국내 고속도로 휴게소지역 비점오염원 유출특성 분석

김정현,강희만,고석오 한국도로학회 2010 한국도로학회논문집 Vol.12 No.4

The stormwater runoff from rest areas in highways are known as more polluted compared to highways because of more vehicle activities. This study is performed to find pollutant characteristics in the rest areas in the magnitude of statistical pollutant concentrations during storms. Washoff characteristics of pollutants from rest areas by monitoring of rainfall, runoff rate and runoff samples were evaluated. High concentrations of pollutants in runoff were observed at the beginning of runoff and rapid decrease thereafter, indicating that first-flush effects are clearly occurred. Event Mean Concentrations(EMCs) of TSS, COD, TN, and TP are estimated to be in the range of 31.04-127.11mg/L, 35.5-369.5mg/L, 2.62-9.86mg/L, and 0.53-1.96mg/L, respectively. Heavy metals in runoff showed relatively high values, possibly due to the abrasion of brake pad or tire while cars are slowly moving for parking. EMCs of total Pb, total Cu, and total Ni are in the range of 1206-16293㎍/L, 237-7906㎍/L, and 53-6372㎍/L,respectively. Pollutant loading per rest area calculated by using EMC, flowrate and target area is also described for each pollutant. 최근 비점오염원에 대한 관심이 높아지면서, 환경부 및 유관단체를 중심으로 노면 유출수를 포함한 비점오염원(Non point source)에 대한 현황 조사 및 처리 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 고속도로 휴게소 주차장 노면 유출수는 고속도로 본선 노면 유출수보다 유해물질 오염도가 높을 것으로 예상되어, 본 연구는 이 지역의 노면 유출수 오염도 조사를 통해 유출수 평가 및 노면 유출수 저감시설의 저감효과를 분석하여 휴게소 노면유출수 관리방안을 수립하는 것을 목적으로 하고 있다. 휴게소지점에 대한 강우유출수 분석결과 포장지역의 특성인 초기강우현상을 볼 수 있었으며, 강우초기에 입자상물질은 중금속과 결합하여 다량 유출되는 특성을 나타내었다. 휴게소 지점의 강우유출수에 대한 오염물질별 EMC에 대한 95% 확신범위로는 TSS 128.2-273.4mg/L, COD 145.4-310.1mg/L, TN 6.1-11mg/L, TP 1.9-2.9mg/L의 범위로 분석되어 고속도로에서 유출되는 강우유출수와 비슷한 수준으로 유출되는 것으로 분석되었으나, 중금속의 경우 고속도로에 비해 고농도의 중금속이 유출되는 것으로 나타났는데, 이것은 차량 정차시 브레이크 패드나 타이어의 마모등에 의한 것으로 판단된다. 휴게소지점에 대한 면적당 발생되는 부하량 통계분석결과, TSS의 평균 부하량은 1411.6 mg/m2로 산정되었으며, COD 709.7mg/m2, TN 44.0mg/m2, TP 10.4mg/m2로 산정되었다. 중금속의 경우 Total Cu 12927.4㎍/m2, Total Fe 32074.4㎍/m2, Total Pb 40371㎍/m2, Total Ni 10679.2㎍/m2로 산정되었다.

강우시 교량도로 유출수 수질 및 입경분포

조용진(Yong Jin Cho),이준호(Jun Ho Lee),방기웅(Ki Woong Bang),최창수(Chang Su Choi) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.12

