• 한국물환경학회지
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• 제27권5호
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• pp.634-645
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• 2011

A newly developed rainwater harvesting (RWH) system reliability model is evaluated for roof area of buildings in Haeundae District of Busan. RWH system is used to supply water for toilet flushing, back garden irrigation, and air cooling. This model is portable because it is based on a non-parametric precipitation generation algorithm using a markov chain. Precipitation occurrence is simulated using transition probabilities derived for each day of the year based on the historical probability of wet and dry day state changes. Precipitation amounts are selected from a matrix of historical values within a moving 30 day window that is centered on the target day. Then, the reliability of RWH system is determined for catchment area and tank volume ranges using synthetic precipitation data. As a result, the synthetic rainfall data well reproduced the characteristics of precipitation in Busan. Also the reliabilities of RWH system for each of demands were computed to high values. Furthermore, for study area using the RWH system, reduction efficiencies for rooftop runoff inputs to the sewer system and potable water demand are evaluated for 23%, 53%, respectively.

• 한국농공학회논문집
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• 제64권3호
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• pp.33-43
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• 2022

South Korea's agricultural nitrogen balance and phosphorus balance rank first and second, respectively, among OECD countries, and proper nutrient management is required to preserve the water quality of rivers and lakes. This study evaluates the effects of furrow mulching on the reduction of non-point source pollution (NPS) load from a sloped upland. The study site was Wanju-gun, Jeollabuk-do, and the survey period was from 2018 to 2019. The slope of the testbed was 13%, and the soil type was sandy loam. The cropping system consisted of maize-autumn Chinese cabbage rotation. The testbed was composed of bare soil (bare), control (Cont.), furrow vegetation mulching (FVM), and furrow nonwoven fabric mulching (FFM) plots. Runoff was collected for each rainfall event with a 1/100 sampler, and the NPS load was calculated by measuring the concentrations of SS, T-N, and T-P. The NPS load was then analyzed for the entire monitoring and crop cultivation periods. During the monitoring period, the effect of reducing the NPS load was 1.5%~44.5% for FVM and 13.1%~55.2% for FFM. During the crop cultivation period, it was 1.2%~80.5% for FVM and 27.0%~65.1% for FFM, indicating that FFM was more effective than FVM. As the NPS load was fairly high during the crop conversion period, an appropriate management method needs to be implemented during this period.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.504-504
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• 2023

최근 세계적인 기후변화로 인한 홍수의 빈도 및 규모가 커지게 되면서 최초 구조물의 설계시의 설계용량을 초과하는 국지적 집중호우가 발생하고 있다. 이는 도시방재를 위하여 기계획하였던 내수배제 시스템의 설계성능을 넘어 도시지역에 침수를 유발하게 된다. 이에 대한 해결책으로 도시의 내수배제 시스템을 개선하기 위한 우수저류조, 우수관거개선 등이 이루어지고 있지만 설치 이후 구체적인 효과분석이 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 우수저류시설의 설치 여부에 따른 침수발생 양상을 분석하고 우수저류시설 침수저감효과를 정량적으로 분석할 수 있는 방안을 제시하였다. 이를 위하여 XP-SWMM을 이용하여 2차원 침수해석 모의를 실시하였고 다양한 조건에서의 모의를 위하여 2차원 침수해석 모의조건을 설정하였다. 기계획된 우수저류시설의 설계시의 임계지속기간을 기준으로 IDF Curve를 통하여 설계강우량, 확률강우량 및 방재성능목표량을 재산정하였고 Huff4분위법을 이용하여 강우분포를 시켜 XP-SWMM에 적용하였다. 또한, 유역 최종 방류구에서 기점수위 조건과 자유방류 조건을 분리하여 모의하였으며 최종적으로 우수저류시설의 설치여부에 따른 2차원 침수해석을 실시하였다. 2차원 침수모의 결과를 이용하여 월류량의 저감율과 격자별 침수심 분포 분석을 진행하였다. 월류량은 총량적인 지표를 가지고 있지만 격자별 침수심 분포 분석은 격자의 최대 침수심을 0.1m 간격으로 나누어 각 단계별 침수심 격자의 발생빈도를 산정하였다. 제안된 방법을 사용하여 분석을 진행한결과 우수저류조를 설치한 후에 격자의 최대침수심이 더 낮은 침수심 단계로 이동한 현상을 확인하였다. 이는 구조물의 설치 후에도 침수가 일어난다는 양적인 면이 아닌 격자의 침수심 분포 양상을 통해 도시침수에 직접적으로 저감이 나타나 효과를 기여할 수 있다는 지표라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2023

