복합토지피복유역 모니터링을 통한 신·구 원단위 평가

최동호 ( Dongho Choi ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),정재운 ( Jaewoon Jung ),유승환 ( Seunghwan Yoo ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

우리나라는 비점오염원 관리를 위해 1995년 강우유출수 모니터링을 수행하였으며, 5개의 대분류로 원단위를 산정하였다. 하지만, 단기적인 자료를 통해 원단위를 산정하였기 때문에 다양한 강우사상의 비점오염원의 유출 특성을 반영하지 못한 단점이 있다. 최근 환경부에서는 환경기초조사사업을 통해 새로운 토지피복별 원단위를 산정하였다. 본 연구에서는 원단위의 적용성을 평가하기 위해 영산강 수계 중 풍영정천 유역을 선정하였다. 풍영정천은 영산강수계 2급하천으로 유역면적은 68.93 km², 유로장은 14 km 이며, 토지이용은 도시 25.7%, 농업 46.9%, 산림 15.9%, 초지 6.0%, 기타 5.6%로 구성된 복합유역이다. 풍영정천 유역에서 BOD, T-N, T-P의 관측부하량을 산정하기 위해 유역말단에서 강우시와 비강우시 수질 채취를 수행하였으며, 유량은 영산강홍수통제소의 자료를 활용하였다. BOD와 T-N, T-P의 부하량은 수질과 농도의 곱으로 산정하였다. 또한, 토지이용에 따른 원단위를 적용을 위해 2015년 토지이용도를 GIS 프로그램을 활용하여 풍영정천 유역의 토지이용을 추출하였으며, 추출된 풍영정천 유역의 토지이용은 도시 25.7%, 논, 24.5%, 밭 22.4%, 산림 15.9%, 기타 11.6%로 조사되었다. 구 원단위 적용을 통해 산정된 BOD 부하량은 84.8 kg/ha, T-N 부하량 28.0 kg/ha, T-P 부하량 2.80 kg/ha였으며, 신원단위 적용을 통해 산정된 BOD 부하량은 25.6 kg/ha, T-N 부하량 16.7 kg/ha, T-P 부하량 2.3 kg/ha로 조사되었다. 풍영정천 말단에서 관측된 BOD와 T-N, T-P 부하량은 33.8 kg/ha, 15.3 kg/ha, 1.0 kg/ha 였다. 원단위 적용을 통해 산정된 풍영정천의 BOD 부하량은 25.6 kg/ha, T-N 16.7 kg/ha, T-P 2.3 kg/ha 로, 구 원단위에 비해 새로운 원단위는 관측 부하량을 잘 반영하는 것으로 나타났다.

논 유출곡선지수를 활용한 논 물관리 관행 평가

최동호 ( Dongho Choi ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),정재운 ( Jaewoon Jung ),김영주 ( Young Joo Kim ),유승환 ( Seunghwan Yoo ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

미계측 유역의 유출특성을 파악하기 위해 많은 연구자들이 SCS 유출곡선지수 방법을 활용하고 있다. 하지만, 산림, 밭 등 토지이용은 토양수분조건의 영향을 크게 받는 반면, 논은 영농관리를 통한 물관리 관행의 영향을 크게 받는 것으로 제시되고 있다. 타 연구자들에 의해 논 유역의 유출곡선방법을 이용한 연구가 수행되었지만, 단기적인 자료를 이용하여 산정하였다. 본 연구 논유역의 유출곡선지수 산정을 위해 2004년부터 2012년까지 영산강수계 전남 함평군 엄다면 화양리 논 유역(이하, 학야지구)과 섬진강 수계 전북 순창군 적성면 고원리 논 유역(이하, 적성지구)에서 영농기간동안 강우량과 유출량을 관측하였다. 학야지구의 유역면적은 13.69 ha이며, 저수지에서 관개용수를 공급받는다. 토성은 미사질 양토이다. 적성지구의 유역면적은 8.06 ha이며, 양수장에서 관개용수를 공급받는다. 토성은 사질양토이다. 조사기간동안 학야지구의 강수량과 유출량은 각각 613.5~1,224(평균: 907.1)mm, 503.7~853.5(평균: 748.5)mm 였으며, 적성지구의 강수량과 유출량은 각각 584.6~1,316.8(평균: 1,025.3)mm, 730.6~1,349.3(평균: 958.4)mm 였다. 두 시험지역의 강우-유출 관계식을 도출하여 CN값을 산정한 결과 학야지구의 CN-Ⅰ, CN-Ⅱ, CN-Ⅲ 값은 66, 80, 89 였으며, 적성지구의 CN-Ⅰ, CN-Ⅱ, CN-Ⅲ 값은 67, 90, 97로 나타났다.

