• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.320-320
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• 2016

본 연구에서는 자연환경, 수생태환경과 관련된 모니터링자료 및 수문/수질 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델링 자료를 이용하여 유역건전성을 평가하기 위한 지수를 개발하고, 한강유역($34,148km^2$)을 대상으로 표준유역단위 유역건전성 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 유역건전성 분석 사례를 개선하여 우리나라에 유역 특성에 맞는 통합 유역건전성 평가지수를 개발하였다. 본 연구에서 분석하고자 하는 유역건전성은 유역이 본래 가지고 있는 자연적인 건전성을 평가하고자 하는 것으로, 평가를 위한 지표로 자연토지피복, 하천환경, 수문, 수질, 서식지, 수생태 관련 요소를 각각 선정하였다. 자연토지피복 및 하천, 서식지 유역건전성 평가를 위해서 DEM, 토지이용도, 하천도, 저수지, 습지자료를 이용하였고, 수생태 유역건전성 평가를 위해서는 6년간(2008년~2013년) 모니터링 된 TDI, BMI, FAI 자료로 이용하였다. 수문/수질 유역건전성 평가를 위해서는 SWAT 모형의 장기모의 결과를 활용하였으며, 30년간(1985년-2014년) 모의된 강수량, 총유출, 지표유출, 침투, 토양수분, 중간유출, 침루, 지하수 충진, 기저유출, Sediment, T-N, T-P 결과를 이용하였다. 각 평가지표로부터 표준유역별 sub-index를 도출하였으며, 6가지 sub-index를 이용하여 통합 유역건전성 지수를 산정하였다. 산정된 지수는 0부터 1까지의 값으로 나타나며, 1에 가까울수록 유역건전성이 좋은 유역을 의미한다. 연구결과 한강유역의 통합 유역건전성은 상류에서 하류로 갈수록 건전성이 안 좋아지는 것으로 분석되었으며, 특정 표준유역에 대하여 자연환경, 수문, 수질, 수생태환경 각각의 유역건전성을 평가할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.385-385
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• 2015

정부는 1998년부터 4대강 물관리종합대책을 세워 하천의 수질보전을 위한 대책을 시행하고 있다. 그 중 대유역 중심의 수질개선대책은 전체적인 큰 목표를 제시하는 것이며, 이러한 대유역의 목표수질을 달성하기 위해서는 먼저 소유역의 수질개선이 이루어져야 한다. 현재 영산강유역에서는 도시하수종말처리장, 산업폐수처리장과 같은 점오염원 관리시설은 대폭 확충되었으나 하천과 호소의 수질은 크게 향상되지 못하고 있다. 이는 중 소유역에 대한 효율적인 수질개선대책이 없기 때문이며, 특히 중 소유역 내 비점오염원 물질이 대량으로 하천 및 호소에 유입되기 때문이다 따라서 효율적인 유역관리를 위해서는 소유역중심의 관리가 필요하며, 소유역 중심의 수질보전 대책을 수립하기 위해서는 대상 소유역에 대한 조사분석이 선행되어야 하는데, 여기에는 관거(우수관, 오수관) 시스템 조사와 하수의 차집조사가 관계되며, 또한 소유역내의 오염원(점오염원과 비점오염원) 및 잠재적인 오염원조사 등과 같은 광범위한 조사 작업이 필요하다. 한편 유역모형 중 HSPF모형은 모형의 적용에 필요한 방대한 자료와 노력을 최소화 되도록 개발되어 왔으며, HSPF는 광범위한 수문 수질과정을 장기 모의가 가능하도록 일련의 구조화된 모듈로 구성되어 있다. 복잡한 모형일수록 자료관리에 많은 노력이 요구되나 HSPF는 자료를 직접적으로 접근할 수 있는 Time Series Management System에 가깝도록 개발되었다. 또한, HSPF 모델은 유역내의 토지이용에 따른 특정 오염물질의 비점오염 부하를 계산하며, 강우에 따른 물의 흐름을 하천의 수질오염모의와 연결시키는데, 광범위한 유역조건에 적용이 가능하고, 각 소유역을 구분하여 비교가 가능하므로 소유역별 관리방안을 비교하는데 가장 적합한 모델이다. 따라서 본 연구는 유역모형(HSPF)을 이용하여 영산강 유역을 대표할 수 있는 중 소유역을 선정하고, 선정된 중 소유역에 대한 기초적인 자료를 조사 분석하여 종합적이고 구체적인 유역 관리계획을 수립해 봄으로써 중 소유역 수질관리에 지침서로서 역할을 하는데 목적이 있다.

