• 한국수자원학회논문집
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• 제45권8호
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• pp.795-804
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• 2012

최근 강우강도 및 패턴이 변화함에 따라 전세계적으로 토양유실이 증가하고 있다. 그 결과, 수생태계 건전성이 악화되고, 농업작물이 피해를 입어 수확량이 감소된다. 그동안 유출 및 토양유실을 예측하거나 비점오염원을 감소시키는 연구가 많이 수행되어 왔다. USLE는 수년간 토양유실을 산정하는데 사용되어왔으나, 강우강도나 패턴변화를 적용하기에는 적절하지 못했다. 물리적 기반인 WEPP 모형은 다양한 강우강도 및 패턴변화를 적용하는데 적절하다. 본 연구에서는 WEPP 모형을 이용하여 Huff의 4분위, 다양한 강우간격, 설계강우에 따른 토양유실, 유출, 첨두유출을 산정하였다. 5분간격 강우 데이터와 60분 간격 강우 데이터를 비교한 결과 토양유실은 24%, 유출은19%, 첨두유출은 16%가 차이나는 것으로 나타났다. 유출 및 토양유실이 5분 간격 강우량에서 실측치와 가장 유사한 것으로 나타나 강우데이터의 간격이 짧을수록 더 정확하게 모의할 수 있는 것으로 나타났다. Huff의 4분위를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량을 산정한 결과 토양유실량, 유출량, 첨두유출량 모두 3분위에서 가장 높게 발생하는 것으로 나타났다. 강원도 홍천지역 빈도별 확률강우를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량의 변화를 모의하였다. 2년 빈도와 300년 빈도에서 강우량은 167% 증가하였다. 유사량과 유출량, 첨두유출량은 각각 906.2%, 249.4%, 183.9% 증가하여 유사량의 증가율이 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 결과에서 보이는 바와 같이 WEPP 모형을 이용하여 향후 기후변화에 따른 유출 및 토양유실의 예측이 가능할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.16-34
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• 2015

불투수면(IC)이란 빗물 등의 강수가 토양 속으로 침투할 수 없는 포장 지역이라 정의할 수 있으며, 일반적으로 도시화 과정에서 형성되는 불투수면은 주로 도로(Drive way), 인도(Sidewalk), 주차장(Parking lot), 건물의 지붕(Roof) 등의 형태로 나타난다. 불투수면의 증가는 유출계수를 증가시켜 강수의 침투량 및 지하수 수위를 감소시킨다. 이로 인해 홍수기에 직접 유출량과 홍수피해를 증가시키고, 갈수기에는 하천의 건천화를 유발하여 수생태계를 악화시킨다. 미국 환경부에서는 불투수면을 저감하기 위한 주요정책으로 LID(Low Impact Development) 또는 GI(Green Infrastructure)의 도입을 제시하고 있다. 본 연구에서는 도시 유역의 강우-유출 및 수질 해석을 위해 SWMM모형을 구축하고, 도시 유역의 대표적인 토지이용 유형에서 불투수면 영향 저감을 위한 다양한 LID 기법을 적용하고 그 효과를 평가하였다. 모형의 보정기간은 2009년 7월 17일, 검정기간은 2009년 8월 11일이며, 강우유출발생시 측정한 실측 데이터를 사용하여 검 보정을 하였다. 아파트, 학교, 도로, 공원 등으로 구성된 복합용지에 투수성 포장(Pervious cover)과 옥상녹화(Green roof)기법을 단계별로 적용하고 유출량 및 오염부하 저감에 미치는 영향을 모의한 결과, 유역 내 불투수면이 투수면으로 전환되는 비율이 증가함에 따라 강우시 발생하는 유출량과 오염물질 부하량의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 특히, 건물 옥상 녹화 및 주차장과 도로에 투수성 포장을 적용한 경우, 총 유출량은 15~61 %의 저감효과를 보였으며, 오염부하량에 대해서는 TSS 22~72 %, BOD 23~71 %, COD 22~71 %, TN 15~79 %, TP 9~64 %의 저감효율을 나타냈다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권10호
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• pp.684-693
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• 2012

