• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2285-2291
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• 2013

본 연구에서는 Kim et al. (2013)이 개발한 부정류상태에서의 지하수위 변동 해석모델을 이용하여 단위시간별 함양량을 산정하였다. 지하수위 변동 해석모델은 지하수의 흐름과 관련된 반응계수와 함양에 관련된 비산출율을 매개변수로 이용한다. 해석모델의 적용을 위해 제주도 한천지역의 관측정 중 강우에 대한 반응이 양호한 JW 공항과 JD 용담1지점에 대한 5년(2006-2010)간의 지하수위 관측자료를 이용하였다. 지하수위 해석모델은 국지적인 규모에서의 단위시간별(일별) 함양량 산정이 가능하며 지하수위 자료와 비교한 결과, 함양량과 매개변수가 지하수위를 잘 반영하고 있었다. 함양량 산정결과 JD 용담1 지점은 520.4~904.0mm (32.7~61.8%), JW 공항지점은 447.4~633.4mm (24.0~45.1%)로 나타났다. 개발된 해석모델은 지하수위 자료를 이용하여 매개변수를 추정과 단위시간별 함양량을 산정하는 방안으로 활용되기를 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.104-104
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• 2022

임진강 수계는 북측 지역이 다수를 차지하는 유역 특성으로 예고 없는 상류 급방류, 강우 등으로 인해 댐 운영에 근본적 어려움이 있으며, 이에 따라 홍수조절지 및 댐 하류 계측 가능 지역의 취득 자료를 고려한 하천 수위 변화에 대한 사전 예측을 필요로 하고 있다. 홍수기 하천 도달시간 및 수위예측 기법으로는 물리 기반 및 데이터 기반 모델들이 다양하게 연구되어 왔으며, 일부 연구성과들은 현업에 활용하고 있다. 물리기반 모델은 하천 지형 변화에 대한 자료 취득 및 분석에 많은 시간을 요하는 단점은 있으나, 설명 가능한 모델을 구현할 수 있을 것으로 사료 된다. 반면, 데이터 기반 인공지능 모델은 짧은 시간 및 비용으로 모델을 개발할 수 있으나, 복잡한 알고리즘구현 시 설명이 불가하여 일관성을 의심 받을 수 있다. 본 논문에서는 홍수 도달시간과 하류 수위 상승에 대하여 설명 가능한 인공지능 알고리즘 및 시뮬레이션 프로그램을 개발하고자 하였다. 홍수 도달시간 예측은 기존 조견표 방식에서 고려하지 않았던 홍수파의 영향을 추가 변수화 하고, 데이터의 전후처리를 통하여 도달시간을 예측하였다. 실시간 하류 수위 예측은 댐 방류량, 주변 강우, 조위 등을 고려하여 도달시간 후 수위를 예측할 수 있도록 구현하였으며, 자료 동화 기술을 일부 적용하였다. 미래 방류조건에 대한 시뮬레이션을 위해서는 미래 방류량, 예상 강우 입력 시 하천 지점별 수위 상승을 예측할 수 있도록 알고리즘 및 프로그램을 개발하였다. 이를 구현하기 위하여 다양한 인공지능 알고리즘을 이용한 학습, 유전자 알고리즘을 이용한 가중치 학습 제한 조건내 최적화, 수위파와 조위파의 중첩의 정리 등을 이용하여 예측 정확도 및 신뢰성을 제고 하였다. 인공지능 분석결과의 현업활용성 제고를 위하여 시뮬레이터 프로그램을 개발하여 현업에 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.452-452
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• 2022

수문순환의 측면에서 지하수는 지속적인 하천의 흐름을 유지하고, 국내 물 이용의 측면에서 가용수량을 만족할 수 있는 취수량을 확보하기가 어려운 중·소규모 하천 유역에서 필요한 농업 및 생활용수 등 각종 용수를 확보할 수 있는 중요한 수원으로써의 역할을 하고 있다. 기존의 수자원 정책은 하천에서의 취수량 확보를 위한 수공 구조물의 설치 및 운영을 통한 용수 확보의 형태로 입안되었으나, 최근 2012~2018 한반도 가뭄 사태로 대표되는 강수 패턴의 변화로 인하여 하천에서의 취수량 부족 사태에 대응하기 위하여 지표수-지하수 연계를 고려한 수원 확보에 대한 정책적·공학적 관심과 요구가 증가하고 있다. 지하수의 효율적 운영과 안정적 관리를 위해서 지하수 이용에 대한 관리도 중요하나, 강수 사상의 발생 시 지하수 함양량을 정량적으로 평가하는 것 또한 매우 중요하다. 지하수 함양량은 강수량이나 하천유량 및 수위 등과 같이 정확한 양을 관측하기 어렵기 때문에 지하수 함양량을 산정하는 방법은 매우 다양하게 제시되어 있다. 본 연구에서는 지하수 함양량 산정 방법 중 비교적 간단한 방식의 지하수위 변동법(Water Table Fluctuation Method, WTF Method)를 이용하여 전국 행정구역 별 지하수 함양량을 분석하였다. 지하수위 변동법의 경우 신뢰도 있는 지하수위 관측 자료의 확보가 매우 중요한 단계이기 때문에 국가지하수관측망 및 농촌지하수 관측망, 해수침투관측망 등 공공기관에서 제공하고 있는 지하수위 관측 자료를 수집하여 적용하였다. 수집된 자료를 바탕으로 지하수 함양량을 산정하고, 최근 국내의 강수패턴의 변화와의 비교 분석을 통해 강수와 지하수 함양 간의 관계를 정량적으로 제시하였다. 본 연구의 연구 결과는 안정적인 지하수 개발 및 관리를 위한 기초적인 정책적 판단 근거로써 제시될 수 있고, 추후 연구에서 지하수위 회복 및 지하수자원 관리 방안 적용에 따른 효과 분석 연구에 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.301-301
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• 2019

