Modified Ranney Collector Well (MRCW) 시스템의 수질 특성 및 특이 수질 처리 연구

문경훈 전남대학교 2017 국내박사

전라남도 소규모사업장 대기오염 방지시설 설치에 따른 저감 효과 분석

정석규 전남대학교일반대학원 2022 국내석사

국내 대기질이 계속해서 악화됨에 따라 현대 사회에서 맑은 하늘을 구경하는 것 자체가 일상에서 매우 어려워졌다. 대기질 개선을 위해 정부에서는 여러 정책, 사업 등을 진행하고 있지만 국민들이 체감하는 대기질 개선은 아직까지 부족한 실정이다. 환경부에서는 대기질 개선을 위해 지속적으로 다양한 정책들을 펼치고 있다. 2020년부터는 사업장 대기오염물질 배출허용기준을 대폭 강화시켜 정부가 더욱 적극적으로 대기질 개선에 힘쓰고 있다. 사업장에서는 대기오염물질 배출허용기준을 준수하기 위해서는 노후된 방지시설을 교체하거나 신설 등을 진행하여야 한다. 환경부에서는 소규모사업장들의 부담을 줄이기 위해 설치비의 90%를 지원하는 소규모사업장 방지시설 설치 지원사업을 진행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 전라남도 소규모사업장 방지시설 설치 지원사업의 대상사업장의 방지시설 교체 전후 저감율, 저감량, 경제성 등을 분석하여 배출오염물질의 감축량 대비 사업비에 대하여 조사ㆍ분석하였다. 대상이 된 사업장은 전라남도 18개 시ㆍ군 115개 대상으로 방지시설 교체 전후 자가측정 자료를 바탕으로 조사ㆍ분석하였으며 주요 분석 결과는 아래와 같았다. 오염물질 저감율은 업종별로 먼지는 29.8~67.9%의 저감율을 보였고, 자동차수리업이 가장 높은 저감율을 보였다. THC는 37.8~87.9% 저감율을 보였고, 기타업종에서 가장 높은 저감율을 보였다. 배출시설별로 먼지는 –44.20~66.93%의 저감율을 보였고, 도장시설이 가장 높은 저감율을 보였다. THC는 58.04~85.08% 저감율을 보였고, 건조시설에서 가장 높은 저감율을 보였다. 방지시설별로 먼지는 –91.02~70.37%의 저감율을 보였고, 흡착에 의한 시설이 가장 높은 저감율을 보였다. THC는 37.04~85.08% 저감율을 보였고, 기타 방지시설에서 가장 높은 저감율을 보였다. 오염물질 저감량은 업종별로 먼지는 0.0146~2.8748 kg/hr로 나타났고, 자동차수리업이 가장 높은 저감량을 보였다. THC는 0.3269~12.8089 kg/hr로 나타났고, THC도 자동차수리업이 가장 높은 저감량을 보였다. 배출시설별로 먼지는 –0.071~3.413 kg/hr로 나타났고, 도장시설이 가장 높은 저감량을 보였다. THC는 1.797~14.995 kg/hr로 나타났고, THC도 도장시설이 가장 높은 저감량을 보였다. 방지시설별로 먼지는 –0.010~2.584 kg/hr로 나타났고, 여과 및 흡착에 의한 시설이 가장 높은 저감량을 보였다. THC는 0.003~9.237 kg/hr로 나타났고, THC도 여과 및 흡착에 의한 시설이 가장 높은 저감량을 보였다. 사업비 대비 감축량은 업종별로 0.77~4.35 kg/백만원으로 나타났고, 기타업종이 가장 높은 효율을 보였다. 배출시설별로는 0.22~5.67 kg/백만원으로 나타났고, 도장시설이 가장 높은 효율을 보였다. 방지시설별로는 0.084~6.18 kg/백만원으로 나타났고, 여과 및 흡착에 의하 시설에서 가장 높은 효율을 보였다. 오염물질 1 kg을 저감하기 위하여 소요된 사업비는 156,529~835,532,848원으로 배출시설 중 건조시설이 835,532,848원으로 가장 높았으며, 방지시설 중 흡착에 의한 시설이 156,529원으로 가장 낮았다. As the domestic air quality continued to deteriorate, visiting the clear skies in modern society became very difficult on a daily basis. The government is promoting various policies and projects to improve the air quality, but the air quality improvement that the people experience is still insufficient. The Ministry of the Environment is continuously developing various policies to improve air quality. From 2020, the air pollutant emission tolerance standards of business establishments will be significantly strengthened, and the government will be more actively working to improve air quality. In order to comply with the air pollutant emission tolerance standards, business establishments must replace old prevention facilities or proceed with new construction. In order to reduce the burden on small-scale business establishments, the Ministry of the Environment is promoting a small-scale business establishment prevention facility installation support project that supports 90% of the installation cost. Therefore, in this study, we analyzed the reduction rate, reduction amount, economic efficiency, etc. before and after the replacement of the prevention facility of the target business establishment of the Jeollanam-do small-scale business establishment prevention facility installation support project, and about the project cost compared to the reduction amount of emitted pollutants. Investigated and analyzed. The target business establishments were 115 in 18 cities and counties in Jeollanam-do, and the survey and analysis were conducted based on the self-measurement data before and after the replacement of the prevention facility, and the main analysis results were as follows. As for the reduction rate of pollutants by industry, the reduction rate of dust was 29.8~67.9%, and the automobile repair industry showed the highest reduction rate. THC showed a reduction rate of 37.8~87.9%, and showed the highest reduction rate in other industries. For each emission facility, the reduction rate of dust was -44.20~66.93%, and the painting facility showed the highest reduction rate. THC showed a reduction rate of 58.04~85.08%, and showed the highest reduction rate in drying facilities. For each prevention facility, the reduction rate of dust was -91.02~70.37%, and the facility by adsorption showed the highest reduction rate. THC showed a reduction rate of 37.04~85.08%, and showed the highest reduction rate in other prevention facilities. Pollutant reduction by industry was 0.0146-2.8748 kg/hr for dust, and the automobile repair industry showed the highest reduction. THC was 0.3269~12.8089 kg/hr, and THC also showed the highest reduction in the automobile repair industry. For each emission facility, the amount of dust was -0.071~3.413 kg/hr, and the painting facility showed the highest reduction. THC was found to be 1.797~14.995 kg/hr, and THC also showed the highest reduction in THC at the painting facility. For each prevention facility, the amount of dust was -0.010~2.584 kg/hr, and the facility by filtration and adsorption showed the highest reduction. THC was found to be 0.003~9.237 kg/hr, and THC also showed the highest reduction in THC by filtration and adsorption. The amount of reduction compared to the project cost was 0.77~4.35 kg/million won by industry, and other industries showed the highest efficiency. By emission facility, it was 0.22~5.67 kg/million won, and the painting facility showed the highest efficiency. By prevention facility, it was found to be 0.084~6.18 kg/million won, and the filtration and adsorption facility showed the highest efficiency. The project cost required to reduce 1 kg of pollutants was 156,529~835,532,848 won, the highest among emission facilities at 835,532,848 won, and the lowest at 156,529 won for adsorption prevention facilities.

