• 한국물환경학회지
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• 제37권6호
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• pp.469-482
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• 2021

The recent climate change and urbanization have seen an increase in runoff and pollutant loads, and consequently significant negative water pollution. The characteristics of the pollutant loads vary among the different flow regime depending on their source and transport mechanism, However, pollutant load reduction based on flow regime perspectives has not been investigated thoroughly. Therefore, it is necessary to analyze the effects of concentration on pollutant load characteristics and reductions from each flow regime to develop efficient pollution management. As non-point pollutants continuously increase due to the increase in impervious area, efficient management is necessary. Therefore, in this study, 1) the characteristics of pollutant sources were analyzed at the Dalcheon Basin, 2) reduction of nonpoint pollution, and 3) reduction efficiency for flow regimes were analyzed. By analyzing the characteristics of the Dalcheon Basin, a reduction efficiency scenario for each pollutant source was constructed. The efficiency analysis showed 0.06% to 5.62% for the living scenario, 0.09 to 24.62% for the livestock scenario, 0.17% to 12.81% for the industry scenario, 9.45% to 38.45% for the land scenario, and 9.8% to 39.2% for the composite scenario. Therefore, various pollution reduction scenarios, taking into account the characteristics of pollutants and flow regime characteristics, can contribute to the development of efficient measurements to improve water quality at various flow regime perspectives in the Dalcheon Basin.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.980-987
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• 2012

비점오염원은 세정에 의해 하수관 내로 유입되어 수계까지 흘러 수계의 오염부하를 가중시킬 뿐만 아니라, 관의 상태에 따라 누수 및 월류를 야기하여 오염을 일으킨다. 이에 따라 하수관거의 유지관리 및 환경오염 방지를 위한 관거내 하수의 유량, 수질, 불명수 및 월류 등을 효율적으로 관리하기 위한 모니터링의 필요성이 증가하고 있다. 그러나 하수관거의 경우, 지하에 설계되며 그 구조 및 연결이 복잡한 특성으로 인해 실제 하수관거에 대한 모니터링은 쉽지 않다. 본 연구에서는 시스템해석이론에 기초한 하수관망 오염제거 해석과 관망 모니터링 및 이상진단방법을 제시하였다. 먼저 하수관망 공정모사 프로그램인 Stormwater & Wastewater Management Model for expert (XP-SWMM)을 이용하여 관망 내의 오염물질의 거동패턴을 해석하였다. 둘째, 다변량 통계 모니터링을 이용하여 하수관망 내의 수질 모니터링 및 하수관망 유출을 탐지하는 관망 이상 진단을 수행하였다. 정적/동적 상태 시스템에 기초한 하수관망 오염 매카니즘 해석결과, 강우시 총질소와 총인 부하량이 비강우시보다 급격하게 증가함을 확인하였으며, 이는 수계의 오염부하를 가중시킬 것으로 판단되다. 이에 따라 하수관망 내 유출은 강우로 생긴 유량 및 유입오염물질의 농도 증가로 인한 관망이상으로 사료된다. 제안된 하수관망 모니터링 및 이상진단 기법은 도시 유역에서의 비점오염원 관리와 지속적인 모니터링에 있어 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국물환경학회지
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• 제29권3호
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• pp.365-376
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• 2013

The purpose of this study was to evaluate effects of spatio-temporal changes in land uses and rainfall magnitude using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Prior of application of the model to real-world problem, the model should be calibrated and validated properly. In most modeling approaches, the validation process is done assuming no significant changes occurring at the study watershed between calibration and validation periods, which is not proper assumption for agricultural watersheds. If simulated results obtained with calibrated parameters match observed data with higher accuracy for validation period, this does not always mean the simulated result represents rainfall-runoff, pollutant generation and transport mechanism for validation period because temporal and spatial variables and rainfall magnitude are often not the same. In this study SWAT was applied to Mandae study watershed in Korea to evaluate effects of spatio-temporal changes in landuses using 2009 and 2010 crop data for each field at the watershed. The Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) values for calibration and validation with either 2009 or 2010 was evaluated and the NSE value for calibration with 2009 and calibration with 2010 were compared. It was found that if there is substantial change in land use and rainfall, model calibration period should be determined to reflect those changes. Through these approaches, inherent limitation of the SWAT, which does not consider changes in land uses over the simulation period, was investigated. Also, Effects of changes in rainfall magnitude during calibration process were analyzed.

