• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.68-75
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• 2016

본 연구에서는 습지에 널리 적용되는 혼합토양이나 자갈여재 대신 공극율이 90% 이상으로 매우 커서 공극폐색의 염려가 적은 합성섬유를 대체여재로 적용한 수직 흐름형 컬럼습지를 제작하여 서로 다른 수리학적 체류시간, 내부순환빈도 및 오염 부하량 조건에서 축산지역 인공 강우유출수 처리시험을 수행하였다. 모든 습지에서 TSS 제거효율은 94~96%, COD 68~73%, TN 35~58% 이었다. 체류시간 등의 운전인자가 TSS와 COD 제거에 미치는 영향은 미미하였다. 그러나 질소의 경우 부하량과 체류시간, 내부순환빈도가 증가할수록 효율이 증가하였다. 특히 운전기간 동안 합성섬유의 생물학적 분해작용으로 인하여 유기물질이 다량 용출되었으며 탈질을 위한 내부공급 탄소원으로 기여하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 용출기간은 40일 정도 지속되었으므로 그 효과는 매우 제한적이었다. 습지 내부충진 여재로서 합성섬유가 갖는 장점은 가벼우므로 구조체의 시공에 소요되는 비용을 저감할 수 있고, 비표면적이 크고 습지수명을 연장할 수 있다는 점이다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.183-193
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• 2016

본 연구에서는 고속도로 강우유출수 처리목적의 우드칩 충진 침투도랑 모니터링 연구를 통하여 설계 적정성 및 성능을 평가하였다. 강우시 모니터링 자료를 바탕으로 침투도랑의 평균 저감효율을 산정한 결과 TSS 88%, COD 94%, BOD 85%, TN 80%, TP 75%이었으며 강우조건 및 설계가 다르므로 국내외 다른 연구결과와 직접적인 비교는 어렵지만 개략적으로 유사한 저감성능을 보였다. 침투도랑의 가장 중요한 설계인자인 침투속도를 산출한 결과 강우강도가 증가함 따라 침투속도도 증가하였으며 평균 침투속도는 40mm/hr, 도랑 내부의 유효 저류수심 0.8m를 기준으로 침투시간을 산출한 결과 약 0.83일로 비점오염저감시설 설치 및 관리 운영 매뉴얼(MOE, 2014)의 설치기준(이하 설치기준)을 만족하는 것으로 나타났다. 수문자료에 따르면 유입량 기준으로 설계 누적강우유출고로 산출된 WQv와 유사한 유입량을 기록한 관측자료에 따르면 전량 저류, 침투되어(유출량$${\frac{._-}{.}}$$0) 침투식 LID 시설로서의 고유한 기능적 목표를 달성하였으므로 설계 누적강우유출고 5mm는 타당하다고 판단된다. 침투도랑은 강우시 일시적으로 여과 및 저류과정에서 침수가 이루어지며 완전침투가 24시간 이내에 종료되므로 우드칩으로 부터 유기물질 등의 용출가능성은 희박하며 현장 모니터링 자료에서도 용출기미는 나타나지 않았다. 따라서 추후 침투도랑 설치기준의 개정시 국내외 연구자료를 바탕으로 여재로서 우드칩의 적용을 면밀히 검토할 필요가 있다.

• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.80-89
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• 2017

