• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1661-1666
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• 2010

본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장에서 2009년 영농기간을 중심으로 담수된 논에서의 산화환원전위(Eh)의 변화와 시비에 따라 영양물질인 인(P)의 농도변화 특성을 파악함으로써, 논으로 부터의 인의 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2009년 5월부터 11월까지 논에서 담수의 총인(T-P)과 인산염 인($PO_4$-P)의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 T-P농도가 0.68 mg/L로 높게 나타났다. 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 높은 Eh는 산화경향을, 낮은 Eh는 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 Eh 값은 연속적으로 담수되었던 7월 중순까지는 74~112 mV 가량 나타냈고, 그 이후에는 담수상태가 아닌 경우가 많아 179~636 mV로 높게 나타났다. 논 담수의 T-P와 $PO_4$-P 농도는 분얼비 직후 1주일후까지 같이 상승하다가 T-P농도는 약 2주일까지 더 상승한 반면 $PO_4$-P 농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에는 담수가 끝나는 시점까지인 농도는 낮아졌다. 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만, 7월 이후로는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인 농도가 낮게 나타났는데 이는 7월 이후의 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 추정된다. 또한 논 담수위의 증감에 따른 $PO_4$-P 농도와 Eh 값을 회귀분석 한 결과 각각 정의 상관관계와 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 논 담수 및 시비에 따른 인의 유출부하 특성과 산화환원전위(Eh)의 변화 특성이 규명된다면, 향후 환경부하가 작은 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.281-281
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• 2023

최근 급격한 기후변화와 하천수 사용량의 증가로 수문학적 변동성이 증가하면서 지표수와 지하수의 통합 관리 필요성이 증대되고 있다. 이에 따라 SWAT-MODFLOW 모델은 지표수와 지하수 간의 수문학적 상호작용을 고려한 시공간적 지하수함양량의 분포와 하천과 대수층 간의 물 교환량, 장기 유출 및 수질 거동 해석 등에 널리 사용되고 있다. 그러나 이 모델은 국내 농업 유역 내 담수 논에서의 영농활동을 고려한 시단위 유출 및 수질 예측과 지표수-지하수 통합 해석에 어려움이 있다. 우리나라의 경우 전국 농지 면적 중 논이 약 50%를 차지하고 있음에도 불구하고 아직까지 국내 담수 논 특성을 고려하여 지표수-지하수 통합 해석이 가능한 수문 모델이 개발 된 바 없다. 이에 본 연구에서는 고해상도 시강우량에 따른 담수 논에서의 증발, 침투, 관개, 배수 등 모의가 가능한 Hourly SWAT-PADDY 모듈을 개발하고, SWAT-MODFLOW 모델의 수문 프로세스와의 연계를 통해 지표수-지하수 통합 해석이 가능한 Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델을 개발하였다. Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델은 사용자가 구축한 담수 논의 입력자료(담수, 관개, 낙수 일정 등)를 기준으로 논의 담수 및 비담수 시기에 따른 시단위 물수지 해석과 이를 고려한 유출량, 수질, 지하수함양량, 하천과 대수층 간의 물 교환량 산정이 가능하다. 본 연구에서 개발 된 Hourly SWAT-MODFLOW-PADDY 모델은 국내 농업 유역에서의 지표수-지하수 통합 관리 대책 수립 방향을 제시하기 위한 도구로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 향후 논의 관개 용수 공급원 연계를 통한 모델의 고도화 방안과 최적의 논 영농 데이터베이스가 마련된다면 보다 정량적인 물수지 해석 기반의 지표수-지하수 통합 모델링이 가능할 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1581-1585
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• 2006

본 연구에서는 새만금 담수호로 유입되는 유사량과 담수호의 장래퇴적분포를 추정하였다. GIS(Geographic Information System)와 범용토양유실량식(Universal Soil Loss Equation; USLE)을 적용하여 새만금 담수호 상류유역에서 발생하는 토양유실량을 산정하고, 총유실량-유사운송비(sediment delivery ratio) 법을 이용하여 담수호로 유입되는 유사량을 추정하였다. USLE에 의한 총 유실량은 2,804 천ton/yr, 새만금 소유역별 평균 유사운송비는 12%, 담수호 유입유사량은 328 천ton/yr으로 추정되었다. 새만금 담수호의 유효저수량과 유입량에 의한 포착효율(trap efficiency)을 고려하여 담수호에 실제 퇴적되는 양을 추정하고 새만금 담수호의 표고별 장래퇴적분포는 Lara method (USBR method)을 이용하였다. 새만금 담수호의 유사퇴적량은 302 천ton/yr으로 산정되었으며, Lara method에 의한 추정결과 5년, 10년 후 각각 새만금 담수호의 내용적이 0.4%, 0.7% 감소하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.488-488
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• 2021

