• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.105-109
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• 2009

강우유출수의 기저유출(base flow)이 지표수 수질에 영향을 미치는 것은 잘 알려져 있다. 이 논문에서는 기저유출로 발생하는 질산성 질소가 수질에 미치는 영향을 USGS의 PULSE 소프트웨어를 사용하여 월별 지하수 유출량을 수문 분리하였다. 2005년도 금강유역의 갑천2 지점의 지표수 수질 및 유량자료를 사용하였으며, 지하수 수질자료는 정부기관 측정자료를 사용 하였다. 갑천2 지점의 상류는 농지 및 임야가 대부분이다. 수문분리 결과, 봄과 가을에는 하천유량의 85~95%가 기저유출 기여량이며 여름과 겨울에는 25~38%가 기저유출 기여량으로 나타났다. 갑천2 지점에서 질산성 질소의 월별 기저유출 부하량은 유역내 지하수의 평균 질산성질소 농도를 이용하여 산정하였다. 갑천2 지점에서 기저유출되는 질산성질소 부하량은 5.4 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$로 추정되었는데, 이는 갑천2 지점의 지표수 질산성 질소 부하량인 9.2 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$의 59%에 해당하는 값이다. 기저유출되는 질산성질소의 계절변화는 월별 질산성질소 부하량을 월별기저유출량으로 나누어 구하였는데, 우기시 질산성 질소의 기저유출농도가 높은 것으로 나타났다. 이 연구를 통하여 지하수 수질 모니터링이 지표수 수질 관리에 필요함을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.134-134
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• 2017

전 세계적으로 지구온난화로 인한 기후변화에 의해 다우지역의 집중호우 빈도 및 강도가 증가하여 치수 구조물의 설계 홍수 빈도를 초과하는 홍수 피해가 발생하고 있다. 이러한 피해를 경감하기 위한 홍수 예 경보의 선행시간 확보에는 정확한 강우 및 홍수예측이 필수적이다. 하지만 기존의 홍수예측 시스템은 관측 강우를 수문모형의 입력 자료로 사용하여 홍수 유출량을 계산하게 되는데, 태풍 및 국지성 집중호우 등과 같은 기상조건에서는 관측강우를 이용하여 홍수 예 경보 시스템을 운영할 경우 선행시간 확보의 어려움으로 인해 방재 효율성이 감소하게 된다. 이에 예측유량의 선행시간을 확보하기 위해서 정확한 강우예측이 선행되어야하며, 이를 위해서는 기상과 수자원 분야의 연계를 통한 홍수 예 경보 시스템 구축이 하나의 대안으로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 최근 기후 변화로 인한 국내의 홍수기 강우의 시 공간적 집중 현상으로 인한 호우 피해와 관련하여 신속하고 정확도 높은 홍수 예보의 중요성을 인지하고, 이에 대해 단기간 수치기상예보 자료를 활용하여 국내에 그 적용성을 평가하였다. 수치예보자료는 일본 기상청의 수치기상예보 모델인 중규모 모델(Meso-Scale Model, MSM)을 이용하였으며, 수문 모형은 강우-유출-범람모델(Rainfall-Runoff-Inundation, RRI)을 사용하였다. 대전광역시의 도심지를 통과하는 갑천유역을 대상 유역으로 하였으며, 홍수경보가 발생했던 강우 사상에 대해 강우 및 홍수 예측 정확도를 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.316-316
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• 2018

