Title: Particle Size Distribution in Highway Runoff

Journal: Journal of Environmental Engineering

Author: Yingxiz Li, Sim-Lin Lau, Masoud Kayhanian, and Michael K. Stenstrom

본 논문의 저자 Michael K. Stenstrom 은 UCLA 토목환경공학과 교수로써 Clemson University에서 학사, 석사 및 박사를 취득하셨습니다. 15년 이상 stormwater 와 이들의 환경영향을 최소화 하는 연구를 수행하고 있으며 비점오염 배출 모델 개발 및 이들에 대한 정량화 연구를 진행하고 있습니다.

이 논문은 고속도로에서 강우 시 발생하는 Runoff 의 입도 분포 (Particle size distribution: PSD)에 관한 논문으로써 3곳에서 3번의 강우 event에 대해 실시하였으며 자체적으로 PSD 측정 기술을 개발한 내용을 바탕으로 storm이 진행될수록 변화하는 particle의 분포와 particle의 first flush effect (FFE) 에 대해 기술하고 있습니다.

주요 결론은 1) 미립자의 자연적인 aggregation을 방지하기 위해 샘플링 후 6시간 이내에 분석할 것, 2) Particle의 증가는 Runoff 시 TSS와 Turbidity의 증가와 동반, 3) Particle 변화는 분명한 FFE의 경향을 보였다.

이를 증명하기 위해 본 논문에서는 PNFF ratio를 적용하였습니다. PNFF ratio 란 normalized runoff diagram의 어떤 한 지점에서, normalized volume fraction으로 나눈 particle 의 normalized number로써 다음과 같이 표현 가능합니다.

 

where Q(t)=runoff flow rate (L3/T), Cp(t)=particle number concentration (L-3), V=total runoff volume of an event (L3), and N=total number of particles in an event

PNFF ratio 가 1에 가까워질수록 storm event가 끝나감을 의미하며 PNFF ratio를 활용하여 runoff 특징을 설명할 수 있습니다. 그에 대한 예시는 논문 1274 페이지에 제시되어 있습니다.

Lab 연구에 적용 가능한 내용: PNFF ratio는 Runoff의 종료를 단순히 유량의 감소나 기저유량으로 정의 또는 추정하는 것이 아닌 구체적인 ratio로 확정할 수 있기 때문에 현재 진행중인 Particle Size Map 에서 Particle의 시간적 분포에 따른 physical 한 의미를 부여함에 있어 객관적인 근거 자료로 활용 가능할 것으로 판단됨.

논문요약자: 차성민 (ichamini@gist.ac.kr)