• Membrane and Water Treatment
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• 제10권1호
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• pp.91-97
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• 2019

Application of bioretention systems in Korea is highly considered due to its minimal space requirements, appropriateness as small landscape areas and good pollutant removal and peak hydraulic flow reduction efficiency. In this study, the efficiency of two lab-scale bioretention types having different physical properties, media configuration and planted with different shrubs and perennials was investigated in reducing heavy metal pollutants in stormwater runoff. Type A bioretention systems were planted with shrubs whereas type B were planted with perennials. Chrysanthemum zawadskii var. latilobum (A-CL) and Aquilegia flabellata var. pumila (A-AP) respectively were planted in each type A bioretention reactors while Rhododendron indicum linnaeus (B-RL) and Spiraea japonica (B-SJ), respectively were planted in each type B bioretention reactors. Results revealed that the four lab-scale bioretention reactors significantly reduced the influent total suspended load by about 89 to 94% (p<0.01). Type B-RL and B-SJ reactors reduced soluble Cr, Cu, Zn, and Pb by 28 to 45% that were 15 to 35% greater than the soluble metal reduction of type A-CL and A-AP reactors, respectively. Among the pollutants, total Cr attained the greatest discharged fraction of 0.52-0.81. Excluding the effect of soil media, total Pb attained the greatest retention fraction in the bioretention systems amounting to 0.15-0.34. Considering the least discharge fraction of heavy metal in the bioretention system, it was observed that the bioretention systems achieved effectual reduction in terms of total Cu, Zn and Pb. These findings were associated with the poor adsorption capacity of the soil used in each bioretention system. The results of this study may be used for estimating the maintenance requirements of bioretention systems.

• 한국물환경학회지
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• 제32권6호
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• pp.562-569
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• 2016

Recently, Low Impact Development (LID) is being used in Korea to control urban runoff and nonpoint source pollution. In this study, we evaluated the reduction of surface runoff from a study area, as the effect of connecting three bioretention as LID-BMP. Surface runoff and storage volume of bioretention is estimated by the Curve Number (CN) method. In this study, the storage volume of bioretention is divided by the volume of surface runoff and precipitation which directly enters the bioretention. The ratio of captured surface runoff volume to storage volume is highly influenced by the ratio of drainage area to surface area of bioretention. The high bioretention surface area-to-drainage area ratio captures more surface runoff. The ratio of 1.2 captures 51~54% of the total surface runoff, ranging from 5-30cm of bioretention depth; a ratio of 6.2 captures 81~85%. Three connected bioretentions could therefore captures much more runoff volume, ranging from $35.8{\sim}167.3m^3$, as compared to three disconnected bioretentions at their maximum amount of precipitation with non-effluent from the connecting three bioretentions. Hence, connecting LID-BMPs could improve the removal efficiencies of surface runoff volume and nonpoint source pollution.

• 한국물환경학회지
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• 제35권1호
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• pp.72-77
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• 2019

Soil type in LID infiltration practices plays a major role in runoff reduction efficacy. In this study, the effects of infiltration rate of foundation ground under bioretention on annual runoff reduction rate was evaluated using LIDMOD3 which is a simple excel based model for evaluating LID practices. A bioretention area of about 3.2 % was required to capture surface runoff from an impervious area for a 25.4 mm rainfall event. The relative error of runoff from bioretention using LIDMOD3 is 10 % less than that of SWMM5.1 for a total rainfall event of 257.1 mm during the period of Aug. 1 ~ 18, 2017, hence, the applicability of LIDMOD3 was confirmed. Annual runoff reduction rates for the period 2008 ~ 2017 were evaluated for various infiltration rates of foundation ground under the bioretention which ranged from 0.001 to 0.600 m/day and were converted to annual runoff reduction for hydrologic soil group. The runoff reduction rates within hydrologic soil group C and D were steeply increased through increased infiltration rate but not steep within hydrologic A and B with reduction rates ranging from 53 ~ 68 %. The estimated time required to completely empty a bioretention which has a storage depth of 0.632 m is 3.5 ~ 6.9 days and we could assume that the annual average of antecedent rainfall is longer than 3.5 ~ 6.9 days. Therefore, we recommended B type as the minimum hydrologic soil group installed LID infiltration practices for high runoff reduction rate.

