새만금호 내 밀도성층계수 분석(2012-2014)

오찬성(Chansung, Oh),최정훈(Junghoon, Choi),엄한용(Hanyong. Um) 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11

새만금 담수호 수리동역학적 특성 연구

오찬성 ( Chansung Oh ),엄한용 ( Hanyong Um ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

새만금 사업은 미래 농업을 위해 집단화·규모화·자동화를 통한 국가경쟁력 제고와 기후변화 관련 부족한 수자원 확보와 식량위기 등에 대비하고, 더 나아가 남북 통일시대 등을 고려한 국가적으로 중요한 사업 중에 하나이다. 1991년 방조제 착공 이후 순조롭던 사업은 1996년 시화호의 수질악화에 대한 환경적 이슈를 시작으로 1999∼2001년 공사 중단, 2001∼2003년 공사 재개 등 새만금 담수호 수질 문제가 여러 사회적인 논의와 이해당사자들 간의 갈등이 현재까지 이어지고 있는 실정이다. 2015년 환경부의 중간평가가 실시되어 새만금 목표수질 달성 여부 평가 및 추가대책과 관리방안 등을 제시하였으나, 여전히 새만금호는 내부개발 여건이 시시각각 끊임없이 변화하고 있고, 이에 따른 계량 또는 정량화된 수리동역학적 특성 분석을 통한 호내 내부 수체 순환 파악 및 수질관리가 지속적으로 요구되고 있다. 국내 담수호인 아산호, 삽교호 및 영산호 등과 마찬가지로 하천 말단에 조성되는 새만금 담수호의 수리동역학적인 특성은 상류 유역의 유입유량에 주로 영향을 받고, 호 내부 수위, 유속, 지형과 호 외부의 조석체계 등에 의해서도 변화된다. 새만금호는 EL. -1.60m의 관리수위를 유지한 채로 현재 내부공사 중으로 농업용지 및 도시용지 일부 구간 준설, 동서이축도로 및 방수제 도로 건설, 새만금 농생명용지 조성 등이 진행되고 있어 내부 수리특성의 급격한 변화가 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 새만금 담수호 조건에서의 방수제와 동서이축도로가 완료된 상태를 가정하여 호 내 수리동역학적 변화 양상을 분석하고 이를 통한 적정 수질관리방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 유역 모델인 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)로부터 산정된 유입유량과 실제 배수갑문 운영 이력 및 외측 조위가 반영된 경계조건을 고려하여 모델 보정을 실시하였으며, 보정된 매개변수는 향후 담수호 조건에서의 입력자료로 활용하여 모델의 신뢰성을 높일 수 있도록 하였다. 수치 모델 결과, 새만금 담수화 이전에 비해 수체적의 증가하고 배수갑문의 제한적 배제로 인하여 유체의 체류시간이 다소 증가하여 만경수역 환경생태용지와 동진수역 관광레저용지에서는 국지적으로 정체수역이 발생하였다. 하지만 유로 역할을 하는 방수제 축조와 동서이축도로, 그리고 준설로 인해 지형구배가 급하고 정돈된 하천지형으로 새만금호가 바뀌므로 호 내 상류의 정체수역은 담수화 이전 보다 상대적으로 많이 줄어들었다. 향후 수질모델링으로 통해 수리특성 변화와 오염물질 유입특성 변화를 복합적으로 해석하고 수역별 수질변화 특성을 예측할 필요가 있을 것으로 판단된다.

새만금호 내 수질 모니터링 결과 분석 및 평가

오찬성 ( Chansung Oh ),전세철 ( Saecheol Jeon ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

한국농어촌공사 새만금사업단에서는 ‘10년 11월 새만금 내부개발을 위한 수위낮춤으로 호내 수질관리 여건 변화에 대응하기 위하여 외해역은 2지점에 대해 월 1회, 호소는 24지점에 대해 월 1∼2회 염분 및 수질모니터링을 수행하고 있다. 새만금호 주요 측정 지점은 새만금호 유입부 2지점, 농업용지 및 도시용지 구간 각각 2지점이다. 현장 수질 측정은 YSI Cast Away CTD(수층별, 수온, 염분 연속 측정)와 반돈채수기(Van Dorn Water Sampler) 기기를 이용하여 수온, EC, DO, COD, TOC, TN, TP 및 Chl-a 등을 분석하고 있다. 본 연구에서는 새만금 사업단에서 시험ㆍ분석한 조사항목을 이용하여 계절별 성층 수괴 분포 특성을 연도별로 비교하였으며, 관측한 자료는 크리깅 기법을 이용하여 그 분포 특성을 파악하였다. 이 때 수온 및 염분 자료를 통한 σt와 성층계수를 함께 분석하였다. 성층 분석 결과, 만경 수역(M4) 보다는 동진 수역(D4)에서 다소 높은 성층계수가 산출 되었다. 이는 만경권역에서 동서2축도로 건설을 위해 유수의 흐름을 인위적으로 차단하여 만경대교로부터 유입된 유체는 신시배수갑문으로 소통되지 못하고 대부분 가력갑문으로 빠져나가는 흐름이 발생하고 있다. 따라서 만경 및 동진대교로 유입된 담수는 모두 가력갑문에서 유통되므로 상류 오염부하는 모두 동진권역 도시용지 구간에 정체 또는 집적되어 성층이 더욱 강화되고 수질 악화 개연성이 크게 나타나고 있는 것으로 판단된다. 이러한 특성은 배수갑문 인근의 깊은 수심과 배수갑문 운영 이력, 만경 및 동진으로부터 유입되는 유동 특성에 따라서도 많은 영향을 받는다. 따라서 현 시점에서는 만경보다는 동진권역에서 수질관리에 유의해야 할 것으로 판단되며, 향후 새만금호 내의 좀 더 정량적인 특성을 파악하기 위해서는 추가적인 장기 관측을 통한 연구가 지속적으로 필요하다고 판단된다.

