Earticle

비점오염은 수계에 악영향을 끼치며 그 영향은 점차 커지고 있다. 이러한 비점오염을 관리하기 위해 정부에서는 LID(Low Impact Development) 시설의 연구와 다양한 효율평가를 시행하고 있다. 본 연구에서는 다양한 LID 시설 중 실제 설치된 투수 블록 시설의 강우 유출 억제를 위한 유출 저감율, 저류 강우량 분석 및 유출 지연시간 그리고 최대 유입 및 유출의 저감율을 분석했으며, 그 결과를 각 시설 간 비교했다. 불투수블록, 필터형 투수블록, 틈새형 투수블록 순서대로 분석 결과 저감 효율이 높게 나타났으며, 이를 통해 강우강도-유출지연시간간의 관계를 나타낸 그래프를 제시하였다. 이 그래프를 통해 앞으로 설계 시, 본 시설과 유사한 투수블록 시설의 재현 기간에 따른 시설 용량 선정 등의 설계에 도움을 줄 수 있 으리라 생각한다.

Non-point pollution adversely affects the water system and its influence is increasing. In order to manage such nonpoint source pollution, the government has conducted studies on LID (Low Impact Development) facilities and various efficiency evaluations. In this study, the actual installed permeable block facility among the various LID facilities was analyzed the effluent reduction rate, the residual rainfall analysis, the runoff duration time and the reduction rate of the maximum inflow and outflow for the rainfall runoff control and the results were compared the other facilities. The analysis results show that the reduction efficiency is high in order of impermeable block, filter type permeable block, and clearance type permeable block, and the graph showing the relationship between the rainfall intensity and the runoff duration time is presented. This graph can be helpful in the design of facilities such as the facility capacity selection according to the reproduction period of the permeable block facility similar to this.

본 연구는 기후변화 민감종의 하나인 멸종위기야생동물Ⅱ급, 맹꽁이(Kaloula borealis)의 생체량이 위도가 다른 세 지역(서 울, 논산, 부산)에서 어떠한 차이를 보이는 지를 알아보기 위해 수행되었다. 맹꽁이 포획을 위해서 함정트랩(pitfall traps)과 유도트랩(inducement traps)을 이용하였으며, 각 서식지별 환경조건(온도, 강수량, 습도)을 파악하여 지역별로 비교하였다. 조사결과, 맹꽁이 수컷의 경우, 부산지역 개체의 크기가 41.6±0.39㎜, 생체량이 11.3±0.17g으로 가장 크고 무거운 것으로 확인되었으며, 서울과 논산의 경우 크기가 각각 36.6±2.03㎜, 36.6±1.76㎜, 생체량은 각각 8.1±0.55g, 8.2±0.91g으로 통 계적으로 큰 차이를 보이지 않았다. 맹꽁이 암컷의 경우, 부산 개체의 크기는 44.7±0.35㎜, 생체량이 13.1±0.18g으로 긴 것으로 조사되었으나, 중량은 지역별 차이가 크지 않았다. 결과적으로 부산에 서식하는 맹꽁이의 암·수 모두 다른 지역의 개체들의 크기와 생체량이 더 큰 것으로 나타났다. 본 논문은 현재 기후상태의 기준이 되어 종복원에 대한 연구 수행 시 중요한 자료로 이용 될 수 있을 것으로 보이며, 장기적으로 조사가 진행된다면, 기후변화에 따른 양서류 무미목의 생체량 변화를 파악할 수 있는 기반이 될 수 있을 것으로 기대된다.

This study was carried out to compare the Snout-vent length (SVL) and the biomass for the endangered species II, narrow-mouthed toad (Kaloula borealis), at the three different latitude sites (Seoul, Nonsan, Busan) in Korea. For the narrow-mouthed toad study, pitfall traps and inducement traps were used to catch the species, and environmental factors (temperature, precipitation, humidity) were compared by region. As a result of this study, each of the male narrow-mouthed toads’ SVL and biomass in Busan was 41.6±0.39㎜, and 11.3±0.17g, which showed that it was the biggest and heaviest among the three regions. For Seoul and Nonsan, each of the SVL of the female narrow-mouthed toad was 36.6±2.03㎜, 36.6±1.76㎜, and the biomass was 8.1±0.55g, 8.2±0.91g, which showed that there was no significant difference between Seoul and Nonsan. Each of the female narrow-mouthed frogs’ SVL and biomass in Busan was 44.7±0.35㎜, 13.1±0.18g, which was also biggest but showed no significant difference in biomass by region. Concluding, this showed that the female narrow-mouthed toad in Busan is larger and heavier than those of other regions. We hope this study will be a standard for the future amphibian research with comparing the SVL and biomass for the endangered species II, narrow-mouthed toad . It is expected that if this kind of study keeps for long, it will be a basis for understanding changes in biomass of amphibian species due to climate change.

