The estimation of heat source model is very important for heat transfer analysis with finite element method. Part I of this study used adaptive simulated annealing which is one of the global optimization algorithm for anticipating the parameters of the Goldak model. Although the analysis with 3D model which depicted the real situation produced the correct answer, that took too much time with moving heat source model based on Fortran and Abaqus. This research suggests the procedure which can reduce time with maintaining quality of analysis. The lead time with 2D model is reduced by 90% comparing that of 3D model, the temperature distribution is similar to each other. That is based on the saturation of heat transfer among the direction of heat source movement. Adaptive simulated annealing with 2D model can be used to estimate more proper heat source model and which could enhance to reduce the resources and time for experiments.

도로에서의 강우유출수 내 포함된 오염물은 주요한 비점오염원으로 간주되고 있으며 비점오염물질 저감을 위하여 많은 대책이 적용되고 있다. 도로청소에 의한 방법 또한 오염물의 강우유출에 의한 배출양을 감소시킬 수 있는 대책 중의 하나로 인식되는 추세에 있다. 본 연구에서는 도로청소 시 수거된 토사입자들의 특성을 파악하고 퇴적토사에 함유된 오염물질의 농도를 분석하였다. 분석결과를 바탕으로 하여 도로 구간별로 도로청소에 의하여 저감할 수 있는 오염물의 양을 평가하였다. 도로청소를 통하여 수거된 퇴적토사는 모래질로 분석되었으며 세립토 비중은 낮은 결과를 보였다. 퇴적토사 내 오염물의 양은 토양환경기준을 초과하지 않았으나 청소작업시 물을 살수함으로써 토사에 포함된 오염물이 세척되어 침출수로 미리 배출되는 것에 기인한다고 판단된다. 두 도로구역에 대하여 오염물 농도, 발생 퇴적토사량, 오염물 원단위를 적용하여 저감할 수 있는 오염물 양을 평가한 결과, ○○지역에 대하여 TSS 31.4% 및 △△지역에서는 TSS 7.7%의 TSS 저감량이 도출되었다. 중금속과 같은 타 오염물의 경우 훨씬 낮은 저감량이 평가되었으나 이는 물의 살수로 인하여 퇴적토사 내 오염물이 침출수로 배출된 것에 기인한다고 판단된다. 보다 정확하게 도로청소에 의하여 저감할 수 있는 오염물의 양을 산정하기 위하여 보다 자세하고 체계적인 연구가 필요하다고 판단된다.

본 연구에서는 효율적인 와류형 미필터 비점오염저감장치를 개발하고 검증하였다. 저감장치의 검증을 위해 오염물질을 이용하여 총 12개 형태(3개 강우강도×2개 상태×2개 단계)의 실험을 진행하였다. 실험은 (1) 모의유입량 산정(강우강도 2.5 mm/hr: 0.00152 m3/s, 강우강도 3.395mm/hr: 0.00206 m3/s, 강우강도 6.870 mm/hr: 0.00326 m3/s); (2) 오염물질 채취 및 투입(4개 입경 사이즈의 25%씩 혼합); (3) 오염물질 제거효율 측정으로 구성하였고, 장치 초기상태와 운영상태로 구분하여 수행되었다. 강우강도별로 분석한 결과, 모든 강우강도에서 초기상태 및 운영상태 모두 오염물질 농도가 감소하였으며, 유입수 대비 유출수 오염물질 제거효율에서도 오염물질을 환경부 기준 80% 이상 제거하는 결과를 보였다. 특히 제거효율이 시간이 지남에 따라 서서히 증가하여 약 90%를 상회하였으며, 초기상태보다 운영상태에서 오염물질 제거효율이 더 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 개발한 와류형 미필터 비점오염저감장치로 효율적인 비점오염원을 제거할 수 있음을 증명하였다.

본 연구는 도시·산업지역의 넓은 불투수 지역뿐만 아니라 좁은 지역의 도로·교량이 통과되는 하천유역에서 발생되는 비점오염원을 초기우수로부 터 저감시킴으로써 하천수질의 오염을 줄일 수 있는 저감장치를 개발하여 실용화하고자 한다. 이를 위해 본 연구의 선행연구에서 취득한 자료를 기반으로 현장 성능시험용 저감장치를 개발하여 생화학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구량(COD), 총질소(T-N)와 부유물질(SS)의 저감효율에 대한 성능시험을 실시하였다. 성능분석 결과는 시간구간별 시험항목의 분석에서 그 성능이 우수한 것으로 확인되었다. 그 결과는 국립환경 과학원에서 제안한 비점오염 저감시설의 요구 저감효율을 충족시키는 것으로 나타나 실무활용이 가능할 것이다.

This study was performed to analyze the effects of a water circulation green area plan on non-point source pollution in Gimhae South Korea. A quantitative analysis of Arc-GIS data was conducted by applying a watershed model based on Fortran to investigate the changes to direct runoff and pollution load. Results showed that prior to the implementation of the water circulation green area plan in Gimhae, direct runoff was 444.05 m3/year, total biological oxygen demand (BOD) pollution load was 21,696 kg/year, and total phosphorus (TP) pollution load was 1,743 kg/year. Implementation of the development plan was found to reduce direct runoff by 2.27%, BOD pollution load by 1.16% and TP pollution load by 0.19% annually. The reduction in direct runoff and non-point source pollution were attributed to improvements in the design of impermeable layers within the city.