• Water for future
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• v.26 no.3
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• pp.75-85
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• 1993

In this study, reach boundaries in QUAL2E Model were set by the locations of point-waste discharge or tributary input and measured or direct calculated hydrologic factors were used in computation as much as possible. South Platte Experimental River in Colorado, USA was selected as a target river and data collected during September 1991 and January 1992 periods were used for calibration and verification, respectively. Constituents modeled in this study are 5-day carbonaceous biochemical oxygen demand(CBOD$) and dissolved oxygen(DO). The good agreement was obtained between a calculated using this model and observed, less than 5% to DO and about 20% to CBOD$. According to the result of water-quality prediction, experimental river is classified as the 4th category by the criteria of environmental protection agency in the USA in 2001.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.179-179
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• 2011

근래 농촌지역에서의 하천 및 저수지의 수질오염에 관하여 관심이 고조됨에 따라 비오염원에 대한 파악과 대책을 세우기 위해 관련분야에서 많은 연구가 진행 되고 있다. 비점오염원은 주로 강우나 유출에 의해 배출되기 때문에 배출 장소와 경로가 불분명하고 다양하다. 비점오염의 관리를 위한 유역모델로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용한 연구가 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 SWAT 모델은 유역모델로써 농촌지역에 논, 밭에서의 비점오염원 기작을 표현하기에는 공간적 범위의 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 예당저수지 유역(465.12 km2)을 대상으로 유역규모의 SWAT 모델과 유역-필드규모에 적용 가능한 SWAT-APEX (Agricultural Policy/Environmental eXtender) 모델의 수질(T-N, T-P) 모의결과를 비교하여 SWAT-APEX 모델의 적용성을 평가하고자 하였다. 모형의 적용을 위한 입력자료로 기상자료와 지형자료를 구축하였으며 기상자료로 예당저수지유역 3개의 강우관측소 자료를 수집하여 구축하였으며, 지형자료로 격자크기 30m의 DEM (Digital Elevation Model)과 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도와 토지이용도는 환경부로부터 1:25,000 중분류 토지이용도를 이용하였다. 또한 환경부에서 제공하는 월단위 하천수질 자료(기간)를 구축하여 모형의 검증을 실시하였다. 분석과정으로 SWAT 모델에서의 유역차원 수문, 수질 모의를 한 후, APEX 모델을 이용하여 소유역별 논, 밭에 대한 필드단위에 오염물질 모의 후 각각 소유역 출구에서 APEX 모델에 결과를 반영한 SWAT-APEX 모의를 거쳐 최종 유역출구에서의 유출량과 수질항목을 분석하였다. 모의 결과 유출량에 대해 Nash와 Sutcliffe (1970)가 제안한 모델효율성계수 (Model Efficient, ME)는 0.67, 결정계수는 0.69 그리고 수질항목의 결정계수는 각각 0.77, 0.75으로 분석되었다. 또한, SWAT-APEX 모의 결과 수질항목의 결정계수는 각각 0.80, 0.72이었다. 따라서, 본 연구에서 농촌지역의 비점오염원 모의는 필드모의를 반영한 SWAT-APEX 모델 결과가 SWAT 모델만 적용한 결과보다 정확한 비점오염 모의가 이루어졌다고 판단 할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1804-1808
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• 2008

최적유역관리 및 수질개선을 목표로 시행되고 있는 오염총량관리제도의 실질적인 효과를 달성하기 위해서는 해당 유역의 현황, 오염물질 배출특성 규명, 기준유량 및 기준수질의 산정이 요구되며, 하천 수리 수문 수질 모형화를 위한 장기간의 수질.유량 변동의 조사 및 분석이 선차적인 과제이다. 환경부는 오염총량관리제의 효율적인 추진을 위해 2004년 8월부터 현재까지 8일 간격(30회 이상/년)으로 오염총량관리 단위유역 41개 지점과 시도요구 6개 지점 등 총 47개의 지점에 대해 직 간접적으로 유량자료를 생성하고 있다. 이에 따라 관측한 수질 및 유량 자료는 단위유역별 오염부하량 산정, 삭감부하량 할당 및 이행평가에 활용하고 있는 상태이다. 또한 건설교통부, 수자원공사 등의 수문관측 기관에서는 도산, 낙동, 금호 등의 단위유역 지점에 대한 유량측정을 실시하여 주요 수자원계획시 기초자료로 활용하고 있다. 본 연구는 낙동강 유역의 기존 건설교통부, 수자원공사 관측망 측점지점에 대한 자료의 결측수 및 결측율, 수위-유량 관계곡선식 등의 정확도를 표준오차 및 불확실도를 정량적으로 산정하여 유량측정결과의 오염 총량과리를 위한 이용 가능성을 평가 및 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1989.07a
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• pp.95-101
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• 1989