• 한국환경농학회지
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• 제29권3호
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• pp.273-281
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• 2010

본 연구는 강원도 원주 지역의 계분 퇴비화 시설 인근의 농경지 토양, 지표수 및 저질토에 대한 TCs계열 3종(TC, CTC 및 OTC), SAs 계열 3종(SMX, STZ 및 SMT), IPs 계열 3종(LSL, MNS 및 SLM) 및 MLs 계열 1종(TYL) 등 총 4개 계열 10종의 항생물질을 선정하여 영농시기 별 잔류특성을 조사하였다. 토양 시료의 경우 TCs가 다른 계열 항생물질과 비교하여 가장 높은 농도로 검출되었으며 이는 TCs 내 케톤기와 토양 내 2가 양이온이 복합체를 형성, 표토에 강하게 흡착되어 심토까지 이동하지 않고 축적된 것으로 추측된다. 반면 TCs와 비교해 토양 내 SAs 잔류량이 낮은 이유는 적은 사용량과 낮은 흡착계수에서 기인된 것으로 판단되었다. 수질시료의 TCs는 집중강우로 인한 토양유실 및 이후 유량 감소로 인해 6월보다 9월에 높은 농도를 보였다. 저질토 내 TCs 농도 증가 이유가 양이온간의 복합체 형성, 이온교환 및 부식산의 수소결합으로 인해 지표수로 유입된 TCs가 저질토로 흡착, 축적되었기 때문으로 판단된다. 본 연구를 통해 계분퇴비 시용시 주변환경으로 높은 농도의 항생물질이 유입될 가능성이 있으며, 이로 인해 토양 내 내성 박테리아 생성 및 생태계 교란뿐만 아니라 직 간접적으로 인간에게 피해가 우려되는 바 지속적인 모니터링을 통한 관리방안 마련이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제23권4호
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• pp.372-380
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• 2021

비점오염물질 및 고농도 가축분뇨는 수계 및 습지 수질 악화의 주요 원인으로 보고되고 있으며, 이를 관리하기 위한 방안으로 저영향개발기술 (Low Impact Development, LID)에 대한 관심이 증가하고 있다. 인공습지는 다양한 오염물질 저감 기작을 기반으로 가축 사육 농업지역 내 비점오염원 관리 방안으로 제시되고 있다. 이에 본 연구에서는 전라북도 J시 내 경작지 및 가축 사육 지역을 대상으로 현장 모니터링 및 모델링을 기반으로 인공습지의 적용성 평가를 실시하였다. 연구대상 지역의 강우 시 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC) 농도는 건기 시와 비교하여 BOD 기준 약 27배 이상 높은 것으로 나타나 비점오염원 관리가 시급한 지역으로 나타났다. 모델링 기반의 인공습지 저감 효율은 BOD 57.5%, TN 48.9% 그리고 TP 64.2%를 보였다. 하지만, 다량의 강우유출수가 발생하는 시점과 동절기에는 다소 효율이 감소하는 경향을 보여 해당 시기 인공습지 운영에 관리가 필요할 것으로 판단된다. 마지막으로 본 연구 결과는 인공습지가 가축 사육 농업지역 내 안정적인 비점오염원 관리가 가능한 대안으로 제안될 수 있는 것을 보여준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.28-28
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• 2023

Most countries worldwide are finding it difficult to make decisions regarding the utilization of water resources and the ecological flow protection of rivers because of serious water shortages and global climate warming. To overcome this difficulty, accurate ecological flow processes and protected ecological objectives are required. Since the introduction of the concept, ecological flow calculations have been developed for more than 60 years. This technical development has always been dominated by countries such as the United States, Australia, and the United Kingdom. The technical applications, however, vary substantially worldwide. Some countries, for instance, did not readjust the method because of a lack of understanding of the ecological effect or because they failed to achieve elaborate scheduling. Mostly, readjustments were not made because the users could not make their choices from among numerous methods for ecological flow. This paper presents three research results based on a systematic review of 240 methods with clear connotation boundaries. First, the ecological flow algorithm was developed along with the scientific and technological progress in the river ecosystem theory, ecohydrological relationship, and characterization and simulation of hydrological and hydrodynamic processes. In addition, the basis of the method has evolved from the hydrological process of the ecosystem, hydraulics-habitat conditions, and social development interference to whole ecosystem simulation. Second, 240 methods were classified into 50 sub-categories to evaluate their advantages and disadvantages according to the ecological flow algorithms of hydrology, hydraulics, habitat, and other comprehensive methods. According to this evaluation, 60% of the methods were not suitable for further application, including the method based on the percentage of natural runoff. Furthermore, the applicability of the remaining methods was presented according to the evaluation based on the aspects of allocation of water resources, water conservancy project scheduling, and river ecological evaluation. Third, In the future, most developing countries should strengthen the guarantee of high-standard ecological flow via a coordination mechanism for the ecological flow guarantee established under a sustainable framework or via an ecological protection pattern at the national level according to the national system. Concurrently, a reliable ecological flow demand process should also be established on the basis of detailed investigation and research on the relationship between river habitats, ecological hydrology, and ecological hydraulics. This will ensure that the real-time evaluation of ecological flow forces the water conservancy project scheduling and accurate allocation of water.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6B호
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• pp.503-512
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• 2009