신, 구 원단위 적용을 통한 오염원 기여도 변화

최동호 ( Dongho Choi ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),정재운 ( Jaewoon Jung ),유승환 ( Seunghwan Yoo ),김영석 ( Youngsuk Kim ),범진아 ( Jina Beom ),조소현 ( Sohyun Cho ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

환경부에서는 원단위(BOD, COD, SS, T-N, T-P)를 재정하여 유역의 오염원을 관리하고 있다. 하지만,한정된 토지 이용과 단기적인 모니터링으로 산정되었기 때문에 다양한 강우사상에 대한 유출특성을 반영하지 못하였다. 최근 국립환경과학원에서는 환경기초조사사업을 통해 장기적인 모니터링 자료를 활용하여 새로운 원단위를 산정하였다. 하지만 새로운 원단위 적용에 앞서 원단위 변화에 따른 발생하는 오염원의 변화에 대한 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 1995년 재정된 원단위(이하, 구 원단위)와 2014년 개정된 원단위(이하, 신 원단위)의 적용성을 통한 오염원의 기여도 변화를 분석하기 위해 영산강 수계 풍영정천 유역을 선정하였다. 풍영정천은 영산강수계 2급하천으로 유역면적은 68.93 ㎢, 유로장은 14 km 이며, 토지이용은 도시 25.7%, 논 24.5%, 밭 22.4%, 산림 15.9%, 초지 6.0%, 기타 5.6%로 구성된 복합유역이다. 구 원단위 적용으로 산정된 BOD, T-N, T-P 부하량은 84.5 kg/ha, 28.0 kg/ha, 2.8 kg/ha 였으며, 신 대분류 원단위를 이용하여 산정된 BOD, T-N, T-P의 오염부하량은 25.7 kg/ha, 16.7 kg/ha, 2.3 kg/ha 였다. 신 원단위 적용에 따른 오염부하량은 구 원단위 적용에 따른 오염부하량에 비해 BOD는 70%, T-N 40%, T-P 18% 낮게 산정되는 것으로 나타났다. BOD 부하량의 저감 요인은 다른 토지이용의 원단위 증가량보다 도시지역의 원단위 감소량이 컸으며 T-N 부하량은 도시지역, 논지역, 밭지역의 원단위가 감소하였기 때문으로 판단된다. T-P의 경우 큰 감소를 보이지 않았는데, 이는 도시와 논의 원단위는 감소하였지만, 밭 원단위의 증가함으로써 서로 상쇄 되었기 때문으로 판단된다. 신, 구 원단위 적용에 따른 토지이용별(도시, 논, 밭, 산림, 기타) 기여율을 분석한 결과 구 원단위 적용시 BOD 부하량은 도시지역에서 95%가 기여한 반면, 신 원단위 적용시 65%로 감소하였다. T-N의 경우 구 원단위 적용시 도시지역 46%, 논지역, 21%, 밭 27%가 기여한 반면 신 원단위 적용시 도시 57%, 논 16%, 밭 15%로 도시지역의 기여율이 증가하였으며, 논, 밭의 기여율은 감소하였다. T-P의 경우 구 원단위 적용시 도시지역 70%, 논지역 20%, 밭지역 7% 였지만, 신 원단위 적용시 도시지역 26%, 논지역 19%, 밭지역 52%로 도시지역의 기여율은 감소한 반면, 밭지역의 기여율은 증가한 것으로 나타났다. 따라서, 신 원단위 적용에 따른 유역의 오염원 관리시 수질항목별 토지이용현황을 고려하여 관리하는 것이 효율적으로 판단된다.

