• 한국환경농학회지
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• 제22권1호
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• pp.16-25
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• 2003

농촌지역의 도시화와 산업화에 따라 농촌 수질환경의 오염이 심화되고 있다. 경북 안동의 중산간지대에 위치한 만운저수지는 유역면적 $23.8\;km^2$, 수표면적 $0.4\;km^2$, 저수량 $2.0{\times}10^6\;m^3$의 부영양화 된 중규모 농업용저수지로서 1999년 수질환경특성조사를 실시하여 오염된 유사 농업용 저수지의 수질특성이해에 중요한 자료로 활용하고자 하였다. 만운저수지의 수질에 영향을 미치는 유역면적값(DA)/호수면적값(SA)의 비가 56.1로 국내 다른 농업용 저수지보다 높게 나타나 유역의 오염물질 부하가 높은 편이며, 평균 수심과 관련된 유효저수량(ST, $m^3$)/수표면적(SA, $m^2$)비는 4.79로서 안동호, 팔당호보다 낮고 삽교담수호 등과 비슷한 값을 보여주어 부영양화의 잠재성이 높은 것으로 나타났다. 만운저수지의 수질조사결과 COD는 11.1 mg/L, 총질소 1.426 mg/L로 환경기준 중 생활환경 IV등급인 농업용수 수질기준을 초과하였으며, 총인은 0.093 mg/L로 IV등급의 수질을 나타내고 있었다. 유입하천은 총질소($1.426{\sim}3.809\;mg/L$)가 비교적 높게 나타나고 있어 총질소에 기준한 수질개선 방안이 요구되었다. 식물성플랑크톤 조사결과 Oscillatoria와 근연종인 Lyngbya가 우점하였으며, 동물성플랑크톤은 대부분의 지역에서 적조현상을 일으키는 와편모충인 Gymnodinium spp., Peridinium spp., 암색편모충인 Cryptomonas spp.이 우점하였다. 부영양화도지수(TSI)를 이용한 1999년도의 시기별 영양상태 변화는 9월에 과부영양상태를 보였으며, 연도별 $TSI_M$지수는 '96년, '97년에 부영양, '98년의 과영양으로 영양상태가 증가하였으나, 강우가 다소 많았던 '99년에는 강우의 영향으로 다소 개선되어 나타났다. 결론적으로, 저수지의 물리구조적 유역특성 및 수리학적 특성상 만운저수지는 부영양화에 취약한 특성을 가지고 있으며, 강우량에 영향을 받고는 있으나 전반적으로 부영양화도가 증가하는 추세를 보인다. 따라서, 이와 같은 추세변화를 정확히 인식하고, 그에 적절한 대책을 마련하기 위해 농업용수 수질측정망 운영이 상당히 중요하게 인식되어지며, 수질환경 특성을 감안한 합리적 운영이 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제18권3호
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• pp.275-281
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• 2016

