새만금 상류유역의 유출량 추정을 위한 HSPF 모형의 적용성 평가

정재운 ( Jaewoon Jung ),엄명철 ( Myungchul Eom ),최인규 ( Inkyu Choi ),조진훈 ( Jinhoon Jo ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

새만금 수역의 수자원 보존 및 목표수질 달성을 위해서는 상류유역으로부터 유출되는 장기적인 유출분석이 매우 중요하다. 이를 위해서는 장기적인 조사를 바탕으로 유출량의 정량화가 되어야하지만 시간과 비용 등의 경제성을 고려했을 때 유출모형을 이용하는 것이 효율적이다. 국내에서 주로 사용되고 있는 장기유출모형은 TANK, PRMS, SWAT, HSPF 등이 있으며, 본 연구에서는 HSPF 모형을 선정하여 새만금 상류유역의 유출량을 산정 하였다. 새만금 상류유역의 크게 만경강 유역과 동진강 유역으로 구분되어지며, 만경강 유역의 토지이용현황은 논, 밭, 임야, 기타가 각각 23, 9, 50, 18%의 비율로 구성되어 있으며, 동진강 유역은 각각 33, 12, 38, 17%로 구성되어 있다. 모형의 검ㆍ보정을 위해서 2005년과 2006년의 대천지점(만경강 유역)과 신태인지점(동진강 유역) 유출량 자료를 이용하였으며, 기상자료는 대천지점은 전주기상대, 신태인지점은 부안기상대의 자료를 이용하였다. HSPF 모형의 유출량 보정을 위한 주요 매개변수는 LZSN(Model range : 0.01~100.0), INFILT(0.0001~100.0), AGWRC(0.001~0.999), UZSN(0.01~10.0), DEEPFR(0.0~1.0), INTFW(0.0~none) 등이 있으며, 모형의 보정을 위한 최적화 기법으로는 단순시행착오법을 사용하였고, 모형의 추정 오차를 평가하기 위해 결정계수 R²(Coefficient of Determination)을 사용하였으며 목적함수로서 RMSE(Root Mean Square Error)와 모형의 효율지수인 EI(Efficient Index)를 사용하였다. 모형의 유출량 모의 결과 보정기간(2005년) 동안 대천지점의 실측 및 모의 유출량은 각각 1793.1 mm와 1238.5 mm로 나타났고, 신태인지점의 실측 및 모의 유출량은 각각 1951.4 mm, 2609.5 mm로 나타났다. 모형의 효율지표를 평가한 결과 대천지점의 R², RMSE, EI는 각각 0.84, 4.69 mm/day, 0.75로 나타났고 신태인지점의 R², RMSE, EI는 각각 0.76, 4.74 mm/day, 0.72로 비교적 모의치가 실측치의 경향을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 모형의 검증기간(2006년) 동안 대천지점의 실측 및 모의 유출량은 731.4 mm와 699.0 mm로 나타났으며, 신태인지점의 실측 및 모의 유출량은 1321.6 mm와 1209.5 mm로 나타났다. 검증기간 동안 모형의 효율지표는 대천지점의 경우 R², RMSE, EI가 각각 0.58, 3.92 mm/day, 0.57로 나타났고, 신태인 지점의 R², RMSE, EI는 각각 0.39, 5.08 mm/day, 0.24로 나타나 BASINS/HSPF 모형은 새만금 상류유역의 유출량 산정에 적용 가능한 것으로 나타났다.