국내에서는 비점오염 저감 및 LID 시설에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 수로형 인공습지에 의한 강우 유출수 처리에 대한 연구를 시행하였다. 비점오염저감시설 주변 비닐하우스 지역의 면적은 22.7ha이며 강우 시 비닐하우스지대를 관통하면서 유출되는 비점오염 오염물질을 처리한다. 2006년부터 2008년까지 총 17번의 모니터링을 시행하였으며 다양한 강우를 대상으로 모니터링이 수행되었다. 17회의 모니터링을 통해 얻어진 TSS의 저감효율 범위는 78.3~92.0%로 나타났으며, BOD의 경우 49.5~63.4%, COD의 경우 56.4~66.1%, TN의 경우 28.2~45.5%, TP의 경우 35.6~45.3%로 나타났다. 총 17회의 모니터링 저감효율 범위에 대한 평균값을 산정한 결과, TSS의 경우 86.0%로 나타났으며, BOD의 경우 51.6%, COD의 경우 60.1%, TN의 경우 30.1% 그리고 TP의 경우 53.5%로 나타났다. 연구대상 식생수로에서 제거되는 오염물질은 다른 저류형 습지와 달리 주로 입자상 오염물질이었는데 그 이유는 기하학적 형태 및 구조적으로 체류시간이 짧고 유기물질과 질소 등 용존성 유기물질의 제거에 기여하는 생물화학적 처리환경의 조성에 한계가 있기 때문이다.

• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.90-102
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• 2017

본 연구에서는 과거 2년에 걸쳐 강우유출수 처리목적의 인공습지로부터 수집된 수질자료를 바탕으로 지금까지 국외에서 개발된 다양한 형태의 영양소 모델의 적용성을 평가하였다. 검토결과 질소제거에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 수온과 수리학적 부하율(HLR) 이었는데 습지의 수표면적이 습지의 용량에 비해 더 중요하게 작용했음을 시사해주고 있다. 질소제거는 미국 WEF(water environment federation)가 개발한 준경험적인 형태의 모델이 적합한 것으로 밝혀졌다. 한편 인 제거 모델은 수온과 제거속도상수의 관계를 Power Model로 보고 모의했을 때 실측치와 가장 가깝게 계산치를 산출할 수 있었으며 실측치의 증가와 감소경향을 비교적 정확하게 모의할 수 있었다($R^2=0.79$). 그러나 모든 시도에서 수온이 특정온도 이하로 감소했을 때 가장 심한 오차를 발생하여 취약한 예측성능을 보였다. 한편 인공습지에서 질소제거특성을 검토한 결과 질산화에 비하여 탈질이 저조한 것으로 나타났는데 그 이유는 탄소원의 부족과 높은 용존산소 농도로 인하여 Anoxic 조건의 미형성 때문으로 분석되었다. 질소제거 향상방안으로 용존산소의 제어와 탄소원의 확보차원에서 햇빛에 노출된 개방수역과 햇빛에 노출된 식생구역, 그리고 습지의 기능적 측면을 고려한 구성요소의 배분 및 부유 수생식물 및 무기성 여재를 이용하는 방안을 논의하였다.

• 한국습지학회지
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• 제22권3호
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• pp.171-177
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• 2020

강우시에 주기적으로 포화상태에 이르는 강우 유출수 처리시스템에 의한 질소저감 능력을 향상시키기 위하여 유기성 여재가 널리 적용되고 있다. 그러나 이와 같은 물질은 추가적인 유기탄소원이 되기도 하지만 처리수의 COD를 증가시키는 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 여러 가지 형태의 유기성 여재의 회분식 용출시험을 통하여 COD 방출량을 정량화하고자 하였다. 연구결과에 따르면 초기 pH가 7.5-7.7인 수돗물 수준에서 쉽게 유기물질이 용출되는 것으로 나타났다. COD 방출이 가장 큰 여재는 노지 벌초물(yard clipping)과 우드칩이었으며 다음으로 퇴비와 목피 순서로 나타났다. 또한 여재의 크기가 작으면 작을수록 비표면적의 증가로 인하여 방출량이 증가하였다. 연구결과로부터 도출된 경험적인 공식에 따르면 유기성 여재로부터 COD 방출은 여재형태에 따라 3-5개월에서 길게는 26개월이 지속되는 것으로 예측되었다. 이와 같은 연구결과는 강우유출수 처리시설에서 유기성 여재의 안전한 적용을 위한 잠재적인 COD 물질의 방출량을 계산하는데 기여할 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권4호
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• pp.210-218
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• 2016

