• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.159-163
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• 2009

CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 기존 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전 후의 장 단기적인 물순환 변화 특성을 정량적으로 평가하고 물순환개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. CAT은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 형식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용 관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한 모든 입력 출력 자료를 Excel이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. CAT의 수문해석모듈로 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈을 개발하였다. 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, 하도추적을 위해 Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법 등의 해석법을 제공하였다. CAT의 수문모듈을 이용하여 설마천 유역을 단일노드 및 멀티노드로 개념화하여 모의하였으며, 모의결과를 관측유량과 비교한 결과, 두 경우 적절한 범위내의 결과임을 확인할 수 있었다. CAT의 안정적인 수문해석 기능을 바탕으로 향후 물순환개선시설 모듈과의 결합을 통해 장기 물순환 해석에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.928-932
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• 2006

지금까지의 수자원계획평가는 유역별 권역별로 이루어져 왔다. 다시 말해 지역적인 수자원계획평가는 제대로 이루어지지 않았다고 할 수 있다. 한 지역의 수자원계획평가를 하기 위해서는 그 지역의 물이용 순환시스템을 분석해야 하며, 이를 통해 유역의 기본 자료를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 순환구조 및 현황 문제점 파악, 시스템 개선 등을 수행할 수 있다. 하지만 국내에서는 아직까지 종합적으로 물순환 및 물이용에 대해 제시된 연구결과는 거의 없으며, 각 순환요소에 대한 개별적인 연구가 수행된 경우가 있다. 도시용수의 순환시스템의 경우 전체적인 순환시스템에 대한 연구보다는 주거형태에 따른 회귀율의 산정과 같은 특정 분야에 대한 연구결과가 제시된 경우가 있으며, 농업용수에 대해서도 회귀율의 추정과 같은 연구가 제시되어 있는 정도로 관련 연구의 수행이 매우 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 서산 지역의 물이용 순환시스템을 조사하여 분석함으로써 기 수립된 서산 지역의 장래 계획들의 타당성을 검증하고, 이에 대한 대책 및 문제점을 제시하고자 하며 장래에 일어날 수 있는 수량 및 수질 변화에 대한 상황들을 시나리오로 개발하여 분석함으로써 장래에 대한 수량, 수질을 연계한 수자원계획을 수립하고자 한다. 또한, 서산 지역의 대표적인 수원인 보령댐의 댐운영 및 가뭄 모니터링에 이용할 수 있도록 보령댐에 대한 가뭄지수(물공급능력지수, 표준물공급능력지수)를 분석하여 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.424-428
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• 2008

경제개발에 따른 현실적인 하천의 모습은 각종 오염원으로 인한 수질악화와 산업화 및 도시화에 의한 물순환시스템의 붕괴로 인한 하천 생태계의 파괴로 나타나고 있다. 따라서 훼손된 하천을 친자연적으로 보존하고 더 나아가 하천을 자연생태계와 인간이 공존할 수 있는 공간으로 조성하기 위한 시도가 늘어나고 있다. 2006년 수립된 수자원장기종합계획에서는 자연환경보존과 생활환경 개선을 위한 유량확보의 필요성을 제기하고 있다. 이중 생활환경개선에 필요한 물은 청계천의 사례처럼 최근 들어 하천 및 수변생태계 복원, 보전 사업과 연계된 거주성(Amenity)차원의 새로운 용수수요로써 급격히 증가하고 있는 실정이다. 이러한 환경개선용수는 인위적으로 공급되기 때문에 환경개선용수를 필요로 하는 구간의 상 하류의 자연적인 물순환시스템에 영향을 미치게 되어 하천수 사용에 대한 수리권에 직접적으로 영향을 주게 된다. 따라서 환경개선용수를 사용하고자 하는 경우에는 이를 공급하는 공급원 지점과 환경개선용수를 사용하는 구간을 중심으로 상세한 물수지분석을 통해 기존의 수리권에 대한 영향 여부를 검토하여야 한다. 새로운 수요인 환경개선용수는 하천의 일부 구간 또는 일부 지역에 대해 거주성(Amenity) 차원에서 사회환경을 개선 정비하는데 활용하기 위하여 수혜자의 요구에 의해 인위적으로 공급되는 용수인 것이다. 따라서 국가가 산정하는 하천유지유량과 달리 환경개선 용수는 수혜자가 직접 산정하여야 하며, 산정된 환경개선용수는 하천관리자(국가)로부터 사용허가를 받아야 한다.

• 환경정보
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• 통권401호
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• pp.20-23
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• 2012

빗물은 생명의 보전과 문명의 발전에 기여하는 천연자원이다. 빗물관리시설의 설치는 물순환 개선을 통한 하천유지용수 확보, 지하수 함양을 통한 도시 물 자급율 개선, 도시 열섬화 개선 등의 효과와 하천의 수질오염 완화, 우수유출량 저감으로 침수피해 경감 등의 효과를 가져다 준다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2021