수위 관측 지점의 선정은 관측 기록의 목적, 지점의 접근성 등에 의해 결정되며, 수위는 유량을 계산하기 위한 필수 자료이므로 수위 관측 지점의 위치를 선정하는데 있어 수리조건은 매우 중요한 요소이다. 이에 수위관측소(WLS, Water Level Station)는 홍수예경보, 수해방지 등의 치수계획과 하천운영, 용수공급 등의 이수계획 및 생태계 보전을 위한 수질관리계획 등의 목적을 달성할 수 있는 지점에 WMO에서 제시한 수위관측소의 최소 밀도를 고려하여 설치된다. 한국의 경우 치수측면에서 홍수예경보시스템의 홍수예보 대상지점과 홍수유출 계산지점을 가장 중요한 요소로 판단한다. 이에 홍수통제소에서 운영하는 홍수예보 프로그램에 적절한 수위관측망을 고려하기 위하여 프로그램에서 사용되고 있는 소유역 출구점 또는 합류점을 모두 수위관측소 위치로 포함시키고 있다. 인도네시아 Citarum강 홍수예경보 모형의 실행 및 검정을 위해서는 주요 지류의 출구마다 수위관측소를 설치하는 것이 바람직하나, 수위관측소의 설치 및 운영에는 많은 비용이 소요되기 때문에 주어진 예산을 고려해야 하며, 홍수예보를 실시하는 이유는 홍수로 인한 피해를 경감시키기 위한 것이기 때문에 인구와 홍수피해 잠재성이 높은 지점을 위주로 설치를 계획하여야 한다. 사업 대상지역인 Citarum강에서 BBWSC가 운영 관리하는 WLS는 29개소이며, 이 중 대상지역인 Upper Citarum Basin(UCRB)에는 20개소의 WLS가 운영되고 있다. 본 설계에서는 $300km^2$당 1개소의 수위관측소를 설치하는 것을 기준으로 설정하여 홍수예경보가 필요한 WLS 8개소를 도출하였으며, 소유역의 출구점 또는 합류점 등을 고려하여 수위관측소 위치를 결정하였다. 또한 UCRB의 과거 홍수피해상황, 과거 홍수범람실적, 홍수범람도 등을 조사하였으며, 실시간 자료 전송을 위한 통신 환경, 차량의 접근 용이성 및 하천구역 대표성 등을 고려하여 홍수예경보 구축을 위한 최적의 수위관측망을 설계하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.683-687
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• 2006

