• 한국수자원학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.73-85
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• 2000

농촌 소하천의 수리학적 및 수질특성을 반영한 모형을 개발하였다. 모형구조 설계시 제어체적 기법을 활용하여 하천 형상, 수질 및 유량의 변화가 심한 농촌 유역의 소하천에 대한 수질의 모의하였다. 개발한 모형에 난수발생기법을 도입하여 최적 반응계수와 모형구조를 추정하였다. 또한 모형 보정기준의 일반화를 위해 동의지표와 효율계수를 도입하여 매개변수추정의 신뢰성 향상을 도모했다. 모형의 적용성을 검증하기 위해 경남 김해시 한림면 용덕천에서 수질을 채취하여 분석하였다. 관측된 자료와 개발된 모형의 비교연구를 통해 대상유역의 소하천에서 일어나는 수질 반응계수들과 그 변동성을 추정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.527-527
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• 2015

최근 지구온난화로 인한 기후변화는 우리 삶에 다양하게 영향을 미치고 있으며, 특히 강수 또는 기온의 비정상성으로 대표되는 기후변화에 따라 수문순환의 변화 역시 자명하게 여겨지고 있다. 기후변화에 따른 수문변화를 전망하기 위한 최우선은 수문상황을 명확하게 이해 진단하는 것이고, 그 다음은 현재기후에 대비하여 미래 변화를 전망하는 것이다. 우리나라는 관측의 역사가 짧기 때문에 수문상황의 이해, 진단과 전망을 위해서는 수문모형이 필수적이고, 모형의 관측 재생 능력은 매개변수의 최적화 문제와 직결되어 있다. 따라서 이 연구에서는 SWAT 모형과 매개변수 최적화를 위한 SWAT-CUP를 이용하여 현재기후에서의 수문량(유량 및 수질)을 추정하였고, 대표농도경로에 근거한 미래기후에서의 수문량을 전망하였다. 연구결과, 연 최대 일유량은 현재기후에 비하여 21세기 후반에 약 27%(RCP4.5), 50%(RCP8.5) 증가하겠고, 총질소와 총인 역시 미래로 갈수록 부하량이 증가하리라 전망되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.343-356
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• 2014

SWMM은 홍수유출 해석, 유역유출 연속모의, 수질모의가 가능한 모형으로서 전세계적으로 널리 사용되고 있는 모형이다. 하지만 유역유출 연속모의와 수질모의에는 다수의 불명확한 매개변수가 포함되어 있으므로 이는 SWMM의 사용에 제약이 되고 있다. 본 연구의 목적은 SWMM을 이용한 유역유출 연속모의와 수질모의의 정확도를 높이고 효율성을 향상시킬 수 있도록 자동 보정 모듈을 개발하는 것이다. SWMM의 자동 보정 모듈은 전역최적화 알고리즘인 집합체 혼합진화 알고리즘과 SWMM을 연계하고, SWMM 내 추정대상 매개변수의 선정 및 적절한 탐색 범위를 설정함으로써 개발되었다. 개발된 자동 보정 모듈의 적절성은 동향 수위관측소 유역에 대하여 구성된 유역유출 및 수질모의 모형의 보정 및 검증을 통해 검토되었다. 그 결과, 자동 보정 모듈을 통해 보정된 모형은 유역의 유출현상을 매우 잘 모사하였고, 수질의 경우에도 비교적 양호한 결과를 도출하였다. 개발된 자동 보정 모듈은 향후 유역유출 모의와 수질해석에 관한 다양한 연구와 설계 등에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.292-292
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• 2019

하구에 조성된 담수호 (estuarine reservoir)는 하천 출구점이 해양과 만나는 지점에 방조제 건설을 통해 형성되는 인공 호수이다. 방조제 건설과 함께 간척을 실시함에 따라 생성되는 토지를 농업용지로 활용하는 경우, 담수호는 농업수자원으로서 활용될 수 있으며 담수호의 수질 문제는 영농 활동에 중요한 요소로 작용하게 된다. 담수호의 수질을 관리는 크게 유역 대책과 호내 대책으로 나누어 이루어지고 있으며, 담수호 수질 관리 계획 수립에 앞서 담수호 수질 관리 방안에 따른 담수호 수질의 영향을 분석하는 것이 중요하다. 실제 다양한 유역 대책과 호내 대책을 적용하면서 그 효과를 검증하기에는 시간 및 경제적 한계성을 지니고 있으므로, 유역 및 호소 수질 모델링을 통한 수질 관리 시나리오별 담수호 수질 모의가 효율적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 농업용수 목표수질인 IV등급을 상회하여 수질 관리를 위한 대책이 시급한 담수호를 대상으로 유역 및 호소 모의 모델을 연계하여 다양한 수질 관리 시나리오에 따른 호내 수질 모의 결과를 비교 검토하였다. 본 연구에서 사용한 유역 모델은 최근에 개발된 SWAT Plus 모델로 기존의 SWAT 모델의 수문 해석 요소 중 일부를 알고리즘 개선한 것이 특징이다. 호소 모의 모델로는 3차원 수리 및 수질 해석에 많이 활용되고 있는 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 이용하였다. 또한 두 모형을 연계 운영하여 모의의 정확도를 높이기 위한 매개변수 최적화를 수행하였다. 본 연구를 통해 수질 개선대책의 평가 및 추진가능성에 대한 분석을 수행하여, 정량적인 농업용수 수질 기준을 만족하기 위한 담수호 수질 최적관리방안을 도출하였다.

