순환여과양식시스템(RAS)은 사육수를 여과하여 재사용하며 고밀도로 사육하는 양식 방법으로 수질관리 및 소독이 매우 중요하다. 병원체로 인한 질병 발생을 예방하고 수질 개선에 도움을 주기 위하여 최근 코로나 방전 플라즈마 처리수(plasma water, PW)를 이용한 사육수 소독법이 제안되었다. 본 연구에서는 플라즈마 발생장치를 설치한 순환여과시스템(처리구, PW system) 과 설치하지 않은 순환여과시스템(대조구, No PW system)에서 40일 동안 틸라피아를 사육하 면서 수질 변화 및 어체의 성장을 조사하였다. 이를 위해 10일 마다 물을 채수하여 UV 투과율 과 일반 세균 수 변화를 측정하였고 틸라피아의 성장지표, 생존율 및 조직학적인 차이를 분 석하였다. UV 투과율 실험 결과 처리구와 대조구는 실험 시작 시에(0일) 각각 74.1%, 74.8%를 나타냈으며, 40일째에 처리구는 91.8%로 증가한 반면 대조구는 65.2%로 감소하여 수중 유기 물 감소 효과를 확인하였다. 일반 세균 수는 40일에 이르러 처리구(101.69 CFU/ml)에서 대조구 (103.25 CFU/ml) 보다 유의하게 감소하였다(p<0.05). 틸라피아 성장차이 조사 결과 처리구는 대조구에 비해 총 증중량이 유의하게 높았으며(p<0.05), 다른 성장지표도 처리구가 상대적으로 높았으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다(p>0.05). 또한 처리구는 100%의 생존율을 보였 으며, 조직학적으로 대조구와 차이가 나타나지 않았다. 따라서 플라즈마 처리수는 순환여과양 식시스템 내 어류의 성장과 건강에 해를 끼치지 않고 수질 개선에도 효과가 있을 것으로 기대 된다. 그러나 현장 적용 시에는 탈기수조의 설치 등 주의사항을 충분히 고려하여야 할 것이다.

This study attempts to draw factors for an analysis of the operation effect of a rechlorination facility and autodrain equipment for residual chlorine equalization by installing and operating a rechlorination facility and autodrain equipment in P City and analyzing the practical evaluation method and operation effect. For this purpose, this study selected three indicators for an analysis of the effectiveness of residual chlorine equalization and conducted a comparative analysis before and after the implementation of the residual chlorine equalization. As a result of estimation, ① the reduction of the residual chlorine concentration range from a water treatment plant to the pipe end was 16.0%; ② the total reduction of chlorination input was 18.0%; and ③ the reduction of the generation of disinfection by-products was 19.5%. In addition, this achieved enough residual chlorine equalization in the supply process and shows that it could successfully achieve the economic feasibility of investment in equipment and the reduction of the generation of disinfection by-products. Like this, it is judged that the three indicators suggested in this study will be used sufficiently as indicators of an analysis of the effectiveness of residual chlorine equalization according to the operations of the rechlorination facility and autodrain equipment.

본 연구에서는 건천화된 농촌 소하천의 환경을 개선하기 위해 농업용 저수지의 방류 능력을 평가하고 하천환경용수 방류에 따른 하류하천의 수질변화를 모의하였다. 대상유역은 경상남도 고성군 하이면에 위치한 봉현저수지 및 봉현천을 선정하였으며, 2011년부터 2013년까지 현장조사를 실시하였다. 유량측 정이 용이한 총 5개 지점을 선정하여 수질과 유량자료를 수집하였고, 기상자료는 지리적으로 인접한 진 주 기상관측소의 2000년부터 2013년까지 일 자료를 수집하였다. 저수지 방류조건 전후의 하천수질 (BOD, SS, TN, TP)을 비교, 분석하기 위한 수질모형으로 QUAL2K 모델을 선정하였다. 대상유역에 대 한 기상자료, 하천자료, 수질자료 등의 입력자료를 구축한 후 QUAL2K 모형을 적용하여 실측값과 비교 한 결과, BOD, SS, TN, 그리고 TP 항목에 대한 모형의 평가지표는 다음과 같이 나타났다. R2는 0.8508~0.9913, RMSE 0.005~0.52mg/L, NSE 0.949~0.998로 나타나 비교적 높은 일치도를 나타냈 다. 저수지 물수지 모형을 이용하여 다양한 저수지 방류 시나리오에 대해 분석한 결과, 적정 방류량은 3,000ton/day로 나타났다. 방류 전후의 수질을 비교한 결과 BOD와 SS의 경우 각각 9.2%, 21.0% 증가 하여 오히려 수질이 오염되는 것으로 나타났으며, TN과 TP는 각각 -9.0%, -2.4% 감소하여 수질이 개 선되는 것으로 나타났다. 이는 하천환경용수를 공급을 통해 건천화를 완화하더라도 저수지 수질에 따라 하류하천의 수질이 오염될 수도 있음을 나타내었다.