새만금 담수호 수리동역학적 특성을 고려한 적정 수질관리방안 연구

오찬성(Chansung Oh),송용식(Yongsik Song),윤재선(Jae-Seon Yoon),장정렬(Jeongryeol Jang) 한국연안방재학회 2021 한국연안방재학회지 Vol.8 No.1

토지이용변화에 따른 오염부하량 예측

오찬성 ( Chansung Oh ),황세운 ( Hwangsye Woon ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

간척지 농업용지 활용에 있어서 최근 쌀 소비량 감소 및 가격 하락, 쌀 저장량 증가로 인하여 밭 농업으로 토지이용 계획을 변경하여 이에 부합하는 간척지 조성계획을 수립하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 간척용지의 토지이용변화에 따른 담수호 유입 부하량 변화를 예측하기 위해 최근 토지이용계획을 조사·검토하고, 토지이용 시나리오별 오염부하량을 비교·평가하였다. 토지이용계획 별 오염부하량을 예측한 결과, 논 보다 밭에서 높은 농도의 수질이 담수호로 배출되는 것으로 나타났다. 하지만 상기 밭 농업에 따른 모의 결과는 단기적인 모니터링 자료를 활용하여 다양한 강우사상에 대한 유출 특성을 반영하지 못하였고, 나지상태 뿐 아니라 작부체계를 인위적으로 가정하여 오염부하량을 예측한 것이다. 따라서 향후 강우사상에 대한 장기적인 모니터링 자료의 축적을 통한 모델의 보·검정을 수행하고, 필지 단위의 세부 영농을 모의 할 수 있는 모델 기법을 활용하여 밭 농업 시 예측되는 오염부하량을 재평가하는 것이 필요하다고 판단된다. 또한 향후 조성될 간척농지에는 물꼬높이 상승, 완효성 비료, 초생대나 식생수로와 같이 비점오염 최적관리기법이 도입되어야 하며 이를 통해 논 및 밭 농업시의 오염부하를 크게 감소시킬 필요가 있을 것으로 판단되며, 이를 반영한 정량적 평가도 함께 요구된다.

새만금 농생명용지 비점오염원 배출특성 평가

오찬성 ( Chansung Oh ),함종화 ( Jonghwa Ham ),최순군 ( Choi Soon Kun ),조재필 ( Jaepil Cho ) 한국농공학회 2023 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2023 No.0

현재 새만금 토지이용구상이 답작을 전작 및 원예 등으로 다양화하려는 정부정책의 변화로 새만금 농생명용지의 전작화 기반조성 진행되고 있고, 이처럼 새만금 농생명용지 토지이용이 전작 위주로 전환될 경우, 수도작에 비해 오염부하량은 영농관리 및 기상조건에 따라 변동성이 증가하며 비점오염에 취약할 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 새만금 영농환경 변화 및 농생명용지 조성에 따른 실제 현장 문제를 고려하고 해결하기 위하여, 새만금 농업기반 시험연구단지(새만금 농생명용지 6-1공구)를 대상으로 새만금 농생명용지 간척지 토양에 대한 토양 유실 및 대규모 영농활동 등에 따른 오염부하 모니터링 자료를 확보하여 새만금 농생명용지 대규모 전작 시 비점오염부하를 평가하였다. 이를 위해 대조구 및 시험구에 대한 반복구를 구성하여 10m ×20m 규모의 총 11개의 소규모 시험포장과 1ha 규모의 대규모 시험포를 3곳을 구축하고 초생대, 침사구 및 시비조건을 달리하여 최적관리기법(BMPs) 변화에 따른 오염부하 특성을 비교하였다. 시험포장에서 유출되는 유출수를 펌핑을 통해 강제 배수하는 과정에서 누적유량을 산정함으로써 정확한 오염부하 평가가 가능할 수 있는 모니터링 시스템을 개발하였다. 또한 시험포간 횡유입 방지를 위해 소규모 시험포장은 방수판을 지표하 600mm로 매설하고 300mm는 노출될 수 있도록 하였으며, 대규모 시험포장은 논두둑을 조성하였다. 총 4회(5월 5일 ~ 7월 5일) 강우사상에 대하여 소규모 시험포장의 유출량과 유출률 모니터링 결과, 초기 비포화시(5월5일-5월6일, 140mm)에는 유출이 발생하지 않았으나 2차(5월 28일-5월 29일, 126.5mm), 3차(6월 25일-6월 30일, 161mm) 및 4차(7월 4일-7월 5일, 74mm)는 각각 유출률 평균이 6.2%, 23.2% 및 47%로 증가하는 경향이 나타났다. 한편 대규모 시험포장의 강우 모니터링은 모니터링 장치의 세굴로 2차 조사(유출률 34.4%) 제외하고 측정이 불가하였다. 따라서 새만금 농생명용지는 대부분 준설토로 매립되어 강우가 매립토를 모두 포화시키기 전까지 유출이 발생하지 않아 초기 강우유출률 낮으며(40% 이하), 이로 인해 자연적으로 강우로 인한 비점오염유출 관리 측면에서 유리할 수 있으나, 경사가 없는 평지로 조성되어 고랑 저류, 배수불량 및 토양 유실의 물리적 측면에서는 비점오염관리 대책이 필요하다.

