Occurrence of process environment changes, such as influent load variances and process condition changes, can reduce treatment efficiency, increasing effluent water quality. In order to prevent exceeding effluent standards, it is necessary to manage effluent water quality based on process operation data including influent and process condition before exceeding occur. Accordingly, the development of the effluent water quality prediction system and the application of technology to wastewater treatment processes are getting attention. Therefore, in this study, through the multi-channel measuring instruments in the bio-reactor and smart multi-item water quality sensors (location in bio-reactor influent/effluent) were installed in The Seonam water recycling center #2 treatment plant series 3, it was collected water quality data centering around COD, T-N. Using the collected data, the artificial intelligence-based effluent quality prediction model was developed, and relative errors were compared with effluent TMS measurement data. Through relative error comparison, the applicability of the artificial intelligence-based effluent water quality prediction model in wastewater treatment process was reviewed.

조류의 이상증식을 일으키는 새만금호 부영양화를 평가하기 위해 Carlson 지수를 적용하였다. 연구를 위해 2021년 월별로 새만 금호내 총 7개 정점에서 수질조사를 실시하였다. Chl.a의 농도는 동계에는 만경수계가 약간 높았고, 춘계와 하계에는 동진수계가 약간 높 게 나타났으나, 일부 시기를 제외하고는 전체적으로 호소 수질환경기준 3등급과 비슷하거나 낮은 농도를 나타내었다. COD는 만경수계와 동진수계 모두 하계와 추계에 호소 수질환경기준 4등급과 유사하거나 상회하는 수질을 나타내었다. TOC는 모든 지점에서 3등급 이내의 수질을 보였다. 총인 농도는 호수 수질환경기준 4등급을 초과하였고, 월별로는 1월과 강우 후 8월에 높게 나타났다. 수질인자간의 상관성 분석에서 염분 농도에 대한 유기물, 총인, 총질소의 상관성이 상대적으로 높게 나타나 배수갑문을 통한 해수유입과 상류 하천을 통한 담 수 유입에 의한 담수역, 기수역, 해수역의 수질 특징을 반영하고 있었다. 영양상태지수에 의한 새만금호의 부영양화 변동 특성을 보면, Chl.a와 SD, TN의 지수에서 부영양화 초기 단계의 수질을 보였으며, TP 지수의 경우 심각한 부영양화 상태를 나타내고 있었다. 수질인자 간 부영양화 지수의 크기는 모든 수계에서 TSI(TP) > TSI(TN) > TSI(SD) > TSI(CHL)의 순으로 나타났다. TSI(CHL)에 대한 TSI(TP) 및 TSI(SD)와의 편차를 2차원 평면으로 나타낸 사분면 분석 결과를 보면, 조류 성장에 대한 총인이 영향에서는 모든 수계에서 대부분의 총인 (TP)에 의한 제한적 영향은 나타나지 않았으며, 빛 감쇠에 영향을 미치는 인자는 외부로부터 유입되는 적은 입자상 물질에 의한 영향이 크게 나타나는 것으로 평가할 수 있다.

새만금호는 우리나라 최대의 인공호수로 호수의 수질은 갈수록 악화되어 가고 있어 호수의 특성에 맞는 새로운 수질관리 대 책이 필요하다. 이에 새만금호의 국가수질측정망 자료를 이용하여 통계분석 기법에 의한 새만금호의 시공간적 수질특성을 분석하였다. 수질항목간의 상관성에서 수온과 TP는 상관성이 있고, 염분과 TN, 그리고 pH와 COD가 상관성이 높았다. 그 외 항목들 간에는 낮은 상관 성을 나타내어 관련성이 낮았다. 주성분 분석을 이용한 새만금호의 공간적 수질특성을 보면, 크게 4개의 그룹으로 구분되었는데, 담수 영 향구역과 해수 영향구역, 해수와 담수가 혼합되는 중간 수역이 2개 그룹으로 구분되어 각각 다른 수질특성을 나타내었다. 주성분분석을 이용한 시간적 수질특성은 계절적으로 4가지 그룹으로 구분되었다. 그룹Ⅰ은 늦봄과 초여름에 해당되는 5, 6월이고, 그룹 Ⅱ는 계절적으 로 초봄(3, 4월)과 늦가을(11, 12월)에 해당되는 시기로 나타났으며, 그룹 Ⅲ은 낮은 수온에 의한 용존산소의 증가가 나타나는 계절인 겨울 철(1, 2월)의 수질 특성을 보였고, 그룹 Ⅳ는 하계(7, 8, 9, 10월) 성층의 발달로 저층 퇴적물의 높은 인농도와 하계 고수온의 상관성을 가지 는 그룹으로 구분되었다. 이는 새만금호가 인위적으로 조성된 호수로써 상류 만경강과 동진강의 유입 영향을 받는 것과 동시에 새만금 방조제에 설치된 가력과 신시갑문을 통한 외해수 유입의 영향을 받음으로써 수질의 변동요소가 달라진 것으로 평가된다. 새만금호의 목 표수질을 달성하기 위해서는 상류 유역의 오염원 관리 대책과 함께 새만금호의 수질관리 대책을 수립할 필요가 있다.

