• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.189-189
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• 2021

최근 기후변화로 인한 가뭄, 홍수 등의 기상재해 발생빈도가 증가함에 따라 저수지의 용수공급 안정성이 감소하고 있다. 우리나라 농업용수는 총 수자원 이용량의 48%를 차지하고 있으며 영농활동의 필수 자원으로 농업용 저수지의 용수공급에 크게 의존하고 있다. 하지만 유효저수용량을 기준으로 다목적댐과 비교하였을 때 농업용 저수지의 규모가 작으므로 가뭄이 발생하게 된다면 용수공급에 큰 어려움을 겪을 수 있다. 또한 농업용 저수지의 절반 이상이 준공년도가 70년 이상으로 농업용 저수지의 노후화가 심각한 상태이며 수문 실측자료가 부족하여 이수 측면의 활용성과 관련된 연구가 부족한 실정이다. 이에 따라 농업용 저수지의 안정적인 용수공급 및 이수 측면의 분석을 위해서는 농업용 저수지 상류의 정확도 높은 장기유출량 산정이 선행되어야 한다. 현재 농업용 저수지의 장기유출량 산정을 위해 사용되고 있는 DIROM 모형은 Sugawara의 TANK 모형을 우리나라 농업용 저수지의 유역 특성에 맞게 수정한 일별 유입량 모의 발생 모형이다. 그러나 DIROM 모형의 매개변수는 1980년대에 개발된 이후 현재까지 특별한 개선없이 사용되고 있다. 따라서 최근 우리나라의 기후 및 토지이용 특성이 변화함에 따라 유출 특성이 변화하였기 때문에 장기유출량 산정을 위한 매개변수 개선이 필요하다. 본 연구에서는 하천의 최상류에 위치한 수위 관측소의 유출량 자료를 활용하여 지역별 DIROM 모형의 매개변수를 추정하고, 추정된 매개변수를 활용하여 회귀식을 개발하고자 하였다. 개발된 회귀식의 검증을 위해 최근 수문자료 관측을 수행하기 시작한 농업용 저수지의 실측 수문자료를 활용하였다. 이를 통해 농업용 저수지의 안정적인 용수공급 및 저수지 관리를 통해 농업용수의 활용성을 개선할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제6권3호
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• pp.63-71
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• 2003

형산강 유역의 일별 하천유량과 오염부하량을 산정하기 위한 유역유출모형(강우-유출모형)인 Tank 모델을 구축하여 영일만으로 유입하는 오염부하량의 계절별 변동특성에 대해 검토하였다. 산정된 영일만으로 유입되는 형산강의 연평균 하천유량은 878.34×10/sup 6/㎥/year로 형산강 유역면적내 연평균 총강우량의 약 73%로 나타났다. 영일만내 유입되는 연평균 오염부하량은 각각 15.11 ton-COD/year, 23.24 ton-SS/year, 10.65 ton-TN/year, 0.54 ton-Tp/year로 산정되었다 또한 계절별 변동특성으로 하천유량이 증가하는 하계 6~7월과 춘계 10월에 유입오염부하량도 증가하는 경향을 보였다. 영일만내로 유입하는 주된 오염부하원은 형산강 하구인근에 위치한 포항시와 포항공단인 것으로 밝혀졌다. 따라서 영일만의 효율적인 수질관리를 위해서는 오염부하원으로부터의 오염부하량 저감대책수립이 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1097-1101
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• 2008