• 한국물환경학회지
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• 제33권1호
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• pp.1-7
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• 2017

식생체류지는 도시 강우유출수 관리를 위한 저영향개발 및 그린인프라 기술이며, 개발이전의 상태를 최대한 유지하는 강우유출수 관리기술로 자연을 모방하면서 생태계의 다양성을 향상시키는 기술이다. 본 연구는 식생체류지의 물순환 능력과 비점오염물질의 저감효율에 영향을 끼치는 인자를 도출하기 위하여 4개의 식생체류지 시스템에 대하여 연구를 수행하였다. 2개의 식생체류지, 즉 Type A-C와 Type A-FC에는 국화와 매발톱꽃이 식재되었으며, Type B-A와 Type B-JM식생체류지에는 진달래 및 조팝나무와 같은 관목식물이 식재되었다. 연구결과 식생체류지의 유출저감, 저류량 및 오염물질 저감에 영향을 끼치는 인자로는 TV, 침투기작, 여과재의 두께와 식생 종류로 나타났다. Type B-A와 Type B-JM식생체류지 설계시에는 유출저감, 지하수 충진, 긴 체류시간과 첨두유출량 저감과 비점오염물질 저감을 고려하여 설계가 필요한 것으로 나타났다. 반면에 Type A-C와 Type A-FC 식생체류지 설계시에는 지하수 오염 저감을 중요하게 고려하여야 하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.855-869
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• 2023

도심지의 잦은 홍수피해를 해결하기 위한 대책으로 저영향개발기법은 지속적으로 연구중에 있다. LID는 도시화의 영향으로 부터 물순환을 회복하기 위해 강우유출 지점에서 침투 및 저류를 기반으로 개발이전의 물순환 상태로 회복하기 위해 도입된 기술이다. 그 중 식생저류지는 LID 요소중 하나로 우수유출수의 침투 및 저류를 통해 유출량을 감소하고, 비점오염원 저감 효과를 가지고 있다. 식생저류지의 연구는 지속적으로 수행되었으나 소유역 규모에서의 정량적 성능연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 정량적 수문해석을 할 수 있는 K-LIDM (Korea-Low Impact Development Model)을 활용하여 식생저류지 유역 구축을 통해 유출량 저감성능 분석을 수행하였다. 연구결과는 추후에 유역특성, 식생유형 및 토양상태 등 여러가지 변수들을 포함한 연구수행시 참고자료로 활용될 수 있을것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제17권3호
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• pp.221-227
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• 2015

도시화에 따른 개발사업은 불투수층을 증가시키며, 강우시 비점오염물질의 유출량을 증가시킨다. 이러한 도시화에 의한 비점오염물질의 유출량을 저감하기 위하여 국내 외에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법을 도입하고 있다. 따라서 본 연구에서는 LID 기법을 이용하여 도시지역 비점오염원 관리를 위한 식생체류지를 개발하고자 수행되었으며, 식생체류지의 효율 평가를 위하여 test-bed를 구축하여 2013년 11월부터 현재까지 총 11회 모니터링을 실시하였다. 유역면적 대비 식생체류지의 시설면적(SA/CA)이 약 2.2% 임에도 불구하고, 식생체류지 적용 이후 강우시 저류 및 침투량의 증가로 인하여 유출량이 크게 감소한 것으로 나타났다. 강우량 기준으로 유출량 저감을 살펴보면 0 mm < R <10 mm의 강우량 범위에서는 전량 침투 및 저류 되었으며, 10 mm < R <20 mm의 강우량 발생시 90% 이상 저류 되는 것으로 나타났다. 20 mm 이상의 강우량 발생시에는 70% 이상 저류 되는 것으로 분석되었다. 이러한 높은 유출저감은 비점오염물질의 저감효율을 향상시켰으며, 입자상 물질, 유기물 및 중금속 등을 약 90% 이상 저감시키는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.344-344
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• 2016

