• 물과 미래
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• 제17권4호
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• pp.281-291
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• 1984

한국하천유역의 강우량관측자료는 풍부하나 하천유량측정자료가 많고 섬진강 유역내의 압록과 송정의 유량관측기록이 비교적장기간에 것이 있고, 유속측정을 많이 하고 있으므로 본유역자료를 가지고 월유출량계열의 모형식을 유도하였다. 본모형식은 월강우량기록으로서 월유출량 산출식을 Box & Jenkins의 대체함수모형식에다 ARIMA의 잔차모형식을 가하여 유도한 것이다. 또 기 강우량과 유출량 자료간에는 잔차시계열이 정상공분산을 갖는다는 가정하에 모형식을 작성하였다. 자기상관 함수의 특성으로부터 ARIMA모형을 유도함에도 먼저 계산식으로 각변수를 산출하고, 이 변수를 다소조정반복시켜 가장 정확한 융통성있는 Box & Jenkins 방식의 모형식을 작성하였다. 섬진강에서 가장 적정모형식을 다음과 같은 일반식으로 주어졌다. 여기서 $Y_t=($\omega$o-$\omega$_1B) C_iX_t+$\varepsilon$t$ $Y_t$ 월유출량, $X_t$: 월 강우량, $C_i$: 월유출률, $$\omega$o-$\omega$_1$ : 대체변수 $$\varepsilon$_t$ : 잔차(임의오차성분) 섬진강수위관측소의 기 월유출량 기록자료로서 월유출량게열의 만족할만한 모형을 비교검토 연구작성하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.297-301
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• 2011

최근에는 전 지구적으로 이상기후 현상이 빈번히 발생하고 있으며 이로 인해 과거와는 달리 예측하기 어려운 집중호우와 돌발강우에 따른 피해가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 이상 강우현상에 의해 하천 및 주변의 내 외수의 수위 상승을 야기하며, 이로인해 제내지의 침수 위험성이 그 어느 때보다 높은 실정이다. 특히, 내수침수의 경우는 외수에 따른 범람보다는 내수배제 불량에 따른 침수 빈도와 범위가 증가되고 있는 상황이며, 이에 대한 대비가 절실히 요구되고 있다. 주기적으로 반복되는 내수침수에 의한 국민의 재산과 인명피해를 최소화하기 위해서는 침수피해 위험도가 높은 지역을 파악 관리하여야 하며, 지역의 주민에게도 지역의 특성을 주지시켜야 한다. 이와 함께 침수 발생시 피해 최소화를 위한 피난 경로와 피난 장소 등을 상세히 제공하여 신속한 재난 대처와 함께 인명과 재산의 피해를 최소화하여야 한다. 침수예상지도는 태풍이나 집중호우에 의한 침수 발생시 제방의 월류 및 붕괴, 내수배제 불량 등으로 인한 예상 침수지역을 강우빈도별로 나타내고, 침수면적과 깊이를 표현한 지도로서 방재형 국토관리의 정책결정과 침수 피해에 대한 대민 홍보의 수단으로 활용되고 있다. 국내에서도 홍수에 의한 피해가 나날이 커지고 국토의 개발에 따른 자연 재해가 많아짐에 따라 홍수에 의한 피해를 최소화하기 위한 노력의 일환으로 침수예상지도의 제작 및 관리 시스템의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 지석천 유역의 태풍 및 집중호우에 의한 과거 침수실적을 조사하여 침수실적도를 작성하 였으며, 내 배수 불량에 따른 홍수빈도, 강우빈도별 침수예상도를 작성하였다. 이를 위해 현재 보편적으로 이용되고 있는 1차원 수리 수문 모델인 미 공병단의 HEC-HMS, HEC-RAS 모델과 내 배수 영향 검토를 위해 한국농어촌공사에서 개발된 GATE 프로그램을 이용하였다. 이렇게 계산된 연구 대상지역의 침수심과 침수면적을 GIS를 이용하여 침수예상도를 작성하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.233-243
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• 2010

