• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2015

제주도의 연평균 강수량은 지속적으로 증가하고 있으나 강우일수는 감소하는 추세로 기후변화에 의한 가뭄재해 피해가 우려되고 있다. 제주도는 전체 수자원의 대부분을 지하수로 사용되어 면적 대비 많은 지하수관정이 개발 이용되고 있으며, 용수이용에 따른 고갈 및 오염이 발생되지 않도록 분석 관리가 필요한 지역이다. 제주지역의 지하수위는 계절적 변동특성이 확연히 나타나지만 평시에는 큰 변동이 없는 지하수위 수준을 보이며, 실제 지하수 이용률은 허가량의 30%이하로 양수에 의한 지하수위변동은 크게 체감되지 못하고 있다. 그러나 극심한 가뭄재해 발생 시 기존 사용량을 초과 양수하는 문제가 발생하여 지하수위는 급격하게 하강되고, 제주 수자원관리에 문제가 발생될 것으로 지속적인 지하수 개발이 지하수위에 미치는 영향에 대하여 정량적인 분석이 필요하다. 본 연구에서는 지하수 유동 및 수위변동 분석이 가능한 수치해석 모형을 이용하여 제주도 성산유역을 대상으로 1993년부터 2013년까지 10년 주기 양수에 따른 지하수위 하강 특성을 분석하였다. 1993년 이전 개발된 지하수관정은 55개소, 2003년까지 개발된 지하수관정은 108개소로 지하수 개발은 약 1.9배 증가되었으나 양수능력을 적용하여 지하수위 변동을 분석한 결과 2.5배~3.1배 하강되는 것으로 확인되었다. 2003년부터 2013년까지 지하수 개발은 유역 상부에 집중되었으며 상류부 지하수 양수에 따라 해안지역의 지하수위까지 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권7호
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• pp.783-794
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• 2013

지하수 의존도가 높은 제주도에서는 담수 지하수는 물론 어류의 육상 양식을 위한 염분이 높은 지하수도 활발하게 개발되고 있다. 본 연구는 제주도 성산유역을 대상으로 담수와 염수 지하수 개발이 지하수계에 미치는 영향을 분석하였다. 경계면 모델을 이용하여 담수와 염수의 흐름을 모의하고 담수와 염수 개발의 영향을 조사하였다. 담수 개발은 기존의 연구 결과에서 익히 알려진 바와 같이 지하수위 강하와 해수쐐기 침투를 야기하는 것으로 나타났다. 염지하수 개발은 지하수위를 강하시키는 부정적 영향과 함께 해수침투를 저감시키는 긍정적 효과도 있는 것으로 나타났다. 담-염수사이의 유한한 두께의 천이대에 대한 수정 Ghyben-Herzberg 비율을 유도하고 해수침투 관측정에서 관측된 자료와 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.414-414
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• 2022