논 관개수, 담수 및 유출수의 용존인과 총인 농도 변화

최동호,조소현,정재운,박현규,최우정,윤광식,김영석,Choi, Dongho,Cho, Sohyun,Jung, Jaewoon,Park, Hyunkyu,Choi, Woojung,Yoon, Kwangsik,Kim, Youngsuk 한국물환경학회 2017 한국물환경학회지 Vol.33 No.4

In order to understand the characteristics of phosphorus in the paddy field, this study analyzed $PO_4-P$ and T-P concentrations of irrigation water, flooding water, and runoff from 2008 to 2010. The variation of phosphorous form within hydrologic cycle around the rice paddy field was investigated using the ratio of $PO_4-P$ to TP. In addition, the correlation between pH, EC, and DO in flooding water was analyzed and the factors affecting phosphorus form in paddy field were investigated. The concentration of T-P in flooding water was high during the survey period, and the concentration of T-P in runoff was assumed to be decreased by dilution due to irrigation and rainfall. On the other hand, the ratio of $PO_4-P$ to T-P was lower in flooding water than those of irrigation water and runoff, which was interpreted to be due to the fact that the phosphorus fertilizer was applied in the paddy field but the adsorption was rapidly occurred to the paddy field by the soil. The similar proportions of $PO_4-P$ to T-P in flooding water and runoff suggest that the form of phosphorus outflowed from the paddy is influenced by the form of phosphorus in the flooding water of paddy field. In addition, DO concentration in flooding water showed negative correlation with the concentrations of $PO_4-P$ and T-P. The effort to survey frequent irrigation water quality data is required for the analysis of phosphorus behavior in the paddy water system since concentration of phosphorous and DO in irrigation water would influence rhe form of phosphorous in flooding water and subsequent runoff.

새만금유역 농업비점오염 저감기법 개발연구 소개

장정렬 ( Jeongryeol Jang ),정재운 ( Jaewoon Jung ),정지연 ( Jiyeon Jung ),최강원 ( Kangwon Choi ),최인규 ( Inkyoo Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

정부에서는 ‘89~’05년 기간 동안 총 7차례 정부차원의 물관리종합대책을 수립하여 30조원을 투입하였으나 4대강 수질은 크게 개선되지 않고 있다. 이 원인으로 비점오염물질이 큰 기여를 하고 있으며 2015년경에는 65∼70% 수준에 이를 전망으로 적극적인 관리대책이 필요한 시점이다. 명품새만금의 성공을 위해서는 깨끗한 새만금호 수질확보가 반드시 필요하다. 이를 위해서는 새만금유역 내 점오염원 대책뿐만 아니라 비점오염저감대책 수립이 절대적으로 필요하다. 특히, 새만금유역에서는 전체 오염물질 배출량의 40~60%가 비점오염원이며 간척지 내부개발 농지에서는 생산성 향상을 위한 화학비료 및 농약 등의 사용량이 일반 농경지에 비하여 높아 사전관리 대책 마련이 시급하다. 하지만, 국내에서 이러한 농업비점오염에 대한 조사연구가 미진하여 새만금호 수질관리대책 수립에 어려움이 있다. 이러한 문제해결을 위하여 “새만금유역의 농업비점오염 저감기법개발 연구”를 추진하고 있다. 연구기간은 2010년부터 2017년까지이며 연구 분야는 논, 밭, 간척지, 영농방법, 주민참여, 정책 및 제도개선의 6개 분야로 구성되어 있다. 본 연구의 수행으로 농업비점오염 부하량의 정량화 및 제어대책, 지역주민 참여방안, 영농방법개선 등을 마련하여 농업생산비용 절감은 물론 농업비점오염물질배출량을 저감함으로서 적극적 친수활동이 가능한 새만금호 수질확보 등을 기대할 수 있다. While, to present, government invested huge amount of fund in managing public water quality, the water quality has not yet been much improved. Non point source(NPS) pollution is emerging as an important reason. If there are not appropriate measurements in advance, NPS goes up to 65 to 70% of total water pollution sources. The good water quality of Saemangum Lake is needed to succeed Saemangum project. It is necessary to prepare measurements for point source as well as NPS in all corners of Saemangum watershed. For this purpose, new research project is started to address various countermeasures all over the Saemangum watershed and consisted of six research fields from 2010 to 2017. This project suggests many useful and effective results to the Saemangum project.

