• Original Article

    Effects of Hydrogeomorphology and Watershed Land Cover on Water Quality in Korean Reservoirs

    우리나라 저수지 수질에 미치는 수문지형 및 유역 토지피복의 영향

    Hyunsuk Cho, Hyung-Jin Cho, Kang-Hyun Cho

    조현석, 조형진, 조강현

    In order to study the water quality status and its causal environmental factors, the water quality variables of chemical oxygen demand (COD ...

    우리나라 저수지의 수질 특성과 이에 영향을 미치는 환경요인을 파악하기 위하여, 운영목적, 수위변동 및 지리적 분포가 다양한 73개 저수지를 선정하여 수질 요인으로 화학적산소요구량 ...

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    In order to study the water quality status and its causal environmental factors, the water quality variables of chemical oxygen demand (COD), chlorophyll a (Chl a), Total phosphorus (TP), and total nitrogen (TN), the hydrogeomorphologic variables of water level fluctuation, total water storage, dam elevation, watershed area, and shoreline development index, and the land cover variables of forest, agricultural area, and urbanized area in the watershed were investigated in total 73 reservoirs with various operational purposes, water level fluctuation and geographical distribution in South Korea. The water quality was more eutrophic in the reservoirs of the more urbanized and agricultural area in ​​the watershed, the low altitude, the narrow water level fluctuation, the narrowed watershed area, and the more circular shape. In terms of the purposes of reservoir operation, the reservoirs for agricultural irrigation were more eutrophic than the reservoirs for flood control. The results of the variable selection and path analysis showed that COD determined by Chl a and TP was directly affected by water level fluctuation and the shoreline development of the reservoirs. TP was directly affected by the urbanized area of ​​the watershed which was related to the elevation of the reservoir. TP was also influenced by the water level fluctuation and the shoreline development. In conclusion, the eutrophication of the reservoirs in Korea would be influenced by the land use of the watershed, hydrological and geographical characteristics of the reservoir, water level fluctuation by the anthropogenic management according to the reservoir operation purpose, and the location of the reservoirs.


    우리나라 저수지의 수질 특성과 이에 영향을 미치는 환경요인을 파악하기 위하여, 운영목적, 수위변동 및 지리적 분포가 다양한 73개 저수지를 선정하여 수질 요인으로 화학적산소요구량 (COD), 엽록소 a (Chl a), 총인 (TP), 총질소 (TN)를, 수문지형 요인으로 연수위변동폭, 총저수량, 댐의 고도, 유역 면적, 호안발달도 (shoreline development index)를, 토지피복 요인으로서 산림, 농경지 및 도시화지역의 면적비율을 조사하였다. 저수지 수질은 유역의 도시화지역과 농업지역의 면적 비율이 크고, 고도가 낮고 연수위변동폭과 유역면적이 좁으며 총저수량이 적고 원형에 가까운 형태의 저수지에서 더욱 부영양화가 심하였다. 저수지 운영목적에서는 농업용수용 저수지가 홍수조절용 저수지보다 수질이 좋지 않았다. 변수선택과 경로분석의 결과에서, TP에 의한 Chl a에 영향을 받는 COD는 수위변동폭과 호안발달도에 의하여 직접적으로 영향을 받았다. 또한 TP는 유역의 도시화면적에 의하여 직접적으로 영향을 받으며 토지이용은 저수지의 고도와 관련이 있었다. 한편 TP는 수위변동폭과 호안발달도에 영향을 받았다. 결론적으로 우리나라의 저수지 부영양화는 유역의 토지이용, 수문적, 지형적 특성에 의하여 영향을 받으며, 특히 저수지 운영목적에 따른 인위적인 물관리에 의한 수위변동과 저수지의 위치에 의하여 수질 특징이 결정된다고 생각된다.

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    June 2019
  • Review Article

    Fluvial Processes and Vegetation - Research Trends and Implications

    하천과정과 식생 - 연구동향과 시사점

    Hyoseop Woo, Kang-Hyun Cho, Chang Lae Jang, Chan Joo Lee

    우효섭, 조강현, 장창래, 이찬주

    We’ve reviewed existing studies on the interactions among vegetation, hydrology, and geomorphology in the stream corridors, adding one more factor of ...

    본 연구는 전통적 수문지형학 범주에서 식생요소를 추가하여 식생-수문-지형 간의 상호작용을 연구한 국내외 성과를 정리, 분석한 것이다. 이 분야는 전통적 하천관리는 물론 하천복원과도 ...