하도의 횡단 및 종단 지형자료와 조도계수를 이용하여 자연하천에 대한 Muskingum-Cunge 모형의 매개변수들을 추정하는 방법을 제안하였다. 우선 각 단면에서의 다양한 수위에 대하여 통수단면 및 동수반경을 계산한 후, Manning 공식을 이용하여 유량을 산정한다. 이러한 과정은 하도에서의 모든 단면에 대하여 반복되며, 최종적으로 통수단면과 유량을 통한 회귀 분석에 의하여 매개변수들을 추정한다. 이와 같은 Muskingum-Cunge 모형의 매개변수 추정과정을 남한강 구간에 적용하였다. 추정된 매개변수들을 사용한 Muskingum-Cunge 모형의 계산결과는 무차원 RMS 오차, 첨두유량의 크기 및 발생시각 등 모든 면에서 HEC-1의 Muskingum-Cunge 모형에 비하여 동역학적 모형의 계산결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.439-446
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• 2008

취수펌프 운전 조건에 따라 변화하는 군정시스템의 취수량을 종합적으로 평가할 수 있는 방법을 개발하였다 주어진 상황에서 개별 관정의 취수량에 영향을 미치는 인자는 자연수위와 관말 사이의 표고차이로 주어지는 정적양정과 지하수 강하량, 관로 마찰손실 등으로 구성되는 동적양정, 그리고 취수 펌프의 성능이다. 동적 양정과 펌프의 성능은 취수펌프 가동 대수와 가동 패턴에 따라 변하는 취수량의 함수이다. 군정 운영 시 실제 취수량은 군정 시스템의 전 양정과 펌프 성능곡선이 교차하는 점에서 결정된다. Newton-Raphson 반복법을 이용하여 복수 관정의 취수량에 대한 비선형연립방정식을 처리하였다. 가상 군정 시스템에 대한 적용을 통하여 시스템 설계 시와 운영 시에 취수량 분포에 미치는 영향을 분석하였다.

• 자원환경지질
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• 제52권5호
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• pp.471-484
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• 2019

액상화는 반복적인 전단력 혹은 강한 충격으로 인해 실트-모래로 구성된 미고결 퇴적층내 공극수압이 증가하여 전단강도를 상실함에 따라 미고결퇴적층이 액체처럼 거동하는 현상이다. 액상화는 미고결 퇴적층의 물리적 특성인 입도, 느슨함, 지하수위, 지층의 심도, 연령, 액상화 발달 유무 등과 밀접한 관련이 있으며 지표균열, 사태 및 연질퇴적변형 구조의 형성을 야기한다. 연질퇴적변형구조는 다양한 변형원인(trigger)에 의해 퇴적물의 전단강도가 감소함에 따라 퇴적물의 하중 등과 같은 변형동력(driving forces)이 발생하여 액상화, 요변성과 이에 수반된 유체화로 대표되는 변형기작(deformation mechanism)을 통해 형성된다. 이러한 변형구조는 퇴적작용이나 지진과 같은 지질학적 사건에 의해 발생하기 때문에 퇴적분지에서 발생하였던 지질학적 사건을 이해하는데 있어 중요한 역할을 한다. 이 뿐만 아니라 지진에 의하여 유발된 연질퇴적변형구조는 퇴적동시기성 구조운동을 이해할 수 있으며 지표파열을 수반하지 않는 피해 유발지진(> Mw 5.0)에 대한 고지진정보를 제공한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.499-499
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• 2016

