• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.128-128
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• 2020

최근 농업환경의 변화와 기후변화에 대응하기 위해 농업용수 관리 정보화 및 과학화의 필요성이 증대되어 실시간으로 저수지 저수량과 농업용수 공급량을 파악하기 위해 자동 수위계측시설이 도입되었다. 농림축산식품부의 저수지 자동수위측정기 설치 및 운영지침에 따라 현재 농어촌공사 관리 저수지 1,734개소 및 수로부 1,880개소에 자동수위계가 설치되어 있으며, 저수지와 수로에서 10분 간격으로 수위자료가 생성되고 있다. 농업용 저수지 수문자료의 공인지점은 2016년 6개소에서 2019년 49개소로 증대되고 있으며, 데이터 품질 저하의 최소화 및 신뢰성 있는 수문자료 생성의 필요성이 증가함에 따라 농업용 저수지의 특성을 반영한 저수지 수위 오결측 데이터 보정 방안 및 수문 자료 품질관리 방안이 요구된다. 농업용 저수지의 수위 변화 및 강우-유출 현상은 물리적 모형을 구축하여 기상, 지형 등 영향 인자와 수위(또는 유출)와의 상관관계를 분석하는 것은 무적으로 불가능하였지만, 최근 인공신경망 (Artificial Neural Network, ANN) 등과 같이 black-box 형태의 모형을 이용하여 비선형적인 수문해석이 가능해졌다. 본 연구에서는 빅데이터와 인공신경망을 결합시킨 알고리즘인 딥러닝 (Deep Learning) 기반의 LSTM (Long Short-Term Memory) 모형을 활용하여 농업용 저수지 수위자료를 검토하여 자동계측기에서 발생하는 오류 보정을 위해 품질관리 방안을 제시하고자 한다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제22권6호
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• pp.115-124
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• 2019

In a climate change environment where heat damage and drought occur during a rainy season such as in 2018, a vegetation-based LID system that enables disaster prevention as well as environment improvement is suggested in lieu of an installation-type LID system that is limited to the prevention of floods. However, the quantification of its performance as against construction cost is limited. This study aims to present an experiment environment and evaluation method on quantitative performance, which is required in order to disseminate the vegetation-based LID system. To this end, a 3^rd quartile huff time distribution mass curve was generated for 20-year frequency, 60-minute probable rainfall of 68mm/hr in Cheonan, and effluent was analyzed by recreating artificial rainfall. In order to assess the reliability of the rainfall event simulator, 10 repeat tests were conducted at one-minute intervals for 20 minutes with minimum rainfall intensity of 22.29mm/hr and the maximum rainfall intensity of 140.69mm/hr from the calculated probable rainfall. Effective rainfall as against influent flow was 21.83mm/hr (sd=0.17~1.36, n=20) on average at the minimum rainfall intensity and 142.27mm/hr (sd=1.02~3.25, n=20) on average at the maximum rainfall intensity. In artificial rainfall recreation experiments repeated for three times, the most frequent quartile was found to be the third quartile, which is around 40 minutes after beginning the experiment. The peak flow was observed 70 minutes after beginning the experiment in the experiment zone and after 50 minutes in the control zone. While the control zone recorded the maximum runoff intensity of 2.26mm/min(sd=0.25) 50 minutes after beginning the experiment, the experiment zone recorded the maximum runoff intensity of 0.77mm/min (sd=0.15) 70 minutes after beginning the experiment, which is 20 minutes later than the control zone. Also, the maximum runoff intensity of the experiment zone was 79.6% lower than that of the control zone, which confirmed that vegetation unit-type LID system had rainfall runoff reduction and delay effects. Based on the above findings, the reliability of a lab-level rainfall simulator for monitoring the vegetation-based LID system was reviewed, and maximum runoff intensity reduction and runoff time delay were confirmed. As a result, the study presented a performance evaluation method that can be applied to the pre-design of the vegetation-based LID system for rainfall events on a location before construction.

