• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.15 no.3
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• pp.1-12
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• 2012

The agricultural area was classified into dry and paddy fields in this study using the near-infrared band of Landsat TM to extract land cover classes that need to the application of Expected Mean Concentration (EMC) in nonpoint source works. The accuracy of image classification of the land cover map from Landsat TM image showed 83.61% and 78.41% respectively by comparing with the large and middle scale land cover map of Ministry of Environment. As the result of Soil Conservation Service (SCS) Curve Number (CN) using the land cover map from image classification, Dongbok dam and Dongbok stream basin were analyzed high. Also Geymbaek water-gage and Bosunggang upstream basin showed high in the analysis of EMC of BOD, TN, TP by basin. And also Geymbaek water-gage and Bosunggang upstream basin showed high in the analysis of non-point source through coupling with direct runoff. Therefore these basins were selected with the main area for the management of nonpoint source.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1139-1143
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• 2010

대청호 수질관리를 위한 대책 수립시 상류유역의 유출 및 오염부하배출 특성을 평가하는 것이 중요하다. 유역의 수환경 영향을 평가하기 위해서 복잡한 수문 수질 모델을 이용하는데 사용자 편의성을 고려한 모델 개발과 이용이 필요하다. L-THIA ArcView GIS 모형은 토지이용도, 토양도, 일강우 자료만으로 직접유출의 모의가 가능하여 전 세계적으로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 L-THIA ArcView GIS 모형을 이용하여 대청호 상류유역인 안내천, 월외천 유역의 직접유출 및 비점오염 배출부하 특성을 평가하였다. 직접 유출량 평가 결과, 결정계수($R^2$)와 유효지수(EI)가 월외천 유역 및 안내천 유역에서 각각 0.95, 0.93 및 0.81, 0.71로 나타나, L-THIA ArcView GIS 모형이 실측치를 잘 재현하는 것으로 나타났다. 강우유출수에 포함된 SS 및 T-P 오염부하량 평가결과, 결정계수($R^2$)가 월외천 유역과 안내천 유역에서 각각 0.53, 0.95 및 0.89, 0.89로 평가되었다. 또한 유효지수(EI)가 월외천 유역과 안내천 유역에서 각각 0.44, 0.95 및 0.98, 0.99로 평가되었다. SS 부하량 평가 결과에서 월외천 유역이 안내천 유역보다 정확성이 낮은 것은 지역특성에 따라 SS 부하량 차이가 크기 때문이다. 따라서 L-THIA ArcView GIS 모형의 지속적인 개선이 이루어진다면 대청호 만입부 상류유역에서의 각종 수질관리대책 평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Integrative Natural Science
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• v.11 no.1
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• pp.30-38
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• 2018

CALPUFF is one of the recommended air pollution models by EPA with AERMOD. It has been used to simulate the ambient concentration of critical air pollutants as well as non-critical pollutants such as persistent organic matters and the organic materials causing odor. In this model, the air pollutants go through dispersion, transportation, chemical reaction, and deposition process. These mechanisms are significantly influenced by meteorological condition. This study produces the meteorological field in three different methods for the simulation of $SO_2$ using CALPUFF: 1) CALMET model by using both ground-level and aerological observation, 2) CALMET model by using MM5 results with NCEP/NCAR reanalyzed data, 3) CALMET model by using MM5 results in which FDDA is applied with NCEP/NCAR reanalyzed data as well as the meteorological data of Korea Meteorological Administration. As a result of CALPUFF model, the resolved concentration of $SO_2$ showed different behaviors in three cases. For the first case, the fluctuation of SO2 concentration was frequently observed while the fluctuation is reduced in the second and third cases. In addition, the maximum concentration of $SO_2$ in the first case was about 2~3 times higher than the second case, and about 4~6 times higher than the third case. These results can be caused by the accuracy of the resolved meteorological field. It is inferred that the meteorological field of the first case could be less accurate than other two cases. These results show that the use of correct meteorological data can improve the result of dispersion model. Moreover, the contribution of various sources such as point, line, and area sources on the ambient concentration of air pollutant can be roughly estimated from the sensitivity analysis.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.53 no.1
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• pp.37-45
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• 2011