전 세계적으로 다양한 기후변화로 인해 홍수나 가뭄이 자주 발생하고 있다. 이러한 변화에 대응하기 위해 하천관리가 필요하며 효율적인 하천관리를 위해서는 직접유출뿐만 아니라 기저유출에 대한 관리가 필요하다. 건기 및 청천시의 하천유량의 대부분을 구성하는 기저유출은 하천의 건천화와 가뭄 등을 해결하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 땅 속을 이동하는 기저유출의 특성상 정확한 측정이 어려워 직접유출에 비해 제한적으로 연구가 수행되어왔다. 특히 유역의 토지이용변화와 기후변화에 따른 기저유출 변화 특성에 대한 연구는 더욱 미비하다. 따라서 본 연구에서는 토지이용변화를 평가한 후 기후변화 시나리오를 이용하여 기후변화와 토지이용 변화에 따른 기저유출 특성을 분석하고자 한다. 우선적으로 갑천 유역에서의 유출량 모의를 위해 장기간 유역단위 유출 및 수질 모의가 가능한 SWAT모델을 사용하였다. 모의된 유출량은 자동보정모듈인 SWAT-CUP을 통해 검 보정을 수행하였다. 그리고 토지이용과 토지이용변화 요소간의 관계를 정량화하여 토지이용변화를 모의할 수 있는 CLUE-S모델을 통해 미래 토지이용변화 자료를 구축하여 SWAT모델의 입력자료로 사용하였다. 또한 기후변화 시나리오인 RCP 시나리오를 SWAT모델 내 기상 입력자료로 사용하였다. 최종적으로 모의 된 미래 유출량은 직접유출과 기저유출 분리가 가능한 WHAT 시스템의 입력자료로 사용하여 미래 토지이용변화와 기후변화를 고려한 기저유출량을 분석하였다. CLUE-S모델을 이용하여 미래 토지이용변화를 예측한 결과 Kappa 값이 0.5 이상으로 미래의 토지이용을 잘 예측하는 것으로 나타났다. 또한 SWAT모델을 통해 모의된 유출량 검 보정 결과 $R^2$와 NSE가 0.7 이상이므로 모델이 자연현상을 잘 모의하는 것으로 판단된다. 미래 토지이용변화와 기후변화가 적용된 SWAT모델을 통해 모의된 유출량을 WHAT 시스템에 적용하여 미래 기저유출을 분석한 결과 도시의 증가, 농지의 감소 그리고 미래 극한사상에 따른 첨두유출량의 증가로 인해 전반적으로 직접유출은 증가하고 기저유출은 감소하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 향후 다양한 토지이용변화와 기후변화를 고려한 갑천 유역에서의 기저유출 특성을 파악하는 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것이며 향후 도시화 및 가뭄이나 건기 시 효율적인 하천관리 방안을 수립하는데 방향을 제시 할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1119-1123
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• 2010

유역내의 강우량을 통하여 유역 출구지점에서의 유출량을 예측하고, 그에 따른 대비를 세우는 것은 매우 중요하다. 유역내의 강우량은 유역내의 강우관측소에서 얻어지는 실시간 자료를 통하여 알 수 있지만, 강우 관측소의 강우 자료가 유역 출구지점에서의 유출량이나 하천 흐름의 특성에 어떠한 영향을 주는지는 알 수 없다. 유역 내에서 강우 관측소가 유출량 또는 하천의 흐름에 긍정적인 영향을 줄 수도 있지만, 부정적인 요소가 될 수도 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 유역 내 강우 관측소가 출구지점 유출량과 흐름특성에 어떠한 영향을 미치는지 판단하고 최적의 강우 관측소 조합을 찾아 내 하천 흐름의 특성과 유출량을 예측하였다. 본 연구에서는 갑천 유역 내의 6개 강우관측소와 유역 출구지점의 유출량과 하천 흐름에 영향을 줄 것이라고 판단되는 유역 주변의 강우 관측소 7개, 총 13개의 강우 관측소를 선정하였다. 13개의 강우 관측소에서 12, 11개씩 선택하여 총 90개의 부분집합을 구성하고, 유전자 알고리즘을 통하여 실제 유출량에 가장 비슷한 결과를 보이는 강우 관측소 조합을 찾아내고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.275-279
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• 2016