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    We’ve reviewed existing studies on the interactions among vegetation, hydrology, and geomorphology in the stream corridors, adding one more factor of vegetation in the traditional area of hydro-geomorphology. Understanding of the interactions among those three factors is important not only academically but also practically since it is related intimately to the restoration of river corridor as well as management itself. Studies of this area started from field investigations in the latter part of the 20th century and focused on the flume experiments and then computer modelling in the 1990s and 2000s. Now, it has turned again to the field investigations of specific phenomena of the vegetative-hydrologic-geomorphologic interactions in detailed micro scales. Relevant studies in Korea, however, seem to be uncommon and far behind the international status quo in spite that practically important issues related directly to this topic have been emerged. In this study, we propose, based on the extensive literature review and authors’ own knowledge and experiences, a conceptual diagram expressing the interactions among vegetation, flow (water), sediment, and geomorphology. Existing relevant studies in Korea since the 1990s are classified according to the categorization in the proposed diagrams and then briefly reviewed. Finally, considering the practical issues of riparian vegetation that have emerged recently in Korea, we propose areas of investigation needed in near future such as, among others, long-term and systematic field investigations and monitoring at multiple river corridors having different attributes on vegetative-hydrologic-geomorphologic interactions, including vegetative dynamics for succession.


    본 연구는 전통적 수문지형학 범주에서 식생요소를 추가하여 식생-수문-지형 간의 상호작용을 연구한 국내외 성과를 정리, 분석한 것이다. 이 분야는 전통적 하천관리는 물론 하천복원과도 직접적으로 관련되어 있어 학술적으로나 실무적으로나 중요하다. 이 분야 연구는 20세기 중후 반부터 시작하여 현지조사-실내실험/수치모형의 단계를 거쳐 21세기 들어 다시 현장에서 정밀, 장기 조사 단계로 가고 있다. 그러나 이 분야 국내 관련연구는 매우 미흡하다. 본 연구는 국내외 관련 연구성과를 분석하고 저자들의 지식과 경험을 토대로 식생-수문-지형 간 상호작용을 설명하는 개념적 모형과 그에 따른 6개의 유형을 제안하였다. 국내 관련연구는 제안된 6개 유형에 따라 분류하고 검토하였다. 다음 국내에서 실제 나타나는 하천식생 관련이슈들을 고려하여 향후 시급히 필요한 연구로서 식생-수문-지형 간 상호작용의 이해를 위해 특성이 서로 다른 복수의 하천에서 이에 대한 장기적, 체계적, 집중적 조사연구 (모니터링) 등 다수를 제안하였다.

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    June 2019
  • Original Article

    Evaluation of the Impact of Abandoned Channel Restoration on Zaco platypus habitat using the Physical Habitat Simulation: A Case Study of the Cheongmi-cheon Stream in Korea

    물리서식처 모의를 이용한 구하도 복원이 피라미의 서식처에 미치는 영향 평가: 청미천 연구 사례

    Seung Ki Kim, Sung-Uk Choi

    김승기, 최성욱

    This study investigated the impact of abandoned channel restoration on fish habitat using the physical habitat simulation. The study area is a ...

    본 연구에서는 물리서식처 분석을 이용하여 구하도 복원에 따른 어류서식처의 영향을 분석하였다. 연구대상지역은 청미천의 1.2 km 구간이다. 연구 대상 지역에서 구하도 복원은 ...

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    This study investigated the impact of abandoned channel restoration on fish habitat using the physical habitat simulation. The study area is a 1.2 km long reach of the Cheongmi-cheon stream. In the study area, the restoration of the abandoned channel was carried out from July 2012 to December 2105. Physical habitat simulations were carried out for both cases before and after the restoration. The River2D model and habitat suitability curve were used for hydraulic and habitat simulations, respectively. Zacco platypus, which is a dominant fish species in the study area, was selected as target fish for the physical habitat simulation. Hydraulic simulations were carried out before and after restoration for various discharges. Then, composite suitability index and weighted usable area were calculated before and after restoration and changes in the physical habitat of Zacco platypus were discussed. Simulation results indicated that the abandoned channel restoration is effective in creating fish habitat and mitigating the degradation of fish habitat from the high flow condition.


