• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1074-1078
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• 2010

도시화, 산업화의 진전으로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있다. 특히 낙동강유역에서의 오염원관리, 특히 비점오염원의 정량화는 삭감시설의 삭감량 평가 및 배출오염원 평가에 더욱 절실한 문제로 부각되고 있다. 삭감시설의 삭감량 평가 시에는 실험실 규모로 이상적인 유량 상태를 가정하여 삭감효율을 산정하고 있으나 자연강우에 의하여 나타나는 삭감효율 평가는 이상적인 유량 평가 해석시 와는 사뭇 다른 경향을 나타낸다. 또한 유역 말단 지점에서의 3년 평균 수질이 목표수질을 상회하였을 경우 오염총량 기본계획 지역에서 오염총량 이행평가 지역으로 포함시켜 오염부하량 관리를 실시하고 있다. 그러나 배출부하량과 수질의 연계가 쉽지 않고, 그 원인이 되는 지역 및 시기를 찾아 특별 관리하는 것이 난해하여 하천 수질 관리가 어려운 실정이다. 이러한 이유들로 인하여 최근 비점오염원 영향의 심각성에 대한 인식이 커지고 있으며, 점오염원의 관리뿐만 아니라 비점오염원 관리의 필요성이 대두됨에 따라 두 오염원 형태를 통합적으로 관리하고 각각의 오염원에 의한 수질 영향에 관심과 필요성이 강조되고 있다. 또한, 최근까지 유역 모델과 수질 모형을 이용해 각각의 유역이나 하천에 적용하고, 수행한 예는 국내와 국외에 많이 있다. 하지만 수량과 수질을 함께 통합적으로 연계하고, 그 적용성을 평가한 연구는 그 수가 상대적으로 적다. 하지만, 최근 들어 수질의 통합하천관리의 중요성을 인식하고 각각의 모형의 장단점을 고려하여 다양한 모형들을 연계하는 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 이러한 통합적 수질관리의 필요성 증대에 따라, 유역 내 수문 순환 및 비점오염원의 발생 거동을 정량적으로 분석할 수 있는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 비점오염원으로 인한 유역 내 수질 영향을 파악하고, 이를 바탕으로 QUALKO 모형과 연계하여 하천 수질 모델링을 수행할 것이다. 또한, 이를 바탕으로 비점오염원에 의한 유역 내 하천 수질 영향도를 파악함으로써, 추후 비점오염원에 대한 인식 제고에 활용될 것이며, 모니터링 기법 및 GIS기반 유역관리모델 개발, 4대강 비점오염원 최적관리기법 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제19권3호
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• pp.338-347
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• 2005

Horizontal-Flow Roughing Filtration (HRF) is one of altemative pretreatment methods e.g. prior to Slow Sand Filtration (SSF). However, some of its limitations are that the effluent quality drops drastically at higher turbidity (>200 NTU) and at higher filtration rate (>1 m/h). To overcome these drawbacks, we suggested Direct Horizontal-Flow Roughing Filtration (DHRF), which is a modified system of Horizontal-Flow Roughing (HRF) by addition of low dose of coagulant prior to filtration. In this study to optimize the DHRF configuration, a conceptual and mathematical model for the coarse compartment has been developed in analogy with multi-plate settlers. Data from simple column settling test can be used in the model to predict the filter performance. Furthermore, the model developed herein has been validated by successive experiments carried out. The conventional column settling test has been found to be an handy and useful to predict the performance of DHRF for different raw water characteristics (e.g. coagulated or uncoagulated water, different presence of organic matter, etc.) and different inital process conditions (e.g. coagulant dose, mixing time and intensity, etc.). An optimum filter design for the coarse compartment (grain size 20mm) has been found to be of 3 m/h filtration rate with filter length of 4-4.5 m.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2015