본 연구는 2011년 3월부터 2012년 5월까지 부영양수 계에 네 가지 여재(스펀지, 화산석, 활성탄, 수산화마그네 슘)를 사용한 부유습지를 설치하여 장기적인 수질변화를 조사하였다. 또한 부유습지에 유입되는 유입수와 네 가지 여재를 거쳐 최종적으로 통과된 유출수내의 식물플랑크 톤과 동물플랑크톤 군집을 분석하였다. 실험기간 동안 탁 도(66%), SS (79%), Chl-a (80%), COD (24%)의 농도는 유 입수에 비해 유출수에서 뚜렷하게 높은 감소율을 나타냈 다(p⁄0.001). NO2-N와 NH3-N은 각각 24%, 20%로 유 의한 감소를 나타냈으나(p⁄0.05), NO3-N와 TN은 평균 10% 미만의 제거율을 나타내었다(p¤0.05). 한편 PO4-P 와 TP는 모두 평균 65% 이상의 제거율을 나타냈다(p⁄ 0.01). 또한 식물플랑크톤밀도는 유출수에서 유입수보다 2.6배 정도 낮게 나타낸 반면, 동물플랑크톤은 유입수보 다 유출수에서 평균 3.5배 이상 높은 밀도를 나타내었다. 본 연구에서 네 가지 여재를 이용한 수질개선용 부유습 지는 특히, 입자성 물질(SS, Chl-a, COD, TP)과 용존성 영양염(NO2-N, NH3-N, PO4-P)에 대하여 높은 제거율을 나타내어, 결과적으로 부영양 호소에서 수질개선 및 조류 저감에 대한 적용가능성을 보여주었다.

인공습지는 습지의 수자원 확보 및 홍수제어, 생태서식처, 조경 및 레크레이션, 기후조절, 수질정화 및 환경교육 등의 기능을 목적으로 조성한 습지를 의미한다. 인공습지는 고유의 물순환, 생태, 자연정화, 경관, 심미적 기능 등의 융합적 기능에 의하여 복잡하고 다양한 문제해결에 적당한 기술로 평가받고 있으며, 선진국에서는 이러한 인공습지가 도시화, 기후변화 및 생활수준 향상으로 인한 홍수와 가뭄, 하천생태계 변화, 수질오염과 같은 문제를 해결하는 방안으로 제시되고 있다(환경부, 2014). 이와 같이 여러 목적으로 인공습지가 많이 조성되고 있는데, 특정 기능을 목적으로 인공습지가 조성된다 하더라도 인공적 생태계가 조성되는 습지의 특성상 융복합 기능을 갖게 된다. 인공습지 조성 시에는 특정 목적만이 아닌 다양한 효과에 대한 통합적 분석이 필요하지만, 한 가지 목적에 초점을 맞추는 게 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 하천변 인공습지 조성 목적 중 홍수 저감 및 수질개선 효과를 함께 분석하고자 한다. 홍수 저감효과의 경우 동일한 홍수량을 홍수위 산정 모형인 HEC-RAS모형을 이용하여 저류지와 식생수로의 하도를 입력하여 모의하였으며, 수질모형인 QUAL2E모형에 동일한 인공습지를 적용하였을 때의 오염부하량 삭감량을 고려한 시나리오를 적용하여 수질개선효과를 분석하였다. 이와 같이 인공습지를 조성하였을 때의 다양한 효과들을 예측하여 습지의 총체적인 이익을 정량화할 수 있다면 수 있다면 다목적 인공습지를 적재적소에 더욱 효율적으로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 농업용저수지를 포함한 농촌지역 하천의 친수활동이 증가하면서 농촌수계의 경관, 수질 및 생태보전 등 환경에 대한 관심이 고조되고 있고, 이로 인해 농촌지역 용수수요 다변화와 물 부족 심화현상 등을 해결할 수 있는 수자원 개발의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 측면에서 4대강 살리기 사업의 일환으로 추진되는 농업용저수지 둑높이기 사업은 추가로 필요한 농업용수뿐만 아니라 하천 수질개선을 위한 하천유지용수 확보를 위해 필요한 사업임에도 불구하고 운영계획 및 운영방안이 명확하지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 낙동강의 특정 소유역을 대상으로 농업용저수지 둑높이기 사업을 통해 확보할 수 있는 추가 저수량을 검토하였고 저수지 운영방안에 따라 하천유지용수로 방류할 경우 하류하천 수질개선효과를 평가하고자 하였다. 저수지 운영시나리오에 따른 추가적인 물공급량 확보는 하류하천 수량과 수질에 영향을 줄 것으로 예측되었으며 유량은 1∼8%의 증가효과와 2∼10%의 수질개선효과를 나타냈다. 특히, 저수지 운영상 2월에서 4월 사이에 추가로 방류를 실시할 수 있으며, 하천의 수량 및 수질 개선에 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 농업용저수지의 수질은 지류하천뿐만 아니라 낙동강 본류 수질에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 저수지 수질개선 및 관리가 중요할 것으로 판단된다.