본 연구는 수질 및 수생태계 보전에 관한 법 53조2항에 해당하는 고속도로에서의 효과적인 비점오염관리를 위해 자동차 운행대수에 따른 고속도로의 강우유출 특성을 분석하여 비점오염 저감시설 설치 방안을 제공하고자 수행하였다. 연구대상지점은 총 5지점으로 경부, 서해안, 호남 및 통영대전 고속도로로 지점에 따라 2006~2008년과 2015년에 총 44회의 강우사상을 대상으로 모니터링을 수행하였다. 모니터링 결과, 평균 선행건기일수(ADD)는 6.2일, 평균 강우량은 19.2 mm로 조사되었다. 단위면적당 일평균 차량 통행량(ADT/CA)의 경우 경부고속도로 지점인 H-4에서 49.4대/$day{\cdot}m^2$으로 가장 높았으며 다른 지점의 경우 10대/$day{\cdot}m^2$미만으로 조사되었다. 조사대상 지점에서 발생되는 비점오염물질의 농도는 평균적으로 TSS는 63.5 mg/L, BOD는 24.9 mg/L, TN은 3.35 mg/L, TP는 0.63 mg/L, Total Zn은 298 ug/L로 국내에서 발표된 고속도로 관련 강우유출수 EMC 값보다 비교적 낮게 조사되었다. 한편, 조사대상지점의 오염물질 농도와 ADT/CA간의 상관관계 분석결과, SS에서 $R^2$값이 0.585로 가장 높은 상관성을 나타냈다. ADT/CA와 TSS EMC 와의 상관관계식을 통하여 국내 고속도로 평균 TSS EMC가 73.7 mg/L일 때 ADT/CA는 13 대/일${\cdot}m^2$으로 이를 기준으로 단위면적당 차량의 통행량이 13대보다 높을 경우 입자상 물질의 발생량이 높은 지역으로 고려, 비점오염관리가 필요한 지역으로 제시할 수 있으며 본 연구에서는 선행연구에서 제시된 ADT에 단위면적을 고려하였기에 기존에 수행되었던 연구보다 일반화된 단위로 활용도 및 적용성이 높을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.371-384
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• 2014

본 논문에서는 천리안(Communication, Ocean and Meteorological Satellite; COMS)과 TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)을 통하여 관측한 위성영상자료를 이용한 극치강우(Extreme Rainfall) 추정 알고리즘을 개발하였으며, 2011년 7월 집중호우를 대상으로 그 적용성을 평가하였다. TRMM/PR(TRMM/Precipitation Radar)과 AWS(Automatic Weather System) 자료를 이용하여 고도에 따른 멱급수 회귀방정식으로 Z-R관계식을 추정한 결과 $Z=303R^{0.72}$를 산출하였으며, 지상관측 자료와 비교한 결과 상관계수가 0.57로 분석되었다. 이 값과 TRMM/VIRS(TRMM/Visible Infrared Scanner)와의 관계를 이용하여 극치강우알고리즘을 개발하였으며, 천리안 위성에 적용하여 10분강 우를 추정한 결과 강우강도가 큰 경우에는 과소 추정하는 경향이, 작은 경우에는 과대 추정하는 경향이 있는 것으로 분석되었으나, 전반적인 패턴은 관측과 유사한 경향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 이 알고리즘을 같은 센서를 이용하는 천리안 위성에 적용하여 AWS의 상관관계를 분석한 결과, 10분 강우량의 경우 상관계수는 0.517로 평균제곱근 오차는 3.146으로 분석되었고, 공간 상관행렬 오차의 평균은 -0.530~-0.228의 음의 상관을 보이는 것으로 분석되었다. 위성자료를 이용한 극치강우량 추정의 오차 발생 원인은 여러 가지 외부적인 요인으로 판단되며, 지속적인 알고리즘 개선 및 오차보정을 통한 정확도 개선이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 추후 다양한 정지궤도위성의 이용을통 한 다중 원격탐사자료의 활용으로 보다 정확한 미계측 유역 수문자료 확충 및 실시간 홍수 예 경보 시스템 구축에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권11호
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• pp.1131-1141
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• 2012

본 연구에서는 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 요인들을 요인분석 통계기법을 사용하여 추출하였으며, 그 결과를 이용하여 댐 용수공급능력 추정을 위한 다중회귀모형을 개발하였다. 21개 다목적댐과 12개 생공용수전용댐을 대상으로 하였으며, 다목적댐과 생공용수전용댐으로 구분하여 요인분석을 수행하였다. 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 변수로 유역면적, 유입량, 유효저수량, 생공용수량 등급, 농업용수량 등급, 하천유지유량 등급, 하천관리 등급, 평균강우량 등급을 선정하였다. 변수들의 상관계수 행렬점검, Bartlett의 구형성 점검, KMO 표본적합도 점검을 실시하여 변수들의 요인분석에 대한 적합성을 확인하였다. 변수들은 다목적댐의 경우 3개 요인, 생공용수전용댐의 경우 2개 요인으로 분류되었으며, 요인들을 Varimax법을 사용하여 회전시켰다. 요인분석 결과는 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 변수들이 합리적으로 선정되었고, 이들이 요인으로 적절하게 분류되었음을 보여주었다. 요인점수를 설명변수로 사용하여 연간용수공급량을 추정할 수 있는 다중회귀모형을 개발하였으며, 개발된 모형의 정확성을 평가하고 적용방법을 제시하였다. 결론적으로 댐 용수공급능력에 영향을 미치는 것으로 파악된 변수 및 요인은 댐 계획 및 설계에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.335-346
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• 2016