배수갑문 운영에 따른 새만금수역 수질변화 예측

엄명철 ( Myungchul Eom ),정재운 ( Jaewoon Jung ),권효근 ( Hyokeun Kwon ),조진훈 ( Jinhoon Jo ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

새만금 지역은 2006년 4월에 방조제 전 구간에 대한 연결공사가 완료되어, 현재 배수갑문 2개소를 통해 해수가 유통되고 있다. 정부의 새만금개발 방침에 따라 방조제 끝막이 이후에도 한시적으로 배수갑문을 통해 해수가 지속적으로 유통되고 있으며, 이 후 내부수역을 대상으로 담수화가 추진되면 본격적인 용수 사용이 가능한 하구담수호가 조성될 계획이다. 현재 실시되고 있는 배수갑문을 통한 해수유통은 새만금수역의 수질개선 및 상류지역의 침수방지 등을 고려하여 최대한 외해수가 유입될 수 있도록 추진되고 있으며, 이를 위해 적정 관리수위를 EL. (+)1.00m 수준으로 유지하고 있다. 그러나 향후 방수제 및 산업단지 조성 등 내부개발 공사의 본격적인 추진을 위해서는 새만금호의 관리수위 조정이 불가피하며, 이에 따른 해수유통량 감소로 인해 새만금 수역은 급격한 수질저하 및 생물폐사 등 직접적인 환경변화가 예상된다. 본 연구에서는 향후 방수제 조성공사를 위해 예상되는 새만금수역의 관리수위 조정 및 이를 위한 배수갑문 운영에 따른 수질변화를 예측하였다. 관리수위 시나리오를 설정하고 이를 3차원 동적 수질예측 모델인 GEMSS 모델을 활용하여 시나리오별 수질변화를 분석하였다. 관리수위 운영 시나리오별 화학적산소요구량(Carbonaceous Oxygen Demand, COD) 농도 범위는 만경수역의 경우 EL. (-1.0m)와 EL. (-1.6m)에서 각각 2.2~7.9㎎/L와 2.4~16.5㎎/L로 나타났으며 연평균 농도는 각각 4.9㎎/L와 6.9㎎/L로 나타났다. 동진수역에서의 COD 농도범위는 EL. (-1.0m)와 EL. (-1.6m)에서 각각 2.2~6.7㎎/L와 2.2~10.4㎎/L로 나타났고 연평균 농도는 각각 4.5㎎/L와 5.4㎎/L로 분석되었다. 관리수위별로 예상되는 수역 중앙부의 총인(Total Phosphorus, TP) 농도는 EL.(-1.0m)인 경우 0.070~0.080㎎/L이며, EL. (-1.60m)에서는 0.080~0.110㎎/L 범위이다. 즉 방수제 공사 등을 위해 관리수위를 낮게 유지하는 시나리오에서는 배수갑문을 통한 해수유통량이 급격하게 줄어들게 되므로, 새만금수역 내 수질은 상대적으로 높은 농도값을 나타내었다. 따라서 공사의 수월성과 수역의 수질관리 등을 함께 고려한 적절한 관리수위 설정 및 배수갑문 운영이 향후 방수제 공사시에 필요할 것으로 판단된다. 한편, 본 수질변화 예측에서는 관리수위 저하 및 이에 따른 해수유통량 감소로 예상되는 수역내 해양생물의 급격한 폐사에 따른 수질저하 현상은 전혀 고려하지 않았으므로, 향후 해양생물 등의 폐사로 인한 수질영향 인자까지 모두 고려할 경우 시나리오별 수질예측결과는 현저하게 달라질 수 있다. 따라서 이러한 해양생물 폐사에 따른 영향까지 고려한 새만금수역의 환경영향 분석이 필요하며, 이에 따른 관리수위 조정이 필요할 것으로 판단된다.