본 연구는 오염된 농업용 저수지에 대하여 수층에 따른 수질 변화 특성을 조사하고, 저수지 저부의 퇴적물에 대한 용출 실험을 통해 수층별 수질 특성이 퇴적물의 용출에 미치는 영향을 분석하고자 수행되었다. 연구 대상 저수지의 선정은 설치년도 1960년대를 기준으로 이전과 이후로 분류하였으며, 주요 오염원을 축산계와 생활계 오염원으로 분류하여 각 다른 특성을 가진 저수지를 선정하여 조사하였다. 내부 오염 부하량이 수체에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시한 용출량 실험 결과, 호기 조건에서 축산계오염원 저수지의 T-P가 미미하게 용출이 일어난 것을 제외하고는 생활계, 축산계오염원 저수지에서 용출이 일어나지 않았다. 반면에 혐기 조건의 경우에는 생활계오염원 보다는 축산계오염원 저수지에서, 1960년대 이후 설치된 저수지에서 보다는 1960년대 이전에 설치된 저수지에서 용출이 크게 일어나는 것으로 조사 되었다. 혐기 조건에서 T-N의 경우 생활계오염원과 1960년대 이후 설치된 저수지에서는 용출이 일어나지 않았으나, 그 외의 항목에서는 모두 용출이 일어나는 것으로 분석되었다. 특히 혐기조건에서는 모든 연구대상 저수지에서 T-P의 용출이 크게 일어나는 것으로 조사되었는데, 이는 부영양화의 주요 영향인자로 작용할 수 있으므로 저수지 저부의 혐기조건이 형성되는 것을 제어?관리해야 할 필요성이 있다고 하겠다. 연구 저수지에 대한 현장 조사 결과, 가뭄의 영향으로 수위가 평년에 비해 상당히 낮았으며, 저수량의 부족으로 저수지 주변의 바닥이 드러나거나 유출이 없는 등의 특징을 보였다. 수심이 낮은 5~7월의 조사 시기에는 표층의 DO 농도가 높음에도 저층부의 DO 농도는 1.2~2.2 mg/L를 나타내 약혐기조건이 형성됨을 확인하였다. 또한 현장측정기(HYDROLAB_Quanta)를 이용한 DO측정시, 저층부 퇴적물의 재부유를 막기 위해 저층경계면에서 30~50cm 윗부분을 측정했다는 점에서 저층부 바닥면의 DO 농도가 더 낮을 수 있다고 추정할 수 있다. 이는 이 시기에 퇴적층에 존재하는 오염물질의 용출이 충분히 일어날 수 있으며, 이후 8~11월에 수계 내 환란 및 순환에 의해 오염물질이 수중으로 이동하게 되고, 수질을 악화시키는 원인으로 작용할 수 있음을 추론할 수 있다. 이와 같이 퇴적되어 있던 오염물질이 계속적으로 용출 및 순환을 해마다 반복한다면 해당 저수지는 장기간 수질 오염 저수지가 될 수밖에 없을 것이다. 따라서 이러한 내부오염부하가 크다고 판단되는 저수지에 대하여 오염퇴적물의 관리가 필요하다고 하겠다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.473-473
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• 2021

새만금 유역의 하류 평야지대는 농업 관개 및 배수가 제수문의 영향을 받고 있으며, 상류 축산밀집시설에 따라 농업 비점오염원 유입이 수계 환경오염에 미치는 영향을 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 새만금 유역의 하류 제수문을 대상으로 유역 모형과 전산유체역학 모형을 이용하여 유입, 유출 그리고 오염원 등의 영향을 분석하고자 한다. SWAT (Soil and water assessment tool)은 유역 모형으로 수문순환 및 비점오염원을 모의하기 위해 개발한 모형이다. CFD(Computational fluid dynamics)는 구조물을 설계하고 유체, 기체 등의 역학을 모의할 수 있다. SWAT 모형을 이용하여 농촌 소유역을 대상으로 하류 제수문 위치를 출구로 지정하여 수문을 모의하고 그 결과자료는 CFD에 입력할 수 있다. CFD는 하류 제수문 구조물을 설계하고 SWAT 모형의 수문자료를 입력하여 제수문의 유입 및 유출 영향을 평가할 수 있다. SWAT 모형 구축을 위해 2015-2018년까지 기상, 수위, 유량 관측자료를 수집하였으며, 보정기간과 검증기간은 각 2년이며, 모형 성능 검증에 사용한 적합성 평가 지수는 R² (Determine coefficient), RMSE (Root mean square error), 그리고 NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient)를 사용하였다. 모형의 보정은 SWAT-CUP 자동보정프로그램을 사용하였으며, 모형의 보정지수는 NSE를 사용하였고, 1,000회 반복 수행을 통해 매개변수를 최적화하였다. CFD 모형은 제수문의 실제 규격을 바탕으로 동일한 구조를 고려하였으며, 수문조작을 고려하여 유입 및 유출을 모의하였다. 본 연구는 유역차원과 구조물 차원의 모델링을 연계하는 것으로 최근 기후변화에 따라 급격히 변화하는 유역환경에 대처할 수 있는 방안이 될 수 있을 것이며, 제수문 시설을 관리하는 기관에서도 합리적인 운영방안에 대한 기초자료로 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.314-314
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• 2020