An objective of this study is as follows: 1) performing sensitivity analysis and parameter estimation of RMA2 and RMA4 models for the West-Nakdong River, 2) drawing up alternatives of gates-operation for water-quality enhancement, and 3) quantitative evaluation of methodology of 'flow-restoration by gates-operation' among 'Comprehensive Plan Improving Water-Quality in the West-Nakdong River(WNR)' with the target water-quality(BOD at Nakbon-N point: below 4.3 mg/L). The parameters for the RMA2 (depth-averaged two-dimensional flow model) and RMA4 (depth-averaged two-dimensional water-quality model) were determined by sensitivity analysis. Result of parameter estimation for RMA2 and RMA4 models is 1,000 Pa․s of the eddy viscosity, 20 of the Peclet number, 0.025 of the Manning coefficient, and 1.0 m2/s of the diffusion coefficient. We have evaluated the effects of water-quality enhancement of the selected alternatives by numerical simulation technique with the models under the steady-state flow condition and the time-variant transport condition. Because of no-resuspension from river bottom and considering BOD as conservative matter, these simulation results slightly differ from real phenomena. In the case of 50 m3/s of Daejeo-gate inflow, two-dimensional flow pn results result represents that small velocity occurs in the Pyungkang Stream and no flow in the Maekdo River. In the WNR, there occurs the most rapid flow near timhae-bridge. In the WNR, changes of water-quality for the four selected simulation cases(6, 10, 30, 50 m3/s of the Daejeo-gate inflow) were predicted. Since the Daejeo-Gate and the Noksan-Gate can be opened up to 7 days, it would be found that sustainable inflow of 30 m3/s at the Daejeo-gate makes BOD in the WNR to be under the target of water-quality.

6～13 ㎎/L base water concentration on monthly BOD has been kept at the Geukrak bridge point for this research target and it indicates the water quality under the existed rank. Due to this present condition of water quality, the demage of ecology from the upper stream to the lower one of the bridge could be conjectured. Moreover, nonstructural extinction of the ecology seems to have gotten worse between both the streams of Yeoungsan River. On this research, eco-corridor between the upper stream and the lower stream of the river should be ensured, the ecological demage needs to be cut off, a dispersed discharge method which the existed method of the 1st sewage plant in Gwangju was enhanced to should be inducted for the procuring of various water ecosystem, and the conditions by the scenario suggested from this research could be applied to a water quality model. then, analysis the improvement effect of the water quality adjacent the river. From the test result, Case3-Type1 scenario is thought to be the best one. From the test result with Case3-Type1, when the concentrated discharge was never done, 0.07 mg/L of BOD concentration was increased at the lower stream where Yeoungbon B point (Haksan Bridge) is but the water improvement effect of 0.24～2.87 mg/L is thought to have been done at the area of water deterioration.

본 연구에서는 저류지에 의한 우수의 수질개선 효과를 모형실험에 의하여 분석하였다. 본 연구를 통하여 배수구역 출구에 저류지를 설치함으로써 합류식 관거를 통한 하수 및 강우 초기 유출수의 첨두유량과 오염도를 크게 경감시킬 수 있음을 확인하였다. 저류조 모형실험은 자연침강 저류조와 자갈접촉 저류조에 대하여 각각 실시하였다. 자연침강 저류조실험에서는 지속적으로 우수한 방류하는 경우보다는 일정시간 저류지내에 정체 후 방류하는 경우가 동일한 지체시간의 조건하에서