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조문수 ( Moonsoo Cho ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),이한필 ( Han-pil Rhee ),김준식 ( Joon-sik Kim ),최강원 ( Gangwon Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
국내 국토면적 중 농경지는 20,262㎢(20.3%)를 차지하고 있으며, 임야를 제외하고 이용 가능한 면적의 57.2%에 해당한다. 물환경관리 기본계획(환경부, 2006)에 따르면, 연간수계에 가중되는 총호염부하량 중 비점오염에 해당하는 토지계 배출부하량은 2003년 기준으로 BOD가 약 24만 3천톤(666,179 kg/day), T-P가 1만 2천톤(33,333 kg/day)에 달하며, 발생부하량의 99~100%가 배출되는 것으로 보고되고 있다. 과거 미흡한 모니터링 자료로 인하여 도시지역은 과대평가된 반면, 농촌지역의 부하량이 과소평가 되어왔다. 최근 모니터링 된 자료를 이용하여 국내 농업비점오염 부하량을 분석하였을 때, 농업비점오염이 차지하는 배출부하량 비중은 전체 비점오염의 48.5%(T-P 기준, BOD는 31.2%)에 해당한다. 한편, 새만금 유역의 총 유역면적은 2,950 ㎢에 달하고, 이중 농업지역의 면적이 1,470 ㎢(밭 412 ㎢, 논 1,058㎢)으로서 총 유역면적의 49.8%를 차지하고 있으며, 국내 농지의 7.3%에 해당한다. 같은 방법을 통해 새만금 유역의 농업비점오염 부하량을 분석하였을 때, 농업비점오염 (전, 답)이 차지하는 배출부하량 비중은 전체 비점오염의 73.6% (T-P 기준, BOD는 58.1%)에 해당한다. 이렇게 국토면적에서 농업지역이 차지하는 비중뿐만 아니라 오염부하량도 도시지역에 비해 그 비중이 높음에도 불구하고 현재 환경정책은 도시지역 관리에 중점을 두고 있다. 앞으로는 국내 수질오염 문제에서 많은 비중을 차지하고 있는 농업수자원과 농업비점오염원에 대한 체계적인 관리제도의 도입이 필요하다.
조문수 ( Moonsoo Cho ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),손영권 ( Yeong-kwon Son ),김형중 ( Hyung-joong Kim ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-
인공습지의 영양물질 처리에 미치는 요인으로는 수리부하율, 체류시간, 수체의 깊이, 유입수의 농도, 토양 특성, 식생, 수체의 화학적 특성, 습지 경계의 형태 그리고 온도가 있다. 특히 수리부하율은 체류시간 및 습지 내부의 물수지를 결정하는 중요한 인자이며, 유입유량, 침투량, 증발산 그리고 강수량의 영향을 받는다. 강수량은 유입유량 외에 습지의 수리학적 변화에 큰 영향을 줄 수 있는 중요한 요소로 작용할 수 있으며, 습지의 처리에서 반드시 고려되어야 한다. 또한 강우사상은 유역 비점오염부하의 유출을 증가시켜 습지에 유입되는 유입수 농도를 증가시킨다. 본 연구에서는 강우사상이 인공습지의 처리효율에 미치는 영향을 분석하기 위해, 강우시 인공습지의 유입 및 유출유량을 측정하여 수리학적 변화를 반영하였다. 습지조성 초기와 후기에 미치는 강우사상의 영향을 비교하기 위해 2003년 6, 7월과 2009년 7, 8월에 측정된 자료를 비교하였다. 강우사상이 습지에 미치는 영향을 분석하기 위해 습지의 유입, 유출수 시료 채취가 2003년 6월과 7월에 2회 실시되었다. 시료는 6번과 7번 시험포에서 측정되었으며, 시스템의 차이(Wetland-pond, Pond-wetland system)를 분석하기 위해 각 셀의 유출부에서 시료를 채취하였다. 분석 기간 중 각 시험포의 유입유량은6, 7번 시험포가 각각 346.10∼497.84 m3/day, 355.02∼438.19 m3/day의 분포를 보였다. 습지의 식생피도는 약 75∼78%로 측정되었으나, 대부분 작은 초장의 추수식물이 관찰되었다. 2003년의 측정결과를 바탕으로 강우시 증가된 수리부하율에 대한 습지의 처리효율 변화를 알아보기 위해 유량관리가 용이한 5번 시험포에서 3회의 측정이 실시되었다. 유수지는 TSS와 TP에 대한 처리효율을 보였으며, 그 면적이 작고 간단히 해석이 가능하기 때문에 2009년의 강우기 조사는 습지에 대해서 실시하였다. 대부분의 유출수 농도는 유사한 값을 보였으나, 일부 조사에서 TP의 농도가 높게 측정되었다. 이는 높은 유입수 농도의 영향으로 판단된다.