본 연구에서는 SLURP 수문모형을 이용하여 미래기후와 예측된 토지이용자료 및 식생의 활력도를 고려한 상태에서 하천유역의 유출 및 증발산량에 미치는 영향을 분석하였다. 경안천 상류유역($260.04\;km^2$)을 대상유역으로 선정하여 4개년(1999-2002) 동안의 일별 유출량 자료를 바탕으로 모형의 보정(1999-2000)과 검증(2001-2002)을 실시하였다. 모형의 보정 및 검정 결과 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.79에서 060의 범위로 나타났다. 미래 기후자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 A1B 기후변화시나리오의 MIROC3.2 hires, ECHAM5-OM, HadCM3 모델의 결과값을 이용하였다. 먼저 과거 30년 기후자료(1977-2006, baseline)를 바탕으로 각 모델별 20C3M(20th Century Climate Coupled Model)의 모의 결과값을 이용하여 강수와 온도를 보정한 뒤 Change Factor Method로 Downscaling하였다. 미래 기후자료는 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 세 기간으로 나누어 분석하였다. 미래 토지이용은 과거 시계열 Landsat 토지이용도를 이용하여 CA-Markov기법으로 예측된 토지이용을 사용하였으며, 미래의 식생정보 예측을 위하여 NOAA/AVHRR 위성영상으로부터 추출된 월별 NDVI(1998-2002)와 월평균기온간의 선형 회귀식을 도출하여 미래의 식생지수 정보를 추정하였다. 모형의 적용결과, 미래기후변화에 따른 연평균 하천유출은 현재보다 최대 2020s는 23.9%, 2050s는 40.7%, 2080s는 39.5% 증가하였다. 봄 강수량 패턴의 변화로 유출량 증가하는 것으로 나타났으며 여름에는 유출량은 감소하고 증발산량은 증가하는 결과를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.35-35
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• 2022

최근에 딥 러닝(Deep learning) 기반의 많은 방법들이 수문학적 모형 및 예측에서 의미있는 결과를 보여주고 있지만 더 많은 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 수자원의 가장 대표적인 모델링 구조인 강우유출의 관계의 규명에 대한 모형을 Long Short-Term Memory (LSTM) 기반의 변형 된 방법으로 제시하고자 한다. 구체적으로 본 연구에서는 반응변수인 유출량에 대한 직접적인 고려가 아니라 그의 1차 도함수 (First derivative)로 정의되는 Delta기반으로 모형을 구축하였다. 또한, Attention 메카니즘 기반의 모형을 사용함으로써 강우유출의 관계의 규명에 있어 정확성을 향상시키고자 하였다. 마지막으로 확률 기반의 예측를 생성하고 이에 대한 불확실성의 고려를 위하여 Denisty 기반의 모형을 포함시켰고 이를 통하여 Epistemic uncertainty와 Aleatory uncertainty에 대한 상대적 정량화를 수행하였다. 본 연구에서 제시되는 모형의 효용성 및 적용성을 평가하기 위하여 미국 전역에 위치하는 총 507개의 유역의 일별 데이터를 기반으로 모형을 평가하였다. 결과적으로 본 연구에서 제시한 모형이 기존의 대표적인 딥 러닝 기반의 모형인 LSTM 모형과 비교하였을 때 높은 정확성뿐만 아니라 불확실성의 표현과 정량화에 대한 유용한 것으로 확인되었다.

• 한국관개배수논문집
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• 제13권2호
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• pp.274-282
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• 2006

The objective of this study was to develop a hydrologic simulation model to predict daily streamflow from a small agricultural watershed considering irrigation return flow. The proposed IREFLOW(Irrigation REturn FLOW) model consists of hillslope runoff model, irrigation scheme drainage model, and irrigation return flow model, and simulates daily streamflow from an irrigated watershed. Two small watersheds were selected for monitoring of hydrological components and evaluating the model application. The relative error (RE) between observed and simulated daily streamflow were 2.9% and 6.4%, respectively, on two small agricultural watersheds (Baran and Gicheon) for the calibration period. The values of RE in daliy streamflow for the validation period were 6.0% for the Baran watershed, and 2.8% for the Gicheon watershed.

• 한국지리정보학회지
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• 제11권1호
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• pp.20-30
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• 2008