• 환경영향평가
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• 제22권2호
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• pp.157-170
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• 2013

수질오염총량관리제 시행 하천에 대해서는 객관적이고 과학적 방법으로 유역내 각 지역의 오염부하량을 할당할 필요가 있다. 본 연구에서는 대도시에서 배출되는 오염부하의 영향을 크게 받는 영산강수계의 중상류부를 대상으로 오염부하량 할당 방법에 대해 검토하였다. 오염부하량 할당을 위한 수질모델링은, 수질관리에 흔히 적용되어온 QUAL2E의 최근 판인, QUAL2Kw를 이용해서 수행하였다. 모델 적용 대상 지역의 각 reach의 수질매개변수는 QUAL2Kw의 자동보정 기능을 이용해서 추정하였다. 오염부하량 할당의 최적화는 유전알고리즘(genetic algorithm)을 이용하였고, 최소부하량 삭감법(least waste load removal allocation), 일정 부하량 이상 최소부하량 삭감법(least waste load removal over a certain value), 동일삭감률 할당법(equal removal rate)의 세가지 방법을 적용하고 비교 검토하였다. 동일삭감률 할당법은 다른 방법보다 유역 전체 부하량 삭감량이 훨씬 크기 때문에 효과적이지 않았고, 이 방법을 쓰기 위해서는 부하량 삭감대상인 각 소유역과 하수처리장을 그 규모와 특성에 따라 세분화할 필요가 있다. 동일삭감률 할당법의 적용시 세가지 범주로 나누어서 삭감률을 적용하였다. 오염부하량 삭감의 효율성을 감안할 때 최소 부하량 삭감법보다 일정 부하량 이상 최소부하량 삭감법이 더 적절한 것으로 검토되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.781-781
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• 2012

본 연구에서는 수문-수질 모의가 가능한 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 경안천 상류의 별미천 유역($1.21km^2$)을 대상으로 최적관리기법(Best Management Practice, BMP) 적용에 따른 비점오염원 저감효과를 분석하고자 한다. 이를 위해, 별미천 유역내 논($0.049km^2$)과 밭($0.018km^2$) 지역에 대한 BMP 시나리오를 작성하였다. 먼저, 논에서는 계단식(Terrace) 재배 방법을 적용하였으며, 밭에서는 등고선(Contour farming) 재배 방법과 볏짚지표피복 시나리오를 적용하였다. 여기서, 볏짚지표피복 시나리오는 현재 $1276.6m^2$, 경사도 약 3.2%의 콩 재배가 이루어지고 있는 시험포장에서 수행된 결과를 이용하여 SWAT 모형의 지표유출관련 매개 변수를 조정하였다. SWAT 모형의 적용성 평가를 위해, 1:5,000 수치지도로부터 2m DEM(Digital Elevation Model) 및 QuickBird(2006.05.01) 위성영상으로부터 스크린 디지타이징기법(On-Screen Digitizing Method)을 이용하여 총 21개 토지이용항목의 1:5,000급 정밀토지이용도를 작성하고, 농촌진흥청에서 제공하는 1:25,000 정밀토양도를 구축하였다. 또한, 유역출구점에서 자동수위 및 강우량 계측기, 수질측정을 위한 오토샘플러를 설치하여 시간당 수위(유량), 강우 자료와 강우발생에 따른 수질자료(Sediment, Total Nitrogen, Total Phosphorus)를 이용하여 모형의 검보정(2011.06.08 ~ 2011.10.31)을 실시하였다. 모형의 검보정 후, 논에서의 Terrace 및 밭에서의 Contour farming, 밭 시험포장에서의 저감효과가 분석된 지표피복시나리오의 적용을 위한 SWAT 모형의 관련 매개변수를 정의하고, 각 BMP 시나리오별 비점오염원 저감효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.164-164
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• 2017