    본 연구에서는 물리서식처 분석을 이용하여 구하도 복원에 따른 어류서식처의 영향을 분석하였다. 연구대상지역은 청미천의 1.2 km 구간이다. 연구 대상 지역에서 구하도 복원은 2012년 7월 부터 2015년 12월 까지 수행되었다. 복원 전과 후에 대하여 물리서식처 분석을 실시하였다. 이때, 수리해석을 River2D 모형을 이용하였으며 서식처분석을 위하여 서식처 적합도 지수 곡선을 이용하였다. 대상어종은 연구대상지역의 우점종인 피라미를 선정하였다. 복원 전과 후의 조건에 대하여 다양한 유량에 대하여 수리해석을 실시하였다. 이후 구하도가 복원 되기 전과 후의 조건에서 복합 서식처 적합도 지수와 가중가용면적을 계산하였으며, 피라미의 물리서식처 변화에 대하여 분석하였다. 모의 결과 구하도가 복원될 경우 어류의 서식처 영역이 증가되었으며, 큰 유량에 대하여 서식처의 감소를 방지하는데 효과가 있음을 확인하였다.

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    June 2019
  • Original Article

    Field Applications of Non-powered Downward Water Circulation System to Improve Reservoir Water Quality

    저수지 수질개선을 위한 무동력 하향류 수류순환시스템의 현장적용성

    YeoJu Jang, HyunMan Lim, JinHong Jung, JaeRho Park, WeonJae Kim

    장여주, 임현만, 정진홍, 박재로, 김원재

    Eutrophication has occurred due to the inflow of various water pollutants in many Korean reservoirs with low depth, and algal blooms of ...

    국내의 많은 저수심 저수지들은 다양한 수질오염물질의 유입으로 인해 부영양화가 진행되고 있으며, 해마다 반복적으로 표층의 녹조 발생과 저층의 빈산소화를 겪고 있다. 이를 방지하기 ...

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    Eutrophication has occurred due to the inflow of various water pollutants in many Korean reservoirs with low depth, and algal blooms of surface layer and low oxygenation of deep layer have repeated every year. There are several existing technologies to alleviate the stratification of reservoirs, but it is difficult to apply them in field sites due to the necessity of electric power and low economic efficiency. In this study, a non-powered water circulation system using natural energy of wind and water flow has been developed, and two test-beds constructed in the reservoirs with different conditions and examined its field applicability. Through computational fluid dynamics (CFD) simulation, it has been shown that the water circulation system could induce the downward flow to mitigate the stratification between surface and deep layers, and its influence radius could reach about 30 m. As a result of long-term monitoring of the test-beds, various water quality improvement effects have been observed such as moderation of DO fluctuation by water circulation, reduction of DO supersaturation and prevention of excessive pH rising. In order to improve the applicability of the water circulation system, it is considered necessary to review countermeasures against flood and depth conditions of each reservoir.


    국내의 많은 저수심 저수지들은 다양한 수질오염물질의 유입으로 인해 부영양화가 진행되고 있으며, 해마다 반복적으로 표층의 녹조 발생과 저층의 빈산소화를 겪고 있다. 이를 방지하기 위한 대책으로 저수지의 성층현상을 완화하는 기존 기술들이 있으나 대부분 동력이 필요하며 비경제적인 측면으로 인해 도입이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 바람과 수류의 자연에너지를 활용하는 무동력 수류순환시스템을 개발하고 상이한 조건을 갖는 두 저수지를 대상으로 테스트베드를 구축, 운영하여 현장적용성을 검토하였다. 수류순환시스템을 모사한 전산유체역학 (CFD) 모의 결과, 하향류가 유도되어 표층과 심층 사이의 성층현상을 완화시키고, 영향반경은 약 30 m에 달하는 것으로 해석되었다. 테스트베드에 대한 장기 모니터링 결과, 수류순환 작용에 의해 DO의 변동을 완만하게 하고, DO 과포화 현상을 저감하며, pH의 과도한 상승을 방지하는 등 다양한 수질개선 효과가 관찰되었다. 본 수류순환시스템의 현장적용성을 제고하기 위해서는 홍수시 및 저수심 조건에 대한 대응방안 마련이 필요한 것으로 판단된다.

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    June 2019
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    Experimental Study on Levee Monitoring System for Abnormality Detection Using Fiber Optic Temperature Sensing

    광섬유 온도 센싱을 활용한 제방의 이상 감지 모니터링 시스템에 대한 실험 연구

    Myeonghui Ahn, Dongwoo Ko, Un Ji, Joongu Kang

    안명희, 고동우, 지운, 강준구

    Medium-scale levee experiments were performed to monitor the infiltration and failure of levee body by applying fiber optic temperature sensing. In this ...