• 한국농림기상학회지
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• 제1권1호
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• pp.29-35
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• 1999

본 연구는 경기도 광주지역의 낙엽송 임분에 인공 강우기를 설치하여 수리특성과 관련한 공간 변이와 상관관계를 구명하기 위하여 수행되었다. 수분유속과 보유능은 원래 토성, 구조와 유기물을 근거로 지표면에서 인공가우기로 수분을 일정속도로 가하면서 측정하였다. 이 방법은 간단히 유기물을 제거하거나 기존의 상태에서 수평한 지표면에 3가지의 강우 강도에서 실시하였으며 한편 경계면은 안정하며 포화상태의 습윤 토양에서 투수계수와 매트릭 유속기능을 조사하였다. 투수계수는 $_1$( $Z_{c}$) = $_2$( $Z_{c}$) = $_{c}$ 이라는 지속적 유속 조건하에서 $K_{i+}$$_1$ $_{c}$= $K_{i}$( $_{c}$) [1-d /dz]의 공식을 적용하였다. 본 연구 결과 토양내에서 유속에 영향을 미치는 공극 특성과 유기물 함량이 광범위하게 수분 보유능과 포화투수계수의 공간 변이에 영향을 미치는 것으로 조사되었다.것으로 조사되었다.되었다.

• 생태와환경
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• 제37권2호통권107호
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• pp.193-204
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• 2004

경기도 화성시 서해안 하구역에 조성된 간척 인공호인 화옹호에서 식물플랑크톤의 군집 변화와 종조성, 이에 영향을 미치는 요인을 평가하고자 2002년 6월에서 11월까지 호내 3개 정점과 호외 1개 정점에서 월별 조사 분석을 실시하였다. 조사기간 동안 4개 정점에서 관찰된 식물플랑크톤은 총 5강 8목 26과 63속 192종이었으며, 식물플랑크톤의 총 밀도는 각 정점의 표층에서 24${\sim}$1,882cells $mL^{-1}$로 시기와 정점에 따라 변화의 폭이 컸다. 식물플랑크톤의 총밀도는 염분도, pH, BOD, COD, SS, TN 및 TP등과 유의한 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 규조류의 밀도와 관계가 있는 요인은 염분, SS, BOD, COD 및 TN으로 나타났다. 다소 지역적인 차이는 있으나 거리에 따른 농도 구배가 엽록소-a, 총인 및 총질소 모두에서 똑같이 나타남으로써 선행강우로 인한 영양염의 유입이 안정된 시기에 식물플랑크톤의 발달로 나타났다고 추정되었다. 화옹호 태동기의 식물플랑크톤 군집구조는 해양성 조류, 특히 규조류에 의해 좌우되고 있으며, 이들의 시 ${\cdot}$ 공간적 변이에 영향을 미치는 요인으로는 염분도, 강우사상, 영양염 등이 중요한 것으로 나타났다. 본 연구의결과로 판단할 매 화옹호의 현재 환경은 해수의 교환, 희석(강우사상)과 하천으로부터 유입되는 외부기원 영양염에 의해 크게 영향을 받는 상태로 평가된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1264-1269
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• 2008

최근에 이르러 농촌 인구의 도시유입으로 도시의 주거공간이 절대적으로 부족해지고 있으며, 이는 대도시의 아파트 가격 상승을 유발하는 등 부수적인 사회/경제적 문제를 일으키고 있다. 정부나 지방자치단체에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 대규모의 신도시 개발계획을 추진하고 있으며, 이러한 신도시 개발은 도시화로 인하여 환경적, 수문학적으로 영향을 미치는 것으로 조사되고 있으며 도시물순환계는 강우가 지표에 도달 한 후 바로 하천으로 유출되는 것과 침투하여 서서히 유출하는 자연경로 그리고 상수도 및 하수도를 통해 하천으로 배수되는 인공적 경로에 의해서 형성된다. 일반적으로 신도시 개발 전후의 수문순환을 평가하는 방법 중의 하나는 개발예정지에 대한 장단기의 수문 관측을 통하여 개발 전과 개발 후의 유출특성과 수질부하를 정량적으로 비교하는 것이다 (한국건설기술연구원, 2004). 따라서 본 연구에서는 행정중심 복합도시 물순환 해석을 하기 위해 대상유역을 100m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하 대수층, 농업용수 등의 광범위한 입력 자료를 구축한 후 이를 물리적인 기반의 공간분포모형인 WEP 모형에 적용하여 개발 전 홍수 및 유출특성을 규명하고자 한다. 이를 위해 대상지역에 대한 장기적인 수문모니터링 자료를 바탕으로 1996년에서 2007년 까지 모의 하여 실측자료가 있는 $2006{\sim}2007$년을 대상으로 비교한 결과 일부 갈수기 자료를 제외 하고, 전반적인 높은 상관성을 나타냈다. 하지만 일부 홍수위에서 금강으로 부터의 배수위 영향으로 인한 차이가 발생해 추가적인 검토가 필요하며, 본 연구에서 도출된 결과들은 향후 도시유역에서의 수자원 분배와 물자원 관리 등의 적응전략을 수립하는데 있어 본 연구가 도움이 될 것이라고 판단한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.519-519
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• 2015

