신도시 수자원 연계활용을 위한 지능형 수자원 확보 기술 개발

한국헌,김영화,Han, Guk-Heon,Kim, Yeong-Hwa 한국수자원학회 2014 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.47 No.3

관개기 곡간지 유역 필지논에서의 비점원오염물질 유출특성

한국헌,Han, Kuk-Heon 한국관개배수위원회 2011 한국관개배수논문집 Vol.18 No.1

The aim of this study was to evaluate the load of non-point sources pollutant at a paddy plot located at the valley watershed during irrigation period. Irrigation, runoff and water quality data in the paddy plot were analyzed periodically from June 1 to October 31 in 2005. The observed amount of precipitation, irrigation, runoff for the experimental paddy plot during the irrigation period was 1,297.8, 223.2, and 825.4mm, respectively. Total-N concentrations ranged from 3.73 to 18.10mg/L, which was generally higher than the quality standard of agricultural water (1.0mg/L). Total-P concentrations ranged from 0.111 to 0.243mg/L and the average was 0.139mg/L. The observed runoff pollutants loadings from the paddy plot were measured as 34.4 kg/ha for T-N, 1.0 kg/ha for T-P and 213.8 kg/ha for SS. The non-point sources pollutant load in drainage water depends on rainfall and surface drainage water amount from the paddy plot. We are considering that these results were affected by rainfall as well as hydrological condition, soil management, whether or not fertilizer application, cropping, rice straw and plowing.

Pollutant Load Characteristics of a Rural Watershed of Juam Lake

한국헌,윤광식,정재운,윤석군,김영주,Han, Kuk-Heon,Yoon, Kwang-Sik,Jung, Jae-Woon,Yoon, Suk-Gun,Kim, Young-Joo The Korean Society of Agricultural Engineers 2005 한국농공학회논문집 Vol.47 No.3

A monitoring study has been conducted to identify hydrologic conditions, water quality and nutrient loading characteristics of small watershed in Juam Lake. Climate data of the watershed were collected; flow rate was measured and water quality sampling was conducted at the watershed outlet for this study. Water quality data revealed that T-P concentrations meet I grade of lake water quality standard during non-storm period, but degraded up to II-III grade of lake water quality standard during storm period. The observed T-N concentrations always exceeded lake water quality standard. Therefore, T-P was identified as limiting chemical constituent for eutrophication of Juam Lake. T-P concentration of non-storm period also revealed that point source pollution is not serious in the watershed. Three year monitoring results showed that the observed T-N losses were $10.85\~18.88$ kg/ha and T-P losses were $0.028\~0.323$ kg/ha during six month (Mar. - Oct.), respectively. Major portion of runoff amount discharged by a few storm events a year and nutrient load showed apparent seasonal variation. Huge runoff amounts were generated by intense storms, which make application of water treatment or detention facilities ineffective. Monitoring results confirmed that water quality improvement by abating nonpoint source pollution in rural watershed of monsoon climate should be focused on source control. T-P losses from paddy field seemed to consist of significant amount of total load from study watershed. Therefore, management of drainage from paddy field is considered to be important for preventing algal blooming problem in Juam Lake.

TM/TC 통합운영관리시스템을 위한 데이터 표준화를 위한 고찰

한국헌 ( Kukheon Han ),김진택 ( Jintaek Kim ),김대의 ( Daeui Kim ),김명섭 ( Myungsup Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