공공도서관에서의 e-book 서비스 이용 증진에 관한 연구 : 서울시 강북지역 지자체 공공도서관을 중심으로

신은주 한성대학교 대학원 2005 국내석사

지리정보시스템(GIS)기반 수질오염부하량 산정모델의 개발

박상현 전남대학교 대학원 2010 국내석사

본 연구에서는 특별관리해역으로 지정되어 있는 광양만을 대상유역으로 하여표준유역을 구분하고 오염원 현황 등의 조사를 하였으며, 오염부하량 산정을 통하여 합리적인 연안오염총량관리의 기초 방안을 마련하고자 하였다. 또한, 토지피복도를 생성하여 비점오염원인 토지계의 부하량을 점유율로 계산되는 단순면적비의 부하량 산정이 아닌 공간분포를 고려한 토지이용의 형태에 따라 배출되는 부하량을 계산하였다. 기존의 비점오염원의 오염부하량 산정방법은 비점오염원의 면적에 원단위를 곱하여 산출하는 방식이기 때문에 각 비점오염원별 오염부하량을 table 형태로만 확인가능 하다. 따라서 지표상에 일어나는 현상들을 시각적으로 표현하기에 가장 적합한 도구이며, 공간정보와 속성정보를 함께 다를 수 있다는 장점이 있는 GIS(Geographic Information Systems)를 이용하여 gridcell 값을 오염부하량값으로 가지는 데이터를 생성하면, 비점오염원의 오염부하량의 산출과 함께 분포양상 및 고저를 시각적으로 관찰할 수 있도록 지도를 구축하였다. 연구결과, 광양만의 표준유역은 DEM(Digital Elevation Model)을 이용하여 총 31개의 표준유역으로 구분하였으며, 광양만 내로 유입되는 오염원은 중 BOD가 차지하는 비율은 토지계 BOD 배출부하량이 36.3%로 가장 높게 확인되었고, 산업계는 30.5%, 생활계는 15.1%, 양식계는 12.7%, 축산계는 5.2%, 매립계는 0.2%로 분석되었다. T-N이 차지하는 비율은 토지계 40.8%, 산업계는 29.1%, 생활계는 14.4%, 축산계는 8.0%, 양식계는 7.3%, 매립계는 0.3%로 확인되었다. T-P는 산업계가 85.5%, 토지계가 6.8%, 양식계는 3.3%, 생활계는 2.8%, 축산계는 1.5%, 매립계는 0.0%로 확인되었다. 광양만의 유입되는 각 오염원의 배출부하량 중 가장 많은 비율을 차지하는 오염원은 비점오염원인 토지계의 부하량이 가장 크다. 그 이유는 표준유역내 시가화 지역의 비율이 크며, 시가화지역의 강우에 따른 유출이 다른 지역 보다는 크기 때문에 전체 배출부하량에 기여율이 크다. 기존의 토지계 오염부하량 해석 시 유역내의 오염원 자료가 지방자치단체의 오염원 자료 분포와 동일하다는 가정 하에서 오염부하량을 산정하였으나, 오염원의 공간 분포를 반영하여 각 유역별 비점오염원을 산정하고 정확한 위치를 파악할 수 있도록 토지피복도를 이용하여 표현하였고, 토지계 오염부하량 산정시 기존의 방식과 토지피복도를 이용한 오염부하량을 비교 하였다. 토지계의 부하량 비교 결과 BOD부하량은 29.4% 감소하였고, T-N부하량은 2.6% 감소하였다. 그리고 T-P부하량은 20.7% 감소하는 것으로 분석되었다. 따라서 광양만의 연안오염총량제의 적용시 토지계에 대한 위치근간을 기본으로 비점오염원의 정확한 위치 파악 및 정밀한 부하량 검토를 통해 비점오염원의 제어의 편리성과 정확한 총량관리 및 환경용량 산정에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. In this study, we divided the standard basin and investigated the status of the pollution sources for appling to Gwangyang Bay, which designated as the Special Management Sea Areas. We calculated the pollution loads to establish the reasonable plan for the Total Coast Water Pollution Load Management System. In order to create the land cover, we didn't calculate the load by area ratio but calculate the pollution load depending on the spatial distribution and land use instead. In the case of the pollution source load calculation methods for Non-point pollution, because we used the area of the Non-point pollution source load multiplied by the fundamental unit, so each of the Non-point pollution source load can be confirmed only by table form. Therefore, it was the most appropriate tool to express as a visual indicator of what happens and we used the GIS (Geographic Information Systems) with the advantages of distinguishing between the space information and property information. If the gridcell value was calculated by pollution source load, we can built the map by observing the distribution pattern and the height. In the case of Gwangyang Bay standard basin, we used the DEM (Digital Elevation Model) to built a total of 31 standard basins and the BOD load from land use discharged to the highest 36.3% were confirmed discharging by Gwangyang Bay, and the order of other proportion can be described as 30.5% of the industry, 15.1% of the resident, 12.7% of the aquiculture, 5.2% of the livestock and 0.2% of the landfill. In the case of TN, the ratio of emissions was by the order of 40.8% of the land, 29.1% of the industry, 14.4% of the resident, 8.0% of the livestock, 7.3% of the aquiculture and 0.3% of the landfill. In the case of TP, the ratio of emissions was by the order of 85.5% of the industry, 6.8% of the land, 3.3% of the aquiculture, 2.8% of the resident, 1.5% of the livestock and 0% of the landfill. From the result, we confirmed that land is the biggest pollution source load discharging by Gwangyang Bay, followed by industry. Therefore, we can use this method to removal the Non-point pollution sources load, identify the exact total amount management and use it as the basic data for calculating the environmental capacity.

