• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.598-602
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• 2008

우기시 도시하천으로 유입되는 합류식 관거의 월류수에 의한 오염부하량에는 평상시의 기본 하수량 및 오염부하량이 포함되기 때문에 이에 대한 사전 평가가 필수적이다. 또한, 장기유출에 있어서 건기시 하수유량 및 처리수의 방류량은 중요한 요소로서 현재 실무에서 사용하고 있는 SWMM, STORM 모형에서 기본값으로 제시되고 있는 건기시 유량에 대한 시간 및 일하수량비는 외국의 자료를 바탕으로 한 계수값으로서 이에 대한 검토 및 평가가 필요하다. 따라서, 이 연구에서는 국토해양부 도시홍수재해관리기술연구단에서 운영중인 서울 군자 배수구역의 일년간 건기유량 관측자료를 활용하여 요일별, 시간별 평균유량을 산출하였으며, 그 경향성 분석을 분석하였다. 또한, 기존 모형에서의 기본값들과의 비교를 통하여 그 적정성을 검토하고 국내 자료에 근거한 시간 및 일하수량비를 제시하였다. 시간별 일하수량비의 경우에서는 STORM 모형과는 다소 상이하였으나 SWMM 모형과는 비교적 그 경향이 일치하였다. 관측자료의 분석결과에 의하면 $23{\sim}06$시까지의 시간별 하수량이 매우 적은 것으로 분석되었으며 이는 해당 시간대에 유동인구가 적은 군자 배수구역의 특징을 잘 반영한 것으로 판단된다. 한편, 요일별 일하수량비를 비교한 결과 기존모형의 경우에서 보다 주말기간에는 상대적으로 큰 값을 나타내는 상이한 패턴을 보였다. 이 연구 결과는 다양한 도시 배수구역의 일하수량 경향의 분석을 통하여 도시유출 특성분석과 하수관거의 설계 및 관리에 유용한 자료로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2019

기후변화에 따른 강우량 변화는 유역의 수문학적 변화와 하천 침식, 토양유실 등 물리적 변화를 함께 동반하여 유역환경에 영향을 미치게 된다. 최근에도 강우 발생시 집중강우에 의해 짧은 시간에 많은 강우가 발생하여 홍수피해가 발생하고 있으며, 건기시에는 가뭄이 지속되고 있다. RCP 4.5 및 8.5를 활용한 미래 기후시나리오 예측에 따르면 강우량과 증발산량은 증가할 것으로 예측되고 있으나, 우기시의 강수량은 증가하고 건기시의 강수량은 감소하여 계절 간 강수의 불균형이 심화될 것으로 예측되고 있다. 이러한 변화는 강수량, 하천유량, 침투량 등 유역의 수문체계에 영향을 끼치게 되고, 유량의 변화에 따라 하상변동 등 하천형상의 변화가 발생할 수 있으며, 하천 형상변화에 따라 유량이 변화하고, 토사의 유입이 증가하여 수질이 변화하여, 유역 내 유량 및 수질변화에 따른 불확실성이 높아지게 된다. 최근 개발에 의한 불투수면의 증가와 집중호우의 발생으로 인한 유출량 증가에 따라 강우발생시 직접유출량은 증가하고 침투량은 감소하여 우기시에는 홍수 및 침수가 발생하고, 건기시에는 기저유출에 의한 하천유지용수가 감소하여 하천이 건천화되고 수질이 악화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 있다. 강수량과 강우패턴의 변화에 따른 유출량 변화는 유역의 물순환에 직접적인 영향을 미치게 된다. 홍수나 극한강우가 발생할 경우 유역의 수문학적 특성에 따라 직접유출량은 증가하고 상대적으로 침투 및 증발산양은 감소하게 되며, 건기시에는 하천이 건천화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 유량의 변화에 따라 수질 또한 악화될 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 기후변화에 따른 유역 유출량 변화 및 하천형상 변화예측을 위해 기후변화 시나리오를 이용하여 하천환경변화에 대한 전망을 예측하고, 유역의 유출량을 구체적으로 분석 할 수 있는 유역모형을 활용하여 유역의 물순환에 미치는 영향을 검토하고 물순환을 고려한 유량 및 수질부하량을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권spc1호
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• pp.1091-1103
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• 2018