물 순환과정을 평가하기 위한 도구로 사용되는 수문모형은 크게 분포형 모형과 집중형 모형으로 구분할 수 있다. 지형 특성 자료의 제공과 활용을 위한 시스템이 등장하고 컴퓨터 계산 능력이 발달하면서 과거 집중형 모형에서 분포형 모형을 이용한 연구와 적용이 진행되고 있다. 개념적, 경험적 의미가 큰 집중형 모형과는 달리 분포형 모형의 경우, 격자 기반의 유역 특성 및 강우 자료로부터 초기 매개변수 값(first-guess value)을 추정하기 때문에 모형 보정 시 미세한 매개변수 조정이 요구된다. 따라서 모형 내 구성된 매개변수별 특성과 민감도를 정확하게 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 물리적 기반의 분포형 모형인 $Vflo^{TM}$모형의 매개변수별 민감도를 분석하기 위하여 중랑천 유역을 대상유역으로 선정하고 적용하였다. 이를 위하여 중랑천 수계 하천정비기본계획(경기도, 1996)을 참고하여 재현기간 100년에 지속시간 6시간 설계강우를 작성하고, 이로부터 각 매개변수 변화에 따른 유출량 변화를 모의하였다. 그 결과, 수리전도도는 유역 전체의 유출고에 영향을 주는 것으로 나타났고 지표면 조도계수는 첨두 발생시간의 변화없이 첨두유량값 즉, 수문곡선의 형태에 민감하게 반응하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 하도 구간의 조도계수는 비슷한 유출고에 대하여 첨두유량값과 도달시간에 매우 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다.

• 환경정책연구
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• 제10권1호
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• pp.49-70
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• 2011

농업 지역에서의 비점 오염원에 대한 기작과 발생을 해석하기 위해 많은 노력이 진행되고 있다. 또한 우리나라뿐 아니라 다른 나라에서도 수질 악화가 점점 심해지고 있는 것이 사실이다. 비점 오염물질은 직접유출과 기저유출로 분리되어 하천으로 이동된다. 보통 지하수는 지표수에 비여 수질이 양호하다고 여기지만 농업지역에서의 오염된 하천 주위의 지하수 오염은 심각할 수 있다. SWAT 모형은 용성 및 정확도가 높기 때문에 수문 및 수질 연구에 있어 국내외에서 널리 사용되고 있다. 하지만 SWAT 모형은 소유역별 수문학적 반응단위인 HRU를 이용하여 유역 내 수문 및 수질을 평가하는데, 소유역 내 HRU의 공간적인 정보를 표출하도록 되어 있지 않기 때문에 다양한 영농방법이 지표수 및 지하수에 미치는 영향을 공간적으로 분석하는 데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 SWAT 모형의 단점을 개선할 수 있는 SWAT HRU Mapping module을 개발하였으며 이를 횡계 2리 유역에 적용하여 지하수 함양량 및 대수층 유입 $NO_3-N$ 부하량 및 농도를 분석하였다. 이에 따라 농경지에서 대수층으로 유입되는 $NO_3-N$ 부하량이 산림에 비해 상당히 많은 것으로 분석되었다. 또한 같은 밭 지역이라고 해도 재배되는 작물의 종류 및 시비량 등에 따라 대수층으로 유입되는 오염부하에는 상당히 다른 영향이 있을 수 있으며, 재배작물과 토양 특성에 따라 $NO_3-N$이 대수층으로 유입될 것으로 판단된다. 본 연구에서 개발된 SWAT HRU Mapping module은 유역에서의 기저유출을 통한 오염원의 시공간적 분석을 하는 데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다.