본 논문의 목적은 하천수질 상태변수에 따른 수자원의 최적 활용을 위해 시뮬레이션 기법과 Pontryagin의 최대원리를 이용한 최적 제어기법을 적용한 후 비교 고찰함으로서 하천 수질 종합관리를 위한 모형을 연구하는데 있다. 실제 적용을 위해 도시하천인 무심천을 선정하여 현장 실측 및 실험실 분석을 통해 각종 수리. 수문인자와 수질인자를 산정하였다. 수자원의 효율적 관리를 위하녀 하천 수질 개선방안으로 시뮬레이션 기법과 최적 제어기법을 이용하여 각 하천 구간별 제어지점에서 우리나라 하천 환경 기준치를 만족할 수 있도록 분석하여 두방법의 결과를 비교 평가함으로써 하천 수질종합관리를 위한 모형의 신뢰성과 유용성을 입증하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1678-1682
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• 2009

IRWMS(Integrated Real time Water Management System)은 우리나라의 수자원 운영환경에 부합하도록 하천유역에 수자원 통합관리 개념을 도입한 실시간 물관리 의사결정지원 시스템이다. 국내 기술로 개발하여 실무에 적용함으로써 수자원 이용 효율을 극대화하고 선진국 수준의 수자원 관리기술을 확보하기 위한 방안으로 개발되어졌다. 이러한 물관리 시스템 구축을 위해서는 통합 유역에 적합한 모형의 선택과 이수, 치수, 수질 관리 모델의 통합 방안, 해당 유역특성을 반영한 시스템 구성 방법, 각각의 모형의 입,출력 자료의 관리 및 실무에 적용하기 용이한 GUI 구성 등을 고려하여야 한다. 물관리 시스템은 GIS 기반의 해석모형과 웹기반의 정보, 지식 전달 시스템, 수문자료 관리를 위한 DB시스템 등으로 구성되어져 있으며 SOBEK, RIBASIM, MIKE BASIN, WEAP 등 다양한 물관리 시스템들은 각각의 개발 시기나 쓰임에 따라 해석모형과 DB의 사용유무 등 여러 기능들을 차별화하여 구성하고 있다. RIBASIM(RIver BAsin SIMulation)의 경우 다양한 해석모형 들을 각각의 과정에 따라 사용하고 있으며 CMT(Case Management tool), CAT(Case Analysis Tool)라 불리는 기능들을 통하여 각각의 과정을 순차적으로 진행하고 분석하고 있으며 자사의 수문DB관리 프로그램, 수질, GIS도구 등과 연동하여 사용되고 있다. MIKE BASIN의 경우 ArcGIS의 EXTENSION으로 강력한 GIS기능과 비쥬얼한 화면 구성을 그 특징으로 가지고 있다. IRWMS는 강우유출모형과 댐군 저수지 연계 운영모형, 수질모형으로 구성되어져 있으며 DB와의 연동을 통하여 실시간으로 의사결정자들이 의사결정을 지원하며 실무진 중심의 GUI구성을 통하여 실용성을 중심에 두었다. IRWMS는 금강, 낙동강의 구축사례에서 보듯이 실시간 운영으로 수자원 관리 실무진의 사용에 그 주안점을 두었지만 차후 범용화와 상기에서 언급한 여러 국내외 시스템들의 장점을 받아들인다면 각각의 유역특성에 맞는 다양한 활용으로 수자원기술의 선진화에 크게 기여를 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.48-48
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• 2011

