고랭지 밭 유역의 융설에 의한 비점오염부하 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),원철희 ( Chulhee Won ),한만근 ( Mangeun Han ),김태유 ( Taeyoo Kim ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

우리나라의 대표적인 고랭지 농업 지역인 강원도 평창군 대관령면의 송천 유역에 위치한 소하천의 해빙기 유량과 수질을 조사하고, 융설에 의해 발생하는 비점오염특성을 조사하였다. 융설의 관측은 2월 23일 ~26일, 3월 19일 ~ 22일 그리고 3월 30일 ~ 4월 27일에 실시되었다. 조사기간 동안의 단위 면적당 일평균 오염부하는 SS 74.43 kg/ha/day, COD 1.25 kg/ha/day, BOD 0.21 kg/ha/day, TN 0.717 kg/ha/day, TP 0.141kg/ha/day로 산정되었고, 유량가중평균농도는 SS 985.97 mg/L, COD 16.28 mg/L, BOD 2.67 mg/L, TN 9.302 mg/L, TP 1.834 mg/L로 나타났다. 융설에 의해 유출량과 SS, COD 오염부하와 농도가 매우 크게 증가하였다. 결빙과 해빙에 의해 느슨해진 토양조직이 융설에 의해 하천으로 유입되어 해빙기 하천의 수질을 악화시키는 것으로 조사되었다. 강우에 의해 발생하는 비점오염뿐만 아니라 해빙기 융설에 의해 발생하는 비점오염도 하천 수질에 큰 영향을 줄 수 있기 때문에 동절기 적설량이 많은 지역의 융설과 비점오염 발생에 대한 조사 연구와 저감시설 등의 개발이 필요하다.

토양 유실 저감을 위한 개비온 옹벽의 개선방향과 저감량 산정

최용훈 ( Yonghun Choi ),신민환 ( Minhwan Shin ),신재영 ( Jaeyoung Lee ),이수인 ( Suin Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

본 연구에서는 비점오염관리지역으로 지정된 강원도 홍천군 내면 자운리 지역의 개비온 옹벽을 조사하여 문제점을 찾아 개선방향을 제시하였으며, 농경지에서 발생한 토양유실을 측정하여 개비온 옹벽의 효과로 산정하였다. 개비온 옹벽은 설치 뿐 아니라 설치 후 관리가 중요한 것으로 나타났다. 밭고랑의 방향과 출입구 관리 미흡, 여과층의 원활하지 못한 배수 등이 문제점으로 나타났으며, 이를 해결하기 위해서는 무엇보다도 농민의 참여의식이 가장 중요한 것으로 판단된다. 농민의 참여 없이는 개비온 옹벽의 효과를 극대화 할 수 없을 것이며, 농민의 참여의식을 고취하기 위한 농민 지원 및 교육과 홍보 등이 이루어져야 할 것이다. 대부분의 농경지에는 배수로 또는 도로가 인접하여 있기 때문에 밭에서 유실된 토양은 별다른 저감시설 없이 하천으로 유입되며, 농경지에서 발생하는 세굴은 점차 확대되어 협곡침식으로 연결될 수 있다. 따라서 농경지에서 발생하는 토양유실을 저감하는 것은 비점오염을 획기적으로 줄이는 방법이 될 것이며, 개비온 옹벽은 농경지에서 발생하는 토양유실을 저감하는데 매우 효과적인 것으로 조사되었다. 개비온 옹벽의 토양유실 저감효과는 하나의 개비온 블록이 0.016 ~ 2.202 ton으로 조사되었으며, 평균적으로는 0.281 ton/ea의 효과가 나타났다. 또한 연구지역에 설치된 모든 개비온 옹벽이 같은 효과를 나타낼 때 연간 2,871 ton의 토양유실 저감효과가 있는 것으로 산정되었다. 하지만 본 연구의 결과는 개비온 옹벽이 설치되지 않은 농경지에서 발생한 토양유실량을 조사하여 개비온 옹벽의 효과로 산정하였고, 해마다 강우량과 강우강도 등의 기상학적 특성과 재배작물과 밭갈이 등의 영농활동이 다르기 때문에 개비온 옹벽의 절대적인 저감효과로 나타내는 것은 다소 무리가 있다. 따라서 개비온 옹벽의 효과를 정확하게 측정하기 위한 시험의 설계와 그 결과를 이용한 모형이나 경험식 등의 개발이 되는 연구가 추가적으로 필요 할 것이다.