본 연구에서는 논벼 이앙일수와 담수심의 변화가 논벼 수요량 산정에 미치는 영향을 분석해 보았다. 한국농어촌공사 관할지구인 금사, 중흥, 창평, 구성 지구를 대상으로 하여 2013년부터 2019년 기상자료를 활용하여 산정하였다. 이앙일수는 기존의 농업생산기반설계기준에서 제시한 일수 20일과 전국쌀전업농중앙연합회 소속 농업인을 대상으로 실시한 설문조사 결과를 기반으로 다양한 이앙기간을 적용하였다. 또한 담수심은 최소 0mm, 최대 100mm 범위에서 다양하게 적용해 보았다. 그 결과, 이앙기간이 길어질수록 이앙용수량이 증가하고, 궁극적으로 필지용수량과 논벼 수요량을 증가시켰다. 기존 설계기준인 20일의 이앙일수를 적용한 경우에 비해 이앙일수를 최대 51일 적용할 경우 필지용수량은 평균적으로 16.6 %, 논벼 수요량은 평균적으로 12.9 % 증가를 보였다. 이앙시기를 다르게 한 논벼 수요량과 현장의 농업용수 공급량을 비교 할 경우, 51일의 이앙기간을 적용한 논벼 수요량이 공급량과 가장 적은 차이를 나타내어, 이앙기간 51일이 실제 현장 여건을 가장 잘 반영하는 것으로 판단되었다. 담수심과 논벼 수요량과의 관계에서는 최소 담수심 증가는 수요량의 증가를 야기하였으며, 최대 담수심 증가는 수요량의 감소를 야기하였다. 통상적으로 필지에서 최소 담수심일 때 수요량이 발생하고, 최대 담수심일 때 유출량이 발생하는데, 논벼 생육기간동안 일별 담수심의 변화가 최소 담수심에 도달하여 수요량이 발생하는 일수가 최대 담수심에 도달하여 유출량이 발생하는 일수 보다 많기 때문에 발생된 결과로 사료된다. 따라서 논벼 생육기간 수요량이 크게 산정된 연도 일수록, 최소 담수심 변화가 수요량에 미치는 영향이 크게 나타났다. 결론적으로 이앙일수의 경우 농업현장을 기준으로 볼 때 기존 설계기준에서 제시하는 논벼 수요량은 실제로 소모되는 필요수량보다 작게 산정되는 것으로 파악되어 이앙일수를 현장여건에 부합되게 더 연장하여 적용하는 것이 필요하며, 담수심의 경우 기존의 설계기준보다 최소 담수심은 낮게, 최대 담수심은 높게 적용하는 것이 유효우량 산정에 적합할 것으로 사료된다. 또한 논벼 수요량 산정 결과의 신뢰도 향상을 위해 이앙시기, 담수심 조정 외에도 수로손실 및 침투인자 등에 대한 현장여건 반영도 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.292-292
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• 2019

하구에 조성된 담수호 (estuarine reservoir)는 하천 출구점이 해양과 만나는 지점에 방조제 건설을 통해 형성되는 인공 호수이다. 방조제 건설과 함께 간척을 실시함에 따라 생성되는 토지를 농업용지로 활용하는 경우, 담수호는 농업수자원으로서 활용될 수 있으며 담수호의 수질 문제는 영농 활동에 중요한 요소로 작용하게 된다. 담수호의 수질을 관리는 크게 유역 대책과 호내 대책으로 나누어 이루어지고 있으며, 담수호 수질 관리 계획 수립에 앞서 담수호 수질 관리 방안에 따른 담수호 수질의 영향을 분석하는 것이 중요하다. 실제 다양한 유역 대책과 호내 대책을 적용하면서 그 효과를 검증하기에는 시간 및 경제적 한계성을 지니고 있으므로, 유역 및 호소 수질 모델링을 통한 수질 관리 시나리오별 담수호 수질 모의가 효율적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 농업용수 목표수질인 IV등급을 상회하여 수질 관리를 위한 대책이 시급한 담수호를 대상으로 유역 및 호소 모의 모델을 연계하여 다양한 수질 관리 시나리오에 따른 호내 수질 모의 결과를 비교 검토하였다. 본 연구에서 사용한 유역 모델은 최근에 개발된 SWAT Plus 모델로 기존의 SWAT 모델의 수문 해석 요소 중 일부를 알고리즘 개선한 것이 특징이다. 호소 모의 모델로는 3차원 수리 및 수질 해석에 많이 활용되고 있는 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 이용하였다. 또한 두 모형을 연계 운영하여 모의의 정확도를 높이기 위한 매개변수 최적화를 수행하였다. 본 연구를 통해 수질 개선대책의 평가 및 추진가능성에 대한 분석을 수행하여, 정량적인 농업용수 수질 기준을 만족하기 위한 담수호 수질 최적관리방안을 도출하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.65-69
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• 2005