시스템이 통합되고 대형화 되어 갈수록 데이터의 복잡성이 증가하고, 이에 따라 데이터의 활용도는 급격히 떨어지게 된다. 이를 해결하기 위하여 데이터 표준화가 대두되었고, 데이터 표준화는 선택이 아닌 필수불가결한 문제가 되어가고 있다. 또한, 전국적으로 분산되어 있는 데이터들을 종합적으로 관리할 수 있는 체계를 갖추고, 데이터를 축적하여 향후 정책 수립 및 의사결정 수단으로 활용할 수 있는 데이터베이스를 구축하기 위해, 서버 시스템의 표준기능과 코드체계 및 데이터베이스 Schema 규격화하여 시스템 확장 및 사용을 보다 용이하게 하기 위해서 표준화를 실시한다. 현재 WSN(Wireless Sensor Network) 관련 표준기술은 IEEE82.15 표준규격과 이를 기반으로 상위 계층 규격을 정하여 관련 산업에 적용하려는 ZigBee 규격이 있으며, IP 기술을 센서네크워크에 접목하기 위해 IETF의 6LOWPAN, RoLL, CoRE WG 등에서 표준화가 진행중이며, CIM을 이용한 전력계통 DB 표준화, 지식정보자원 표준화, RFID 기술 표준화, USN(Ubiquitous Sensor Network) 기반 시설물 모니터링을 위한 데이터 표준화 방안 등 공정 모니터링 및 산업 자동화에 적용을 위한 노력을 기울이고 있다. 데이터베이스 통합모델 구축시 표준 태크의 확장성, 데이터베이스 모델의 적정성(요구사항 반영), 데이터베이스 무결성, 데이터 변환과정/수집ㆍ전송 주기/응답시간의 적정성, 데이터베이스 백업정책의 효율성, 데이터베이스 명명규칙의 일관성, 데이터베이스 운영의 안정성 등을 고려해야 한다. 이를 토대로 한국농어촌공사에서 운영중인 TM/TC 통합운영 관리시스템(TIMS : TM/TC Integration Management System) 계측자료에 대한 표준화 방안을 위하여 TIMS의 데이터베이스를 검토하였다. 검토 결과, 표준 태크의 확장성에 있어 각 시설물들에 대한 용어, 태그의 통일, 타시스템과 연동을 위한 코드 체계를 준수하여야 하나 TIMS의 경우 정확하지 않은 표준 태크 리스트 및 생성ㆍ수정ㆍ삭제 등 태그 리스트 관리가 미흡하였으며, 테이터 정의 및 분류에 있어서도 테이터 중요도, 사용 빈도에 대한 정의가 없고 테이터 항목과 설명만 기술되어 있고, 데이터 수집ㆍ전송ㆍ백업주기 등의 설정이 없으며, 스키마 정의에 있어서도 모든 컬럼이 Null을 허용하여 데이터의 무결성이 보장되지 못하며, Key 값 부재로 인한 각 엔티티간의 관계정의가 어렵고, 주요 컬러의 데이터 타입을 archar로 정의하여 스캔 속도가 감소하며, 컬럼명ㆍ컬럼ID가 매칭되지 않은 경우가 존재하고, 또한 데이터 목록과 실제 테이블 정의 목록이 상이 등 테이터베이스 모델 적정성이 문제되고 있으며, 데이터 명명 기준에 있어서도 DB 테이블명 생성 및 규칙의 일관성 미흡 등의 문제점이 있었다. 또한, 표준화되지 않은 태크를 각 지사마다 분석 및 적용하고 있어 테이터 관리 체계가 부족하며, 네트워크와는 별도로 구성된 망에서 설치 운영되고 있어 사내 직원의 접근성의 부족 등을 내포하고 있다. 따라서, 향후 TIMS 계측자료 표준화를 위해서는 데이터베이스 관리 및 운영에 관한 표준안 및 한국통신기술협회(TA) 또는 한국통신기술협회 표준화(TAS)을 이용하여 국내 표준 규격을 사용하여 표준화 할 필요가 있다.

농업용 수로에서 Manning공식과 수위-유량관계식과의 유량산정 비교 - 충북 청원군 미호TM/TC지구를 대상으로-

한국헌 ( Kukheon Han ),김진택 ( Jintaek Kim ),오승태 ( Seoungtae Oh ),맹승진 ( Seungjin Maeng ),김태우 ( Taewoo Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

