• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.451-451
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• 2021

인간활동으로 인해 서식처의 변화, 서식처의 파편화를 비롯하여 기후변화, 토지이용의 변화 등으로 생태계 생물 다양성은 빠르게 손실되고있는 상황이다. 특히 생물 다양성은 생태계 복원력에 중요한 인자로서 유역의 건전성 회복을 위해 생물 다양성을 중요한 인자로 고려하려는 경향이 커지고 있다. 유역 건전성은 주로 큰 하천에서의 친수성, 서식처, 유량 및 수질 등에 적용되어왔고 국내에서는 최근 들어 유역 건전성을 확보하기 위해 수량 및 수질관리, 환경문제 등의 해결을 위해 유역관리 차원에서 접근하려는 시도가 시작되었으나 어떠한 수단을 통해 생물다양성과 서식처 관리를 접근할 수 있는지에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 최근 20년 동안 도시화, 댐 건설 등 토지이용변화가 크게 발생한 금강유역(9,865 km²)을 대상으로 InVest 모델 중 서식처 가치평가 모델 (Habitat Quality Model)을 이용하여 유역의 서식처 가치를 평가하고 이를 수생태계 건강성 모니터링 자료와 비교하여 모형의 적용성을 평가하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.105-109
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• 2009

강우유출수의 기저유출(base flow)이 지표수 수질에 영향을 미치는 것은 잘 알려져 있다. 이 논문에서는 기저유출로 발생하는 질산성 질소가 수질에 미치는 영향을 USGS의 PULSE 소프트웨어를 사용하여 월별 지하수 유출량을 수문 분리하였다. 2005년도 금강유역의 갑천2 지점의 지표수 수질 및 유량자료를 사용하였으며, 지하수 수질자료는 정부기관 측정자료를 사용 하였다. 갑천2 지점의 상류는 농지 및 임야가 대부분이다. 수문분리 결과, 봄과 가을에는 하천유량의 85~95%가 기저유출 기여량이며 여름과 겨울에는 25~38%가 기저유출 기여량으로 나타났다. 갑천2 지점에서 질산성 질소의 월별 기저유출 부하량은 유역내 지하수의 평균 질산성질소 농도를 이용하여 산정하였다. 갑천2 지점에서 기저유출되는 질산성질소 부하량은 5.4 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$로 추정되었는데, 이는 갑천2 지점의 지표수 질산성 질소 부하량인 9.2 ton of $NO_{3}{^-}-N/km^{2}$의 59%에 해당하는 값이다. 기저유출되는 질산성질소의 계절변화는 월별 질산성질소 부하량을 월별기저유출량으로 나누어 구하였는데, 우기시 질산성 질소의 기저유출농도가 높은 것으로 나타났다. 이 연구를 통하여 지하수 수질 모니터링이 지표수 수질 관리에 필요함을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.524-524
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• 2016

본 연구에서는 홍천 자운지구 고랭지 농업지역을 대상으로 장기간의 유역조사와 하천 모니터링을 통해 관측된 축척 데이터를 이용하여 비점오염저감 효과를 정량화하고 추후 모니터링 자료로서 탁수와 비점오염원 저감시설의 저감효과와 비점오염원의 효율적인 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 모니터링 결과 소양호 유역의 오염부하(1차 강우사상) 중 홍천군 자운지구의 유역단위 비점오염 저감효과의 분석에는 강우량과 단위면적당 오염부하를 이용하였으며, 자운천은 SS 5,396,761 kg, COD 82,261 kg, BOD 57,329 kg, T-N 68,711 kg, T-P 3,091 kg이었으며, 오염부하(2차 강우사상)는 SS 320,293 kg, COD 34,588 kg, BOD 22,350 kg, T-N 48,954 kg, T-P 640 kg으로 나타났다. 