도시지역 하천으로 직접 배출되는 교량도로 유출수의 수질과 입자의 유출특성을 파악하고자 강우 유출수 시료를 분석하였다. 도로유출수에는 미세입자물질, 중금속, 유기물질 성분을 다량 함유하고 있다. 교통량이 많은 4차선과 6차선 도로 4개 지점을 대상으로 총 7회의 강우 시료를 채수하여 분석하였다. 분석항목은 유량, COD, SS, T-N, T-P, PO₄-P 그리고 입경분포이다. 도로유출수 수질농도 범위는 SS 35~2,390 mg/L, COD 40~1,274 mg/L, T-N 0.03~21.25 mg/L, T-P 0.05~4.58 mg/L으로 조사되었다. 교량도로유출수의 입경을 분석한 결과 DMean값의 범위는 4.75~14.05 μm이고 D90입경의 범위는 17.33~58.15 μm로 분석되었다. Water quality constituents, and particle size distributions were characterized in urban bridge road runoff. Bridge road runoff contains significant loads of micro-particles, heavy metals and organic constituents. Bridge road runoff was monitored on four sites of four and six lanes bridge road areas along with traffic volume. A total seven storm events were monitored to characterize the bridge road runoff. The quantity of road runoff and quality constituents, including chemical oxygen demand(COD), suspended solids(SS), total nitrogen(T-N), orthophosphorus(PO₄-P), total phosphorus(T-P), and particle size distribution were analyzed. The results indicate that the concentrations of SS, COD, T-N and T-P ranges were 35~2,390 mg/L, 40~1,274 mg/L, 0.03~21.25 mg/L, and 0.05~4.58 mg/L, respectively. And the results showed that the mean range of particle size and D90 for bridge road runoff were 4.75~14.05 μm and 17.33~58.15 μm, respectively.

Low Impact Development(LID)를 적용한 비점오염저감 시설의 도로노면 강우유출수에 대한 저류효과와 중금속 축적 모니터링

정석영,장순웅 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

본 연구는 도로의 Low Impact Development(LID) 시설에서 노면유출수의 저류와 토양내의 중금속 축적을 모니터링하였다. 경기도 A시에 위치한 시설로 기존가로수 하향식재와 나무화분 여과상자의 가로수 형태가 있으며, 식생 저류조 형태의 식생플랜트와 식생체류장치로 총 4개의 시설에 대하여 모니터링을 실시하였다. 강우에 실시된 4회의 모니터링에서 시설로 유입된 누적 강우유출수는 0.07~0.77 m3의 범위로 나타났으며, 가로수 형태 시설의 강우 유출수에 대한 시설 유입율은 평균 14.9%였다. 식생 저류조 형태의 경우 평균 4.6%의 유입율로 강우 유출수에 대한 저류능력을 나타내었다. 토양 의 중금속은 표층으로부터 10 cm의 토사를 채취하여 농도변화를 계절(여름, 가을, 겨울)에 따라 모니터링하였다. 타이어의 마모에 의해 발생하는 카드뮴(Cd)의 경우 식생플랜트 시설의 초기 기저농도 0.0014 mg/kg에서 겨울에는 0.0304 mg/kg으로 증가하였다. 나무화분 여과상자에서는 납(Pb)이 0.0263 mg/kg에서 0.0606 mg/kg으로 축적된 것을 확인하였다. 이러한 LID시설의 유량 저류는 도심의 불투수층에서 발생하는 강우 유출수가 하천으로 유입되어 유발되는 홍수 및 수해에 대한 방재 효과와 시설 내 중금속 저감을 기대 할 수 있는 것으로 나타났다.

입자추적 실험을 이용한 새만금 배수갑문 유출수의 영향 범위 연구

조창우(Chang Woo Cho),송용식(Yong Sik Song),방기영(Ki Young Bang) 한국해안해양공학회 2020 한국해안해양공학회 논문집 Vol.32 No.4

입자추적 실험 결과를 이용하여 새만금 배수갑문 유출수의 영향 범위 파악을 위한 방법론을 수립하고, 2017년을 대상으로 새만금 배수갑문 유출수의 영향 범위를 계절별 확률 분포로 제시하였다. 물질 수송 시간의 지표 중 하나인 water age를 계산하고 입자추적 실험 결과와 비교하여 계산 결과의 타당성을 입증하였다. 배수갑문 유출수는 신시 또는 가력 배수갑문을 중심으로 그 영향 범위가 방사형으로 증가하는데 계절풍의 영향으로 동계에는 남측으로, 하계에는 북측으로 영향 범위가 치우치는 것으로 예측되었다. 예측 결과는 2017년 상황에 한정되지만, 본 연구에서 수립한 입자추적 실험을 이용한 배수갑문 유출수 영향 범위 산정 기법은 현재 변화하고 있는 새만금 해역의 장래 배수갑문 유출수의 영향 범위 산정 연구에 활용이 가능하다. This study suggested a method calculating the influence of effluent discharge from Saemangeum sluice-gates using the particle tracking model. For 2017, we presented the seasonal effects of effluent discharge as probability spatial distributions and compared with the results of the water age, one of the indicators of transport time scale. The influence of sluice-gates effluent discharge increases radially around Sinshi or Gaseok gates, which are expected to be biased toward the south in winter and north in summer due to the effect of seasonal winds. Although the results of the prediction are limited to the 2017 situation, the method of calculating the influence of sluice-gates effluent discharge using the Lagrangian particle tracking model can be used to predict the future of the around Saemangeum.