    본 연구에서는 광섬유 온도 분포 센싱을 통한 제체의 침투 및 붕괴와 같은 물리적 변화 현상을 모니터링하기 위해 중규모 제방 수리실험을 수행하였다. 본 ...

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    Medium-scale levee experiments were performed to monitor the infiltration and failure of levee body by applying fiber optic temperature sensing. In this study, bio-polymer soil was spread in the levee slope to increase the strength and intensity. Therefore, the infiltration and failure by overflows were produced in a different way compared to general soil type of levees. This was also observed in the experiment data for temperature changes monitored by fiber-optic distributed temperature sensing system. Through the analysis of temperature changes at specific location by time, the location and initiation time for physical changes and infiltration in levee body could be identified based on temperature variation. In this experiment, the time of rapid changes in temperature was ahead in the inland slope rather than the forceland slope. It was corresponding to the levee failure sequence of first inland slope failure and then the forceland slope failure.


    본 연구에서는 광섬유 온도 분포 센싱을 통한 제체의 침투 및 붕괴와 같은 물리적 변화 현상을 모니터링하기 위해 중규모 제방 수리실험을 수행하였다. 본 실험의 중규모 실험 제방은 바이오폴리머 흙을 제방 전면에 도포하여 강도를 증진시킨 것으로 월류에 의한 침투 및 붕괴 현상이 일반 제방과는 다르게 나타날 수 있으며, 이러한 현상은 광섬유 온도 분포 센싱을 통해 획득한 온도 변화 정보를 통해 분석할 수 있었다. 제체의 위치별 시간에 따른 온도 변화 자료를 통해 제체 내부의 물리적 변화 및 침투가 발생하는 위치와 시간을 판단할 수 있었다. 본 실험에서는 급격한 온도 변화 시점이 제외지 사면보다 제내지 사면에서 먼저 발생하였으며, 이는 실험에서 제내지 사면이 붕괴된 후에 제외지 사면이 붕괴된 순서와 일치하였다.

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    June 2019
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    Effect of Dissolved Effluent Organic Matter on Adsorption and Estrogenic Activity of Bisphenol A

    용존성 방류수 유기물질이 비스페놀 A의 흡착 및 에스트로겐 활성에 미치는 영향

    Jisu Yoo, Joorim Na, Jinho Jung

    유지수, 나주림, 정진호

    This study evaluates the effect of dissolved effluent organic matter (SE-dEfOM) from sewage wastewater treatment plants on the adsorption and estrogenic activity ...

    본 연구는 하수종말처리장의 용존성 방류수 유기물질이 비스페놀 A (BPA)의 흡착과 에스트로겐 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 특이적 자외선 흡수 (SUVA)와 형광 ...

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    This study evaluates the effect of dissolved effluent organic matter (SE-dEfOM) from sewage wastewater treatment plants on the adsorption and estrogenic activity of bisphenol A (BPA). Specific ultraviolet absorbance and fluorescence index analyses indicated that SE-dEfOM was mainly microbially derived non-humic substances differed from Suwannee River natural organic matter (SR-NOM) as reference. Both Langmuir and Freundlich models successfully explained the adsorption of BPA onto both SE-dEfOM and SR-NOM. Additionally, the SE-dEfOM showed higher binding capacities and affinities for BPA than those of SR-NOM, resulting in better reduction of the estrogenic activity of BPA. These findings suggest that the binding and toxicity of BPA are largely dependent on the source of organic matters.


    본 연구는 하수종말처리장의 용존성 방류수 유기물질이 비스페놀 A (BPA)의 흡착과 에스트로겐 활성에 미치는 영향을 조사하였다. 특이적 자외선 흡수 (SUVA)와 형광 지수 (FI) 분석 결과, 방류수 유기물질은 참조물질로 사용한 스와니강 자연 유기물질과는 달리 미생물 기원의 비휴믹성 유기물질 특성을 나타내었다. Langmuir와 Freundlich 모델 모두 방류수 및 자연 유기물질에 대한 BPA의 흡착을 잘 설명하였다. 방류수 유기물질은 자연 유기물질 보다 더 높은 BPA 흡착능을 보여주었고, 이에 따라 에스트로겐 활성 역시 더 많이 감소시켰다. 이러한 결과들은 유기물질의 기원에 따라 BPA 흡착능과 에스트로겐 활성 저감이 크게 영향을 받는 다는 것을 제시한다.

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    June 2019