한방 설진에서 개선된 스네이크 알고리즘을 이용한 혀 영상 분할

장명수 상지대학교 2016 국내석사

한의학에서 설진은 환자의 상태를 진단하기 위한 변증 자료를 얻는 중요한 방법으로 사용된다. 또한, 비침습적이고 안전하며 간단한 방법이다. 그러나 한방진료에서 사용하는 검사법은 육안에 의해 진단하기 때문에 한의사의 건강상태, 조명, 환자의 자세와 같은 검사 환경에 영향을 받아 객관성이 부족하다는 지적을 받아왔다. 한방 설진 시스템의 자동화를 위한 혀 영상 분할은 가장 중요한 분야이다. 그러나 대부분의 한방 설진 시스템의 혀 영상 분할방식은 사용자방식이나 반자동방식으로 제안 되어왔다. 따라서 본 논문에서는 한방 설진 시스템의 완전 자동화를 위해서 가장 중요한 영상 처리 단계인 혀 영상 분할에 대한 새로운 방법을 제안 한다. 제안한 방법은 기존의 스네이크 알고리즘을 개선한 방법으로서 설진을 위한 혀 영상특성을 이용하여 포인트들이 안에서 밖으로 이동하면서 스네이크 에너지 함수가 최소화될 수 있도록 내부 에너지 함수를 개선하였고, 외부 에너지를 계산하기 위해서는 계층적 필터링 방법을 적용하여 잡음에 강인한 특징을 갖는다. 본 논문에서는 제안한 개선된 스네이크 알고리즘을 표본 영상 실험과 실영상 실험을 하여 기존 스네이크 알고리즘보다 배경에 강인함을 보였으며, 임의의 포인트 한 개를 선택하고 해당 포인트의 시작점, 중간점, 끝점에서의 에너지 값을 분석 하여 국소적 최저치에 빠지지 않는 강인함을 보였다. 제안한 개선된 스네이크 알고리즘은 한방 설진 시스템의 혀 영상 분할 방법에 적용하여 보다 객관화되고 정량화된 진단 지표를 한의사에게 제공할 수 있을 것으로 예상된다. In oriental medicine, tongue diagnosis is used as an important method to obtain demonstrative data based on which to diagnose the state of a patient. Also, it is non-invasive, safe, and simple. However, examination methods used in oriental medicine have been criticized for lacking objectivity as they use naked eyes and, therefore, are influenced by the health of the doctor, light, posture of the patient, and other conditions. Tongue image segmentation is critical for automation of the tongue diagnosis system. However, most image segmentation methods for tongue diagnosis systems in oriental medicine have been proposed as user-based or semi-automatic types. This study proposed a new method for tongue image segmentation, which is the most important image processing stage for complete automation of the tongue diagnosis system in oriental medicine. The proposed method improved the conventional snake algorithm, by making improvement on the internal energy function so that, as the points move outward, the snake energy function is minimized, by using the image characteristics of tongue images. To calculate external energy, hierarchical filtering is applied to ensure resistance against noise. In this study, the proposed improved snake algorithm was tested by using sample images and actual images, and showed stronger resistance against the background than the conventional snake algorithm. Also, when one selected point was moved by the improved snake algorithm, energy values at the starting, middle, and end points were analyzed, and showed strength that does not fall in the local minima The proposed snake algorithm can be applied to tongue image segmentation in tongue diagnose systems in oriental medicine and provide more objective and quantified diagnosis index to doctors.

