• 생태와환경
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• 제52권1호
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• pp.21-27
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• 2019

본 연구에서는 영농기간 동안 비강우시에 영농형태에 따른 논에서 유출되는 T-N, T-P, COD, SS의 적정 확률분포를 분석하기 위해 2016년 전라북도 부안군 논 유역에서 모니터링을 수행하였다. 확률분포모형 선정을 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정방법을 적용한 결과 Weibull 분포모형에서 대조구, 완효성비료처리구, 물꼬관리처리구의 모든 수질 항목에서(T-N, T-P, COD, SS) 적합성이 있는 것으로 나타났다. 이는 강우시에 모든 수질 항목에서 Log-Normal 분포모형과 Gamma 분포모형에서 적합성이 있는 것으로 보고한 선행연구 결과와는 다른 특성을 보였다. 따라서, 하천의 수질관리를 위해서는 시기별 적합한 확률분포모형을 적용해야 한다. 본 연구 결과에서 분석된 비강우시 영농형태별 (대조구, 완효성비료처리구, 물꼬관리처리구) 확률분포모형에 의해 선정된 수질 항목별 중앙값과 하천의 수질을 연계 분석한다면 논에서 유출되는 수질이 하천에 미치는 영향을 분석할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.402-402
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• 2018

최근 기후변화로 인해 극한 강우사상의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이로 인해 농경지의 침수피해 또한 증가하고 있다. 농경지 침수는 하천의 범람에 의해 발생하기도 하지만, 농경지의 배수능 부족 및 하천의 수위 상승에 따른 배수지연으로 발생하는 경우가 대부분이다. 하지만 기존 연구에서는 농경지 수위와 하천수위 중 하나의 수위를 계산하여 농경지 침수를 모의하고 있으며, 이를 연속적으로 비교하여 농경지의 수위를 계산하는 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 극한강우 발생에 따른 시간별 하천 수위를 모의하고, 농경지 수위와의 연속적인 비교를 통해 하천 수위 상승에 따른 배수지연을 고려한 농경지 침수 모의를 수행하고자 한다. 하천 수위는 HEC-RAS의 1차원 부정류 해석을 통해 산정하였으며, 농경지의 경우 논 구획지구를 하나의 물꼬를 가지는 단일포장으로 가정하여 수위를 계산하였다. 농경지의 배수량은 배수로 설계기준에 의한 배수능과 논의 저류효과 등을 고려하여 위어공식을 이용해 계산하였으며, 시간별 하천 및 농경지 수위의 연속적인 비교를 통해 하천의 수위가 농경지 수위 이상으로 상승한 경우 배수가 발생하지 않도록 제한하여 최종 농경지 수위를 산정하였다. 본 연구에서 개발한 기법은 농경지 수위 예측의 정확성을 높이는데 기여할 수 있을 것으로 사료되며, 향후 농경지 배수개선사업을 위한 사전 평가 및 계획 수립 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.254-254
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• 2020

우리나라의 주요 식량은 쌀이기 때문에 논 경작이 매우 활발한 국가이며 국토전체면적의 약 8.27%가 논으로 구성되어 있다. 그렇기 때문에 우리나라 유역을 대상으로 수문 모델을 모의함에 있어서 유역 내 논에서의 수문학적 반응을 살펴보는 것은 정확한 유출분석을 위해 반드시 필요하다. 본 연구에서는 물리적 매개변수 기반의 물 순환 해석 모형인 CAT(Catchment Hydrologic cycle Assessment Tool)을 이용하여 충청남도 보령시에 위치한 보령댐 유역을 대상으로 일 자료기반의 유출모의를 수행하였다. CAT은 논에서의 담수심과 물꼬높이 등을 고려한 모듈을 포함하고 있기 때문에 우리나라 논에서의 유출특성을 반영한 유역 유출 모의가 가능하다. 연구기간은 2000년부터 2017년으로 총 18년의 강우, 유출 및 기상자료를 수집하여 전체 기간에 대해 모의하였다. 전체 기간 모의 결과에 대한 유출률과 토양수분을 분석하여 연속된 평년기간(2003년 - 2005년)과 연속된 가뭄년 기간(2015년 - 2017년)으로 시나리오를 구분하였으며, 각 3년 기간으로 구분된 두 가지 시나리오에 대한 논에서의 수문학적 거동 변화를 토양수분과 지하수수위를 중심으로 비교 및 분석하였다.

