• 대한환경공학회지
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• 제36권3호
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• pp.178-184
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• 2014

본 연구에서는 기존 CSOs (Combined Sewer Overflows) 모니터링에 비해 비용효과적이며 유지관리가 용이한 모니터링 시스템 구축의 적용성 검토를 위해 10.2 ha 규모의 배수면적이 포함된 우수토실에서 2회의 강우이벤트에 대해 전기전도도 데이터 및 토연모델을 이용하여 CSOs 유량 및 수질을 예측하였다. 강우이벤트별 전기전도도 희석률에 의한 유량예측결과 실측값과의 결정계수($R^2$)는 모두 0.86 이상으로 나타났으며, 다양한 강우이벤트에 적용이 가능한 예측식 산정을 위해 선행건기일수 및 강우지속기간 2가지를 추가 매개변수로 고려하여 회귀식을 보정한 후 적용한 결과 전기전도도 희석률만을 고려한 결과에 비해 $R^2$는 0.50에서 0.80, 오차범위 40% 이내에 포함된 상대오차 누적빈도는 54.1%에서 68.5%로 예측값의 정확도가 개선되었다. CSOs 수질은 별도의 입력자료 없이 매개변수의 보정만으로 예측값 산정이 가능한 토연모델을 적용한 결과 강우 이벤트별 실측값과의 $R^2$는 BOD 0.64~0.97, SS 0.70~0.95의 범위를 나타내었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.111-125
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• 2024

본 연구는 금강 유역 지하수 대수층에서 강우가 전기전도도(EC)와 질산염 농도에 미치는 영향을 분석하기 위하여 지하수위와 수질의 변동을 조사하였다. Mann Kendall과 Sen's Slope 추세 분석 기법을 사용하여 추세를 분석하고 추세의 크기를 추정하였고, 적용 된 추세 분석 기법은 연구 지역의 각 행정구역 내에서 이러한 매개변수의 추세를 평가하는 데 사용되었다. EC, 지하수 수위(GWL), 강수량에 대한 최근 17년 간(2005년~2021년)의 데이터와 최근 6년 간(2015년~2020년까지)의 질산염 농도 데이터가 이 분석에 사용되었다. 그 결과 대부분의 행정구역에서 질산염 농도와 EC가 증가한 반면 강수량은 하류에서 약간 감소하고 상류에서 증가하는 추세를 보였다. 이 매개변수들 사이에 계산된 상관계수는 강수량이 질산염과 EC에 미치는 직접적인 영향은 없지만 GWL과 EC 사이에는 음의 상관관계가 관찰되었다. 질산염 농도의 가장 중요한 증가 추세는 농업 활동이 많은 지역에 해당하는 지역에서 나타나며, 약 50%가 농업활동에 종사하고 있는 익산 및 군산 지역에서 대표적으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.116-116
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• 2019