토지이용 및 토지피복 변화는 인간의 활동에 따른 결과를 반영하며 자연환경의 변화와도 밀접한 관련이 있다. 수문환경의 변화는 수로 건설이나 하천정비, 사진개간, 도시화 등과 같은 인위적인 변화와 지구온난화에 따라 변화하는 기후 패턴에도 많은 영향을 받고 있다. 본 연구에서는 안성천 공도수위관측소 상류유역을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment) 모형을 이용하여 현재의 유역 수문환경조건을 보다 현실적으로 분석하기 위해 연구를 실시하였다. 유역의 수문환경 조건을 정량적으로 파악하기 위하여 CLUE-s 모형을 이용한 토지이용변화가 기후변화 시나리오에 따른 수문학적 거동(지표유출, 증발산량, 총유출량, 수질거동)에 미치는 영향을 SWAT모형을 이용하여 파악하고자 하였다. 안성천의 공도 수위관측소($366.5km^2$)을 대상으로 유역 내 3지점의 기상관측소(이천, 수원, 천안)를 대상으로 40년(1976~2015)동안의 일 기상자료를 수집하여 SWAT 모형을 구축하였다. 평년 및 가뭄년을 포함하는 선별된 기간에 대하여 다양한 목적함수($R^2$, NSE, RMSE)를 활용하여 일반적인 전체기간 검보정 방법이 아닌 각각의 조합된 기간의 극단적 유출특성에 초점을 맞추어 검보정을 수행하였다. 이와 같이, 앞서 실시한 연구로 모형의 매개변수들을 해당 유역에 가뭄과 같은 극단적 유출상황에 따라 선행보정 실시하였으며, 이는 이번 연구에서의 모형의 신뢰성 있는 수문 및 수질 거동 분석을 할 수 있을 것이라 생각된다. 선행 연구 자료를 이용하여 토지이용변화를 고려한 본 연구를 통해 미래의 유역 수문환경조건 변화에 따라 수자원을 정량적으로 파악하는 데에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.2011-2015
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• 2006

본 연구에서는 시공간을 고려하여 경안천유역의 최적 수질 측정망을 구성하였다. 분석을 위해서 필요한 수 질 데이터는 QUAL2E 모형을 이용하여 모의하였으며, 매개변수의 추정을 위하여 HEC-RAS모형과 민감도 분석 기법인 1차 신뢰성 분석(FORA)를 사용하였다. QUAL2E 모형의 모의 결과를 바탕으로 크리깅 기법과 Branch and Boundary Method를 이용하여 평수량 일때와 갈수량 일때로 구분하여 관측지점의 개수와 위치를 제시하였다. 선정된 지점을 기준으로 비례표본추출법(proportional sampling method)을 이용하여 각각의 지점별 측정 빈도를 제시하였다.

• 물과 미래
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• 제28권4호
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• pp.137-146
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• 1995

한강하류부(팔당댐~한강대교 구간)에서의 총질소와 총인의 농도예측을 위해서 QUAL2E 모형을 적용하였다. 민감도 분석을 실시한 결과 관련 매개변수들에 대한 총질소와 총인의 민감도는 작게 나타났다. 산정된 총질소와 총인농도의 종방향 분포는 1994년도의 수질실측 결과와 잘 일치하였다. 이 구간의 주요 지천인 왕숙천, 탄천, 중랑천등의 장래오염 부하량을 산정하여 한강하류부에서의 수질모의를 실시하였다. 장래 한강 하류부에서의 갈수량과 평수량시에 대하여 처리시설의 증설시의 경우를 고려하여 총질소와 총인의 농도를 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권9호
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• pp.741-751
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• 2011

본 연구에서는 대표적 3차원 수리 수질해석모형인 EFDC의 수온성층해석 능력 제고를 위해 적정 매개변수를 도출하고자 하였다. 이를 위해 태양복사 분포, 하상 초기온도, 활성 하상 수온층 깊이, 열전달계수 등 태양에너지와 관련된 5가지 매개변수에 대하여 용담호 수온성층해석 결과를 비교 분석하였다. 모의기간은 2005년 6월부터 12월까지였으며 수온 성층 재현성 수행 결과는 통계 지표인 AME, RMSE, $R^2$을 적용하여 비교하였다. 그 결과 IASWRAD는 하상으로 분포하는 경우, 활성 하상 수온층 깊이는 10m를 사용하는 것이 타당할 것으로 판단되었다. 본 연구에서 도출된 결과는 EFDC 모형의 수온성층모의시 적용 가이드라인으로 활용될 수 있을 것이다.