SWAT (Soil and Water Assessment Tool)은 미국 농무성 농업연구소에서 개발된 준분포형(semi-distributed) 수문 모형으로 복합토지이용유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양, 토지이용 및 토지관리 상태의 변화에 따른 유역의 유출량, 유사량 및 영양물질의 영향을 예측하기 위해 개발되었다. SWAT은 기본적으로 다양한 매개변수에 대한 수동 보정 기능을 제공하고 있지만 매개변수 보정에 따른 모의결과의 불확실성을 수반하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자동보정 기능을 제공하는 SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program)이 개발되었다. SWAT-CUP에서 제공하는 매개변수의 최적화 과정에서 유사한 모의 결과를 산출하는 수천 개의 매개변수조합이 존재하기 때문에 보정기법의 선택에 따라 최종 매개변수의 값이 달라질 수 있다. 불확실성을 발생시키는 요인으로 (1) 매개변수의 선택, (2) 보정 기법, (3) 목적함수, (4) 매개변수의 초기 범위, (5) 모의(simulation)의 실행(run) 및 반복(iteration) 횟수, (6) 위치, 개수 등 보정 자료의 선택 등이 주로 지목된다. 이러한 요인으로 발생하는 불확실성은 SWAT 모형의 구조 및 입력 자료에서 기인하는 것으로, 사용자의 설정에 따라 크게 좌우된다. 본 연구에서는 SWAT 매개변수 보정 과정에서 발생할 수 있는 불확실성을 평가하고, 효율적인 보정 방안을 제시하기 위해 수행되었다. 낙동강 권역의 내성천 유역을 대상으로 SWAT 모형을 구축하였으며, 내성천 본류에 위치한 수위(유량) 관측소의 자료를 활용하여 검·보정을 수행하였다. 모의 결과는 유량의 크기 뿐 아니라 유량의 발생 시기, 유역의 반응 및 증가·감소 경향성을 함께 고려하여 평가하였다. 그 결과 모형 구조에 따른 불확실성의 전이과정을 정확하게 파악하는 것은 불가능하지만 SWAT 모형의 비고유성(non-uniqueness)에 의한 불확실성을 정량화하여 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.262-262
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• 2020

