• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.8
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• pp.839-851
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• 2012

When we evaluate the water supply capacity of a river basin, it is a common practice to gradually increase the water demand and check if the water demands are met. This practice is not only used in the simulation approach, but also in the optimization approach. However, this trial and error approach is a tedious task. Hence, we propose a two-phase method. In the first phase, by assuming that the decision maker has complete information on inflow data, we use a goal programming model that can generate the maximum water supply capacity at one time. In the second phase, we simulate the real-time operation for the critical period by utilizing the water supply capacity given by the goal programming model under the condition that there is no foresight of inflow. We applied the two-phase method to the Geum-River basin, where multi-purpose weirs were newly constructed. By comparing the results of the goal programming model with those of the real-time simulation model we could comprehend and estimate the effect of perfect inflow data on the water supply capacity.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.373-373
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• 2022

전세계적으로 기후변화로 인해 3년 이상의 기간동안 지속되는 다년 가뭄의 빈도와 심도가 증가하고 있으며, 이로 인한 피해도 증가하고 있다. 본 연구에서는 이를 반영하여 전국 다목적댐 및 용수댐에서 모두 주요 가뭄 대응 대책으로 사용되고 있는 현행 용수공급 조정기준을 개선하는 방안을 제안하고자 한다. 가장 먼저, 장기 기억 반영이 가능한 시계열 모형인 ARFIMA(Autoregressive Fractional Integrated Moving Average) 모델을 사용하여 다양한 강도의 장기 기억을 가지고 있는 연간 유입량을 생성하였다. 이후, 연간 유입량을 k-최근접 이웃 방법 기반의 배분 도구를 사용하여 10일 단위 유입량으로 분배하였으며 이를 대체 용수공급 조정기준을 생성하기 위한 입력 변수로 사용하였다. 새로운 용수공급 조정기준은 매 시점마다 새롭게 업데이트되는 정보를 통해 현행 기준과 함께 적응형으로 저수지 운영에 사용되었다. 다년 가뭄이 반영된 유입량으로 적응형으로 저수지 운영을 관측 유입량 하에서 빈도와 크기의 측면에서 분석을 시행하였다. 그 결과, 심각한 실패(물 부족 비율 30% 이상)의 빈도의 경우 현행 기준 운영 시 6.14%에서 적응형 운영 시행 시 2.99%로 개선되었지만, 전체 기간 동안의 신뢰도는 적응형 운영보다(26.42%) 현행 운영 하에서 더욱 나은 결과를 보였다(41.19%). 위와 같은 분석 결과는 심각한 실패의 빈도와 크기를 줄이는 용수공급 조정기준을 시행하는 원론적인 목적과 일치하기에, 본 연구에서 제안하는 다년 가뭄에 대비한 적응형 운영 방안은 향후 길게 지속되는 가뭄 조건에서 저수지 운영 정책으로 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 2000.04a
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• pp.51-52
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• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.163-163
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• 2020

전 세계적으로 기후변화에 따른 온난화 현상으로 인하여 농업에 직접적인 영향을 주는 기상 및 환경요인의 변화가 급격하게 진행되고 있다. 2017년에는 전국의 봄철 강수량이 평년 대비 60% 수준으로 물 부족 현상을 야기하여 극심한 가뭄이 발생하였다. 최근 지역적인 강수량 부족으로 인한 국소적인 가뭄 발생 및 발생빈도가 높아지고 있는 추세이며, 특히 농업가뭄은 농업용수의 주요한 용수공급시설인 농업용 저수지 및 용수공급시설의 지역적 편중 등으로 농업용수 부족 상황이 발생할 위험이 커지고 있다. 따라서, 시기별 저수지의 가용용수능력을 평가하는 것이 중요하며, 이러한 판단을 위하여 위성영상을 이용한 저수지 수표면적 및 용수능력판단이 필요하다. 본 연구에서는 가뭄시기의 저수지 수표면적 및 용수능력판단을 위하여 Sentinel-2 위성영상을 활용하여 2016년부터 2018년까지 충청남도 서산 지역의 농업용 저수지를 대상으로 정규수분지수(Normalized Difference Water Index, NDWI)을 산정하였다. NDWI는 위성영상의 파장 정보를 활용하여 지표면의 수분함유량과 관계를 나타내며, 하천, 호수, 습지 등 수분을 다량으로 함유한 지형지물을 탐지하기 위하여 사용된다. NDWI와 수위-내용적 자료와의 관계로부터 저수지 수표면적을 산출하였으며, 이에 따른 상관성 분석을 통하여 위성영상을 활용한 농업용 저수지의 가용수량 추정방법을 제시하고자 한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.37 no.1
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• pp.231-238
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• 2017

