• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.435-435
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• 2012

농경지 중에서 밭은 논보다 농약 비료 사용률이 매우 높기 때문에 논에 비해 비점오염물질 배출량이 훨씬 심각한 것으로 조사되고 있어 밭경지 비점오염저감기법 개발 및 체계적인 제어대책 수립이 무엇보다도 절실하다. 현재 선진국을 중심으로 다양하게 제시되고 있는 밭경지 비점오염 제어기법들 중 초생대에 대한 성공적 연구사례 및 적용사례에 대한 자료가 상당히 많이 제시되고 있으나, 우리나라의 경우 초생대를 적용한 밭경지 비점오염저감에 대한 기술개발 및 체계적인 연구가 아직 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 초생대의 현장설치 및 모니터링을 통해 초생대의 비점오염부하 저감효과에 대한 기초조사를 실시하고 우리나라 밭경지에서의 적용가능성을 알아보고자 한다. 초생대 현장 실험을 위한 시험포는 경상북도 군위군 효령면에 위치한 경북대 농생대 부속농장 밭경지 $1,500m^2$ (455평)를 선정하였다. 시험포는 1개의 대조구와 6개의 처리구로 구성하였으며, 각 시험구의 크기는 길이 12m ${\times}$ 폭 4m (초생대 길이 2m ${\times}$ 폭 4m 포함)로 하였다. 초생대 조성을 위한 초종선정은 초생대 조성이 용이하고 관리효율성이 높은 초종으로서 손쉽게 구할 수 있고, 우리나라 기후와 토양특성에 적합하며 초생대 기능에 부합한 것으로 선정하였다. 초생대 시험포장에 재배할 작물은 우리나라 대표 밭작물인 콩으로 선정하였으며, 작물재배를 위한 퇴비, 비료, 제초제 등은 농촌진흥청에서 제시한 표준재배법에 준하여 시용하였다. 초생대 비점오염저감효과를 평가하기 위해서 시험포장에 플륨, 수위계, 강우계 등으로 구성된 모니터링시스템을 설치하였으며, 플륨의 수위-유량 캘리브레이션을 실시하였다. 실험을 위해 2회의 인공강우와 1회의 자연강우에 대한 모니터링을 실시하였다. 그 결과 초생대 조성이 유출률에 상당한 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 인공강우의 경우 초생대 설치에 따라 유출률의 범위가 14.5~95.8% 정도로 감소되는 현상을 보였으며, 자연강우에서도 6.1~11.3% 정도의 유출률 감소를 보였다. 초생대 시험구별 유출률에 차이를 나타낸 이유는 현장실험시의 시험구별 지면조건과 초생대 초종별 특성(초장, 경경, 밀도 등)의 차이에 기인한 결과로 사료되었다. 비점오염저감효과 측면에서는 기존 밭농사 방식을 그대로 채택한 대조구에 비해 초생대 시험구에서 TS의 경우 15.6~90.3%, T-P의 경우 49.9~87.8%, T-N의 경우 6.7~91.1%의 저감율을 각각 나타내었다. 이러한 결과들을 통해 초생대 기법이 우리나라 밭경지 비점오염부하를 저감시키는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.80-93
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• 2018

본 연구에서는 1980년대부터 수행되어온 비점오염원과 관련된 연구동향을 1) 비점오염물질의 유출특성, 2) 처리기술, 3) LID 및 GI 기술, 4) 관리방안 및 정책의 4개 분야로 나누어 검토하고, 향후 연구방향을 제시하였다. 비점오염원과 관련된 연구는 2010년 이전까지는 주로 비점오염물질의 유출특성에 관한 연구가 주를 이루었으며, 최근에는 LID 및 GI 기술 개발 효과평가 및 적용이 주를 이루고 있었다. 비점오염원의 대책마련을 위해서는 사회 지리 환경 기상 등 많은 분야를 접목한 연구가 이루어져야 하지만 아직까지는 많이 미흡한 실정이었다. 또한, 지역적으로 비점오염의 발생 원인물질과 최적 저감대책이 다를 수밖에 없으므로 중앙정부에 의한 일률적인 대책과 가이드라인보다는 지역의 특성을 고려한 대책과 가이드라인의 마련이 필요하였다. 아울러 관주도가 아니라 민간주도로 비점오염원을 관리할 수 있는 법과 제도의 마련이 필요하였다. 아울러 관주도가 아니라 민간주도로 비점오염원을 관리할 수 있는 법과 제도의 마련을 위한 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권4호
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• pp.474-481
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• 2007