2007년 발간된 IPCC의 4차 평가보고서에서 자연재해, 환경, 해양, 농업, 생태계, 보건 등 다양한 부분에 미치는 기후변화의 영향에 대한 과학적 근거들이 제시되면서 기후변화는 현세기 범지구적인 화두로 대두되고 있다. 또한, 기후변화에 의한 지구 온난화는 대규모의 수문순환 과정에서의 변화들과 연관되어 담수자원은 기후변화에 대단히 취약하며 미래로 갈수록 악영향을 받을 것으로 6차 기술보고서에서 제시하고 있다. 특히 우리나라는 지구온난화가 전 지구적인 평균보다 급속하게 진행될 가능성이 높기 때문에 기후변화에 대한 담수자원 취약성이 더욱 클 것으로 예상된다. 따라서 지표수에 용수의존도가 높은 우리나라의 댐 저수지를 대상으로 기후변화에 따른 수환경 변화의 정확한 분석과 취약성 평가는 필수적이다. 본 연구에서는 SRES A1B 시나리오를 적용하여 기후변화가 주암호 저수지의 수환경 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 지역스케일의 미래 기후시나리오 생산을 위해 인공신경망(Artificial Neural Network.,ANN)기법을 적용하여 예측인자(강우, 상대습도, 최고온도, 최저온도)에 대해 강우-유출모형에 적용이 가능한 지역스케일로 통계적 상세화를 수행하였으며, 이를 유역모델에 적용하여 저수지 유입부의 유출량 및 부하량을 예측하였다. 유역 모델의 결과를 토대로 저수지 운영모델에 저수지 유입부의 유출량을 적용하여 미래 기간의 방류량을 산정하였으며, 최종적으로 저수지 모델에 유입량, 유입부하량 및 방류량을 적용하여 저수지 내 오염 및 영양물질 순환 및 분포 예측을 통해서 기후변화가 저수지 수환경에 미치는 영향을 평가하였다. 기후변화 시나리오에 따른 상세기 후전망을 위해서 기후인자의 미래분석 기간은 (I)단계 구간(2011~2040년), (II)단계 구간(2041~2070년), (III) 단계 구간(2071~2100년)의 3개 구간으로 설정하여 수행하였으며, Baseline인 1991~2010년까지의 실측값과 모의 값을 비교하여 검증하였다. 강우량의 경우 Baseline 대비 미래로 갈수록 증가하는 것으로 전망되었으며, 2011년 대비 2100년에서 연강수량 6.4% 증가한 반면, 일최대강수량이 7.0% 증가하는 것으로 나타나 미래로 갈수록 집중호우의 발생가능성이 커질 것으로 예측되었다. 유역의 수문 수질변화 전망도 강수량 증가의 영향으로 주암댐으로 유입하는 총 유량이 Baseline 대비 증가 하였으며, 유사량 및 오염부하량도 증가하는 것으로 나타났다. 저수지 수환경 변화 예측결과 유입량이 증가함에 따라서 연평균 체류시간이 감소하였으며, 기온 및 유입수온 상승의 영향으로 (I)단계 구간대비 미래로 갈수록 상층 및 심층의 수온이 상승하는 것으로 나타났다. 연중 수온성층기간 역시 증가하는 것으로 나타났으며, 남조류는 (I)단계 구간 대비 (III)단계 구간으로 갈수록 출현시기가 빨라지며 농도 역시 증가하였다. 또한 풍수년, 평수년에 비해 갈수년에 남조류의 연평균농도 상승폭과 최고농도가 크게 나타나 미래로 갈수록 댐 유입량이 적은 해에 남조류로 인한 피해 발생 가능성이 높아질 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2017

