• 한국물환경학회지
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• 제33권6호
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• pp.696-714
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• 2017

Simple material budget models were developed to predict the spring season (March ~ May) water quality for a river-type reservoir Paldang, in the Republic of Korea. These models are available at mixed water bodies whose light intensity is negligible at the bottom. The calculated data from the models fit quite well with field data collected for 30 years, from 1988 to 2017. The apparent settling velocity of total phosphorus was estimated to be $110m\;d^{-1}$. The critical hydraulic load that determines the usability of phosphorus for algal production appeared to be about $2.0m\;d^{-1}$. When a hydraulic load was larger than the critical value, the concentrations of chlorophyll ${\alpha}$ ($Chl.{\alpha}$), chemical oxygen demand (COD), and 5-day biochemical oxygen demand BOD in the reservoir water became insensitive to internal algal reactions. The model analysis showed that the allochthonous COD continued to increase while the allochthonous BOD slightly decreased after 1999. The decrease of allochthonous BOD is due to the expansion of sewage and wastewater treatment plants in the watershed. The increase of allochthonous COD seems to result from the increase in anthropogenic non-point sources as well as the increase in the discharge of natural organic matters due to climate change. Organic matter of algal origin continued to increase until the mid-2000s, but recently it has decreased as the phosphorus concentration has decreased. The COD and BOD of algal origin increased from 35 % and 27 % during 1988 ~ 1994 to 43 % and 40 % during 2000 ~ 2010, respectively, and then decreased to 25 % and 28 % during 2011 ~ 2017.

• 환경영향평가
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• 제10권3호
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• pp.235-243
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• 2001

Since the middle of 1990s, in Korea a few researches on the optimal management technologies combining numerical model and GIS for the management of water environment in drinking watershed area and reservoir such as Paldang Lake have been carried out. In this study, the integrated water environment management system was been suggested to efficiently reflect the public awareness of the environment by integrating the web based distributed data collection system, GIS, public hearing system and water quality model. As all the components of the system have been developed using the World Wide Web and all data have been collected from the relevant agencies through the Internet, the water quality model could be implemented on the web directly. In consequence, the environmental geographic information in Paldang Lake could be acquired and analyzed through the Internet. The system can rapidly respond to the public right to know on environment, so the public will willingly participate in the governmental projects on environment. To verify the usability of the developed system, it has been applied to Paldang Lake. Especially when the web based model has been used, users can easily and confidentially get the prediction results by applying the minimum number of parameters for the water quality model. This model will provide clearness and scientific bases in the process of water quality prediction for the sensitive sites where there are critical conflicts between the residents and the developers. In this study, rapid water environment management technique without spatial and time limit has been suggested, which can contribute to the efforts on the government and the public participation.

• 생태와환경
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• 제42권3호
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• pp.280-289
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• 2009

2008년 봄, 가을 2회에 걸쳐 팔당호 수계로 유입되는 15개 하천 하류부의 어류의 길드 특성과 생물학적 건강도, 물리적 서식지 건강도를 조사하였다. 어류 분포 조사결과, 총 11과 31속 40종에 속하는 2,745개체가 채집되었으며 고유어종인 줄납자루가 우점하였고, 무갑천(K3)에서는 멸종위기야생동물 II급으로 지정된 둑중개가 채집되었다. 외래종으로는 배스 1종으로 극소수 개체수만 채집되어 외래종에 인한 교란은 적은 것으로 사료된다. 어류 군집 결과를 다변수 건강성 평가 메트릭에 적용한 결과, 팔당호 유입하천 대부분에서 수질에 민감한 민감종과 충식성 어종이 빈약했고 내성종과 잡식종 비율이 높았다. 어류생물지수 평가 결과, 봄과 가을 조사에서 모두 B등급 "양호"를 나타낸 하천은 4개 하천(N1, N4, N5, K3)이었고, 우산천(K1)은 가을철 조사에서 D등급 "악화"로 조사되었다. 수계별로는 북한강으로 유입하는 하천이 가장 양호한 것으로 조사되었다. 물리적 서식지를 평가한 결과, 수계별로는 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며 4개 하천(S1, S4, N4, N5)이 II등급(양호)으로 평가되었고 나머지 11개 하천은 III등급(보통)이었다. 대부분의 하천이 인위적인 하천정비 등으로 인하여 수로변경도($M_6$)와 여울빈도 및 하천굴곡도($M_7$) 항목이 낮은 점수를 나타내었다. 조종천(N4)과 문호천(N5)은 생물지수 평가와 물리적 서식지 평가 모두 "양호상태"로 조사되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권5호
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• pp.358-363
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• 2009