본 연구는 2022년도 "제주특별자치도 수자원 부존현황 조사 및 분석 사업"의 연구비 지원에 의해수행되었습니다.최근 IPCC 제6차 평가보고서(AR6)에 새롭게 적용된 미래 기후변화 시나리오인 SSP (Shared Socioeconomic Pathways)에 따른 제주도 지역의 미래 기후변화를 강수량, 기온, 기준증발산 등을 중심으로 분석하였다. 미래의 기후변화 자료로서 19개의 GCM 모형으로부터 도출된 4개의 SSP 시나리오(SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5)를 활용하였다. 제주도 지역의 3개 기상청 ASOS 지점(제주, 성산, 서귀포)을 대상으로 상세화된 기후변화 자료를 이용하여 지점별 및 지역별 미래 전망을 분석하였다. 기준증발산량은 기온자료만을 이용하는 Thornthwaite 방법을 활용하여 산정하였으며, FAO-56 Penman-Monteith 기준증발산량과의 차이를 최소화하기 위하여 시공간적 보정계수를 적용하였다. 과거기간(1985~2014년)을 기준으로, 미래기간(2021~2095년)을 3개 구간(2021~2045년, 2046~2070년, 2071~2095년)으로 나누어 분석하였다. 제주도 전체에 대한 평균적인 전망은 대부분의 SSP 시나리오에서 강수량, 기온, 기준증발산량 모두 미래 후반기로 갈수록 점차 증가하는 경향을 보였으며, SSP1-2.6 시나리오에서만 기온과 기준증발산량이 미래 전반기(2021~2045년)에는 크게 증가하다가 중반기(2046~2070년)와 후반기(2071~2095년)에는 비교적 일정한 것으로 전망되었다. 과거기간과 비교하여 미래 후반기 SSP5-8.5 시나리오에서 가장 크게 증가하는 것으로 전망되었으며, 강수량은 17%, 기온은 38%, 기준증발산량은 58%까지 증가하는 것으로 분석되었다. 지점별로는 제주 지점이 다른 2개 지점(성산, 서귀포)에서보다 더 많이 증가할 것으로 전망되었다. 제주 지점의 경우 SSP5-8.5 시나리오에서 연 강수량은 19%, 평균기온은 42%, 기준증발산량은 70%까지 증가하는 것으로 나타났다. 증가되는 크기는 강수량은 서귀포, 성산, 제주 지점 순으로 전망되었으며, 기온과 기준증발산량은 반대로 제주, 성산, 서귀포 순으로 증가량이 클 것으로 전망되었다. 그러나 GCM 모형에 따라 전망결과가 다양하게 나타나기 때문에 이에 대한 불확실성을 고려한 미래 대응이 필요하다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.43-43
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• 2011

본 연구에서는 한강제방 취약구간인 성산대교와 잠실철교 부근 지역에 대한 홍수범람을 수치모의 하였다. 사용된 수치모형은 스위스의 Beffa에 의해 개발된 FLUMEN(FLUvial Modeling ENgine)으로서 스위스, 독일, 오스트리아 등에서 홍수범람해석에 사용된 바 있는 모형이다. 제방 취약지역은 한강 하천정비기본계획(2002)과 대학과 연계한 하천관리에 관한 연구용역(2단계 4차년)에 제시된 HEC-RAS 부등류 해석에 의해 계산된 홍수위와 기존 제방의 높이를 비교하여 산정하였다. 범람모의를 위해 HEC-RAS 부정류 해석을 통해 경계조건을 산정하고, FLUMEN을 이용하여 한강제방의 취약지역에 대한 범람모의와 파제 시나리오를 작성하여 파제에 따른 범람모의를 실시하고 적용성을 검토하였다. 제방 취약지역에서 월류로 인한 범람이 발생하였고, 이로 인해 일부 주거지역이 침수되었다. 가상 파제시나리오를 통한 수치모의 결과에서 여의도에서 $2.179km^2$의 넓은 지역에 침수현상이 계산되었으며, 최대 침수심은 5.054m로 성산대교 남단의 가상 파제 시나리오에서 계산되었다. 수치모의 결과 FLUMEN은 한강유역의 범람모의에 적합하다고 판단되며, 본 연구는 홍수 방어대책을 수립함에 있어 홍수 취약지역의 선정과 수공구조물의 설치 방향을 결정하는데 기초자료로 활용이 기대 된다. 정확도를 높이려면 보다 정밀한 제내지, 제외지의 측량자료의 적용, 내수 침수모형과의 연계, 조밀한 불규칙 삼각망의 작성이 필요하며, 국내실정에 맞는 정확한 적용기준마련과 유역의 수리학적 특성이 고려된 홍수해석 모형의 개발이 필요하고 보다 정확한 조도계수의 산정을 위한 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.363-363
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• 2018