도로와 차량의 증가에 의해 강우시 도로 유출수가 주변 수계의 오염을 크게 악화시키고 있다. 강우 유출수에 의한 비점오염 저감시설로 여과시설이 가장 널리 사용되고 있으나, 이들은 역세척이 불가능하므로 여재의 폐색과 오염물의 재유출 등을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 강우유출수 SS 처리를 위한 하향류식 여과 특성을 검토하였다. 여재로 여과사, 왕사-활성탄, 발포 폴리프로필렌(EPP)을 검토한 결과, 간극이 큰 입상여재인 왕사-활성탄이 단위면적당 SS 처리량 $8.498kg/m^2$ 이상, 평균 SS 제거율 95% 이상이며, 손실수두가 적어 가장 우수한 특성을 나타냈다. EPP 역시 수두손실은 거의 없었으나, 간극의 크기와 간극률이 매우 크기 때문에 SS 제거율이 불안정하고 낮았다. 또한, 비점오염 여과시설에 가장 많이 사용되는 여과사는 $1.395kg/m^2$의 SS 처리량과 평균 95% 정도의 SS 제거율을 나타냈다. 여과사의 경우, 선속도는 SS 처리량에는 큰 영향이 없으나, 선속도가 낮을수록 운전시간이 증가하고 SS가 보다 깊은 여재층에서 제거되었다. 또한, 유입 SS 크기가 작을 때에는 여재의 수명이 크게 증가하고 심층여과 현상을 나타냈으나, 장기운전 시에는 포획된 SS 유출에 의해 SS 제거율이 감소하였다. SS 크기가 클 때에는 표면여과에 의해 SS가 제거되며 손실수두 증가가 빨라지는 것으로 나타났다. 비점오염 저감시설은 수리학적 부하의 변동이 크고 다양한 특성의 SS가 유입되므로, 하향류식 여과시설 설치 시, 선속도, SS 크기, 여재 특성과 현장 조건을 충분히 고려하여 설치하여야 할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제14권1호
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• pp.21-33
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• 2012

서낙동강 유역의 대부분은 농경지와 임야로 이루어져 있으며, 서낙동강은 상하류에 위치한 수문으로 인해 자연적인 하천흐름이 원활하지 않은 정체수역으로서 비점오염원등의 오염원으로 인해 수질이 점점 악화되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 수문운영에 따른 서낙동강의 유량과 수질 거동을 모의하였다. SWAT 모형을 검보정하기 위하여 2006년에서 2007년까지 서낙동강 주요 지류의 5개의 수위관측소 지점에서 유량 및 수질을 측정하였다. 민감도 분석을 수행한 이후에 유량과 수질의 보정 결과로 $R^2$ 값은 각각 0.86과 0.70으로 나타났다. 검증기간에서의 $R^2$ 값은 각각 0.81과 0.51로 나타났다. 수문 운영에 따른 수질모의 결과, 수문개방시 BOD 농도는 감소하는 경향을 보였으며, TN과 TP도 BOD와 유사한 경향을 보였다. 본 연구에서는 유역단위의 시공간적인 수문 및 수질 모의가 가능한 SWAT 모형을 사용하여 서낙동강의 수질관리를 위한 수문 운영 기법을 검토하였으며, 이를 활용하여 수문 운영자는 갈수기 수질향상을 위한 최적의 유입량 및 방류량을 결정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제27권3호
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• pp.251-266
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• 2018