본 연구는 청계천 유역에 대하여 미래 저영향개발을 고려한 도시 수문순환 변화를 전망하였다. 새로운 기후변화 시나리오에 대하여 유출량 변화 특성 및 저영향개발 요소기술의 적용을 통하여 유출량 감소 변화를 분석하기 위하여 18개의 GCM을 선정하였고, 이를 통하여 생산된 강수량 자료를 활용하였다. 그리고 기후변화 시나리오의 새로운 개념인 SSP 시나리오를 적용하였다. SSP2-4.5 및 SSP5-8.5 시나리오에 대하여 2046년~2075년 기간에 대한 강수량의 변화는 현재 대비 SSP2-4.5 시나리오에서 13.9%와 SSP5-8.5 시나리오에서 20.6%의 증가가 전망되었다. 그리고 미래 기간에 대하여 저영향개발을 고려하여 SWMM을 이용하여 유출량의 저감 변화를 모의하였다. 그 결과 GCM별 또는 저영향개발 요소기술의 조합에 따라 유출량 저감 차이는 있으나 투수성포장 및 침투도랑을 유역 전체에 적용했을 경우 가장 효과가 좋았다. 그 효과는 투수성포장은 SSP2-4.5 시나리오에서는 14.2%, SSP5-8.5 시나리오에서는 13.5%의 유출량 저감 효과를 나타내었고, 침투도랑은 SSP2-4.5에서 14.0%, SSP5-8.5에서 14.2%씩 유출량이 저감되는 것으로 분석되었다. 이 연구는 약 10년 이상 소요되는 도시 수문순환 계획의 이행을 고려하여, 앞으로 20년 후의 기후에 대한 도시 수문순환의 변환을 전망하였다. 그러므로 향후 우리나라 수도 서울의 도시 수문순환 등의 지속가능성 확보에 기여 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.285-285
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• 2021

급격한 기후변화의 영향으로 강수량은 증가하는 반면 강수일수는 점차 감소하며, 지속적인 도시화로 인해 불투수 면적이 증가하여 침투량은 감소하고 우수 유출량은 증가하고 있다. 이러한 우수 유출량의 증가로 인한 홍수피해에 대한 대책으로 분산형 유출저감 시설인 저영향개발(LID)이 해결방안으로 제시되고 있다. 기존연구에서는 대부분 LID 시설별 우수 유출 저감 효과를 분석하거나, LID 시설의 설치 비율과 강우빈도를 다양하게 적용하여 유출량과 침투량 등을 분석하였다. 그러나 기후변화로 인하여 미래 호우 패턴은 과거와는 다를 것으로 예상되므로 장기적인 측면에서 기후변화 시나리오에 따른 분석을 수행할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 대표농도경로(RCP)에 따른 기후변화를 반영한 미래 호우사상에 대하여 LID 적용 면적 대비 최고의 효율을 나타낼 수 있는 LID 적용 비율을 산정하였다. 이를 위해 빈번하게 침수피해가 발생하는 동대문구에 위치한 용두빗물펌프장 유역을 선정하였으며, 다양한 LID 기법 중 설치가 용이한 투수성 포장과 옥상녹화, 그리고 도로와 단지에 적용성이 높고 저류기능과 여과기능 등이 있는 식생 체류지를 대상 LID 기법으로 선정하였다. 과거와 미래의 대표 호우사상에 대한 유출량을 SWMM으로 산정한 결과, 강수량은 110.5 mm에서 319.42 mm로 증가하였고, 지표 유출량은 87.346 mm에서 294.63 mm로 증가하였다. 그리고 LID 기법 중 세 가지를 모두 적용한 경우 지표면 유출량이 294.63 mm에서 100.3 mm로 가장 큰 폭으로 감소하였다. 또한 저감 효율이 가장 좋은 설치 면적 비율을 도출하기 위하여 다양한 LID 설치면적 비율에 대한 분석을 하였으며, 유역전체면적대비 적용면적비에 따른 우수유출 저감율을 저감효율로 정의한 결과, LID 설치비율이 60%인 경우가 지표 유출량은 1.37, 저류량은 0.50으로 가장 큰 효율이 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.269-279
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• 2009

대유역에서 계획홍수량 추정은 ARF, 강우 시공간분포 및 강우-유출 모형의 매개변수 등에서 많은 불확실성이 발생한다. 과거 동시 강우사상을 이용한 계획홍수량의 추정은 이들 불확실성을 개선할 수 있다. 본 연구는 과거 동시 강우사상과 저류 함수모형을 이용하여 대유역의 홍수량을 추정하는 방법을 제시하였다. 과거 동시 강우사상의 시공간분포를 이용하여 계획 강우량과 강우의 시공간분포를 산정하였고 비선형 강우-유출 반응을 재현할 수 있는 저류함수모형을 이용하여 홍수량을 추정하였다. 추정된 계획홍수량은 실측홍수량에 의한 빈도분석 결과와 비교하여 본 연구에서 제시한 홍수량 추정기법의 적용성을 평가하였다. 본 연구의 결과는 실측홍수량의 빈도해석과 비슷한 결과를 얻었으며 이는 대유역의 홍수량 추정에서 본 연구의 홍수량 추정과정을 충분히 이용할 수 있음을 보여준다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권3호
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• pp.134-141
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• 2005