본 연구에서는 제주도 지역을 대상으로 현재의 용수공급 보장량을 기준으로 미래 인위적 자연적 요인에 따른 수요량의 변화를 고려하여 농업용수 과부족을 분석하였다. 인위적인 요인으로서 작물재배면적의 변화를 고려하였으며, 자연적인 요인으로서는 기후변화 영향을 고려하였다. 제주도의 유출특성과 지질특성, 물이용 특성 등을 고려하여 유역 물수지 기반의 순물소모량 개념을 활용하여 수요량을 추정하였으며, 농업용수 보장량(공급량)은 "제주특별자치도 농업용수 관리계획(2013-2022)"에서 제시하는 값을 적용하였다. 순물소모량 산정에 필요한 실제증발산량 및 잠재증발산량 등은 유역모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 산정하였다. 인위적인 변화로서 2020년 작물재배면적 추정치를 적용하여 용수 과부족을 분석한 결과, 구좌읍과 성산읍 2개 지역에서 수요량이 보장량을 초과하는 것으로 나타났다. 참고로 기존의 필요수량 개념의 수요량을 적용했을 때에는 제주시 동지역, 구좌읍, 조천읍, 서귀포시 동지역, 성산읍, 표선면, 남원읍, 안덕면, 대정읍 등 9개 지역에서 용수가 부족할 것으로 분석된 바 있다. 미래 기후변화 영향을 고려하기 위하여 IPCC (International Panel on Climate Chnage) CMIP5(the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project)에서 제시하는 대순환모델 중 9개 모형의 결과를 활용하여 미래(2010~2099년)의 수요량을 산정하고, 앞서 적용한 2020년 재배면적 추정치와 보장량을 기준으로 지역별, 시기별로 농업용수 과부족을 분석하였다. 기후변화 시나리오는 RCP 4.5와 RCP 8.5 결과를 적용하였다. 인위적인 영향에 대한 분석과 마찬가지로 구좌읍과 성산읍을 제외하고는 수요량 대비 보장량이 충분한 것으로 분석되었다. 시나리오에 따른 영향은 RCP 8.5 보다는 RCP 4.5 시나리오에서의 보장률이 상대적으로 높게 나타났으며, 2개 시나리오 모두 미래 후반기로 갈수록 수요량의 증가에 따라 보장률이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 다만, 이 분석은 재배면적의 변화가 없이 단순히 기상조건의 변화만을 적용한 전망으로서, 향후 실제 기상여건과 재배면적, 물이용, 용수공급체계, 물관리 정책방향 등의 변화에 따라 좌우될 수 있다.

• 한국환경과학회지
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• 제24권4호
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• pp.449-459
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• 2015

The depth of low permeable layer in Jeju Island was analyzed using the geologic columnar section data. The highest low permeable layer was found in center of Mt. Halla and the deepest area was in eastern part of Jeju Island. The study area, Seongsan watershed, is located in the eastern part of Jeju where the low permeable layer showing deep in a northward direction. Based on this analysis, the MODFLOW modeling was performed for groundwater flow of Seongsan watershed. The boundary of Seongsan watershed was set up as a no-flow and the modeling result showed the difference -0.26~0.62 m compared to the observed groundwater level. Meanwhile, MODFLOW model results considering low permeable layer showed -0.26~0.36 m differences compared to groundwater level and indicated more accurate than no-flow method result. Therefore, to interpret the groundwater flow over Seongsan watershed, comprehensive consideration including the low permeable layer distribution below the basalt layer is needed.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.129-134
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• 1992

본 논문은 도시유역의 최적 배수관망설계를 위한 위험도-안전도계수 관계를 설정하는 것이다. 배수관망의 신뢰도 분석을 위하여는 하수관의 용량과 하중을 결정하는 식을 구성하는 여러가지 매개변수들의 불확실성이 고려되어야 하며, 이에 따른 위험도를 결정하게 된다. 본 연구에서는 신뢰도 분석기법을 유역면적 $381,000m^2$인 성산 유수지 유역에 적용하였다. 하수관망의 용량을 결정하는 식으로는 Darcy-Weisbach식을, 하중을 결정하는 식으로는 합리식을 사용하였으며, 하수관의 용량과 설계유량과의 비로 나타나는 안전도계수를 구하여 이를 하수관망의 위험도와 상관시켰다. 이에 따라 재현기간별 위험도-안전도계수를 얻었으며, 이는 배수관망의 최적설계에 이용될 수 있다.