Mandae watershed in Gangwon province has been known as one of soil erosion hot spot watersheds within Hanggang basin. Thus numerous efforts have been made to reduce soil erosion and pollutant loads into receiving watershed. However, proper best management practices have not been suggested because no monitoring flow and water quality data were available. Thus, modeling technique could not be utilized to evaluate water quality issue properly at Mandae watershed to develop and implement the best management practices. In this study, the SWAT model was applied to the Mandae watershed, Gangwon province to evaluate the SWAT prediction ability and water quality improvement with vegetated filter strip (VFS) in this study. The Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) and Coefficient of determination ($R^2$) values for flow simulation were 0.715 and 0.802, respectively, and the NSE and $R^2$ values were 0.903 and 0.920 for T-P simulation indicating the SWAT can be used to simulate flow and T-P with acceptable accuracies. The SWAT model, calibrated for flow and T-P, was used to evaluate water quality improvement with the VFS in agricultural fields. It was found that approximately 56.19 % of T-P could be reduced with vegetated filter strip of 5 m at the edge of agricultural fields within the watershed (34.86 % reduction with VFS of 1m, 48.29 % with VFS of 3 m). As shown in this study, the T-P, which plays key roles in eutrophication in the waterbodies, can be reduced with proper installation of the VFS.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.55 no.4
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• pp.37-44
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• 2013

We have examined the effect of rice straw mat (RSM) on the reduction of non-point source (NPS) pollution loads at soybean cultivations. The slope of the experimental plot was about 3 %. Monitoring was carried out for four years at conventional tillage (CT) in 2008~2009 years and RSM covered tillage in 2010~2011 years. Thirty-two rainfall events were monitored and analyzed during the study period. During the 2 years of 2008 and 2009, 20 rainfall runoff events were monitored. But in 2010 years, only 2 rainfall runoff events could be monitored. And in 2011 years, 10 rainfall runoff events was monitored. It was because the RSM cover enhanced infiltration and reduce runoff in 2010 and 2011. Average NPS pollution load (organic matters) of the RSM covered field was reduced by 72.1~94.2 % compared to that of CT field. NPS pollution load of TN and TP reduced by 67.5 % and 55.7 %, respectively. Especially, SS pollution load was reduced by 97.3 %. Based on the results, rice straw mat cover was considered as a promising best management practices (BMP) to reduce NPS pollution load. However, it was recommended that the results are limited to the field conditions and the same experiments must be performed on different soil textures, slopes, and crops if it is applied to the development of policies.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.572-572
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• 2016

청미천 유역은 다양한 수계로 구성된 대유역에 해당되며 농업 및 공업활동에 따른 오염원을 가진다. 본 연구에서는 오염원 중 비점오염원이 가지는 특성을 기후변화 시나리오에 따라 모의 및 분석한다. 비점오염원의 모의를 위해서는 SWAT 모형이 이용된다. 기후변화 시나리오로는 RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오가 적용된다. SWAT 모형은 유역 모의를 위한 모형으로 대규모의 복잡한 유역에서의 장기간 모의를 수행할 수 있으며 다양한 조건의 토양 및 토지이용 상태를 고려할 수 있는 장점을 가진다. 본 연구에서는 강유-유출모형과 수질모형 등을 GIS와 연계한 호환모형을 이용하며 유출에 따른 비점오염원의 거동을 해석하고자 한다. SWAT 모형을 이용한 모의를 위해 필요한 매개변수는 관측소 현황, 강우, 기온, 습도, 일사량, 풍속 등이다. 이중 일사량에 대한 정보를 가정하여 본 연구를 수행하였고 나머지 매개변수는 청미천 유역의 특성치를 조사하여 입력하였다. 청미천 유역의 수질 오염원에 대한 기여도를 분석하기 위해서 시설용량이 일정 크기 이상인 하수처리장을 조사하였고, 이에 대한 정보가 모의시 검토되었다. 청미천 유역 전체 오염원에 대한 점오원의 비율을 검토한 결과 홍수기에 점오염원의 영향이 낮다는 점을 확인할 수 있다. 이는 홍수기에 불특정 지점에서 유출되는 비점오염원의 기여도가 큰 것으로 이해할 수 있다. 하지만 소규모 산업단지의 배출량 등에 대한 자료가 보완될 때 보다 신뢰성 있는 모의 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 총질소와 총인의 경우에도 하계 홍수기에 크게 증가하는 사실을 확인할 수 있으며 부유물질의 경우는 그 변동 폭이 다른 항목에 비해 크게 나타나며 9월에도 증가하는 경향을 나타낸다. 본 연구를 보다 고도화하기 위해서는 다양한 알고리즘을 통해 매개변수를 보정하는 과정이 필요하며 점오염원을 포함하여 다양한 오염원에 대한 정확한 정보가 구축되는 과정 역시 중요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.556-556
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• 2015