2018년 환경부에 따르면, 영산강은 5대강 중 수질이 가장 열악하고 유량이 적어 수질개선이 어려우며 상류에 다목적댐이 없기 때문에 하천유지용수 확보가 어렵다고 보고 하였고, 섬진강은 생태 및 염해 피해 문제와 섬진강 유역의 수자원의 약 81%는 영산강과 동진강 및 남해로 공급되고 있어 이에 따른 용수 배분에 대한 문제가 지속적으로 발생하고 있음을 보고했다. 이와 같은 수량문제는 두 개의 유역환경에 영향을 미치고 유역에 위치한 도시지역들의 갈등 심화 및 두 개의 수계에 대한 미래 수자원 계획과 관리에 있어서 어려움을 가중시킬 것으로 예상되어 영산강과 섬진강수계에 대한 물수지 분석을 통한 물수급 관리가 필요하다. 이에 본 연구에서는 영산강유역 ($3,371.4km^2$)과 섬진강유역($4,896.5km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)모형을 이용하여 주암댐 도수에 따른 영산강유역과 섬진강유역의 수문 영향을 평가하고자 하였다. 두 개의 유역의 물수지 분석을 위해 각 유역을 표준단위 유역으로 구분 하였고, 기상자료와 섬진강 내 다목적댐 2개(섬진강댐, 주암댐)과 영산강 내 다기능 보 2개(승촌보, 죽산보)의 운영 자료와 국가 수자원관리 종합 정보 시스템(WAMIS)에서 관측 및 관리하고 있는 수문, 기상 자료와 도수의 영향을 파악하기 위해 주암댐에서 방류하는 실제 도수유량 자료를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 수문과 수질 보정을 위해 영산강과 섬진강의 소유역 내 위치하는 다목적 댐 2개와 다기능 보 2개의 실측 방류량을 이용하여 댐과 보 운영모의를 하였으며, 댐 운영 자료와 수질 자료를 이용하여 모형의 검정 및 보정(2005~2017)을 실시하였다. 주암댐에서 도수하는 것을 모의하기 위해 영산강에서는 SWAT 모형 내에 있는 Inlet 기능을 이용하여 외부 유량을 유역 내 적용할 수 있도록 유역을 재구축 하여 실제 도수유량자료를 적용하였고 섬진강에서는 매개변수를 이용하여 실제 도수유량 만큼을 제하고 방류 할 수 있도록 설정하여 모의기간(2005~2017)에 대해 주암댐도수에 따른 영산강 유역과 섬진강 유역의 수문 영향 평가를 실시하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.61-68
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• 2010

토지피복은 대부분의 수문 수질 모형의 중요한 매개변수로서, 수자원 변화 예측에 중요한 입력자료로 활용되고 있다. 본 연구에서는 개선된 CA (Cellular Automata)-Markov 기법을 이용하여 충주댐유역의 미래 산림식생변화에 대한 예측을 시도하였다. 예측과정으로 과거의 Landsat TM 영상 (1985, 1990, 1995, 2000)을 이용하여 기법의 정확도 검증 및 산림분포의 변화경향을 파악하고, Landsat 산림은 2000년과 2005년의 NOAA AVHRR NDVI값을 기준으로 침엽수림, 혼효림, 활엽수림의 3종으로 구분한 후, 이를 이용하여 2030년, 2060년, 2090년의 식생변화를 추정하는 방법을 제안하였다. 이 방법의 적용결과, 2000년과 비교하여 2090년의 활엽수림과 혼효림은 각각 14.3 %, 11.6 % 증가하였으며, 침엽수림은 24.9 % 감소하는 것으로 나타났다. 과거의 경향성에 의해 예측을 시도한 본 연구결과는 미래 토지피복 변화에 따른 수문 수질 영향 분석시 지표 조건의 불확실성을 줄이는데 활용될 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.261-274
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• 2002

본 연구의 목적은 유한요소법에 의한 이차원 오염물 이송에 대한 등수역학적 수치모형을 개발하는 것으로서 개발된 모형을 이용하여 지류와 폐수처리장으로부터의 오염물이 주하도로 유입되는 경우에 대한 수질해석을 수행하였다. 본 연구에서는, 합리적인 매개변수산출을 위한 보정과 모형의 신뢰성과 정확도를 위한 검증을 수행하였다. 또한, 실제 유역인 한강하류부에 본 모형을 적용한 결과 하도를 따라서 실제적인 오염물 분포양상을 재현하였으며 계산값과 실측값의 비교에서 잘 일치하고 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.83-93
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• 1997