물부족 국가인 우리나라에서 댐과 같은 수자원개발이 곤란하게 된 시점에서 기존 수자원의 효율적인 관리 및 배분이 중요한데, 이를 위해서는 수문자료의 효율적인 활용 및 기초작업으로서 신뢰성 있는 유량자료의 획득이 대단히 중요하다. 그러나 유량산정에 있어 수위-유량관계식(Rating)의 허용오차가 일본의 경우 10%이내이고, 미국의 경우는 8%이내 이지만 우리나라의 경우는 한강유역에서조차 1999년도의 표준오차가 86%를 나타낸 것으로 볼 때 유량측정 기술수준 및 정확성이 크게 미흡함을 알 수 있다. Manning에 의한 유량산정은 조도계수 값의 결정이 중요한데, 조도계수는 평균유속, 흐름저항, 하상입자의 이동, 하상의 변화 등의 흐름특성을 규명하는데 중요한 물리적 요소인데, 조도계수는 어떤 특정한 요인에 의해 결정될 수 있는 것이 아니라 하상입자들의 특성, 식생상태, 수로단면의 변화 및 만곡 등에 의해 영향을 받고, 시간과 공간, 그리고 유량의 규모에 따라 변화하는 가변성을 갖고 있다. 이처럼 많은 요인들에 의해 조도계수는 영향을 받기 때문에 그 산정이 매우 어렵고, 아직까지도 절대적인 산정방법이 없는 실정이다. 따라서, 본 연구는 행정구역상 충청북도 청원군과 증평군에 위치한 경지정리 구획지구인 미호지구를 대상으로 미호 지구내 농업용 수로 8개 지점을 대상으로 실측유량에 의해 산정된 수위-유량관계식과 이론에 의한 유량 산정인 Manning 공식을 이용한 유량 산정 결과와 비교하였다. 본 미호지구 농업용 수로에 적용된 조도계수의 값은 “콘크리트(표면이 마감된)”의 0.011~0.015를 중심으로 하였으나, 미호지구내 수로는 콘크리트 단면으로 되어 있으나 수로내 토사퇴적, 식생분포 및 콘크리트 단면의 부식 등이 있어 0.015보다 큰 조도계수를 적용하여 지점별 유량을 산정하였다. 그 결과 8개 지점 각각에 대한 단면상황에 따른 조도계수를 공학적인 경험에 의해 산정하였으며, 추정된 조도계수로 유량을 산정하는데 참조할 수 있을 것으로 판단되며, 산정된 조도계수를 타 지역의 콘크리트 수로의 유량산정의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

강우량 상관분석을 이용한 미호 농촌용수지구 기상관측소 특성 분석

한국헌 ( Kukheon Han ),김진택 ( Jintaek Kim ),윤동균 ( Dongkoun Yun ),맹승진 ( Seungjin Maeng ),이승욱 ( Seungwook Lee ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