대전의 관평천에 설치된 1.8 m 높이의 침강 실험장치를 이용하여 총 4회에 걸쳐 강우 유출수를 채취하여 오염물질제거 효율 및 특성을 측정하였다. 오염물질 농도는 초기 4시간 동안 급격하게 감소하였으며 약 24시간 후 일정한 수준을 나타내는 경향을 보였다. 침전 실험 장치 내에서는 높이 별 농도가 크게 다르지 않은 것으로 관찰되었으며 이는 침전장치 내에서 대부분의 고형물질은 서로 방해하지 않고 독립적으로 침전하기 때문인 것으로 분석된다. 강우 유출수를 대상으로 분석한 입도는 $10{\sim}100{\mu}m$의 범위로 나타났다. 강우 유출수내에서 TP의 경우 입자성 물질이 평균 52.4%, TN의 경우 23.5%의 비율로 나타났으며 TN의 경우 침강에 의해 효율적으로 제거되기 어렵다는 것을 확인하여 주고 있다. 본 연구의 결과는 초기 강우 유출수에 포함되어 있는 TSS와 TP와 같은 오염물질이 단순한 침강에 의해 효과적으로의 제거될 수 있다는 것을 나타내고 있으며 하천수질을 보호하는데 적극적으로 활용될 수 있음을 시사한다.

• 한국물환경학회지
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• 제33권6호
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• pp.715-721
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• 2017

식생체류지 기법 중 하나인 나무여과상자는 유역면적 및 강우유출수의 특성에 따라 기법의 용적 및 수질 저감 능력 조정이 가능한 도시 저영향개발 기술이다. 본 연구는 주차장 강우유출수 처리를 위해 6년동안 운영된 나무여과상자의 성능을 평가하기 위하여 수행되었다. 또한 나무여과상자의 저감 능력에 영향을 미치는 수리 수문학적 요인들을 조사하였다. 분석 결과, 강수량의 증가는 나무여과상자의 유출량, 평균유량 및 첨두유량 감소 등의 수리 수문학적 성능이 감소되는 것으로 평가되었다(r = -0.53 to -0.59; p < 0.01). TSS, 유기물, 영양물질 및 중금속 등의 오염물질은 나무여과상자 내 충진된 여재의 여과 및 흡착, 침투, 증산발 기작 등을 통하여 저감되는 것으로 나타났다(p < 0.001). 또한 유출량, 평균유량, 첨두유량, 체류시간 및 강우지속시간 등과 같은 수리 수문학적 요인의 영향을 받는 것으로 평가되었다. 이는 나무여과상자 시설을 유역면적 대비 시설의 표면적을 1 % 미만으로 설계 시 특히 유용한 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.259-270
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• 2017

본 연구는 실증규모의 반포화 순환식 인공습지에서 도로 강우유출수를 처리하여 습지의 성능분석, LID 기능 및 다른 LID-BMP 시설과의 처리효율을 비교하였다. 강우시 모니터링을 바탕으로 연구대상 습지의 저감효율을 산정한 결과 TSS 저감효율은 평균 92%, COD, TN, TP는 각각 평균 63%, 36%, 75%로 분석되었으며 다른 시설과 직접적인 비교는 불가능하지만 SA/CA 비율에 따른 오염물질 저감효율을 분석한 결과 연구대상 시설의 SA/CA 비율이 낮았음에도 불구하고 유사한 수준의 효율을 보였다. 또한, 전체 강우유출수의 18%만을 처리하여 약 70%의 오염물질을 저감할 수 있는 시설의 성능을 보였다. 연구대상 습지(합성섬유 충진)와 동일한 형태로 제작되어 직접적인 비교가 가능했던 유기성 여재를 충진한 습지와의 비교 결과 TSS, TP는 유사한 처리성능을 보였으며, COD는 유기성 여재에서 용출되는 유기물질의 영향으로 연구대상 습지에서 높은 효율을 보였으나 TN은 유기성 여재에서 자체 공급되는 유기탄소의 영향으로 유기성 여재를 충진한 습지에서 높은 효율을 나타내었다. 한편 초기 강우유출수 포착장치를 갖춘 본 연구대상 습지에서 그렇지 않은 침투도랑 습지의 성능을 비교분석한 결과 훨씬 안정적인 처리성능을 얻을 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권4호
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• pp.689-698
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• 2000