유용미생물이 혼입된 CSG 식생블록을 이용한 수질정화 특성 연구

김용성 ( Yongseong Kim ),최중대 ( Joongdae Choi ),최소희 ( Sohee Choi ),유지훈 ( Jihoon Yoo ),김혜주 ( Hyeju Kim ),김미진 ( Mijin Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

본 연구에서는 굴양식업으로 인해 다량으로 폐기되어 해안 수질오염, 자연경관 훼손 등의 문제를 일으키고 있는 굴패각을 재활용하는 한편, 음식물 쓰레기의 발효제 및 유기 농법에 효과가 증명된 혐기성 및 호기성의 복합균인 유용미생물(Effective Microorganism, EM)의 미생물학적인 특징을 이용하여 친환경적인 하천호안 공법의 개발을 위한 기초적 연구로서 미생물이 혼입된 CSG 식생블록의 수질오염 정화 특성을 구명하였다. 실내시험에 사용된 재료는 강원도 춘천시 OO대학교 인근 신축공사현장의 터파기시 발생된 재료를 40~25, 20~10, 10~4.76mm 그리고 4.76mm 이하로 선별 분리하여 사용하였고, 시멘트는 국내 H사의 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였다. 식생 적용을 위한 품종은 우리나라에서 비탈면 시공에 많이 사용되는 한지형 잔디로 Tall fescuw와 Perennial ryegress, kentucky blue grass를 혼합 파종 하였다. 식생 적용을 위한 공시체는 200X200mm의 각주 공시체를 사용하여 수정 E 다짐과 동일한 수준의 다짐에너지를 적용하였다. 씨앗의 파종은 상토재의 종류의 따른 정화 특성을 구명하기 위하여 1)상토와 굴패각, 씨앗을 혼합하여 10mm의 두께로 포설한 배합, 2)상토와 굴패각, 씨앗을 혼합하여 10mm의 두께로 포설하고 유용미생물을 혼입한 배합, 3)상토와 씨앗을 혼합하여 포설하고 유용미생물을 혼입한 배합, 4)상토와 씨앗을 혼입하여 포설한 배합, 5)식생을 적용하지 않은 CSG블록, 6)상토와 씨앗을 혼합하여 포설한 Eco-콘크리트 식생블록 등의 6case로 구분하여 실험을 수행하였다. 식생 적용 후 온도 및 외부환경 조절을 위하여 비닐 하우스 내에서 생육이 진행될 수 있도록 하였으며, 씨앗의 발아 및 생육을 촉진하기 위하여 오전과 오후 두 차례에 걸쳐 충분한 수분을 공급하였다. 28일 후 강원대학교 인근에서 채취한 오염된 물을 식생블록에 1일 및 28일동안 침수시킨 후 BOD, COD, T-N, T-P, SS, pH를 측정하여 수질정화 특성에 대해 검증하였다. 또한 미생물이 혼입된 CSG 식생블록의 7일간의 동결융해시험을 실시한 후 유용미생물의 개체 수 확인 및 BOD, COD, T-N, T-P, SS, pH를 측정하여 수질정화기법으로의 적용성을 검증하였다.