SWAT 모형은 우리나라 논 지역에서의 수리관행을 이행할 수 있도록 관개용수의 공급과 담수지역에 대한 성분해석에 대한 기본적인 틀을 갖추고 있으며, 각종 물관리 체계의 조작이 가능한 우수한 모형이다. 그러나, 실제 우리나라 농업지역에 관개용수를 공급하고 담수상태의 논 지역을 충분히 모사하지 못하고 있다. 따라서, 이러한 결함을 제거하기 위해서는 SWAT 모형의 관개용수공급과 관련한 내부 모듈의 전면적인 수정$\cdot$보완과 교체작업이 필요하였다. 이러한 SWAT 모형의 문제점 해결을 위해 우리나라 는 농사의 특징인 담수를 고려하고, 관개량 및 관개일정을 제어하여 담수 논에 대한 수문성분이 전체 하천유출을 포함하는 수문순환 과정에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 SWAT-AGRIMAN(SWAT-AGRIculture MANagement) 모형을 개발하였다. 개발된 SWAT-AGRIMAN 모형을 보청천 기대교 상류유역에 적용하였고, 적용결과를 SWAT 모형에 의한 모의결과와 비교$\cdot$평가하였다. 관개용수의 수원의 제기능 여부 및 담수상태의 유지여부와 논의 침투량 및 증발산량, 유역 출구에서의 유출량의 변화특성을 살펴보았으며, 실제 관측유량과의 유출율, 평균제곱근오차(RMSE), 모형효율계수(ME), 상관계수(CORRL), 결정계수($R^2$)의 비교$\cdot$분석을 통해 모형을 평가하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.11
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• pp.1087-1094
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• 2014

Saltwater pumping method can be used to mitigate saltwater intrusion in coastal aquifers. However, the saltwater pumping well may discharge large freshwater along with saltwater, thereby wasting precious resources. A double negative barrier was proposed: an inland well to capture freshwater and a saltwater well near the coastline to pump saltwater. A previous study anaylzed effects of double negative barriers in dispersion-dominated coastal aquifers and determined the critical pumping rate at the saltwater well which minimized the saltwater ratio at the freshwater well. However, the study resulted in 1~15% of saltwater ratios, which were too high, for example, for drinking water standards. This study analyzed cases that were considered in the previous study, but for advection-dominated cases, and found that freshwater with sufficiently low saltwater ratios could be developed at the freshwater well. In addition, for optimal groundwater management of a watershed not only the minimum saltwater ratio at the freshwater well but also the least freshwater wasted at the saltwater well must be pursued.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.83-83
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• 2015

최근 수자원 이용량의 증가 및 수자원 공급의 부족에 따라 대안으로 제시되고 있는 지하수 이용은 매년 크게 증가하고 있다. 내륙 지역의 지하수 개발 시와 비교할 때 해안 지역의 지하수 개발에는 해수침투 현상에 대하여 추가적 고려가 필요하다. 알려진 바와 같이 해안 지역의 과잉 양수와 해수면 상승 으로 해수침투가 더욱 깊이 침투하고 있는 실정이다. 이에 대해 정략적인 해수 침투길이 산정과 더불어 해수침투를 허용가능한 범위 내로 제한 시키는 지하수 개발이 필요하다. 해수침투 저감 공법에는 저투수차수벽 설치, 담수주입공법, 해수양수공법으로 크게 3가지로 구분할 수 있다. 저투수차수벽의 해수침투 저감 효율은 크지만 비용이 비싸다는 단점으로 본 연구에서 제외시켰다. 담수주입공법은 대수층에 담수를 주입하여 해수침투를 저감시키는 공법으로 인근에 양질의 수원을 필요로 하는 단점이 있다. 해수양수는 해안가에 양수정을 설치하여 해수침투를 저감시키지만 양수정에서의 담수가 혼합되어 담수낭비가 생기는 단점이 있다. 본 연구에서는 해안지하수의 해수침투를 저감시키기 위한 방법중 담수주입과 해수양수공법의 효율을 검증하고 각각 공법의 장단점을 비교하였다. 지하수 경계면 모델을 이용하여 각각의 수리수문 변수들이 미치는 영향과 해수침투 정도를 사례별로 연구하였다. 담수주입공법의 경우 담수주입량 많을수록 해수침투가 저감되는 경향이 있지만 최적의 담수주입량을 찾는데 목적이 있다. 해수양수공법에는 해수양수량이 증가하고 해수양수정의 위치가 해안선에 접할수록 해수침투 저감 효과가 있었다. 담수주입공법과 해수양수공법을 해수침투 저감을 위해 해안가에 적용할 경우 해당 지역의 특성을 면밀히 분석하여 적용해야 효과를 볼 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.433-437
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• 2015