최근 도시화에 따른 투수면적의 감소인한 우수 유출량의 증가로 비점오염 및 도시 침수피해에 대한 문제가 증가하고 이에 따른 유역관리에 대한 관심이 높아지고 있다. 불투수면적의 특성으로 인한 도시 비점오염의 축적량 증가와 함께 적은 강우에도 유출이 발생되고 이로 인한 세척효과에 의해 고농도의 비점오염원을 하천으로 유출시키게 된다. 이러한 우수 유출 및 비점오염원 관리방안으로 저영향개발(LID;Low Impact Development) 기법에 의한 우수유출량의 저감과 수질개선효과를 연구할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 전주시 송천동 지역을 대상으로 관측자료를 이용하여 SWMM모형을 구축하였고, 그 결과를 바탕으로 LID기법 중 하나인 Bioretention과 저류조용량(900, 1050, 1200, $1350m^3$)을 고려한 수질개선 효과를 분석하였다. 송천동 지역에 대한 저류조 및 Bioretention 적용에 따른 수질 개선효과를 비교한 결과 SS는 무시설의 경우 평균 100.08mg/L에서 1) 저류조의 경우 83.40mg/L(17% 감소), 2) 식생저류지의 경우 86.27mg/L(14% 감소), 3) 저류조와 식생저류지 연계 적용의 경우 79.43mg/L(21% 감소)로 평가되었다. BOD는 무시설의 경우 평균 15.24mg/L에서 1) 저류조의 경우 13.37mg/L(12% 감소), 2) 식생 저류지의 경우 12.29mg/L(19% 감소), 3) 저류조와 식생저류지 연계 적용의 경우 11.81mg/L(22% 감소)로 나타났다. T - P는 무시설의 경우 평균 1.09mg/L에서 1) 저류조의 경우 0.96mg/L(12% 감소), 2) 식생저류지의 경우 0.84mg/L(22% 감소), 3) 저류조와 식생저류지 연계 적용의 경우 0.78mg/L(28% 감소)로 수질이 개선되었다. 저류조와 식생저류지 적용에 따른 SS의 경우, 식생저류지를 적용했을 경우보다 저류조를 적용했을 경우 수질농도가 더 많이 저감되는 것으로 산정되었다. BOD와 T - P의 경우 저류조를 적용했을 경우보다 식생저류지를 적용했을 경우 수질농도가 저감 되는 것으로 나타났다. 또한 저류조와 식생저류지를 연계 적용했을 경우 각각 적용했을 경우보다 수질농도가 더 많이 저감되는 것으로 평가되며, 향후 유역 내 LID기법과 저류조 위치에 따른 효과에 대한 연구가 필요하다.

• 한국물환경학회지
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• 제27권5호
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• pp.580-586
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• 2011

Low impact development (LID) technique is recently proposed as new concept to reduce surface runoff and pollutant loading with various best management practices (BMPs). In this study, LIDMOD2, which is one of the model to evaluate LID, was applied at Mohyeon developing area to evaluate the redcution of annual runoff and pollution loading, cost-reduction efficient by LID with design of structural BMPs including bioretention, wet pond, and wetland. As a simulation results, the bioretention had the highest reduction efficiency for runoff (41.43%), and 22% for T-N and 22% for BOD. Wet pont had the highest reduction efficiency for T-P as showing 25% of reduction rate. As a results of cost-reduction efficient, wet pont represented the highest cost-effective for T-N and BOD with showing 0.43 T-P kg/million won and 17.37 BOD kg/million won, respectively, and bioretention represented the highest cost-effective for T-P with showing 2.52 T-P kg/million won. LID technology could reduce effectively surface runoff and nonpoint source pollution and construct sustainable development. LIDMOD2 could be suggested as useful tool to evaluate and design LID.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권2호
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• pp.100-109
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• 2016