The information of flow regimes continues to be norm in water resource and watershed management, in that stream flow regime is a crucial factor influencing water quality, geomorphology, and the community structure of stream biota. The objectives of this study were to estimate Korean stream flows from landscape variables, classify stream flow gages using hydraulic characteristics, and then apply these methods to ungaged biological monitoring sites for effective ecological assessment. Here I used a linear modeling approach (MLR, PCA, and PCR) to describe and predict seasonal flow statistics from landscape variables. MLR models were successfully built for a range of exceedance discharges and time frames (annual, January, May, July, and October), and these models explained a high degree of the observed variation with r squares ranging from 0.555 (Q95 in January) to 0.899 (Q05 in July). In validation testing, predicted and observed exceedance discharges were all significantly correlated (p<0.01) and for most models no significant difference was found between predicted and observed values (Paired samples T-test; p>0.05). I classified Korean stream flow regimes with respect to hydraulic and hydrologic regime into four categories: flashier and higher-powered (F-HP), flashier and lower-powered (F-LP), more stable and higher-powered (S-HP), and more stable and lower-powered (S-LP). These four categories of Korean streams were related to with the characteristics of environmental variables, such as catchment size, site slope, stream order, and land use patterns. I then applied the models at 684 ungaged biological sampling sites used in the National Aquatic Ecological Monitoring Program in order to classify them with respect to basic hydrologic characteristics and similarity to the government's array of hydrologic gauging stations. Flashier-lower powered sites appeared to be relatively over-represented and more stable-higher powered sites under-represented in the bioassessment data sets.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권10호
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• pp.703-714
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• 2017

본 연구에서는 IPCC가 발간한 AR5 의 시나리오 중 임의로 선택된 RCP 4.5와 RCP 8.5 기후변화 시나리오가 용담댐 유역과 호내의 유량과 수질변화에 미치는 영향을 분석 및 그 방법론을 수립하기 위해서 SWAT 모델과 CE-QUAL-W2 모델을 차례로 사용하였다. 기후변화 시나리오는 용담댐 유역에 대해 상세화 된 자료를 사용하였으며 2016~2095년의 기간을 2016~2035년, 2036~2065년 그리고 2066~2095년의 세 가지의 기간으로 구분하고 또한 각 연도별로 5월과 10월 사이의 우기(Wet Season)와 11월과 4월 사이의 건기(Dry Season)로 또한 구분하여 분석하였다. 전체 모의 기간에 대해 산술평균한 용담댐 유역의 유량과 TSS 및 TP는 RCP 4.5가 RCP 8.5 보다 큰 것으로 나타나고 TN의 경우 다른 경향을 나타내었다. 반면, 모델의 예측결과를 기간별 또는 연중 강우특성별로 구별하여 분석한 경우에는 각 경우마다 서로 다른 결과를 나타내고 있다. 기후변화 시나리오가 진행됨에 따라 전반적으로 강우일수는 감소하고 강우강도는 증가하여 갈수기에는 오염물질의 유출이 감소하고, 홍수기에는 오염물질의 유출이 증가하여 연간 오염물질 유출량이 홍수기에 집중되는 특성을 나타내었다. 상기와 동일한 기간에 대해 SWAT 모델에서 생성된 유역의 자료를 CE-QUAL-W2 모델의 경계조건으로 사용하여 용담댐의 수질변화특성을 모의하였다. TSS와 TP농도는 하절기 강우량의 증가에 따라 특히, 높은 값을 나타내는 것으로 분석되었으나, 고형물질에 잘 흡착되지 않는 TN은 다른 경향이 나타났다. 따라서 기후변화에 의한 장래의 유량 및 수질 변화는 전반적인 경향과 더불어 지역적, 시기적 특성을 또한 반영하여 분석하는 것이 바람직하다고 판단되며 이에 따라 갈수 및 홍수에 의한 시기별, 지역별 유량 및 수질 관리 대책이 별도로 필요할 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제41권6호
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• pp.657-672
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• 2008

본 연구의 목적은 금산 생활쓰레기 매립장을 대상으로 지하수의 수리지 화학적 특성과 통계분석을 통하여 침출수의 누출원인과 누출경로 및 영향범위를 파악하고, 매립지로부터 발생되는 오염물질인 침출수의 누출이 연구지역의 지하수환경에 미치는 위해요인에 대해 정량적으로 평가하는 것이다. 본 연구를 위해서 수질 검층, 침출수와 지하수 수질 분석 및 통계분석, 그리고 오염물질 이동모델링 기법 등을 이용하였다. 수질검층 결과 침출수 집수정 부근에서 침출수가 주변 대수층으로 누출되고 있었으며, 매립장과 인접한 하류부 관측정의 4-12m 깊이에서 지하수에 대한 침출수의 영향을 확인할 수 있었다. 침출수는 유출 범위는 매립장으로부터 70-100m 내외이며 오염된 지하수에서 전기전도도는 $400-750{\mu}S/cm$를 나타내었다. 주성분분석수행 결과 주성분 1과 2는 각각 침출수과 대수층의 매질 특성을 나타내었다. 주성분분석결과는 또한 침출수의 영향을 받는 지하수의 수질 변화에 의해 나타내어지는 양이온교환반응, 흡착 및 미생물 생분해 같은 자연저감과정을 나타내었다. 지하수 흐름 및 오염물 이동 모델링 결과 지하수는 매립장에서 서쪽으로 계곡을 따라 흐르며, 오염물질은 그에 따라 이동함을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.916-927
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• 2010