XP-SWMM은 유한차분방법에 의한 천수방정식을 기반으로 하는 TUFLOW 엔진을 탑재하여 1차원 솔루션 엔진과 동적으로 연결하여 범람원에서의 흐름거동을 2차원으로 해석할 수 있다. 유역에서 발생한 모든 유출량은 해당 소유역의 노드(맨홀)로 유입되며 2차원 침수양상은 관로상태에 따라 노드를 통해 역류한 유출수에 의해서 폰딩(Ponding)되는 조건으로 모의한다. XP-SWMM의 침수범람 모의는 침수범람 상황을 가시적으로 보여주는데 상당한 강점을 가지고 있으나 실제 지형여건에 따른 자연현상을 엄밀하게 모델링하는데 일정부분 한계가 있다. 모형의 한계는 담수된 노드의 수위로 인한 에너지 영향(오리피스 흐름)으로 인접관로의 침수가 부가적으로 유발할 수 있다는 점이며 실제 대부분의 경사지에서의 침수상황은 노드에 유출수가 담수되지 않고 하류로 지면을 따라서 확산(Diffusion)되어 담수영향으로 인한 인접관로 침수가 추가적으로 유발되지 않을 가능성이 매우 높다. 즉, XP-SWMM의 담수허용조건, 지반고 2D연결 옵션은 유역에서의 침수발생량을 과대평가 할수 있으며 특정 유역에서는 실제 침수발생 상황과 차이가 발생 할 수 있는 것이다. 본 연구에서는 서울시 광화문 일대의 효자배수분구 우수관로를 SWMM으로 구성하고 강우조건 95mm/hr에서 노드조건을 담수허용, 2D연결, 담수없음 조건으로 모형을 수행하여 침수모의 결과를 비교, 검토하였다. 전체관로 노드조건을 담수허용, 2D연결로 설정하게 되면 담수없음 조건과 비교하여 1.2-2.8배의 침수발생량이 추가로 발생하는 것으로 검토되었다. 즉, 담수없음 조건의 경우 침수발생시 노면 수위상승 인한 동수경사 영향이 반영된 압력관로 영향이 반영되지 않아 노드간 침수발생량이 중복되지 않는다. 반면, 담수허용이나 2D연결로 모형을 수행할 경우 지면의 경사가 충분히 있는 지역에 침수가 발생하더라도 일정 수심이상의 수두(동수경사선)가 형성되어 침수를 추가로 유발하는 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.348-348
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• 2020

우리나라 하구에 조성된 담수호의 수자원은 다양한 용수 목적에 맞게 활용하고 있으며, 수질 기준에 부합하는 용수를 공급하고 담수호 및 간척지의 친환경적 가치를 높이기 위해서는 담수호의 상류 유역 및 유입 오염물질, 그리고 담수호 수체 특성에 대한 종합적인 이해를 기반으로 수질 오염 관리 대책을 수립하는 것이 중요하다. 일반적으로 담수호 개선을 위한 방안의 선정 방식은 연평균 수질 농도를 기준으로 목표하고자 하는 수질 기준의 만족 여부에 대한 평가와 경제적 평가를 함께 고려하여 최적의사결정 기반으로 주로 이루어져 왔다. 그러나 기존의 평가 방법에서는 목표 수질의 만족 여부가 중요하다는 점에서 담수호 수자원의 시기별 활용성에 대한 고려를 간과하기 쉽다. 또한 담수호 수자원 시스템의 수질 악화에 대한 회복탄력성을 높이는 일은 단순히 유역관리대책의 적용에 따른 수질 개선 문제와는 별도로 담수호 수자원 시스템의 지속 가능성과 연관된다는 점에서 기존의 평가 방식을 보완하기 위한 수단이 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 담수호 수자원 관리 방안을 평가하는 데 있어서 회복탄력성의 개념을 활용하였으며, 각 방안에 대한 시간적 변화에 따른 담수호의 회복탄력성 특징을 고려하기 위하여 동적 회복탄력성 개념 및 평가 방법을 도입하였다. 본 연구에서는 우선 기존의 수질 평가 방법에 따라 간월호를 대상으로 수질 개선 방안별 수질 변화를 SWAT-EFDC 연계모형을 통해 모의하고, 연평균 수질 농도와 총인 삭감량에 대해 분석하였다. 분석 결과, 간월호의 지형학적 특성에 따라 간월호 상류 구간의 수질 농도가 다른 구간에 비해 높게 나타났으며, 상류 구역의 경우 준설 시나리오만으로는 목표 수질을 달성하기 어려운 것으로 나타났다. 따라서, 상류 구역의 수질 목표 달성을 위해서는 준설 시나리오만으로는 한계가 있으므로 상류 유역 출구부에 위치한 하수처리시설의 총인 배출부하량을 삭감과 추가적인 유역 수질 관리 대책이 필요하다.