With population growth, industrialization, and urbanization within the watershed, the hydrologic response changed dramatically, resulting in increases in peak flow with lesser time to peak and total runoff with shortened time of concentration. Infiltration is directly affected by initial soil moisture condition, which is a key element to determine runoff. Influence of the initial soil moisture condition on hydrograph analysis should be evaluated to assess land use change impacts on runoff and non-point source pollution characteristics. The Long-Term Hydrologic Impact Assessment (L-THIA) model has been widely used for the estimation of the direct runoff worldwide. The L-THIA model was applied to the Little Eagle Creek (LEC) watershed and Its estimated direct runoff values were compared with the BFLOW filtered direct runoff values by other researchers. The $R^2$ value Was 0.68 and the Nash-Sutcliffe coefficient value was 0.64. Also, the L-THIA estimates were compared with those separated using optimized $BFI_{max}$ value for the Eckhardt filter. The $R^2$ value and the Nash-Sutcliffe coefficient value were 0.66 and 0.63, respectively. Although these higher statistics could indicate that the L-THIA model is good in estimating the direct runoff reasonably well, the Antecedent Moisture Condition (AMC) was not adjusted in that study, which might be responsible for mismatches in peak flow between the L-THIA estimated and the measured peak values. In this study, the L-THIA model was run with AMC adjustment for direct runoff estimation. The $R^2$ value was 0.80 and the Nash-Sutcliffe coefficient value was 0.78 for the comparison of L-THIA simulated direct runoff with the filtered direct runoff. However there was 42.44% differences in the L-THIA estimated direct runoff and filtered direct runoff. This can be explained in that about 80% of the simulation period is classified as 'AMC I' condition, which caused lower CN values and lower direct runoff estimation. Thus, the coefficients of the equation to adjust CN II to CN I and CN III depending on AMC condition were modified to minimize adjustments impacts on runoff estimation. The $R^2$ and the Nash-Sutcliffe coefficient values increase, 0.80 and 0.80 respectively. The difference in the estimated and filtered direct runoff decreased from 42.44% to 7.99%. The results obtained in this study indicate the AMC needs to be considered for accurate direct runoff estimation using the L-THIA model. Also, more researches are needed for realistic adjustment of the AMC in the L-THIA model.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.722-728
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• 2012

도심지역의 하수관거 시스템은 우수 수용능력 및 하수 월류 발생 등의 시스템의 한계점을 가지고 있어, 강우시 우수 유출수로 인한 침수저감과 더불어 도시비점오염원의 저감에 모두 대응할 수 있는 저류시설의 도입이 주목받고 시작하였다. 최근 환경부에서는 방재적 우수관리와 더불어 합류식 하수관거 월류수, 분류식 우수관거 유출수 처리를 포함하는 다기능 저류시설을 "하수저류시설"이라 통칭하고, 이의 도입을 적극 추진하고 있는 실정이다. 반면 대규모 단일 저류시설 설치의 경우에는 공간 확보의 문제가 발생할 수 있으며, 이에 대안으로는 중 소규모의 분산형 저류시설 설치 및 운영을 들 수 있다. 본 연구에서는 분산형 저류시설-하수관망 네트워크 시스템의 최적 운용을 위한 모델 예측 제어기법을 제안한다. 이를 위해 첫째로 네트워크 시스템의 각 구성 요소의 수리모델을 제시함으로써 보다 정밀한 하수관망 네트워크의 거동을 모사하고자 한다. 둘째로 제안된 모델을 기반으로 현재의 강우 유입량을 고려하여 각 저류조의 수위, 하수관로의 유입/유출량을 예측하여, 입자군집 최적화 알고리즘을 이용한 모델 예측 제어기법을 바탕으로 주어진 제약조건을 만족하며 상황을 바탕으로 제안된 제어기법의 사용여부에 따른 효과를 비교 분석하고, 이의 타당성을 검증하고자 한다.

• 농업생명과학연구
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• 제44권3호
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• pp.15-21
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• 2010

수변완충림으로 조성된 3년생 포플러 4클론에 대하여 biomass 생산능력과 주요 비점오염원 중 하나인 질소의 저장능력을 조사하였다. 현사시 72-31 및 미루나무 교잡종 Dorskamp 클론의 지상부 biomass 구성 비율은 줄기, 가지, 잎의 순으로 높았으며, 잎과 가지의 비율은 두 클론간에 차이를 보였다. 지상부 biomass의 질소 함량은 잎, 가지, 줄기의 순으로 높았고 72-31 클론의 잎과 가지의 질 소함량은 Dorskamp에 비해 높았으나 줄기의 질소 함량은 낮게 나타났다. 3년생 Ay48 클론의 지상부 biomass 추정량은 $37.5ton{\cdot}ha^{-1}$ 로 가장 높았으며, 72-31 클론이 가장 낮았다. 3년생 포플러 클론의 지상부 biomass의 질소 저장능력은 biomass 생산량의 순위와 일치하였다. 지상부 biomass 생산능력이 가장 우수한 3년생 Ay48 클론은 $218.3kg{\cdot}ha^{-1}$의 질소를 지상부 biomass에 저장할 수 있는 것으로 추정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.498-498
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• 2016