국립환경과학원 강우유출조사방법을 이용한 논 원단위 산정

최동호 ( Dongho Choi ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),정재운 ( Jaewoon Jung ),유승환 ( Seunghwan Yoo ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

환경부에서는 비점오염원의 합리적이고 과학적인 관리를 위해서 1995년 도시, 논, 밭, 산림, 목장 용지에 대해서 수문 및 수질 모니터링을 수행하여 유효우량비법으로 단일피복에 대한 BOD, COD, SS, T-N, T-P의 원단위를 산정하였다. 원단위는 수질오염총량관리제에 있어, 개발의 규제와 관련된 중요한 인자이며, 현재 사용하고 있는 논의 원단위는 BOD 2.3 kg/km²/day, COD 6.16 kg/km²/day, SS 19.7 kg/km²/day, T-N 6.56 kg/km²/day, T-P 0.61 kg/km²/day 이다. 하지만, 20여년이 지난 현재 기상의 변화, 영농활동의 변화와 더불어 논 비점오염의 유출특성을 고려하여 환경부에서는 새로운 원단위 산정방법을 제시하였으며, 단일토지피복지역에 대한 모니터링을 수행하였다. 따라서 본 연구에서는 논에서의 원단위 산정을 위해 2009년부터 2012년까지 영산강수계 논 유역과 섬진강 수계 논유역에서 강우시 및 비강우시 수문 및 수질 모니터링을 통해 관측 부하량을 산정하였으며, 관측된 강우유출수(수문, 수질)자료를 새로운 원단위 산정방법으로 논 원단위를 산정하였다. 두 시험지구의 관측부하량은 BOD의 경우 13.1~35.4(평균: 21.6) kg/ha, COD의 경우 38.6~66.8(평균: 52.9) kg/ha, SS의 경우 150.9~431.9(평균: 304.4) kg/ha, T-N의 경우 6.2~21.1(평균: 12.1) kg/ha, T-P의 경우 0.5~3.2(평균: 2.0) kg/ha 였으며, 관측된 수질항목별 평균 부하량을 단위면적당 일 부하량으로 환산하면 BOD 5.92 kg/km²/day, COD 14.50 kg/km²/day, SS 83.39kg/km²/day, T-N 3.31 kg/km²/day, T-P 0.56 kg/km²/day로 나타났다. 국립환경과학원 강우유출수 조사방법으로 산정된 BOD 5.46 kg/km²/day, COD 14.62 kg/km²/day, SS 77.53 kg/km²/day, T-N 3.99kg/km²/day, T-P 0.55 kg/km²/day 였다. 따라서, 강우유출수 조사방법으로 산정된 수질항목별 원단위는 수질항목별(BOD, COD, SS, T-N, T-P) 관측 부하량을 잘 반영하는 것으로 나타났다.

신, 구 원단위 적용에 따른 배출부하량과 유달율 변화

최동호 ( Dongho Choi ),윤광식 ( Kwangsik Yoon ),정재운 ( Jaewoon Jung ),유승환 ( Seunghwan Yoo ),김영석 ( Youngsuk Kim ),범진아 ( Jina Beom ),조소현 ( Sohyun Cho ),최유진 ( Yujin Choi ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

