• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.49 no.1
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• pp.1-10
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• 2016

The increases of industrial and technological development and human activities have disturbed the balance of natural nitrogen (N) circulation. These phenomena have induced that large amounts of N are to be present in excess in air, soil and water environment. We investigated the effects of excess of reactive nitrogen ($N_r$) compounds on soil and water environment ecosystems through literature and case studies, and suggested the strategy of mitigating the acidification in soil and water ecosystems. $N_r$ moves to air, soil and water media, can be converted to different types, and interacts with other chemical compounds. As an efficient N management plan, the evaluation (application of monitoring and safety index) and the chemical restoration (research and development) of the acidification in soil and water environment ecosystems are required to minimize the effects of $N_r$ as well as policies to regulate the various emission sources and amounts of $N_r$.

• Journal of Wetlands Research
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• v.16 no.2
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• pp.213-220
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• 2014

Recently, river maintenance is change due to concern for the environment increases. Thus, the river restoration and river environment is best part of river maintenance. In case of Korea, existing river is improvement straightly for flood control and transportation. When the stream channel is straightly, maintain stability is important. Thus, construction of levees along the river. The various river structures for the purpose of flood control and transportation are inhibit factors of longitudinal and lateral connectivity. Connectivity is defined as the maintenance of lateral, longitudinal, and vertical pathways for biological, hydrological, and physical processes. Long-term point of view, increased connectivity is very important for a healthy ecosystem composition. As the first step of river restoration, this study described theory and concept of river continuum and the numerical model was applied to a real topography to simulate the flow analysis with or without segregated and blocked space in the Mankyung river. The results of this study can be utilized to develop the watershed connectivity assessments methods in order to the river restoration.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.41-41
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• 2018

하천과 저수지의 수질을 예측하고 관리하는데 수리 수질예측모형이 널리 활용되고 있다. 수질예측모형은 유역이나 수체 내의 오염물질 이동경로나 농도를 수치해석 방법으로 계산하여 사용자가 필요로 하는 지점과 시점에서의 수질자료 생산하는데 활용되고 있다. 수질예측모형은 검 보정을 통해 정확도를 확보하며, 정확도의 확보를 위해서는 높은 수준의 전문성을 필요로 한다. 특히 시행착오법으로 모형을 보정하는 경우 많은 시간과 노력을 필요로 하게 되며, 보정계수를 과대 혹은 과소로 모형에 적용하는 오류를 범하기 쉽고 모델러의 주관이 관여되기 쉽다. 그래서 본 연구에서는 CE-QUAL-W2모형의 조류항목에 대한 모형 보정을 위하여 Chl-a와 남조류세포수에서 주로 활용되고 있는 보정계수에 대한 민감도 분석 결과를 토대로 매개변수별 모의결과 변화율을 산정하였으며, 시기적 경향성을 재현하기 위해 Ensemble-Bagging 기법과 머신 러닝 기법을 적용하여 모형 구동횟수를 최소화 할 수 있는 방법으로 구성하였다. Chl-a를 보정하기 위한 매개변수는 9개를 선정하였으며, 규조류, 남조류, 녹조류에 총 27개 매개 변수를 민감도 분석으로 도출 한 후 예상 변화율 대비 이벤트별 모의치와 실측치 간 %difference가 유사하도록 매개변수를 조정하였다. 또한 각 이벤트 조합의 매개변수 빈도수와 매개변수별 예상변화율, 시기적 조류특성을 고려하여 가중치를 도출하였으며, 1회 보정에 맞춰 Chl-a 모델 실행결과를 %difference로 평가한 후 "good"등급을 만족할 때까지 반복 적용하였다. 남조류세포수의 경우 Chl-a에 맞춰 매개변수 최적화 이후 남조류세포수 농도를 세포수로 환산하기 위한 CACEL에 대해 머신러닝 기법을 적용하였으며, CACEL 추정변화율 회귀식에 따라 평가 한 후 %difference "good"등급 이상을 만족할 때까지 반복 수행하는 방법을 적용하였다. 본 연구에서는 수질예측모형의 정확도를 확보하기 위하여 최적화 기법을 적용하였으며, 이를 통해 모형을 보정하는 과정에서 요구되는 시간과 노력을 줄일 수 있도록 하였으며, Ensemble기법과 머신러닝 기법을 적용하여 모형보정계수 적용에 객관성을 확보할 수 있도록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.270-274
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• 2005

