• 한국수자원학회논문집
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• 제39권9호
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• pp.787-800
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• 2006

본 연구에서는 한반도에 대한 가뭄모니터링 시스템을 구축하기 위하여 각종 기상 및 수문자료를 활용하여 우리나라 전역에 대한 PDSI, SPI 및 MSWSI 등의 가뭄지수를 월 단위로 산정 하였으며 산정된 각종 지수들이 어느 정도로 과거에 발생했던 가뭄을 정량적으로 재현하는가를 분석하였다. 분석을 위하여 1994년, 1995년 및 200l년에 발생했던 가뭄의 가뭄피해 조사기록을 이용하였고 본 연구에서 이용되는 3가지의 가뭄지수들이 가뭄감시를 위한 가뭄지표로 활용할 수 있는가를 판단하기 위하여 과거 가뭄에 대한 재현정도, 가뭄단계의 일치성 및 상관관계를 분석하였다. 분석결과, PDSI, SPI(3), SPI(6), MSWSI 순으로 과거 가뭄 모니터링에 대한 정확성을 나타냈고 특히 가뭄의 심도 및 지속기간을 비교 분석한 결과에서도 상당히 우수한 결과를 보여 가뭄모니터링을 위한 지표로 충분히 활용될 수 있다는 결론을 얻었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.100-100
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• 2019

최근 대기 중 미세먼지의 농도가 높은 일수가 급증하면서, 미세먼지를 저감하고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 미세먼지는 주로 자동차 혹은 공장 등 인간 활동에 의한 오염물질 배출에 의해 발생하는 것으로 알려져 있으며, 태양복사에너지, 토양수분, 강우, 풍속 등의 수문기상학적 인자에 의해 발생, 이동, 소멸의 과정을 거친다. 현재 우리나라에서는 미세먼지 농도를 관측하기 위해 지점 기반의 관측소를 운영하고 있으며, 관측소가 위치하지 않은 지역의 미세먼지 농도는 선형 보간법 등을 활용한 내삽 기법을 통해 제공하고 있다. 그러나 미세먼지 농도는 다양한 수문기상인자들의 영향에 의한 차이가 크게 나타나기 때문에 지점 기반의 자료로는 해당 지역의 미세먼지 농도를 추정하는 데 어려움이 많다. 본 연구에서는 미세먼지의 공간적인 분포를 추정하고자 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 에어로졸 자료와 Global Land Data Assimilation System (GLDAS) 수문기상인자를 활용하여 미세먼지 농도에 영향을 주는 것으로 판단되는 다양한 수문기상인자들과의 상관성을 분석하였다. 미세먼지와 각 인자간의 상관성을 분석하여 높은 상관성을 갖는 수문기상인자들을 도출하고 최적의 선형회귀분석 모델을 구축하기 위해 베이지안 모델 평균(Bayesian Model Averaging, BMA)을 사용하였으며, 지점 데이터와의 비교를 통해 활용성을 검증하였다. 전체적으로 수문기상인자를 사용한 선형회귀분석 결과에서는 미세먼지농도 변화의 경향을 반영하고 있는 것을 확인할 수 있었으나, 계절별, 지역별 등 대기 특성을 고려하지 않아 각 기간의 급격한 농도 변화를 감지하기에 어려움이 있었다. 이러한 연구를 바탕으로 수문기상인자와 미세먼지 농도의 패턴이 더욱 정확히 분석된다면, 미세먼지 농도 모니터링과 정확한 예보 시스템의 구축에 효과적으로 활용 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.381-381
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• 2017