급격한 산업화와 도시화로 인해 해양 오염이 심각해지고 있으며, 이러한 해양 오염을 실효적으로 관리하기 위해 수질평가 지수(Water Quality Index, WQI)를 마련하여 활용하고 있다. 하지만 수질평가지수는 다소 복잡한 계산과정으로 인한 정보의 손실, 기준값 변동, 실무자의 계산오류, 통계적 오류 등의 불확실성(uncertainty)을 내포하고 있다. 이에 따라 국내ㆍ외에서 인공지능 기법을 활용하여 수질평가지수를 예측하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 해양환경측정망 자료(2000 ~ 2020년)를 활용하여 우리나 라 전 해역 즉, 5개의 생태구에 대한 WQI를 추정할 수 있는 가장 적합한 인공지능기법을 도출하기 위해 총 6가지의 기법(RF, XGBoost, KNN, Ext, SVM, LR)을 실험하였다. 그 결과, Random Forest 기법이 다른 기법에 비해 가장 우수한 성능을 보였다. Random Forest 기법의 WQI 점수 예측값과 실제값의 잔차 분석 결과, 모든 생태구에서 시간적 및 공간적 예측 성능이 우수한 것으로 나타났다. 이를 통해 본 연구에서 개발한 Random Forest 기법은 높은 정확도를 바탕으로 우리나라 전해역에 대한 WQI를 예측 가능할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 하수 재이용을 위한 역삼투막 공정에서 전처리 정밀여과막(MF) 손상에 대한 누출되는 다양한 수 질변화로써 막 손상 검지 방안을 제시하였다. 이를 위하여 역삼투막 유입수질 적합성 평가지표인 SDI (silt density index)를 3에서 5의 범위 내에서 막 손상 시 검지 감도를 정량화하기 위하여 전처리 분리막이 1에서 3가닥 파단에 따라 SDI는 1.92에 서 6.11까지 증가한 결과를 확인할 수 있었다. 일반적으로 3을 기준으로 역삼투막 유입수질로 설정하였을 때 분리막이 3가닥 까지 파단이 되어야만 막 손상 검지가 가능하다는 것을 의미하며 역삼투막의 오염은 잠재적으로 가속화되어 효율을 저하시 킬 수 있다. 또한 이때 누출되는 입자성과 유기물질에 대하여 0.45 μm 이상의 크기만 걸러주는 입자계수는 입도분포별 막 파 단 개수에 따라 일정한 패턴을 확인할 수 없었으며, TOC 농도는 약 2배의 변화패턴으로써 SDI와의 상관관계로써 TOC가 막 손상 수질지표로써 신뢰성이 높은 것으로 확인되었다. 수질분석결과와 더불어 USEPA에서 제시하는 막 손상 검지 방법 중 압력손실시험과 이를 기반으로 LRVDIT 모델의 적합성 평가를 한 결과 막 손상 또는 역삼투막 공정으로 유입되는 막오염물질 을 신속하게 확인할 수 있는 SDI 및 TOC를 포함한 LRVDIT 모니터링과 UCL 설정을 병행해야 한다.