EFDC 모델을 이용한 영산강의 수질개선 효과 분석

이가영 전남대학교 대학원 2020 국내석사

1981년에 완공된 영산강 하구언은 농업 생산량의 증가로 식량문제 해결에 일조한 측면도 있었지만, 해수의 유통을 막고 넓은 정체수역을 형성해 퇴적물의 축적과 수질오염을 초래함으로써 수생태환경 측면에서는 부정적 영향을 끼쳤다. 뿐만 아니라 80년대 이후로 급격히 전개된 도시화와 산업화의 영향으로 수질오염이 심화되기 시작했으며, 특히 영산강의 상류에는 유역인구의 80% 이상이 밀집되어 있는 광주광역시와 산업단지들이 위치하고 있어 정부와 지방자치단체의 수질개선 노력에도 불구하고 좀처럼 나아지지 않고 있는 실정이다. 유역관리의 선진 관리 방법인 수질오염총량관리 기법을 근간으로 다양한 연구를 수행해 왔으며, 그 결과 Ⅴ등급에 이르는 광주천 수질을 Ⅲ등급까지 달성하였으나 광주-나주 경계 목표수질 Ⅱ등급까지 달성하기 위해서는 보다 과학적이고 체계적인 수질개선이 요구되어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 유역에 산재되어 있는 오염원을 수질오염총량관리기법을 활용하여 조사ㆍ평가하고, 수계를 대변할 수 있는 수질모델을 구축하여 검ㆍ보정 할 뿐만 아니라 시나리오별 수질 개선 효과를 예측하였다. 시나리오는 영산강 상류의 수질개선을 위한 장단기 계획에 대하여 분석하고 실행가능성, 수질개선 가능성 등을 바탕으로 도출하였으며, 시나리오별 수질개선 효과는 아래와 같았다. 제1하수처리시설 방류수 인공습지를 조성하는 시나리오는 광주2-1(서창교)를 기준으로 개선율이 항목별로 16%~55%로 나타났으며, 하상여과를 통해 수질개선 후 광주천으로 유입하는 시나리오에서 개선율은 항목별로 광주천은 7.7%~9.9%, 광주2-1(서창교)은 0.0%~0.2%로 나타났다. 저영항개발(LID)기법 적용 시나리오 결과 수질개선 효과는 높지 않는 것으로 평가되었으며, 완전 분류식화를 통한 월부하량 저감 시나리오에서는 월류부하량 비중이 높은 풍영정천과 광주천에서 수질 개선효과가 높은 풍영정천과 광주천에서 수질개선효과가 높은 것으로 나타났고, 시가화율이 낮은 황룡강 유역에서는 수질개선효과가 크지 않는 것으로 나타났다. 분산형 하수처리시스템 시나리오의 개선율은 광주 2-1(서창교)에서는 수질 개선 효과가 크지 않는 것으로 나타났으나, 광주천은 COD 6.5%, T-P 5.8%, T-N 5.2%, TOC 2.7%, BOD 7.3%로 나타났으며, BOD 개선율이 가장 높게 나타났다. 일부 계곡수를 분리하여 광주천으로 유입하는 시나리오에서 개선율은 지점별로 광주천은 2.7%~7.3%, 광주2-1(서창교)은 0.0%~0.1%로 나타났으며, 광주1하수처리장의 폭기조 용량 증설 시나리오에서 광주2-1(서창교)를 기준으로 개선율이 항목별로 0.0%~18.2%로 나타났다. 본 연구에서 시나리오별 분석 결과 가장 효과가 우수한 시나리오는 제1하수처리시설 방류수 재이용 습지 조성으로 나타났으며, 다음으로는 폭기조 용량증설, 완전분류식화, 분산형 하수처리시스템 구축, 하상여과시설 설치, 저영향 개발 적용 등이 유사한 효과를 보였다. The Yeongsan River Estuary, completed in 1981, contributed to solving the food problem by increasing agricultural production, but had a negative impact on the aquatic environment by preventing the distribution of seawater and forming large stagnant waters, causing sediment accumulation and water pollution. In addition, water pollution began to intensify due to the rapid development of urbanization and industrialization since the 1980s. Especially, upstream of Yeongsan River, Gwangju Metropolitan City and Industrial Complexes, where more than 80% of the watershed population is located, are located in the government Despite the efforts to improve the water quality of the group, the situation is not improving. Based on the water pollution total management technique, which is an advanced management method of watershed management, various studies have been carried out. Systematic water quality improvement is required. Therefore, in this study, pollutants scattered in the watershed were investigated and assessed using the total water pollution management technique, and the water quality model that could represent the water system was established, not only tested and corrected, but also predicted the effect of water quality improvement for each scenario. The scenarios were analyzed based on the short and long term plans for water quality improvement upstream of the Yeongsan River and derived based on the feasibility and the possibility of water quality improvement. In the scenario of constructing the effluent artificial wetland in the first sewage treatment facility, the improvement rate was 16% to 55% for each item based on Gwangju 2-1 (Seochang Bridge). The improvement rate was 7.7% ~ 9.9% for Gwangjucheon and 0.0% ~ 0.2% for Gwangju 2-1 (Seochang Bridge).