본 연구는 강우로 인한 도시 배수구역에서의 유출 및 수질 산정을 위한 주요인자들이 모의해석 결과치에 주는 영향을 분석하였다. 적용대상유역으로서 남가좌, 산본 배수구역과 미국의 Gray Haven, Kings Creek 배수구역 등의 4개 지역을 선택하였다. 실측치를 토대로 각 영향인자들의 최적치를 주요 유역영향인자들을 포괄적으로 수용하고 있는 SWMM모형으로 산정하고, 이를 기준값으로 하여 이들이 계산 결과치에 주는 민감도를 분석하였다. 유출영향 인자로서 불투수면적은 첨두유출량 및 유출용적에 가장 큰 영향을 줌을 알 수 있었다. 한편 지표면 저류 깊이는 완만한 경사의 유역에서 첨두유량 및 유출용적에 상당한 영향을 주었다. 한편, 오염농도 및 오탁부하량에 영향을 주는 주요매개변수로서는 단위면적, 오염축적의 정도를 나타내는 오염축적계수와 오염축적을 지속적으로 가능하게 하는 연속 무강우 일수 등이 큰 민감도를 보여주었다. 이는 비점원 오염물의 절대 축적량이 하천수질에 직접적인 영향을 주고 있음을 의미한다. 한편 강우초기의 수질에 영향을 주는 변수로서는 강우강도와 오염물질의 이송능력을 나타내는 이송계수 및 지수들의 영향이 상당하였다. 따라서 도시유역에서의 유출 및 수질 모의를 위하여서는 충분한 유역자료의 수집과 분석이 선행되어야 하며, 특히 불투수지역의 정확한 불리와 유역별 비점원 오염물의 축적량의 합리적 산정 과정에 많은 노력을 기울여야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2058-2062
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• 2009

1992년 한강수계법이 제정되면서 우리나라에 도입된 오염총량관리제는 현재 2차총량관리 시행계획수립 단계에 이르렀다. 오염총량제에서 수질모델은 수계구간별로 설정된 기준유량과 목표수질 조건을 달성하는 지를 판단할 수 있는 도구로 사용되며, 다양한 모델들이 사용되고 있다. 그 중 하천수질모형으로는 주로 QUAL2E, QUALKO, QUALKO2 모형으로 압축할 수 있다. QUAL2E 모형은 1980년대에 개발되어 국내외로 널리 이용하고 있으나 SOD를 0차나 일정량으로 처리하였고, 부착조류에 의한 용존산소 변화와 부유 조류 사멸시 발생하는 유기물이 고려되지 않았다. 또한 용존산소가 부족한 상태에서 반응이 활발한 탈질화과정이 포함되지 않아 이들 반응에 의해 수질이 영향을 받는 하천에 적용하기에는 한계가 있었다. 그리고 QUAL2E 모델은 여러 개의 지류를 가진 대형 하천에는 적용하기 어려운 단점이 있다. 국내에서는 1999년 QUAL2E 모델에 WASP5의 장점을 접목시켜 QUALKO 모델을 개발하였다. 이 모델은 QUAL2E에 부유성 조류의 사멸로 인한 유기물의 내부증가, 탈질화 반응 및 부착식물의 광합성 호흡 과정을 추가한 것이다. 또한 QUAL2E 모델에서 BOD는 CBOD로 입력되고 모의되므로 bottle BOD의 개념이 결여되어 있으므로 이러한 문제점을 보완하고, 조류의 생산 및 사멸에 의한 내부생산 유기물 증가와 탈질화 반응 과정을 추가한 것이다. 우리나라에서 진행되고 있는 총량관리 대상물질은 2010년까지는 $BOD_5$이며, 2011년부터는 일부 지역에 총인이 포함될 예정이다. 2007년에 실험실에서 측정하는 BOD5나 유기성 질소 또는 유기성 인을 그대로 입력하여 계산되고 출력할 수 있으며, 향후 오염총량제의 관리대상항목으로 논의되고 있는 TOC를 모의할 수 있는 QUALKO2가 개발되었다. 이에 본 연구에서는 향후 활용도가 클 것으로 기대되는 QUALKO2 모형에 기존 QUAL2E-UNCAS 모형에 서 수행할 수 있는 불확실성 해석 기법인 Monte Carlo 모의를 가능하도록 모형을 수정하고자 한다. 실제 하천에서의 수질해석에 대한 단순한 표현인 수학적 모형은 불확실성을 내포하고 있으며, Monte Carlo 해석을 사용하여 모형의 불확실도 정량화와 매개변수의 불확실성을 통계학적으로 기술할 수 있다. 또한 각 지점에 대한 계산결과치들에 대해 빈도 및 누가빈도분포 값을 제시함으로서 모형 예측치들의 전반적인 분포경향을 평가할 수 있으며, 하천수질에 대해서 환경기준치를 위배할 가능성을 산정하는데 활용할 수 있다. 우리나라 실정에 맞는 QUALKO2 모형에 Monte Carlo 모의를 통해 신뢰도 기반의 수질해석을 수행하게 된다면 수질정책의 기초자료 제공에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.961-965
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• 2007