대상지구내 수문분석과 물수지분석을 위해 기상관측소를 선정하는데 있어 76개 기상관측소를 대상으로 티센망을 이용하여 기상자료를 사용하고 있다. 그러나 강우계 자료는 지점에 대한 정확한 강우량을 나타낼 수 있지만 강우계의 설치밀도가 조밀하지 못하고, 최근 기후변화로 인한 국지성호우의 증가로 인해 해당 지구를 대표하는 강우관측소를 특정 관측소로 결정한다는 것은 논란의 대상이 되고 있다. 따라서, 본 연구는 행정구역상 충청북도 청원군과 증평군에 위치한 경지정리 구획지구인 미호지구를 대상으로 저수지를 포함한 미호지구내 위치한 강우관측소를 대상으로 상관분석을 통해 미호지구에 적합한 기상관측소를 선정함으로써 향후 저수지를 포함한 미호지구내 수문분석과 물수지 분석의 신뢰성을 향상시키는데 도움이 되고자 한다. 미호지구내에 위치한 기상관측소는 기상청에서 관리하는 청주관측소, 진천관측소 및 증평관측소가 있으며, 강우관측소별로 보유하고 있는 강우관측기록은 청주관측소가 1967년부터, 진천과 증평관측소는 1997년부터 현재까지이다. 강우관측소간 상관관계를 분석하기 위해 3개 강우관측소가 공동으로 보유하고 있는 강우기록년인 1997년 이후의 강우 자료를 대상으로 상기의 기간에 해당하는 시강우량을 수집하였다. 또한 보다 다양한 조건의 분석을 위해 수집된 시강우량을 일강우량, 월강우량, 관개기(4월부터 9월), 연강우량으로 구분하여 재정리하였다. 상관 분석은 2개의 강우관측소간 및 분석기간별로 실시하였는데, 청주관측소와 증평관측소, 증평관측소와 진천관측소, 청주관측소와 진천관측소 이들 관측소간 각각에 대해 시강우량, 일강우량, 월강우량, 관개기강우량, 연강우량을 대상으로 총 15가지 경우에 대해 상관분석을 실시하였다. 그 결과 3개 강우관측소간 5% 유의수준에서 유의한 상관관계가 인정되었으며, 시강우량, 일강우량, 월강우량, 관개기강우량에서 상대적으로 청주-증평관측소의 상관선이 다른 관측소에 비해 크게 나타났고, 연강우량에서는 청주-진천관측소의 상관성이 높게 나타났다. 또한, 미호지구내 3개 강우관측소에 대한 강우량의 양적특성을 분석한 결과, 연평균강우량은 청주 1,308mm, 증평 1,256mm, 진천 1,360mm로 청주관측소와 증평관측소는 2% 범위내에서 유사한 반면 진천관측소의 강우량은 지형 및 공간적 특성(산악 등)이 반영되어 타 강우관측소보다 약 7~9% 정도 크게 나타났다. 따라서, 미호지구내 미호저수지 유역의 수문분석 등을 실시할 경우 미호저수지 유역 인근에 위치한 진천관측소의 강우량을 사용하고, 미호저수지 하류부 몽리구역에 대한 물수지 분석 등을 실시할 경우에는 용수공급의 용이성 확보를 위해 청주관측소보다 적은 증평관측소의 강우량을 사용하여 분석할 것으로 판단된다.

영산강하구둑 생태보존 및 개선 방안 연구

한국헌 ( Kukheon Han ),김영화 ( Younghwa Kim ),전건영 ( Keonyoung Jeon ),서동욱 ( Donguk Seo ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

영산강하구둑의 생태환경은 1910년대 하구습지가 309㎢로 영산강 하구 면적의 20%였는데, 2000년대 들어서면서 하구습지면적은 73㎢로 영산강 하구 면적의 5%이하로 감소하였는데, 영산강하구둑 건설 및 개발사업에 의해 습지의 비중이 줄어드는 가운데 농경지와 기타 용지의 비중이 증가하였으며, 그 후 영산강하구둑 주변으로는 농경지가 나지로 전환되었다. 그리고, 영산강하구둑 방조제 건설로 해안-담수 생태계가 공존하는 공간이 조성되어 이동성 조류의 stepping stone역할을 하게 되며, 우리나라와 중국, 일본 등 동북아를 연결하는 중요한 서식처 역할을 하며, 영산강 하구의 갯벌 면적은 47.8㎢로 하구 전체 갯벌면적의 9.9%, 전국 갯벌면적의 1.7%를 차지하고 있는데 한강 하구와 더불어 갯벌이 매우 잘 발달되어 있는 지역으로서 이러한 영산강하구둑이 갖는 생태계를 보전하고, 하구 어메니티 자원활용 방안으로 환경친화적인 개선을 통해 휴식 및 관광과 연계할 수 있는 프로그램이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 영산강하구둑 유역에 대해 문도, 담수호ㆍ농경지 및 농수로 서식처, 식물상 및 식생, 동물상 등 영산강하구둑의 생태를 조사ㆍ분석하였으며, 영산강하구둑 생태의 보전가치 평가를 통해 보전ㆍ핵심지역, 완충지역, 전이지역으로 구분하여 제시하였으며, 이들 분석을 토대로 습지 식생 복원, 생태환경 및 동ㆍ식물의 서식처 보존 및 체험공간 조성기법 등 생태복원방안을 제시하였다.