금호강 유역은 낙동강 유역에 위치한 22개 중권역에서도 본류에 유입되는 하천 규모가 크기 때문에 본류에 큰 영향을 미친다. 이로 인해 금호강에서 유출되는 유량과 비점오염원 부하량에 대한 정확한 분석이 반드시 필요한 상황이다. 더욱이, 기후변화로 인해 태풍이나 국지성 호우의 발생이 빈번해지고, 그 규모 역시 과거에 비하여 상당히 크기 때문에 각 유역에 대한 정확한 수문 및 수질 조사가 요구되고 있다. 점오염원에 의한 부하량은 강우량과 관계없이 발생되지만 비점오염원에 의한 부하량은 강우에 따른 유출 현상 때문에 매년 변동이 심하다. 도시지역의 경우 불투수 면적이 증가하고 있으며 지표면에 흡착된 오염물질들이 지표면을 통과하지 못하고 우수와 함께 하천으로 유입된다. 또한 도시화 산업화로 인해 교통량이 증가하면서 도로에 떨어진 기름, 타이어 분진 등이 강우 시 하천으로 유입된다. 특히 금호C지역의 공업단지의 경우 강우 유출수에 고농도의 오염물질이 혼입되어 있으며, 지표면에 퇴적되는 오염물질의 양도 주거지역보다 훨씬 높으며 강우 시 유독한 수질오염물질이 일시에 다량으로 하천에 유입된다. 시가지는 차지하는 면적이 각 소유역당 $20km^2$이내로 크지 않지만 BOD, T-N, T-P 모든 항목에서 영향이 큰 것으로 나타났고, 산림은 가장 큰 면적을 차지하고 있지만 BOD를 제외한 항목에서 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 농경지의 경우 각 소유역당 $5{\sim}45km^2$의 면적을 차지하지만 전체적으로 영향을 많이 미치는 것으로 나타났으며 모두 T-N에 대한 영향이 큰 것으로 나타났다. 금호강 유역은 상류에서는 농경지의 비율이 높아 비료나 토양침식에 의한 비점오염에 의한 오염이 큰 것으로 나타났고, 하류에서는 영천시, 대구광역시가 위치하고 있어 생활하수와 공업용폐수 등에 의한 점오염과 불투수 지역이 많아 우수와 함께 하천으로 유입되는 비점오염원에 의한 오염 모두 큰 것으로 나타났다. 금호강유역의 효율적인 비점오염관리를 위해서는 금호강 유역 상류지역의 농업지역과 하류지역의 도시지역에서 필요한 비점오염 부하량 감소 방안에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.421-421
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• 2019