본 연구에서는 포아송 클러스터 강우생성모형의 하나인 MBLRP 모형의 매개변수지도를 우리나라에 대하여 제작하고 이에 기반을 둔 가상강우생성 웹 어플리케이션을 개발 및 검증하였다. 이를 위하여 우리나라의 62개 ASOS 지상 강우 관측소에서 관측된 강우자료를 기반으로 서로 다른 수문모의의 목적(홍수량 모의, 장기 유출량 모의, 일반 모의)에 따른 MBLRP 모형의 매개변수지도를 산정한 후, 이를 Ordinary Kriging 기법을 통해 공간 보간하여 우리나라에 대한 매개변수지도를 제작하였으며, 이에 기반을 두고 가상강우 시계열을 생성하는 웹 어플리케이션을 개발하였다. 검증을 위하여 웹어플리케이션을 사용하여 가상강우를 생성한 후 평균, 분산, 자기상관계수, 무강우 확률, 극한강우량 및 다양한 유역에 대한 극한홍수량과 유출량을 계산하고 이를 관측 강우에 근거하여 산출된 값과 비교하였다. 비교 결과 가상 강우의 각종 통계값은 관측강우에 근거한 값과 매우 유사하게 나타났으나, 극한강우와 극한홍수는 관측치에 근거한 값과 비교하여 16%-40% 정도 과소산정되는 경향을 보였다. 이러한 결과는 교정계수로 활용할 수 있도록 등고선도의 형태로 제공되었다. 본 연구에서 개발한 웹 어플리케이션은 모형의 매개변수 산정부터 가상 강우 시계열 생성까지 일련의 과정을 포함하고 있어 강우자료를 필요로 하는 다양한 수문 분석에 활발히 활용될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.1453-1463
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• 1994

항만의 단기 관측자료에 의한 해수의 수송은 조석잔차류와 바람응벽 등으로 해수의 평형상태를 유지하기 어렵다. 이로 인해 순 용적수송량이 만외로 유출되어야 함에도 불구하고 짧은 주기동안 만내로 유입됨으로써 담수 교체시간을 계산할 수 없었다. 본 연구는 1 조석 주기의 단기관측과 유역의 강우량 자료로부터 SCS의 유효강수량을 계산함으로써 담수 교체시간의 추정가능성을 검토하였다. 완전혼합을 가정하여, 여름철 마산만에 적용된 담수 교체시간은 외해수의 염분변화에 따라 10.9~15.3일로 분포하였다. 이는 여름철 마산만에서 순 용적 수송량(NVT)에 의한 평균 체류시간 13.9일에 상당히 근접된 값이다. 강한 성층을 이룬 홍수기의 경우 2층모델에 적용하면, 만구에서 교체시간은 1.2일로 추정되어 완전혼합모델에서 얻은 2.1일보다 작은 값이다. 이것은 홍수기에 유입된 담수가 대부분 상층을 통하여 만외로 유출되기 때문이다. 또 마산만에서 얻은 담수 유입량 $Q_r$과 교체시간 t와의 상관관계식을 완전혼합과 2층 모델의 2가지 조건으로 나타내었고, 이들이 비선형적 관계를 가지고 있음을 알 수 있었다. 이런 관계는 보스톤 내만에서 직접 하천 유입량을 조사한 결과와 근접된 형태를 보였다. 따라서 이 식들은 만의 흐름구조와 농도의 성층정도에 따라 달리 적용할 수 있고, 담수유입량의 변동에 의한 담수 교체시간의 예측을 가능케 한다. 그러므로 순 용적 수송량의 계산으로 구할 수 없는 단기관측자료는 SCS 유출곡선지수법에 의해 담수 교체시간의 추정이 가능할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제14권2호
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• pp.159-168
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• 2012

