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효과적인 오염총량관리를 위한 데스크탑 기반의 LDC 평가 시스템 개발
류지철,황하선,이성준,김은경,김용석,금동혁,임경재,정영훈,Ryu, Jichul,Hwang, Ha-Sun,Lee, Sung-Jun,Kim, Eun Kyoung,Kim, Yong Seok,Kum, Donghyuk,Lim, Kyoung Jae,Jung, Younghun 한국농공학회 2016 한국농공학회논문집 Vol.58 No.4
Load Duration Curve (LDC) can be used as a method for load management of point and non-point pollution source because the LDC easily assesses the water quality corresponding to hydrological changes in a watershed. Recently, the application of LDC to total pollution load management is a growing interest in Korea. In this regard, A desktop-based LDC assessment system was developed in this study to provide convenience to users in water quality evaluation. The developed system can simply produce the LDC by using streamflow and water quality data involved in its database. Also, The system can quantitatively inform the success or failure of the achievement for a target water quality at monthly scale. Furthermore, seasonal water quality and point/non-point pollution load in a watershed can be estimated by this system. We expect that the developed system will contribute to establish local and national policies regarding water management and total pollution load management because of its advantages such as the pollution tracking investigation and the analysis of water quality and pollution loading amount in an ungauged watershed.
류지철 ( Jichul Ryu ),강현우 ( Hyunwoo Kang ),최재완 ( Jae Wan Choi ),공동수 ( Dong Soo Kong ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
최근 미국 환경부에서는 국가 환경 정책으로써 LID(Low Impact Development)를 대안 책으로 제시하고 있으며 우리나라에서도 최근 LID기법 연구가 활발히 진행 되고 있다. LID란 기존의 집중식 BMP처럼 유출 발생 후 처리를 다루는 방식의 기법이 아닌 발생원 단계에서의 처리에 초점을 맞춘 기법이다. 환경적 측면에서 다양한 기능을 가능하게 할수 있는 LID기법 적용에 따른 효과를 알아보기 위해 전 세계적으로 SWMM 모형이 많이 사용되고 있지만 SWMM 모형내 유량 및 수질에 따른 자동 보정 툴이 존재하지 않고 유역에 적합한 최적의 LID 기법 구조물의 설계 기준을 정할 수 있는 툴이 존재하지 않기 때문에 보다 효율적인 유역의 수문 보정 및 LID 기법 적용에 따른 효과 모의를 제공하지 못한다. 따라서 본 연구에서는 SWMM 5.0 버전 내 SWMM LID auto-calibration tool을 PARASOL 알고리즘을 기반으로 개발하였다. 또한 개발된 PARASOL 알고리즘 기반 SWMM LID auto-calibration tool을 이용하여 경기도 경안천 유역에 적용하였고 2011년 일별 실측 수문자료와 비교 분석 하였으며 경기도 경안천 유역에 맞는 최적의 LID기법을 산정 하였다. 본 연구에서 개발 된 SWMM auto-calibration tool은 SWMM 모형의 유량 및 수질을 자동으로 보정하기 때문에 보다 효율적인 모형의 보정을 사용자에게 제공해 줄 수 있을 것이며 유역에 적합한 최적의 LID 기법 구조물 설계를 제시해 줄 수 있기 때문에 향후 LID 기법을 이용한 도시개발 계획에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 PARASOL알고리즘 뿐 만이 아닌 GLUE, SUFI-2, GA 등 다양한 알고리즘이 추가된 SWMM LID auto-calibration tool을 개발 중에 있다.