유역관리 계획이 하천 수질에 미치는 영향을 분석하기 위하여 HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) 모델을 경안천에 적용하였다. BASINS 3.1 GIS 프로그램에 DEM (Digital Elevation Model), 토지이용도, 하천도, 환경기초시설 등을 입력하여 경안천 유역을 총 57개 소유역으로 구분하고 모델 입력 자료를 산출하였다. 먼저 관측된 기상 및 하천 수량 자료를 이용하여 수문 모델의 타당성을 확인한 후 수질 모델을 보정하고 검증하였다. 적용한 수질은 수온, DO, BOD, $NO_3-N$, $NH_3-N$, Org-N, TN 그리고 TP이며, 대부분의 경우 측정치와 예측치가 적절히 일치하였다. 보정 및 검증 완료된 모델을 활용하여 소유역의 수질관리 방안에 따른 경안천 본류의 수질개선 효과를 분석하였다. 적용한 시나리오는 세 가지로, 첫째, 유역관리 활동을 통한 지천 수질개선, 둘째, 환경기초시설의 확충과 처리수질 향상, 그리고 셋째, 이 두 가지를 동시에 적용하는 것이다. 예측결과에 따르면 환경기초시설 확충과 처리수질 향상이 유역관리를 통한 지천 수질개선보다 효과적인 것으로 나타났다. 경안천이 만족할 만한 수질로 개선되기 위해서는 두 가지 방안이 모두 적용되어야 하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.161-168
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• 2009

본 연구에서는 팔당댐 지점을 중심으로 상류에 위치하고 있는 소양강, 충주 다목적댐 운영에 따른 빈도홍수량의 거동변화를 분석하고자 하였다. 이를 연구하기 위해서는 동일기간의 댐운영 여부에 따른 두 계열(조절유량, 비조절 유량)의 홍수량 자료를 합리적으로 획득하는 것이 무엇보다 중요하다. 홍수량 산정을 위해서는 단기 강우-유출모형을 이용해야 하지만, 계산의 어려움과 유역의 비선형으로 인해 그 결과를 증명하기 매우 어려운 현실이다. 따라서 상대적으로 유역면적이 클수록 일유량과 홍수량의 관계가 비교적 일정한 경향을 보인다는 점에 착안하여, 장기유출모형인 SWAT-K를 이용하여 댐운영 여부에 따른 두 계열의 일유량을 모의하였다. 일유량과 홍수량의 상관관계로 모의된 일유량을 홍수량으로 유도한 후, 댐운영 여부에 따른 빈도홍수량의 변화특성을 파악하였다. 홍수빈도분석을 위해 사용된 분포는 Extreme Type-I이며, 매개변수 추정은 L-moment 방법을 이용하였다. 연구결과에 따르면, 소양강, 충주 두 다목적댐 운영이 이루어지지 않은 상황에 대한 팔당댐 지점에서의 100년 빈도홍수량에 비하여, 소양강댐, 충주댐, 소양강과 충주댐의 운영유무에 따른 3가지 시나리오에 대한 빈도홍수량은 각각 91, 83, 71 % 규모로 분석되었다. 본 연구는 유역면적이 상대적으로 넓은 유역에서 댐운영 여부에 따른 빈도홍수량의 변화를 파악할 수 있는 새로운 시도였다. 이는 일유량 자료의 이용 및 분석에 있어 이수적인 측면뿐만 아니라 치수적인 측면에서의 활용성을 높일 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제9권1호
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• pp.24-35
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• 2022