수질샘플빈도에 따른 산림유역의 오염부하특성분석

신용철 ( Yongchul Shin ),최중대 ( Joongdae Choi ),류창원 ( Kyoungjae Lim ),임경재 ( Changwon Lyou ),신민환 ( Minhwan Shin ),최용훈 ( Yonghun Choi ),김기성 ( Kisung Kim ),허성구 ( Sunggu Heo ) 한국농공학회 2006 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2006 No.-

Forest watershed, located in Chuncheon-si, Gangwon province, Korea, is selected to analyze characteristics of the pollutant loads with water quality sampling frequencies. In 2005, the yearly streamflow of the forest watershed was 43,265,325 ㎥ and 61% of that was intensively generated from June to September. Pollutant loads of T-N, NO₃-N, and T-P before and after rainy days were over twelve times greater than those during heavy rainy days. However, pollutant loads were not shown some obvious differences between them during rainy and dry days, respectively. When water quality frequencies were collected in the range of 4~32, relative errors of pollutant loads were highly shown over 13 to 31%, respectively. However, relative errors of T-N and NO₃-N, on which water sampling frequencies were augmented over 36~40 times, were shown less than 10% and those of T-P were gradually decreased by increasing of sampling frequencies. Therefore, it was strongly thought that over 3 to 5 of water samples during the single rainfall event and 35 to 40 of those during heavy rainy days should be collected to reduce uncertainty of monitoring information and gather some confidential data because concentration values were greatly influenced by the various contents such as the landuse, agricultural management and environmental condition.

초지로 분류된 골프장의 유출특성

신민환 ( Minhwan Shin ),최재완 ( Jaewan Choi ),최용훈 ( Younghun Choi ),서지연 ( Jiyeon Seo ),이재운 ( Jaewoon Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

토지피복분류의 대분류 7개의 항목 중 초지에 해당하고, 세분류 48개의 항목 중 골프장에 해당하는 토지피복에 대하여 강우유출수를 조사하였다. 연구기간은 2008년 6월부터 2009년 5월까지이고, 총 11회의 강우사상에 대하여 유량측정과 수질분석을 실시하였다. 유량측정은 웨어와 수위계를 설치하여 유량으로 환산하였고, 수질분석은 자동시료채취기를 설치하여 15∼120분 간격으로 채취한 뒤 수질오염공정시험방법에 따라 9개의 수질항목을 분석하였다. 조사대상의 유역면적은 우수관망도와 등고선 자료 그리고 현장조사를 통한 데이터를 수집하고, ArcGIS 프로그램을 이용하여 산정하였다. 산정된 유역면적은 5.5 ha로 나타났고, 유역면적은 18개의 골프장 홀 중 2개의 홀에 해당하는 유역이다. 골프장에서 발생하는 강우의 패턴을 정확하게 분석하기 위해 조사지점에 자기우량계를 설치하여 분단위 강우량을 조사하였다. 조사결과 강우사상당 강우 발생량은 11~58.5 mm의 범위로 나타났고, 강우에 따른 총 유출량은 19.7~847.9 m³의 범위로 나타났다. 강우량에 따른 총 유출량의 유출률은 0.01~0.305로 선행무강우일수와 강우강도에 따라 큰 차이를 나타냈다. 각 강우사상별로 유량가중평균농도(Event Mean Concentration : EMC)를 산정한 결과 BOD₅ 4.2~10.8 mg/L, COD_Mn 33.7~51.4 mg/L, TOC 14.1~30.9 mg/L, SS 3.6~16.6 mg/L, T-N 1.545~16.080 mg/L, NH₃-N 0.076~5.28mg/L, NO₃-N 0.22~1.882 mg/L, T-P 1.045~4.514 mg/L, PO₄-P 0.029~2.611 mg/L의 범위로 나타났다. 초지로 분류되어 있는 골프장의 경우 일반 초지와는 다르게 잔디 관리를 위한 농약 및 비료사용으로 인해 초기의 농도가 높게 산정되었고, 모든 항목의 높게 나타났다. 또한 골프장의 잔디관리를 위하여 골프장에서 발생하는 강우유출수를 빠르게 배수 되도록 설계되어 있어, 일반적인 초지와 다르게 적은 양의 강우가 발생하여도 유출이 발생하는 특성이 있었다. 따라서 골프장에서 발생하는 오염부하는 일반초지와 다른 방법의 관리가 필요하고, 정확한 오염부하 산정을 위하여 장기적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다. 또한 본 연구의 결과는 골프장에서 발생하는 오염부하의 정량적인 지표로 사용할 수 있을 것이다.