기후변화시나리오를 고려한 총량제 오염부하량 예측 및 개선방안 연구
류지철 ( Jichul Ryu ),최재완,손지영,( Donghyuk Kum ),( Miduck Han ),( Baekyoung Park ),( Youngseok Kim ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-
최근 우리나라에서는 기후변화현상이 뚜렷하게 나타나고 있으며, 이러한 기후변화로 인해 장마기간의 예측이 어려워지고, 여름철에는 기존의 우리나라 강우패턴이 아닌 집중성 호우들로 인해 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 이처럼 우리나라 기후는 이제 더 이상 기존의 현상을 따라가는 것이 아니라 많은 변화에 대한 불확실성이 내재되어 있다. 따라서 이러한 기후변화에 대응하기 위해 다양한 기후변화 시나리오 분석에 대한 연구가 우리나라 뿐 만 아니라 전 세계적으로 수행되고 있다. 현재 우리나라 수질개선에 많은 도움을 주고 있는 수질오염총량제에서는 토지계 오염부하량 산정 시 기존년도 하나의 강우패턴을 이용하여 짧게는 5년부터 길게는 10년까지의 오염부하량을 예측하고 있다. 이렇게 예측된 오염부하량은 기후변화에 대해 전혀 고려가 되지 않았고, 5년 혹은 10년기간 동안 한 개 년도의 강우 데이터로만 산정하기 때문에 한해가 다르게 점점 변화하는 기후변화를 적용하기 어려운 점이 있다. 따라서 본 연구에서는 진위천 수질오염총량관리제 내 1) 기후변화 시나리오에 따른 장래 강우를 예측하였고 2)이를 토지계 배출부하량 산정 시 적용하여 기후변화 시나리오에 따른 토지계 오염부하량을 예측 및 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 수질오염총량제 내에서 기후변화시나리오를 고려 할 수 있는 방안의 기초자료로 사용 될 것이라 기대된다.
수질오염총량제 토지계 발생부하량 산정방식의 개선방안 연구
류지철 ( Jichul Ryu ),금동혁 ( Donghyuk Kum ),한미덕 ( Miduck Han ),박배경 ( Baekyoung Park ),김용석 ( Youngseok Kim ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-
우리나라 수질개선을 위한 유역관리 대책인 수질오염총량제는 수계에서 발생되어 하천에 영향을 줄 수 있는 오염원을 총 6종류(생활계,축산계,토지계,산업계,매립계,양식계)로 나누어 정의하고 있으며, 각각의 오염원을 점과 비점오염원으로 나누어 관리하고 있다. 또한 6개의 오염원에서는 각각 발생부하량을 산정하여 최종 점/비점 배출부하량을 산정하며, 이 중 토지계 오염원은 타 오염원에 비해 비점오염원에 의한 배출부하량 비율이 높고, 비점저감시설의 삭감부하량산정에도 이용되기 때문에 토지계 발생부하량 산정의 정확성을 높이는 것은 비점오염원 관리에 있어 매우 중요한 부분을 차지할 수 있다. 현재 수질오염총량관리기술지침에서는 토지계 발생부하량의 산정을 위해 지적도를 기초로 한 총 5개지목(전,답,임야,대지,기타)에 따른 토지계 발생원단위를 적용하여 산정한다. 하지만, 5개 지목에 의한 발생원단위는 28개 지목을 5개로 재분류 한 것이기 때문에 토지계 발생부하량 산정에 있어 불확실성을 내포 할 수 있다. 따라서 본 연구의 목적은 총량제가 시행되고 있는 지역 내 1) 기존 5개지목에 의한 발생원단위와 23개 중분류 토지피복에 의한 발생원단위를 적용하여 각각 토지계 발생부하량을 산정하고, 2) L-THIA모형을 이용하여 5개지목 원단위에 의한 발생부하량 산정의 불확실성을 분석하여 이러한 불확실성을 최대한 줄일 수 있도록 수질오염총량제 내 토지계발생부하량 산정에 대한 개선방안을 제시하는데 있다. 분석결과, 기존의 토지게 산정 방식으로 산정한 토지계 BOD 발생부하량은 중분류 토지피복에 의한 발생부하량 보다 3배 이상 높은 부하량 결과를 보였고 이와 같은 이유는 중분류 토지피복 기준 원단위들은 대지 원단위가 세분화되어 있지만 기존의 수질오염총량제 대지 원단위는 세분화되어 있지 않기 때문인 것으로 판단되며 이러한 결과는 향후 수질오염총량제의 토지계 원단위 산정방식 개선에 있어 기초자료로 제공될 수 있을 것이라 기대된다.