Water supply safety index plays an important role on assessing the water supply capacity of hydrologic system. Due to the absence of consistent guidance, however, practical problems have been brought up on data period used for dam design and performance evaluation. Therefore, this study employed bivariate drought frequency analysis which is able to consider drought severity and duration simultaneously, in order to evaluate water supply capacity of multi-purpose dams. Drought characteristics were analyzed based on the probabilistic approach, and water supply capacity of five multi-purpose dams in Korea (Soyang River, Chungju, Andong, Daecheong, Seomjin River) were evaluated under the specific drought conditions. As a result, it would be possible to have stable water supply with their own inflow during summer and fall, whereas water shortage would occur even under the 1-year return period drought event during spring and winter due to low rainfall.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.262-262
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• 2016

최근 우리나라뿐 아니라 세계 여러 국가에서 지구온난화와 기상이변의 이유로 홍수 및 이상가뭄이 빈발하고 있다. 이러한 기상변화에 의한 물순환의 변동은 미래 가용수자원량을 변화시키고, 이에 따라 장래 용수공급역량을 예측하고 다양한 물수요에 대해 충족 가능여부를 파악하는 여러가지 방법들 중 물수급 분석은 장기수자원계획 수립의 핵심요소이자 그 중요성이 날로 증가하고 있다. 본 연구에서는 금호강 유역을 대상으로 기존 수자원장기종합계획에서 제시하고 있는 중권역단위 물수지 분석을 행정구역단위로 세분화하여 수자원장기종합계획에서 사용했던 물수급 네트워크 모형인 K-WEAP 모형에 의한 물수지 분석을 실시하였다. 또한, 중권역 단위 물수지 결과와 행정구역단위 물수지 결과를 비교하여 분석 기본 유역 단위에 따른 물수급을 평가하였다. 본 연구 적용 결과, 생공용수의 경우 최대갈수기에도 물부족이 발생하지 않았지만 농업용수의 경우는 포항시에서 시나리오별 2016년에는 $548,000m^3$, 2020년에는 $547,000m^3$, 2525년에는 $497,000m^3$ 물부족량이 발생하는 것으로 분석되었다. 이는 기존의 선행 물수급 전망 방법론을 적용한 경우와 비교했을 때는 다른 산정결과를 보여줌으로써 미래의 수자원계획을 수립하는데 있어 새로운 기준을 제시할 수 있는 자료로 활용하고자 하였다.

• Korean Journal of Poultry Science
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• v.9 no.2
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• pp.1-18
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• 1982

