• 대한지구과학교육학회지
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• 제11권1호
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• pp.21-37
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• 2018

이 연구의 목적은 과학 행동 체계를 통해 초등학생들이 물의 순환 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 시각화하는 것이다. 일반적으로 초등학생들이 물의 순환 개념을 이해하기란 쉽지 않으며, 대부분의 초등학생들은 구름이 더 무겁기 때문에 비가 내리는 것의 과학적 개념이 아닌 오개념을 가지고 있다. 또한 현행 교과서의 실험들은 연결성이 낮고 물의 순환 개념들이 세분화되어 올바른 과학적 개념을 형성하는데 어려움을 줄 가능성이 비교적 높다. 따라서 이 연구에서는 교과서 내 이슬, 안개 및 구름 등의 실험들을 통합하여 물의 순환 개념에 대한 시스템적 사고가 가능하도록 물의 순환 시스템 장치와 이를 활용한 교수 학습 프로그램을 개발하였다. 또한 준실험 설계를 통해 물의 순환 시스템 장치를 활용한 수업 프로그램의 효과성을 알아보았다. 그 결과, 물의 순환 시스템 장치를 활용한 수업은 증발, 응결, 그리고 물 순환의 개념을 시스템적으로 이해하는데 이전의 실험들보다 더 효과적이라는 것을 보여 주었다. 또한 물의 순환 시스템 장치를 활용한 수업에서 가장 효과적인 실험 조건과 최적의 실험변수인 응결량의 매개변수를 분석할 수 있었다.

• 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 2023년도 학술발표회
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• pp.362-362
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• 2023

한정된 수자원의 이용 및 관리로 매년 물 부족과 물 배분 의사결정 문제가 발생하고 있다. 50년간(1965~2014년) 수자원의 총량은 약 1.2배 증가한 반면 인구수 약 1.8배, 생·공·농업용수의 수요는 약 5배가 증가(국회입법조사처, 2018) 했을 뿐 아니라, 기후변화의 영향으로 인한 강수량의 변화와 지역별 편차가 커져 지속가능한 물관리 필요성이 증대되고 있다. 따라서 효율적인 물관리를 위해서는 관리부처가 분절되어 있는 물순환 계통의 데이터를 통합하는 것이 우선시되어야 하고 이를 통해 물순환 모니터링/평가/예측 기술을 개발할 수 있다. 본 연구에서는 생활용수 물순환 계통 통합 DB를 정의 및 구축하였다. 도시의 관점에서 물순환 시스템을 순차적으로 물 유입(수원~취수장)/전달(정수장~급수지역)/유출(하(폐)수처리장~방류구)의 개념으로 설정하고 DB정의서를 마련하였다. 연구대상지는 가뭄이 장기화가 되고 있는 전라남도중 물순환 계통이 비교적 단순한 네트워크로 형성되어 있는 함평군 도시지역으로 선정하였다. 연구 기간은 총 5년(2017년 1월 1일~2021년 12월 31일)이고 일 단위 실계측자료 위주의 원자료를 구축하였다. 이를 이상치 탐지, 제거, 대체의 과정을 거쳐 품질 보정하고 정제된 시계열 자료에 대한 특성 분석을 하였다. 그 결과, 물순환 계통 내 주요 지점 간의 상관관계 및 지연시간을 통한 물흐름의 시계열적 특성을 파악할 수 있었으며 모형의 적합도를 판단하는 데 활용되는 통계량과 유의미하지 않은 잔차의 자기상관성을 볼 때 물 유입-전달-유출의 단기 예측을 위한 ARIMA(Auto-regressive Integrated Moving Average) 모형의 구축도 가능할 것으로 판단되었다. 다만 여름철 발생하는 방류량의 첨두값을 설명하기 위해서는 강우에 의한 불명수 발생으로 증가하는 방류량을 묘사할 수있어야 하므로 향후에는 물순환계통 외 해당 지역의 불명수(강우 효과)도 하수 방류량의 주요 입력 요인으로 추가 검토할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.173-173
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• 2017

