• 한국지리정보학회지
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• 제20권1호
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• pp.137-151
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• 2017

도시표면의 건물정보는 빗물의 유출경로이며 또한 격자기반의 수치해석을 위한 빗물흐름과 건물 외곽을 구분하는 경계조건에 해당한다. 경계조건인 건물자료의 왜곡 최소화는 수치해석 결과의 사실성 확보를 위한 필수적 과정이다. 격자기반의 래스터 전환은 건물자료의 왜곡을 유발하기 때문에 왜곡의 정도를 완화시키기 위한 전처리로 건물 일반화가 필요하다. 본 연구의 목적은 건물 일반화가 일반주거지역의 빗물 유출경로 연속성에 미치는 영향을 분석하고 적정한 일반화 임계값과 수치해석 격자크기를 제시하고자 한다. 빗물 유출경로 연결성 평가를 위한 설명변수로는 일반화 임계값과 수치계산 격자크기를 사용하는 한편 종속변수로는 격자망의 단절 개수와 단절면적을 사용했다. 적정한 격자크기와 일반화 임계값 선정은 임의 격자크기와 임계값을 적용한 일반화 결과로부터 산출된 건물 면적 변화율과 단절 면적 변화율 각각을 비교하고 크기가 가장 낮은 것으로 하였다. 적정 임계값과 격자크기 범위는 각각 3m와 $5{\times}5m{\sim}10{\times}10m$ 이었다. 이를 적용한 결과 건물면적 증가율은 5%이하 그리고 단절면적 감소율은 94.4%이상이었다. 대상지 토지용도를 구분한 건물 일반화 모의 결과, 아파트 단지인 3종의 건물면적과 빗물 유출경로 연결성은 임계값 10m이하에서 크게 변하지 않았다. 한편 개별 주택인 2종 지역에서는 임계값 3m와 격자크기 $5{\times}5m$을 적용한 모의결과는 단절면적의 감소와 양호한 유출경로 연결성을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.478-488
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• 2017

도로변 등에 여과형 강우유출수 처리시설이 많이 이용되고 있으나, 유지관리의 최소화, 성능의 검증 및 최적 조건의 수립이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 강도가 우수하고 성형이 용이한 세라믹 여재를 사용하고, 하단 지지부와 상단의 여과조로 이루어진 상향류식 여과 시스템을 구성하고, SS 제거능과 역세척 조건을 검토하여, 최적 운전 조건을 설정하였다. 여과 선속도 20-40 m/h 조건에서 운전하였을 때, 총 고형물 부하 $30kg/m^2$에 이르는 조건에서도 최대 수두 손실 상승이 3 cm 내외이었으며, SS 처리 효율이 96% 이상으로, 안정적인 운전이 가능하였다. 운전 중의 손실수두와 여재층 공극률은 급수 모델에 의해 모사가 가능하였다. 특히, 하단 지지부에서 일정 입도 이상의 SS가 상당량 제거되어, 여과조에 부하를 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최적의 역세척 조건을 설정하기 위하여 공기 및 수세척의 시간과 유량, 그리고 정체수 배출 공정의 유무에 따른 영향을 확인하였으며, 실험한 모든 조건에서 만족할 만한 손실수두의 회복을 달성할 수 있었다. 다만, 역세척 직후 SS의 배출을 최소화하기 위해서는 공기세척과 수세척 공정 사이에 정체수 배출 공정의 도입이 효과적인 것으로 파악되었다. 본 연구에서 설정한 역세척 조건을 적용하였을 때, SS 부하 $400-450kg/m^2$의 여재층이 성공적으로 세척될 수 있어, 장기운전이 충분히 가능할 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제31권1호
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• pp.12-18
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• 2015

도시화는 자연적 물순환을 왜곡하고 다양한 오염물질을 배출하여 환경 및 생태계에 영향을 끼친다. 특히 도시화로 인한 수문특성의 변화는 지하수위 저하, 첨두유량 증가로 인한 도시홍수 유발, 비점오염물질 배출 부하량 증가 등의 영향을 끼치기에 한국을 비롯한 선진국에서는 강우유출수 관리방안으로 LID 적용을 국가적 목표로 하고 있다. 그러나 LID를 적용하였을 때의 수문학적 물순환 개선 및 환경적 효과에 대한 실험적 검증결과가 부족하여 LID의 적용과 확산이 낮은 수준이다. 따라서 본 연구에서는 LID 기술 중에서 침투도랑과 나무여과상자를 적용한 이후 수문학적 효과를 실험적으로 분석하였다. 본 연구에 적용된 침투도랑과 나무여과상자는 배수면적의 약 1%에 해당하는 면적을 가진 규모이며, 수문학적 효과 평가는 2010년 7월부터 2014년 7월까지 수행된 총 22회의 강우사상 모니터링 결과를 이용하였다. LID 적용 이후 침투와 저류로 인하여 첨두유량은 크게 감소하였으며, 첨두유량 발생시간도 크게 지체되는 것으로 나타났다. 또한 LID 시설의 침투와 저류기능은 강우유출수의 발생빈도, 유출발생시간 및 유출량을 크게 낮춘 것으로 나타나 LID 적용이 수문기능 회복에 크게 기여하는 것으로 분석되었다. 최대 첨두유량의 저감의 경우, 강우량이 30~40mm 정도일 때 침투도랑에서 약 61%였으며, 나무여과상자에서 33%였다. 이러한 연구결과로 볼 때 LID는 수문기능 개선에 크게 기여하는 것으로 평가되었으며, LID 설계시 저류능력과 배수면적이 중요한 설계인자가 될 수 있다는 결론을 도출하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.213-222
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• 2005

