• 한국방재학회 논문집
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• 제8권6호
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• pp.149-153
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• 2008

개발에 따른 수질오염을 최소화하기 위해서는 사업 전 후에 발생하는 오염량을 정량적으로 산정하여 관리할 필요가 있다. 점 오염원(point source)은 발생대상과 규모가 확정적이므로 법률적으로 강화된 기준에 의하여 충분한 대책을 수립할 수 있다. 이에 반해 비점오염원(non-point source)은 점오염원을 제외한 모든 오염원으로 발생기구나 전파경로에 대한 관리가 점오염원의 경우보다는 어렵다. 기존의 비점오염원 관리를 위한 강우량의 규모결정은 단순히 손실우량을 가정하여 이보다 큰 강우량을 이용하였으나 이는 연간 발생횟수나 지속시간에 대한 항은 거의 고려하지 못하는 실정이다. 이를 해결하기 위해서는 적정 설계강우량의 크기를 연간 발생횟수나 지속시간을 고려하여 결정하고 초기손실량, 유출률, 연간강우량, 연간강우횟수에 대한 적절한 민감도 분석(sensitivity analysis)이 동시에 수행 되어야한다. 본 연구에서는 평상시 강우의 발생특성에 대한 해석 기법연구와 해석적 확률기법(analytical probabilistic method)을 도입하고 공학적으로 합리적인 정량적 산정방법 및 최적환경용량 산정기법에 대하여 제시하여 실제 개발사업에서 합리적인 비점오염원 처리시설의 용량 및 효율을 결정할 수 있도록 하여 최적의 유역관리가 가능하도록 제안하였으며, 이를 위한 실증적 적용결과 분석을 위하여 유역자체개발에 의한 택지개발사례를 검토하였다. 앞으로도 개발은 계속 이루어질 수밖에 없으며, 개발에 따른 영향을 최소화하여 지속가능한 개발을 이루어야 한다. 특히 수자원의 이용에서 유역자체 개발과 더불어 수자원자체 개발에서도 점오염원의 관리만으로는 수질관리가 불가능한 것으로 판단되었다. 비점 오염원의 관리 시스템은 지속적으로 개발되고 있으나 정량적인 환경용량 산정 없이 편의적 접근이 시도되는 현실에 비추어 보다 공학적이고 정확한 판단이 필요한 시점이다. 이러한 일련의 기작으로 개발에 의하여 추가 발생되는 비점오염원의 양을 정량적으로 산정하여 자연상태보다 적극적인 대책을 수립하면 개발에 따른 오염원의 최소화뿐만 아니라 자연상태보다 효율적인 유지관리가 가능하다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.163-172
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• 2007

본 연구에서, 금강의 작은 지류 하천들인 31개 소하천들을 대상으로 2003년 10월부터 11월까지 어류상, 군집분석 및 하천 형태에 대한 연구를 수행하혔다. 조사된 소하천들은 하폭, 수심, 하상 구성물질, 하천식생 및 주변의 토지 이용도에 따라 산지형, 산지-평지형, 평지형, 농수로형소하천의 4가지 유형으로 구분 대별되었다. 조사기간 중 서식이 확인된 어류는 4과 8종이었으며, 잉어과 어류가 다른 분류군에 비해 가장 높게 나타났고, Rhynchocypris oxycephalus가 419개체로 전체의 73%로 우점종으로 나타났다. R. oxycephalus는 100%산림지역과 연계된 지역이면서 점오염원 및 비점오염원이 전혀 없는 5개의 모든 산지형 소하천(SM)에서 출현한 유일한 종으로 나타났다. 또한, 본 조사대상 소하천들에서 출현한 종들 중R. oxycephalus의 출현비율은 하천의 하상구성 인자 중 모래 (Sand, Sa)와 작은 자갈(Pebble, Pe)로 구성된 하천들 보다 암반(Bedrock, Be)과 큰돌(Boulder, Bo)로 이루어진 하천들에서 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다(r=0.754, p<0.001, n=31). 2007견 환경부에서 공표한 생물학적 수질기준안에 의거할 때 본 산지형 소하천(SM)지역은 "최적상태"로 나타났다. 이와 같은 결과는 국내 하천들의 최상류역에 서식하는 것으로 알려진 종들의 일반적인 경향과 일치하는 것으로 사료되었다. 유형별로 산지형 소하천(SM)에서 R. oxycephalus 1과 1종, 산지-평지형 소하천(MF)에서 R. oxycephalus등 4과 6종, 평지형 소하천 (FL)에서 R. oxycephalus 등 4과 8종, 농수로형 소하천(AW)에서 R. oxycephalus등 2과 2종의 서식이 확인되었다. 본 연구 결과에 따르면, 오염원이 전혀 없고, 산림으로 둘러 쌓인 하천에서 출현한 R. oxycephalus는 생물학적 수질판정시 1급수 지역에서 최대 값을 보이는 생태지표종 중의 하나로서 사료되었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권1호
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• pp.29-36
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• 2007