비단백태 질소화합물의 가금에서의 이용 가능성은 오래 전부터 많은 사람들의 관심의 대상이 되어 있었다. Urea나 Diammonium Citrate같은 NPN들이 부로일러에서 비필항 아미노산들의 공급을 목적으로 이용될 수 있다는 많은 증거들이 있다. 그 mechanism 은 이들에 의해 공급되는 ammonia가 $\alpha$-ketoglutaric acid에 결합되어 glutamic acid가 되어 체내에서 transamination 방법에 의해 비필수 아미노산들의 합성에 기여할 수 있다는 것이다. 산란에서도 마찬가지 방법으로 이용될 수 있으나 육계에선 보다는 이용 효율이 낮다고 한다. 비단백태 질소 화합물의 급여가 사료섭취량에 영향을 주고, 산란율을 저하시키며 란중을 적게하는 원인이 되나 albumin의 질을 높인다는 장점도 보고되고 있다. 이들 화합물이 가중에서 효율적으로 이용되기 위해서는 사료내 단백질 수준이 정상보다 낮아야 하며 철수 아미노산을 충분히 함유하고 있어야 한다 장차 단백질 자원의 부족 현상이 더욱 심각해질 것을 예상할 때 비단백태 질소 화합물의 가축에서의 이용성을 높이는 연구는 매우 중요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.418-418
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• 2011

가뭄을 정량화하고 적절하게 표현하기 위해 여러 가지 가뭄지수가 개발되어 이용되어 왔다. 그러나 지금까지 개발된 가뭄지수는 대부분 강수량 등 기상요소만을 이용하여 가뭄을 표현함으로써 하천유출, 댐이나 저수지 등 물 공급원의 상황을 고려하지 못하여 실제 가뭄의 체감 정도를 정확하게 표현하기에는 한계가 있는 상황이다. 우리나라를 비롯한 대부분의 국가에서 물 수요에 대한 공급은 하천에 흐르는 물을 직접 취수하여 이용하는 경우뿐만 아니라 지역적인 특성에 따라 댐이나 저수지, 지하수 등 다양한 수원을 이용하는 체계로 구성되어 있다. 따라서 기상학적인 요소, 즉 강수량만을 이용하여 가뭄을 판단할 경우 실제 물 이용자가 느끼는 가뭄의 정도를 적절하게 표현하기 어려운 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어 어떤 지역에 발생한 강수량이 매우 적을 경우 기상학적인 측면에서 가뭄이라 판단할 수 있으나 해당 지역 물 수요의 대부분을 공급하는 다목적댐이 충분한 저수량을 확보하고 있다면 이는 가뭄상황이 아닌 것으로 결론지어야 한다. 그러나 가뭄모니터링을 위해 일반적으로 이용되고 있는 PDSI나 SPI로는 이러한 상황을 적절히 반영하기 어려우며, 기존 가뭄지수의 한계를 보완할 수 있도록 실제 물 공급 체계를 고려한 가뭄지수 산정방법의 개발 필요성은 지속적으로 제기되어 왔다. 본 연구에서는 이러한 점을 고려하여 가뭄 해석 대상 지역의 실제 물 공급 체계를 반영하여 가뭄을 정량화할 수 있는 새로운 가뭄지수를 개발하여 제시하였다. 개발된 가뭄지수는 물가용지수(Available Water Index, AWI)로 명명하였으며, 가뭄지수 산정을 위해 필요한 인자를 선정하고 지수를 산정할 수 있는 방법론을 도출하여 제안하였다. 제안된 방법을 이용하여 우리나라 주요 지점에 적용한 후 PDSI, SPI 등 기존 가뭄지수와 그 결과를 비교하였다. 마지막으로 2008~2009년에 걸쳐 우리나라에서 발생했던 가뭄에 대해 본 연구에서 제안한 방법에 따라 가뭄을 해석하였으며, 이러한 과정을 통해 본 연구에서 개발한 방법의 적용 가능성을 검토하였다. 본 연구에서 개발한 AWI는 강수량 등 기상학적 인자와 함께 댐이나 저수지의 공급 관련 상황을 반영하여 가뭄을 정량화할 수 있으므로 물 부족 측면에서의 가뭄감시를 위해 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.498-502
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• 2007