한국형 부영양화지수(TSIko)를 이용한 섬진강유역 호소 수질평가

이보람 전남대학교일반대학원 2022 국내석사

지구 대기에 존재하는 다양한 온실가스의 인위적 배출 및 농도상승이 주 원인이 되어 전세계적으로 기후변화가 진행되고 지구온난화를 초래하고 있으며, 우리나라 역시 극심한 기후 이상 현상이 증가될 것으로 전망된다. 또한, 우리나라는 국제인구행동연구소(PAI) 기준 물 스트레스국으로 분류되었고, 지역과 유역별 강수량 편차가 심하여 물이용 및 홍수관리에 취약하다. 이러한 불안정한 수자원에 대한 대비 및 다양한 목적에 따른 용수를 안정적으로 제공하기 위하여 우리나라 수자원 총 이용량의 약 56%가 호소에 의존하고 있으며, 수자원 측면에서는 호수의 중요성이 커지고 있으나, 호소의 폐쇄성 수역이라는 독특한 특성으로 인해 수질악화와 수처리 문제가 나타나고 있다. 이에 본 연구에서는 섬진강 내 주요호소에 대하여 수질현황을 파악하고, Mann-Kendall Test와 LOWESS 검정을 통해 수질경향을 분석하였으며, 우리나라 호소의 특성을 고려한 한국형 부영양화지수(TSIko)를 통해 부영양화정도를 평가하여, 중점 관리가 필요한 호소와 관리 항목 등을 선정하였다. 호소별 20년간 평균 수질농도 분석 결과, 7개 호소 중 BOD, COD, T-P, Chl-a, TOC의 5개 항목에서 보성호가 가장 높은 농도를 보이고, T-N도 두 번째로 높은 농도를 나타냈으며, 월별․계절별 분석 결과, 전체 수질항목의 수질은 대체적으로 여름(6-8월)에 가장 높았으나, 동복호․동화호의 Chl-a 항목의 경우 봄(3-5월)과 가을(9-11월)에 가장 높았다. 호소별 수질자료를 통한 경향분석 결과, 옥정호(섬진강호)는 BOD, TOC, 주암호는 COD, TOC, 상사호는 COD, 보성호는 COD, TOC, Chl-a, 동복호는 TOC, 동화호는 Chl-a, 수어호는 COD, TOC 항목이 증가하는 경향을 보이며, 주로 유기물 항목들이 증가하는 경향을 나타내었고, 각 호소의 수질항목별 상관관계 분석 결과, 보성호의 COD와 TOC 항목 사이의 상관계수가 0.85로 높은 상관관계를 나타냈고, 그 외에는 보통 또는 약한 상관관계 또는 상관관계가 거의 없는 것으로 나타났다. 최근 20년간의 연도별, 월별, 계절별 수질자료를 바탕으로 섬진강 내 주요호소 7개의 TSIko 평가 결과, 대부분의 호소가 중영양 상태를 나타내었고, 동화호의 경우 2015년, 2020년에, 수어호의 경우 2003년, 2016년, 2017년에 빈영양 상태로 평가되었으며, 보성호의 경우, 2001년, 2004년, 2005년, 2015년~2020년에 부영양 상태로 평가되었다. 특히 보성호의 경우, TSIko 결과를 기반으로 한 경향분석 결과, 경향성이 없거나 감소하는 다른 호소들과는 달리 증가하는 경향성을 보이고, 항목별 경향성 분석 결과 COD, TOC, Chl-a이 증가하는 경향으로 나타났으며, 유기물인 COD와 TOC 항목의 경우 높은 상관관계를 보이고 있으므로, 추후 섬진강 유역의 물부족 등 물 수요 문제 해소에 대한 중요한 수자원인 보성호에 대한 모니터링 및 부영양화 해소와 수질개선방안에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다. The main cause is the artificial emission and concentration rise of various greenhouse gases in the Earth's atmosphere, causing global climate change and global warming, and Korea is also expected to increase extreme climate change. In addition, Korea was classified as a water stress country published by Population Action International(PAI), and due to the wide variation in precipitation by region and basin, it is vulnerable to water use and flood management. In order to stably provide unstable water resources and water for various purposes, about 56% of Korea's total use of water resources depends on lakes, In terms of water resources, the importance of lakes is growing, but water quality deterioration and water treatment problems are occurring due to the unique characteristics of the lake's closed water area. Therefore, in this study, the water quality status of major lakes in the Seomjin River was identified, water quality trends were analyzed through the Mann-Kendall Test and LOWESS tests, and the degree of eutrophication was evaluated through the Korea Trophic State Index(TSIko). As a result of analyzing the average water quality concentration for 20 years by lake, Boseong Lake showed the highest data in 5 items of BOD, COD, T-P, Chl-a, and TOC, and T-N also showed the second highest data. As a result of monthly and seasonal water quality analysis, the water quality of all water quality items was generally highest in summer(June-August), but in the case of Chl-a of Dongbok lake and Donghwa lake, it was hightest spring(March-May) and autumn(September-November). As a result