우리나라의 경우 매년 인구증가와 도시화로 인한 용수부족으로 국지적인 제한 급수를 실시하는 등 점차 물 문제가 중요한 사회 문제로 떠오르고 있는 가운데 새로운 대체 용수원의 개발이 시급하게 대두되어지고 있다. 이 가운데 지하댐(Ground-Water Dam) 건설에 의한 지하수 자원의 개발이 제안되고 있다. 수자원의 계절적 편중에 의한 수자원 최적화 활용을 위해 지하댐 최적 운용기법의 개발이 필요한데 이를 위해 본 연구에서는 지하댐 운영지표(Groundwater Dam Operating Index, G.O.I)를 제안하였다. 이를 위해 쌍천 유역의 수문학적 자료와 강수의 경향, 지하수위 그리고 지하댐 운영 자료를 이용하여 강수와 지하수위 상관관계를 비교 분석하였다. 분석한 결과 일강우량 90일 이동평균의 대수값이 지하수위 변동특성과 가장 높은 상관도를 보였다. 이 결과 값을 G.O.I 로 정의 하였으며 G.O.I 지표가 1보다 작은 구간과 지하댐 운영시 제한급수가 실시되었던 구간이 거의 일치하는 것으로 나타났다. 따라서 G.O.I 를 이용한 지하댐 실시간 의사결정 시스템 구성이 가능할 것으로 판단하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1688-1692
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• 2009

유역 내에서 효율적인 물관리를 수행하기 위해서는 하천을 중심으로 이루어지는 물 이용량에 대한 파악이 선행되어야 한다. 현재 우리나라에서는 홍수통제소를 중심으로 하천수 사용 관련 허가 및 실적 관리업무가 이루어지고 있으며, 이를 통해 하천수 이용에 대한 관리를 수행하고 있다. 하천수 이용 허가 관련 시설물 중 절반 이상은 농업용수 공급을 위한 시설물이며, 수자원장기종합계획 등 수자원 관련 계획을 살펴보면 우리나라 용수 이용량의 절반 이상이 농업용수 이용량인 것으로 나타나고 있다. 따라서 농업용수 이용량에 대한 파악은 한정된 수자원의 효율적 활용 및 관리 측면에서 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 하지만 농업용수 이용량에 대한 모니터링은 거의 이루어지고 있지 않으며, 농업용수 용도의 하천수 취수량에 대해서만 하천수사용실적관리시스템을 통해 월 1회 사용량 보고가 이루어지고 있는 실정이다. 농업용수는 그 특성상 강수 등 기상상황의 영향을 크게 받는다. 즉, 강수량이 풍부할 경우 하천으로부터 인위적으로 취수하는 양은 상대적으로 적으며, 무강우가 오래 지속될 경우 하천수에 대한 의존도가 크게 높아진다. 이러한 농업용수 이용 특성을 고려하여 기상조건과의 관계를 정량화할 경우 농업용수 이용량에 대한 개략적인 추정이 가능할 수 있다. 농업용수 이용량에 대한 추정은 평저수기 및 갈수기 효율적인 하천수 관리 업무 수행을 위해 필수적인 사항이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 강수량 등의 기상조건과 농업용수 이용량 간의 관계를 분석하여 제시함으로써 기상조건에 따른 농업용수 이용량 추정 방안을 검토하여 제시하였다. 농업용수 이용량 추정 방안은 상대적으로 강수량의 영향을 크게 받는 논 용수 이용량에 대해서만 검토하였으며, 반순별 이용량을 바탕으로 관계 분석을 수행하였다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.9 no.2
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• pp.149-160
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• 2007

KoFlux Gwangneung Supersite comprises complex topography and diverse vegetation types (and structures), which necessitate complementary multi-disciplinary measurements to understand energy and matter exchange. Here, we report the results of this ongoing research with special focuses on carbon/water budgets in Gwangneung forest, implications of inter-dependency between water and carbon cycles, and the importance of hydrology in carbon cycling under monsoon climate. Comprehensive biometric and chamber measurements indicated the mean annual net ecosystem productivity (NEP) of this forest to be ${\sim}2.6\;t\;C\;ha^{-1}y^{-1}$. In conjunction with the tower flux measurement, the preliminary carbon budget suggests the Gwangneung forest to be an important sink for atmospheric $CO_2$. The catchment scale water budget indicated that $30\sim40%$ of annual precipitation was apportioned to evapotranspiration (ET). The growing season average of the water use efficiency (WUE), determined from leaf carbon isotope ratios of representative tree species, was about $12{\mu}mol\;CO_2/mmol\;H_2O$ with noticeable seasonal variations. Such information on ET and WUE can be used to constrain the catchment scale carbon uptake. Inter-annual variations in tree ring growth and soil respiration rates correlated with the magnitude and the pattern of precipitation during the growing season, which requires further investigation of the effect of a monsoon climate on the catchment carbon cycle. Additionally, we examine whether structural and functional units exist in this catchment by characterizing the spatial heterogeneity of the study site, which will provide the linkage between different spatial and temporal scale measurements.