본 연구는 홍수조절댐의 운영패턴 변화에 따른 수질환경에 미치는 영향을 분석한 것이다. 홍수조절댐은 홍수시 하천유량을 일시적으로 담수하여 홍수를 지체시키는 한편, 평상시에는 자연하천 흐름상태를 유지하는 특성을 가지고 있다. 댐 건설 후 담수시 수질변화는 유역모델(HSPF)과 댐 내 수리 수질변화모델(EFDC)을 연계하여 예측하였다. 강우시 유역에서 유출되는 비점오염원의 유출특성을 반영하기 위하여 HSPF 유역모델을 이용하여 분석하였으며, HSPF의 분석된 자료를 EFDC 모델의 입력 자료로 적용하였다. 수질모의 결과 댐 건설 후 수몰로 인한 오염원 감소와 강우시 일시적 저류로 인하여 수질이 향상되는 것으로 예측되었다. 또한 홍수조절댐의 특성상 담수되는 기간이 짧으므로(2~3일) 부영양화 등 수질 악영향은 거의 없는 것으로 분석되었다. 계획 중인 댐의 환경영향평가 단계에서는 모델의 충분한 보정을 할 수 없기 때문에 정확한 모의에 일부 한계가 있을 수 있다. 그러나 향후 실측자료 확보를 통하여 모델의 신뢰도를 향상시킨다면, 이를 활용하여 신규 홍수조절댐의 환경영향평가 시 다양한 운영조건에 따른 수환경의 영향을 검토할 수 있을 것으로 판단된다.

• 토지주택연구
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• 제13권3호
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• pp.125-140
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• 2022

도로퇴적물(Road Deposited Sediments, RDS)은 도로, 도로 시설물, 자동차 마모와 배가스, 그리고 도로 외부에서의 유입에 의해 형성되어 도로에 축적되는 입자 물질이다. RDS는 유기물, 휘발성 고형물, 영양염류, 각종 금속류 등 다양한 오염물에 고농도로 오염되어 있고, 강우유출수와 함께 주변 수계로 유출되므로, 도시 지역 비점오염물질의 축적과 이동에 중요한 역할을 한다. 이에, 본 연구는 RDS의 중금속 농도를 문헌에 의해 검토하여, 관련 부하저감 대책수립에 도움이 되고자 하였다. 도시지역 RDS의 중금속 농도는 매우 편차가 컸다. Norway, Spain, Australia, UK, Jordan, Turkey, Iran, Angola, Canada, USA, China, Taiwan, Malaysia, Thailand 그리고 India의 도시 지역 RDS의 Cr, Ni, Cu, Fe, Zn, As, Cd, 그리고 Pb 농도는 각각 3.16-3,410, 1.15-1,382, 20.2-9,069, 2980-124,853, 81-2,550, 2.3-214, 0.19-21.3, 그리고 15.21-1,125mg/kg 이었다. 특히, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, 그리고 Pb의 농도가 높아, 인위적 요인에 의한 RDS의 중금속 오염이 확인되었다. RDS의 Cr, Ni, Cu, Zn, Cd, 그리고 Pb 농도는 주거지역이나 공원 등에 비해, 교통지역이나 산업지역에서 높았으며, 입도가 감소함에 따라 중금속 농도가 높아졌다. 본 연구결과는 RDS에 의한 수계의 중금속 부하의 산정과, RDS 제어에 의한 비점오염 저감대책의 수립에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권1호
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• pp.29-36
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• 2007