현재 오염총량관리제를 시 군 단위의 기초자치 단체별로 시행하고 있는데 실제로 오염물질의 전달은 행정구역단위가 아닌 유역내에서 이루어지진다. 따라서 본 연구에서는 기초자치 단체별이 아닌 유역단위로 오염부하량과 삭감량을 산정함으로써 유역 단위의 오염총량관리제 계획 수립을 위한 토대를 제공하고자 한다. 본 연구에서는 보청천 유역을 대상으로 유역의 오염부하량을 산정하고자 하였다. 이를 위하여 지리정보시스템(GIS)인 WMS(Watershed Management System)와 ArcView를 이용하여 유역의 지형인자들을 추출하고, 각 소하천의 토지이용도와 생활계, 축산계, 양식계, 토지계를 바탕으로 원단위를 적용하여 발생부하량을 산정하였다. 그리고 각 소하천별 발생부하량 산정 결과를 토대로 각 수질관측점을 기준으로 하여 배출부하량을 산정하였으며, 배출부하량의 산정결과를 이용하여 유달부하량을 산정하였다. 이를 위해서 필요한 수질 데이터는 QUAL2E 모형을 이용하여 모의 하였으며, 수리 및 수질 매개변수를 추정하고 모형의 보정 및 검증을 수행하였다. 그 결과 유달부하량은 BOD는 2013.16kg/일, TN은 1091.34kg/일, TP은 235.16kg/일이 도출되었다. 따라서 장래에 수질이 악화될 경우를 고려하여 수질 항목별 오염량이 2배, 3배로 증가한다고 가정하였다. 오염량이 2배 증가하였을 경우, 오염부하량을 산정한 결과 보청천3 지점에서 BOD는 184.68kg/일이 삭감되어야 하고, 오염량이 3배 증가하였을 경우 BOD는 1775.69kg/일이 삭감되어야 한다는 결과를 도출할 수 있었다. 본 연구와 같이 유역단위로 오염부하량을 산정할 경우, 오염원을 줄이는데 효율적일 것으로 생각되며, 향후 오염총량관리제를 위해 유역단위의 오염부하량 산정을 고려하면 좋을 것으로 사료된다.는 지배적인 요인으로 남게 될 것이다. 본 연구에서는 현재 진행중인 승기천 오염하천 정화사업이 종료되는 시점을 기준으로 남동유수지에 대해 승기천과 연계한 유수지의 환경개선 방법을 제안하였다. 준설을 통해 유수지의 근본적인 오염원을 제거하고 남동유수지 유입부에 인공습지와 수처리설비를 설치하여 유수지의 수질을 개선하고 개선된 수질이 3급수로 유지하도록 하였으며, 설치된 인공습지에는 철새도래지를 조성하여 유수지 유입수인 철새가 날아드는 하천인 승기천의 테마와 연계하도록 하였다. 인공습지 주변으로 식생호안을 설치하고 유수지 주변에는 산책로를 설치하여 지역주민들의 친환경 수변공간으로 활용하도록 하였다. 1유수지와 연결된 2유수지는 BTL사업을 통해 주변공단으로부터의 오폐수를 원천적으로 차단하도록 하였으며 2유수지를 매립하여 지하는 강우시 유출수 저류가 가능한 화물차주차장으로 활용하고 지상은 녹지공간으로 조성하여 공단근로자 및 지역주민을 위한 휴식공간으로 활용될 수 있도록 제안하였다. 본 연구는 남동유수지 환경 개선 사업 실행을 위한 정책 연구로 연구결과를 인천시가 적극 수용하기로 결정함에 따라 인천시의 환경 현안 문제인 남동유수지의 수질개선을 통해 시민의 휴식 및 여가선용 공간으로 활용하기 위한 사업의 기초자료로 활용되며 이미 설계검토가 시작되었다. 본 연구결과는 유수지 및 저수지의 환경개선 사업의 선두적인 성공사례로 국내 타 지역의 유사한 사업에 있어 벤치마킹을 할 수 있는 훌륭한 사례가 될 것이다.요 생산이 증가하자 군신의 변별(辨別)과 사치를 이유로 강력하게 규제하여 백자의 확대와 발전에 걸림돌이 되었다. 둘째, 동기(銅器)의 대체품으로 자기를 만들어 충당해야할 강제성 당위성 상실로 인한 자기수요 감소를 초래하였을 것으로 사료된다. 셋째, 경기도 광주에서 백자관요가 운영되었으므로 지방인 상주