불투수도가 다른 도시유역 원단위 차이: 상업지역과 위락시설 비교

최동호 ( Dongho Choi ),정재운 ( Jaewoon Jung ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),범진아 ( Jina Beom ),김영석 ( Youngsuk Kim ),박배경 ( Baekyung Park ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

산정방법에 따른 논 원단위 비교

최동호 ( Dongho Choi ),정재운 ( Jaewoon Jung ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),최우정 ( Woojung Choi ),조소현 ( Sohyun Cho ),범진아 ( Jina Beom ),유승화 ( Seungwha Yoo ) 한국환경영향평가학회 2015 환경영향평가 Vol.24 No.5

The unit load of paddy field was estimated by several methods and compared in this study. Four year field study was conducted at the paddy fields located in Yeongsan river and Sumjin river basins. The unit load was estimated by four methods; ① averaging field monitored load; ② NIER (National Institute of Environmental Research) method which use EMC(Event Mean Concentration) and runoff ratio of rainfall groups with rainfall weighting factors; ③method using EMC determined by best fit probability distribution; ④method using arithmetic mean EMC and runoff ratio. The result of this study showed that the unit loads of water quality constituents by field monitoring was similar to those of NIER method whereas those by probability distribution(log-normal, gamma) method were less than unit loads of NIER method. The unit loads by arithmetic mean EMC and runoff ratio were larger than those by NIER method. The unit load by NIER method showed higher BOD, COD, SS, lesser T-N, and similar T-P values when compared to unit loads determined by MOE in 1995.

강우시와 비강우시 BOD 유출 특성 조사 및 원단위 평가

최동호,조소현,황태희,김영석,정재운,최우정,박현규,윤광식,Choi, Dongho,Cho, Sohyun,Hwang, Taehee,Kim, Youngsuk,Jung, Jaewoon,Choi, Woojung,Park, Hyunkyu,Yoon, Kwangsik 한국물환경학회 2017 한국물환경학회지 Vol.33 No.5

The biologic Oxygen Demand (BOD) is a reliable and generally accepted indicator of water pollution by organic pollutants. Accordingly, estimation of BOD export from paddies carries important implications fwith regard to water management in rural areas. In this study, hydrology and BOD concentration were monitored during the period 2008 through 2012, in an effort to understand the characteristics of BOD export from paddy fields. The findings demonstrated that BOD load by rainfall above 50 mm. occupied about 50 % of total load, whereas the load by less than ten mm. rainfall occupied about 29 % of the total load during periods of stormy activity. It therefore seems that it could be possible to reduce the BOD load up to 29 % during storm periods, when drainage control conducted for rainfall less than ten mm.(an amount which is relatively easy to manage). The documented mean loads of storm and non-storm were $17.1kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ and $11.2kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$, respectively. The BOD load during the significant rainfall period was similar to the renewed unit load by NIER (2014). However, there were substantial differences between unit load and actual load when the non-storm load was incorporated into the BOD load estimation from paddy fields. In view of the foregoing, it is felt that, the non-storm load needs to be further considered and managed for the successful implementation of Total Maximum Daily Load (TMDL) program.

새만금 축산단지 적정용수 수질 및 용수량 연구

김남기 ( Namki Kim ),정재운 ( Jaewoon Jung ),최인규 ( Inkyu Choi ),조진훈 ( Jinhoon Jo ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