이 연구에서는 다양한 강우조건에 따른 도시유출모형, SWMM의 매개변수들이 계산 결과치에 주는 민감도를 분석하였으며 이를 위해 3개 배수구역에 대하여 모형을 적용하였다. 첨두 유출량에 대한 민감도는 $S_Q$ (=1.0-(첨두유출량의 최소값($Q_{p,min}$)/첨두유출량의 최대값($Q_{p,max}$)))로 나타내었으며 강우 조건으로서는 강우규모, 강우지속시간, 강우분포 등의 3가지를 채택하였다. 강우조건의 변화에 따라 전반적으로는 불투수면적비, 관로경사, 초기침투능 등이 계산 결과치에 주는 민감도가 큰 것으로 분석되었다. 강우규모의 증가에 따라 관로경사 및 조도계수에 의한 영향이 증가되었고, 강우규모가 작아질수록 지표면 유출관련 매개변수가 민감하였다. 한편, 강우지속시간의 증가에 따라 대부분의 지표면 유출 및 관거흐름에 대한 매개변수들의 민감도가 둔감해지는 경향을 보였다. 강우분포에 대하여서는 Huff 1분위에서는 불투수면적비가 가장 민감하였으며 4분위에서는 관거흐름과 관련된 매개변수들이 민감하였다. 이러한 경향은 유효우량의 계산과 지표 및 관거흐름에 대한 운동파 해석과정에 기인하는 것으로 설명될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.321-330
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• 2015

최근 수질 및 수문에 있어 도시화에 미치는 영향을 도시 지역 내 저영향개발 기법을 이용한 저감효율에 관하여 연구가 진행되고 있다. 하지만 저영향개발 기법의 정량적 효율성을 증명할 수 있는 방법이나 기준 설정과 관련한 논문은 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수문순환 체계를 재현 및 정량화할 수 있는 강우-유출 시뮬레이터를 개발하였고 실제 투수성 블록에 적용하였다. 이는 일반 블록과의 지표유출 및 중간유출 등 수문순환의 요소에 대하여 정량적으로 산정 및 비교함으로써 기기를 통한 투수성 블록의 효율성 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과로 투수성 블록의 경우 강우강도가 크고 지속시간이 길어질수록 지표유출량의 저감효과를 뚜렷이 확인할 수 있었으며, 50 mm/hr의 강우강도로 1시간동안 분사하여도 지표 유출이 전혀 발생하지 않도록 제어할 수 있었다. 그리고 본 연구에서 사용한 기기의 강우검증 과정을 통해 결과의 신뢰성을 높이고 투수성 블록뿐만 아니라 여러 LID 요소 효율성 검증에도 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 기기를 활용하여 저영향개발 요소기술별 유출의 저감효과분석을 위한 효율성 검증의 표준화를 정립하는 기초 연구로 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.245-256
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• 2010

이 연구에서는 FFC2Q모형의 WQUAL블럭의 기본이론과 적용성을 검토하고, 도시지역의 강우초기 시 집중적으로 발생하는 CSOs의 비점오염부하 특성을 분석하였다. 또한 비점오염물 축적량 산정법과 쓸림방정식에서 주요 매개변수들의 선택과 그 영향을 분석하였다. 군자 배수구역의 3개 강우사상에 대한 실측치와의 비교를 통해 첨두유출량, 총유출량, 총부하량, 첨두농도 발생시간 등을 적정하게 모의할 수 있었으며, 입력자료의 단순화에도 불구하고 SWMM, MOUSE 등과 대등한 계산 결과를 보였다. 강우분포와 관련하여서는, 초기에 집중도가 높은 Huff1 분포에서 오염부하가 다른 분포에 비해 빠르게 발생하였으며, 강우초기 $BOD_5$, COD의 부하량 증가율은 SS에 비해 크게 나타났다. 비점오염부하량은 일정 강우 초기에 집중되어 결국 총부하량에 이르며, 이후 강우지속에 따른 유출은 비점오염부하량에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 분석되었다.