기후변화에 따른 강수량변화와 기온변화에 의한 영향이 수질변화에 영향을 미칠 수 있으며, 하천, 호소 등 취수원의 상수도 질적 저하, 나아가 잠재적인 공중보건에까지 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 IPCC 에서 발표한 지구기후모형 GCMs의 시나리오 자료를 바탕으로 기상청이 운영하는 기후변화센터의 RCP 시나리오 4.5, 8.5의 데이터 중 금강유역에 기후변화 시나리오 자료를 이용하여 GWLF 모형을 사용하여 금강 유역의 갑천 및 논산천, 대청댐 등 소유역의 2000년부터 2100년까지의 미래 오염 부하량을 모의 하였으며, 연구 결과 RCP 4.5의 경우 오염 부하량이 2100년 까지 전반적으로 증가하는 추세를 보이며, RCP 8.5의 경우 2100년까지 감소하는 추세를 보인다.

• 농업과학연구
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• 제36권1호
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• pp.87-98
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• 2009

대전 3대 하천의 하나인 갑천의 유등천 합류전 지점의 하천유지유량 확보를 위해 상류 유역에 금곡지와 괴곡지를 각각 설치하는 경우 각각 장안지, 방동지의 기존 저수지를 포함하여 직렬, 병렬 연계 운영을 반영하여 목표 지점의 유량을 1966년부터 2007년까지 모의하여 효과를 분석한 결과 다음과 같다. 첫째, 방동지-금곡지 직렬 연계에 의해 금곡지로부터 용수공급능력을 분석한 결과 연평균하여 하천유지유량 공급량은 6.83백만 $m^3$, 용수공급량/유역면적은 403.4 mm, 단위유역 용수공급량/강우량 비율은 33.0 %, 용수공급량/유입량 비율은 96.4 %, 용수공급량/저수량 비율은 81.9 %, 유입량/저수량 비율은 112.3 %였다. 둘째, 장안지-금곡지 병렬 연계를 고려한 갑천지점의 유량을 분석한 결과 유황은 연평균하여 풍수량 $4.806m^3/s$, 평수량 $2.217m^3/s$, 저수량 $1.140m^3/s$, 갈수량 $0.887m^3/s$로 분석되었으며, 평균갈수량은 목표유량 $1.486m^3/s$보다 $0.599m^3/s$ 적게 나타났다. 셋째, 장안지-방동지 병렬 연계에 의해 괴곡지 유입량을 모의하였고, 괴곡지로부터 용수공급능력을 분석한 결과 연평균하여 하천유지유량 공급량은 49.60백만 $m^3$, 용수공급량/유역면적은 246.5 mm, 단위유역 용수공급량/강우량 비율은 19.4 %, 용수공급량/유입량 비율은 40.8 %, 용수공급량/저수량 비율은 412.1 %, 유입량/저수량 비율은 1,189.8 %였다. 넷째, 괴곡지 방류를 고려한 갑천 지점의 유량을 분석한 결과 유황은 연평균하여 풍수량 $4.501m^3/s$, 평수량 $2.277m^3/s$, 저수량 $1.743m^3/s$, 갈수량 $1.564m^3/s$로 분석되었으며, 평균갈수량은 목표유량 $1.486m^3/s$보다 $0.078m^3/s$ 높게 나타났다. 요약하면 괴곡지를 설치하는 것이 금곡지를 설치하는 것보다 갑천 지점의 하천유지유량을 확보하는데 효율성이 높은 것으로 분석되었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.64-67
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• 2006

The main purpose of this research was to investigate the effects of urbanization on the groundwater system in the Gap river basin, a sub-basin of the Geum river basin. In this analysis, we constructed a water cycle analysis system using SWAT. Then, changes in soil moisture and recharge rate due to land-use changes were investigated using different land-use data estimated in 1975 and 2000. Simulation results were analyzed for both draught (2001) and flood (2003) years to take into account different hydrologic conditions. It was shown that recharge rate in the most urbanized area (31% change) was reduced by 17% for both periods due to urbanization. The results also indicated that soil moisture decrease due to urbanization was more sensitive in the drought year (2001) than in the flood year (2003), We expect that the results of this research can contribute to providing useful information for managing urban rivers considering river restoration and flood control.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권7호
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• pp.537-551
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• 2011