지구표면에서 발생하는 물순환, 에너지순환, 탄소순환은 토지-대기-식생간의 물리화학적 관계에 의하여 발생하며 이를 모사하기 위해 지면 및 기후모델이 활용된다. 본 연구에서는 NCAR의 지면모형인 Community Land Model(CLM) v4.5를 동아시아에 적용하고자 한다. 동아시아 범위에서 Fluxtower가 설치되어 물, 에너지, 탄소 플럭스 자료가 관측된 지점에서 모형을 구동하고 결과를 평가하였다. CLM 결과에 따른 증발산(Evapotranspiration), 잠열(Latent heat), 헌혈(Sensible heat)과 같은 물 및 에너지 순환에 관한 결과 뿐 아니라 총 일차생산량(Gross primary production), 순생태계순환(Net ecosystem exchange), 생태계 호흡량(Ecosystem respiration)과 같은 탄소순환에 관한 결과를 비교, 분석하였다. 특히, 기초 결과 분석에 따라 지면 모형 내의 여러 모듈 중에서 화재 관련 모듈에 초점을 맞추어 CLM 모형을 개선하였다. 화재는 식생의 성장에 많은 영향을 미치는 모듈로서 탄소순환 모의에 중요한 역할을 한다. 전 지구 대상 모의를 기반으로 하는 CLM에서 삼림 및 초지 지역의 화재 발생는 국내총생산(Gross domestic product, GDP) 및 인구밀도에 따라 모수화되어 있으나, 이는 전 지구 혹은 지역 대상이 아닌 지점 수준의 모형적용을 위해 부적합하다. 이에 관련 모수들을 재산정하고 개선된 모형 결과를 정량화하기 위해 위에서 언급한 물순환, 에너지순환, 탄소순환 관련된 변수들의 모의값을 Fluxtower 관측값과 비교, 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1315-1319
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• 2008

본 연구에서는 WEP 모형을 통해 판교신도시 개발 전의 물순환을 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 대상유역을 30m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상 조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하대수층, 농업용수 이용 등 물순환에 관련된 광범위한 입력자료를 기존 측정 자료 및 관련 문헌, 현장 조사를 통해 각각 구축하였다. 물순환 해석 결과는 개발 전 모의에 대해 하천유출, 유황곡선 및 물수지, 수문요소 공간분포 분석을 통해 수행하였다. 모의 결과의 전 후처리는 WEP+(Water and Energy transfer Process model Plus)를 통해 수행되었으며, WEP+는 WEP 모형의 방대한 양의 입력자료를 효과적으로 구축하고, 다양한 시계열 및 공간분포 출력자료를 효과적으로 분석할 수 있는 인터페이스를 지닌 전 후처리 프로그램이다(한국건설기술연구원, 2007). 향후 판교신도시 개발후의 물순환 특성 변화를 평가하여 개발전후의 수문요소의 변화를 정량적으로 비교분석 함으로써 효율적인 저감 대책의 수립에 활용할 계획이다. 즉 도시개발로 인해 변화되는 지형, 토지이용, 토양, 지하대수층, 용수이용 등의 각 요소들을 모형에 적용하여 각 매개변수들이 수문순환 요소에 미치는 영향을 분석할 계획이다.

• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.462-462
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• 2021

최근 도시화 및 불투수면의 증가와 지하수의 과다한 사용으로 직접유출이 증가하고, 침투량이 감소하며, 하천의 건천화가 발생하고 있다. 이에 환경부에서는 이러한 물순환의 왜곡을 막기위해 물환경보전법상의 물순환율을 정의하고 물순환 관리목표를 설정하였다. 하지만 지역 별 물순환 특성을 반영한 관리계획이 부족하고, 현재 제한된 재원의 효율적 활용을 위해서는 물순환 관리지역에 대한 우선순위 결정도 필요하다. 본 연구에서는 PSR framework를 통해 유역 물순환 평가방법론을 만들고 이를 활용한 지역별 관리계획 및 우선순위를 결정하고자하였다. PSR framework는 지속가능성을 위해 OECD가 개발한 개념 모형이며, Pressure, State, Response 세 가지 요소로 구분해 평가하게된다. PSR framework의 기본 개념은 인간의 활동들이 환경에 압력 (P)를 주고, 이로 인해 자연의 질과 영향 (S)을 미치며, 이에대한 회복을 위해 인식과 행동을 통해 정책과 제도 등을 통해 반응 (R)한다는 것이다. 유역 물순환을 4가지 그룹 (기후, 수문학적, 사회경제학적, 환경적)으로 구분하고 각 그룹 별 평가요소에 대하여 도출하였다. 기후그룹은 강우, 수문학적 그룹은 증발산, 토지이용, 유출특성을, 사회경제학적 그룹은 재정, 사회구조, 기반시설, 정책을, 환경적 그룹은 수질, 수생태계를 선정하였다. 이후 각 요소 별 평가를 위해 다양한 지표를 고려하여 선정하였으며, 각 지표를 PSR framework에 맞춰 재분류하였다. 각 지표를 하나의 점수로 통합하기 위해 지표 별 가중치를 산정하였으며, 이때 연구자의 주관이 반영되지않는 엔트로피 기법을 이용하여 산정하였다. 구한 식을 통해 우리나라 소유역구분을 기준으로 모든 지표를 계산하였으며, 각 지표에 가중치를 적용해 유역 종합점수를 산정하고 유역 별 취약지역 및 취약요소를 평가하였다.