침강에 의한 도시 강우 유출수 오염물질 저감 특성 분석

서동일(Dongil Seo),김재영(Jaeyoung Kim) 大韓環境工學會 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.4

대전의 관평천에 설치된 1.8 m 높이의 침강 실험장치를 이용하여 총 4회에 걸쳐 강우 유출수를 채취하여 오염물질 제거 효율 및 특성을 측정하였다. 오염물질 농도는 초기 4시간 동안 급격하게 감소하였으며 약 24시간 후 일정한 수준을 나타내는 경향을 보였다. 침전 실험 장치 내에서는 높이 별 농도가 크게 다르지 않은 것으로 관찰되었으며 이는 침전장치 내에서 대부분의 고형물질은 서로 방해하지 않고 독립적으로 침전하기 때문인 것으로 분석된다. 강우 유출수를 대상으로 분석한 입도는 10~100 μm의 범위로 나타났다. 강우 유출수내에서 TP의 경우 입자성 물질이 평균 52.4%, TN의 경우 23.5%의 비율로 나타났으며 TN의 경우 침강에 의해 효율적으로 제거되기 어렵다는 것을 확인하여 주고 있다. 본 연구의 결과는 초기 강우 유출수에 포함되어 있는 TSS와 TP와 같은 오염물질이 단순한 침강에 의해 효과적으로의 제거될 수 있다는 것을 나타내고 있으며 하천수질을 보호하는데 적극적으로 활용될 수 있음을 시사한다. The pollutant removal efficiencies of stormwater runoff by settling were analyzed using field samples collected in 4 diffe-rent raining events in a test bed installed in the Gwanpyung-Cheon stream in Daejeon. A 1.8 m high with 30 cm diameter cylindrical settling device was used for the settling test by measuring concentration of TSS, TP and TN for time and height. The pollutants removal rate was relatively high in the first 4 hours while 24 hours seem to be necessary to reach steady state in pollutant concentra-tions. However, there were no considerable differences in concentrations for height at a given time. This indicates most of particu-late pollutant in the test seems to show independent settling with no interference to each other. Much part of particle sizes were distributed in the range of 10~100 μm. Average particulate fractions of TP and TN were estimated as 52.4% and 23.5%, respectively. This results explain why TN is difficult to remove by simple settling. This study indicates that a simple settling can provide effective method to remove significant amount of TSS and TP effectively and this can be used to protect urban river water quality.

포장지역 강우유출수에서의 입자성물질의 입도 분포 및 중금속 특성에 관한 연구

박해미,김영준,고석오 한국도로학회 2009 한국도로학회논문집 Vol.11 No.3

Objective of this study was to characterize the particle size distribution(PSD) and quantify the pollutant concentration in highway runoff. Runoff samples during two rainfall events at four road sites in Gyunggio-Do were collected and PSD and associated pollutant distribution was quantified. Also, rainfall amount, flow rate, and other pollutants in samples were analyzed. PSDs in each sample were analyzed and compared with temporal trends of other pollutants. High partial event mean concentrations (PEMC) of particulates were observed at the beginning of runoff and rapid decrease thereafter. Other pollution parameters such as turbidity, TSS, BOD, TN, and TP also have similar temporal runoff trend with the PEMC. Especially PEMC was well correlated with total suspended solids(TSS) and turbidity. Cu, Pb, Zn had high concentration both runoff and sediment. Heavy metals in sediment were strongly bound to fine particles that have the large surface area-to-volume ratios. 본 연구는 고속도로 강우 유출수에서 입도 크기 분포 특성(PSD)을 이해하기 위하여 수행하였다. 경기도내 4곳의 포장도로 지역에서 2번의 강우사상동안 강우유출수 샘플 모니터링을 수행하였고, 시료내 입자의 크기분포를 분석하였다. 또한, 강우량, 유량 및 각 오염물질들을 분석하였다. 시료내 입자의 시간별 변화농도는 강우유출수의 시작 시 높은 값을 보였다가 급속히 감소하였으며 탁도, 총부유물질, BOD, 총질소 및 총인과 같은 오염물질과 유사한 유출경향을 보여주었다. 특히 총부유물질과 탁도와의 높은 상관성을 보여주었다. 강우유출수와 퇴적물내에 포함된 중금속에 있어서 구리, 납, 아연은 높은 농도를 보였으며 대부분의 중금속은 넓이에 대한 부피의 비율이 큰 세립입자에 강하게 결합된 형태로 존재한다.