본 연구에서는 SWAT 모형을 이용하여 유역내 농업용 저수지의 운영이 유역 출구인 하천 지점에서의 유출에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 안성천 유역 공도수위관측소의 상류 유역을 대상으로, 유역내 고삼과 금광 농업용 저수지의 방류량 고려시와 미고려시에 대한 공도지점에서의 각각의 하천유출 거동을 분석하였다. SWAT 모형에서 저수지 물수지 분석모듈을 수정하여, 저수지의 일별 관측 저수위로부터 계산된 저수량과 수표면적을 이용하여 저수지의 일 방류량 자료를 생성하였다. 이를 이용하여 공도수위관측소의 5개년(1997~2001) 동안의 일별 하천 유출량 자료를 대상으로 모형의 보정(1997, 1998, 1999년)과 검증(2000, 2001년)을 실시하였다. 검증기간에 대한 Nash-Sutcliffe 모델효율은 0.55, RMSE는 2.33 mm/day로 나타났다. 한편, 두 저수지의 방류량을 고려하지 않은 상태에서의 모의결과는 한 결과, Nash-Sutcliffe 모델효율은 0.37로, RMSE는2.91 mm/day로 나타나 저수지 고려시의 결과와 비교하면 각각 0.18의 모델효율 저하, 0.58%의 오차증가를 보였다. 따라서 농업용 저수지가 있는 유역에서는 SWAT 모형의 활용시, 저수지 유역에서의 저수지에 의한 저류효과 및 방류 영향을 고려하여야 하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.323-323
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• 2023

유역의 증발산량 자료는 물순환 과정을 규명하는 매우 중요한 자료 중의 하나이며, 물순환 성분별 명확한 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 임진강 유역(유역출구(한강합류점) 기준, 유역면적 8,138.9km²)을 대상으로 5개년(2018~2022) 기상관측자료를 이용하여 증발산량을 산정하였으며, 그 외의 수문관측자료를 통해 물수지 분석도 수행하였다. 증발산량 산정은 세계식량기구(FAO)에서 제시한 Penman-Monteith equation을 적용하여 일별증발산량을 산정하였으며, 작물의 종류에 따른 계수는 잔디의 경우를 채택하였다. 본 방정식을 통해 산정된 증발산량(ET_o)은 기준작물에 수분의 공급에 제한이 없는 상황에서 산정된 기준 증발산량(reference evapotranspiration)을 의미하며, 기준 증발산량을 실제 증발산량으로 변환하기 위해서는 작물계수를 고려해야 한다. 작물계수는 식생의 높이, 알베도, 식생의 저항, 토양으로부터의 증발 등의 영향을 받게 되나, 더욱더 명확하게는 식물에서의 증산을 설명하는 기본 작물계수와 토양에서의 증발을 설명하는 토양계수의 합을 통해 계수를 산정하게 된다. 임진강 유역에 공간적으로 분포된 작물계수를 정확히 산정하기에는 한계가 있으므로 잔디의 경우로 한정하여 산정된 기준 증발량은 833.0mm(5개년 평균값)이다. 각 물순환 성분별로 생성된 임진강 유역의 5개년 평균값인 유역평균강우량은 1,412.9mm이며, 하천유출량은 804.9mm(유역평균강우량 대비 57.0%), 실제 증발산량은 442.3mm(유역평균강우량 대비 31.3%, 기준 증발산량 대비 약 53.0%), 유역저류량은 165.7mm(유역평균강우량 대비 11.7%)이다. 유역평균강우량은 8개 관측소(양덕, 원산, 신계, 개성, 평강, 철원, 동두천, 파주) 강우량의 유역평균값이며, 하천유출량은 유역출구의 상류 관측소인 비룡대교 관측소(유역면적 6,784.0km²) 유출량의 유역면적비 적용값이다. 실제 증발산량은 기준 증발산량 산정값에 해당 유역내 존재하는 설마천 유역의 기준 증발산량과 실제 증발산량 비율(약 53.0%)을 적용한 값이며, 유역저류량은 전제적인 물수지 분석을 통해 얻어진 추정값이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.488-488
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• 2021