• Journal of Wetlands Research
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• v.25 no.4
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• pp.297-305
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• 2023

The recycled irrigation is a type of irrigation that uses downstream water to fulfill irrigation demand in the upstream agricultural areas; the used irrigation water returns back to the downstream. The recycled irrigation is advantageous for securing irrigation water for plant growth, but the returned water typically contains high levels of nutrients due to excess nutrients inputs during the agricultural activities, potentially deteriorating stream water quality. Therefore, quantitative assessment on the effect of the recycled irrigation on the stream water quality is required to establish strategies for effective irrigation water supply and water quality management. For this purpose, a watershed model is generally used; however no functions to simulate the effects of the recycled irrigation are provided in the existing watershed models. In this study, we used multi-reservoir model coupled with the Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF) to estimate the effect of the recycled irrigation on the stream water quality. The study area was the Gwangok stream watershed, a subwatershed of Gyeseong stream watershed in Changnyeong county, Gyeongsangnam-do. The HSPF model was built, calibrated, and used to produce time series data of flow and water quality, which were used as hypothetical observation data to calibrate the multi-reservoir model. The calibrated multi-reservoir model was used for simulating the recycled irrigation. In the multi-reservoir model, the Gwangok watershed consisted of two subsystems, irrigation and the Gwangok stream, and the reactions (plant uptake, adsorption, desorption, and decay) within each subsystem, and fluxes of water and materials between the subsystems, were modeled. Using the developed model, three scenarios with different combinations of the operating conditions of the recycled irrigation were evaluated for their effects on the stream water quality.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.39-39
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• 2018

우리나라는 전체 국토의 약 70%가 산악지형으로 이루어져 있고 연중 강우가 6월에서 9월에 집중되는 기후적 특성을 가지고 있다. 최근 기후변화의 영향까지 더해지면서 시간당 300mm 이상의 집중호우를 보이는 이상강우가 빈번하게 발생하고 있다. 대부분의 도시지역은 하천을 중심으로 발달되어 있어 인구 및 사회기반시설의 집약정도가 매우 높고 하천변 저지대 지역에 주거 및 상업시설이 밀집되어 있다. 기후적 지역적 특성으로 인한 홍수피해를 미연에 방지하고 피해를 최소화하기 위하여 치수 중심의 수자원 관리를 위해 노력하고 있다. 하지만 우리나라의 하천관리는 시기별 하천 수량의 급격한 변동으로 어려움을 겪고 있다. 이러한 어려움을 극복하고 효율적인 수자원 관리 및 홍수피해 저감을 위해 수계를 중심으로 20개의 다목적댐을 건설하여 운영 관리 중에 있다. 특히, 홍수기 시 댐 운영은 예상 강우에 따라 적절한 예비방류와 강우 시 효율적인 댐 운영계획이 필수적이다. 본 연구에서는 강우가 집중되는 홍수기 댐 운영 시에 예상 강우량에 따라 댐 유역 내 유량 증가에 기여하는 정도를 예측할 수 있는 유출율 예측 회귀식을 개발하였다. 유출율은 강우와 유출량의 비로 지역특성, 강우특성, 관개여부, 선행강우량, 강우이동 방향 등 다양한 요인에 의해 복잡한 메케니즘을 갖는다. 단순히 예상되는 총강우량에 따른 유출율 만으로 상호관계를 정의하기가 쉽지 않기 때문에 한국수자원공사에서 개발한 댐군 홍수조절 연계운영시스템(COSFIM)인 수문학적 연계운영모형을 활용하였다. 최근 10년간 홍수기에 발생한 강우사상별 시간단위의 수문자료(총강우량, 기저유량, 유출율, 무강우일수, 강우지속시간 등) 분석을 실시하였다. COSFIM 모형을 통한 결과를 토대로 고려항목 간 교차검증을 통해 사분위수범위의 이상치 경계를 설정하고 상관분석 결과에 따라 0.5 이상의 상관성이 높은 항목을 활용하여 예측 강우량에 따른 유출율 예측 회귀식을 도출하였다. 본 연구에서 개발한 예측 강우에 따른 유출율 예측 산정식은 댐 유역에 예상되는 강우량에 대하여 하천의 유량 증가 예측 정도를 정량적으로 제시할 수 있으며, 실제 홍수기 댐 운영 시 예상 강우량에 따라 신속하고 적절한 수문 방류 계획 수립에서 용이하게 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.15 no.3
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• pp.372-382
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• 1996