본 연구의 목적은 경기도 파주시 적성면 설마리에 위치한 설마천 시험유역을 대상으로 신뢰성 있는 수문자료를 지속적으로 수집하여 정확한 물순환 과정을 파악하는데 있다. 따라서 강우량, 수위, 유속, 유량, 수질, 부유사량, 기상 등의 기본적인 수문관측 자료를 축적하는 것이 일차적인 목적이고 최종적으로 수집된 자료를 이용하여 산지 소하천 유역의 수문특성을 규명하는데 있다. 2005년 설마천 시험유역 수문관측은 더욱 향상된 결과를 보였다. 노후화된 관측기기의 교체 및 추가 설치, 실시간 전송장비의 보완 및 운영, 각 관측소당 2기 이상의 동시 관측자료 확보 등을 통해 자료의 결측을 최소화하였고, 정확도를 개선하여 양질의 자료를 생성할 수 있었다. 관측된 우량과 수위 자료에 대해 일상적인 자료 검토 및 처리 과정을 보다 구체적으로 체계화하여 자료의 질이 향상될 수 있도록 하였다. 특히 유량측정 및 산정 방법을 국제 기준에 준하여 수행하고, 현장에서 실시간으로 측정 자료의 분석 및 검증이 가능한 유량측정용 PDA 시스템을 사용함으로써 보다 정도 높은 유량측정성과를 확보할 수 있었다. 이렇게 다각적인 방법으로 안정적인 관측 자료를 확보한 결과, 동절기를 제외한다면 전적비교와 사방교 지점에서 무결측의 유역평균우량과 유량자료를 구축할 수 있었다. 그리고, 본 연구에서는 실시간 전송장비와 설마천 시험유역 홈페이지(http://kict.datapcs.co.kr)를 통해 실시간으로 우량과 수위 자료를 인터넷과 PCS로 확인할 수 있도록 시스템을 운영하였으며, 이로 인해 언제 어디서나 설마천 시험유역의 현장상황을 신속하게 파악할 수 있도록 하여 자료의 질을 향상시킬 수 있는 기반을 구축하여 운영 중에 있다.본 시험유역의 주요연구 내용으로는 관측시설물의 유지관리, 수문기상관측, 수문기상자료 정리 검토, 기본수문특성 분석, 수문관측방법의 비교 검토, 유량측정 정확도 제고를 위한 현장적용평가, 동절기 수위-유량자료 고찰 등을 수행하였으며, 기본 수문특성 분석 내용으로는 호우사상 현황 분석, 지속기간별 최대 강우량분석, 두 우량계간의 강우량 비교, 6개 지점간 강우량 비교, 주요 호우사상의 시 공간적 분포 특성, 연간, 월별, 주요 호우사상별 유출률 분석과 부유사량 및 수질분석 등을 수행하였으며, 이로써 산지 소하천 유역의 물순환 과정을 보다 명확히 규명하고자 노력하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.184-187
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• 2009

현재 국내에는 수문자료 품질등급 및 품질관리 방법에 대한 기준과 인력 예산 시스템의 부재로 인해 수문자료 품질관리에 대한 지속적인 수행이 미흡한 실정이다. 이에 국토해양부에서는 국가 차원에서의 일관성 있는 수문자료 품질관리 기준을 제시하고, 현업에서 활용 가능한 시스템을 구축하기 위해 2007년 한강 수계를 대상으로 관측소별 품질관리 기준을 설정하고, 국가 수문자료 품질관리시스템 구축(I)을 추진하였다. 본 연구에서는 그 두 번째 단계인 낙동강 수계를 대상으로 하여 수문관측소의 기존 수문자료를 수집하여 자료 특성을 분석하고 지점별 자동 품질관리 기준을 설정하였다. 또한, 1차에서 구축한 우량 및 수위 자료의 품질관리에서 유량자료 품질관리를 추가하여 유량자료 품질관리의 절차와 자료 생성단계별 품질관리 수행에 대한방안을 수립하였다. 또한, 현업에서 적용이 가능하도록 수위 일치성 검토, 수위-유량관계곡선식 검토 및 유량환산 후의 상 하류 유량 비교 분석을 하여 과정의 적절성 등을 판단할 수 있는 지원 프로그램을 개발하였다. 이를 통해 수문자료에 대한 일상적인 품질관리가 가능하고 신뢰도 높은 수문자료 제공으로 인해 관련 분야의 정확도를 제고할 수 있으리라 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.548-548
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• 2016

수위-유량관계 곡선식은 시계열 수위자료를 유량자료로 변환해줄 수 있는 회귀식으로 측정단면의 형태, 단면 상 하류의 지형요인 등으로 인하여 영향을 고려하기 위하여 기간분할 혹은 구간분할을 수행한다. 구간분할을 위하여 측정단면의 변화를 고려한 관계자의 주관적인 판단이 주요 근거로 이용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존에 개발된 수위-유량관계 곡선식의 자동구 구간분할방법에 대한 적용성 검토를 수행하였다. 객관화된 분할근거의 제시를 위하여 주관성을 배제하고 관측데이터를 기반으로 수위 증가에 따른 변동계수를 계산하였고, 변동계수가 정규분포를 따르는 것으로 가정 하에 계산된 변동계수가 전 단계에서 계산된 95% 신뢰구간 이내에 존재하지 않는 경우 구간을 분할하였다. 즉, 변동계수를 이용하여 집단 간의 특성을 비교하였으며, 변동 계수의 분포를 이용하여 분할을 위한 기준 값을 제시하였다. 방법론의 추정능력 검토를 위하여 가상의 곡선으로부터 생성된 데이터에 제안된 방법론을 적용하였고, 실제 유역에 적용성 검토를 위하여 금강에 위치한 무주 및 산계교 수위관측소 지점에 적용하였다. 결과적으로 자동으로 분할된 관계곡선식을 사용하여 추정의 정확도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 외삽을 하는 경우 역시 그 정확도를 향상할 수 있음을 확인하였다. 마지막으로 실측값을 활용한 수위-유량관계 곡선식의 구축 시 구간 분할 전 후의 잔차데이터에 대하여 Shapiro-wilk 정규성 검정을 수행하였으며, 구간분할 후 잔차가 정규성을 갖게 되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권8호
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• pp.673-680
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• 2009