또한 소양호 유역의 EMC(1차 강우사상) 중 자운천은 SS 829.9 mg/L, COD 12.7 mg/L, BOD 8.8 mg/L, T-N 10.567 mg/L, T-P 0.475 mg/L 이었으며, EMC(2차 강우사상)는 SS 68.6 mg/L, COD 7.4 mg/L, BOD 4.8 mg/L, T-N 10.487 mg/L, T-P 0.137 mg/L로 나타났다. 소양호 유역의 단위면적당 오염부하(1차 강우사상) 중 자운천은 SS 402.0 kg/ha/event, COD 6.1 kg/ha/event, BOD 4.3 kg/ha/event, T-N 5.118 kg/ha/event, T-P 0.230 kg/ha/event 이었으며, 오염부하(2차 강우사상)는 SS 23.9 kg/ha/event, COD 2.6 kg/ha/event, BOD 1.7 kg/ha/event, T-N 3.646 kg/ha/event, T-P 0.048 kg/ha/event로 나타났다. 오염부하에서는 1차 강우에 비해 2차 강우에서는 SS 5,076,468 mg/L, COD 47,673 mg/L, BOD 34,979 mg/L, T-N 19,757 mg/L, T-P 2451 mg/L로 1차 강우사상에 비해 오염부하가 낮은 것으로 나타났다. 또한 EMC에서는 1차 강우에 비해 2차 강우에서는 SS 761.3 mg/L, COD 5.3 mg/L, BOD 4.0 mg/L, T-N 0.080 mg/L, T-P 0.338 mg/L로 1차 강우사상에 비해 EMC가 저감되었다. 단위면적당 오염부하는 1차 강우에 비해 2차 강우에서는 SS 378.1 mg/L, COD 3.5 mg/L, BOD 2.6 mg/L, T-N 1.472 mg/L, T-P 0.182 mg/L로 1차 강우사상에 비해 EMC가 저감되었다. 강우량과 강우강도 그리고 영농활동의 시기에 따른 EMC와 단위면적당 오염부하는 큰 차이를 보였으며, 예년에 비해 적은 강수량으로 인해 탁수와 비점오염부하의 배출이 상대적으로 적었던 것으로 판단된다. 소양호 유역과 같은 넓은 유역에서 시행되는 비점오염원의 저감연구는 오랜 시간 동안 자료를 축적해야 유의미한 평가가 이루어질 수 있으므로 장기적이고 지속적인 모니터링을 통한 유량 데이터 자료구축과 수질분석뿐만 아니라, 발생되는 비점오염 물질의 관리를 위한 체계적인 연구가 지속되어야하며, 아울러 농민의 인식도 변화 등을 포함하는 많은 인자들을 정밀히 조사하고 다각도로 분석하여 저감효과에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.92-96
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• 2008

최근에 이상기후로 인한 집중호우는 단시간의 높은 강우 강도의 발생을 증가시켜 재해 유발의 측면에서 뿐만 아니라 유역 내 비점오염원이 합류식 관거의 월류수인 CSOs(Combined Sewer Overflows)의 형태로 강우와 함께 유입되어 수질 및 환경을 오염시키는 문제점이 발생한다. 이에 따라 월류수의 유출특성에 대한 정량적인 분석을 통하여 유량 및 수질 등의 오염부하량에 대한 적절한 저감 방안이 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 비점오염원의 농도가 상대적으로 높은 도시유역에 강우로 인한 월류수의 유출 특성 변화를 분석함과 동시에 월류수가 하천에 방류되었을 때의 하천에 미치는 영향 분석을 통하여 하천의 효율적인 수질 관리 방안을 제시하고자 한다. 