• 지질공학
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• 제33권1호
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• pp.105-119
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• 2023

기후 변화에 따라 용수 공급량은 줄어들고 있으며, 해안 및 도서지역은 지하수의 의존도가 높아 활용 가능한 용수의 양이 줄어들고 있다. 지속 가능한 해안 도서 지역의 물 공급을 위해 현재의 상태를 정확히 진단하고 효율적인 용수의 배분 및 관리가 필요하다. 해안 도서 지역의 지하수 흐름의 정밀한 분석을 위해 제주 동부의 성산유역을 대상으로 해안 담지하수 유출량을 산정하였다. 중요 매개변수인 담수층의 두께의 산정은 다심도 관측공에서 측정되는 전기전도도를 이용하여 수직적인 보간을 통해 추정하는 방법과 Ghyben-Herzberg의 이론적인 비율을 이용하여 추정하는 방법을 사용하였다. Ghyben-Herzberg의 비율을 사용한 값은 변화하는 담-염수 경계면의 정밀한 추정이 불가능하며, 전기전도도로 분석한 값은 담-염수 경계면의 현재 상태를 나타낼 수 있다. 매개변수는 가상의 격자에 분포시키고, 각각의 격자에 대한 해안 담지하수 유출 유량의 평균을 유역 대표 유량으로 결정하였다. 유역 규모의 연도별 해안 담지하수 유출량 산정과 유량 분포를 나타냈으며, 2018년에서 2020년까지의 해안 담지하수 유출량은 전기전도도로 추정한 담수층의 두께를 적용한 방법은 6.27 × 10⁶ m³/year, Ghyben-Herzberg의 비율을 적용한 방법은 10.87 × 10⁶ m³/year로 나타났다. 본 연구에서 나타낸 결과는 해안 도서지역의 정밀한 물수지 분석 등을 이용하여 지속가능한 용수의 공급을 결정하는 정책의 근거 자료로 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1011-1020
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• 2022

기존 해저 지하수 유출의 진단은 국지적으로 많은 양의 해안 유출이 관측되는 곳을 대상으로 수행되었으며, 넓은 영역을 대상으로 해안선을 따라 유출되는 유역 규모의 해저 지하수 유출 진단은 지금까지 국내를 대상으로 연구되어온 적이 없다. 본 연구에서는 제주 동부 지역을 대상으로 해수 침투 진단 및 예측에서 널리 사용되는 해석학적 모형을 기반으로 해저 지하수 유출을 유역별 또는 지역적으로 분석할 수 있는 해저 지하수 유출 진단 모형을 개발하였다. 본 연구에서 연구 방법으로 제안하는 해저 지하수 유출 진단 모형은 이론적으로 개념화된 기존의 해수 침투 경계면 기반 해석식을 발전시켰다. 다수의 관측 지하수위 및 수리 지질학적 자료를 해석식의 입력값으로 활용하기 위해 고안되었으며, 유량 평균 유출 산정식과 단면 평균 유출 산정식으로 구분되는 담해저 지하수 유출량 산정 방법이다. 모형 개발을 위하여 해수 침투의 해석학적 모형의 개념 응용 및 수정, 기존에 보고된 제주 동부의 국지적 해저 지하수 유출 진단 결과를 활용한 보정 및 검증 등을 포함하는 연구를 수행하였다. 연구 결과 성산 유역의 담해저 지하수 유출은 함양량의 약 2.65%에서 9.15%에 이르는 것으로 추정되었다. 본 연구에서는 해석학적 해수침투 모델이 결합된 유역 규모의 해안 유출수의 정량적 평가를 최초로 확립함으로써 보다 합리적인 해안지역 수자원 관리 방안 수립에 대한 과학적 분석 방법 제공이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수산과학회지
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• 제2권1호
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• pp.47-62
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• 1969