대구지역은 최근 30년간(1974년${\sim}$2003년)의 연평균 강수량이 1,065.3mm로 전국 평균의 1,305mm보다 상당히 적으며 특히 연강수량의 약 68%가 6월${\sim}$9월중에 집중되고 있다. 수자원 현황이 다른 지역에 비하여 열악하지만 용수수요량은 지속적으로 증가하고 있어 지표수의 이용만으로 용수수요를 만족하기에는 부족한 실정이며 지하수의 적절한 개발이 불가피한 실정이다. 용수수요의 충족을 위해서는 물공급 시스템의 중요한 요소로 평가되는 지하수의 체계적인 관리와 효율적인 운영이 필요하며 이를 위해서 대상지역에 대한 지하수함양량의 파악이 우선적으로 이루어져야 한다. 지하수함양량은 강수양상, 토양특성과 토지이용상태 등에 크게 영향을 받음으로 이에 의한 영향을 고려할 수 있는 NRCS-CN방법을 이용하여 1996${\sim}$2005년간의 최근 10년간의 지하수함양량을 산정하였다. 지하수함양량 산정결과 연평균 1,183.8mm의 강우량에 대하여 연평균 지하수함양량이 291.8mm, 연평균 함양률이 24.7%로 나타났다. 계절별 연평균 함양량과 함양률을 산정한 결과 여름철에는 평균 679mm의 강우량이 발생하였으며 동기간의 평균 지하수함양량이 186mm, 평균 함양률이 27%로 나타났다. 겨울철에는 평균 56mm의 강우량이 발생하였으며 평균 지하수함양량은 6mm, 평균 지하수함양률이 10%로 나타났다. 따라서 강수에 의한 지하수함양량은 유역특성 뿐만 아니라 강수특성에도 많은 영향을 받고 계절적 요인도 작용한다는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.404-404
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• 2019

우리나라는 수자원장기종합계획과 유역종합치수계획의 수립을 통해 수자원의 개발, 안정적인 공급과 효율적인 배분, 홍수재해방지 등을 위한 많은 노력을 해왔다. 최근에는 수자원의 관리효율화, 체계적 통합적으로 시행하고자 수자원법을 제정하여 수자원 관리의 체계를 개편하였으며, 향후 지자체 중심의 정량적인 물수급평가를 통해 현실적인 결과와 대안을 마련하는 것이 필요하다. 기존의 용수공급능력 평가와 물수급계획은 시 군 중심의 용수수요량을 바탕으로 중권역 단위로 확장하고, K-WEAP(Korea-Water Evaluation And Planing System) 모형을 활용하여 용수수급전망을 제시하고 있다. 이에 본 연구에서는 한강 권역을 중심으로 기존 계획에서 활용한 K-WEAP과 국내 외 활용도가 높은 MODSIM(Modified SIMYLD)을 활용하여 각 모형에 대한 입력자료, 내부 계산 알고리즘 및 분석방법 등 모형의 적용성을 검토하여 중권역 기반의 물수급 분석 결과를 비교 하였으며, 향후 모형 적용 시 고려사항 및 발생 가능한 오류를 최소화 할 수 있도록 하고자 하였다. 분석 결과, 기존 수자원장기종합계획에서 활용한 K-WEAP모형은 생 공 농업용수가 모두 동일우선순위이나, MODSIM모형에서는 수요지별 우선순위를 고려해야 하므로 상 하류간, 생활 공업, 농업으로 우선순위를 부여할 경우 물 부족량의 차이가 발생하였다. 우선순위 적용시 K-WEAP과 형과 MODSIM을 비교할 경우, 유사한 물부족량과 시점을 제공하고 있어 적용성과 분석결과의 일관성을 확인할 수 있었다. 또한 같은 물부족 결과를 제공하는 조건의 검토 수행 시간 측면과 모형구동 결과의 안정성에서 MODSIM이 더 우수한 것으로 분석되어 향후 지자체 중심의 세부적인 물수급평가를 위해서는 빠른 의사결정을 도울 수 있을 것으로 판단된다.