수자원 분야에 대한 기후변화의 영향은 홍수, 가뭄 등 극치 수문사상의 증가와 변동성 확대를 초래하는 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 예년에 비해 발생빈도 및 심도가 증가한 가뭄에 대한 모니터링 및 피해경감을 위해 정부에서는 국민안전처를 비롯한 관계기관 합동으로 생활 공업 농업용수 등 분야별 가뭄정보를 제공하고 있다. 국토교통부와 환경부는 생활 및 공업용수 분야의 가뭄정보 제공을 위해 광역 지방 상수도를 이용하는 급수 지역과 마을상수도, 소규모급수시설 등 미급수지역의 용수수급 정보를 분석하여 가뭄 분석정보를 제공 중에 있다. 하지만, 미급수지역에 대한 가뭄 예?경보는 기준이 되는 수원정보의 부재로 기상 가뭄지수인 SPI6를 이용하여 정보를 생산하고 있다. 기상학적 가뭄 상황과 물부족에 의한 체감 가뭄은 차이가 있으며, 미급수 지역의 경우 지하수를 주 수원으로 사용하는 지역이 대부분으로 기상학적 가뭄지수인 SPI6를 이용한 가뭄정보로 실제 물수급 상황을 반영하기는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 미급수지역의 주요 수원인 지하수의 수위 상황을 반영한 가뭄모니터링 기법을 개발하고자 하였으며, 가용량 분석이 현실적으로 어려운 지하수의 특성을 고려하여 수위 거동의 통계적 분석을 통해 가뭄을 모니터링 할 수 있는 방법으로 접근하였다. 국가지하수관측소 중 관측기간이 10년 이상이고 강우와의 상관성이 높은 관측소들을 선정한 후, 일수위 관측자료를 월별로 분리하여 1월~12월 각 월에 대해 핵밀도 함수 추정기법(kernel densitiy estimation)을 적용하여 월별 지하수위 분포 특성을 도출하였다. 각 관측소별 관측수위 분포에 대해 백분위수(percentile)를 이용하여, 25%~100% 사이는 정상, 10%~25% 사이는 주의단계, 5%~10% 사이는 심한가뭄, 5% 이하는 매우심함으로 가뭄의 단계를 구분하였다. 각 백분위수에 해당하는 수위 값은 추정된 Kernel Density와 Quantile Function을 이용하여 산정하였고, 최근 10일 평균수위를 현재의 수위로 설정하여 가뭄의 정도를 분류하였다. 분석된 결과는 관측소를 기점으로 역거리가중법(inverse distance weighting)을 통해 공간 분포를 시켰으며, 수문학적, 지질학적 동질성을 반영하기 위하여 유역도 및 수문지질도를 중첩한 공간연산을 통해 전국 지하수 가뭄상태를 나타내는 지하수위 등급분포도를 작성하였다. 실제 가뭄상황과의 상관성을 분석하기 위해 언론기사를 통해 확인된 가뭄시기와 백문위수 25%이하로 분석된 지하수 가뭄시기를 ROC(receiver operation characteristics) 분석을 통해 비교 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.69-69
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• 2011

영산강 수계인 함평지역의 면적이 13.69ha인 논 유역에 건설기술연구원에서 개발된 수문모형인 CAT 모형을 적용하였다. 이 유역에서는 배수를 위해 플라스틱 파이프로 된 배수공을 쓰고 있으며, 배수공은 기존의 Weir Type의 물꼬와는 상이하게 Orifice 형식의 수리적 특성을 갖는다. 이러한 조건에 맞는 수문분석을 위해서 CAT 모형에 배수공을 위한 모듈이 추가되었으며, 현장 계측 자료를 이용한 적용성 평가가 요구되고 있다. 본 연구에서는 2008년부터 2010년까지 대상지역 논에서 모니터링 한 강우-유출 자료를 이용하여 논에서의 물수지 분석을 위한 CAT 모형의 적용성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1321-1325
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• 2004

The continuous monitoring of the runoff in the small-scaled urban watershed and easily accessible experiment catchment is necessary to investigate the overall status of the development in the urban catchment and the varying aspects of the discharge characteristics due to the urbanization. However, the research on the management and the characteristics of the small-scaled model basin for discharge tests has not been actively performed up to now. This study selects the Dong-Eui university basin, which locates at Gaya-dong in Busan, as the experiment catchment to monitor the discharge rate in the urban watershed. EMS(DEMS, DATA-PCS EMS, mini rain gage & AWS(AWS-DEU, DATA-PCS AWS) monitoring system installed for the collection of hydrological data such as the rainfall and the waterlevel. This experiment catchment is the typical urban catchment and is under development, and it is possible to analyze the varying aspects of the discharge rate during and after the development.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.228-228
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• 2012

