 변화를 분석하였다. 본 실험결과, 비록 갈대의 유무 및 종류, 그리고 여재의 종류에 따른 영향은 없으나 인공습지에 처리된 경우 유입수에 비해 TN, TP, COD 농도 저감과 더불어 생태독성 영향이 감소하였다. 따라서 일반 갈대는 물론 바이오갈대와 바이오여재를 사용한 인공습지는 축산폐수의 TN, TP, COD 저감은 물론 생태독성 감소에도 효과적인 공법으로 판단된다. 향후 가축분뇨 정화시설과 연계한 후속처리공정으로 적용하기 위해서는 다양한 성상의 축산폐수를 대상으로 처리효율과 생태독성시험이 연계된 통합평가가 필요한 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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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.