경기도 구리시를 대상유역으로 선정하였으며, 도시 강우-유출 모델인 SWMM을 사용하여 유역의 유출량 및 월류수의 수질 모의를 수행하였으며, 유역의 최종 방류구에 비점오염 저감을 위해 설치된 저류지를 통해 하천으로 배출되는 유출수와의 연계는 미국 환경청에서 개발된 WASP 모델을 적용하여 왕숙천 본류에 대한 월류수 변화가 하천에 미치는 영향을 분석하였다. 저류지 설치 전 후의 하천에 월류수가 미치는 영향을 BOD 농도를 중심으로 비교 분석하였다. 분석 결과 저류지 설치 후 BOD 농도의 저감율은 설치 전 보다 최소 1.9%, 최대 81.2%의 저감 효과가 있는 것으로 분석되었다. 향후 신뢰도 높은 수질모의를 위해서는 월류수 발생시 월류수와 하천의 지속적인 모니터링을 통해 현장 여건을 반영할 수 있는 입력변수의 도출이 매우 중요한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.478-478
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• 2022

섬진강은 하굿둑이 없는 열린 하구로서 하구로부터 약 21km까지 조석의 영향을 받아 강물의 염도가 시간에 따라 변하는 환경이다. 오랫동안 섬진강 하구는 다양한 원인으로부터 바다화로 대표되는 염하구 문제가 지역 현안 사항으로 제기되어 왔다. 상류에서의 용수사용 증가로 인한 하천 유하량 감소 또한 그 원인들 중 하나로 판단됨에 따라 실제 하구까지 내려오는 하천유량과 바다로부터 유입되는 해수를 구분하여 정량화하는 연구가 필요한 사안이다. 본 연구의 목적은 섬진강 수계 하구에서의 다양한 생태환경을 보전하기 위한 적정 염분유지가 요구됨에 따라 섬진강하구 염분계측기(섬진강대교)를 설치하여 염분농도를 관측하고 하천유량, 하천취수 및 해양조위에 따른 염분농도 변화를 모의하여 하천유량과 염분과의 관계를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 수치모델을 이용하여 상류로는 구례군(송정리) 수위관측소부터 하류로는 여수해만 및 문의리까지의 구역을 설정하고 광양조위, 하동수위 및 고정식 염분 계측기 관측염분농도 자료를 이용하여 수치모델링의 재현성을 검증하였다. 검증 결과, 결정계수(R²)는 0.87(하동수위), 0.93(광양조위), 0.56(섬진강대교 염도)를 나타냈다. 모델 검보정 후 하천유량에 따른 염분변화 실험을 실시하여 염분농도 거동을 분석하였다. 모델 결과, 섬진강하구에서의 염분거동은 소조기때 염분체류 현상으로 인해 대조기 거동과는 큰 차이를 나타냈다. 따라서, 모델링 결과를 이용한 유량-염분 조견표는 각각 대조기와 소조기로 구분하여 산정하였다. 대조기때는 송정유량이 10톤/초의 평균갈수량이 흐를 경우 다압에서의 취수량이 2.52톤/초 ~ 4.63/초로 증가할수록 18.8psu ~ 19.9psu로 증가하였다. 소조기의 경우는 25.5psu ~ 25.7psu로 대조기와 비교하여 크게 증가됨을 나타냈다. 본 연구의 결과는 객관적인 생태환경 보전을 위한 적정염분농도 범위가 도출된다면 이를 유지하기 위한 필요유량과 필요유량을 확보하기 위한 장단기적인 대책수립이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.403-403
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• 2015

본 연구에서는 강우시 도로지역에서 발생하는 비점오염물질 유출 및 수질특성을 살펴보고자 도로지역(국도 46호선)을 대상으로 총 16회의 강우사상에 대해 분석하였다. 모니터링 기간(2014년 5월~9월)동안 연구대상지역에는 3.2~80.3 mm의 강우가 발생하였으며, 강우강도는 0.39~11.29 mm/hr의 범위로 나타났다. 선행무강우일수는 0.3~20.1일이며, 총 유출량은 0.1~6.8 ㎥, 유출율은 0.24~0.85(평균 0.6)의 범위로 나타났다. 