of trend analysis through lake water quality data, Seomjin lake showed a tendency to increase BOD, TOC, Juam lake COD, TOC, Sangsa lake COD, Boseong lake COD, Dongbok lake TOC, Donghwa lake Chl-a, Sueo lake COD, TOC, and mainly showed a tendency to increase in organic substance. As a result of the correlation analysis for each water quality item of each lake, the correlation coefficient between the COD and TOC of Boseong lake was 0.85, showing a high correlation, and there were few other normal or weak correlations. As a result of Korea Trophic State Index(TSIko) evaluation, based on annual, monthly, and seasonal water quality data over the past 20 years, showed that most of major lakes in Seomjin river were mesotrophic. Donghwa lake was evaluated as oligotrophic with 29.81, 23.18 in 2015 and 2020, and Sueo lake was 29.69, 29.93, 29.16 in 2003, 2016, 2017. Boseong lake was evlauated as eutrophic with 51.31, 56.94, 54.59, 52.77, 51.08, 57.95, 58.10, 50.82, 50.77 in 2001, 2004, 2005, 2015~2020, respectively. In particular, in the case of Boseong lake, as a result of trend analysis based on TSIko results, there is a tendency to increase unlike other lakes with no or decresing tendency. As a result of item tendency analysis, COD, TOC, and Chl-a tended to increase, and organic substance COD and TOC items showed a high correlation. Therefore, it is necessary to monitor and study to resolve eutrophication and improve water quality for Boseong lake, which is an important water resource in solving problems such as water shortages in the Seomjin river basin.

비점오염원 관리에 따른 섬진강수계 수질오염총량관리 방안 연구

김정수 전남대학교 2018 국내석사

4대강 물관리 특별종합대책 수립에 따라 수질오염총량관리제를 도입․시행하여 섬진강수계는 1단계 및 2단계를 완료하고 현재는 3단계가 진행 중이다. 1단계와 2단계 수질오염총량관리제를 시행하면서 나타났던 문제점은 국한된 오염물질(BOD, T-P) 관리, 점오염원 삭감에 치중, 기초자료의 정확성 부족, 제도의 체계적 관리 미흡, 할당부하량 준수 위주의 관리 등으로 판단된다. 특히, 오염부하량의 삭감은 삭감이 용이한 공공하수처리시설 위주로 수질오염총량관리계획을 수립․이행하여 상대적으로 비점오염원 관리가 미흡함을 확인하였다. 섬진강 수계와 같은 인구가 적고 비도시 위주의 지역은 점오염원 삭감으로 인한 수질관리는 한계가 있기 때문에 타 지역에 비해 수질오염총량관리제 도입에 따른 수질개선 효과는 미미한 실정이다. 이런 이유는 지역적 특성을 고려하지 않고 일괄된 제도의 시행에 따른 결과라 할 수 있다. 더욱 무분별한 비용을 투자하고도 그 효과를 보지 못하는 경우도 있어 비용투자 대비 수질개선에 대한 효율적 접근이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 전라남도 섬진강 유역을 대상으로 수질오염총량관리 단위유역별 특성을 분석하여 비용투자 대비 가장 합리적이고 효율적인 수질오염총량관리제도의 운영 방안을 고려하고자 하였다. 섬진강 유역의 특성상 생활계, 산업계, 매립계, 양식계 등 오염원 저감을 위한 환경기초시설의 설치 및 관리방안은 해당 오염원이 매우 적어 오염원 관리 및 오염부하량 삭감에 효율적이 못하며, 토지계는 임야 면적이 70% 정도를 차지하고 있어 역시 효율적 관리 및 오염부하량 삭감에 한계가 있다. 하지만 축산계는 가축사육두수가 많고 오염부하량이 타 오염원보다 크므로 적절한 관리를 통한 오염부하량 삭감 및 수질개선 효과를 기대할 수 있다. 따라서 전라남도 섬진강 수계 축산계 오염원 관리를 4가지의 시나리오를 제안하고 비용효과 분석을 통해 수질오염총량관리 단위유역별 관리 방안을 검증하였다. 4가지의 시나리오는 오염원 관리 및 배출부하량 삭감을 고려하여 가금류에 대한 20%의 의무 공실률 적용, 한우 및 젖소 사육중단 보상금제도 활성화, 허가규모 이상의 대규모시설 발생분뇨 폐수처리 의무화, 돈 분뇨의 전량 폐수처리 유도 등이다. 시나리오에 따라 단위유역별 투자대비 수질개선효과가 높은 방안은 수질오염총량관리 보성A, 보성B, 섬본D, 섬본E 단위유역에서 가금류의 20%의 의무 공실률 적용이 가장 큰 수질개선 효과를 나타내었으며 동복A, 섬본F, 수어A 단위유역에서 한우 및 젖소 사육중단 보상금제도 활성화가 가장 큰 최대 비용효과 방안으로 확인되었다. 또한, 시나리오별 수질개선 효과를 수질모델을 이용하여 검증한 결과, 시나리오별 수질개선 효과는 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 본 연구결과로 말미암아 수질오염총량관리 기본계획 및 시행계획 수립 시 지역적 특성을 고려하고 비용투자 대비 가장 효율적인 삭감방안을 강구하여 이행하였을 경우, 가장 효과적이고 실질적인 수질개선 효과가 가능하여 우리나라 수질관리정책 중 수질오염총량관리제도가 가장 성공적인 정책이 가능할 것으로 판단된다.