한강상류 비점오염 관리지역의 강우시 비점오염부하 비교

김태유 ( Taeyoo Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ),원철희 ( Chulhee Won ),이수인 ( Suin Lee ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

비점오염저감사업이 이루어지고 있는 소양댐 상류 유역에 대한 강우시 유출 특성을 파악하고, 비교하기위해 연구를 수행하였다. 연구 수행 기간은 2009년 6월부터 2009년 11월까지의 연구기간 중 강우량이 비교적 많은 7회의 강우사상에 대하여 단위면적당 유출량, 유량가중평균농도, 단위면적당 오염부하를 비교하며, 분석하였다. 강우사상별 단위면적당 총 유출량은 저감시설의 설치 유·무에 따라 명확한 경향이 나타나지 않았다. 자운천 유역의 SS, COD, BOD, DOC, TN, TP의 유량가중평균농도는 각각 4.0 ~ 1440.4 mg/L, 2.0 ~ 18.7 mg/L, 0.8 ~ 4.7 mg/L, 1.8 ~ 3.9 mg/L, 4.629 ~ 9.752 mg/L, 0.024 ~ 0.267 mg/L의 범위로 나타났으며, 덕두원 유역의 SS, COD, BOD, DOC, TN, TP의 유량가중평균농도는 각각 6.2 ~ 1001.1 mg/L, 1.9 ~ 9.2 mg/L, 0.6 ~ 2.8 mg/L, 1.6 ~ 3.2 mg/L, 4.600 ~ 7.836 mg/L, 0.039 ~ 0.226 mg/L의 범위로 나타났다. 지령골 유역의 SS, COD, BOD, DOC, TN, TP의 유량가중평균농도는 각각 3.4 ~ 1050.6 mg/L, 1.6 ~ 9.4mg/L, 0.7 ~ 2.6 mg/L, 1.5 ~ 3.2 mg/L, 6.412 ~ 7.515 mg/L, 0.08 ~ 0.342 mg/L의 범위로서 10차, 11차, 12차, 26차의 SS 항목에서는 비점오염 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역에 비해 다소 높은 것으로 나타났으며, TP는 대부분의 강우사상에서 지령골의 유량가중평균농도가 높았다. 자운천의 강우사상에 따른 SS의 단위면적당 오염부하는 0.24 ~1,397.85 kg/ha의 범위로 나타났으며, 덕두원과 지령골에서 산정된 SS의 단위면적당 오염부하는 각각 0.06 ~ 1,236.78 kg/ha와 0.29 ~ 894.81 kg/ha로서 8차와 9차 강우사상을 제외한 나머지 강우사상에서는 비점오염 저감시설이 설치되지 않은 지령골에서 더 많은 양이 발생하였다. TP의 경우 자운천과 덕두원 유역의 단위면적당 TP 오염부하는 각각 0.0006 ~ 0.33 kg/ha와 0.0005 ~ 0.21kg/ha의 범위로 나타났으며, 지령골 유역의 강우사상에 따른 단위면적당 오염부하는 0.003 ~ 0.29 kg/ha의 범위로서 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역보다 높게 나타났다. 단위면적당 오염부하에 기초할 때, 비점오염 저감시설이 설치된 소유역에서 SS와 TP 항목에 대한 저감효과가 나타났다. 하지만 짧은 모니터링기간과 자료의 부족으로 인해 비교 및 분석의 한계가 있다고 판단된다. 본 연구는 지속적인 모니터링으로 더 많은 자료가 확보될 때 비점오염 저감사업의 효과를 극대화시킬 수 있는 방안을 제시 할 수 있을 것으로 사료된다.