경사지 밭작물 재배시 일반관행의 동계휴한 및 경운재배에 비하여 동계 헤어리뱃치 피복작물의 재배와 그것의 토양이용에 따른 토양유실의 감소정도 및 밭작물의 수량의 변화를 화이트클로버 living mulch 및 호밀녹비와 더불어 살펴보기 위하여 수원 작물과학원의 경사지 밭 포장에서 2000-2003년의 4년간 무경운 헤어리뱃치 토양피복의 처리와, 홍천 강원도 농업기술원 홍천옥수수시험장 경사지에서 2001-2002년의 2년간 헤어리벗치의 무경운토양피복, 헤어리벳치와 호밀의 경운녹비 처리를 두어 토양유실량 억제효과 및 작물의 수량성 변화를 살펴보았는데, 그 결과는 다음과 같다. 수원의 4년간 시험에서는, 경사지에서의 강우의 유실율이 무피복작물-경운의 관행구에 비해 헤어리뱃치 토양피복 (무경운) 및 화이트클로버 living mulch구에서 많이 감소하였고, 그에 따라 토양입자의 유실도 두 피복작물처리에 의해 현저히(관행의 약 10% 이하) 감소하였다. 더욱이 토양피복처리에 의한 토양업자유실 감소정도는 강우량이 증가할수록 더욱 감소하는 경향이었다. 헤어리뱃치피복 및 화이트클로버생체피복에서는 잡초의 발생도 억제되어 제초제의 사용이 필요 없을 정도로 관행 (무제초작업)에 비해 10-20% 밖에 잡초가 발생하지 않았다. 화이트클로버 living mulch구에서 옥수수 수량은 관행재배에 비해 많이 감소하였는데, 그 이유는 옥수수의 초기생육에서 옥수수가 클로버가 토양수분과 양분에 대해 경쟁관계에 있었기 때문으로 추측되었다. 그러나 헤어리뱃치토양피복에서의 옥수수의 수량은 제초처리와 관계없이 관행 (제초)에 비해 증가하였다. 따라서 토양보전 및 수량증가의 측면에서 헤어리뱃치의 토양피복처리가 우수한 것으로 나타났다. 2년간에 걸친 홍천옥수수시험장 경사지 시험에서는 호밀과 헤어리뱃치의 동계 피복작물재배에 따라 비작기의 토양유실을 피복작물 무재배 (관행)에 비해 토양유실을 약 95% 줄일 수 있었다. 하계 찰옥수수의 작기동안에는 무피복작물-경운에 비해 헤어리뱃치피복-무경운이 가장 토양유실억제효과가 컸으며 (관행의 2%), 호밀과 헤어리뱃치의 경운 (녹비)의 토양 유실량도 무녹비경운 (관행)의 약 30% 이하로 감소하여 하계 찰옥수수 재배 시 경운방법에 상관없이 토양유실 억제효과가 컸다. 찰옥수수의 수량을 보면, 호밀 및 헤어리뱃치 이용구 모두 표준질소시비에서 관행보다 증가하였으나, 무질소구에서는 호밀녹비 및 헤어리뱃치피복구는 질소공급이 적어 수량이 감소하였으나, 헤어리뱃치의 경운녹비구는 헤어리뱃치녹비의 질소공급에 의해 수량이 약 10% 증가하였다. 따라서 경사지에서 토양유실의 감소와 질소비료 절감의 두 가지를 만족할 수 있는 동계 피복작물로는 헤어리뱃치가 가장 우수한 것으로 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제22권4호
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• pp.21-27
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• 2014

양돈분뇨의 처리는 환경문제 해결과 자원으로서 이용 등이 중요한 의미가 있다. 따라서 본 연구는 이 두 가지 문제를 동시에 해결하고자 돈분퇴비가 시용된 논의 배수의 오염부하 저감을 위한 저류지 효과를 구명하고자 수행하였다. 경기도 수원시 권선구 서둔동 국립농업과학원 기후변화생태과 시험포장($17,15m^2$)에서 배수로 말단에 논 저류지($12m^2$)를 조성하였다. 2013년 5월부터 10월까지 영농기간 동안 강우사상시 저류지 유입 전인 논 배출수와 저류지를 통과한 배출수의 토사 및 $COD_{Mn}$, T-N, T-P의 부하량을 평가하여 저류지의 효과를 평가하였다. 영농기간 동안 논 저류지를 이용한 논의 유출량은 67.8% 저감되었고 토사를 포함한 부유물질과 $COD_{Mn}$의 총 부하량은 각각 79.8%와 71.9% 저감되었다. 또한 T-N과 T-P의 총 부하량은 각각 73.6%와 74.9% 저감되었다. 따라서 경지기반 정리되어 가축분뇨 퇴 액비 시용이 용이한 논의 경우에는 외부 수계로 배출되기 전 저류지를 설치하면 영양염류의 배출이 저감될 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권12호
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• pp.1193-1207
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• 2013