• 생명과학회지
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• 제26권7호
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• pp.782-788
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• 2016

본 연구에서는 화장품의 천연소재로 사용 가능함을 알아보기 위해 추출부위가 각각 다른 총 11종의 자생식물의 항산화, 항주름에 관한 생리활성 효능을 스크리닝 하였다. DPPH scavenging assay 측정결과 100 μg/ml 농도에서 70% 넘는 활성을 나타낸 시료는 순비기나무, 송이고랭이, 방울고랭이, 큰고랭이, 자귀풀이었다. Hydrogen peroxide scavenging assay 측정결과 1,000 μg/ml 농도에서 물꼬챙이골을 제외한 10종이 90%넘는 활성을 나타내었다. Xanthine oxidase scavenging assay 측정결과 1,000 μg/ml 농도에서 순비기나무(Leaf; 86.3%)가 가장 높은 활성을 나타냈다. 4가지 항산화 실험에서 모두 효능이 우수하게 나온 시료는 순비기나무, 송이고랭이, 방울고랭이, 큰고랭이, 자귀풀이며 그중 collagenase 저해활성 측정결과 방울고랭이가 가장 높은 저해 활성을 나타내어 항산화 및 항주름에 효능이 있는 시료로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 활성이 높은 자생식물은 화장품에 사용되는 천연소재로 이용이 가능한 좋은 수종으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2016

논의 배수특성 분석은 물꼬 크기 및 개소수, 배수로 구성, 규모, 경사, 재질 등과 같은 물리적 특성 인자들의 영향으로 인해 일반적인 유역의 홍수량 산정을 위해 사용되는 수문학적 홍수추적 방법의 적용이 어렵다. 따라서 논에서의 유출을 모의하기 위해서는 수리학적 홍수추적 방법의 적용이 필요하며, 기존의 연구들은 대부분 1차원과 2차원의 수치 해석 기법으로 논의 유출 특성을 분석해왔다. 3차원 수치 해석 기법을 적용할 경우 1차원과 2차원에서 볼 수 없는 유동 특성 등을 파악할 수 있으며, 보다 정확한 유출 모의가 가능할 것으로 기대된다. 하지만 3차원 해석은 비교적 구조가 단순한 논에 적용하기에는 시간과 비용이 과도하게 소모된다는 단점이 있다. 한편, 상사법칙은 주로 실험의 스케일을 줄이기 위해 적용되어 왔다. 정확성에 대한 검증이 이루어진다면, 시간이 오래 걸리는 3차원 모델링에 상사법칙을 적용할 경우, 모의 시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치 해석 모형인 FLOW-3D를 이용하여 논에서의 유출을 모의하고, 적용성을 평가하고자 한다. 또한 상사법칙을 이용하여 모의 시간을 단축할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 모의 대상으로 40m x 100m의 논 포장을 구성하였으며, 강우 및 관개에 따른 유출을 모의하였다. 모의 결과는 실측치 및 기존 연구의 결과와 비교하여 적용성을 평가하였다. 또한 수리학적 상사법칙을 적용하여 조건을 변화시켜가며 유출을 모의하였고, 모의 조건 및 모의 시간 변화에 따른 정확성을 분석하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 논에서의 유출 모의의 정확성을 향상 시켜, 홍수 발생 시 농경지의 침수 대책 마련에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.484-484
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• 2018

본 연구에서는 농림축산식품부 "농업 농촌부문 가뭄대응 종합대책(2015)"의 일환으로 가뭄에 의한 농촌지역 물부족 문제를 극복하기 위한 농민 물절약 교육을 실시하였다. 물절약 교육을 통해 가뭄상황에 적응할 수 있도록 하기 위해 물절약 교육 시범대상지역은 농민농업가뭄지도 및 재해연보 등의 자료를 활용하여 가뭄 취약지역을 8개도별로 한국농어촌공사 관할지구로 선별하여 선정하였다. 최종적으로 농민 물절약 시범교육이 실시된 지역은 경기 평택 석정지구, 강원 철원 토교지구, 충북 음성 용계지구, 충남 서산 신창지구, 경북 문경 경천지구, 경남 거창 가북지구, 전북 고창 신림지구, 전남 영암 월악지구가 선정되었다. 시범교육실시 앞서 대상지구의 용 배수로 현황, 수로노후화, 농민 물이용 실태 등 물손실 요인을 파악하였다. 시범교육은 기존과는 차별된 체험식 비주얼 물절약 교육이 실시되었으며, 시범대상지구별로 3단계 교육이 실시되었다. 1단계 교육은 이해단계로 플래쉬 동영상과 물이용 모의를 체험하게 하여 물 손실 원인 및 물 절약 방안을 모색하도록 하였다. 2단계 교육은 적용단계로서 물절약 시뮬레이터를 이용하여 평상시 농민의 물이용 관행에 따른 물손실 야기에 대한 이해와 가뭄시나리오에 따른 물 공급량 감소 시 농민 피해 및 가뭄극복을 위한 효율적인 물이용에 대한 효과를 이해시키고자 하였다. 또한 이를 통해 농민이 스스로 물절약을 위한 행동강령을 도출하도록 하였다. 마지막 3단계는 실천단계로 실제 현장여건에서의 물절약 실천을 도모하기 위해서, 현장에서의 물손실 상황 파악 및 현장여건에 맞는 물절약 실천방안을 도출하도록 하였다. 교육을 통해 농민의 물절약 필요성에 대한 공감대를 형성하고, 물절약을 스스로 실천할 수 있도록 유도 하고자 하였다. 물절약 교육의 효과를 파악하기 위해서 설문조사를 실시하였으며, 그 결과 농민들은 물절약의 필요성을 매우 높게 공감하며, 필지단위 물손실을 감소시키는 물꼬관리의 중요성을 인정하고, 농민 수로관리 참여에 대한 인식을 높이는 계기가 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.403-403
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• 2023