수질분야에서 물재해 안정성 강화를 위해 과거와 현재의 수질을 분석하여 예측하는 기술을 지속적으로 고도화하는 것이 필요하며 데이터 기반의 예측 모형이 하나의 대안으로 대두되고 있다. 데이터 기반 모형은 복잡하고 광범위한 자료의 양을 기반으로 구축되기 때문에 보다 신뢰도 있는 결과를 얻을 수 있는 입력자료의 조합을 위한 상관관계 분석방법의 적용이 필수적이다. 본 연구에서는 보다 신속하고 정확한 데이터 기반의 수질 예측 모형을 구성하기 위한 선행단계로 Gamma Test를 적용하였다. 먼저 팔당댐의 다양한 수문조건에 따른 해당 유역의 복잡성과 정밀성이 재현된 과거와 현재의 일단위 수질을 최대한 확보하고자 물리적 기반 모형 (HSPF, EFDC)을 구동하였다. 팔당댐 수질예측지점과 팔당댐으로 유입되는 주요 하천의 수질을 대상으로 Gamma Test를 수행한 후 해석결과 (Gamma, Gradient, Standar Error, V-Ratio)를 통해 최적의 자료조합을 선정하는 방법을 제시하였다. 본 연구의 결과는 데이터 기반 모형 구축 시 반복적인 수행과정을 생략하여 시간을 단축하면서 보다 효율적으로 최적의 입력자료를 선정할 수 있는 정량적인 기준을 보여준다.

• 한국물환경학회지
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• 제27권5호
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• pp.625-633
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• 2011

A long-term water quality monitoring in the Han River Basin reveals a consistent increasing trend for the concentration of refractory organic matter (R-OM) in major monitoring sites of the watershed. Because the determination of R-OM concentrations typically requires a long time of microbial incubation, it is essential to present the estimation indices for R-OM for an efficient watershed management. In this study, a number of surface water samples were classified into three groups, each of which were collected from Lake Paldang, rivers at rain and non-rain events, respectively. The corresponding R-OM concentrations were correlated with biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), and total organic carbon (TOC) concentrations as well as ultraviolet and fluorescence intensities of the filtered samples. Among the traditional organic matter parameters, TOC exhibited the highest correlation coefficient with the R-OM concentrations regardless of the types of the sample groups. The equations for conversing TOC into R-OM concentrations were finally suggested as $0.43{\times}TOC+1.12$, $0.44{\times}TOC+0.61$, $0.24{\times}TOC+1.28$ for river samples at rain and non-rain events, and lake samples, respectively. TOC-BOD(C), the values of the TOC concentrations subtracted by carbon-converted BOD concentrations, was a good index for estimating the absolute concentrations of R-OM. UV absorbance at 254 nm was well correlated with R-OM concentrations of river samples while fluorescence intensities at 350 nm showed an excellent relationship with R-OM concentration of the lake samples. Our results suggests that simple spectroscopic parameters could be applied for in-situ monitoring tool techniques in watersheds.

• 생태와환경
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• 제49권4호
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• pp.354-374
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• 2016

본 연구는 2012년 5월부터 2015년 12월까지 북한강과 남한강의 유입부를 포함하는 팔당호의 5개 지점에서 시공간적 수질 변동성을 강우 수문학과 비교 고찰하였다. 조사기간 동안 기초 수질요인들의 변동은 계절적 영향이 컸다. 특히, 수온성층은 수심이 깊은 댐 부근에서 형성되었고, 연도에 따라 빈산소 장기화도 관찰되었다. 질소(N) 계열 영양염의 증가는 유량이 빈약할 때 나타났고, 이때 $NH_4$는 하수 처리수의 영향을 크게 받아 $NO_3$와 상반되는 경향을 나타내었다. 인(P)의 증가는 유량이 크거나 극심한 가뭄이 지속될 때이었고, P 영양염 결핍도 빈번하게 관찰되었다. Chl-a의 증감은 유량 변동과 역상관 관계를 보였고, 그 값이 높을 때 AGP 값은 낮았다. 팔당호의 수질 변동성은 유역으로부터 하수 처리수(총량: $472{\times}10^3m^3d^{-1}$)의 오염원을 기반으로 한 유입, 방류 및 취수의 패턴에서 직간접적 관련성과 그 영향을 찾을 수 있었다. 또한 수질의 시공간적 변동 과정에서 기상(장마, 태풍, 이상강우 및 폭염더위) 수문(유량과 수위)학적 인자는 펄스, 희석, 역류, 흡수, 농축 및 침전 등 형태로서 작용하였다. 하천형 저수지인 팔당호의 수질 변동은 매우 역동적이며, 국내 최대 상수원의 오염 수준을 경감하기 위한 실효 대책으로 기상 수문에 기초한 육수학적 조사연구와 P-free 하수 처리 정책 실현의 필요성을 제안한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1031-1034
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• 2010

