• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.3 no.2
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• pp.100-109
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• 2016

Low impact development (LID) facilities are established for the purpose of restoring the natural hydrologic cycle as well as the removal of pollutants from stormwater runoff. Improved efficiency of LID facilities can be obtained through the optimized interaction of their major components (i.e., plant, soil, filter media, microorganisms, etc.). Therefore, this study was performed to evaluate the performances of LID facilities in terms of runoff and pollutant reduction and also to provide an optimal maintenance method. The monitoring was conducted on four LID technologies (e.g., bioretention, small wetlands, rain garden and tree box filter). The optimal SA/CA (facility surface area / catchment area) ratio for runoff reduction greater than 40% is determined to be 1 - 5%. Since runoff reduction affects the pollutant removal efficiency in LID facilities, SA/CA ratio is derived as an important factor in designing LID facilities. The LID facilities that are found to be effective in reducing stormwater runoff are in the following order: rain garden > tree box filter > bioretention> small wetland. Meanwhile, in terms of removal of particulate matter (TSS), the effectiveness of the facilities are in the following order: rain garden > tree box filter > small wetland > bioretention; rain gardens > tree box filter > bioretention > small wetland were determined for the removal of organic matter (COD, TOC), nutrients (TN, TP) and heavy metals (Cu, Pb, Cd, Zn). These results can be used as an important material for the design of LID facilities in runoff volume and pollutant reduction.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.23 no.6
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• pp.945-950
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• 2007

The stormwater runoff from paved area are highly polluted because of particulate materials as well as metals from various vehicular activities. The Division of Road Maintenance in Ministry of Construction and Transportation was recently developed the Guidelines of Environment-kindly Road Maintenance. It is actually requiring the BMP construction to control the nonpoint source pollution as based on the TMDL program. This research is carried out in order to define the characteristics of stormwater runoff from the toll-gate of highways since 2006, which is actually one of the main pollutant sources of paved areas. This monitoring is the first phase work for establishing the treatment facilities in the toll-gates. The one of the main characteristics from toll-gate runoff is the first flush phenomenon containing lots of sediments and metal compounds at the beginning of a storm event. Usually it is used to determine the size of treatment facilities and to calculate the reduced pollutant mass in the facility. The research results shows that the mean EMC vaules for heavy metals are determined to $274.3{\mu}g/L$ for Cd, $1,273.4{\mu}g/L$ for Cr, $1,822.0{\mu}g/L$ for Cu, $6,504.9{\mu}g/L$ for Fe, $14,930.3{\mu}g/L$ for Pb, and $714.1{\mu}g/L$ for Zn. Also the metal mass loadings from the toll-gates are calculated using EMC, watershed area and storm duration.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.44 no.4
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• pp.373-384
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• 2011

The objective of this was to determine how the seasonal intensive rainfall influenced the water quality, and to analyze the long-term temporal trend of water chemistry and spatial heterogeneity in the upstream watershed of Southern Han River using water quality dataset from 1997 to 2007. The largest seasonal variability in most parameters occurred during the two month July and August and there were closely associated with a large spate of summer monsoon rain. Total phosphorus (TP), chemical oxygen demand (COD), and suspended solids (SS) were greater during summer than any other seasons, and had a direct correlation with precipitation (r>0.4, p<0.01, n-120). In addition, dissolved oxygen (DO) had and inverse function with precipitation (r=-0.542, p<0.01). Overall, the data of total phosphorus (TP) and suspended solids (SS) showed that water quality was worst in Site I1, compared to the others. This was due to continuous effluents from the highlands' fields and cattle farms within the upstream area of Doam lake (Song stream). Based on the overall dataset, an efficient water quality management is required in the highlands and farms areas for better water quality with precipitation (r.0.4, p<0.01, n=120).

• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.3
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• pp.292-300
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• 2016

Diverse and comprehensive countermeasures were established to prevent water pollution in coastal areas such as constructed wetlands(CW).This study was conducted to assess the water quality improvement through CW constructed along the shoreline of Hwaseong coastal reservoir. The CW is located in Hwaseong-si, Gyeonggi-do and consisted of a forebay and a wetland. The CW was monitored twice during rainy days and 10 times during dry days. The monitoring results indicated that in and out flowrates were highly correlated with COD and TN loads. COD, TN and TP concentrations in the forebay was lower during dry days than rainy days. However, concentration and mass removal efficiencies of COD, TN and TP were greater during rainy days. In addition, the volume flowing into the CW was less compared to the outflow during rainy days indicating that the CW efficiently reduced the runoff volume. The overall pollutant removal efficiency of the CW were at least 50% for TSS, 20 to 35% for TP, and 26 to 94% for TN. The data gathered may be used to improve the pollutant removal efficiency of the system in the future.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.26 no.6
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• pp.508-523
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• 2017