본 연구에서는 다중최적화기법을 이용하여 분포형 수문모형의 매개변수 보정 과정에서 분포형의 정도가 융설과 유량의 최 적화에 어떠한 영향을 미치고 있는 가를 연구하였다. 분포형 수문모형으로는 HL-RDHM를 이용하였고, 분포형 정도에 따 라 집중형, 준분포형, 완전분포형 등 3개의 모형을 구성하여 최적 매개변수를 산정하였다. 유역은 108개의 격자로 구성되 며, 격자별로 융설과 관련하여 15개, 유출량 관련 13개의 매개변수를 다중최적화기법인 MOSCEM를 이용하여 최적화하였 다. 최적 매개변수 산정을 위하여 2004-2005년의 기상학적 자료와 융설량과 유출량 관측자료가 이용되었고, 최적화된 매 개변수를 2001-2004년의 자료를 이용하여 검증하였다. 다중최적화기법 적용 결과 집중형의 경우, 초기 값에 의한 결과로 부터 RMSE 값이 융설량은 평균 35%, 유출량은 약 42% 개선되었고, 준분포형과 완전분포형의 경우는 융설량은 평균 40%, 유출량은 약 43% 정도의 RSME 값이 향상되었다. 전반적으로 집중형보다는 분포형 모형이 최적화 과정에서 융설과 유출량 예측에 더 나은 성과를 보여주었지만, 준포형과 완전분포형의 경우 최적화 성과에서 큰 차이를 보이지 않았고, 유출 보다는 융설에서 분포형 정도에 따른 모형의 민감도가 더 높은 것을 확인되었다.

The purpose of this study is to investigate how the degree of distribution influences the calibration of snow and runoff in distributed hydrological models using a multi-criteria calibration method. The Hydrology Laboratory-Research Distributed Hydrologic Model (HL-RDHM) developed by NOAA-National Weather Service (NWS) is employed to estimate optimized parameter sets. We have 3 scenarios depended on the model complexity for estimating best parameter sets: Lumped, Semi-Distributed, and Fully-Distributed. For the case study, the Durango River Basin, Colorado is selected as a study basin to consider both snow and water balance components. This study basin is in the mountainous western U.S. area and consists of 108 Hydrologic Rainfall Analysis Project (HRAP) grid cells. 5 and 13 parameters of snow and water balance models are calibrated with the Multi-Objective Shuffled Complex Evolution Metropolis (MOSCEM) algorithm. Model calibration and validation are conducted on 4km HRAP grids with 5 years (2001-2005) meteorological data and observations. Through case study, we show that snow and streamflow simulations are improved with multiple criteria calibrations without considering model complexity. In particular, we confirm that semi- and fully distributed models are better performances than those of lumped model. In case of lumped model, the Root Mean Square Error (RMSE) values improve by 35% on snow average and 42% on runoff from a priori parameter set through multi-criteria calibrations. On the other hand, the RMSE values are improved by 40% and 43% for snow and runoff on semi- and fully-distributed models.

본 연구에서는 습지 조성 및 습지 내 식물에 따른 미세먼지 저감 능력 규명을 통해 습지생태계의 가치에 대하여 새로운 시 각의 해석을 제공하고자 하였다. 소형 간이온실(70cm W × 70cm L × 60cm H)로 닫힌계를 형성하였으며, 간이온실 내 메조코즘에 일정 수위가 유지되는 습지(W) 혹은 건조 상태를 유지하는 육상(L) 조건을 조성하였다. 육상과 습지 조건 각각 에 식물종 미식재, 단일종 식재 그리고 두 종 혼합 식재의 총 8가지 조건을 4반복씩 조성하였다. 열린계의 메조코즘에서 초 기 대기질과 닫힌계로의 전환 1시간 경과한 후의 대기질을 측정하여 공기 정화능을 확인하였다. 각 실험구의 대기질로서 PM2.5, PM10농도를 중점적으로 측정하였으며, 2차 실험에서는 식물체의 건중량을 측정하였다. 닫힌계 형성 1시간 후 습 지 환경에서의 PM2.5와 PM10의 감소량은 1차 실험에서 각각 13.7±1.3, 15.0±1.4 ㎍・m-3・hr-1로 나타났으며, 2차 실 험에서는 각각 10.5±2.1, 11.2±2.2 ㎍・m-3・hr-1로 나타났다. 육지 환경에서의 미세먼지 감소량은 1차 실험에서 각각 13.2±1.3, 13.8±1.5 ㎍・m-3・hr-1로 나타났으며, 2차 실험에서는 각각 9.2±1.5, 8.8±1.4 ㎍・m-3・hr-1로 나타났다. 이는 습지의 높은 생산성으로 인한 식물의 생장으로 식물의 조직에 미세먼지 흡착을 통한 저감이나 증산작용을 통한 수분, 또 습지 자체의 수생태계적 특성을 통한 미세먼지 저감 효과가 드러난 것으로 여겨진다. 따라서 습지의 미세먼지 저감 능력은 습지의 또 다른 가치로 볼 수 있으며 이는 미세먼지 문제에 대한 해결방안 중의 하나로 제시될 수 있을 것이다.