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 다양한 오염 물질의 유입으로 인한 비점오염물질 유출, 인공 배출열의 증가로 인한 도시열섬효과 등 다양한 문제를 유발한다. 이러한 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 수환경을 가능한 자연 상태로 복원하는 저영향개발(Low Impact Development, LID)기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID기법 중 하나인 옥상녹화는 에너지 이용을 최소한으로 한 자연 녹음의 효과적인 이용을 도모하여 환경공생도시 조성과 식물을 매개로한 자연 순환 과정을 도시구조에 도입하여 순환 시스템 재생이 가능 하도록한다. 노지녹화는 두꺼운 자연 토양을 이용하는 반면 옥상녹화는 적재하중의 제약(옥상의 적재하중 조건은 $150{\sim}180kgf/m^2$이다. 비중이 1.6~1.8인 토양을 20cm 객토한 경우, 약 $320kgf/m^2 $이상의 적재하중이 되기에 식재기반의 경량화는 중요한 사안이다.)으로 인해 용적밀도가 작은 인공경량토양 또는 개량토양을 이용하며, 토양 두께도 얇게 설정된다. 또한 토양의 두께는 식물의 크기와 종류 및 토양의 조성에 따라 다르기에 적재하중 조건을 고려한 적절한 토양과 식재 식물의 크기와 종류 결정은 중요하다. 이에 본 연구에서는 옥상녹화식생에 대한 평가와 이에 대한 시험 프로세스가 가능한 실험 장치를 개발하였다. 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 1m*1m*0.6m 아크릴 재질의 녹화셀로 경사조절이 가능하도록 설계하여 경사변화에 따른 유출, 침투, 증발산량의 탄성도 모의 평가를 할 수 있다. 또한 4점식 형태의 로드셀을 이용하여 녹화셀에서 발생하는 증발산량을 측정하고 관측된 증발산량은 RS-232c 이상의 통신프로토콜을 사용하여 주기적인 관측치의 송수신이 가능하며 주기적 자료송수신 외에도 옥상 녹화셀의 측면에 하중 표시기를 설치하여 관측이 가능하다. 또한 저면에 바퀴설치를 통하여 이동 실험이 용이하며 현재 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 실증단지 연구센터 내 옥상녹화 실험장에 옥상녹화 효율성 검증 실험 장비를 설치하여 자연 혹은 인공강우를 통한 유출, 침투, 증발산량의 시험계측을 실시중이다. 이러한 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 최대 하중 2,000kg, 측정해상도 0.02kg 이상을 허용하는 로드셀과 녹화셀을 이용하여 하중을 고려한 식생의 종류에 따른 평가가 가능하므로 최적 식재기반 단면구조 개발에 이용될 수 있을 것이다. 또한 토양 함수량 변화 측정으로 옥상녹화에 이용되는 다양한 종류의 식물의 염분에 대한 저항성과 식물의 성장능력을 평가하여 녹화공간에 따른 옥상녹화에 사용할 식생을 결정할 수 있다.

• 생태와환경
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• 제33권4호통권92호
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• pp.342-349
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• 2000