광역상수원으로 활용되는 주암댐 저수지 및 동복댐 저수지가 위치하고 있는 유역을 대상으로 유역모형을 적용하여 비점오염 저감시설에 따른 수지개선효과를 분석하였다. 주암댐 유역은 보성강 수계에 위치하고 있으며 전체 유역면적은 약 $1,010km^2$으로 담양군, 보성군, 장흥군, 화순군 및 순천시에 걸쳐 위치하고 있다. 비점오염원 설치지점을 고려하기 위하여 소유역별 비점오염원 부하량 산정이 가능하고 BMPs 효과분석 모의가 가능한 HSPF 유역모델을 적용하여 2011~2012년을 대상으로 유량, BOD, TN, TP 재현성을 검증하였다. 29개 소유역별 비점오염원 부하량 평가를 통해 중점관리지역을 선정하였으며 비점오염원 저감시설 설치 시나리오 4개를 적용하여 수질개선 효과를 비교 분석하였다. BOD, TN, TP 모두 주암호 유역 상류에 위치하는 보성강댐 소유역에서 상대적으로 높은 비점오염원 부하량이 유출되는 것으로 분석되었으며 특히, TN에서 가장 뚜렷하게 나타났다. 비점오염 저감시설의 누적유출고와 배수면적을 고려하여 비점오염 저감시설로 저류지를 선정하였으며 누적유출고 5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 1, 누적유출고 5mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 2, 누적유출고 24.5 mm/d와 전체유역면적을 고려한 시나리오 3, 누적유출고 24.5 mm/d와 산림을 제외한 유역면적을 고려한 시나리오 4로 구분하여 적용하였다. BOD의 경우, 2011년 조건에서 시나리오 1은 각 소유역별 평균 13.1%, 시나리오 2는 3.7%, 시나리오 3은 15.8%, 시나리오 4는 4.4%의 비점오염원 부하량 저감효과가 나타났으며 2012년 조건에서는 각 시나리오별로 평균 13.1%, 3.6%, 15.7%, 4.3%의 저감효과가 나타나는 것으로 분석되었다. TN의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 10.9%, 3.0%, 13.0%, 3.6%, 2012년 조건에서도 유사한 범위로 비점오염원 부하량 저감효과가 분석되었다. TP의 경우, 2011년 조건에서 시나리오별로 평균 13.7%, 3.8%, 16.5%, 4.6%, 2012년 조건에서는 13.7%, 3.8%, 16.4%, 4.6%로 분석되었다. 주암댐 유역의 중점 관리지역을 선정하여 누적유출고 24.5mm/d와 전체유역면적을 고려한 저류지를 설치할 경우 효과가 가장 큰 것으로 나타났으며 평균 BOD 15.8%, TN 13.3%, TP 16.5%의 저감효과로 분석되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권2호
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• pp.66-71
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• 2005

경사지 밭 토양에서 강우에 의해 소실된 토양의 소유역내 유입형태를 파악하기 위해, 강우에 따른 토양유실 양상을 파악하고 강우 사상별로 물 유출과 토양유실량을 관측하고 분석하였다. 2개년의 작물재배기간 중 토양 유실이 발생했을 때의 강우특성은 연평균강우량 (879.6 mm)의 80%정도가 7, 8월에 집중되었으며, 81.1인 연평균 강우인자 $EI_{30}$도 7, 8월에 제일 큰 값 65.3을 보였다. 유출량은 강우양상과 옥수수 파종시기 등의 차이에 따라 전체 유출량은 2002년이, 최대유출량은 2003년이 많은 양상으로, 토양유실은 유출량이 최대인 2003년이 $49.3kg\;ha^{-1}$가 많았다. 유출율은 평균적으로 지면 피복이 많지 않은 작물생육 초기에는 높았다가 작물생육 중 후기로 진행되어 가면서 감소하는 경향이었다. 강우사상별 물 유출에 따른 토양 유실량은 물 유출량이 많아질수록 토양 유실량도 증가하는 경향으로 직선 관계를 나타냈고, 토양유실이 발생할 수 있는 최소조건을 고려했을 때 강우사상별 토양 유실이 발생할 수 있는 최소 물 유출량은 약 $2.3Mg\;ha^{-1}$이고 토양 유실에 대한 토양의 임계저항은 0.51 Pa이었다. 이상의 결과를 종합하면, 옥수수를 재배하는 경사가 17%인 밭에서 강우에 의한 물 유출량이 $2.3Mg\;ha^{-1}$이면 토양이 받는 압력은 0.51 Pa 정도로 이 수치 이상일 때는 수계로 유입되는 토양 유실이 발생한다.