To assess the wetland systems’ capability to reduce fine dust, we used an artificial wetland module of small-sized greenhouse (70cm W × 70cm L × 60cm H) which creates a closed system. Experiment was performed twice using four species in each experiment. Non-plantation, one species, or two species condition was created in each mesocosm. We measured air quality, primarily PM2.5 and PM10 at the initial open mesocosms and 1hr later since mesocosms were closed. The dry weight of vegetation was measured at the 2nd experiment. The decreased amount of PM2.5 and PM10 was 13.7±1.3 and 13.2±1.3 ㎍・m-3・hr-1 in wetland condition and 15.0±1.4 and 13.8±1.5 ㎍・m-3・hr-1 in dryland condition, respectively. In 2nd experiment, the decreased amount of PM 2.5 and PM 10 in wetland condition was 13.7±1.3 and 9.2±1.5 ㎍・m-3・hr-1, 15.0±1.4 and 8.8±1.4 ㎍・m-3・hr-1 in dryland condition, respectively. Wetland showed higher removal effect due to its high productivity leading to more effective absorption of particulate matter. Furthermore, the aquatic characteristics of wetland system and high humidity helped purifying the air quality. This can be seen as another value of wetlands, which can be presented as one of the solutions to the problem of fine dust.

보는 하천수량을 확보하고 낙차공은 하상안정을 위한, 그리고 교량은 차량 등의 이동을 위한 하천횡단시설물이다. 그러한 시설물의 안정성을 확보하기 위하여 하천설계기준에서는 시설물의 최소 규모에 관한 지침을 제시하고 있으나 실태 조사 결 과에 의하면, 기존 보 및 낙차공의 물받이 및 바닥보호공의 규모는 설계기준을 만족시키지 못하는 경우가 대부분이고 교량 의 교각은 일부만 만족시키는 것으로 나타났다. 기존 보 및 낙차공의 수리적 안정성을 제고하기 위해서는 설계기준에서 제 시한 바닥보호공에 대한 물받이의 비율인 3.3을 최소값으로 확보해줄 필요가 있다. 표본하천 시설물 실태조사에 의하면 기 존 보 및 낙차공을 자연형 여울공으로 개량할 경우 적용하는 종단경사는 1:20이 가장 적정한 것으로 나타났다. 또한, 교량 의 철거 또는 재가설에 관한 결정에서 교각의 여유고 및 경간장 위배사항만 고려하고 있지만, 향후 교량 노후도 및 경간장 완화 규정 등을 종합적으로 검토하여 결정하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 설계기준, 하천실태 조사결과, 일본사례 등 을 통하여 기존 보, 낙차공 및 교각의 수리적 안정성을 제고하는 종합적인 방안을 제시하였다. 하천횡단시설물의 안정화 노 력은 정부 차원의 예산 지원과 적극적인 하천관리를 통하여 이룰 수 있으며, 이를 통하여 하천재해를 예방하고 건전한 하천 환경을 유지할 수 있을 것이다.

Weirs are to secure amount water of streams and drop structures are to enhance stabilization of stream bed and bridges are to connect isolated region, which are called stream crossing structures. In the stream design criteria, directions for minimum size of structures are suggested to secure stability of stream crossing structures. However the sizes of almost all existing weirs and drop structures are not satisfied with the stream design criteria and only 22 percent of the peirs of bridges are satisfied. To enhance hydraulic stability of existing weirs and drop structures, it is required that the ratio of bed protection to apron should be above 3.3. According to factual survey of structures in the sample streams, it has been shown that the longitudinal slope of rapid works with 1:20 is the most reasonable to design velocity if existing weirs and drop structures are rehabilitated into rapid works. It has been known that violating freeboard and span length of piers should make existing bridges reconstructed or removed. However, comprehensive review including deterioration level of bridges, special regulation for span length, etc. should be considered to determine rehabilitation plan of bridges. In this study, a procedure has been suggested to improve hydraulic stability of weirs, drop structures and piers of bridges. Sound environment of stream and reduction of natural disaster could be achieved by improving stability of cross structures, which could be obtained by governmental budget and active stream management including observance of design criteria.