유량 및 수질자료가 부족한 미계측 유역의 수질환경 평가를 간편하게 수행할 수 있는 대유역 수질관리를 위한 수질모형 Modified-WASP5을 개발하고, 금강하구 수질재현에 활용을 통해 그 적용성을 입증하였다. Modified-WASP5은 부하모형과, 수리모형, 수질모형으로 구성되어 있으며, 부하모형은 동리 단위로 조사된 점원 및 비점원 자료와 배출원 단위를 입력하여 소유역 배출부하량을 계산하고, 이를 통계적으로 구한 유달함수에 대입하여 유달부하량을 출력한다. 부하모형의 결과, 금강하구 유역의 BOD, TN, TP의 총 유달부하량의 상대오차는 각각 44%, 32%, 26%이고 상관계수는 0.91, 0.96, 0.87을 보였다. 위와 같은 결과를 볼 때, 자료의 분산이 나타나기는 하나, 제한된 자료로부터 실측치와 계산치가 유사한 경향을 가지므로 미계측 유역에 적용이 가능하다고 판단된다. 수리계산에 필요한 유량자료에 있어서, 경계조건으로 분류되는 상류 소유역의 유랑관측자료가 존재하지 않으므로, 부득이하게 비유량 방법을 이용하였으나, 별다른 유출입 유량이 없는 경우에도 하류에서 유량이 급등하는 등 실제 상황을 정확히 재현하는데는 어려움이 따른다. 이러한 특이 값을 제거한 후, 측정지점에 대한 비유량을 각각 구하고 이들 비유량의 평균을 사용하였으나, 현재 가용한 자료의 제한성으로 더 나은 결과를 계산할 수 없다. 수질모형의 결과, 공주와 강경의 평균 BOD 농도는 2.6mg/L 및 2.8mg/L, 모의결과는 각각 2.5mg/L와 2.4 mg/L로 나타나 개발모형에 대한 호수 및 하천구간의 예측에 무리가 없음을 확인하였다. 이와 같이, 본 연구에서는 하천과 호수가 연계된 수계에 적용이 가능한 동적 수질모형(WASP-M)을 개발하여 WASP5의 범용성을 높였으며, 개발된 부하모형과 수질모형을 이용하여 대청호 및 금강하구 유역에 적용한 결과, 그 적용성이 입증되었으며, 위에서 언급한 과제들이 연구개선 될 경우 우리나라 수계에 범용으로 적용가능하고, 미계측 유역의 수질환경평가에 이용될 수 있을 것이다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.187-197
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• 2006

본 연구는 용담댐 유역 2002 ${\sim}$ 2003년 동안의 모니터링 자료를 이용하여 BASINS/HSPF모형의 보정을 퐁하여 본 모형의 댐 유역관리에 적용성을 검토하였다. 1. BASINS는 유역의 오염현황을 신속하고 용이하게 파악가능하고 예측모형의 입력 자료를 자동적으로 생성해주기 때문에, HSPF와 같은 유역종합 수질모형을 사용자의 목적에 맞게 적용할 수 있었다. BASINS적용을 위한핵심 GIS자료인 유역도와 하천도, DEM, 토지이용도, 수질측정자료 등을 BASINS형식에 맞게 변환 ${\cdot}$ 입력하여그 적용성을 확인하였다. 2.유역단위 오염 부하량을 추정하기 위하여 HSPF모형을 이용해서 모형의 보정 기간인 2002 ${\sim}$ 2003년까지의 유출량 및 수질을 모의 분석하였다. 모의결과 유출량에 대한 모형효율은 높았으나 수질의 경우 보정지점 및 특정항목에서 모형 효율이 상대적으로 낮게 나타나서 보다 상세한 측정자료 확보 및 보정이 필요할 것으로 판단되었다. 하지만 유역이라는 광범위하고 복합적인 특성을 고려해 볼 때 허용한 수 있는 범위의 수질을 묘사한 것으로 판단된다. 3. 용담댐 유역의 부하량 산정결과, 유출량이 1,296.5 $10^6\;m^3\;yr^{-1}$이었고, 각 오염원별로 비점오염부하량이 차지하는 비율은 각각 57.2%, 92.6%, 60.2%정도로 유역내비점오염부하량 비율이 높게 나타났다. 연간 배출되는 비점오염부하량 중 강우기 (6월 ${\sim}$ 9월)에 배출되는 부하량은 55${\sim}$72%로 나타났고, 이 기간 동안의 유출량이 69%임을 고려할 때 오염부하량이 강우 유출량에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 수질농도는 유량증가에 따라 비례하여 증가하지 않았고 오히려 감소하는 경향이 나타났다. 4.본 연구에서는 용담댐 유역에 대한 BASINS/HSPF의 적용성을 검증하였으며, 현재 오염총량계산에 있어서 원단위방법에 의한 오염부하량산정의 개선필요성이 제기되고 있는 상황에서 BASINS/HSPF를 이용한 오염부하량 산정에 대한 적극적인 검토가 필요하다고 판단된다.