• 한국습지학회지
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• 제21권3호
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• pp.191-198
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• 2019

도시지역의 높은 불투수면은 강우시 지표 유출량을 증가시키고 지하침투량을 줄이면서 물순환을 왜곡시킨다. 왜곡된 물순환은 도시침수와 가뭄, 비점오염유출로 인한 수질오염 및 수생태계 훼손 등의 다양한 도시환경 문제 등을 유발시킨다. 기후변화는 도시강우의 계절적 편중현상을 더욱 심화시키고 도시 미기후에 영향을 줌으로써 도시침수와 가뭄의 강도 및 빈도를 증가시킨다. LID(Low Impact Development) 기법은 도시내 자연적 물순환 체계를 회복함으로써 물로 인하여 발생하는 도시환경문제를 줄일 수 있는 기법으로 다양하게 적용되고 있다. 본 연구에서는 도시지역 내 적용된 다양한 LID 기법의 장기 모니터링 결과를 활용하여 LID 적용 이후 수문특성의 변화와 물순환 회복에 기여도를 평가하기 위하여 수행되었다. LID 시설의 높은 저류량과 침투능력은 강우시 첨두유출 저감과 유출지연에 크게 기여하는 것으로 나타났다. LID 시설에서 강우시 평균 유출저감효과는 60% 이상으로 나타났으며, 유역면적 대비 LID 시설 면적비(Surface area of Catuchment area, SA/CA)와 LID 저류 용량은 첨두유출 저감과 유출지연 효과에 영향을 끼치는 중요한 인자로 평가되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권3호
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• pp.367-378
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• 2021

야적퇴비는 대표적인 축산계 비점오염원으로 강우로 인해 수계로 유입될 경우 야적퇴비에 포함된 인과 질소 등의 영양염류가 하천 수질에 악영향을 미칠 수 있다. 이에 본 논문에서는 무인항공기 영상과 딥러닝 기반의 의미론적 분할 기법을 활용한 야적퇴비 탐지 방법을 제안한다. 연구지역에서 취득한 39개의 정사영상을 토대로 Data Augmentation을 통해 약 30,000개의 데이터를 확보하였다. 취득한 데이터를 U-net을 기반으로 개발된 의미론적 분할 알고리즘에 적용시킨 후 OpenCV의 필터링 기법을 적용하여 정확도를 평가하였다. 정확도 평가 결과 화소정확도는 99.97%, 정밀도는 83.80%, 재현율은 60.95%, F1- Score는 70.57%의 정확도를 보였다. 정밀도에 비해 재현율이 떨어지는 것은 정성적으로 보았을 때 전체 이미지에서 가장자리에 작은 비율로 야적퇴비 픽셀이 존재하는 경우 과소추정되었기 때문이다. 향후 추가적인 데이터셋과 RGB 밴드 이외의 추가 밴드를 조합한다면 모델 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제27권4호
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• pp.425-432
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• 2011

To control non-point source pollution at a watershed scale, rainfall-runoff characteristics from forest watersheds should be investigated since the forest is the dominant land use in Korea. Long-term monitoring would be an ideal method. However, computer models have been utilized due to limitations in cost and labor in performing long-term monitoring at the watersheds. In this study, the Geo-spatial interface to the Water Erosion Prediction Project (GeoWEPP) model was evaluated for its runoff prediction from a coniferous forest dominant watersheds. The $R^2$ and the NSE for calibrated result comparisons were 0.77 and 0.63, validated result comparisons were 0.92, 0.89, respectively. These comparisons indicated that the GeoWEPP model can be used in evaluating rainfall-runoff characteristics. To estimate runoff changes from a coniferous forest watershed with various cover degree scenarios, ten cover degree scenarios (10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100%) were run using the calibrated GeoWEPP model. It was found that runoff increases with decrease in cover degree. Runoff volume was the highest ($206,218.66m^3$) at 10% cover degree, whereas the lowest ($134,074.58m^3$) at 100% cover degree due to changes in evapotranspiration under various cover degrees at the forest. As shown in this study, GeoWEPP model could be efficiently used to investigate runoff characteristics from the coniferous forest watershed and effects of various cover degree scenarios on runoff generation.