새만금 유역 내에는 다수의 보 및 제수문이 위치하고 있으며, 관개, 배수, 오염원 등이 영향을 받고 있다. 선행연구 중에는 보 및 제수문을 고려하기 위해 모형의 소스코드를 일부 수정하여 연구되고 있으나 유역모형으로 구현하기에는 한계가 있으며, 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 만경강 유역을 대상으로 유역 모형과 전산유체역학 모형을 이용하여 하류 제수문에 대한 유입, 유출 그리고 오염원 등의 영향을 분석하고자 한다. SWAT (Soil and water assessment tool)은 유역 모형으로 미국 농무부에서 농업유역의 수문순환 및 비점오염원을 모의하기 위해 개발한 모형이다. CFD (Computational fluid dynamics)는 전산유체역학 모형으로 구조물을 설계하고 유체, 기체 등을 모의할 수 있다. SWAT 모형을 이용하여 농업유역 하류 제수문 위치를 출구로 지정하여 수문을 모의하고 그 결과자료는 CFD에 입력할 수 있다. CFD는 하류 제수문 구조물을 설계하고 SWAT 모형의 수문자료를 입력하여 제수문의 영향을 평가할 수 있다. 우선, 만경강 유역을 대상유역으로 선정하고 부용, 황산, 상리, 고은교 등 제수문의 위치를 파악하였다. SWAT 모형 구축을 위해 2015-2018년까지 기상, 수위, 유량 관측자료를 수집하였으며, 보정기간과 검증기간은 각 2년이며, 모형 성능 검증에 사용한 적합성 평가 지수는 R² (Determine coefficient), RMSE (Root mean square error), 그리고 NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient)를 사용하였다. 모형의 보정은 SWAT-CUP 자동보정프로그램을 사용하였으며, 모형의 보정지수는 NSE를 사용하였고, 1,000회 반복 수행을 통해 매개변수를 최적화하였다. 보정기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R², RMSE 그리고 NSE가 각각 0.84, 2.96 mm/day, 0.70을 나타냈다. 검증기간의 유출량 적합성 평가 지수는 R², RMSE 그리고 NSE가 각각 0.72, 2.94 mm/day, 0.46을 나타냈다. 본 연구는 유역 차원과 구조물 차원의 모델링을 연계하는 것으로 향후 제수문 모니터링 자료를 활용하여 CFD 모형을 구축하고 유입량에 따른 제수문의 검보정 및 영향을 평가하고자 한다. 이러한 결과는 최근 기후변화에 따라 급격히 변화하는 유역환경에 대처할 수 있는 방안이 될 수 있을 것이며, 제수문 시설을 관리하는 기관에서도 합리적인 운영방안에 대한 기초자료로 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권2호
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• pp.85-94
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• 1997

연구 지역은 제주도의 해안 용천수를 수원지로 하고 있는 삼양 3수원지로서 1996년 1월부터 원수의 염소이온농도가 먹는 물 수질기준치인 150 mg/ι를 훨씬 초과하여 그 원인을 수리지질학적으로 규명하기 위하여 연구를 수행하였다. 연구결과 그 원인은 다음과 같은 매우 복잡한 자연 및 인위적인 현상에 의해 발생하였다. 1996년 1월~9월 동안 내린 강수량은 그 이전 36년간 제주시에서 발생한 연평균 강수량의 41.7%에 해당하는 극심한 한발기로서 이러한 강수량의 감소는 결국 용천 유출량의 감소와 용천수위 강하의 원인이 되었고, 이로 인해 만조시 매 주기 별로 2~3.8시간 동안 해수면이 수원지내 지하수위보다 4.4~12.4cm 높게 되어 기존 차수벽 하부의 투수대 구간을 통해 해수가 역동수구배를 따라 수원지내 유입되어 지하수의 염소이온농도 증가원인이 되었다. 또한 주기적인 조석간만의 영향으로 인해 발생한 두께가 얇아진 담수체의 수축 팽창현상이 점이대의 확장을 촉진시켜 염소이온농도를 증가시켰으며, 뿐만 아니라 강수량 감소에 따른 지하함양량 감소로 점이대에서 지하수 흐름의 역전현상이 발생하였고, 이에 부가하여 강우누적결핍시기 동안 해안지하수체의 수축현상이 가장 심하게 발생한 간조시에 일평균 2790$\pm$450 ㎥의 지하수를 반복채수함으로 인해 추가적인 지하수위의 하강을 초래하여 점이대의 확장과 염수의 역상승 현상을 유발하였다. 수원지 주변 용천에서 염소이온농도가 150 mg/l이하로 유출되는 순수지하수 유출지속 시간은 하루 약 2시간 정도였으며 유출량은 532 ㎥/일 이였고 만조시 C $l^{－}$ 이온의 농도는 1900 mg/1 이상이다.