Impervious areas have been expanded by urbanization and the natural structure of water circulation has been destroyed. The limits of centralized management for controlling storm water runoff in urban areas have been suggested. Low impact development (LID) technologies have been promoted as a crucial alternative, establishing a connection with city development plans to build green infrastructures in environmentally friendly cities. Thus, the improvement of water circulation and the control of nonpoint source were simulated through XP-SWMM (storm water and wastewater management model for experts) in this study. The application of multiple LID combination practices with permeable pavements, bioretention cells, and gutter filters were observed as reducing the highest runoff volume by up to 70%. The results from four different LID installation scenarios indicated that permeable paving is the most effective method for reducing storm water runoff. The rate of storm water runoff volume reduced as the rainfall duration extended. Based on the simulation results, each LID facility was designed and constructed in the target area. The LID practices in an urban area enable future studies of the analysis of the criteria, suitable capacity, and cost-efficiency, and proper management methods of various LID techniques.

최근에 불투수층의 증가로 인하여 표면의 저류량이 감소하고 첨두유출과 전체 유출량은 증가한다. 첨두유출과 첨두유출 도달시간이 빨라지게 되면 홍수 발생률이 증가하여 도시유역의 피해를 증가시키며, 토양으로 침투되는 우수량이 감소하여 지하수위가 하강하게 되고 도시하천이 마르는 건천화가 진행되어 유역의 물 순환이 악화된다. 또한 하천 수질 오염의 원인은 점오염원과 비점오염원 등이 있는데, 비점오염원에 의한 오염이 점점 커져가는 양상이다. 이러한 이유는 도시유역이 지속적인 개발로 인해 불투수율이 증가하게 되어 초기강우에 오염물질이 하천으로 유입되고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 도시유역의 물순환 회복을 위한 투수성 포장 효과를 분석하며, 투수성 포장의 비점저감 효과 및 첨두유량 감소 효과를 분석하고자 한다. 도시유역 유출 모델인 SWMM을 이용하여 단기 유출 모의를 통하여 투수성 포장의 효과를 분석하였다.

도시화에 따른 불투수 면적의 증가는 개발이전에 비해 더 많은 강우 유출 및 수질악화를 초래하여 적절한 관리방안에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 대한 대안으로써 대두되어진 최적화관리기법(Best Management Practices, BMP)은 이러한 비점오염물질과 강우유출수를 저감하기 위한 방안으로 국내·외에서 많은 연구가 진행되고 있다. BMP 적용을 통한 목표 저감효과를 달성하기 위해서는 BMP별 성능을 비교분석하고 대상유역에 적합한 BMP를 선정하여 설계해야 한다. 현재 이와 관련한 모니터링 연구가 활발히 진행 중에 있으나 유역별로 기후와 지형조건이 상이하고, 미계측 유역의 경우 BMP 성능 예측에 한계가 있다. 이를 극복하기 위해서는 모니터링 연구와 더불어 대상유역의 기상조건과 지형 조건을 고려한 BMP 모형화 기법을 이용한 BMP 별 성능을 분석하는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 국내·외에서 강우유출수의 모의에 많이 이용되고 있는 SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 이용하여 충청남도 대천항 주차장을 대상으로 BMP 성능 모의를 실시하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 국제 우수 BMP Database에 수록되어 있는 사례의 결과와 식생저류지(bioretention) 및 투수성 포장(porous pavement)의 가상설치 시 예측되는 수문 및 수질 저감효과를 비교하였으며, 유출 및 수질 항목별 평균저감율 편차 범위가 -5.8∼+9.6%로 높은 적용성을 보였다. 향후 BMP 설계 및 저감효과 산정에 본 연구에서 제시한 BMP 모의 방법론의 활용이 가능할 것으로 판단된다.

Milyanggang mid-watershed is located in downstream of Nakdong river basin. The pollutants from that watershed have an direct effect on Nakdong river water quality and it's control is important to manage a water quality of Nakdong river. A target year of Milyanggang mid-watershed water environment management plan is 2013. To predict a water quality at downstream of Milyang river, we have investigated and forecasted the pollutant source and it's loading. There are some plan to construction the sewage treatment plants to improve the water quality of Milyang river. Those are considered on predicting water quality. As results, it is shown that the population of Milyanggang mid-watershed is 131,857 and sewerage supply rate is 62.2% and the livestock is 1,775.300 in 2006. It is estimated that the population is 123,921, the sewerage supply rate is 75.5% in 2013. The generated loading of BOD and TP is 40,735 kg/day and 2,872 kg/day in 2006 and discharged loading is 11,818 kg/day and 722 kg/day in 2006 respectively. Discharged loadings were forecasted upward 1.0% of BOD and downward 2.7% of TP by 2013. The results of water quality prediction of Milyanggang 3 site were 1.6 mg/L of BOD and 0.120 mg/L of TP in 2013. It is over the target water quality at that site in 2015 about 6.7% and 20.0% respectively. Consequently, there need another counterplan to reduce the pollutants in that mid-watershed by 2015.