본 연구에서는 미래 기후변화가 하천 및 호소수질에 미치는 영향을 평가하고자 유역 수문-수질 모의가 가능한 SWAT(Soil and water assessment tool) 모형과 호소수질 모의가 가능한 WASP(Water Quality Simulation Program) 모형을 연계운영하여 충주호를 포함하는 충주댐 유역($6,642.0km^2$)에 적용하였다. 이를 위해 IPCC(Intergovernmental panel on climate change)에서 제공하는 A1B 배출시나리오를 포함하는 MIROC3.2 hires 모형의 결과로부터 충주댐 유역의 총 6개 기상관측소에 대한 과거 30년(1997~2006) 실측자료를 바탕으로 미래 온도와 강수에 대한 편이보정(Bias correction) 및 Change Factor Method로 상세화(Downscaling)하여 미래 기후자료(2020s, 2050s, 2080s)를 생산하였다. 미래 연평균 온도는 기준년도인 2000년에 비해 최대 $+4.8^{\circ}C$(2080s)의 온도증가를 보였으며, 강수량의 경우 여름과 가을 강수량이 다소 감소하였으나 연평균 강수량은 최대 +34.4%(2080s) 증가하는 것으로 전망되었다. 먼저, SWAT 모형을 이용한 기후변화에 따른 댐 유입량은 39.8%(2080s) 증가는 것으로 분석되었으며 유역의 유출특성 변화로 인한 유사량은 지표유출변화에 기인하여 봄과 겨울에 증가하는 경향과 함께 -14.5%(2020s) ~ +27.3%(2080s)의 변화를 보이는 것으로 분석되었다. 영양물질에 대한 오염부하량은 2080s에서 T-N이 증가추세를 보이며 최대 87.3% 까지 증가하는 반면, T-P는 유사량과 유사한 변화패턴을 보이며 최대 48.4%까지 감소하는 것으로 분석되었다. 호소수질 모델링을 위한 충주호의 Segment 구성은 충주댐1 지점에서부터 충주댐4 지점까지 전체 수표면적 $65.7km^2$에 대하여 상층과 하층 총 760개로 구성하였으며, SWAT 모형에 의한 충주호 유입하천 소유역에서의 미래 유출 및 영양물질 자료를 WASP 모형의 초기값으로 입력하여 수체 내의 BOD, Chl-a, T-N, T-P 변화 분석을 실시하였다. 이와 같이 지구 온난화에 의한 기후변화는 강우특성 변화에 따른 가뭄과 홍수 등 극한 기상현상의 발생, 유역 물순환 체계 변화를 야기 시키므로서 수자원 부존량 변화에 영향을 미칠 뿐만 아니라 기온상승에 따른 수온변화, 비점오염물질의 거동에도 변화를 초래하여 하천 및 호소 수질에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.10
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• pp.857-868
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• 2015

Hydraulic and water quality models with high reliability are necessary for the efficient management of water quality in the reservoir. The model capacity can be demonstrated by the application for the various hydrological conditions. CE-QUAL-W2 model is laterally averaged two-dimensional hydraulic and water quality model. The W2 model, which is suitable for the narrow reservoir like the Jinyang reservoir as compared with the depth and length of waterbody, has been frequently used by many researchers. Namgang watershed is expected to increase the water demand. In this study, the W2 model is validated under two different hydrological conditions; wet year (2011) and normal year (2009). Using hydrological and water quality condition for calibration, 2011, the effect of water intake increase was simulated. The simulation results showed that the increase of water intake led to increase the concentrations in total nitrogen, total phosphorus and Chlorophyll-${\alpha}$ concentration. Especially the concentration increase was appeared during the dry season in each of up to 62.53% (Total nitrogen), 39.07% (Total phosphorus) and 232.19% (Chlorophyll-${\alpha}$). The changes of chlorophyll-${\alpha}$ is similar to those of total phosphorus concentration.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.539-539
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• 2012

최근 미국 환경부에서는 국가 환경 정책으로써 LID(Low Impact Development)를 대안 책으로 제시하고 있으며 우리나라에서도 최근 LID기법 연구가 활발히 진행 되고 있다. LID란 기존의 집중식 BMP처럼 유출 발생 후 처리를 다루는 방식의 기법이 아닌 발생원 단계에서의 처리에 초점을 맞춘 기법이다. 환경적 측면에서 다양한 기능을 가능하게 할 수 있는 LID기법 적용에 따른 효과를 알아보기 위해 전 세계적으로 SWMM 모형이 많이 사용되고 있지만 SWMM 모형 내 유량 및 수질에 따른 자동 보정 툴이 존재하지 않고 유역에 적합한 최적의 LID 기법 구조물의 설계 기준을 정할 수 있는 툴이 존재하지 않기 때문에 보다 효율적인 유역의 수문 보정 및 LID 기법 적용에 따른 효과 모의를 제공하지 못한다. 따라서 본 연구에서는 SWMM 5.0 버전 내 SWMM LID auto-calibration tool을 PARASOL 알고리즘을 기반으로 개발하였다. 또한 개발된 PARASOL 알고리즘 기반 SWMM LID auto-calibration tool을 이용하여 경기도 경안천 유역에 적용하였고 2011년 일별 실측 수문자료와 비교 분석 하였으며 경기도 경안천 유역에 맞는 최적의 LID기법을 산정하였다. 본 연구에서 개발 된 SWMM auto-calibration tool은 SWMM 모형의 유량 및 수질을 자동으로 보정하기 때문에 보다 효율적인 모형의 보정을 사용자에게 제공해 줄 수 있을 것이며 유역에 적합한 최적의 LID 기법 구조물 설계를 제시해 줄 수 있기 때문에 향후 LID 기법을 이용한 도시개발 계획에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 PARASOL 알고리즘 뿐만이 아닌 GLUE, SUFI-2, GA 등 다양한 알고리즘이 추가된 SWMM LID auto-calibration tool 을 개발 중에 있다.