우수유출수의 도시하천 유지유량 활용을 위한 지하저류시스템 개발

최계운,최종영,김석봉 한국수자원학회 2004 한국수자원학회논문집 Vol.37 No.2

본 연구에서는 우수유출수의 도시하천 유지유량 활용을 위한 지하저류시스템을 개발하고 실험을 통하여 적용성을 검토하였다. 이를 위해 5m5m 크기의 유출면적에 인공강우장치와 지하저류시설을 설치하고, 인공강우 실험과 실제 강우 실험을 통하여 유출수의 수질개선 효과와 저류 효과를 분석하였다. 강우강도를 20mm/hr, 30mm/hr, 40mm/hr, 50mm/hr로 조절하여 인공강우 실험을 실시한 결과, 지하저류시스템에 의한 유출수의 SS농도 저감은 평균 68

강우유출수에 의한 비점오염 저감을 위한 하향류식 입상여과 효율 평가

임찬수(Chan Su Lim),김도군(Do Gun Kim),고석오(Seok Oh Ko) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.10

도로와 차량의 증가에 의해 강우시 도로 유출수가 주변 수계의 오염을 크게 악화시키고 있다. 강우 유출수에 의한 비점오염 저감시설로 여과시설이 가장 널리 사용되고 있으나, 이들은 역세척이 불가능하므로 여재의 폐색과 오염물의 재유출 등을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 강우유출수 SS 처리를 위한 하향류식 여과 특성을 검토하였다. 여재로 여과사, 왕사-활성탄, 발포 폴리프로필렌(EPP)을 검토한 결과, 간극이 큰 입상여재인 왕사-활성탄이 단위면적당 SS 처리량 8.498kg/㎡ 이상, 평균 SS 제거율 95% 이상이며, 손실수두가 적어 가장 우수한 특성을 나타냈다. EPP 역시 수두손실은 거의 없었으나, 간극의 크기와 간극률이 매우 크기 때문에 SS 제거율이 불안정하고 낮았다. 또한, 비점오염 여과시설에 가장 많이 사용되는 여과사는 1.395kg/㎡의 SS 처리량과 평균 95% 정도의 SS 제거율을 나타냈다. 여과사의 경우, 선속도는 SS 처리량에는 큰 영향이 없으나, 선속도가 낮을수록 운전시간이 증가하고 SS가 보다 깊은 여재층에서 제거되었다. 또한, 유입 SS 크기가 작을 때에는 여재의 수명이 크게 증가하고 심층여과 현상을 나타냈으나, 장기운전 시에는 포획된 SS 유출에 의해 SS 제거율이 감소하였다. SS 크기가 클 때에는 표면여과에 의해 SS가 제거되며 손실수두 증가가 빨라지는 것으로 나타났다. 비점오염 저감시설은 수리학적 부하의 변동이 크고 다양한 특성의 SS가 유입되므로, 하향류식 여과시설 설치 시, 선속도, SS 크기, 여재 특성과 현장 조건을 충분히 고려하여 설치하여야 할 것으로 판단된다. The stormwater runoff from the increasing paved roads and vehicles resulted in the increase in the pollutants load to adjacent water bodies. The granular media filtration facilities are the most widely adopted to minimize the non-point source pollution from motorways. It is essential to consider the severe variation of hydraulic condition, suspended solid (SS) characteristics, and the medium characteristics for stormwater management filter. In this study, different types of media, including sand, were tested and the performance of downflow sand filters was investigated under various linear velocity and influent solid particle size. Results showed that the best medium is the coarse sand with large grain size, which showed the specific SS removal before clogging of more than 8.498kg/㎡, the SS removal of higher than 95%, and minimum head loss. Linear velocity did not affect the total solid removal, while the performance was improved when fine solid was introduced. It is suggested that the life of a downflow sand filter bed can be extended by deep bed filtration when influent particles are fine. However, the captured particles can be washed out after a long period of operation.