도시 지역의 물순환 구축과 비점오염물질 저감을 위해 구축되는 LID 시설의 지속적 효율은 주요 내부 구성요소(식물, 토양, 여재, 미생물 등)의 최적화된 상호작용에 의하여 나타난다. 본 연구는 식생이 조성된 4가지 LID 기술 (식생체류지, 소규모 인공습지, 빗물정원 및 나무여과상자)의 실제 도시 강우유출수의 유입으로 인한 식물의 성장상태 변화와 물순환 효과 및 비점오염물질 저감능력을 평가하기 위하여 수행되었다. 도시지역의 강우유출수의 약 40% 이상의 유출저감을 위한 적정 SA/CA (facility surface area / catchment area) 비는 시설마다 차이는 있지만 1~5% 범위가 적당한 것으로 평가되었다. 강우시 LID 시설에서의 유출저감은 비점오염물질 저감효율 향상에 중요한 영향을 끼치는 기작으로 나타났으며, SA/CA는 LID 시설의 중요한 설계인자로 도출되었다. 유출저감에 효과적인 시설은 빗물정원 > 나무여과상자 > 식생체류지 > 소규모 인공습지 순으로 나타났으며 입자상 물질 (TSS)의 제거능력은 빗물정원 > 나무여과상자 > 소규모 인공습지 > 식생체류지 순으로 분석되었다. 유기물 (COD, TOC), 영양물질 (TN, TP) 및 중금속 (Cu, Pb, Cd, Zn) 제거에는 빗물정원 > 나무여과상자 > 식생체류지 > 소규모 인공습지 순으로 조사되었으며 이러한 결과들은 향후 도시지역의 물순환 구축 및 비점오염물 제거에 적용되는 LID 시설의 설계에 중요한 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2019

도시화로 인한 불투수면의 증가는 물순환 왜곡, 비점오염원 발생 및 수생태계 건상성 훼손 등을 야기시키며, 이를 해결하기 위하여 다양한 LID 기법을 적용하고 있다. 일반적으로 LID 내 적용 되는 여재들은 무기성여재로 중량이 크고 미세공극의 부재로 물리화학적 및 생물학적 저감기능이 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 중량성이 낮은 생물폐자원을 선정하여 LID 시설 적용성평가를 수행하고자 한다. 생물폐자원은 발생량, 경량성 및 용이성을 고려하여 꼬막껍질(CS)과 호두껍질(WS)을 선정하였다. 생물폐자원의 산화부식을 고려하여 무기성 여재인 화산석과 혼합하여 Bioretention 시설에 적용하였으며, 여재 혼합비율에 따라 총 3가지의 Case 로 구성하였다. 식생은 구절초와 꽃댕강나무를 식재하였으며, 여재의 물리적 특성 분석을 위하여 적용 전과 후의 SEM(Scanning Electronic Microscope)을 수행하였다. 모니터링은 도로퇴적물 100g과 물 110L를 제조하여 인공강우유출수를 이용하여 수행하였으며, $0.0003{\sim}0.007m^3/sec$의 유속으로 주입하였다. 시설의 유입 및 유출부에서 유량 측정 및 수질 시료를 채취하였으며, 채취된 시료는 수질오염공정 시험법에 준하여 입자상 물질, 유기물, 영양물질 및 중금속 등을 분석하였다. Bioretention 시설의 모니터링 결과를 이용하여 물수지 및 TSS 저감 효율을 산정하였으며. 물수지 분석결과 시설의 저류율은 Case 1(soil) > Case 3(WS+RV) > Case 2(CS+RV) 순으로 나타났다. 시설 내 공극률이 가장 낮았던 Case 1에서 저류율이 약 55%로 가장 높게 것으로 분석되었다. Case 3(WS+RV)은 Case 2(WS+RV)와 시설 내 공극률이 유사함에도 불구하고 저류율이 약 10% 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 저감효율 분석 결과, TSS와 TP의 제거효율은 모든 Case에서 약 75% 이상으로 높게 나타났으며, COD의 경우 모래를 적용한 Case 1에 비해 생물폐자원인 꼬막껍질과 호두껍질을 적용한 Case에서 약 1.3배 이상 높게 나타났다. 호두껍질과 꼬막껍질의 SEM 분석 결과 표면에 다공성이 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 이는 여과 및 저류기작으로 인한 물순환 효과증대와 다공성과 돌기사이로 인한 입자상의 물질 여과 및 흡착으로 인하여 오염물질의 제거효율이 증대 된 것으로 평가된다. LID시설 내 생물폐자원과 무기성여재를 적절히 배합하여 복합여재로 조성할 경우 침하현상을 방지할 뿐만 아니라 저류 및 침투기능 향상과 미생물의 서식환경을 제공하기에 물순환 회복 및 비점오염물질 저감에 기여할 것으로 평가된다.