일반적으로 정수처리 공정에서 염소에 의한 소독공정은 수인성 질병을 억제하고 상수도관망에서 미생물의 재성장을 억제하는 목적으로 사용되고 있다. 그러나 염소소독은 수중의 유기물과 반응하여 소독부산물(Disinfection By-products; DBPs) 과 같은 발암성 물질을 생성함으로 적절한 염소 주입이 필요하고 최근에는 관말지역에서의 잔류염소 확보를 위해 상수관로 나 배수지 등에서 재염소를 실시하는 경향이 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 정수장에서 최적의 염소주입과 재염소 주입량을 산정하기 위하여 미국 EPA에서 개발한 EPANET 2.0을 사용하여 최적 염소 주입량을 산정하고 그 효과를 모의하였다. 대상지역 상수관로에 대한 수질을 모의하기 위하여 bottle test를 통해 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출하였으며, syster-matic analysis method를 이용하여 관벽감소계수($k_{wall}$)를 도출하였다. 배ㆍ급수계통에서의 수질을 정확히 예측하고자 유량과 체류시간 등을 고려한 수리해석 모델을 기초로 하여 상수도관망에서의 잔류염소 농도를 예측하고 염소주입 농도에 따른 소독부산물(DBPs)인 트리할로메탄(Trihalomethanes; THMs)의 생성변화를 실험을 통해 확인하였다. 수체감소계수($k_{bulk}$)를 도출한 결과 온도가 높을수록 초기에 빠른 감소를 보였으며, $25^{\circ}C$의 경우 25시간이 지난 이후에는 절반이상이 감소하였다. 대상지역에 재염소 주입시설을 도입할 경우 최적 재염소 주입량을 산정하였으며, 관망도상에서 경제적으로 유리한 지점을 선정할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.35-44
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• 1998

본연구의 목적은 강우시 지표수의 흐름을 통해 유출되는 오염부하 산정 시스템을 개발하고 정상류 흐름의 성격을 띠는 점원오염의 월별, 수기별 오염부하를 산정하기 위한 각종 수질 인자별 발생부하와 배출부하 사이의 관계를 규명하여 각 지천 소유역의 울별 및 수기별 오염부하를 산정하는 모형 시스템을 개발하는 것이다. 또한 댐 상류 하천 구간에 대한 수질 모델링을 통하여 댐유입부의 오염부하를 산정하는데 있다. 대상유역의 토지 이용분포와 지표수 유출거동에 관련된 지상인자들의 파악을 위해 인공위성 원격탐사 이미지를 분석하여 토지이용분포 규명하고, 기타 지형공간정보를 구축하여, 이들로부터 모형의 운영에 필수적인 지상인자들을 합성하여, 모형의 입력자료로 사용될 수 있도록 하는 일련의 과정을 체계화하였다. 또한 개발된 개개의 모형을 체계적으로 결합하여 사용을 쉽게하기 위하여, GIS-모형간의 인터페이스 모듈과 그래픽 출력시스템 등 응용소프트웨어를 개발하여, 운격탐사 기법에 의한 저수지 오염 부하량 산정 모형과 전체시스템의 통합을 완료하였다. 개발된 모형시스템을 이용하여 1991년에서 1993년 사이에 관측된 4개 호우사상에 대한 비점오염원의 부하를 시험적으로 산정하였으며, 충추댐의 월별 및 수기에 따른 오염부하도 아울러 산정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권12호
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• pp.1075-1086
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• 2019

최근 기후 온난화의 발생과 이상기후의 발생빈도가 증가함에 따라 강수량, 하천유량과 같은 수문학적 요소의 예측이 복잡해지고 있으며 물부족 발생 위험도 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 중단기 하천 취수량을 예측하기 위한 모델을 개발하고자 하였다. 입력인자를 선정하기 위해 취수량과 기상인자들 간의 상관성분석을 수행한 결과 온도가 가장 영향이 큰 것으로 나타났다. 또한 취수량은 시계열에 따른 증가 경향과 계절적 특성이 뚜렷하게 나타나므로 시계열분해기법을 이용하여 전처리를 수행하고 잔차에 대해 서포트 벡터 머신(SVM)을 적용하여 취수량 예측 모델을 개발하였다. 이 모델은 평균적으로 4.1%의 오차율을 나타내며, 전처리를 하지 않은 SVM 모델에 비해 높은 정확도를 나타냈다. 특히, 1~2달에 대해 중단기 예측을 수행하였을 때 더 유리한 결과를 나타냈다. 본 연구에서 개발된 취수량 예측모델은 수자원의 지속가능하고 효율적인 관리를 위해 하천수 사용허가, 수질관리, 가뭄 대책 마련에 활용이 가능할 것으로 예상된다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권4호
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• pp.1011-1016
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• 1999