토지피복-토양별 점근 CN 기법을 적용한 ArcGIS기반 장기 유출 영향 평가 시스템 개발 및 평가
류지철 ( Jichul Ryu ),금동혁 ( Donghyuck Kum ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-
본 연구에서는 기존 L-THIA모형에서 직접유출량 모의에 사용되는 NRCS-CN방법의 단점을 보완하기 위하여13개 토지피복별 점근 CN 회귀식을 개발하였고 이와 더불어 토지피복 및 수문학적 토양그룹별 52개의 점근 CN 회귀식도 개발하였다. 또한 기존 L-THIA모형이 큰 유역에 적용될 수 없었던 단점을 보완하기 위해 본 연구에서 개발된 점근 CN 회귀식들과 여러 경험식들로 구성된 직접유출, 기저유출, 하천라우팅 모듈 및 QUAL2E model을 연계한 ArcGIS 기반의 새로운 L-THIA ACN-WQ system을 개발하였다. 본 연구에서 제시된 토지피복별 점근 CN 회귀식 방법은 기존 NRCS-CN 방법 보다 직접유출 산정을 더 정확하게 할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 점근 CN 회귀식 방법이 적용된 ArcGIS 기반의 유역단위 L-THIA ACN-WQ system은 10개 만의 매개변수를 이용하여 유역의 하천 유량을 장기적으로 정확도 높게 모의 할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 개발된 시스템은 8개의 유역에서 발생되어 하천까지 도달되는 오염부하량 매개변수와 하천 내 수질을 모의 하는 33개의 매개변수를 이용하여 하천의 유량뿐 만 아니라 수질 및 오염부하량도 잘 모의할 수 있다. 개발된 시스템은 사용자가 쉽게 입력자료 구축 및 모형의 구동을 할 수 있도록 ArcGIS 인터페이스를 제공한다. 이와 더불어 FDC/LDC 분석 및 소유역의 오염부하량 우심지역을 자동으로 선정할 수 있도록 도와주기 때문에 오염총량제도 및 비점오염관리지역 선정과 같은 다양한 유역환경관리계획에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
SWAT-REMM 2012 유량 및 수질 자동 보정 툴 개발
류지철 ( Jichul Ryu ),강현우 ( Hyunwoo Kang ),김익재 ( Ik Jae Kim ),김성준 ( Seong Joon Kim ),공동수 ( Dong Soo Kong ),( Bernard A. Engel ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
SWAT모형은 유역단위 수문 및 수질을 모의하는데 있어 전 세계적으로 많이 사용되고 있다. 하지만 SWAT모형은 수변림을 모의할 때 수변 폭만을 고려하여 단순한 공식을 통한 수변림 모의를 할 수 밖에 없는 한계를 지니고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 2007년 유역단위 수문 모형인 SWAT과 시험포단위 수변림 모형인 REMM이 결합된 SWAT-REMM prototype이 개발되었고, 이를 우리나라 유역에 적용할 수 있도록 개선한 SWAT-REMM version 2010이 한국에서 개발되었다. 하지만 개선된 SWAT-REMM version 2010은 완벽하게 두 모형이 통합되어 있지 않기 때문에 자동 보정 툴을 사용 할 수 없고 이로 인하여 모형 사용자에게 보다 효율적인 수변림이 포함된 유역에 대한 보정을 제공하지 못한다. 따라서 본 연구에서는 각각의 SWAT모형과 REMM모형의 엔진을 완벽하게 연계하고 PARASOL 알고리즘 기반 수변림 자동 보정 툴을 수정하여 REMM과 SWAT 이 연계되어 보정될 수 있는 SWAT-REMM version 2012를 개발 하였고, 개발된 모형의 자동 보정 툴을 사용하여 충남 공주시 봉곡천 유역에 적용 하였다. 모의 시나리오는 봉곡천 유역 내 수변림이 설치되어 있다고 가정 한 후, 수변림이 설치되기 전(Scenario 1) 및 설치 된 후 (Scenario 2)로 각각의 시나리오를 나누어 모형에 적용 하였다. 시나리오 1의 경우 SWAT 매개변수만 을 이용하여 유역을 보정 한 결과 SWAT 및 REMM 매개변수 모두 고려한 시나리오 2에 비해 유량 및 총질소의 R<sup>2</sup> 와 NSE가 월등히 높은 것으로 나타났다. 이는 봉곡천 유역이 실제 수변림이 존재하지 않기 때문인 것으로 판단되며 이를 통해 수변림이 존재하는 유역은 반드시 수변림에 대한 매개변수 까지 이용하여 유역을 보정해야 한다고 판단된다. 또한 개발된 SWAT-REMM version 2012는 자동 보정 툴 기능이 내장되어 있기 때문에, 사용자가 수변림이 설치된 지역에 대해 보다 정확하게 모형을 보정할 수 있고, 이 시스템은 다양한 수변림 관리 계획에 활용될 수 있으리라 판단된다.