한반도는 계절 및 지리적 위치에 따라 강수특성이 상이하여 수자원 관리 및 계획수립 시 홍수, 가뭄을 사전에 대비하는 것이 매우 중요하다. 더욱이 기후변화로 인한 강수 및 기온의 변화는 홍수 및 가뭄 등 수재해의 변동을 더욱 심화시킬 것으로 예상된다. 본 연구에서는 남한 5대강(한강, 낙동강, 금강, 섬진강, 영산강)을 대상으로 기후변화에 따른 우기(7~9월)와 건기(10~3월)에서의 미래 하천유량의 변화를 전망 및 분석하고자 한다. 이를 위해 CMIP5의 핵심실험인 2개 RCP 시나리오(RCP4.5, RCP8.5)를 이용하였으며, 적정 GCM (INMCM4 모형)을 선정하였다. 5대강 유역의 유량을 전망하기 위해 상세화된 기후변화 시나리오를 장기 강우-유출모형(PRMS 모형)의 입력으로 하여 유량해석을 수행하였다. 장기간의 자료를 활용하여 PRMS의 모형 매개변수를 추정하였으며, 과거기간(1976~2005년) 대비 미래 3기간(2025s, 2055s, and 2085s)에 대한 우기 및 건기시의 유량변화를 분석하였다. 평가결과, 건기에서의 유출량 감소는 RCP8.5 시나리오 대비 RCP4.5 시나리오에서 더 크게 나타났으며, RCP4.5 시나리오 하에서 2025s, 2055s 기간의 유출량은 -7.23%, -3.81% 감소하는 것으로 나타나 가까운 미래(2025s) 기간에서의 유출량 감소가 더욱 클 것으로 전망되었다. 먼 미래(2085s) 기간의 경우, 북부지역은 유량이 증가, 남부지역은 유량이 감소하는 것으로 나타났다. 한편, RCP 8.5 시나리오 하에서는 남부지역을 포함한 대부분의 지역이 가뭄에 대한 취약성이 높아지는 것으로 나타났다. 우기에서의 유출량 변화는 2개 RCP 시나리오 및 미래 전 기간에서 지역에 따라 유량이 증가(북부 및 서부지역) 또는 감소(남부)하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.94-94
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• 2017

지속적인 수질의 모니터링과 관리가 어려운 개발도상국의 경우, 모델링을 통한 병원균의 예측이 중요하다. Soil and Water Assessment Tool (SWAT)은 유역 모델로 병원균의 거동을 모의하는데 널리 활용된다. 하지만 SWAT이 모의하는 in-stream 모듈의 경우, 소멸, 부유, 퇴적의 단계만을 고려하여 정확도가 부족하다. 따라서 본 연구는 기존 모듈에 hyporheic exchange와 생장 단계를 추가하여 모듈의 성능 개선 및 열대 산지 유역에서의 병원균의 거동을 모의하였다. 본 연구는 몬순 기후 및 산지 지형을 가진 라오스의 Houay Pano 유역을 대상으로 대장균 (Escheichia coli, E.coli)의 거동을 2011년부터 2013년까지 일 단위로 모의하였다. 기존의 SWAT 박테리아 모듈의 경우, 소멸 단계만을 가지고 보정하였을 때 모델은 대부분 0의 값을 가졌고, 부유 및 퇴적 단계가 추가 된 후에는 우기시 대부분의 모델값이 관측값의 95% 신뢰 구간에 포함되었으나 건기에는 농도가 여전히 낮게 모의됨을 확인 할 수 있다. 건기 시 낮게 모의된 농도를 증가시키기 위해, 온도에 따른 생장 단계를 추가하였으며, 이때 생장 속도는 설정된 최소-최대 생장 온도 사이에서 최대값을 가진다. 하지만 온도에 따른 생장은 열대 기후의 특성상 전 기간에 걸쳐 동시에 증가하여 건기에만 낮게 모의된 농도를 보완하는 데는 한계가 있었다. Hyporheic exchange는 강바닥에 임시로 저장된 박테리아의 양이 특정 유량에 의해서 수계로 유입되는 현상으로, 본 연구에서는 일정한 양의 hyporheic flow를 가정하여 모의하였다. 결과적으로 Hyporheic exchange를 통해 유입되는 적은 양의 E.coli는 기존에 타당하게 모의된 우기의 농도는 그대로 유지하되, 건기에 낮게 모의된 농도는 증가시켜 기존 SWAT 모듈의 한계점을 잘 보완한 것을 확인 하였다. 결론적으로, 기존의 SWAT 모델은 건기 시 낮은 농도의 E.coli를 모의하기에 한계를 보였으며, 전 기간에 걸쳐 높은 온도를 유지하는 열대 기후에서 생장 단계는 이러한 한계를 보완하기에 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 그러나 적은 양이 전 기간에 걸쳐 동일하게 유입되는 hyporheic exchange의 경우, 건기에 낮게 모의된 농도를 증가시켜 기존의 한계를 보완할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권11호
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• pp.1081-1091
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• 2012