식물의 세포벽 모형에 근거하여 고온고압의 조건하에서 기계적인 전단웅력을 식물 세포벽에 가할 경우 수용성 다당류를 효과적으로 분리할 수 있다는 가설에 근거하여 사과박으로부터 펙틴을 추출하기 위해 압출처리법을 도입하였다. L/D비가 20: 1인 동방향완전맞물림형 이축압출기를 이용하여 압출기의 축회전수, 원료의 공급률 및 원료의 수분함량을 공정변수로 하고 압출기의 비기계에너지를 시스템의 매개변수로 하여 압출처리에 의한 수용성 다당류의 수율, 평균 분자량 및 galacturonic acid 함량을 분석한 후, 각각의 모형을 개발하였다. 펙틴의 수율과 품질을 동시에 비교해 볼때, 비기계에너지를 증가시키면 펙틴의 수율이 향상되는 것으로 나타났으나, 수율을 향상시키는 압출조건은 품질의 저하를 초래하는 것으로 나타났다. 비기계에너지가 191 kWh/ton인 고강도의 추출조건에서 수율은 20.1%로 나타나 기존의 산처리법에 의한 14.4% 수율보다 월등히 향상된 수율을 얻을 수 있었다. 한편, 비기계에너지가 96 kWh/ton인 저강도의 추출조건에서는 분자량이 240,000인 펙틴을 얻을 수 있어 산처리시 분자량 181,000의 펙틴보다 훨씬 양질의 펙틴을 얻을 수 있었다. 따라서, 목표로 하는 품질의 펙틴을 생산할 수 있으면서 최고의 수율을 얻을 수 있는 압출조건을 설정해야 하며, 이를 위해서 본 연구에서 제시한 펙틴의 수율 및 품질 모형을 이용할 수 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권1호
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• pp.38-46
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• 2012

마산만은 폐쇄성이 강하여 해수유통이 원활하지 못해 소량의 오염물질이 유입되어도 외해로 확산되지 못하고 만내에 계속 머물게 되어 해역의 오염이 가중되고 있고, 만내에서 증식한 식물플랑크톤과 하천을 통하여 유입된 오염물질은 해저에 침강되어 분해·무기화를 거쳐 영양염이 다시 수중으로 공급되어 부영양화, 적조, 빈산소 등을 유발하여 생태계 건강도를 악화시키고 있다. 이러한 마산만의 해양환경개선을 위해 해수유동모델(COSMOS)과 생태계모델(EUTRP2)을 이용하여 환경용량을 산정하고 이매패의 개체군 성장모델을 연계하여 이매패를 포함한 생태계내 물질 순환 구조를 해석하여 이매패의 수질정화 효과를 분석함으로써 비용효과적이고 친환경적인 내만수질개선방안을 도출하고자 한다. 육상오염원의 효과적인 관리 방안으로 환경용량 산정을 통해 시나리오별 유입부하 삭감에 의한 수질관리 방안은 유입부하의 50~90%에 해당하는 비현실적인 삭감량이 제시된다. 마산만의 자생 COD를 평가한 결과 총 COD의 30.7%가 외부유입에 의한 COD이고 69.3%가 자생 COD에 의한 것으로 계산되었다. 이는 마산만의 수질관리에 있어 유기물의 공급원에 대한 제어뿐만 아니라, 자생 COD를 증가시키는 영양염의 유입원에 대한 제어가 필수적이라는 것을 의미한다. 마산만의 자생 COD를 유발하는 영양염류를 제거하기 위해 현재 상황에서 적용가능한 고도처리 증설의 비용을 산정하여 이매패류에 의한 생물정화 효과와의 경제성을 비교분석해 본 결과 20년 동안의 총 비용에 있어 질소를 제거하기 위한 질산화탈질법 906억원, 인을 제거하기 위한 화학침전법은 559억, 이매패류 양식은 461억원으로 산정되어 이매패류 양식은 질소와 인을 같이 제거하는 고도처리 도입에 비해서는 약 1/3의 비용이 소요되는 것으로 나타났다.