조문수 ( Moonsoo Cho ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),이한필 ( Han-pil Rhee ),손영권 ( Yeong-kwon Son ),최강원 ( Gangwon Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-
우리나라의 하천 및 호소에 유입되는 오염물질 중 약 30% 이상이 농업활동 등에 의한 비점오염원이며 특히, 농업비점오염원에 대한 관리는 관련 분야의 특징에 대한 정확한 이해를 바탕으로 국내 실정에 적합하고 현실적인 정책과 제도를 개발하여 적용하는 것이 필요하다. 실질적인 정책과 제도의 개선안 수립ㆍ적용을 위해서는 비점오염물질 배출에 대한 신뢰성 있는 정량화가 선행되어야 하나, 모니터링 자료가 충분하지 못하여 실측자료에 근거한 부하량 평가가 어렵고, 농촌지역 및 농경지의 토지이용에 따른 농업비점오염물질과 수계 유입되는 유달부하량 정량화에 대한 연구사례는 적은편이다. 현재 국내 환경정책에서 부하량 산정을 위해 사용해오고 있던 원단위는 일별 단위면적당 발생량으로 일단위 기준으로 부하량을 계산하고 있다. 특히 원단위 내에 강우유출률 등이 이미 계산되어 고정돼 있기 때문에 강우특성을 반영하기 힘들고 일단위로 계산되기 때문에 강우와 상관없이 연간 매일 같은 양의 부하량이 수계로 유입되는 것으로 계산된다. 이런 점들을 개선하기 위해서는 원단위도 기존의 일단위가 아닌 연단위로 계산을 하거나 미국의 TMDL에서 사용하고 있는 EMC의 적용이 필요하다. EMC는 연 총 오염부하량을 기준으로 부하량을 분석하고, 각 유역별 강우특성이 반영되어 우리나와 같이 지역별, 계절별 강우특성이 뚜렷한 지역에서 효과적이다. 따라서 국내 농촌지역 실정에 적합하고, 현실적으로 적용 가능한 개선안 마련을 위해서는 선진 국외 정책 및 제도를 분석하고 연구하는 한편, 합리적인 오염 배출량 자료와 저감방법에 근거하여 현실적인 대안을 도출하는 연구가 필요하다. 또한, 향후 지속적인 연구와 자료축적을 통해 현재의 대상 항목보다 좀 더 다양하고 유역특성에 맞는 항목들을 이용하여 부하량을 산정하고 관리할 수 있도록 해야 할 것이다.
Moonsoo Cho(조문수),Tae-Jin Lim(임태진) 제어로봇시스템학회 2009 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.15 No.7
Engineering design involves the specification of many variables that define a product, how it is made, and how it behaves applied to computer, communication and control fields. Before some variables can be determined, other variables must first be known or assumed. This fact implies a precedence order of the variables, and of the tasks of determining these variables consequently. Moreover, design of complex systems may involve a large number of design activities. In this paper, the activity-activity incidence matrix is considered as a representation of design activity analysis which mainly focuses on the precedence constraint with an object of doing !DEF3 in process-centered view. In order to analyze the activity-activity incidence matrix, a heuristic algorithm is proposed, which transforms an activity-activity, parameter-formula, and parameter-parameter incidence matrix into a lower triangular form. The analysis of the structured matrices can not only significantly reduce the overall project complexity by reorganizing few critical tasks in practice, but also aims at obtaining shorter times considering the solution structure by exploring concurrency.
장기간 운영된 인공습지의 구조적 특성에 따른 처리효율분석
조문수 ( Moonsoo Cho ),윤춘경 ( Chun-gyeong Yoon ),김준식 ( Joon-sik Kim ),이유진 ( Yujin Lee ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-
인공습지를 이용한 비점오염원 제어 효율을 검증하기 위해 2001년에 습지와 유수지를 각각 4개씩 조성하였다. 각각의 습지 면적은 약 8,000 ㎡, 유수지 면적은 약 800 ㎡이며 총 면적은 36,000 ㎡이다. 습지와 유수지의 배치에 따른 처리효율을 비교하기 위해 습지가 유수지 앞에 놓인 습지-유수지 시스템(Cell 2와 Cell 4)과 습지가 유수지 뒤에 놓이는 유수지-습지 시스템(Cell 1과 Cell 3)으로 각각 배치하였다. 인공습지가 3년의 생장기를 거치면서 약 90%의 식생피복도를 나타내었고 식생의 고사체도 인공습지 내에 점차 축적되었다. 수체 내에서 식생 고사체 부패시 용존산소 소모로 인해 DO 농도가 1.0 ~ 5.4 mg/L로 낮은 값을 보였고 결과적으로 수체가 혐기성 상태가 되었다. 식생 고사체는 유기탄소의 주요 발생원으로서 탈질반응이 잘 일어날 수 있는 환경을 조성해주어 인공습지의 질소 처리율을 높여준다. 하지만 식생 고사체가 인을 방출하기 때문에 인공습지 내에 식생고사체가 축적되면 점차 인 처리효율이 감소하게 된다. 인공습지 조성 초기에는 인 처리효율이 50%였지만 6년이 지나면서 20%로 감소하였다. 인의 처리효율 및 DO 농도를 증가시키기 위해서 Cell 3과 Cell 4에 세 개의 개방수역을 조성하였다. Cell 3에는 폭10 m, 깊이 1.8 m인 개방수역을 2개소 조성하였고, Cell 4에는 폭 20 m, 깊이 1.8 m의 개방수역을 1개소 조성하였다. 결과적으로 DO 농도 및 인과 BOD의 처리효율이 개선되었다. 개방수역 조성 이후, Cell 1과 Cell 2의 경우 낮은 처리효율을 보였으며 Cell 3과 Cell 4는 각각 23.7%와 29.4%의 개선된 처리효율을 보였다. 그러므로 개방수역의 조성은 장기간 운영된 습지에서 필수적인 요소로 판단되며, 개방수역 조성을 통해 DO농도 상승과 영양물질 처리효율 증가를 유도할 수 있을 것으로 판단된다.