홍수조절지를 활용한 영산강 수질개선효과 분석

김정수 전남대학교 일반대학원 2022 국내박사

영산강유역은 홍수량을 조절할 수 있는 홍수조절용량이 전무했던 하천으로 하도에서 홍수량의 전량을 수용해야 했던 홍수에 매우 취약한 하천이었다. 그러나 4대강 사업을 통하여 영산강유역의 4대호를 비롯한 농업용댐의 숭상으로 홍수조절용량의 확보와 더불어 나주강변저류지와 담양홍수조절지, 화순홍수조절지, 하구언 확장, 영암호-금호호-연락수로 확장 등을 설치하여 홍수로부터 상대적으로 안전한 하천으로 변모할 수 있었다. 그러나 영산강유역의 또 다른 과제는 여전히 남아있다. 우리나라의 하천 중에서 가장 수질이 악화되어 있는 하천이라는 불명예이다. 홍수조절지는 홍수량조절을 위해 설치한 시설이지만 비홍수기를 이용하여 적절히 사용하면 영산강 수질의 불명예를 다소간 해소할 수 있을 것으로 본다. 홍수조절지는 1년 중 3개월에 해당하는 홍수기(6월 21일 ~ 9월 20일)에 사용할 수 있는 시설로 1년 중 9개월에 해당하는 비홍수기에는 홍수조절지의 효율적인 공간활용을 위하여 주민지원사업 등으로 사용하고 있으나 하천 외적인 문제를 수용하는 범주에 머무르고 있다. 하천이 가지고 있는 문제점을 다소라도 해소할 수 있는 목적으로 사용될 수 있다면 보다 바람직할 것으로 판단된다. 이를 위하여 영산강의 가장 큰 문제점은 수질 악화로 인한 수질개선이라 할 수 있다. 따라서 비홍수기에 홍수조절지를 활용하여 수질개선 등의 목적으로 확대하여 다목적조절지로의 변모가 필요하다고 판단한다. 따라서 본 연구에서는 홍수조절지를 활용한 하천 유지용수 및 환경용수 확보·공급을 위하여 영산강유역의 담양홍수절지와 화순홍수조절지를 대상으로 홍수조절지가 갖는 본연의 역할인 하천의 홍수조절기능을 수행하면서 비홍수기에는 나대지로 존치하는 담양홍수조절지의 제 3조절지와 화순홍수조절지의 제 1조절지를 활용하여 수질개선용수를 확보하여 하천의 수질개선에 기여할 수 있는 차선의 역할을 수행할 수 있는지에 대한 가능성을 판단하였다. 그 가능성의 판단은 수질개선효과의 분석과 연평균 활용기회의 분석을 통하여 판단할 수 있었으며, 수질개선효과는 담양홍수조절지와 화순홍수조절지를 동시에 활용할 수 있을 경우와 단일 홍수조절지 활용의 경우로 나누고 조절지의 담수율에 따른 방류량과 관리 수질 조건에 따라 시나리오를 작성하고 EFDC모델을 구축하여 27 가지의 시나리오를 작성하고 시나리오별 수질예측 결과에 따라 TOC, T-P 수질항목을 대상으로 수질개선효과를 분석하였다. 우선, 나주지점에 대한 TOC농도의 수질개선효과는 27가지의 시나리오에 따라 1.5~16.8%의 개선이 이루어지는 것으로 예측하였으며, 시나리오 중 최대 방류량인 DH1A 시나리오에서 16.8%로 최대효과를 나타낸 반면, 시나리오 중 최소 방류량인 OD3C 시나리오에서 1.5%로 최소효과를 보이며 개선되는 것으로 분석하였다. 또한, 나주지점에 대한 T-P농도의 수질개선효과는 시나리오에 따라 10.1~22.8% 개선되는 것으로 분석하였으며, 시나리오 중 최대 방류량인 DH1A 시나리오에서 22.88%로 최대효과를 나타낸 반면, 시나리오 중 최소 방류량인 OD3C 시나리오에서 10.1%로 최소효과를 보이며 개선되는 것으로 분석하였다. 그리고 광주 2지점에 대한 TOC농도의 수질개선효과와 T-P농도의 수질개선효과는 각각 1.0~10.2%, 4.0~19.2%로 개선되는 것으로 분석하였다. 본 논문의 DH시나리오에서, 담양홍수조절지와 화순조절지의 방류수가 동시에 나주지점에 도달하여 극대의 수질개선효과를 나타내기 위해서는 담양홍수조절지의 방류를 화순홍수조절지의 방류시각보다 0.8 일에서부터 1.85 일 선행 방류할 경우 가능할 것으로 분석하였으며, 수질개선 지속기간은 저류비율과 방류량에 따라 차이를 나타내지만 27 가지의 시나리오의 결과 0.43~6.94 일로 분석하였다. 또한, 담수율과 강우량, 활용기회에 대한 분석 결과는담양홍수조절지 및 화순홍수조절지 모두 담수율 50% 이상을 확보하여 운영하기 위해서는 40 mm 이상의 강우량이 필요하며 연평균 3~4 회 활용할 수 있을 것으로 분석되었다. 또한, 담수비율 25% 이상을 확보하여 운영하기 위해서는 30 mm 이상의 강우량이 필요하며 연평균 5 회 활용할 수 있을 것으로 분석하였다. 그리고 본 논문에서 제시한 수질개선효과와 방류지체시간 등은 EFDC모델의 수행에 의한 분석 결과이므로 실제 상황과 상이할 수 있다. 따라서 시범운영을 통한 실증이 필요하며, 저류기간에 대한 조절지 담수량의 수질 변화 등의 모니터링이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 제안한 시범운영계획에 따라 시범운영을 실시하여 실제 검증을 통한 최적의 운영계획을 수립하여 운영할 것을 제안하였다. The Yeongsan River basin was a very disadvantageous river for floods that could not control the flood volume, but through the four major river projects, it was able to transform into a relatively safe river from flooding. However, the deterioration of water quality in the Yeongsan River basin has not been resolved. The detention reservoir is a facility that can be used during the flood season (June 21st to September 20th), which is equivalent to three months of the year. Therefore, detention reservoir are used for multiple purposes for efficient land use during non-flood season, which is 9 months out of 1 year. The biggest problem with the Yeongsan River is the deterioration of water quality, so it is necessary to add the purpose of securing environmental water using the non-flooding period. In this study, the effect of improving water quality was reviewed by securing water quality improvement water by using detention reservoir during non-flooding periods. In the Yeongsan River basin, there are Damyang detention reservoir and Hwasun detention reservoir. The Damyang detention reservoir consists of three control reservoir, and the 3rd control reservoir on the bare land is used, and the Hwasun detention reservoir has two control reservoir, and the 1st control reservoir on the bare land is used. The availability of water quality improvement purposes could be determined by analyzing the effect of water quality improvement and annual average utilization opportunities. The analysis of utilization opportunities was determined by the rainfall and the estimated amount of water storage based on the outflow hydrograph. The water quality improvement effect could be determined by applying 27 scenarios to the EFDC model. As a result of the analysis of the utilization opportunity, the opportunity to secure a storage rate of 50% or more was 3-4 times per year, and rainfall of 40mm or more was required. In addition, the opportunity to secure a water storage rate of 25% or more was 5 times per year, and rainfall of 30 mm or more was required. The water quality improvement effect was analyzed for TOC and T-P water quality items and Naju measurement station and Gwangju 2 measurement station. At Naju station, TOC was analyzed to improve by 1.5-16.8% and T-P by 10.1-22.8%, and at Gwangju 2 station, TOC was analyzed to improve by 1.0-10.2% and T-P by 4.0-192%. In the DH scenario, where Damyang detention reservoir and Hwasun detention reservoir are used at the same time, the maximum effect of water quality improvement at Naju station required rapid flushing of Damyang detention reservoir from 0.8 days to 1.85 days. According to the above results, the pilot operation plan of the detention reservoir for improving the water quality of the Yeongsan river was divided into five step: waiting step for pilot operation, storage water initiation step, storage water termination step, discharge waiting step. discharge initiation and termination step. The control standards for each step were set based on the water level at the detention reservoir and the outflow of nearby water level observation stations. In order to actually operate the detention reservoir for water quality improvement, the effect of water quality improvement and discharge delay time by performing the EFDC model of this study must be demonstrated through pilot operation. In addition, it is proposed to establish and operate an optimal operation plan through actual verification by pilot operation.