우수저류시설 사업은 일자리 창출을 위한 "녹색뉴딜사업" 추진방안 중 "대체수자원확보 및 친환경 중소댐 건설" 과제의 핵심사업으로 선정('09년)되어 추진하고 있는 사업으로 최근 기후변화에 의해 빈번하게 발생되는 국지성 집중호우에 의한 침수피해로부터 국민의 생명과 재산을 보호하고, 저류된 빗물을 대체 수자원으로 활용하기 위함이다. 그러나 국내의 우수저류시설 사업은 현재 시행 초기단계로서 제반 설계 및 유지관리 기술이 부족한 실정이며, 이로 인해 실제 운영시 많은 시행착오가 예상된다. 또한 전문가에 의한 시설 설치후 운영 등의 현황 분석 및 사업효과 분석이 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 기설치된 우수저류시설을 대상으로 현지조사 및 담당자 인터뷰를 통하여 시설 설치와 운영, 모니터링 등의 분야에 대한 현 실태 및 개선방안을 제시하고자 하였다. 시설 설치 분야의 경우 지역에 따라 스크린내 부유물 제거를 위한 제진기 설치, 원격조정시스템의 효율성 증진을 위한 CCTV 설치, 저류지 및 하류부 홍수위를 고려한 수문 및 여수로 운영계획 수립, 여수로 말단 하천 합류부에 유속감소시설 설치가 필요한 것으로 조사되었다. 시설 운영분야의 경우 지역에 따라 초기 강우가 저류조에 직접 유입되지 않도록 횡월류 위어 설치, 유량 및 수문관련 DB 출력 시스템 보완, 연속강우를 고려한 시나리오 작성, 저류시설의 운영 매뉴얼 수립이 필요한 것으로 판단된다. 계측시스템 분야의 경우 수위계, 유량계, 유속계 증설 또는 보완이 필요한 것으로 판단되며, 대부분의 지역이 시설 설치에 따른 피해 저감효과 분석에 필요한 DB가 충분히 확보되지 않은 것으로 조사되었다. 현 상태에서 저류시설 설치 전 후에 따른 침수피해 저감 영향에 대해 정성적 분석을 실시한 결과 ${\bigcirc}{\bigcirc}$지구의 경우 호우사상이 유사한 2007년 태풍 "나리"와 2011년 7월 집중호우시의 침수범위를 비교할 때 시설 설치에 따른 홍수 저감효과가 높은 것으로 조사되었다. 조사 결과, 저류시설에 의한 침수피해 저감 효과가 높다는 것을 고려할 때 지역 특성을 고려하여 우수저류시설 운영에 필요한 수리구조물 설치 운영, 계측시스템 설치 및 운영매뉴얼을 수립하는 것이 반드시 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.192-192
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• 2015

현재 우리나라는 점오염원 관리로 인한 수질개선 효과가 한계에 다다르고 있으며, 비점오염원의 수계별 총 부하 기여율이 지속적으로 증가하고 있어 추가적인 수질개선을 위해서는 비점오염원에 의한 오염부하량을 예측하고 관리하는 것이 필요하다. 국내에서는 비점오염원 관리를 위해 지속적으로 수질 모니터링을 실시하고 있으나 자료수가 부족하고 실측자료가 일부 존재하는 등의 단점을 가지고 있다. 부족한 자료는 환경부에서 제안한 원단위법 또는 분포형 수문모형을 이용하여 모의하고 있으나 원단위법은 유역특성을 고려하지 못한다는 단점을 가지고 있으며 분포형 수문모형은 모의에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 본 연구에서는 유역특성을 고려하여 오염부하량을 산정하는 회귀식을 개발하고 적용성을 검토해보고자 한다. 회귀식 개발에 필요한 입력자료는 환경부 물환경정보시스템 (Water Information System, WIS)에서 제공하는 수질자료, 국가수자원관리종합정보시스템 (Water Resource Management Information System, WAMIS)에서 제공하는 수위-유량 자료, 용인시 백암면 일대에서 2013년부터 2014년까지 모니터링한 수질 및 유량자료를 이용하였다. 회귀식 도출에는 IBM SPSS Statistics 20 (SPSS, Inc, 2011)을 이용하였다. 개발된 회귀식 검토를 위해 미계측 유역을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 오염부하량을 모의하였으며, 결과 비교를 통해 개발된 식의 타당성을 검토하였다. 본 연구의 결과는 유역에서 비점오염원에 의해 발생하는 오염부하량 모의를 통해 유역 내 비점오염원 저감대책 마련에 이용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2021