피복재와 PAM을 이용한 경사지 밭의 유출량 저감효과 분석

신민환 ( Minhwan Shin ),최용훈 ( Younghun Choi ),박운지 ( Woonji Park ),신재영 ( Jaeyoung Shin ),원철희 ( Chulhee Won ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

경사지 밭에서 강우에 의한 토양유실은 작물의 생산성은 물론 수계에도 영향을 주기 때문에 적절한 관리가 필요하다. 토양유실에 직접적인 영향을 미치는 요인으로는 토성, 경사도, 강우량, 강우강도, 식생피복 등이 있으며, 크게 인위적 조절이 불가능한 자연현상(강우량, 강우강도, 강우지속시간)과 인위적 조절이 가능한 지표피복, 경운방법, 경사도, 토양특성 등으로 구분할 수 있다. 선행연구에서는 토양유실을 막기 위해 토양 입자간의 물리적, 화학적인 결합을 강화시키는 방법으로 Ca이온을 다량 함유하고 있는 인산석고와 음이온 PAM(polyacrylamide)을 혼합하여 사용하였다. 또한 30% 경사도의 고랭지 농경지를 대상으로 PAM을 처리하여 유출량과 유사량에 있어서 각각 최대 95%와 97%까지 감소시켰다. 그리고 경사도 13%의 경작지에서 등고선 재배와 비닐피복, 자갈더미 설치 등과 더불어 PAM처리를 통해 67%까지 토양유실을 저감시켰으며, 강우타격에 의한 흙 입자의 이탈을 방지를 목적으로 볏짚거적을 이용하여 33∼75%의 유출량 저감효과 뿐만 아니라 생산량 증대까지 가져오는 것으로 나타났다. 이처럼 토양유실 저감을 위한 많은 노력을 하고 있으며, 더욱 효과적인 토양유실량 저감을 위해 토양 입자간의 결합적인 방법과 지표피복재의 토양입자 이탈을 막는 방법을 혼용하여 분석한 연구가 실내인공강우 실험단계에 있다. 본 연구는 실내인공강우 실험단계에 있는 피복재와 잔여물(residue) 그리고 PAM을 이용한 밭의 비점오염 저감방법을 실제 영농에 적용함으로써 토양유실 및 오염부하량 저감 효과를 평가하고자 하였다. 연구결과 지표피복에 의해 강우타격력에 의한 토양입자의 이탈현상이 저감되기 때문에 토양의 공극 막힘 현상이 줄어들며, 그에 따라 침투능이 증가된 것으로 나타났으며, 유출 발생 직후 나지 시험포와 볏짚과 PAM을 이용한 시험포에서는 급격한 유량의 증가를 보였으나, 볏짚과 왕겨 그리고 PAM을 이용한 시험포와 볏짚과 톱밥 그리고 PAM을 이용한 시험포에서는 서서히 유량이 증가하는 것으로 나타났다. 이처럼 피복재를 이용하여 경사지 농경지 및 공사현장에서 지표를 피복할 경우 토양 유실을 저감하며, 하천이나 강으로 유입되는 탁수량의 저감에 큰 효과가 있을 것으로 판단된다.

평지밭과 경사밭의 비점오염물질 배출특성 비교

김기철 ( Kicheol Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ),서지연 ( Jiyeon Seo ),신현준 ( Hyunjun Shin ),김태유 ( Taeyoo Kim ),원철희 ( Chulhee Won ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

This study was focused on analyse a nonpoint source characteristics from flat slope field and steep slope field. We performed storm water monitoring for obtain flow data and concentration data. Eleven times rainfall events were occurred. We calculated EMC(event mean concentration) and pollutants loads using data we obtained. As a result, steep slope field has more discharge than flat field. SS value has a largest variation and T-N has a least variation. There is a runoff differences even though each events has similar rainfall. We assume that not only amount of rainfall, but also rainfall duration times, intensity, antecedent dry days can affect to Run-off.