유량 및 수질자료가 부족한 미계측 유역의 수질환경 평가를 간편하게 수행할 수 있는 대유역 수질관리를 위한 수질모형 Modified-WASP5을 개발하고, 금강하구 수질재현에 활용을 통해 그 적용성을 입증하였다. Modified-WASP5은 부하모형과, 수리모형, 수질모형으로 구성되어 있으며, 부하모형은 동리 단위로 조사된 점원 및 비점원 자료와 배출원 단위를 입력하여 소유역 배출부하량을 계산하고, 이를 통계적으로 구한 유달함수에 대입하여 유달부하량을 출력한다. 부하모형의 결과, 금강하구 유역의 BOD, TN, TP의 총 유달부하량의 상대오차는 각각 44%, 32%, 26%이고 상관계수는 0.91, 0.96, 0.87을 보였다. 위와 같은 결과를 볼 때, 자료의 분산이 나타나기는 하나, 제한된 자료로부터 실측치와 계산치가 유사한 경향을 가지므로 미계측 유역에 적용이 가능하다고 판단된다. 수리계산에 필요한 유량자료에 있어서, 경계조건으로 분류되는 상류 소유역의 유랑관측자료가 존재하지 않으므로, 부득이하게 비유량 방법을 이용하였으나, 별다른 유출입 유량이 없는 경우에도 하류에서 유량이 급등하는 등 실제 상황을 정확히 재현하는데는 어려움이 따른다. 이러한 특이 값을 제거한 후, 측정지점에 대한 비유량을 각각 구하고 이들 비유량의 평균을 사용하였으나, 현재 가용한 자료의 제한성으로 더 나은 결과를 계산할 수 없다. 수질모형의 결과, 공주와 강경의 평균 BOD 농도는 2.6mg/L 및 2.8mg/L, 모의결과는 각각 2.5mg/L와 2.4 mg/L로 나타나 개발모형에 대한 호수 및 하천구간의 예측에 무리가 없음을 확인하였다. 이와 같이, 본 연구에서는 하천과 호수가 연계된 수계에 적용이 가능한 동적 수질모형(WASP-M)을 개발하여 WASP5의 범용성을 높였으며, 개발된 부하모형과 수질모형을 이용하여 대청호 및 금강하구 유역에 적용한 결과, 그 적용성이 입증되었으며, 위에서 언급한 과제들이 연구개선 될 경우 우리나라 수계에 범용으로 적용가능하고, 미계측 유역의 수질환경평가에 이용될 수 있을 것이다.

• 생태와환경
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• 제39권2호통권116호
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• pp.187-197
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• 2006