지표수 부족과 수질에 대한 불신 때문에 대체 수자원의 확보가 요구되고 있으며, 유력한 대안으로 강변여과에 관심이 모아지고 있다. 국내 최초의 강변여과는 경남 창원에서 2001년에 시작되었으며, 현재 창원시 수돗물의 100%를 여기에 의존하고 있다. 본 연구는 강변여과 취수장 부근 지하수위를 설명하는 시계열 모형의 개발에 관한 것이다. 연구 대상지역은 창원시 대산면 현장으로 11개 관측정으로부터의 5년간(2003년 1월$\sim$2007년 12월) 지하수위 자료를 이용했다. 지하수위의 장기변동을 알아보기 위해 분단위 자료를 월자료로 변환하고, 결측치를 보완하여 Box-Jenkins 방법에 따라 시계열분석을 실시했다. 대상지역의 지하수위 자료는 계절형 ARIMA 모형으로 잘 설명되는 것이 입증되었다. 본 연구는 향후 증가할 강변여과를 이용한 상수 공급시설의 안정적인 운영을 위해 반드시 필요한 지하수위 예측능력을 확보하기 위한 하나의 원형이 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.503-503
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• 2017

대부분의 자연하천에서 유량조사는 하천 횡단면의 유속을 측정하여 수위-유량관계로부터 유량을 산정하고 있다. 유속의 측정은 통상적으로 횡단면을 일정 구간으로 구분하여 회전식, 전자식 유속계, 부자 등과 같은 접촉식 장비를 이용하여 일차원 유속으로부터 구간을 대표하는 평균유속을 기반으로 유량을 산정하고 있다. 그러나 이런 접촉식 장비를 통한 유속 측정은 인력, 장비, 비용 및 돌발 호우사상의 측정자의 안전 등 현장 조건의 한계로 관측자료를 확보하지 못 하는 미측정 영역이 발생한다. 이에 따라 수위와 유량측정성과로 개발된 수위-유량관계곡선식은 미측정 구간인 외삽구간에서 정확도가 낮은 유량자료가 산정될 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 하천 횡단면의 일부 고정된 지점에서 측정된 표면유속을 이용하여 유량규모에 따른 평균유속의 상관관계를 분석하고 수위-유량관계곡선으로 산정된 유량과 비교함으로써 비접촉식 유속 측정방식을 통한 유량산정의 활용성과 적용성을 검토하였다. 이를 통해 표면유속을 활용한 유량산정의 실무적인 방법론을 제시하고 고수위 외삽구간의 유량을 비교 및 검증하였으며 수위 1.23m 이상에서 표면유속(0.62m/s ~ 2.69m/s)과 평균유속의 관계는 구간별로 일정한 선형관계가 나타났으며 각 구간에 대한 상관계수는 $R^2=0.97$ 이상으로 높게 나타났다. 이상의 결과는 비접촉식 표면유속측정으로 홍수기 중고수위 이상에서 접촉식 유속계가 갖는 한계를 보완하여 연속적인 유량생산이 가능하고 개발된 수위-유량관계곡선식의 외삽구간을 검토할 수 있는 참고자료를 획득하여 고수위 유량자료의 신뢰성을 높일 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.938-942
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• 2008

본 연구에서는 안성천 하류부 하도준설에 따른 하천의 영향에 대해 분석하였다. 우선 준설에 따른 수위 하강 및 이로 인한 침수피해 저감효과를 추정하였다. 하도 준설에 따른 홍수위 변화를 모의하기 위해 1차원 하천수리모형인 HEC-RAS을 적용하였으며, 홍수위 변화에 따른 침수면적 및 침수심 산정을 위해 수치지도와 GIS를 이용하였다. 하도준설에 따른 수위 변동은 계획홍수량 및 유황에 따라 분석하였으며, 침수모의는 계획홍수량을 기준으로 침수면적 및 침수심을 산정하였다. 또한 준설에 따른 하상변동 영향을 추정하기 위해 준설후 5년, 10년, 20년의 퇴사분포를 모의하였다. 1차원 유사이동 모형인 HEC-6 모형을 이용하였으며, Yang공식, Toffaleti공식, 그리고 Laursen공식 등 세가지 유사이송 공식을 적용하였다. 모의구간은 진위천 상류부 궁안교 지점부터 안성천과 합류된 이후 팽성대교 지점까지이다. 경계자료로는 궁안교 상류부에 위치한 동연교 지점에서의 1987년$\sim$2006년까지 20년 동안의 수위자료와 환경부 유사량 실측자료를 이용하였다.