• 대한지리학회지
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• 제41권4호
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• pp.418-434
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• 2006

본 연구에서는 곡성천을 대상으로 강우 유출수와 함께 배출되는 비점오염물질을 평가하기 위하여 산지 계류와 인위적인 영향이 큰 하류 지점의 유출특성을 조사하였다. 그 결과는 다음과 같다. 먼저 곡성천 수질형성에 영향을 미치는 주요 요인은 농경지와 주거지 등에서 유출되는 비점오염원에 기인할 것으로 생각된다. 강우 유출수는 시가지의 직접 유출성분과 농경지의 월류수가 빠르게 개입한 하류부의 유량이 상류 계류부보다 신속하게 반응하였다. 비점오염원에 의한 오염물질의 발생은 강우강도가 증가함에 따라 전반적으로 증가하는 경향을 보였으며 계류부의 SS, BOD, COD, T-P와 하류부의 BOD, COD, T-N이 초기 강우의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 하류부의 평균수질농도는 계류부에 비해 약 3-315배 증가하였으며, 특히 SS와 T-P의 배출이 극단적으로 증가하였다. 계류부의 강우 유출수 중 지표 유출수가 4.7%에 지나지 않는 반면에 하류부의 지표 유출수는 29%를 차지하고 있어 EMC증가의 중요한 요인으로 간주된다. 그리고 토지이용 형태에 따라 강우시 유출수의 증감의 변화에 따른 수질변화가 복잡하게 나타나고 있었으며, 비점오염원 관리에 있어서 무엇보다도 중요한 것은 초기 유출수의 저감방안의 해결이 가장 중요하다고 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.54-62
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• 2018

다양한 토지이용에서 발생된 영양염류는 수계 유입시 부영양화를 유발하며, 녹조발생의 원인물질이 되기에 비점오염원으로부터 영양염류를 저감하기 위한 LID 기법의 적용이 필요하다. 본 연구는 영양물질의 저감효율을 높이기 위한 하이브리드 인공습지(HCW)의 설계인자를 도출하고자 수행되었다. 하이브리드 인공습지는 공주대학교 천안캠퍼스내 100% 불투수층으로 이루어진 주차장 및 도로의 강우유출수 처리를 위하여 2010년에 조성되었으며, 현재까지 모니터링이 수행 중이다. 하이브리드 인공습지의 조성 이후 현재까지 수행 중인 모니터링 결과를 활용하여 산정한 TN의 평균 제거효율은 74%였으며, TP의 평균 제거효율은 72%로 나타났다. 이러한 TN 및 TP 제거효율은 일반적인 인공습지에 비하여 높은 제거효율이며 자유수면 습지 및 지표하 흐름습지에서의 활성화된 물리적 및 생태학적 기작에 기인한다. 하이브리드 인공습지의 효율적 영양물질 저감을 위한 중요설계인자는 유역면적 대비 시설면적의 비(SA/CA), 강우유출량, 강우강도 등으로 나타났으며, 영양물질 제거를 위한 최적 유입수의 C/N 비는 5:1에서 10.3:1로 산정되었다. 본 연구 결과는 도시지역의 강우유출수 내 영양염류를 고효율로 처리하고자 하는 하이브리드 인공습지의 효율적 설계에 사용 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.434-442
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• 2019

도시 내 빈번히 발생하는 홍수 피해를 해결하기 위한 대응 방안으로 자연상태의 수문순환 체계를 회복하기 위한 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되고 있다. LID 요소기술 중 하나인 생태저류지는 유역에서 발생하는 유출수를 저류 및 침투하여 우수 유출수 및 비점오염물질 저감효과를 갖는 시설로 다양한 연구가 진행되고 있으나, 유출저감효과에 대한 분석은 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수문 해석이 가능한 K-LIDM을 이용하여 소규모유역에서 생태저류지의 유출 저감효과를 분석하였다. 시나리오를 구성함에 있어 생태저류지의 저류용량을 증가시키거나 유역과 생태저류지를 분할하였고 확률강우량을 활용하여 단기강우를 모의하였다. 분석결과 저류용량 증가에 따라 20%, 분산형 시스템에서 5~15% 이상의 유출 저감효과를 나타냈으며 향후 생태저류지의 저류깊이, 지반의 침투능 및 유출부의 직경과 높이 등 다양한 시나리오에 대한 연구가 수행된다면 생태저류지의 물순환 효율성에 관하여 보다 정량적인 분석이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제20권4호
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• pp.314-321
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• 2018

비점오염원을 정량화하기 위해 국립환경과학원의 강우유출수 조사방법은 복합토지이용 유역 모니터링 방법으로 유출 초기 24시간동안은 1시간간격으로 채수 하는 것을 제안하였다. 그러나 고빈도 샘플링은 현장 및 분석 인력 및 비용이 과다해질 수 있다. 따라서, 본 연구는 1시간 간격 샘플링 방식에 비해 더 긴 샘플링 간격이 부하 추정에 미치는 영향을 조사하기 위해 풍영정천 유역을 토지이용현황에 따라 농촌 소유역, 도시 소유역, 유역말단으로 구분하여 채수 1시간간격과 다른 채수 시간간격에 따른 부하량의 차이를 비교하였다. BOD와 T-P는 4시간 간격까지는 부하량의 차이가 통계적으로 유의하지 않았지만, 1시간 간격 채수에 따른 부하량과 다른 채수간격 부하량의 차이가 10% 이하가 합리적이라고 판단 할 때 BOD와 T-P 모두 3시간 간격의 채수가 적합한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 효과적인 모니터링 체계를 구축하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.