통합수질지수를 이용한 영산강 수질 경향분석

강지은 전남대학교 일반대학원 2022 국내석사

본 연구에서는 4대강 살리기 사업 중 영산강 살리기 사업의 일환으로 건설된 보의 영향을 파악하기 위해 수질에 대해 통계분석과 통합수질지수를 이용한 수질변화 분석 및 경향성을 파악하여 향후 보다 과학적이고 합리적인 수질관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다. 이를 위해 영산강 본류의 3개 지점, 20년간 자료를 이용하여 보 건설 전, 보 건설 후 및 보 개방 후로 구분하여 수질변화를 분석하였고, 통합수질지수를 산정하여 평가하였으며, 경향성을 분석하였다. 경년별 수질 변화 분석에서 BOD는 광산 및 영산포 지점에서 보 건설 전보다 보 건설 후에 수질이 개선되었고, 보 개방 후 다시 악화되었으며, 무안2 지점에서는 큰 차이가 없었다. COD는 모든 지점에서 보 건설 전, 보 건설 후 및 보 개방 후 기간에 관계없이 지속적으로 악화되고 있는 것으로 나타났다. T-N 및 T-P는 모든 지점에서 보 건설 전보다 보 건설 후 수질이 개선되었으나, T-N은 보 개방 후 다소 수질이 악화되었다. Chl-a는 모든 지점에서 보 건설 전보다 보 건설 후 및 보 개방 후 수질이 크게 악화되었다. 월별 수질 변화 분석에서 BOD는 영농기에 보 건설 후 수질이 개선되었으며, 무안2 지점은 큰 변화가 없었다. COD는 모든 지점에서 월과 관계없이 전반적으로 보 건설 후 수질이 다소 악화되는 것으로 나타났다. T-N 및 T-P는 모든 지점에서 보 건설 전보다 보 건설 후 및 보 개방 후에 수질이 개선되는 것으로 나타났으며, Chl-a는 광산 및 영산포 지점은 보 건설 후 수질이 악화되었으며, 무안2 지점은 8월 외 다른 월에 큰 변화가 없었다. 통합수질지수 경년별 평가에서 광산 지점은 보 건설 전보다 보 건설 후 및 보 개방 후에 수질이 다소 개선되는 것으로 나타났으나, 수질 등급은 대부분 불량으로 나타나 거의 변화가 없었다. 영산포 지점은 보 건설 전과 보 개방 후는 차이가 없었고, 보 건설 후 다소 수질이 개선되는 것으로 나타났으며, 수질 등급은 보 건설 전 주의~불량에서 보 건설 후 및 보 개방 후 대부분 주의로 나타나 수질 등급이 개선되었다. 무안2 지점은 보 건설 전보다 보 건설 후 및 보 개방 후에 수질이 개선되는 것으로 나타났으며, 수질등급은 보 건설 전 양호~주의에서 보 건설 후 및 보 개방 후에는 양호로 수질등급이 개선되었다. 통합수질지수 월별 평가에서 광산 지점은 보 건설 후 전반적으로 수질이 개선되었으나, 수질등급은 보 건설 전보다 악화되었다. 영산포 지점은 보 건설 후 전반적으로 수질이 개선되었고 수질등급도 전반적으로 개선되었다. 보 개방 후에는 전반적으로 수질변화는 악화되었다. 무안2 지점은 보 건설 후 전반적으로 수질이 개선되었으며, 수질등급은 대부분 보통 및 주의에서 보 건설 후 및 보 개방 후에 우수 및 양호로 변화되었다. 통합수질지수 경향성 분석에서 보 건설 후 영산포 지점을 제외하고 모두 증가 경향을 나타내고 있고, 전반적으로 수질이 개선되고 있는 것으로 판단된다. 다만 총인 고도처리시설 설치 등 보 이외에 영향을 주는 요소가 있어 보의 영향 만에 의한 개선이라고는 보기 힘들 것으로 판단된다. 본 연구는 영산강 4대강 사업의 일환으로 건설 된 보로 인한 수질변화를 수질 항목에 대하여 분석하고 통합수질지수를 산정하여 평가하였다. 전반적으로 BOD, T-N, T-P는 수질이 개선되었고, COD 및 Chl-a는 수질이 악화되었으나, 보 이외에 총인 고도처리시설 설치, 총질소 처리효율 개선, 겨울철 방류수 수질강화 등 수질에 영향을 주는 요인이 함께 있어 보의 영향을 정확히 파악하는데 한계가 있었다. 다만, 영산강에 대해 RTWQI를 활용한 통합수질지수를 적용하여 수질변화를 알아보기 쉽게 표현하고, 영산강 수질관리를 위한 기초자료로서 활용될 것이라 기대된다. In this study, statistical analysis of water quality and water quality change analysis and trends were identified using the integrated water quality index(IWQI) to understand the effects of weirs built as part of the Yeongsan River Restoration Project among the Four-Rivers Project. Water quality changes were analyzed by dividing them into three points in the main stream of the Yeongsan River, before construction of weir, after construction of weir, and after opening of weir using data for 20 years. The integrated water quality index was calculated and evaluated, and the tendency was analyzed. In the analysis of annual water quality change, BOD improved after weir construction compared to before weir construction at Gwangsan and Yeongsanpo points, and worsen again after weir opening, and there was no significant difference at Muan 2 point. COD was found to be continuously increasing at all points regardless of the period before weir construction, after weir construction, and after weir opening. In T-N and T-P, water quality improved after weir construction compared to before weir construction at all points, but in T-N, water quality slightly worsen after weir opening. For Chl-a, the water quality worsen significantly after weir construction and after weir opening compared to before weir construction at all points. In the analysis of monthly water quality change, BOD showed improvement in water quality after the construction of the weir during the farming period, and there was no significant change at the Muan 2 point. COD showed that the water quality was slightly worsen after the construction of the weir overall regardless of the month at all points. T-N and T-P showed that water quality improved after weir construction and weir opening compared to before weir construction at all points, Chl-a showed that water quality deteriorated after the construction of the Gwangsan and the Yeongsanpo point, and there was no significant change in the Muan 2 point in any month other than August. The integrated water quality index showed that the water quality of the Gwangsan point improved slightly after the construction of the water course and after the opening of the weir compared to the construction of the weir. Most of the water quality grades were found to be poor, so there was little change. The Yeongsanpo point showed no difference before the construction of the weir and after the opening of the weir, and the water quality improved slightly after the construction of the weir and after the opening of the weir. Muan 2 point, the water quality was improved after weir construction and after weir opening compared to before weir construction. In the monthly evaluation of the integrated water quality index, the overall water quality at the Gwangsan point improved after the construction of the weir, but the water quality in the water quality grade was worse than before the construction of the weir. After the construction of the weir at Yeongsanpo point, overall water quality improved and the water quality grade improved overall. After the opening of the weir, the overall water quality change worsened. In Muan 2, the overall water quality improved after the construction of the weir, and the water quality grade changed from mostly normal and state to excellent and good after construction of the weir and opening of the weir. In the trend analysis of the integrated water quality index, after the construction of the weir, all but the Yeongsanpo point showed an increasing trend, and it is judged that the overall water quality is improving. However, there are factors that affect other than the weir, such as the installation of the T-P advanced treatment system. In this study, water quality changes due to the weir constructed as part of the Yeongsan River Four-Rivers Project were analyzed for water quality items, and the integrated water quality index was calculated and evaluated. Overall, water quality was improved for BOD, T-N, and T-P, and water quality concentration for COD and Chl-a worsen. However, in addition to the weir, there are factors that affect water quality, such as the installation of a T-P advanced treatment system, improvement of total nitrogen treatment efficiency, and reinforcement of water quality in winter effluent. So, there was a limit to accurately grasping the effect of weir. However, the integrated water quality index using RTWQI is applied to the Yeongsan River to express changes in water quality in an easy-to-understand manner. It is expected that it will be used as basic data for water quality management of the Yeongsan River.