This study monitored the changes before and after restoration of ecological stream focusing on the places which are applied Sustainable Structured wetland Biotop (SSB) system and ecological Fish-way for restoration of Maeno stream. A total of 11 species and 191 individuals of fishes were founded out which were not verified inhabitation before restoration at SSB wetlands. Especially, it was could identified that micro habitat and healthy Fish-way was created because the restored target species, Microphysogobio yaluensis and Iksookimia koreensis were identified that habitation was monitored in SSB wetland. Amphibian have been restored to a number of Rana nigromaculata found in and around wetlands at the time of the third survey, which is highly active after restoration. Specified endangered species class 1 and natural monuments designated by the Ministry of Environment, Lutra lutra lutra, as a Mammalian, uses the wetlands and ecological Fish-way as habitat areas, and the his habitat is restored. In the case of Flora, vascular plants emerging in the survey area were increased to 7 and 13 species before restoration and 15 and 19 species directly after restoration, and 22 species and 33 species after restoration. Vegetation after restoration was found to be a basic producer of various ecosystems and a plant community that contributes to the purification of water quality such as Phragmites japonica communities. As the result of water quality monitoring, the average of treatment efficiencies were BOD 64.3%, T-N 47.2%, T-P 80.7%. Successful treatment of the nonpoint pullution source, which is a limiting factor to disturb the ecosystem, creatively restored the target species in the water quality class I, II.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.141-141
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• 2012

비점오염물질은 강우 시 유출되기 때문에 일간, 계절 간 유출량 변화가 대단히 크게 나타나며, 기후, 지형, 토지이용, 토양 등과 지역적인 특성과 유역 형상에 따라 변화되므로 비점오염원 유출량에 대한 정량화를 위해서는 강우지속시간동안 정확한 수질과 유량에 대한 측정 자료가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 비점오염물질에 대해 현장 모니터링 및 현장 실측 관련 기존 연구자료 수집을 통해 중분류 토지피복분류별 원단위를 산정하였다. 또한 특정 유역에 중분류 토지피복 분류별 산정된 원단위를 적용하여 유역기반의 비점오염부하량을 산정 하였다. 대상 유역에 해당하는 하천 말단에서의 실측 자료를 활용하여 유역모형을 구축하고, 강우를 입력 자료로 하여 비점오염 물질별 부하량을 모의 산정하였다. 유역모형으로 HSPF(Hydrologic Simulation Program - Fortran)을 실제 대상유역에 적용하였고, 이에 따른 모의 결과를 실측치와 비교하여 부하량을 산정하였다. 이렇게 모의 산정된 부하량은 실측자료를 기반으로 산정된 원단위의 적용에 따른 부하량과 비교 검토하여 유역에 대한 비점오염원 부하량 산정 시 모형의 적용 가능성을 평가하였다. 본 연구에 적용된 대상유역은 동천유역으로 병성천의 주요 지류로서 유역의 상단에 위치하고 있다. 중분류 토지피복 중 공업지역, 교통지역, 과수원재배지, 비닐하우스재배지, 기타재배지에 대해서는 2008년부터 2010년까지 모니터링을 실시하였고, 이외의 중분류 토지피복에 대한 결과는 수계별 현재까지 진행되고 있는 환경기초조사사업 중 '주요 비점오염원 유출 장기 모니터링'사업의 자료를 활용하였다. 동천유역의 비점오염원 발생부하량을 산정한 결과, BOD 부하량은 대지의 경우 391.4 kg/day로서 중분류 군으로 구분한 결과에 비해 높게 산정되었다. T-N, T-P 발생부하량도 토지피복군이 대분류에서 중분류로 변화됨에 따라 부하량의 차이가 발생 하였다. 또한 동천유역에 대해 구축된 HSPF 모형의 적합도를 시기별 4개의 Case로 구분하여 평가해 보았는데 그 결과, 모형 모의치의 실측치에 대한 적합도가 높게 평가 되었다. 현재 특정 지역에 편중되어 조사되고 있는 중분류 토지피복을 조사 기관간의 교차 조사를 통해 지역적 제한성을 낮추고, 중분류에 속하는 세부피복지점을 확대하여 모니터링 지점의 다양성을 확보하여야 할 것으로 판단된다. 이와 동시에 한시적인 조사가 아닌, 장기간에 걸쳐 연구가 진행 될 경우 원단위에 대한 현재의 불확실성 및 제한성을 줄일 수 있을 것으로 판단되므로, 이러한 기초 자료 확보에 대한 장기적인 투자와 노력이 수반될 시 우리나라에 대표적으로 적용할 수 있는 비점오염원 원단위가 산정될 것으로 생각되며, 이러한 기틀이 마련되어야 비점오염원에 대한 적절한 유역관리방안을 수립할 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.10
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• pp.917-927
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• 2018