Benthic macroinvertebrates are important ecological and environmental indicators as primary or secondary consumers, and therefore are widely used in the evaluation of aquatic environments. However, there are no comprehensive river ecosystem monitoring surveys that link the major physicochemical water quality items with benthic macroinvertebrates in urban streams. Therefore, this study investigated the distribution characteristics of benthic macroinvertebrates and physicochemical water quality items (17 items) in Yangjaecheon and Yeouicheon from 2019 to 2020. At the same time, by applying Spearman’s rank correlation analysis and nonmetric multidimensional scaling (nMDS) analysis in the water quality data and biotic index, we tried to provide basic data for diagnosing the current status of river ecosystems in major urban rivers in Seoul. Based on the study results, a total of 39 species and 3,787 individuals were identified in Yangjaecheon, the water quality (based on BOD, TOC, and TP) of Yangjaecheon was higher than Grade Ib (good), and the BMI using benthic macroinvertebrates appeared as Grade C (normal) at all the sites. In Yeouicheon, a total of 51 species and 4,199 individuals were identified, the water quality (based on BOD, TOC, TP) was higher than Grade Ib (good) similar to Yangjaecheon, and the BMI of both Upstream and Saewon bridge was Grade B (good), while Yeoui bridge was Grade C (normal). Overall, analysis results for the distribution of benthic macroinvertebrates by a nonmetric multidimensional scaling method showed no significant difference between the two streams (p=0.1491). Also, significant environmental variables related to benthic macroinvertebrates distribution were determined as water temperature and DO. On the other hand, the results of the correlation analysis between biotic index and major water quality items confirmed that R1 and BMI could be used for on-site urban river water quality evaluation.

저서동물은 저서환경특성을 나타내는 중요한 지시자로 알려져 있다. 본 연구에서는 무안만 조 하대의 환경 및 저서동물의 분포특성을 조사하였으며, 수질평가지수(WQI)와 저서생물지수 (AMBI)를 이용하여 저서생태계 건강성을 평가하였다. 현장채집은 2019년 하계 무안만 조하대 의 10개 정점에서 이루어졌다. 무안만 조하대는 상부지역이 하부지역에 비해 세립한 입도특성 을 나타내고 있었으며, 높은 유기물 함량을 보였다. 일부 정점에서 오염지표종인 Musculista senhousia, Theora fragilis and Lumbrineris longifolia과 같은 종들도 우점을 나타내고 있었다. 군집분석결과 무안만 조하대는 상부, 중부, 하부 그룹으로 구분되었으며, 유기물 함량과 저서 건강성 평가지수(WQI 및 AMBI)와의 상관결과와 일치하였다. 본 연구결과, 무안만 조하대의 저서생태계는 양호한 것으로 평가되었다. 하지만 저서동물이 균등하게 분포하지 않고, 기회 종이 출현하고 있어 조하대의 유기물 부하량이 증가하고 있는 것으로 보인다.

본 연구에서는 2008년 6월과 2009년 5월 조사기간 동안 금강의 상･중･하류부의 14개 지점을 선정해서 이･화학적 수질의 특성을 파악하였으며 어류군집의 분포 및 길드 분석과 어류생물통합지수(Fish Assessment Index, FAI)의 다 변수 8개 메트릭을 이용해 금강 수계의 건강도를 평가하였다. 수질 변수 평균 변화를 분석해 본 결과 중상류지점은 수질변수의 변이양상이 크게 없었고 갑천과 미호천이 합류되는 지점부터 유기물질이 축적되어 수질 변수가 급격한 변이양상을 보였다. 이･화학적 수질 특성을 분석한 결과, 미호천과 갑천이 합류되는 하류지점부터 BOD, COD, TN, TP, Cond, Chl-a는 증가하는 경향을 보였고 DO는 감소하여 부영양화와 녹조현상이 진행되고 있는 것으로 사료된다. 어류 군집 분석 결과, 종 풍부도지수와 종 다양도 지수는 중상류지점에서는 증가한 양상을 보인 반면 하류구간에서 는 감소하는 양상을 보여 상류는 생태적 안정성은 양호하고 하류는 생태적으로 비교적 불안정한 것으로 보였다. 어류종 분포 분석결과 우점종은 피라미(Zacco platypus)이며 전체 어종의 20.9%를 차지하였고 아우점종은 참갈겨니 (Zacco koreanus)가 13.1%를 차지했다. 어류 내성도 및 섭식길드 특성 분석에 따르면, 중상류지점에는 민감종, 충식성 그리고 여울성 어종이 우점한 반면 미호천이 유입되면서 하수종말처리장 오염원으로 영향을 받는 하류구간부터 내성종, 잡식성 그리고 정수성 어종 우점에 결정적인 영향을 준 것으로 나타났다. 따라서 우리는 수질 상태를 개선하기 위해 특히 도심 오염원의 부하량을 줄이도록 노력해야 하며 수생태계 보존과 복원에 관심이 필요한 것으로 요구 된다.