강우시 발생되는 강우유출수는 배수구역내 지표오염물질로부터 기인한 다양한 오엽물질을 포함하고 있으며 전세계적으로 이에 대한 많은 연구가 진행중에 있다. 초기강우시 신업공단에서 발생되는 지표유출수내 오염물질의 특성은 아직도 완벽하게 이해되지 못하고 있다. 일반적으로 분류식 배제방식이 채택된 공단에서 발생되는 우수유출수는 다양한 오염물질을 함유한 채 미처리 상태로 전량 지천으로 배출되고 있다. 본 연구는 산업공단을 대상으로 강우시 지표유출수의 수질과 특성을 분석 평가하였고 시료 채취는 공단을 배수구역별 4개 구역으로 구획 후 해당 배수구역에 대해 grab sampling 방법을 적용하였다. 석유 화학산업과 일반 야적장 등에서는 BOD, COD, SS, TN 등의 일반오염물 항목들이 주로 검출된 반면, 기계 금속산업, 고철 야적장 지역에서는 중금속항목의 오염물이 고농도로 측정되었다. 초기강우유출시 전 조사지점의 지표유출수에서 Fe, Zn, Cu 등의 항목이 주로 검출된 반면, Pb, As, Cd, Cr, Ni 등은 미량으로 검출되었고 Hg는 어느 지점에서도 검출되지 않았다. 산업공단에서 발생하는 지표유출수내 오염물질들은 대부분 업종과 연관성을 나타내었고, 각 지점별 발생 오염물질의 농도는 오염물질의 노출정도 및 강우사상의 특성에 따라 결정되어지는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권6호
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• pp.373-381
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• 2012

대전의 도시 소하천, 관평천 유역을 연구대상지역으로 강우시의 유량 및 수질 변화 특성을 파악하기 위한 원격 제어실시간 자동 모니터링 시스템을 설치하여 자료를 확보하고 이 시스템을 이용하여 확보된 강우시 연속측정 자료를 이용하여 도시유역 모델인 SWMM (Storm Water Management Model) 모델을 보정하는 데 사용하였다. 실시간 자동 모니터링 시스템은 강우량계, 초음파 수위계, 자동수질측정장치, 자동취수장치, 데이터 로거 및 전송장치 등으로 구성되었으며 원격으로 제어할 수 있도록 설계되었다. 강우시 유량은 초음파 수위계와 사각 위어 공식을 이용하여 지속적으로 측정이 가능하도록 설계되었으며 정확도는 수동측정을 병행하여 확인하였다. 수질센서로 측정할 수 없는 항목은 자동채수기에 의해 일정시간 간격으로 시료를 채취한 후 실험실로 이송하여 분석하여 자료를 확보하였다. 위에서 실측된 유량 및 수질 연속 자료를 이용하여 연구대상지역에 대해 SWMM 모델을 구축하였다. SWMM 모델의 보정과 검증 결과 유량은 매우 양호한 수준으로 예측하고 있으나 BOD, COD, SS, TN, TP 등의 예측은 강우 특성에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 SWMM에 나타난 바와 같은 특정 유역에 고정된 형태의 오염물질 축적과 유출현상을 나타내는 경험식이 강우 및 선행강우 특성을 반영하여 수정될 필요가 있다는 것을 시사하고 있다. 본 연구에서 제안된 빗물 자동모니터링 및 모델링 시스템은 향후 강우에 따른 하천 수질관리를 위한 유역단위의 빗물 수량 수질 관리시설의 설계 및 운영에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.