본 연구는 용담댐 유역 2002 ${\sim}$ 2003년 동안의 모니터링 자료를 이용하여 BASINS/HSPF모형의 보정을 퐁하여 본 모형의 댐 유역관리에 적용성을 검토하였다. 1. BASINS는 유역의 오염현황을 신속하고 용이하게 파악가능하고 예측모형의 입력 자료를 자동적으로 생성해주기 때문에, HSPF와 같은 유역종합 수질모형을 사용자의 목적에 맞게 적용할 수 있었다. BASINS적용을 위한핵심 GIS자료인 유역도와 하천도, DEM, 토지이용도, 수질측정자료 등을 BASINS형식에 맞게 변환 ${\cdot}$ 입력하여그 적용성을 확인하였다. 2.유역단위 오염 부하량을 추정하기 위하여 HSPF모형을 이용해서 모형의 보정 기간인 2002 ${\sim}$ 2003년까지의 유출량 및 수질을 모의 분석하였다. 모의결과 유출량에 대한 모형효율은 높았으나 수질의 경우 보정지점 및 특정항목에서 모형 효율이 상대적으로 낮게 나타나서 보다 상세한 측정자료 확보 및 보정이 필요할 것으로 판단되었다. 하지만 유역이라는 광범위하고 복합적인 특성을 고려해 볼 때 허용한 수 있는 범위의 수질을 묘사한 것으로 판단된다. 3. 용담댐 유역의 부하량 산정결과, 유출량이 1,296.5 $10^6\;m^3\;yr^{-1}$이었고, 각 오염원별로 비점오염부하량이 차지하는 비율은 각각 57.2%, 92.6%, 60.2%정도로 유역내비점오염부하량 비율이 높게 나타났다. 연간 배출되는 비점오염부하량 중 강우기 (6월 ${\sim}$ 9월)에 배출되는 부하량은 55${\sim}$72%로 나타났고, 이 기간 동안의 유출량이 69%임을 고려할 때 오염부하량이 강우 유출량에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 수질농도는 유량증가에 따라 비례하여 증가하지 않았고 오히려 감소하는 경향이 나타났다. 4.본 연구에서는 용담댐 유역에 대한 BASINS/HSPF의 적용성을 검증하였으며, 현재 오염총량계산에 있어서 원단위방법에 의한 오염부하량산정의 개선필요성이 제기되고 있는 상황에서 BASINS/HSPF를 이용한 오염부하량 산정에 대한 적극적인 검토가 필요하다고 판단된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제33권5호
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• pp.605-619
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• 2019

본 연구는 합천호에서 2002~2017년까지 16년간의 장기간 동안 수질변수를 이용하여 부영양화 특성, 경험적 모델분석 및 몬순강도에 따른 수질변이 특성을 분석하였다. 장기간의 연별 수질 분석에서 합천호는 중영양~부영양 상태로 분석되었고, 계절별 수질분석에서 부영양화 현상은 하절기 이후 심화되는 것으로 나타났다. 장기간의 수질변이 특성은 유역의 점오염원 및 비점 오염원이 크게 변하지 않는 상황 하에서 매년 강우 사상 (집중 강우 vs. 약한 강우) 및 계절적인 강우강도에 의해 조절되는 것으로 분석되었다. 총인(TP), 총질소(TN), 생물학적 산소요구량(BOD) 및 이온 농도변화는 건기해(Dry year)와 홍수해 (Wet year)의 비교분석에서 뚜렷한 차이를 보여 영양염류, 유기물 농도 및 이온농도 변동에 가장 중요한 역할을 하는 것으로 분석되었다. 특히, 수질 변수 중 매년 영양염 지표(TP, TN), 유기물 지표(BOD, COD), 총 부유물질 농도 및 1차생산력의 지표 (Chl-a)는 강수량과 정 상관관계를 보였다. 녹조의 지표인 Chl-a 농도는 총인, 총질소, 및 BOD와 높은 상관관계를 보여, 타 호수처럼 영양염의 과도한 증가시기에 Chl-a농도가 낮아지는 특성과는 차이를 보였다. Log-전환된 총질소, 총인 및 Chl-a에 대한 경험적 모델(Empirical model) 분석에 따르면, Chl-a 농도는 인(phosphorus) 농도에 의해 1차적으로 조절되며, 질소(N)농도는 유의한 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이는 $Log_{10}TN$, $Log_{10}TP$, $Log_{10}CHL$의 상류, 중류, 하류구간에 대한 공간적 회귀분석에서 총인과 Chl-a는 p <0.005의 유의적인 상관관계를 나타내었으나 총질소와 Chl-a는 p > 0.005의 결과를 보여, 녹조번성에 대해 인(P)이 핵심역할을 하는 것으로 분석 되었다. 또한, 총질소와 총인 모두 Chl-a와 댐에 가까운 하류구간(Lacustrine zone)에 비해 상류구간(Riverine zone)에서 더 유의적인 결과를 보여, 상류역에서 무기성 부유물의 농도의 영향에 의한 광제한 효과(Light limitation)가 거의 나타나지 않는 것으로 분석되었다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권11호
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• pp.1079-1094
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• 2008