River water quality and organisms have a very close relationship with the human living environment and health, so it is very important to ensure and maintain the ecological integrity of the aquatic ecosystem. In that sense, benthic diatoms have relatively little mobility, can explain the effects of long-term exposed pollution sources, and are very suitable indicator organisms for river ecosystem evaluation. Diatom ecologists have been developed various diatom indices to assess water quality and stream ecosystem over the world. However, they so far have insufficient identification of taxa, are strongly regional, and are difficult to apply as they are domestically. Unfortunately, there has not been developed an independent diatom index suitable for the Korean stream. Therefore, management of water quality and aquatic ecosystem suitable for domestic rivers can be made, and development or improvement of comprehensive multivariate diatom index for the integrated assessment of water quality and aquatic ecosystem is urgently needed.

최근 3년간 검토된 환경관리해역에서 이루어진 해역이용협의 건수는 총 60건으로 조사되었다. 환경보전해역에서는 지속적으로 감소하였고, 특별관리해역에서는 증가하는 양상을 나타내었다. 환경관리해역의 개별사업유형을 분석한 결과 인공구조물 설치사업이 가장 높은 비율을 차지하였고, 그 외 항만 어항개발, 연안정비 및 해수 인 배수사업유형이 많이 이루어졌다. 환경관리해역에서 국가해양환경정보통합시스템(MEIS) 자료를 활용하여 2006~2017년까지 경년별 수질변화경향을 비교한 결과, COD는 뚜렷한 증감의 변화는 보이지 않았으나 환경보전지역은 다소 증가하였으며, TN과 TP의 농도는 다소 감소하는 경향을 보였다. 특별관리해역인 광양만과 마산만 및 환경보전해역인 가막만에서는 주로 하계에 빈산소수괴가 출현하였다. 이러한 환경관리해역에서의 이용·개발행위가 지속적으로 이루어지고 있으므로, 이에 따른 해양환경부문 환경영향평가(해역이용협의)시에는 충분한 수질변화에 대한 실태분석 및 사업추진에 따른 수질영향과 퇴적물의 오염상태를 철저히 진단해서 오염원관리에 대한 대책이 중점적으로 평가되어야 할 것으로 판단된다. 특히, 각 환경관리해역의 지정 목적에 따른 유지 수질목표를 명확히 설정하여, 오염원 및 연안오염총량관리와 연계하여 오염 부하량 저감대책을 제시하여야 할 것이다.

The aims of this study were to analyze the physico-chemical factors and the characteristics of epilithic diatom community from 15 sites of the Naeseongcheon and tributaries located in the upper region of the Nakdong river from May to October 2016. The biological water quality was assessed using DAIpo and TDI. A total of 163 diatom taxa were identified with 2 orders, 3 suborders, 9 families, 35 genera, 145 species, 16 varieties and 2 forms. Cocconeis placentula var. lineata appeared at every examined sites. Achnanthes lanceolata, Nitzschia fonticola, Nitzschia inconspicua and Reimeria sinuata were common taxa of the Naeseongcheon. Nitzschia inconspicua and Achnanthes minutissima were major dominant species. As a result of the CCA, Electrical conductivity and total nitrogen concentration were important factors determining the diatom species composition. In the result of the biological assessment using DAIpo, the Naeseongcheon was rated at class B with an average of 62.38. In the result of assessment using TDI, the Naeseongcheon was rated at class C with an average of 66.12.

Recently, advanced metering infrastructure (AMI) has been recognized as a core technology of smart water grid, and the relevant market is growing constantly. In this study, we developed all-in-one smart water meter of the AMI system, which was installed on the test-bed to verify both effectiveness and field applicability in office building water usage. Developed 15 mm-diameter smart water meter is a magneto-resistive digital meter, and measures flow rate and water quality parameters (temperature, conductivity) simultaneously. As a result of the water usage analysis by installing six smart water meters on various purposes in office building water usage, the water usage in shower room showed the highest values as the 1,870 L/day and 26.6 liter per capita day (LPCD). But, the water usage in laboratory was irregular, depending on the many variables. From the analysis of the water usage based on day of the week, the water usage on Monday showed the highest value, and tended to decrease toward the weekend. According to the PCA results and multivariate statistical approaches, the shower room (Group 3) and 2 floor man’s restroom sink (Group 1-3) have been classified as a separate group, and the others did not show a significant difference in both water use and water quality aspects. From the analysis of water usage measured in this study, the leak or water quality accident did not occur. Consequently, all-in-one smart water meter developed in this study can measure flow rate and water quality parameters (temperature, conductivity) simultaneously with effective field applicability in office building water usage.