• 토지주택연구
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• 제2권4호
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• pp.503-507
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• 2011

신도시 A에 저탄소 녹색 마을(약 40만$m^2$)을 개발하고자 한다. 저탄소 녹색 마을의 조성을 위해서는 수문 순환의 복원 또는 물순환의 복원은 필수적이다. 저탄소 녹색 마을의 자연계 물순환 복원을 위해 LID-분산형 빗물 관리 시설의 설치를 계획하였다. 물순환에 미치는 영향 분석은 저탄소 녹색마을 개발 이전과 개발 후, 그리고 LID 시설(빗물정원, 인공습지, 빗물이용시설 등)을 설치한 후의 조건에서 EPA에서 개발된 SWMM-LID 모델을 이용하여 수행하였다. 개발 전의 침투 영역의 특성, 개발 후의 상당한 녹지 공간 탓으로, 수문 순환을 복원하기 위한 LID 설치 계획은 뚜렷한 효과를 보여주지 않고 있다. 그러나 LID 시설 설치에 의한 물순환의 가능성을 볼 수는 있었다. 이는 본 연구에서 제시한 LID 시설의 설치 계획이 해당 개발 지역의 물순환을 위해서는 더 확대되어야 함을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2019

도시화 및 산업화로 인해 불투수면이 지속적으로 증가하고 있으며, 불투수면 증가로 인해 유역의 물순환 구조가 왜곡되고, 비점오염 배출량이 증가하는 등의 문제가 야기되고 있다. 왜곡된 물순환 체계 회복 및 비점오염 배출 저감 등을 위해 중장기 물순환 개선 목표 수립과 관련된 조항이 물환경보전법 상에 추가되어 2020년 시행예정이며, 광주, 대전, 울산, 안동, 김해시 등은 물순환 선도도시로 선정되어 관리되고 있는 등 물순환 개선을 위한 노력이 높아지고 있다. 본 연구에서는 경안천 중권역을 대상으로 HSPF (Hydrological Simulation Program - FORTRAN) 모형을 이용하여 유출량을 모의하여, 소권역별로 물순환요소를 도출하고, 물순환율을 산정 하고자 한다. 모형의 구동을 위한 기상자료는 기상청으로부터 취득하였으며, 지형자료는 환경부의 소권역도, 국토지리정보원의 수치지형도를 활용하였고, 토지피복도는 국가공간정보포털에서 취득한 연속지적도를 토지피복 분류에 따라 재분류하여 구축하였다. 모형의 보정을 위한 유량자료는 환경부 유량측정망과 수위관측소의 유량자료를 활용하였으며, 2013~2017년은 보정, 2008~2012년은 검정기간으로 활용하였다. 도출된 수문모의 결과를 활용하여 2008년부터 2017년까지 소권역별로 매년 물순환율을 산정하고 비교하였다. 본 연구의 결과는 추후 물순환 현황파악을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권6호
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• pp.699-706
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• 2007

본 연구의 목적은 지구 시스템 과학을 학습하는 학생의 개념과 사고에 직접적인 영향을 미치게 될 지구과학 예비 교사들의 물 순환의 구성 요소와 순환 과정에 대한 인식을 밝히는 것이다. 국립사범대 지구과학교육학과에 재학 중인 지구과학 예비 교사 50명을 대상으로 개념 그리기 방법을 적용하여 물 순환의 구성요소로 응답한 개념들을 지구 시스템의 하위계인 수권, 기권, 암권, 생물권의 범주로 코딩하고, 물의 순환 과정으로 응답한 요소들로부터 지구 시스템 하위계의 상호작용에 대한 인식을 분석하였다. 예비 지구과학 교사들은 물 순환의 구성요소를 주로 수권과 기권에 한정하여 인식하고 있으며, 생물권에서 식물과 동물의 작용에 대한 인식이 매우 부족하고 특히 인간이 물의 순환에 미치는 영향에 대한 인식은 극히 드물었다. 물의 순환 과정에 대해서는 대부분의 예비 교사들이 증발과 강수만을 순환 과정으로 인식하고 있으며, 지표면의 이동에 비해 지하에서의 이동에 대한 인식이 부족하였다.