본 연구의 목적은 HSPF 모델을 이용하여 비점오염물질이 수질에 미치는 영향을 평가하는 것이다. 합천댐 유역을 연구대상지역으로 선정하였으며, 입력자료는 유역도, 하천도, 토지이용도, 수치표고모델 및 기상자료 등을 이용하였다. HSPF 모형은 2000년부터 2016년까지의 실측값을 이용하여 보정 및 검증이 이루어졌다. 수문 보정을 위한 매개변수는 사용자 설명서와 참고문헌에 근거하여 선정하였으며, 시행착오법에 의해 수행되었다. 모델의 적용성 평가는 $R^2$, RMSE, RMAE, NSE를 사용하였고 $R^2$가 0.78에서 0.83, RMSE는 2.55에서 2.76mm/day, RMAE는 0.46에서 0.48mm/day, NSE는 0.81에서 0.82까지의 범위로 나타났으며, 연간 유출량이 ${\pm}4%$ 오차 이내로 산정되었다. 수질 모형을 구동하기 위한 수질 자료는 환경부에서 제시한 지침에 따라 생활계, 축산계, 산업계, 토지이용량에 따른 발생 부하량과 배출부하량을 산정하였다. 수질 모형 또한 수문과 같은 기간의 자료를 이용하여 보정 및 검정이 이루어졌다. 보정 결과 연평균 BOD의 차이가 0.22mg/L이고 오차범위는 13%였으며, T-N과 T-P는 0.66mg/L, 0.027mg/L의 차이를 가지며 오차범위는 각각 16%, 13%로 나타났다. 수질항목 중에서도 비점오염 관리의 효과를 평가하기 위해 비점오염물질 중 가장 큰 비중을 차지하는 축산계에 감소 시나리오를 적용하였다. 축산계의 배출부하량 감소율이 20%일때의 BOD, T-N, T-P는 각각 3%, 1%, 3% 감소하였으며 40% 감소율을 적용하였을때는 5%, 3%, 4% 감소하였다. 이러한 수질 해석을 결과를 토대로 효과적인 오염물질 방법을 적용하여 수질 개선과 합천댐 유역의 목표수질을 달성 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.39 no.4
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• pp.316-328
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• 2023

In this study, the characteristics of nonpoint pollutant outflow and contribution rate of pollution in Songya-stream mainstream and tributaries were analyzed. Further, water pollution management and improvement measures for pollution-oriented rivers were proposed. An on-site investigation was conducted to determine the inflow of major pollutants into the basin, and it was found that pollutants generated from agricultural land and livestock facilities flowed into the river, resulting in a high concentration of turbid water. Based on the analysis results of the pollution load data calculated through actual measurement monitoring (flow and water quality) and the occurrence and emission load data calculated using the national pollution source survey data, the S3 and S6 were selected as the concerned pollution tributaries in the Songya-stream basin. Results of cluster analysis using Pearson correlation coefficient evaluation and Density based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN) technique showed that the S3 and S6 were most consistent with the C2 cluster (a cluster of Songya-stream mainstream owned area) corresponding to the mainstream of Songya-stream. The analysis results of the major pollutants in the concerned pollution tributaries showed that livestock and land pollutants were the major pollutants. Consequently, optimal management techniques such as fertilizer management, water gate management in paddy, vegetated filter strip and livestock manure public treatment were proposed to reduce livestock and land pollutants.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.39 no.4
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• pp.343-355
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• 2023

After the implementation of the total pollution load control system, the effect of improving river water quality by expanding investments in basic environmental facilities, inducing operational efficiency, and reducing the load of various pollutants was clear. However, since the implementation of the system, the management of non-point pollutants has been neglected; management focused on specific substances (biochemical oxygen demand (BOD) and total phosphorus (T-P)) and lacked specific cause analysis and action plans, failed to establish a relationship between water quality and pollution load, failed to reflect stakeholder demands for river water quality management, and failed to apply technical conditions. Therefore, to overcome the limitations raised and achieve a practical and efficient advanced total pollution system, the current system was partially improved and will continue to be improved. This study analyzed the performance and limitations of the total pollution system and introduced recent improvements and the contents that are being improved. The main contents included reducing emissions and reduction monitoring, using water quality tele-monitoring system (TMS) data and self-measurement data, adding population-inducing facilities, and adjusting regional development projects from 20 to 30 multi-family housing units, currentizing each pollutant source according to the roadmap. If the system is improved in a developmental direction and responds to various changes, it will be a more practical and effective policy.