유역의 효과적인 수질관리를 위해 오염원의 정량적으로 규명하고 유역 말단의 유달부하량 산정하는 것은 중요하다. 유달부하량을 산정하는 다양한 방법 중 오염원으로부터 하천으로 유입되는 배출부하량과 해당 유역의 출구까지 도달한 부하량인 유달부하량과의 관계를 나타내는 유달율에 대한 연구가 이루어지고 있다. 특히, 배출부하량 산정시 토지계, 생활계, 축산계, 산업계, 양식계, 매립계의 원단위를 적용하고 있다. 최근 국립환경과학원에서는 환경기초조사사업을 통해 장기적인 모니터링을 통해 새로운 토지계 원단위를 제시하였다. 따라서, 본 연구에서는 토지계 원단위 변화에 따른 배출부하량과 유달율을 산정하고자 한다. 대상유역인 풍영정천 유역은 영산강수계에 위치하고 있으며, 유역면적은 68.93 km2, 유로장은 14 km 이며, 토지이용은 도시 25.7%, 농업 46.9%, 산림 15.9%, 초지 6.0%, 기타 5.6%로 구성된 복합유역이다. 풍영정천 유역의 배출부하량은 수계오염총량관리지침에 의거해 산정하였다. 유달부하량 산정을 위해 유역 말단에 위치하고 있는 영산강홍수 통제소의 유량자료를 활용하였으며, BOD와 T-P의 수질자료는 물환경정보시스템(2010~2015)과 환경기초조사사업(2014~2015) 자료를 활용하였다. 토지계 원단위 변화에 따른 배출부하량 변화를 분석하기 위해 다른 오염원의 원단위는(생활계, 축산계, 산업계, 양식계, 매립계) 고정하였다. 구 원단위 적용에 따른 BOD의 배출부하량은 2,845.8 kg/day(점 773.8 kg/day, 비점 2,072.0 kg/day)였으며, T-P의 배출부하량은 98.3 kg/day (점 36.4 kg/day, 비점 61.9 kg/day)였다. 신 원단위 적용에 따른 BOD의 배출부하량은 1,438.7 kg/day(점 773.8 kg/day, 비점 664.9 kg/day) 였으며, T-P의 배출부하량은 72.6 kg/day(점 36.4 kg/day, 비점 36.1 kg/day)였다. BOD 배출부하량은 신원단위 적용시 구 원단위 적용시 보다 비점오염원에서 약 70% 감소, T-P 배출부하량은 약 40% 감소하는 것으로 나타났다. 원단위 변경 전 BOD 풍수기, 평수기, 저수기, 갈수기 유달율은 각각 24.2%, 15.3%, 8.1%, 4.5% 였으며, 유황조건에 따른 T-P 유달율은 각각 29.4%, 11.3%, 7.2%, 3.1% 였다. 원단위 변경 후 BOD의 풍수기, 평수기, 저수기, 갈수기 유달율은 47.9%, 30.4%, 16.1%, 8.9% 였으며, T-P 유달율은 각각 39.8%, 15.3%, 9.7%, 4.2%였다. 원단위 변경 후 BOD의 유달율은 원단위 변경 전 보다 1.97배, T-P 유달율은 1.35배 증가한 것으로 분석되었다.

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.

토지이용 형태에 따른 염소이온 부하량 평가

범진아 ( Jina Beom ),박현규 ( Hyunkyu Park ),정민혁 ( Minhyuk Jeung ),김영석 ( Youngsuk Kim ),윤광식 ( Kwangsik Yoo ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

비점오염원은 시간적·공간적 특성에 따른 발생오염에 대한 정량화가 매우 어렵고 토지이용 형태별로 유출 특성이 다양하게 나타난다. 비점오염물질은 특성상 발생지역, 발생상황 등 많은 요인에 따라 유출 현상이 달라지므로 지속적인 연구가 필요하며 비점오염물질의 유출에 영향을 미치는 인자들을 적절하게 규명할 수 있는 기초연구가 필요하다. 외국의 경우 염소가 수생태계에 미치는 영향이 점차 규명되고 있으며, 도시개발 등 영향으로 염소이온의 비점부하 증가와 저감 대책이 연구되고 있다. 하지만 국내 대부분의 비점오염 연구는 유기물, 질소, 인 중심으로 이루어져왔고 Cl-에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 풍영정천 유역을 대상으로 2015년부터 2016년까지 유량 및 수질 모니터링을 실시하고 강우 및 무강우시 현장에서 측정한 유량에서 분리해 낸 기저유출량을 통해 각 강우사상 오염부하량을 WHAT system을 이용하여 Cl-의 부하량을 산정하였다. 풍영정천 유역에서의 Cl-의 직접 및 기저 유출 부하량 평균값은 농촌 소유역(WJ)에서 57.62, 30.98 kg/ ㎢, 도시 소유역(JS)에서 104.67, 45.88 kg/ ㎢, 유역 말단(PYJ)은 113.76, 56.21 kg/ ㎢로 유역 말단(PYJ) > 도시소유역(JS) > 농촌소유역(WJ) 순으로 나타났다. 풍영정천 유역 내의 모든 강우사상에서 직접유출 부하량이 기저유출 부하량보다 높게 나타났고, 이는 강우시 풍영정천 유역에서 염소이온은 점오염원보다 비점오염원의 비율이 더 큰것으로 판단된다. 염소이온의 농촌 소유역(WJ), 도시 소유역(JS) 그리고 유역 말단(PYJ)의 연간 오염부하량을 산정한 결과, 2,462.6, 5,140.5, 4,984.6 kg/ ㎢/yr로 나타났고, 농촌 소유역(WJ)에 비하여 도시 소유역(JS)과 유역 말단(PYJ)에서 약 2배정도 높은 값을 보여 도시 비율이 높을수록 연간 오염부하량이 높은 것으로 나타났다.