비점오염원 관리지역의 저감시설의 문제점 및 개선방안

신재영 ( Jaeyoung Shin ),이수인 ( Sooin Lee ),전제홍 ( Jehong Jeon ),신민환 ( Minhwan Shin ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

환경부는 지난 2007년 8월 소양호 유역을 비점오염원관리지역으로 지정하여 소양호 말단지점의 탁도를 50 NTU 이하로 유지하는 것을 목표로 관리하고 이 지역에 비점오염저감사업을 추진하였다. 하지만 지난 2014년 12월에 소양호 유역의 목표수질인 50 NTU의 탁도를 유지하는 것으로 판단되어 양구군, 인제군, 홍천군이 포함되는 총면적 2,227.81㎢를 관리지역에서 지정해제 하게 되었다. 하지만 장마철이나 집중호우 기간에 여전히 소양호 유역에서는 흙탕물이 발생하고 수질 및 수생태계에도 악영향을 미치고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 소양호 유역중 하나인 홍천군 내면 자운리에 적용된 비점오염 개별저감시설에 대해 문제점을 조사하고 개선방안을 마련하고자 하였다. 자운지구에 적용된 개별저감시설로는 우회수로, 배수로, 식생밭두렁, 완충식생대, 사면보호공, 소규모 저류지, 침사지, 개비온옹벽, 저감휀스 등이 있다. 이러한 개별저감시설들은 발생된 흙탕물의 유속을 저감시키고 여과 및 침전을 통해 흙탕물을 저감시키는 효과를 보이고 있지만 모두 발생 후 관리라는 공통점을 가지고 있으며, 발생된 흙탕물을 제어하는 근본적인 해결책이라고 보기에는 무리가 따른다. 침사지의 경우 하천흐름의 일부만 취수하여 처리할 수 있도록 설계되어 있는 곳이 있어 흙탕물을 전량 취수할 수 없다는 단점이 있으며, 개비온 옹벽은 농민들의 객토로 인해 옹벽보다 밭 높이가 높아져 본래의 기능을 상실하는 문제가 발생하고 있다. 또한 농기계의 진입로는 개비온 옹벽을 설치할 수 없기 때문에 진입로를 통해 토사가 다량 유출되는 추가적인 문제점도 있다. 농로포장은 농로주변의 밭표고가 도로의 표고보다 높게 설치되어 있는 곳이 있어 농로가 배수로의 역할을 하고 있으며, 배수로의 경우 밭의 표고보다 낮아 흙탕물이 그대로 유입되고 유속이 증가하여 다량의 토사가 하천으로 유입되고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 개비온 옹벽이 설치되지 않은 구간에는 초생대나 두둑을 설치하여 유출수를 개비온 옹벽으로 우회시켜 여과될 수 있도록 하고 개비온 옹벽보다 높게 설치된 밭은 객토하여 밭의 표고를 낮춰야 할 것이다. 배수로의 경우 밭에서 발생한 유출수가 일정 너비의 완충지대를 거쳐 배수로로 유입되어야 하며, 완경사지에는 콘크리트 배수로보다 흙배수로, 식생배수로를 설치해야 한다. 또한 경사가 급한 곳에 배수로를 설치할 경우 침사기능이 추가된 배수로를 설치하거나 낙차공 등을 이용하여 유속을 저감시키는 것이 중요하다. 농로포장의 경우 밭과 포장지역의 경계를 명확하게 구분할 수 있는 경계석을 설치하여 밭에서 발생되는 유출수가 농로가 아닌 배수로로 유입될 수 있도록 대안을 마련해야 할 것이다. 또한 현재 설치되어 있는 발생 후 관리시설 보다는 발생원에서 오염물질의 이탈을 제어하고 유출량을 저감시킬 수 있는 방안이 도입되어야 할 것이며, 발생원 관리에 대한 활발한 연구와 농민 참여형 비점오염 저감사업이 진행될 때 효과적인 비점오염 저감사업이 진행될 것으로 판단된다.

SRI 물 관리 방법의 환경 개선효과 검토

서지연 ( Jiyeon Seo ),박운지 ( Woonji Park ),이수인 ( Suin Lee ),박배경 ( Beakyung Park ),최중대 ( Joongdae Choi ) 한국물환경학회 2017 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2017 No.-