온도 성층화는 많은 저수지와 댐에서 흔히 발생하는 현상으로 호수나 저수지의 표면 온도가 바닥보다 상대적으로 높아 깊이에 따른 열 구배를 나타낸다. 이러한 온도 성층화 현상은 여름철과 같이 상부와 하부의 온도 차가 클수록 안정적이게 나타나며 이러한 층화 현상으로 수직 확산이 제어되어 수질에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 댐이나 호수 등 층화 현상이 심한 유체 내부 바닥에 물순환장치를 설치하여 외부로부터 공기를 끌어와 하부에서 공기를 분출하여 온도 성층을 약화시키기도 한다. 물순환 장치를 설비하면 수체의 혼합이 용이해지며 물질전달이 개선되어 수질이 향상된다. 국내의 경우 대청댐, 보령댐, 영주 댐 등 많은 국내 댐 내부에 물순환장치가 설비되어있다. 본 연구에서 댐의 물순환장치의 성능을 파악하기 위해 산기식 물순환 장비가 설치되어있는 영주댐을 연구 대상 지역으로 잡았다. 연구지역의 계절별 성층구조 및 특성을 조사하기 위해, 봄, 여름, 가을 영주댐에 방문하여 관측 자료를 취득하였으며 물순환 장치는 봄철의 경우만 가동하였다. 봄철의 물순환 장치 가동 전후 관측 데이터를 바탕으로 수치모형실험을 실행하여 관측 결과와 비교 및 검증하였다. 이를 바탕으로 여름, 가을에 물순환장치를 가동하였을 경우 댐 내부 수체의 혼합과정을 살펴보는 연구를 진행하였다. 본 연구는 CFD (Computational Fluid Dynamic) 시뮬레이션을 수행하기 위해 오픈 소스 소프트웨어 OpenFOAM(version 4.0)에서 열 전달이 포함되어있는 비압축성 VOF 솔버를 사용하였다. 본 솔버는 물과 공기를 동시에 나타낼 수 있으며 온도의 확산 방정식을 포함하고 있다. 또한 유동해석 수행 시 사용한 물순환장치의 효울은 실제 장치의 효율과 동일하다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. (1) 관측만으로 파악하기 어려운 수체의 혼합거동을 유동해석 자료를 통해 면밀히 살펴보고 (2) 봄철 물순환 장치가 작동하기 전후 자료를 바탕으로 여름 및 가을철 물순환장치 가동 전후 데이터를 유동해석 자료로 취득한다. (3) 또한 물순환장치 가동 전후 데이터를 통해 계절별 혼합 효율을 취득한다.

• 물과 미래
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• 제50권4호
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• pp.23-29
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• 2017

• 물과 미래
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• 제49권2호
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• pp.47-56
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• 2016

• 물과 미래
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• 제44권8호
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• pp.100-105
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• 2011

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2127-2131
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• 2008

본 연구는 자연생태하에서 지속가능한 태양에너지와 생태계작용에 의한 수질개선기법을 개발하기 위하여 생태연못을 설치하여 수질부하가 발생함에 따라 생태연못에 에너지를 순환시켜 생태적 수질정화 기능을 강화하는데 목적을 두었다. 본 연구에서 생태연못(Eco-Pond) 시스템의 수질개선 원리는 수중(유입수)의 침전, 유기산 생성, 메탄 발효, 호기성 산화, 광합성 산소배출 및 병원균 제거 등을 촉진시키기 위한 목적으로 축산농가 및 마을단위의 축산 및 생활하수 유입부에서 생태연못을 두어 수질을 개선하는 공법 즉, 산화조(Oxidation Pond)에 SolaBee 시스템을 결합한 모델을 제안하였다. 에너지 순환장치를 이용한 수질개선 방안으로는 태양열 연못 내에 물순환장치를 만들어 수체를 효율적으로 순환시키고 공기를 혼합시켜 부영양화가 진행되는 연못이 수질을 자연친화적으로 개선시키도록 하였다. 따라서 연구결과 태양에너지는 다른 자연에너지(풍력 등)에 비해서 에너지 밀도는 낮지만 지역의존성이 적고 그 양이 방대하여 21세기 중요한 에너지원으로 사용가능성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제시된 에너지 순환구조를 가진 생태연못 시스템은 우리나라 중소규모의 농촌 및 축산농가에 보급 될 수 있는 수질개선 시스템이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1077-1089
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• 2022

도림천의 최상류인 관악산에 서울대학교가 건설되면서 관악산 유역은 일종의 도시화를 겪어왔으며, 폭우 시 하류 하천의 수량과 수질에 악영향을 미치는 사례 등 물순환 왜곡이 우려되어왔다. 대부분의 캠퍼스 유역이 그렇듯 물순환과 관련된 자료가 절대적으로 미흡하였기에 복합기상관측장비 Atmos-41을 도입함으로써 수문·기상학적 자료를 구축하여 본 연구를 시작하였다. Atmos-41의 관측 결과는 기상청 자료와 비교하여 통계적 특성과 월별 변동성에 따른 신뢰구간을 분석하여 검증하였다. 관악캠퍼스의 물순환은 SWMM으로 평가하였는데 표면유출량과 침투량 모의값은 동일 유역의 과거 연구 결과를 통해 검증하였고, 잠재증발산량은 Atmos-41의 관측 자료와 비교하여 검증하였다. 계산된 SWMM 잠재증발산량은 기온이 낮은 기간에 대해서는 과소 추정되는 경향이 있어, 다중회귀분석을 통해 강수량, 상대습도, 풍속에 대한 변동을 고려할 수 있도록 보정하였다. 그 결과 Atmos-41의 잠재증발산량과 비교했을 때 R²가 0.54에서 0.80으로 개선되었다. 관악산 유역의 캠퍼스화로 인한 물순환 변화율은 표면유출률의 15.7% 증가, 침투율의 14.2% 감소, 그리고 증발량의 1.6% 감소를 초래한 것으로 확인하였다. 결론적으로 서울대학교가 지속가능한 캠퍼스로 나아가고 하류 유역의 안전성 확보를 위해 현재의 물순환 변화율을 유지할 것을 제안하며, Atmos-41의 지속적인 관측 결과는 추후 관악캠퍼스 물순환 연구의 기초 자료로 활용성이 높을 것이라 기대된다.