지난 2008년 11월 중앙정부와 팔당수계 7개 시 군은 수질보전과 더불어 지역사회의 개발을 위해 2008년 '수질오염총량관리제도'(이하 오총제)의 의무제 도입을 합의하였다. 오총제의 의무제 도입에 따라 수행되어야 할 각 유역별 토지이용 특성 분석 및 배출되는 오염물질의 정도의 명확한 규명이 이루어지지 않고 있기 때문에 유역관리의 방향 설정이 어려운 상황에 놓여있다. 이에 본 연구는 기존의 농도규제에서 좀 더 과학적 수질관리 기법인 총량관리 개념의 '수질오염 총량관리제도'의 도입에 따라 효율적이며 과학적인 소유역 관리를 위해, 토지이용과 오염물질 유출 간의 관계를 파악하고자 하였다. 대상유역은 앞서 언급한 7개 시 군의 각각 주요 하천 3개소를 선정하여 총 21개소를 2009년 6월부터 12월까지 7개월 동안 월 3회씩 BOD 및 COD를 모니터링하였다. 또한 그 유역을 전수조사를 통해 토지이용도를 조사하였다. 연구결과를 요약하면, 토지이용에 따른 산림지역이 가장 많은 지역은 가평군 남양주시로 나타났고, 도시 및 주거지가 많은 지역은 여주군, 용인시 및 이천시이며, 농지가 많은 지역은 양평군 여주군으로 나타났다. COD 및 BOD의 배출 정도는 농지와 도시 및 주거지가 많은 지역에서 높은 수준(p<$0.05^*$)으로 나타났으며, 특히 도시 및 주거지가 많은 유역에서 그 정도가 더욱 심각한 것으로 나타났다. 이에 반하여 임지의 토지 이용률이 증가할수록 BOD 및 COD 평균농도는 감소하는 것으로 나타났다(p<0.001).

• 생태와환경
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• 제51권4호
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• pp.287-298
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• 2018

강우부족현상이 지속되었던 2015년 팔당호에서의 이화학적 요인과 동물플랑크톤 군집 특성은 선행연구에서의 몬순기후에 의한 강우와 수리 수문학적 요인의 영향을 받아 변화하던 동물플랑크톤 군집과 다른 양상을 나타냈다. 조사기간 동안 팔당호의 수리학적 체류시간은 2014년부터 지속된 강우부족현상에 영향을 받아 2013년대비 크게 증가하였다. 이에 따라 유입 방류량이 감소하여 팔당댐앞(St.1)의 이화학적 수질은 호소형 특성의 남한강수역(St.2) 수질보다 하천형 특성의 북한강수역(St.3) 수질과 비슷한 특성이 나타났다. 동물플랑크톤의 군집변화는 봄(3~5월)에는 주로 소형 윤충류(Syncheata, Keratella)가 우점하였으며, 여름(7~9월)에는 집중호우가 적어 연중 가장 높은 현존량을 기록했으며 우점종은 윤충류인 Keratella cochlearis와 원생동물인 Difflugia corona로 나타났다. 가을(9~11월)에는 수온이 감소함에 따라 윤충류와 원생동물의 현존량이 감소하고 요각류 유생(Nauplius)이 우점하는 천이를 보였다. 통계분석결과 복합적 수계의 특성을 보여주는 팔당호에서 북한강수역은 하천형, 남한강수역과 경안천수역은 호소형 특성으로 지점별 상이하게 구분되며, 이에 따라 동물플랑크톤 군집 또한 영향을 받을 수 있음을 나타냈다.