강우 모니터링 결과, 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC)는 TOC 4.9~56.2 mg/L(평균 18.0 mg/L), BOD 3.1~21.5 mg/L(평균 7.5 mg/L), COD 6.7~58.6 mg/L(평균 23.6 mg/L), SS 2.1~281.9 mg/L(평균 59.4 mg/L), T-N 1.07~13.46 mg/L(평균 4.89 mg/L) 그리고 T-P 0.065~0.680 mg/L(평균 0.23 mg/L)의 범위로 나타났으며, 강우계급별로 살펴보면 0~10 mm일 때 BOD 9.3 mg/L, COD 30.5 mg/L, SS 84.1 mg/L, T-N 5.42 mg/L, T-P 0.27 mg/L로, 10~30 mm일 때 BOD 6.6 mg/L, COD 22.0 mg/L, SS 29.0 mg/L, T-N 4.9 mg/L, T-P 0.20 mg/L로, 50 mm 이상의 강우에서는 BOD 3.6 mg/L, COD 7.1 mg/L, SS 46.4 mg/L, T-N 3.42 mg/L, T-P 0.10 mg/L로 강우계급별 EMC는 대부분 수질항목에 있어 10 mm 이하 계급의 평균 EMC가 높은 수준으로 나타났다. 그리고 각 강우사상에 대한 단위면적당 오염부하는 TOC 0.06~3.5 kg/ha, $BOD_5$ 0.03~1.6 kg/ha, CODMn 0.09~4.74 kg/ha, SS 0.09~35.99 kg/ha, T-N 0.012~2.600 kg/ha, T-P 0.001~0.062 kg/ha의 범위로 산정되었다. 도로지역은 불투수층 면적비율이 높아 누적강우량 10 mm 이하에서도 유출이 발생하는 것으로 분석되었으며, 작은 강우에도 초기유출이 발생하고 유출되는 오염물질 농도가 높은 경향을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.779-784
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• 2008

환경부에서 추진하고 있는 토지피복 중분류별 비점오염부하원단위를 산정하기 위한 사업 중 나지로 분류되는 채광지역의 비점오염부하를 측정하였다. 비점오염부하는 강원도 삼척시 도계읍의 도계 작업장(석탄)과 태백시 장성동의 태백 저탄소 등 2곳의 채광지역에서 2007년 9월부터 12월까지 2회의 강우유출사상을 대상으로 측정하였다. 2회 강우사상 동안 총강수량은 도계 작업장에서 149 mm이었으며 태백 저탄소에서 201 mm이었다. 유출량은 수위계와 유량계로 5분 단위로 측정하였으며, 수질시료는 자동채수기로 2시간 간격으로 채취하였다. 수질시료는 환경부의 공정시험법에 따라 SS, BOD, CODcr, T-N, T-P, 그리고 TOC 농도를 분석하였다. 그리고 일부의 시료에 대해서는 Zn, Cb, Cu, 그리고 Pb의 농도를 분석하였다. 도계 작업장의 유량가중평균농도는 갱내수의 수질에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 도계작업장의 일평균유량가중평균농도는 SS $86.3{\sim}94.9\;mg/{\ell}$, BOD $3.8{\sim}7.6\;mg/{\ell}$, COD $26.9{\sim}51.6\;mg/{\ell}$, T-N $1.5{\sim}2.1\;mg/{\ell}$, T-P $0.2\;mg/{\ell}$ 그리고 TOC $1.8{\sim}2.3\;mg/{\ell}$로 나타났다. 태백 저탄소의 일평균유량가중평균농도는 SS $16.5{\sim}66.6\;mg/{\ell}$, BOD $7.4{\sim}9.8\;mg/{\ell}$, COD $41.1{\sim}66.7\;mg/{\ell}$, T-N $0.7{\sim}1.1\;mg/{\ell}$, T-P $0.2\;mg/{\ell}$ 그리고 TOC $1.7{\sim}2.6\;mg/{\ell}$로 나타났다. 중금속의 농도는 모든 시료에서 환경부의 배출허용기준농도보다 낮게 나타나거나 검출되지 않았다. 