지나친 도시개발은 불투수면적의 증가로 인한 유출 증가를 야기하며 이는 홍수 및 비점오염에 대한 문제 및 기저유출감소로 인한 지하수위 감소에 따라 하천을 건천화시키는 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 저영향개발(LID, Low Impact Development) 기법이 제시되고 있다. 즉, LID 기법을 적용함으로써 개발 이전의 수문순환 상태를 모사하여 개발로 인한 영향을 최소화하고 물 순환구조를 개선하고자하는 연구가 진행되고 있다. 국내에서도 LID 개념의 도입이 지속적으로 증가함에 따라 소규모 배수 분구를 중심으로 연구가 진행되고 있다. 또한, 중규모 이상의 유역에 LID 기법을 적용 시 유역 내 수문학적 유출 특성과 오염 발생 특성 변화에 대한 분석 방안이 요구되지만 하수처리분구 단위의 수문학적 영향을 분석 할 수 있는 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 하수처리 구역 내 LID 기법의 적용에 따른 물순환 개선효과와 비점오염 저감효과 분석 및 기존 관리기법과의 비교를 통해 유역관리 측면에서의 적정 LID 설치면적 추정 방안을 검토하였다. LID 적용효과 분석을 위하여 소규모 배수 분구인 부산시 동래천 유역과 하수처리구역인 온천천 유역을 대상유역으로 선정하였으며 동래천 유역을 대상으로 LID 요소기술의 적용가능 면적을 추출하고 비율로 환산한 후 온천천 유역으로 확대 적용하였다. LID 요소기술 중 우리나라의 토지이용 밀집도를 고려하여 적용이 용이한 Green Roof와 Porous Pavement 및 도로에 설치되는 Street Planter를 선정하였으며 유역별로 구축된 LID 기법 기반의 SWMM 모형을 이용하여 토양특성과 강우특성을 고려한 물순환 기능 개선효과 및 비점오염량 저감효과를 분석하였다. 또한 온천천 유역을 대상으로 기존 비점오염 관리방안인 오염원 및 방류량에 따른 처리효율과 LID 적용 시의 처리효율을 비교하였으며 비교자료를 토대로 유역관리와 비용적인 측면을 고려한 적정 LID 설치비율로서 기존 비점오염 관리방안의 처리효율을 만족하는 LID 설치비율을 선정하고 이에 대한 적용 가능성을 검토하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권6호
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• pp.492-499
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• 2009

간척조성지 밭작물재배기술개발의 일환으로 점적관개가 간척지토양의 염농도관리와 배추 및 양배추의 생육에 미치는 영향을 구명하기 위하여 영산강간척지, 이원간척지 및 화옹간척지에 시험지를 조성하여 시험재배를 하였다. 점적관개는 표토의 염농도를 비교적 효과적으로 염스트레스 기준이하로 제어할 수 있었지만 토양의 염농도에 대한 공간변이성을 완전히 해소시키기에는 다소 한계가 있었고 이 공간변이성이 생산물의 상품화율을 낮추는 원인중의 하나로 생각되었다. 표토의 염농도가 높을수록 유거수의 염농도가 직선적으로 증가함으로 고농도의 유거수는 간척지의 염농도관리에 매우 중요한 변수로 작용할 수 있다고 판단되었다. 적기 이식재배를 한 이원간척지에서는 평균 수량이 배추가 약 6-7톤/10a, 양배추가 5톤 정도로 비교적 높은 수량을 보였고 상품화율도 배추 51.2%, 양배추 59.4%로 어느 정도 경제성이 있는 것으로 조사되었지만 적기에 비하여 이식이 늦은 화옹간척지와 영산강 간척지는 수량도 매우 낮았고 상품화율도 거의 없거나 매우 낮아 적기를 맞추지 못한 것이 저수의 가장 큰 변수였다. 배추와 양배추의 결구비대는 토양염농도가 증가할수록 로그함수적으로 감소하였고, 결구배추가 최고 구중의 50% 이하로 감소되는 토양EC는 적기에 이식한 이원간척지의 경우 배추 $6.1dS\;m^{-1}$ 양배추 $5.7dS\;m^{-1}$이었다.