도시화된 토지이용은 불투수율이 높고 강우시 다량의 비점오염물질이 유출되어 지표수 및 지하수에 영향을 끼친다. 이러한 포장지역의 비점오염물질로 인한 수질오염을 저감하기 위하여 환경부는 수질오염총량제도 및 개발사업에 대한 비점오염 저감시설 설치신고 제도를 도입하여 운영 중에 있다. 그러나 비점오염저감시설의 규모 및 저감기능 설계를 위해서는 유출특성 분석이 필요하나 현재 기초자료가 부족하여 원단위 산정 등의 애로점으로 남아있다. 따라서 본 연구에서는 원단위 산정 및 저감시설의 규모산정에 필요한 강우유출수 특성과 EMC를 제시하고자 한다. 모니터링은 도로 및 주차장에서 3년간 총 30개의 강우사상에 대하여 수행되었다. 초기강우 유출현상은 강우 시작 후 30분 동안 매우 분명하게 나타났으며, 유출수의 농도에 영향을 미치는 인자는 강우량, 유역면적, 토지이용, 지리 및 지형적 특성으로 분석되었다. 본 연구결과는 향후 포장지역의 원단위 산정 및 저감시설 설계시 기초자료로써 활용가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권5호
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• pp.425-438
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• 2018

물순환에 영향을 미치는 원인과 결과를 분석하는 기존의 연구들은 대부분 강우-유출모형을 사용하고 있어 모형의 구축 및 매개변수의 보정과 검증에 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상자료만을 이용하여 유량의 변동성분을 정량화할 수 있는 수문학적 민감도 분석기법을 화천댐 상류유역에 적용하고 화천댐 유입량에 대한 1967~2017년 동안의 변동량을 자연적 요인과 인위적 요인으로 분리하여 제시하였다. 다양한 변동점 탐색기법을 사용한 결과 1999년이 통계적으로 유의한 변동점으로 탐색되었으며, 이를 활용하여 수문학적 민감도 분석을 5가지의 Budyko 함수들을 이용하여 산정한 결과 평균적으로 18.99억 $m^3/y$의 유입량 감소가 임남댐 건설로 인하여 발생된 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 기존 연구자들의 화천댐 유입량 감소량에 비해 다소 크게 산정된 결과이며, 이는 2000년대 이후 증가된 강우량 및 화천댐 유입량의 감소가 주된 영향을 미친 결과로 추정된다. 향후 월별, 계절별 단위의 분석이 추가로 연구될 필요가 있으며, 미래의 기후변화 상황을 고려한 예측을 통한 실효성 있는 계획이 수립될 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.104-104
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• 2018