가뭄, 홍수와 같은 이상기후에 따른 낙동강 유역의 수문과 수질에 미치는 영향을 평가하기 위해 강우 시나리오기반의 장기유출 유역모의를 통해 지표유출과 오염부하량 발생 특성을 살펴보았다. 전반적으로가뭄년도에서는지표유출량감소에 따라 오염부하량 감소현상을, 홍수년도에는 강우유출 증가에 따른 부하량 증가를 나타냈으나, 상류유역의 댐 직 하류와 같은 특정유역에서는 가뭄 시 댐 운영으로 인한 방류효과와 토양수분량의 변화 등의 물리적 요인들로 인해 SS부하량의 증가현상이 나타났다. 가뭄에 따른 SS의 농도변화는 유량변화에 따라 민감하게 반응하여 가뭄년도의 평수량 및 갈수량 시기에 높은 농도분포를 나타내었고 T-P는 상대적으로 본류구간보다는 유량이 비교적 적은 지류구간에서 높은 농도범위를 나타내었다. 반면, 홍수년도의 경우SS와T-P 모두 기준년도와 유사한농도범위에서 완만한형태의 변화를보였다. 또한, 유출량이 적은 건기 시에는 SS 부하량 유출도 감소하지만 유출량이 증가할수록 부하량이 급격히 증가하는 반면, T-P의 경우 건기 시에 부하량 유출이 크고 강우 시에는 오히려 감소하여 건기일수와 강우패턴에 지배적으로 각기 다른 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.344-344
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• 2017

Cisangkuy 유역은 인도네시아 제3의 도시인 반둥시의 주요한 식수공급원으로 반둥시 남측에 위치하며, Citarum 강의 제1지류에 해당한다. Cisangkuy 유역은 복잡한 수계 및 다양한 관리주체로 인해 수자원 운영에 많은 어려움이 있다. 반둥의 연간 강우량은 2,380 mm로 강우량은 풍족하나, 강우패턴이 건기(4~9월)와 우기(10~3월)로 구분되어 기간별 극심한 강우량 차이가 발생한다. Cisangkuy 유역은 우기에 Cileunca 및 Cipanunjang 저수지에 최대한 유량을 확보한 후 건기에 유량을 방류하는 시스템으로 운영되고 있다. 특히, 이 두 저수지는 전력회사인 인도네시아 파워에서 관리하고 있으며, 저수지 하류에 3개의 소수력 발전소(Plengan, Lamajan, Cikalong)가 운영되고 있다. Cisangkuy 주 하천 수량의 대부분이 소수력 발전소의 발전용수로 활용하고 있고, 세 발전소를 거친 최종 수량의 일부를 취수장에서 취수하여 식수원으로 사용하고 있기 때문에 상수 수급에 많은 어려움을 겪고 있으며, 우기시 가뭄발생 현상이 잦아지고 있다. 이에 본 연구에서는 Cisangkuy 유역의 장기적인 가뭄으로 인한 유출량 감소에 따른 용수 용도별 공급가능 일수 및 운영안을 검토하였다. 이를 위해 MODSIM 모형을 이용하여 현재 용수공급 체계를 물수지 분석 모형으로 구축하고, 현재 물공급 운영체계에 대해 모형을 검증한 후, 우기인 12월~3월에 대해 가뭄발생을 고려한 물공급 가능일 수를 산정하였으며, 강우 미발생을 고려하여 유역의 유출량을 배제하고, 발전유량 및 생활용수를 우선순위로 적용하였을 때, 공급 가능일수와 관개용수 공급에 따른 가능일수를 검토하였다. 금회 Cisangkuy 유역에 대한 가뭄발생에 따른 용수공급 가능량에 대한 연구결과는 유역 물관리 기관인 BBWSC(Balai Besar Wilayah Sungal or Association of River Region)와 공동연구기관인 PUSAIR가 가뭄극복을 위한 자료로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.356-356
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• 2017