논에서 일주기 수질조사시 채수빈도가 오염부하량 산정에 미치는 영향

한국헌 ( Han Kuk-heon ),윤광식 ( Yoon Kwang-sik ),조진구 ( Cho Jin-goo ),조재영 ( Cho Jae-young ) 한국농공학회 2003 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2003 No.-

In order to examine effects of sampling frequency during rainfall-runoff process from paddy field on the estimation of pollution load, EMCs of several water sampling frequencies were examined. It was found that the difference of EMCs between one time sampling and two hours consecutive sampling during storm event showed 34.1~ -19.1 % for T-N, 55.4~-27.3% for T-P, 68.5~-41.0% for the SS, respectively. Five times sampling reduced difference of EMCs compared to those two hours interval sampling to 15.2~-15.2% for T-N, 20.0~-26.2% for T-P, 28.6~-35.7% for the SS, respectively.

SWG(Smart Water Grid) 적용을 위한 공촌배수권역 수자원 검토

한국헌 ( Kukheon Han ),박현기 ( Hyunki Park ),이윤한 ( Yoonhan Lee ),김영화 ( Younghwa Kim ),이호선 ( Hosun Lee ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

기후변화에 적극 대처하여 지속적이고 안정적인 용수 공급을 위해 기존의 용수 생산ㆍ공급망에 정보통신 기술(Information & Communication Technologies, ICT)을 접목한 지능형 물관리를 위해 ‘스마트 워터 그리드(smart water grid)’를 구축하고자 하는 다양한 노력이 최근 들어 지속되고 있다. 즉, 스마트 워터 그리드는 기존의 수자원 관리 시스템의 한계를 극복하기 위해 첨단 정보통신기술을 이용하는 고효율의 차세대 인프라 시스템으로 다양한 수원을 활용하고 물을 효율적으로 배분ㆍ관리ㆍ운송하여 수자원의 불균형을 해소하고, 첨단 센서 네트워크를 이용해 실시간으로 수자원망의 안정성을 모니터링하는 등 용수관리 전분야에 걸쳐 양방향 실시간으로 용수정보를 감시 대응하여 용수관리와 에너지 효율의 최적화된 메가시티(mega-city)에 적합한 지능형 물관리가 가능할 것으로 예상되는 시스템이다. 또한, SWG는 신도시 건설 또는 기존 도시의 용수부족시 지역내 가용 수자원을 활용함으로서 도시 수자원 자립률을 향상시키는데 기여할 것으로 사료된다. 따라서, 본 연구에서는 SWG 적용을 위해 공촌배수권역을 대상으로 취수원에서 물의 공급이 부족하거나 단절시 용수 확보 방안을 마련하기 위하여 지역내 활용가능한 하천 및 하수처리 재이용수, 농업용수 등의 수원을 조사하고 각 수원별 활용방안을 분석하여 그 적용성을 검토하였다. 공촌배수권역 내 수원으로는 저수지 1개소(항동저수지), 빗물 펌프장 2개소(안암호 및 인천교), 하천수로는 검단천, 아라뱃길, 공촌천, 심곡천이 있었으며, 하수처리시설로는 검단, 공촌, 가좌가 있어 공촌배수권역 내 이용가능한 수자원은 많은 것으로 조사되었는데, 항동저수지의 경우 수질이 매우 불량하고 저수지 규모가 작고 검단천 하천유지용수로 물을 계속적으로 공급하고 있어 가용 수자원에는 부적절한 것으로 판단된다. 수원별 수질, 추가적인 수처리 여부, 갈수시 유량 확보의 용이성, 관로 매설 거리 및 비용 등을 복합적으로 고려하여 공촌배수권역내 가용수자원에 대한 적용성을 검토한 결과 주수원으로 검단천 및 공촌천 하천수를 활용하는 한편, 보조수원으로 심곡천, 우수(강우유출수) 및 지하수를 활용하는 방안이 유력한 것으로 조사되었다. 비상수원으로는 아라뱃길과 인천교 빗물펌프장은 수처리 시스템을 이용하여 상수원수로 활용이 가능할 것으로 판단되며, 검단, 공촌, 가좌의 하수처리수는 하수재이용 처리 시스템을 이용하여 농업용수 또는 공단용수의 중수로 사용이 가능할 것으로 사료된다.