도시화로 인한 생활, 공업, 농업용수의 수요는 증가하지만, 이를 해결하기 위한 댐 건설은 생태계의 단절, 수몰 지역 생성 등의 이유로 비판적인 여론이 많아 신규 수자원 확보가 어려워지고 있다. 따라서 우리는 신규 수자원을 확보하기보다 기존 수자원의 물관리 체계를 개선하고 합리적인 물 배분 기술을 개발할 필요가 있다. 이중 농업용수의 회귀 수량에 대하여 알아볼 필요가 있다. 수리 시설물에서 공급된 농업용수는 전량 작물에 의해 소비되는 것이 아니며, 포장으로 공급되지 않고 용수로를 통해 배수되기도 한다. 포장으로 공급된 수량은 물꼬를 넘어 배수되기도 하고, 일부는 침투되어 지하수를 통해 흘러나가기도 한다. 이 와 같이, 농업용수 공급량 중 소모되지 않고 하천으로 유입되는 수량을 관계 회귀 수량이라 한다. 따라서 본연구에서는 농업에 소모되지 않고 하천으로 유입되는 회귀수량을 정확히 조절할 수 있도록 농업용수 회귀수량을 계산하는 모델을 구현하였다. SWMM(Storm Water Management Model)은 도로, 도랑, 관로, 초지 등 주로 도시지역의 강우-유출-지표면 유출을 해석하는 모델이며 농지의 수로네트워크 특성을 잘 반영할 수 있다는 장점이 있다. 이번 연구에서는 용수로를 개수로로 고려하여 테스트베드 모형을 구축할 것이다. SWMM은 농업용수 물순환 모의를 위해 이미 활용되고 있으나 논에서의 증산량이 미반영되며 수혜지역 내의 지하수위가 미반영 되는 등 정확한 물순환 모의를 위해서 한계점 개선이 필요하다. 이 한계점 개선을 위해서 회귀수량 공식을 c언어로 구현 후 EPA SWMM의 소스코드를 활용하여 회귀수량 추정이 가능한 SWMM을 구현하였다. 해당 연구를 통해 농업용수의 회귀수량을 계산하여 정확한 물수지 분석이 가능하여 농업지역의 수자원 확보에 도움을 줄 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.466-466
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• 2023

전세계적으로 2050년까지 탄소 배출량을 0으로 만들기 위한 탄소중립을 선언하였고, 우리나라에서는 온실가스 감축 목표 달성을 위해 논물관리기술 확산, 가축분뇨 자원순환 등 농업 분야 탄소 저감 계획을 수립하였다. 특히, 논물관리기술을 통한 탄소 저감 목표를 달성하기 위해서는 지역별 적합한 논물관리기술 모델이 개발되어야 한다. 이에 본 연구에서는 강원도 지역에 적합한 논물관리기술 모델 개발을 위해 강원도 원주시 일대 6개의 시험포를 조성하여 메탄 발생량을 모니터링 하였다. 각 시험포는 상시담수(S1), 4주 중간 물떼기+얕게 걸러 대기(S2), 4주 중간 물떼기+얕게 대기(S3), 3주 중간 물떼기+얕게 걸러 대기(S4), 2주 중간 물떼기+얕게 걸러 대기(S5), 2주 중간 물떼기+얕게 대기(S6)로 논물관리기간을 다르게 설정하였다. 그리고 각 시험포에는 메탄 발생량 모니터링을 위해 각각 3개의 챔버와 논물관리를 위한 자동물꼬조절장치를 설치하였다. 메탄발생량 모니터링은 2022년 5월부터 2022년 9월까지 총 5개월 동안 25회 진행하였다. 메탄 발생량 모니터링 결과 S1은 423.1 kg/ha, S2는 348.4 kg/ha, S3은 396.4 kg/ha, S4는 164.7 kg/ha, S5는 347.9 kg/ha, S6은 234.1 kg/ha 의 메탄이 배출된 것으로 분석되었다. 분석결과와 같이 S1에서 메탄 발생량이 가장 많았으며, S4에서 가장 적게 발생한 것으로 분석되었다. 논에서 발생되는 메탄에 영향을 주는 인자는 토양 유기물, 토양 산도 등이 중요한 요인으로 알려져 있으며, 이앙 전과 수확 후 토양분석을 진행한 결과 시험포별 인자별 변화량 차이가 나타났다. 따라서 장기적인 모니터링을 통해 논물관리기술에 따른 토양유기물 및 토양 산도 변화에 대한 보완이 필요할 것으로 판단되며, 지속적인 메탄 발생량 모니터링을 통해 강원도 지역에 적합한 논물관리기술을 적용해야 할 것으로 보여진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2023