최근 국토교통부 홍수통제소에서는 가뭄대응을 위해 1, 3개월 갈수예보를 시범적으로 운영하고 있다. 국가재난 위기경보단계(관심, 주의, 경계, 심각)에 따라 분류된 기준유량과 예측유량의 비교를 통해 갈수상황을 판단하며, 그 중 기준유량은 일본의 정상유량 산정 기법에 의해 계산된다. 그러나 우기 건기에 따라 상이한 유입량 및 물 사용량이 정상유량 산정에 고려되지 않았고, 각 위기단계별 물 부족상황이 재현되지 못하였다. 또한, 하천유량 부족은 가뭄과 관계가 밀접함에도 불구하고, 가뭄상황과의 연계분석이 이뤄지지 않았다. 본 연구에서는 갈수빈도와 정상유량산정 모델을 이용하여 기준유량을 재설정하고 가뭄상황을 분석하였다. 대상유역은 영산강유역으로 선정하였고, 보고된 하천수사용허가량, 댐 용수 공급량 및 10년 이상 장기간 관측된 관측소별 일 유량자료를 활용하였다. 일 관측유량을 7일 이동평균으로 변환한 후, 유황분석을 통해 $Q_{90}$을 산정하였으며, 빈도별 $Q_{90}$을 계산하였다. 정상유량 산정 모델에서 입력 자료(자연유량, 댐 공급량 및 하천수 허가량)에 가중치를 두어 양을 조절하고 각 빈도에 맞는 관개기 및 비관개기 기준유량을 산정 하였다. 가뭄지수로는 국내 활용성이 높은 Standardized Precipitaion Index (SPI) 및 Standardized Runoff Index (SRI)를 선정하였고, 이를 지속기간 1, 3, 6, 12개월에 따라 일별로 계산하였다. 7일 평균 관측유량이 기준유량 이하일 때, 이시점을 전 후로 가뭄지수의 시공간적 특성과 가뭄의 지속기간 및 심도를 분석하여 가뭄상황을 제시하였다. 본 연구의 결과는 갈수예보 시 하천유량 부족에 따른 물수지 및 가뭄상황에 대한 직관적인 판단과 갈수기 효율적인 하천수 조정 협의에 기여할 것으로 본다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.389-389
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• 2021

불투수면의 증가는 유량변화 및 지하수위와 기저유출의 감소로 이어질 수 있으며 기저유량의 감소는 건기 시 하천의 유량공급까지 영향을 줄 수 있다. 이런 이유로 기저유량에 대한 정확한 분석 및 검증은 반드시 필요하지만 지표수-지하수를 고려한 통합적 해석의 어려움과 기저유출 분석에 대한 불확실성 및 기술적 한계로 분석이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 SWAT 해석을 통해 획득한 모의유량과 관측유량을 비교하여 R²값을 계산하였으며 SWAT-CUP을 이용하여 검보정을 실시한 후 기저유출량을 정량적으로 산정하고 비교하였다. 연구지역 모의기간은 실측 유량자료가 있는 4개년을 대상으로 모의 하였으며 SWAT-CUP을 이용한 검보정 시 모의 횟수는 연구자에 따라 다양한 기준을 제시하고 있지만 모의 시간 대비 최대 효율인 1,000회 수행하였다. 또한 관측유량에 대하여 SPE(Swat Parameter Estimator) 알고리즘으로 모의유량을 최적화하였다. 실측유량과 모의유량을 비교한 결과 SWAT 분석에 의한 R²값보다 SWAT-CUP을 이용하여 검보정을 수행한 R²값이 높게 나타나 검보정 효과를 확인하였다. 또한 검보정 전후에 대한 기저유량을 비교하기 위하여 SWAT Output Data를 이용하여 유역에 대한 지표수유출, 중간유출, 지하수유출 등을 추출하였다. 추출한 단위면적당 데이터를 단위환산을 통해 유출량으로 산정하였으며 검보전 전과 데이터를 비교하였다. 지표수-지하수를 고려한 통합적 해석의 어려움과 실측치의 부족, 분석에 대한 불확실성 등으로 기저유량에 대한 해석은 어렵지만 SWAT-CUP을 이용하여 검보정 및 불확실성 개선이 수행되면 좀더 정확한 유량을 계산할 수 있으며 이는 향후 연구지역 지표수-지하수 연계해석을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.445-445
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• 2015