도시하천유역이나 복합유역 등 지역적 성향을 고려한 도달시간 산정에 관한 연구는 현재까지도 미흡한 실정이다. 소규모 유역의 홍수량을 산정할 경우 유하시간보다 유입시간 비중이 상대적으로 크다. 그러나 유하시간만을 고려하여 도달시간을 산정할 때, 소규모 유역의 경우 하도가 없고 유역면적이 5km² 내외 또는 하도의 저류 효과를 기대할 수 없는 경우 도달시간이 짧아 홍수량이 과대 산정된다. 이를 극복하고자 재해영향성평가등의 협의 실무지침에서는 도달시간 이외에 매개변수인 저류상수를 인위적으로 증가시키는 방법을 제안하고 있다. 하지만 이 방법 역시 유역의 물리적인 특성을 나타내는 변수를 왜곡한다는 근복적인 문제를 완전히 해결하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존 중·대규모 하천을 대상으로 수행된 연구결과를 바탕으로 제안된 홍수 도달시간 산정방법의 한계를 극복하고, 유입시간이 지배적인 소규모 복합유역에 적용 가능한 도달시간 산정방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 실증실험을 통해 기존 유입시간 산정식을 개선하고, 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 정확성을 평가하고자 하였다. 먼저, 홍수도달 시간 측정을 위한 강우유출 실내 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 본체(길이3m×폭1.2m×높이0.8m)와 경사조절 장치(0~15도)를 포함하고 있다. 본체 전면부를 타공(ø10mm)하고 상·하단에서 지표와 기저유출을 집수하여 티핑버킷으로 유량을 측정하였고, 토체 내에는 토양수분센서를 설치하여 강우유출 발생시간 동안 토양수분 변화를 측정하였다. 본 연구에서는 하도흐름인 유하시간(Kraven 공식)을 계산하여 도달시간을 산정하기 보다 지표면 흐름인 유입시간(Kerby 공식)에 보정계수를 도입하여 도달시간을 산정하는 방안을 검토하였다. 실험 결과, 불투수 면적비율이 증가함에 따라 도달시간은 감소하고, 불투수 유역이 하류에 위치할수록 유출발생시간이 빨라졌다. 실증실험 결과를 바탕으로 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 기존 유하시간과 저류상수를 보정하는 도달시간 산정방식(연속형 Kraven)과 유입시간을 보정한 도달시간 산정(수정 Kerby)으로 도출된 유출량을 실측 유량과 비교하였다. 그 결과 제안된 홍수도달시간 산정식에서 모의된 홍수량이 기존 방식과 유사하거나 우수한 첨두홍수량을 보였으며, 설계자 임의성이 배제된 일관성있는 해석값을 제시해 줄 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.115-115
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• 2022