농업용수는 우리나라 수자원 사용량 중 약 61%를 차지하고 있으며, 효율적인 수자원 관리를 위한 핵심적인 관리목표 중 하나이다. 논으로 공급되는 관개용수는 필지에서의 증발산량 및 침투량과 용배수로를 통한 자연적 및 인위적인 배수량으로 소비된다. 관개회귀수량 (irrigation return flow)은 관개를 통해 농경지에 공급된 수량 중 증발산에 의해 소비되지 않고 침투 또는 배수 등을 통해 하천으로 회귀되는 수량이다. 관개회귀수량 및 회귀율은 농업용수 물순환 관리에 중요한 역할을 하며, 관개용수 사용량 결정, 합리적인 용수의 공급과 수요 관리계획 및 수질 관리계획 등에 중요한 요소로 작용한다. 하지만, 기상, 작물, 토양 등의 물리적 요소와 농업용수 공급량, 물꼬 조절, 담수심 관리 방식 등 인위적 요소의 영향을 동시에 받기 때문에 그 기작이 복잡한 특징을 갖는다. 따라서, 합리적인 수자원 개발 계획 및 관리를 위해 정확한 관개회귀수량 추정 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 전국 4대강 (한강, 금강, 낙동강, 영산강·섬진강) 권역 중심의 9개 대상지구를 선정하였으며, EPA-SWMM (Environmental Protection Agency-Storm Water Management Model) 모델 기반 수로 네트워크 모의를 활용한 수원공 단위 관개회귀수량을 산정하고자 한다. EPA-SWMM 모의 시 공급량은 농업기반시설관리시스템 (Rural Infrastructure Management System, RIMS) 저수율 자료와 수원공 단위용수량을 활용하였으며, 모의결과 시점부 공급량 및 배수량과 강수량, 증발산량 및 침투량을 활용하여 신속회귀수량과 지연회귀수량을 추정하였다. 본 연구 결과는 최적 농업용수 공급방안에 대한 기초자료 구축에 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제65권2호
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• pp.35-45
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• 2023

The DOR (Drainage outlet raising) in the paddy field has been suggested as one of the most important best management practices for the TMDL (Total maximum daily load) management in the technical guidelines by the NIER (National institute of environmental research). However, this method is underestimated and is not well adopted by local governments for the TMDL. The purpose of this study is to evaluate the unit load reduction equation according to the application of DOR in order to expand this equation. The original equation in the guideline was derived using the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model for 1 year in Changnyeong. We analyzed the reduction effect of the original equation application by collecting additional long-term monitoring data from the Buan, Icheon, Iksan, and Jeonju. When comparing the reduction loads between the original equation and monitoring results, the evaluation results of the original equation were 11% of the monitoring analysis results, which was underestimated. This means that the original equation needs to be improved. For assessing the equation, the HSPF Paddy-RCH model was established according to the NI ER guideline and evaluated for applicability. The performance results of the model showed a reasonable range by the statistical criteria. Modified equations 1 and 2 were proposed based on the monitoring and modeling results. Modified equation 1 was the method of modifying the original equation's main factors, and modified equation 2 was the method of applying the non-point pollution reduction efficiency according to the rainfall class using the long-term modeling results. At the level of 58.6~64.6% of monitoring data, the difference between them could be further reduced compared to the original equation. The suggested approach will be more reasonable and practicable for decision-makers and will contribute to the TMDL management plans.