Seven heavy metal concentrations (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) were continuously analyzed for twenty rainfall events in 2017~2018 in an urban basin. The overall and dynamic correlations between runoff characteristics and heavy metal concentrations were examined. The peak metal concentration generally appeared in the initial runoff but found to be delayed when the rainfall intensity was low. The rainfall duration had no relationship with either heavy metal concentrations or their total mass. Dynamics of heavy metal mass (load), with the exception of Cu and Zn, showed strong correlation with the 30 minute rainfall intensity (0.60~0.88) and runoff volume (0.74~0.89). While event mean concentration (EMC) showed positive correlation (0.54~0.73) with antecedent dry days (ADD), no significant relationship was found between runoff volume and pollutant concentration. This implies that the pollutants built up on the surface during dry days are washed off even with low rainfall energy. The dynamics of heavy metal and TSS concentrations showed good correlation (0.68~0.87). This result shows that the metals are transported along with solid particles as adsorbate in surface runoff. Regular street sweeping will reduce significant amount of heavy metal loads in urban surface runoff.

• Journal of agriculture & life science
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• v.45 no.5
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• pp.97-103
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• 2011

The purpose of this study was to analyze the pollutant reduction effect for non-irrigated crop land by nonpoint source pollution control. For a field scale monitoring, 6 plots (5m width and 22m length) and 3 sediment traps were installed. At the outlet of each plot, the stage gauges were installed for runoff monitoring. For a rainfall monitoring, tipping bucket rain gage was installed within the experiment site. Through the artificial irrigation, runoff from the plots were monitored. The SS, TOC, T-N, T-P, COD, NTU of sampled water were analyzed by standard methods. The SS, TOC, T-N, T-P, COD, NTU concentration of initial runoff were 15.00, 1.54, 5.27, 0.07, 4.72, 0.45mg/L, respectively. Four hours later than the initial runoff, the concentration was changed to 1.00, 0.94, 4.06, 0.01, 0.60, 0.33 mg/L, respectively. As a result of artificial irrigation, three out of four sediment traps were filled with runoff water from the experimental plots. One sediment trap was not filled with runoff water because the artificial irrigation was not supplied for two experimental plots. The stage of sediment traps were gradually lowered. However, the water quality didn't showed a decrease trend as the stage went down because the suspended solid was not equally collected during the water sampling.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.566-566
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• 2016

정부의 4대강 물 관리 종합대책에 따르면, 수계 전체 오염원중 비점오염원이 차지하는 오염부하가 22~37%에 달하는 것으로 추정되고 있다. 하지만 이러한 중요성에도 불구하고 농업지역 비점오염물질 저감을 위한 대책은 논과 밭과 같이 농경지에 관한 것이 대부분이었으며, 축산은 관리 기준의 가장 기초라고 할 수 있는 지목분류기준에 조차 별도의 기준이 없는 실정이다. 가축분뇨공공처리시설과 가축분뇨자원화시설은 가축분뇨를 처리하여야 하는 점오염원이지만, 차량 운반시 발생되는 일부 분뇨와 처리장 세척 시 발생되는 일부 오염물질들이 비점오염원으로 작용하고 있으며 이에 대한 관리가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가축분뇨공공처리시설과 가축분뇨자원화시설에서 강우시 발생되는 유출특성을 분석하였으며, 이를 통해 가축분뇨처리시설의 비점오염 관리 처리시설 설치 시에 중요한 기초자료로 활용하고자 한다. 본 연구에서는 경상북도 영천시, 경기도 용인시, 전라북도 정읍시, 강원도 횡성군 등 축산밀집 지역을 대상으로 연 5회 강우시 모니터링을 실시하였으며, 모니터링자료를 바탕으로 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC)를 산정하였다. 영천시 가축분뇨자원화시설의EMC 산정결과 평균 BOD 5.1 mg/L, TN 6.90 mg/L, TP 0.91 mg/L로 산정되었으며, 용인시 개별처리농가의 경우 BOD 6.8 mg/L, TN 3.74 mg/L, TP 1.04 mg/L로, 횡성군 가축분뇨공공처리장의 경우 BOD 4.5 mg/L, TN 3.56 mg/L, TP 1.60 mg/L로, 정읍시 가축분뇨공공자원화시설의 경우 BOD 4.3 mg/L, TN 6.82 mg/L, TP 0.48 mg/L로 산정되었다. BOD, TN은 영천시 가축분뇨자원화시설에서 가장 높게 나타났고, TP의 경우 횡성군 축산폐수공공처리장의 경우 높게 나타났다. 유출특성을 분석한 결과 가축분뇨자원화시설의 경우 대부분 콘크리트 기반으로 조성된 토지위에 조성되어 강우시 유량은 급격하게 상승하며, 강우가 종료되면 바로 감소하는 불투수층 지역의 특성을 나타났다. 본 연구에서 분석된 유츨특성과 EMC는 비점오염 처리시설이나 가축분뇨공공처리시설 설치시 기초데이터로 활용이 가능할 것으로 판단되며, 향후 가축분뇨처리시설의 지속적인 모니터링과 모니터링지점 확대로 자원화시설 강우유출수의 DataBase화를 통한 지속적인 연구 및 관리가 되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.574-574
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• 2016