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.73-85
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• 2024

하천과 저수지의 수질을 예측하는 것은 수자원관리를 위해 필요하다. 높은 정확도의 수질 예측을 위해 많은 연구들에서 인공신경망이 활용되었다. 기존 연구들은 매개변수를 탐색하는 인공신경망의 연산자인 옵티마이저로 경사하강법 기반 옵티마이저를 사용하였다. 그러나 경사하강법 기반 옵티마이저는 지역 최적값으로의 수렴 가능성과 해의 저장 및 비교구조가 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 인공신경망을 이용한 수질 예측성능을 향상시키기 위해 개량형 옵티마이저를 개발하여 경사하강법 기반 옵티마이저의 단점을 개선하였다. 본 연구에서 제안한 옵티마이저는 경사하강법 기반 옵티마이저 중 학습오차가 낮은 Adaptive moments (Adam)과 Nesterov-accelerated adaptive moments (Nadam)를 Harmony Search(HS) 또는 Novel Self-adaptive Harmony Search (NSHS)와 결합한 옵티마이저이다. 개량형 옵티마이저의 학습 및 예측성능 평가를 위해 개량형 옵티마이저를 Long Short-Term Memory (LSTM)에 적용하여 국내의 다산 수질관측소의 수질인자인 수온, 용존산소량, 수소이온농도 및 엽록소-a를 학습 및 예측하였다. 학습결과를 비교하면, Nadam combined with NSHS (NadamNSHS)를 사용한 LSTM의 Mean Squared Error (MSE)가 0.002921로 가장 낮았다. 또한, 각 옵티마이저별 4개 수질인자에 대한 MSE 및 R²에 따른 예측순위를 비교하였다. 각 옵티마이저의 평균 순위를 비교하면, NadamNSHS를 사용한 LSTM이 2.25로 가장 높은 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1464-1468
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• 2004

누후된 상수도 관망의 최적개량 계획수립을 위하여 많은 모형들이 개발되었으며, 이러한 모형들은 수리학적 타당성을 비롯한 다양한 인자들을 복합적으로 고려한다. 관망의 수리학적 타당성을 검토하기 위해서는 관망해석을 통해 절점 압력변화 등이 계획기간동안 만족되어야 하며, 이를 위해서는 관거의 노후정도에 따라 변하는 Hazen-Williams C상수의 변화를 고려하여야 한다. 그러나 Hazen-Williams C상수의 변화는 관거의 매설지역, 통수년수, 수질 등과 같은 여러 가지 복합적인 인자에 의해 차이가 있으며 실제 유량 및 압력자료 등에 대한 조사에 의해 매설된 관거의 C상수를 추정하여야 한다. 그러나, 내상 지역의 모든 관거에 대하여 유량과 압력을 조사하는 것은 경제적인 문제를 비롯한 여러 가지 이유로 불가능하므로 본 연구에서는 실측된 몇몇 지점의 유량 및 압력 변화에 따라 대상지역에 매설된 관거의 C상수 변화를 추정하는 알고리즘을 제시하였다.