본 연구에서는 앞선 연구를 통해 선정된 최적 입력 자료 조합을 이용하여 한강수계의 왕숙천과 금강유역의 갑천에 대한 Takagi-Sugeno 퍼지기법과 신경망을 연계한 뉴로-퍼지 홍수예측 모형을 구축하였다. 구축된 뉴로-퍼지 홍수예측 모형을 한강수계의 왕숙천과 금강유역의 갑천에 적용하여 30분, 60분, 90분, 120분, 150분, 180분의 선행시간에 대해 각각 홍수예측을 수행하였다. 선행시간별 예측수위를 관측수위와 비교한 결과 안정되고 정확도 높은 홍수예측을 하는 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 정량적 평가를 위해 평균제곱근 오차(Root Mean Square Error)와 같은 통계지표를 산정하여 모형의 적용성을 검증하였다. 검증 결과 모든 통계지표에서 큰 오차 없이 성공적으로 홍수예측이 모의됨을 확인할 수 있었다. 본 연구결과는 향후 중소하천에서 충분한 선행시간을 확보한 정확도 높은 홍수정보시스템의 구축에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제14권2호
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• pp.28-39
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• 2011

본 연구는 HyGIS-SWAT 모형을 이용하여 환경부의 대분류/중분류에 따른 유출부하 특성을 평가하고, 토지피복변화에 따른 유출부하 특성을 평가하는 것을 목적으로 하고 있다. 대분류와 중분류 토지피복변화는 두 유역 모두 시가지 지역과 농업지역이 팽창하고 산림지역이 감소하는 것으로 분석되어 현재 지속적으로 도시화가 확대되는 추세를 반영하고 있는 것으로 판단된다. 분류항목특성에 따른 분석결과는 무심천유역의 경우 첨두유출은 상승하였고, 연총유출량은 감소하는 것으로 분석되었다. 구축시기에 따른 특성 분석결과는 갑천유역의 경우 첨두유출은 감소하고, 총유출은 증가하는 것으로 나타났다. 토지피복변화 시나리오는 도시화 확대와 농업지역 확대의 3가지 시나리오를 적용하여 분석하였다. 분석결과 도시화 및 농업지역 확대 시나리오 모두 유출 및 유사농도가 증가하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.867-880
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• 2006

많은 수의 매개변수와 복잡한 구조를 가진 수문모형의 적용 시 세밀하고 강력한 모델 검 보정이 요구된다. 본 연구에서 금강유역에 위치한 갑천 소유역에 준 분포형 모형인 SWAT모형을 이용하여 다 목적 지점 검 보정 방법을 제시하였다. 모형의 보정 전 민감도 분석을 통한 각 소유역별로 특성 분석이 이루어 졌고, 유출에 민감한 매개변수들을 추정하였다. 그리고 최소한의 보정을 통한 모형의 유효성을 높이기 위해, 관측된 데이터로부터 매개변수 값을 선보정하는 과정을 거쳤다. 그 결과 각 소유역 별로 다른 매개변수들의 민감도가 나타났다. 관측유량에 대한 보정 단계에서 $R_{eff}$는 0.41-0.84, $R^2$은 0.5-0.86 값으로 신뢰성 있는 결과를 얻었다. Recursive digital filter로 추정된 기저 유출량을 약 2% 범위에서 산정하였다. 관측 지하수 수위와의 비교에서도 전체적으로 관측된 지하수 수위의 시간적 변동추이와 변동 폭을 잘 나타내었으며, $R^2$는 0.69로 만족스러운 결과를 보였다. 결론적으로, 다 목적 지점 방법의 사용은 모형기 구조와 추정된 매개변수들에 높은 신뢰도를 제공하였다.