In order to elucidate the relationship between the mobility of heavy metals in soil and their uptake by plants, the soil samples collected from the Mangyeong River area were analyzed for the contents and existing forms of the heavy metals and the correlation between the contents of heavy metals in the soil and those in various parts of rice plants therefrom. The soil samples were collectes from ten sites in the paddy fields in 1982 and 1990, respectively, and the analysis on heavy metals including Cd, Zn, Cu and Pb was performed. The results are as follows: Total contents of heavy metals in the samples of 1990 were higher than those of 1982. The extent of increase was that Cd, Zn, Cu and Pb were 3, 29, 59 and 8% in top soil and 8, 50, 91 and 8% in sub-soil, respectively. The order of increasing ratio was Cu > Zn > Pb > Cd and the variation of Cd content by sequentially different extraction was organically bound > dilute acid-extractable=Fe-Mn oxide bound > exchangeable > residual fractions and the content of Cd with organically bound was $46.62{\sim}48.08$ and $41.18{\sim}50.18%$ of total Cd in top and sub-soil, respectively. The ratios of immobile heavy metals, Cd, Pb, Cu and Zn, bound within an oxide or silicate matrix of Fe-Mn oxide in top-soil were 21.25, 35.98, 74.18 and 82.12%, respectively, and consequently their mobile ratios of exchangeable, dilute acid-extractable and organically bound were more than 17.88%. Those of mobile Cd, Pb, Cu and Zn were 78.25, 64.02, 25.82 and 17.88%, respectively. Except for Pb a correlation between the contents of Cd, Zn, and Cu of exchangeable and dilute acid-extractable in top-soil and those in leaf blade, stem and panicle axis was significant, but was not significant in sub-soil.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.18-18
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• 2020

금강하구와 같이 막힌 대형 하구는 근본적으로 복잡한 물리화학적 프로세스와 다양한 이해당사자간의 갈등 때문에 단편적인 접근으로는 관리의 한계가 있을 수밖에 없는 환경이다. 더욱이 하굿둑의 갑문을 열어 하구순환을 복원하는 해수유통 사업은 그 자체가 가지는 환경적 효용성의 확인과 기존 용수이용 체계의 전면적 변화와 관련된 상당한 비용이 요구된다는 면에서 특별한 논란이 되어왔다. 본 연구는 해수유통으로 인한 금강 하구해역의 수리, 수질, 퇴적 및 생태 등 다양한 환경적 변화를 집중적인 현장 조사 및 통합 모델링을 통해 정량적으로 예측하고 이를 지역 이해당사자 논의 체계인 금강하구해역정책협의회에 제공함으로써 해수유통과 연관된 이해당사자 간 갈등을 완화하고 과학적 자료에 근거한 정책결정을 지원하기 위해 수행되었다(과학-정책의 통합). 조사연구는 하굿둑 갑문 개방에 따른 다양한 시나리오별로 해수유통으로 인한 영향을 하구해역(하굿둑의 바다 쪽 해역)과 하구호(하굿둑의 하천 쪽 담수역)에 미치는 영향을 검토하였다(하천-하구호-연안해역의 공간적 통합). 시나리오는 하구해역정책협의회의 요구사항을 반영하여 개발되었고, 시나리오별 영향파악은 수리(조석 및 파랑 포함), 퇴적물 이동 및 수질은 Delft3D모델을, 유역으로부터의 유량 및 오염물질 부하량은 분포형 비점모델인 STREAM을, 김양식과 이매패류 생산량을 추정하는 생태모델은 통계기반의 포인트 모델을 통해 이루어졌다(수리-퇴적-수질-생태계 모델의 통합). 시나리오 분석결과, 상시 해수유통을 제외한 대부분의 하굿둑 부분 개방 시나리오에서는 하구해역에 미치는 영향이 제한적으로 나타나는 것으로 예측되었다. 이는 하굿둑 부분 개방에 따른 담수방류량 및 이에 대응하는 해수의 유동패턴이 현재와 크게 달라지지 않음을 반영한다. 반면 하구호에 대한 영향은 하구해역에 비해 하굿둑 갑문 운영시나리오에 따라 상대적으로 민감하게 변화되는 것으로 예측되었다. 갑문의 부분 개방을 통해 하구호의 수위를 현재 대비 5cm~50cm 변화시켰을 때 1psu 염분의 저층에서의 침투거리는 하굿둑 상류 6km~18km 정도로 예측되었고 갑문 개방에 의해 염분 침투 거리의 조절이 가능할 것으로 나타났다. 단, 사용된 통합모델은 수년간의 검보정 과정을 반복적으로 수행하여 예측의 정확도를 지속적으로 개선하였지만, 모델운영 자체의 불확실성을 고려할 때 실제 해수유통을 위해서는 시범개방을 통해 모델 예측의 결과를 확인할 필요가 있다.