이수안전도의 기준이 되는 갈수량에 대해 기후변화 시나리오에 따른 전망을 제시하였다. 충주 댐 유역을 대상으로 기준기간(1986~2000년)에서의 기상청의 관측 기상자료와 IPCC 보고서의 RCP 4.5/8.5 시나리오를 대상으로 CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)에서 제공하는 기후변화 자료 중 5개의 모델(ACCESS1.3 CanESM2, CNRM-CM5, GFDL-ESM2G, HadGEM2-AO)의 기준기간과 미래기간(2011~2100년)의 기상자료를 수집하였다. 기후변화 자료는 정상성/비정상성 분위사상법과 베이지안 모델 평균기법을 통해 불확실성과 통계적 오차를 저감하였다. 미래기간에서, 강우는 RCP 4.5에서 1.74mm/year, RCP 8.5에서 3.22mm/year, 실제증발산은 RCP 4.5에서 1.09mm/year, RCP 8.5에서 1.78mm/year의 증가율을 보였다. 실제증발산을 입력자료로 활용할 수 있도록 IHACRES모델의 CMD(Catchment Moisture Deficit) 비선형 모듈의 매개변수를 변이하여 유효강우량 산정 과정을 개선하였다. 기준기간에서 관측유량자료와 IHACRES의 시뮬레이션을 통해 산정된 유량자료의 R-squared는 0.65이다. 기준기간에서의 매개변수를 고정하여 미래기간의 유량을 산정하고 유황분석을 통해 갈수량 전망하였다. 유량은 RCP 4.5에서 4.41MCM/year, RCP 8.5에서 9.66MCM/year의 증가율을 보였다. 갈수량은 RCP 4.5에서 0.30MCM/year, RCP 8.5에서 -0.47MCM/year의 증감율을 보였다. 연간 강수량 대비 실제증발산의 비율의 추세분석 결과, RCP 4.5에서는 홍수기에는 0.014%/year, 비홍수기에는 0.027%/year의 증가율을 보이며 거의 변화가 없는 추세를 확인할 수 있었다. RCP 8.5의 홍수기에는 -0.042%/year, 비홍수기에서는 0.167%/year의 증감율을 보이며 홍수기에는 실제증발산에 비해 강수량의 증가가 확연히 보였으며 비홍수기에는 강수량에 비해 실제증발산의 증가가 뚜렷이 확인되었다. RCP 8.5에서 비홍수기의 강수량 대비 실제증발산의 증가가 갈수량의 감소로 반영된 것을 확인할 수 있었다. 미래기간의 RCP 4.5/8.5에서 실제증발산의 증가로 인하여 강수량이 증가함에 따라 유입량이 증가함에도 불구하고 갈수량의 증가로 이어지지 않았다. 미래 갈수량의 감소는 하천의 건전성과 이수안전도의 위협이 될 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.60-66
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• 2020

우리나라에서는 매년 집중호우로 인하여 다양한 산사태 피해가 발생하고 있다. 특히 2011년 집중호우는 우면산 전체에 걸쳐 여러 지점에서 산사태를 야기하였고, 이로 인하여 인명 및 재산 등에 많은 피해가 발생하였다. 우면산 산사태는 특히 도심지에서 발생하였기 때문에 사회적으로 큰 이슈가 되었고, 국민적 관심을 받음에 따라 다각적인 조사와 피해복구를 위한 대책들이 빠르게 시행되었다. 폭우로 인한 산사태는 발생 당일 강우량에 큰 영향을 받으며, 상부에서 발생한 산사태가 유로를 침식하면서 그 규모가 커지게 되어 하부에 많은 피해를 야기한다. 본 연구에서는 우면산의 피해 지역 중 전원마을을 대상지역으로 선정하여, 항공 LiDAR로부터 취득한 DSM 자료를 이용하여 산사태 발생 전후 지형의 종단면 변화를 분석하였다. 이 지역은 크게 3개의 수문학적 유역으로 나눌 수 있으며, 발생부와 유하부의 평균경사를 비롯해 토사 흐름으로 인한 침식과 퇴적에 대한 분석을 수행하였다. 분석 결과 전원마을에서 발생한 토사의 총 유출량은 15,300㎥으로 추정되었다. GIS를 기반으로 한 이러한 현장 데이터는 향후 비슷한 조건의 재해 발생시 그 피해를 예측하는데 기초 정보로 활용될 수 있으며, 다양한 토석류 시뮬레이션 결과를 비교분석하는데 도움이 될 수 있다.