대규모 농업용저수지 수혜면적 변화에 따른 효율적 용수재분배 모의

성무홍 ( Sung Muhong ),정민혁 ( Jeung Minhyuk ),범진아 ( Beom Jina ),박태선 ( Park Taesun ),이재남 ( Lee Jaenam ),정형모 ( Jung Hyoungmo ),김영주 ( Kim Youngjoo ),유승환 ( Yoo Seunghwan ),윤광식 ( Yoon Kwangsik ) 한국농공학회 2021 한국농공학회논문집 Vol.63 No.3

Optimal water management is to efficiently and equally supply an appropriate amount of water by using irrigation facilities. Therefore, it is necessary to evaluate water supply capacity through distribution simulation between the designed distribution rate and re-distributed rate according to the changed farming conditions. In this study, we recalculated the agricultural water supply amount of Geumcheon main canal, which beneficiary area was reduced due to the development of Gwangju-Jeonnam innovation city, and we constructed a canal network using the SWMM model to simulate the change in supply rate of each main canal according to the re-distributed rate. Even though the supply amount of the Geumcheon main canal was reduced from 1.20 m3/s to 0.90 m3/s, it showed a similar supply rate to the current, and the reduced quantity could be supplied to the rest of the main canal. As a result, the arrival time at the ends of all main canal, except for the Geumcheon main canal, decreased from 1 to 3 hours, and the supply rate increased from 4 to 17.0% at the main canal located at the end of the beneficiary area of Naju reservoir.

회복탄력성을 고려한 기상 시나리오별 가뭄 용수 공급방안: 나주호를 중심으로

박진현 ( Park Jinhyun ),고재한 ( Go Jeahan ),조영준 ( Jo Youngjun ),정경훈 ( Jung Kyunghun ),성무홍 ( Sung Muhong ),정형모 ( Jung Hyoungmo ),박현규 ( Park Hyunkyu ),유승환 ( Yoo Seunghwan ),윤광식 ( Yoon Kwangsik ) 한국농공학회 2018 한국농공학회논문집 Vol.60 No.5

Resilience has been widely used in various fields including design and operation of infrastructures. The resilient infrastructures not only reduce the damage scale of various disasters but also reduce the time and cost required for restoration. However, resilience rarely applied to promote efficient management of agricultural infrastructures. Recently, drought is an aggravating disaster by climate change and need countermeasures. Therefore, we tried to demonstrate evaluating measures in case of drought under consideration of resilience. This study applied the robustness-cost index (RCI) to evaluate alternative solution of the supply problem of a large agricultural reservoir under drought conditions. Four structural alternatives were selected to estimate the robustness index (RI) and the cost index (CI) to obtain the RCI values. Structural alternatives are classified into temporary measures and permanent measures. Temporary measures include the development of a tube wells and the installation of the portable pump, while the permanent measures include the installation of a pumping stations and the pumping water to the reservoir (Yeongsan River-Naju reservoir). RCI values were higher in permanent measures than those of temporary measures. Initial storage of the reservoir also affected RCI values of the drought measures. Permanent measures installation and management of early stage of the reservoir storage shortage was identified as the most resilient system.