2020년 역대 최장의 기간을 기록한 장마는 8월초 기록적인 폭우와 홍수로 이어지면서 전국 곳곳에 많은 인명과 재산피해 등 커다란 상처를 남겼다. 최근의 재해 발생 및 특성을 살펴보면 수자원 시설물의 운영·관리 기준의 한계를 벗어난 극단적 기후 현상의 규모와 발생빈도가 급격하게 증가하는 추세가 나타나고 있다. 이처럼 기후위기의 영향으로 집중호우, 극한가뭄 등의 발생빈도와 그 강도가 급증하는 상황에서 실제상황을 보다 신속, 정확하게 모니터링하고 예측하여 물관련 재해를 예방하고 대처하는 것은 무엇보다 시급한 과제라 할 수 있다. 또한 세계 각국은 코로나19로 인한 패러다임의 변화에 대응하고 경제위기 극복을 위해 산업 전반에 걸쳐 디지털 전환을 가속화 하고 있다. 정부도 코로나19로 촉발된 위기 극복을 위해 한국판 뉴딜의 대표과제로 디지털 트윈 사업을 추진하고 있다. K-water는 정부의 디지털 전환 정책에 발맞추어 기후위기에 따른 물관리의 복잡성, 불확실성에 대응하고 효율성과 신뢰도를 제고하기 위해 섬진강유역을 대상으로 디지털 트윈 물관리 플랫폼 구축을 추진하였다. 본 플랫폼은 유역내 기상·수문 관측자료를 실시간으로 모니터링하고 홍수, 가뭄, 수질, 댐안전 등 다양한 이슈를 사전에 시뮬레이션하여 결과를 3차원 지형에 표출하고 이에 대한 피드백을 통해 최적의 의사결정을 지원하는 체계로 구성되어 있다. K-water는 물관리 디지털 전환을 위하여 섬진강유역 구축을 기반으로 5대강 유역을 대상으로 플랫폼 구축을 확대할 예정이며, 댐하류·지류 합류부 등 재해 취약지역까지 아우르는 종합적인 물관리 의사결정의 One-System 플랫폼 구축을 확대할 예정이다. 이를 통해 유역 전체의 수문상황을 실시간으로 파악 및 신속하게 대응하고, 정확성이 향상된 의사결정으로 보다 효율적이고 안전한 물관리 기반을 마련하고자 한다. 또한 본 플랫폼에 기반한 디지털 물관리 기술 선도로 새로운 물산업 생태계를 조성하고, 민간기업과의 핵심기술 공동개발 등 기술협력을 통해 디지털 물산업 기술 경쟁력 확보에도 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.287-287
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• 2011

모니터링 자료의 부족으로 인하여 다양한 토지이용에서 발생하는 비점오염물질의 관리에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 현재 환경부에서는 현행 토지계의 원단위를 세부적으로 분류하여 재산정하기 위하여 지목별로 장기 모니터링이 수행되고 있다. 특히, 산림 지역의 경우 도시 및 축산지역에 비하여 강우유출수의 농도는 낮더라도 유량적인 측면에 보았을 때 전체 수계에 대한 부하량 기여도는 매우 높다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구는 장기모니터링의 일환으로 산림지역에 대한 비점오염물질 유출 특성을 파악하기 위하여 모니터링 및 분석을 실시하였으며, 이러한 결과는 향후 비점오염원 평가기반을 마련하고자 한다. 본 연구는 활엽수지역을 대상으로 2010년 4월부터 10월까지 총 16회에 걸쳐 모니터링이 수행되었으며, 시료의 성분 변화를 막기 위해 냉장기능이 있는 자동채수기를 이용하여 시료를 채취하였다. 수질분석항목은 BOD, COD, DOC, SS, T-N, $NO_3$-N, $NH_3$-N, T-P, $PO_4$-P로 총 9가지 항목을 분석하였다. 강우사상에 대한 모니터링 결과, 총강우량은 7.0~76.5mm, 강우지속시간은 1~30hr, 평균 강우강도는 0.88~18.50mm/hr의 범위를 보이고 있으며, EMC(Event Mean Concentration, 유량가중평균농도)결과 BOD는 0.4~2.4mg/L, T-N은 1.156~14.777mg/L, T-P는 0.009~0.562mg/L인 것으로 나타났으며, SS는 1.8~71.9mg/L 로 비교적 높은 값을 나타내는 것으로 분석되었다. 농도 변화 및 유출경향의 패턴을 볼 때, 유량이 증가함에 따라 농도도 점점 증가하여 첨두유량이 발생된 후 감소하는 경향을 나타내는 것으로 분석되었다. 또한 우리나라의 경우, 시험유역을 대개 산지 소유역에 설치하는 경우가 많아서 일반적으로 지연시간이 짧은 경우가 많기 때문에 이 지역 역시 강우가 내린 후 계류유출량의 증가에 영향을 주는 강우의 유출속도는 비교적 빠른 것으로 나타났다. 그리고 단기 수문곡선상에서 강우량이 많을 시 유출이 빠르게 일어나 첨두 유량에 도달하는 시간이 짧고, 강우량이 적을 시에는 첨두 유량의 출현시간이 늦어지는 것을 볼 수 있었다.