대호저수지 유입량 산정에 관한 연구

한국헌 ( Kukheon Han ),박명수 ( Myeongsoo Park ),윤동균 ( Dongkoun Yun ),김해도 ( Haedo Kim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

대호지는 대단위 농업종합개발사업의 일환으로 시행되어 방조제 및 배수갑문 공사는 1981년에 착공하여 1985년 12월에 준공되었으며, 대호지의 기본계획에 대해서는 1980년에 이루어져 현재 31개년이 경과되었다. 그간 경제사회의 급격한 발전과 주변환경의 많은 변화가 있었고 이에 따라 당초계획을 검토하면 개발면적과 몽리면적의 내용별 증감, 용수의 다양화 및 추가수요 등이 크게 대두되고 있으며 또한 당초계획때 보다 확률강우량이 증대되고 대호지가 축조된 지장기간이 경과함에 따라 퇴적으로 인한 내용적 감소현상이 나타나는 등 수문조건이 변화하였다. 대호방조제가 위치한 지역에 대한 중분류 토지피복 분류도를 분석한 결과 전지역 중 농업지역이 47.23%, 산림지역37.68%로 84%이상의 토지가 농업지역과 산림지역으로 구성되어 있으며, 농업지역 중 논은 약 12,485.8ha로 84.64%를 차지하였으며 밭은 2,085.3ha, 하우스재배는 12.6ha, 과수원 50.0ha, 기타재배지 117.9ha로 각각 14.14%, 0.09%, 0.034%, 0.8%로 구성되었으며, 지구 내 수역은 내륙수와 해양수로 구분하였으며 전 지구에 대한 내륙수는 약 8.7%, 해양수는 0.1%로 전 지구의 약 8.8%를 차지하는 것으로 나타났다. 대호저수지의 유입량 산정을 위해 대호유역을 답사하고 유역의 수문학적 특성을 잘 나타내며 지속적인 수문관측이 가능한 15개 관측지점을 선정하였으며, 유역면적은 1:100,000 지형도에서 산출하였으며, 유역면적이 가장 작은 지점은 대호 9지점으로 1.28㎢이고 가장 큰 지점은 대호 1지점으로 44.61㎢이다. 또한, 유량산정을 위해 관측지점별 수위표를 설치하였으며, 단면조사는 유량조사와 병행하여 실시하였다. 유량조사는 유속계를 이용해 중간단면평균법으로 조사를 실시하였으며, 사용한 유속계는 BFM 002(Valeport, Co, UK)와 Swoffer 2100 휴대용 유속계를 사용하여 유속을 측정하였다. 대호유역 15개 관측지점에 대해 2011년 각 지점별로 16회씩 유량조사를 실시하였으며, 강우시 유속 측정은 11월18일과 11월 30일 2회에 걸쳐 실시하였다. 유입유량 산정 및 분석결과, 관측 지점 중 대호 3 지점은 대호담수호로 직접 유입되는 지점으로 대호담수호 수면의 영향을 크게 받아 유속이 없고 바닥이 매우 연한 점토질로 되어 있어 도섭에 의한 유량조사가 매우 어려운 지점이었으며, 대호 4지점은 2011년 11월 18일 이후 공사 중인 제2서산사업단지 관련 관로공사가 실시되어 유량측정이 불가하으며, 이외 관측지점에 대해서도 하상정비와 하천내 줄, 갈대 등의 추수식물에 의한 해성점토질 수렁이 형성되어 측정에 어려움이 있었다. 향후 고수위 이상 수위가 발생할 때와 배수갑문 조작에 의한 상류지역의 영향 등을 해석 및 대호담수호 유입유량 산정에 활용하기 위해서는 지속적으로 수위관측 및 유속측정을 통한 유입량 산정이 필요하다고 판단된다.