거대억새재배지의 강우 유출수 수질 특성 분석

강구 ( Ku Kang ),홍성구 ( Seonggu Hong ),박성직 ( Seongjik Park ),이남호 ( Namho Lee ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

최근 정부는 대규모의 억새재배단지를 조성하여 바이오에너지 작물 재배에 대한 연구를 지속적으로 진행하고 있다. 본 연구에서는 전북 익산에 위치한 억새재배단지의 억새 년생별 강우유출수 시료를 채취하여 COD, T-N, T-P, SS, pH, EC를 분석하였다. 건기 시 인공강우기에 유출수 수질분석 결과 COD는 유휴농경지(78.00±4.24 mg/L)>2년생 억새재배지(55.10±1.47 mg/L)>1년생 억새재배지(21.70±4.31 mg/L)로 높았으며 T-N은 유휴농경지(2.57±0.00 mg/L)>2년생 억새재배지(1.24±0.13 mg/L)>1년생 억새재배지(0.38±0.07 mg/L)순으로 높게 나타났다. T-P의 경우도 유휴농경지(1.53±0.05 mg/L)>2년생 억새재배지(0.77±0.21 mg/L)>1년생 억새재배지(0.15±0.20 mg/L)순으로 나타나 건기 시 강우에 따른 오염물질의 유출농도는 억새재배지가 유휴농경지에 비해 낮은 것으로 나타났다. 반면 우기 시의 COD 농도는 2년생 억새재배지(43.80±0.85 mg/L)>유휴농경지(11.90±0.99 mg/L)>1년생 억새재배지(7.60±1.56 mg/L)순으로 T-N은 2년생 억새재배지(2.60±0.17 mg/L)>유휴농경지(1.75±0.03 mg/L)>1년생 억새재배지(0.65±0.24 mg/L)순으로 T-P는 유휴농경지(0.15±0.00 mg/L)>1년생 억새재배지(0.14±0.00 mg/L)>2년생 억새재배지(0.13±0.00 mg/L)로 나타났다. 우기 시에는 선행강우가 있어서 건기 시 인공강우장치에 의한 초기 유출수에 비해 항목별 수질농도가 낮았다. 1년에 비해 2년생 재배지에서 항목별 수질 농도가 다소 높은 것은 동절기에 수확이 이루어지지 않아 전년도 식물체의 분해 등으로 인한 결과로 판단된다.

포항지역 제3기층내 지하수와 지표수의 산성화 및 해수혼합, 그리고 액상화 유출수 기원에 관한 연구

정찬호,오송민,이유진,이용천,김영석,강태섭 대한지질공학회 2022 지질공학 Vol.32 No.4

이 연구는 포항시 흥해지역 지하수, 하천수, 저수지의 해수 혼합과 산성화, 그리고 포항지진(2017년 11 월 15일)으로 인한 액상화 유출수의 기원에 대해서 알아보았다. 연구지역은 제3기 퇴적암층 지질로 구성된다. 지하수 6점, 저수지 5점, 하천수 4점, 액상화 유출수 2점, 해수 1점의 시료를 채취하여 화학성분과 산소 및 수소 동위원소를 분석하였다. 연구지역 중심을 동서로 관통하는 곡강천은 서쪽에서 동해쪽으로 흐른다. 하천 하부지역의 지하수와저수지는 pH 4 이하의 산성수로 황산염이 부화된 Ca(Mg)-SO4의 수질화학적 유형을 보인다. 제 3기 지층에서 확인되는 황철석의 산화에 의해 기원한 것으로 보이는 Al, Mn, Fe 성분이 특징적으로 높은 농도를 보인다. 하천 상부지역은 하천을 따라서 유입된 염수가 혼합되어 지하수는 Ca(Na)-HCO3(Cl) 유형의 화학적 특성을 보인다. δD와 δ18O 동위원소 분석 결과 모든 물은 GMWL을 따라서 분포하며, 저수지는 증발작용으로 부화된 특성을 보인다. 화학성분과 동위원소 조성으로 볼 때 액상화 유출수 2점은 충적층으로 확산된 인접한 하천수, 그리고 염수화가 일부 진행된 심부와 천부 지하수가 용출된 것으로 보인다.