현재 우리나라의 축산용수에 대한 적정 수질기준은 일부 규정되어 있으나 사용목적별로 명확하게 정해져 있지 않고 먹는 물 수질기준 또는 지하수 수질기준 등이 혼용되어 사용되고 있으며 축산 용수량 결정방법에 있어서는 축산 두수에 원단위를 곱하는 원단위 방법을 적용하고 있다. 해외의 사례를 검토한 결과 다양한 가축별, 수질항목 농도별로 영향정도를 제시하고 있으며 대규모 축산업 발달한 미국과 캐나다, 호주 등의 나라에서는 가축의 종류와 가축의 사육환경, 연령, 사료의 종류, 기온, 무게, 가축의 상태, 계절 등의 다양한 환경에 따라 양축용수의 원단위를 제공하고 있다. 본 연구에서는 국내ㆍ외 축산용수에 관한 소요수질 및 용수량 자료를 토대로 새만금 농업지구 축산단지에 향후 관개될 축산용수 수질 및 용수량 산정에 대해 제언하였다. 새만금 농업지역에서 계획하고 있는 축산단지(한우, 젖소)는 자연순환형 유기축산을 목표로 하고 있어 국내법상 친환경농업육성법 시행규칙에서 제시한 지하수 중 생활용수 수질기준을 우선 고려하고 염분, 중금속 등의 수질항목을 특히 강조하고 있는 국외의 축산용수 수질기준들을 보조적으로 사용하는 것이 적절할 것으로 판단되며 일부 젖소 등의 사육시 필요한 수유기 우유저장용기 등 인체나 가축에게 직간접적으로 영향이 미칠 수 있는 용도에 한해서는 먹는 물 수질기준을 사용하는 것이 적합할 것으로 판단된다. 축산용수의 용수량 산정에서도 새만금 농업지역의 특징을 고려하여 축산용수량 산정에 관하여 제언하였다. 먼저 양축용수의 경우에는 국내ㆍ외에서 사용하고 있는 원단위를 비교분석하여 적정수량을 산정하고 가축의 성장단계별, 계절별, 영향요인 등에 따라 구분한 후, 국외의 용수량 산정방법을 참고하여 사용하는 것이 합리적인 것으로 판단되며, 향후 다양한 조건에서의 양축용수 소비량을 조사한후 국내조건에 맞는 용수량을 결정해야 될 것으로 판단된다.

산정방법에 따른 도시지역 원단위 차이 고찰

최동호 ( Dongho Choi ),정재운 ( Jaewoon Jung ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),범진아 ( Jina Beom ),김영석 ( Youngsuk Kim ),박배경 ( Baekyung Park ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

단위면적당 부하지속곡선을 이용한 섬진강수계 상수원 목표수질 달성여부 평가

정민혁 ( Minhyuk Jeung ),범진아 ( Jina Beom ),정재운 ( Jaewoon Jung ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

영산강·섬진강수계는 광역상수원의 수질개선을 위해 제도적인 노력과 예산을 투입하고 있다. 제도 도입 시행 후 20여년이 경과하면서 수변구역 내 오염원 제거가 이루어졌음에도 불구하고 주암호와 동복호의 수질은 크게 개선되지 않고 있다. 따라서, 효율적인 수질개선을 위해서는 섬진강수계 상수원(주암호, 동복호, 상사호, 수어호, 탐진호) 지류 지천의 부하지속곡선을 이용한 BOD, TOC, T-P의 목표수질 달성도 평가를 통한 대책수립이 필요하다. 본 연구에서는 상수원 지류 지천의 상이한 유역면적으로 인해 발생된 유달부하량의 차이를 고려하기 위해 단위면적당 부하량을 산정하여 각 하천의 목표수질 달성여부를 평가하였다. 단위면적당 부하지속곡선 분석 결과, 수질항목별 미달성률은 BOD가 평균 9.7%, TOC 3.7%, T-P 32.6%로 섬진강수계 상수원의 목표수질 달성을 위해서는 T-P의 수질개선이 우선적으로 이루어져야 할 것으로 분석되었다. 상수원 지류지천별 목표수질 미달성률는 주암호가 BOD 10.0%, COD 10.0%, T-P 38.4%, 동복호 BOD 14.4%, COD 0.0%, T-P 34.4%, 상사호 BOD 6.7%, COD 0.0%, T-P 30.0%, 수어호 BOD 0.0%, COD 0.0%, T-P 20.0%, 탐진호 BOD 18.7%, COD 8.7%, T-P 40.0%로 분석되었다. 모든 상수원에서 T-P가 가장 높은 미달성률을 보였으며, 특히 탐진호와 주암호는 T-P의 목표수질 미달성률이 40.0%와 38.4%로 분석되어 T-P의 수질개선이 가장 우선적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.