새만금호 수질 취약성 분석

오찬성(Chansung Oh),최정훈(Junghoon Choi),엄한용(Hanyong Um) 한국해양환경·에너지학회 2017 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.4

새만금 호 내 현장 관측자료 분석 및 평가

오찬성(Chansung Oh),이종택(Jongtek Lee) 한국해양환경·에너지학회 2019 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.11

오염원 산정단위 수준의 소유역 세분화를 고려한 새만금유역 수문·수질모델링 적용성 검토

성충현,황세운,오찬성,조재필,Seong, Chounghyun,Hwang, Syewoon,Oh, Chansung,Cho, Jaepil 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.3

This study presented a surface water quality modeling framework considering the spatial resolution of pollutant load estimation to better represent stream water quality characteristics in the Saemangeum watershed which has been focused on keeping its water resources sustainable after the Saemangeum embankment construction. The watershed delineated into 804 sub-watersheds in total based on the administrative districts, which were units for pollutant load estimation and counted as 739 in the watershed, Digital Elevation Model (DEM), and agricultural structures such as drainage canal. The established model consists of 7 Mangyung (MG) sub-models, 7 Dongjin (DJ) sub-models, and 3 Reclaimed sub-models, and the sub-models were simulated in a sequence of upstream to downstream based on its connectivity. The hydrologic calibration and validation of the model were conducted from 14 flow stations for the period of 2009 and 2013 using an automatic calibration scheme. The model performance to the hydrologic stations for calibration and validation showed that the Nash-Sutcliffe coefficient (NSE) ranged from 0.66 to 0.97, PBIAS were -31.0~16.5 %, and $R^2$ were from 0.75 to 0.98, respectively in a monthly time step and therefore, the model showed its hydrological applicability to the watershed. The water quality calibration and validation were conducted based on the 29 stations with the water quality constituents of DO, BOD, TN, and TP during the same period with the flow. The water quality model were manually calibrated, and generally showed an applicability by resulting reasonable variability and seasonality, although some exceptional simulation results were identified in some upstream stations under low-flow conditions. The spatial subdivision in the model framework were compared with previous studies to assess the consideration of administrative boundaries for watershed delineation, and this study outperformed in flow, but showed a similar level of model performance in water quality. The framework presented here can be applicable in a regional scale watershed as well as in a need of fine-resolution simulation.

논의 저류효과를 고려한 유역수문모델링 - HSPF Surface-Ftable의 적용 -

성충현 ( Seong Chounghyun ),오찬성 ( Oh Chansung ),황세운 ( Hwang Syewoon ) 한국농공학회 2018 한국농공학회논문집 Vol.60 No.5

A method to account a detention in a rice paddy field in hydrologic modeling was tested at plot and watershed scales. Hydrologic Simulation Program - Fortran (HSPF) and its one of surface runoff modeling method, i.e Surface-Ftable, were used to simulate a inundated condition in a rice paddy culture for a study plot and basins in Saemangeum watershed. Surface-Ftable in HSPF defines surface runoff ratio with respect to surface water depth in a pervious land segment, which can be implemented to the feature of water management in a rice paddy field. A Surface-Ftable for paddy fields in Saemangeum watershed was developed based on the study paddy field monitoring data from 2013 to 2014, and was applied to Jeonju-chun and Jeongeup-chun basins which comprise 12% and 22% of paddy fields in the basins, respectively. Four gaging stations were used to calibrate and validate the watershed models for the period of 2009 and 2013. Model performed 7.13% and 9.68% in PBIAS, and 0.94 and 0.90 in monthly NSE during model calibrations at Jeonju and Jeongeup stations, respectively, while the models were validated its applicability at Hyoja and Gongpyung stations. The comparison of results with and without considering detention effect of paddy fields confirmed the validity of the Surface-Ftable method in modeling watersheds containing rice paddy fields.