도계 작업장의 일오염부하는 SS $1,368.8{\sim}1,984.1\;kg/day$, BOD $56.6{\sim}128.9\;kg/day$, COD $385.7{\sim}933.7\;kg/day$, T-N $23.4{\sim}44.5\;kg/day$, T-P $2.1{\sim}4.8\;kg/day$ 그리고 TOC $24.3{\sim}39.3\;kg/day$이었다. 태백 저탄소의 일오염부하는 SS $8.2{\sim}162.1\;kg/day$, BOD $2.6{\sim}15.3\;kg/day$, COD $13.8{\sim}83.6\;kg/day$, T-N $0.2{\sim}3.1\;kg/day$, T-P $0.1{\sim}0.6\;kg/day$ 그리고 TOC $0.7{\sim}4.4\;kg/day$로 나타났다. 본 연구는 2회의 강우유출사상에 대하여 측정한 자료이므로 연평균농도나 연평균오염부하로 활용하기는 어렵다. 그러나 석탄광산지역의 비점오염부하를 이해하는데 활용할 수 있으며 또한 장기적인 연구자료로 활용하여 석탄광산지역의 비점오염원단위의 산정에 유용한 자료로 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.284-284
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• 2021

비점오염원이란 도시, 도로 포장면, 무허가 가축시설, 무단 경작지 등의 불특정 장소에서 불특정하게 발생하는 오염원을 말한다. 이러한 비점오염원은 주로 강우특성(강수량, 강우강도, 강우지속시간 등)에 영향을 받는 특징을 가지고 있다. 강우시 비점오염원은 주로 불투수면적에서 오염물질이 주변 하천이나 호수에 유입되어 수생태계에 악영향을 미치게 된다. 비점오염원 중 도로 노면에서 발생하는 오염물질은 농지나 가축시설에서 발생하는 오염물질(부유물질 및 유기물) 등과 달리 주로 차량에서 발생하는 오염물질이 주를 이루고 있다. 강우시 토양의 수분포화가 충분히 이루어진 후 강우강도에 따라 유출이 발생하는 농경지와는 달리 도로 노면 유출수는 누적된 오염물질들이 강우시 한꺼번에 유출되기에 강우 초기 채수 간격을 짧게 하여 수질을 분석하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 강원도 횡성군을 관통하는 영동고속국도의 횡성휴게소 불투수 노면에서 발생하는 비점오염물질을 알아보기 위해 모니터링 후 수질분석으로 노면 유출수 성분을 알아보고, 오염부하량을 계산하여 유량가중평균농도(EMC, Event Mean Concentration)와 초기세척효과(Mass First Flush effect)을 산정하였다. 이후 타 토지이용에서의 유출 특성과 고속국도 휴게시설에서 발생하는 비점오염물질의 유출 특성에 대해 분석하였다. 추후 본 연구자료는 고속국도와 주변 편의시설 설계시 주변 수생태계에 미치는 영향에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.971-971
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• 2012

4대강 살리기 사업으로 인하여 4대강에 대한 전면적인 투자와 공사가 이루어지고 있다. 4대강 사업이 마치게 되면 전국에 많은 수의 대규모 보가 설치되고 설치되어진 보는 각각의 강의 관리에 많은 영향을 미치게 될 것이다. 그러므로 이 4대강 사업으로 조성되는 13억 톤 수자원을 융 복합기술을 이용하여 감시 및 관리를 해야 할 것이다. 이를 위해서 실시간 수질 감시 및 모니터링 시스템의 개발과 그에 따른 센서들의 개발을 통하여 4대강 보 운영관리를 위한 통합관리 시스템개발(Ubiquitous River Management)이 이루어 져야 할 것이다. 