비점오염의 특성에 대해 지속적으로 연구 중이지만 수문특성과 연관성이 크다 보니 그 일관성에 대해 확실한 기법이 개발되지 않았다. 기법 개발과 효과적인 오염원 관리를 위해 SWMM 등의 모형을 활용하고 있지만 투입된 노력과 시간에 비해 그 효율성이 매우 적은 편이다. 이런 부분을 보완하고자 본 논문에서는 기존의 비점오염량 산정방법이 아니라 낙동강유역의 도시화 특성 및 수문/기상자료와 처리장 운영자료를 활용한 차별화된 원단위법을 통해 비점 배출 부하량 산정방법을 제시하려고 한다. 배수구역 내 관거 시스템을 합류식으로 가정하였고 배수구역별 비점 발생형태는 하수처리장의 강우 유입량, 하수처리장의 우회유량(Bypass 유량), 하수처리구역의 CSO 유량 3가지로 구분 지었다. 유입 방류자료와 강우자료를 활용하여 임계강우량을 3mm로 설정하여 3mm이상일 경우에 우회유량이 발생한다고 가정하였고 우회유량 발생시 오염부하량 산정은 건기평균유량에 유량변동부하율을 곱하여 시간최대유량으로 전환한 후 강우 지속기간 동안만 우회유량이 발생하는 것으로 가정하였다. CSO 유량은 처리구역/배수구역 면적비에 따라 3개의 그룹으로 구분한 뒤 검증된 SWMM-온천천 모형의 각 소유역별 불투수면적비와 비교하여 유사한 소유역을 각 그룹의 대표유역으로 선정하였다. 선정된 소유역의 CSO 유량과 수문현상의 비선형적인 관계를 고려할 수 있는 신경망 기법을 적용하여 강우특성에 따른 CSO 오염부하량 산정을 실시하였다. 산정결과를 바탕으로 각 하수처리장별 비점저감 기여율을 산정한 결과 대구북부 처리장에서 21.56%로 가장 높은 효율을 보여줬으며 거창가조 지점에서 0.11%로 가장 낮은 효율을 보여주는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 낙동강유역 내 위치한 하수처리장의 효율성에 대해 알 수 있으며 개선되어야 할 처리장들을 알 수 있었다. 또한 획일화된 방법이 아닌 차별화된 원단위법을 통한 오염부하량 산정은 앞으로의 연구방향에 있어서 좋은 사례가 될 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권6호
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• pp.654-660
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• 2006

본 연구에서는 대전천에 위치한 오정천지역의 소유역을 대상으로 CSOs 배출특성에 관한 모델링을 실시하였다. SWMM을 이용하여 대상유역에서 $2001{\sim}2004$년까지의 연간 유량, 수질, 및 부하량 변화에 대하여 모의를 실시하였다. 모의결과에 의하면, 강우에 의해 발생된 SS 유출부하량은 강우가 집중되는 $7{\sim}8$월에 가장 높게 나타났으나, 이때 강우의 증가에 비하여 부하량의 증가는 크지 않았는데 이는 강우가 잦은 $7{\sim}8$월에는 짧은 건기일수로 인하여 유출수의 SS농도가 낮아졌기 때문이다. $2001{\sim}2004$년 동안의 유량과 수질을 기초로 유출부하량을 산정한 결과 SS가 연간 하천에 미치는 부하량은 건기에 9.3%, 우기에 90.7%로 우기시에 미치는 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 우기시에 우수토실에서 월류를 통해 유출되는 CSOs는 38.4%, 차집관거로 차집 되어 하수처리장 방류구를 통해 방류되는 부분은 61.6%로 산정되었다.