본 연구는 1993${\sim}$1994년 대청호에서 호수 형태 및 수리수문학적 변동에 대한 몬순강도의 영향을 평가하였다. 연구기간 동안, 강우, 유입수 및 방류량과 같은 수리수문학적 변수들은 뚜렷한 연간 대조를 보였다. 계절별 강우에 따르면, 강우량의 큰 격차는 7${\sim}$8월 장마기간에 일어났으며, 강으로부터의 유입량, 방류량 및 수체류 시간에 영향을 주었다. 1993년 총 유입량은 1994년에 비해 4배 이상을 넘었으며, 특히 1993년 하절기 유입량은 1994년 하절기에 비해 8배 이상을 상회하였다. 연평균 호수의 수체류 시간은 1993년, 1994년에 각각 93.2일, 158.6일로서 뚜렷한 대조를 보였으며, 장마기간에 가장 큰 차이를 보였다. 호수의 형태적 특성은 연간 대조적인 수리 수문학적 차이를 반영하여, 호수면적, 체적, 만 형성도, 및 평균수심은 1993년에 장마전 부터 장마후까지 계속적으로 증가한 반면, 1994년은 같은 기간에 대해 감소하였다. 이런 결과는 1993년 호수물의 얕은 연안대와의 접측 면적이 1994년에 비해 증가하여 저질과 영양염류 교환의 증가를 가져왔다. 또한 대청호수계면적과 호수면적의 비는 평균 해수면 80m에서 60.7로서, 국내 인공호인 소양호 및 안동호에서의 값보다 2${\sim}$3배 컸고, 자연호 보다는 10배 이상 컸다. 이런 호수 형태 및 수리 수문학적인 특성은 부영양화 현상을 조절하는 가장 중요한 인자중의 하나인 호수내 영양염류 농도에 영향을 주는 것으로 사료된다. 기존의 영양염류 부하량 모델은 계절적으로 안정된 유입량 및 수체류 시간하에서 적용될 수 있다고 가정하기 때문에, 하절기 변동이 극대화되는 우리나라 상황에서 호수 영양염류를 산정 예측할 때 Mass-Balance Model 이용은 신중을 기해야 된다고 사료된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제38권2호
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• pp.151-156
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• 1995

하나하나의 우적(雨滴)과 여러개의 우적(雨滴)에 의한 토양의 분리(分離) (detachment)와 휘산(揮散) 침식(侵蝕) (splash erosion)을 연구하고자 미국 조지아주의 대표적인 농경지 토양 다섯 종류를 대상으로 우적탑(雨滴塔) (raindrop tower)과 인공강우기(人工降雨機) (rainfall simulator)를 이용하여 분리(分離) 실험을 수행하였다. 공시토양에 대하여 하나하나의 우적(雨滴)과 여러개의 우적(雨滴)에 의하여 일어나는 분리(分離)는 대부분 모래 크기의 입자로 비선택적이며, 토양의 이화학적 특성의 영향을 거의 받지 않는 경향을 보였다. 본 실험에 이용된 다섯 종류의 토양은 대부분 분산이 잘 되며 비교적 불안정하여 물방울에 의한 분리(分離)가 매우 쉽게 일어났으므로, 이들 토양 interrill 지역에서의 침식(侵蝕)은 분리(分離) 보다는 유출율 (runoff rate)에 의하여 결정됨을 알 수 있었다.

• 생태와환경
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• 제38권1호통권110호
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• pp.105-117
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• 2005

낙동강 수계의 최대 인공호인 안동댐 저수지에서 2002${\sim}$2004년 동안 홍수기의 수온성층 구조에 따른 고탁수의 유입특성과 시 ${\cdot}$ 공간적 변동을 조사하였다. 6월부터 수온성층이 형성되었으며 성층구조에 따라 유입 수괴의 이동경로가 결정되었고 고탁수의 유입에 의해 성층구조가 변하였다. 고탁수는 유입 시기와 수량에 관계없이 저수지 상류부에서는 심층류로 유입되었고 중류부에서 바닥으로부터 분리되어 중층 밀도류의 형태로 하류까지 이동하였다. 또한 중층 밀도류의 형성지점은 유입량과 시기에 따라 공간적으로 다소 차이가 있었다. 유입량에 의해 수온성층과 DO 분포가 변하였고, 시기에 따라 변수층에는 2개의 수온 급감층과 저산소층이 각각 존재하였다. 최하류까지 이동한 홍수량의 고탁수층은 상승류를 형성하여 수심 15 m 아래에서 최대 20 m 두께로 고탁수층을 형성하였다. 고탁수층은 저수지 바닥으로 침전되지 않았고 중층의 취수구를 통해 하류로 배출되었으며 가을 순환시기 이후 완전 소멸되었다.