본 연구는 농촌소유역(1.21 $km^2$)에서 다양한 공간입력자료의 해상도가 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형의 수문-수질 모의결과에 미치는 영향을 분석하고자 Case A(2 m DEM, QucikBird 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case B(10 m DEM, 1/25,000 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case C(30 m DEM, Landsat 토지이용도, 1/25,000 토양도)에 해당하는 해상도별 공간입력자료를 구축하였다. 모형의 적용성 평가는 경안천유역(255.44 $km^2$) 출구점에서 일별 유출량 및 월별 수질자료를 이용하여 보정($1999{\sim}2000$)하였으며, $2001{\sim}2002$년 자료를 이용하여 검증하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 평균 0.59의 결과를 얻었으며, Sediment, T-N, T-P 부하량은 각각 2.08, 4.30, 0.70 tons/yr의 RMSE 오차로 검보정되었다. 농촌소유역을 대상으로 다양한 공간자료(Case A, B, C)를 적용하여 수문, 수질모의를 실시한 결과, 유출량은 토지이용도 해상도에 의한 모의결과의 불확실성이 가장 큰 것으로 분석되었다. QuickBird 토지이용도의 유역평균 CN값이 1/25,000과 Landsat 토지이용에 비해 0.4, 1.8 더 크게 분석됨으로서 총유출량도 증가하였다. 한편, 유사량과 영영물질 오염부하량에 대한 수질모의 결과는 QuickBird(Case A) 토지이용도의 유사량 및 T-N, T-P 부하량이 1/25,000(Case B) 토지이용도에 비해 23.7 %, 43.3 %, 48.4 %, Landsat(Case C) 토지이용도에 비해 50.6 %, 50.8 %, 56.9 % 높게 평가되는 것으로 분석되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권2호
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• pp.263-270
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• 2011

주암호 상수원 상류지역에 위치한 복내 바이오파크 인공습지의 수생태학적 효율 향상을 위한 관리 방안을 제시하기 위하여 시기별, 계절별 및 오염물질 부하량별 수처리 효율을 평가하였다. 유입원수의 BOD, SS, T-N 및 T-P의 함량은 각각 1.87-4.23, 5.2-24.0, 4.94-15.59 및 $0.10-0.75mg\;L^{-1}$ 범위이었으며, 연평균 처리효율은 BOD, SS, T-N 및 T-P가 각각 26, 43, 62 및 83%로서 BOD 처리효율은 낮았으나 T-N과 T-P 처리효율은 매우 높았다. 계절별 수처리 효율은 전반적으로 동절기에 비하여 하절기에 높았으며 T-P의 처리효율은 계절적인 차이 없이 비교적 일정하게 높은 처리효율을 보였다. 인공습지 구성시스템별 오염물질 부하량에 따른 오염물질 처리량은 BOD는 침강지 > 습지조 > 마이크로폴, T-N과 SS는 습지조 > 침강지 > 마이크로폴 순이었으며 T-P의 경우에는 습지 구성 시스템별 큰 차이 없이 비교적 일정한 처리량을 보였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권4호
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• pp.249-256
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• 2009

오리농업재배가 이뤄지고 있는 소유역 하류에 위치한 자연습지가 오리농업시 유출되는 영양염류 부하량 저감에 미치는 영향을 평가하였다. 오리농업재배가 이뤄지고 있는 소유역은 논면적이 61.9ha로서 총 논면적의 74%에서 오리농업재배가 이뤄지고 있었으며 하류에 위치한 자연습지의 면적은 5.9ha를 차지하고 있었다. 재배기간 중 오리농업이 이뤄지고 있는 논물의 영양염류 함량을 조사한 결과 T-N 13.7, $T-P2.5kg\;ha^{-1}$로 나타났는데, 이는 동일기간 중 관행재배에 비해 1.2~2.5배 높은 결과였다. 하류에 위치한 자연습지의 우점초생은 갈대, 줄, 고마리 등이었으며, 이들 식생이 함유하고 있는 영양염류량은 T-N 761 kg, T-P103 kg으로서 오리재배논으로부터 유출되는 영양염류 부하량의 94%와 79%에 해당되는 양이었다. 이와 같은 연구결과를 볼 때, 오리재배농업단지 하류에 습지를 유지하는 것은 오리농업 재배시 발생할 수 있는 영양염류 부하량을 저감시킬 수 있는 하나의 방법이 될 수 있으리라 생각된다.

• 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.