풀망둑 Synechogobius hasta(TEMMINCK et SCHLEGEL)의 식성 조사와 먹이생물 상호간의 생물학적 변화를 조사하기 위하여 낙동강 유역의 선암, 가락, 성산, 하단의 4개 지점에서 총 1,295개체의 풀망둑을 월별로 채집하였다. 위 내용물은 3가지 방법에 의해 구분하였으며, 이 방법은 수정된 Nilsson의 방법(Dahl 1962)을 다시 약간 수정하여 사용하였다(Table 2). 1) 위 내용물의 각 먹이종목별 수를 계산하여 한 계절동안 전체 풀망둑이 먹은 먹이생물의 총 개체수에 대해 Percentage를 낸 것을 Table 2에 "N"(Numerical)로 표시하였다. 2) 한 계절동안 채집한 풀망둑 수에 대한 각 먹이종목(Food Item)이 발생하는 풀망둑 수의 출혈빈도수를 Table 2에 "O"(Frequncy of Occurrence)로 표시하였다. 3) Predominant한 먹이종목을 선택하여 그것의 총 개체수에 대한 각 Predominant한 먹이수의 Percentage를 "D" (Dominance)로 표시하였다. 먹이생물은 50개의 먹이종목으로 되고 이것을 13가지의 Main Group로 나누고 (Fig. 2-1), 이것을 다시 먹이 생물을 제공하는 Habitat내의 Animal Community의 조건에 따라 Obligatory Bottom Animal, Organic Drift 와 Actively Swimming Form로 나누었다. 풀망둑의 식성은 Table 2에서 보는 것과 같이 먹이생물의 평균 $94.6\%$가 Obligatory Bottom Animal인 것으로 보아 풀망둑은 전형적인 Bottom Feeder였다. 그리고, 이들의 먹이생물은 일반적으로 이들이 살고 있는 Habitat 내의 Benthic Fauna의 Local Composition에 의해 Dominant Food Organism이 결정되고, 계절별로 먹이생물들 사이에 생물학적 상호 작용으로 인한 Seaeonal Rhythm을 나타내고 있었다. 선암 지역과 가락 지역은 동일한 먹이생물들 사이에 Habitat의 종적 구분에 의해 그 Population의 천이가 반대 현상으로 나타나는 Locality Variation을 보이며, 성산, 하단 지역은 먹이생물의 계절적 변화와 하구성 생물상이 동일한 점으로, 동일한 조건의 Habitat로 생각된다. 이상의 것을 간추려 보면, 1) 풀망둑은 주로 저생동물을 먹이로 하며, 그 먹이생물은 Habitat 내의 Food Composition에 의해 결정된다. 2) 먹이생물의 계절적 변화는 Population내의 생물학적인 변화의 상호 작용에 의해 Seasonal Rhythm을 나타낸다. 3) 풀망둑의 식성은 비편식성이고 먹이생물의 종류 변화가 많다. 4) 가장 중요한 먹이생물은 Polychaeta, Palaemon modestus, Isopoda, Gammaridea, Insecta (nymphs and larvae), Ilyoplax deschampsi, Paratye compressa로 나타난다. 5) 성산, 가락, 선암의 Community내에서 먹이생물은 종적천이 (Longitudinal Succession) 현상이 나타난다 6) 풀망둑은 수은이 상승($20^{\circ}C$이상)하는 4월경부터 하구로 이동하고, 9월부터 상류로 이동하는 Seasonal Movement를 하는 어류이다.