그동안 계산 시간의 제약을 받아 오던 3 차원 수리동역학의 모의가 컴퓨터관련 기술의 발달에 따라 계산에 소요되는 시간이 계속 단축되고 있으며 이를 수질예측에 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그에 따라 실시간으로 얻은 데이터를 이용하여 모델링 기법을 통해 예측을 해봄으로써 보 내부에 존재하는 여러 취수원 관리에 적용을 할 수 있을 것이다. 본 연구에는 3차원 수리동역학 모델과 수질모델을 결합한 시스템이 저수지 내의 수리특성, 유사이동 및 탁수 현상을 모의하는데 사용이 가능한지를 알아보는 것을 주목적으로 하고 있다. 본 팔당댐 모의에서는 취수구에 따른 수질변화를 모의하기 위해 3차원모델의 사용이 필요하다. 따라서 본 모의에서는 미국 환경부에서 WASP에 이용하기 위해 수정한 EFDC1(2009, USEPA에서 입수)을 사용하였다. 본 연구에서는 팔당호의 2009년의 수위, 수온, 유량 및 농도의 실측자료를 이용하여 3차원 수리 모델링을 실시하고, 수위, 유사이동 및 탁도 예측 모델링을 실시하였다. 3차원 수리동역학 모델과 취수원의 적용에 적절한 모델을 구축하기 위하여 적당한 평면격자의 개수를 선택하여 선택되어진 평면격자에서 수직격자의 층수를 조절하여 매 층마다 DYE TEST를 하였다. 이는 각각의 유입 하천에서 오염물질이라 가정하고 농도가 유입되었을 때 수리특성에 의해서 연구지역에서의 농도 변화를 파악하여 미리 예측을 하여서 그에 따라 취수원에서의 취수 관리를 가능하게 할 수 있다. 이를 위해서 평면격자에 따라서 수직 층의 개수를 5층부터 40층까지 모의를 하여서 시간 및 이동변화에 따라 알맞은 모델을 구축하였다. 또한 층수마다 Sediment 모의를 통하여 호 내의 SS의 이동을 모의하였다. 이 역시 취수원의 관리를 가능하게 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.143-143
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• 2020

수도권에 용수를 공급하는 팔당유역은 경제, 사회, 환경적으로 매우 중요한 공공의 자산이며, 이러한 자산을 누리는 데에 이어 국민 모두가 공평한 혜택을 받을 필요가 있다. 수량과 수질의 만족도는 곧 지역민들의 복지이며, 복지는 삶의 질을 높여주는 것을 의미한다. 팔당유역에서는 인간의 개발행위로 인해 하천과 생태계의 지속적인 훼손과 방치가 발생하며, 팔당유역에 대한 수도권과 지역주민들의 사회적, 문화적 요구가 증가함에 따라 수자원의 안정적인 확보와 하천의 자연성 회복을 위해 유역 건전성 평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 팔당유역 수량과 수질의 평가지표에 대한 과거 10년 동안의 기초자료를 수집하여 SPSS를 통해 통계분석을 실시하였다. 통계분석을 통해 도출된 결과를 이용해 가중치를 산정한 후 각 하천에 대한 유역 건전성 지수산정과 등급평가를 하여 표준유역 규모의 하천 변화 정도에 대한 상세평가를 통해 지역별 현황을 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 수량에 대한 기초자료는 TANK모형을 통해 자연유출량을 산정 후 관측유량과의 차이를 이용하여 산출하였으며, 수질에 대한 기초자료는 물환경정보시스템을 통해 수집하였다. 기초자료를 기반으로 왜곡된 자료의 정규성 확보 및 표준화를 수행하고, SPSS 프로그램을 이용하여 요인분석을 실시한 후 적합성 검토를 통해 최종지표를 산정하였다. 산정된 지표를 주성분 분석에 의한 가중치, 엔트로피에 의한 가중치를 산정하여 비교 후 최종 가중치를 선정하였다. 유역 건전성의 최종평가를 위해 가중치와 지표를 이용하여 지수산정 및 등급화를 실시하였다. 유역 건전성의 등급화를 통해 연도별 하천환경의 변화를 모니터링 함으로써 하천의 가치 보전과 개발에 따른 영향을 최소화할 수 있으며, 하천기본계획 수립 시 기초정보로 이용될 수 있을 것이다.