인공습지의 주요한 기능이자 조성된 인공습지의 목적 중 가장 많은 비율을 차지하는 기능은 수질정화 기능이다. 4대강사업 이후 국민들의 수질에 관한 관심과 요구가 증가하였고, 삶의 질 향상으로 인한 수변공간에 대한 활용도가 높아지면서 수질 개선에 대한 필요성은 더욱 증가할 것으로 보인다. 대부분의 인공습지 조성 사업 시 한 가지 목적에만 초점을 맞추는 게 대부분이며, 효과에 관한 연구도 한 가지 기능에 대한 효과를 분석하고 있어 실제 인공습지의 조성의 가치가 저평가 되고 있다. 따라서 인공습지를 조성에 따른 종합적 편익을 산정하기 위해 본 연구에서는 하천변 인공습지 조성에 따른 여러 효과 중 홍수저감 및 수질개선 기능에 대한 효과를 분석하고 이에 따른 편익을 산정하였다. 즉, 하천변에 가상의 인공습지를 설 계 및 조성하여, 인공습지 조성 전·후의 비교를 통하여 홍수저감과 수질개선 효과를 산출하였고 이에 따른 편익을 각각 산정하였다.

The main function of artificial wetlands and the largest proportion of the purpose of artificial wetlands created is water purification. The public's interest and demand for water quality increased after the Four major rivers project, and the need for water quality improvement is expected to increase further as the use of waterfront increased due to the improvement of quality of life. Most of the projects focus on only one purpose, and research on the effects of one function is also being analyzed, which undervalues the actual creation of artificial wetlands. Therefore, in order to calculate the comprehensive benefits of artificial wetlands, the effects of flood reduction and water quality improvement were analyzed in this study among the various effects of artificial wetlands along riversides, and the benefits were calculated accordingly. In other words, the effects of flood mitigation and water quality improvement were calculated by comparing the artificial wetlands before and after the construction of artificial wetlands, and the benefits of each of them were calculated.

경작지의 과다 비료와 퇴비의 사용은 토양내 양분 축적을 증가시키며 잉여 양분은 지표유출 및 지하유출 과정을 통해 수질 오염과 녹조발생 등을 유발시킨다. 또한 토양내 과다 양분축적과 함께 지속적 작물 재배는 토양의 산성화를 초래하여 토양 의 물리적 구조를 변화시켜 양분의 침출을 더욱 증가시킨다. 대청호 저수구역 내 경작은 대청호의 수질에 직접적 영향을 주 기도 하며, 대청댐 수위상승시 침수되어 토양 내 양분이 용출되기도 한다. 본 연구는 대청댐 저수구역 내 경작지의 물리화 학적 성상을 분석하여 대청호 수질관리 대책수립에 활용가능한 기초자료를 제공하고자 수행되었다. 대청호 저수구역 경작 지 토양은 잉여양분이 이동 가능한 Sandy Loam 토양으로 분류되었다. 작물별 토양내 화학적 성상은 작물별 서로 다른 시 비량에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 농민의 경작방식과 미기후 변화 등도 경작지 토양의 화학적 성상변화에 영향을 주는 것으로 평가되었다. 경작지 토양내 양분양은 지하수 및 인근 하천의 수질 및 대청호 주요 녹조발생에 영향을 주는 것으로 나타났다. 논에서의 양분유출은 봄철 강우시 집중되었으며, 밭에서의 양분유출은 여름에서 가을까지의 기저유 출 및 멀칭으로 인한 지표유출 등이 영향을 주는 것으로 나타났다. 하천내부의 과다한 식생과 경작지의 유기성 농업잔재물 도 하천의 유기물 및 영양염류 증가에 기여하는 것으로 평가되었다. 본 연구결과는 대청호 녹조발생 저감을 위한 저수구역 내 경작지 관리를 위한 우선 관리지역 지정 및 관리기법 선정에 활용될 수 있다.

The excessive use of fertilizer and compost in agricultural land increases the accumulation of nutrients in soil. The surplus nutrients in soil transported through surface and sub-surface flow can lead to water pollution problems and algal bloom. Moreover, nutrient accumulation and continuous crop cultivation changes the physical structure of the soil, which increases the potential of nutrient. The cultivation in the Daecheong Lake reservoir area may have a direct effect on the lake’s water quality due to leaching and releasing of nutrients when water level rises. This research was carried out to analyze the physical and chemical properties of soil in the agricultural areas surrounding Daecheong Dam reservoir to provide basic data available for the establishment of Daecheong Lake water quality management measures. The soil of the Daecheong Lake reservoir was classified as sandy Loam, where surplus nutrients can be transported. Chemical compositions in the soil were found to be significantly affected by use of different fertilizer amounts. Nutrient outflow occurred during spring rainfall events from the rice paddy fields, whereas excess nutrients from summer to fall seasons originated from dry paddy fields. Nutrient outflow from dry paddy fields is mainly from sub-surface flow. Organic agricultural wastes from agricultural land and excessive vegetation inside the river was also evaluated to contribute to the increase in organic matter and nutrients of the river. The results can be used to select the priority management area designation and management techniques in the Daecheong Lake for water quality improvement.