유역으로 유입되는 오염물질의 발생원은 점오염원과 비점오염원으로 구분할 수 있으며 점오염원의 경우 생활하수, 산업폐수, 그리고 축산폐수에 대해 처리시설 확충 및 기술개발을 통해 관리하고 있다. 비점오염원에서의 오염물질 유출은 토지이용, 강우, 불특정적인 오염물질 투입상태 등에 따라 다르며, 지역적 특성에 영향을 받기 때문에 불확실성이 고려되어야 한다. 특히 농촌지역에서의 비점오염은 접근이 어렵고 관리주체가 모호하여 좀처럼 규명되지 않았으며, 전국적으로 그 영향이 정량화되지 않아 실질적인 관리 및 대책마련에 어려움이 있었다. 특히, 가축분뇨의 발생으로부터 처리, 자원화에 이르기까지 각 관리체계에 있어서 축산비점오염의 배출경로와 수계오염부하량, 수질환경 영향을 정밀하게 분석하여 향후 대책마련을 위한 기초자료를 확보할 필요가 있다. 또한 전국적으로 비점오염이 수계에 미치는 영향과, 그 중 축산비점오염의 영향을 면밀히 분석하여 향후 정책 및 제도개선을 위한 과학적 기초자료로서 활용할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 축산 밀집 지역을 대상으로 오염원 조사를 통해 강우시 비점오염 모니터링 지점을 선정 하였으며, 년5회씩 강우 모니터링을 하여 기초데이터를 축적 하였다. 대상지역은 강원도 횡성군에 위치한 일리천 유역이며 농가 수는 총 90개의 농가가 위치하고 있는데 그 중 돼지 1,467마리, 한우 1,957마리, 젖소 581마리, 개 2,880마리, 닭 75,000마리, 사슴 4마리로 조사되었다. 대상유역을 대상으로 배출부하량을 조사한 결과 BOD 배출부하량은 총 509.3 kg/day, T-N 배출부하량은 총 331.5 kg/day, T-P 배출부하량은 총 28.3 kg/day로 조사되었다. 유출특성을 파악하기 위하여 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC)를 산정한 결과 BOD의 경우 MW-4에서 1.2 mg/L - 7.2 mg/L, MW-5에서 0.8 mg/L - 6.3 mg/L, MW-7에서 0.7 mg/L - 5.2 mg/L의 범위를 보였다. T-N의 경우 MW-4에서 1.426 mg/L - 5.321 mg/L, MW-5에서 1.205 mg/L - 4.27 mg/L, MW-7에서 0.989 mg/L - 3.859 mg/L의 범위를 보였다. T-P의 경우 MW-4에서 0.245 mg/L - 0.632 mg/L, MW-5에서 0.236 mg/L - 0.596 mg/L, MW-7에서 0.213 mg/L - 0.521 mg/L의 범위를 보였다. 본 연구에서 EMC를 산정한 방법은 평시 수질 및 유량을 정하는 기준에 따라 값이 많이 달라질 수 있다. 따라서 합리적으로 평시 부하량을 제외하고 강우시의 영향을 파악할 수 있는 EMC 산정방법에 대한 추가적인 고찰이 필요할 것으로 사료된다.