본 연구에서는 논벼 이앙일수와 담수심의 변화가 논벼 수요량 산정에 미치는 영향을 분석해 보았다. 한국농어촌공사 관할지구인 금사, 중흥, 창평, 구성 지구를 대상으로 하여 2013년부터 2019년 기상자료를 활용하여 산정하였다. 이앙일수는 기존의 농업생산기반설계기준에서 제시한 일수 20일과 전국쌀전업농중앙연합회 소속 농업인을 대상으로 실시한 설문조사 결과를 기반으로 다양한 이앙기간을 적용하였다. 또한 담수심은 최소 0mm, 최대 100mm 범위에서 다양하게 적용해 보았다. 그 결과, 이앙기간이 길어질수록 이앙용수량이 증가하고, 궁극적으로 필지용수량과 논벼 수요량을 증가시켰다. 기존 설계기준인 20일의 이앙일수를 적용한 경우에 비해 이앙일수를 최대 51일 적용할 경우 필지용수량은 평균적으로 16.6 %, 논벼 수요량은 평균적으로 12.9 % 증가를 보였다. 이앙시기를 다르게 한 논벼 수요량과 현장의 농업용수 공급량을 비교 할 경우, 51일의 이앙기간을 적용한 논벼 수요량이 공급량과 가장 적은 차이를 나타내어, 이앙기간 51일이 실제 현장 여건을 가장 잘 반영하는 것으로 판단되었다. 담수심과 논벼 수요량과의 관계에서는 최소 담수심 증가는 수요량의 증가를 야기하였으며, 최대 담수심 증가는 수요량의 감소를 야기하였다. 통상적으로 필지에서 최소 담수심일 때 수요량이 발생하고, 최대 담수심일 때 유출량이 발생하는데, 논벼 생육기간동안 일별 담수심의 변화가 최소 담수심에 도달하여 수요량이 발생하는 일수가 최대 담수심에 도달하여 유출량이 발생하는 일수 보다 많기 때문에 발생된 결과로 사료된다. 따라서 논벼 생육기간 수요량이 크게 산정된 연도 일수록, 최소 담수심 변화가 수요량에 미치는 영향이 크게 나타났다. 결론적으로 이앙일수의 경우 농업현장을 기준으로 볼 때 기존 설계기준에서 제시하는 논벼 수요량은 실제로 소모되는 필요수량보다 작게 산정되는 것으로 파악되어 이앙일수를 현장여건에 부합되게 더 연장하여 적용하는 것이 필요하며, 담수심의 경우 기존의 설계기준보다 최소 담수심은 낮게, 최대 담수심은 높게 적용하는 것이 유효우량 산정에 적합할 것으로 사료된다. 또한 논벼 수요량 산정 결과의 신뢰도 향상을 위해 이앙시기, 담수심 조정 외에도 수로손실 및 침투인자 등에 대한 현장여건 반영도 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.130-130
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• 2020

수자원장기종합계획에 따르면 전국 지하수위는 지하수 이용의 지속적인 증가와 도시화에 따른 지하수 함양감소 등으로 최근 매년 조금씩 감소하고 있다. 특히, 환경부의 지하수조사연보(2018)에 따르면 남한강하류 중권역은 한강수계 전체 지하수 사용량의 약 34.5 %를 차지하고 있는 것으로 분석되었으며, 2009년에 비하여 2017년의 지하수위는 1.4 m의 감소 되었다. 본 연구는 한강유역에서 지하수 개발밀도가 높은 이천시에 위치해 있는 복하천 유역(303.8㎢)을 대상으로 지하수위 감소에 따른 기저유량 변동특성을 파악하기 위하여 SWAT-MODFLOW(Soil And Water Assessment Tool-MODFLOW)을 적용하고자 한다. SWAT-MODFLOW는 준분포형 장기유출모형 SWAT과 3차원 분포형 지하수 모의가 가능한 MODFLOW를 연계한 모형이며, MODFLOW만으로는 해결할 수 없는 일별 지하수 함양량의 분포와 SWAT만으로는 계산 불가능했던 지하수위의 시공간 분포를 보완하여 재생함으로써 두 모형의 한계를 극복한 모델이다. SWAT의 검보정 결과로서는 RMSE는 10.6 mm/day, NSE는 0.72, R²는 0.69 효율이 나타났으나, 지하수 유출이 보정되지 않아 MODFLOW의 입력자료인 토양두께(m), 수리전도도(m/day), 비저류량(1/m), 비산출율을 토양통에 따라 분류한 해외논문(Steven et.al 2005) 자료를 산정하여 SWAT-MODFLOW 두모형을 연계한 프로그램에 입력하여 지하수 유출을 보완하였고 SWAT과 SWAT-MDFLOW 지하수 유출량 비교뿐만이 아닌 SWAT-MODFLOW의 출력자료인 지하수위 및 지하수 충진량을 검토하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제87권1호
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• pp.11-19
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• 1998

산림소유역의 유출현상을 정량적으로 분석 평가하기 위한 개념적(槪念的)인 강우(降雨)-유출(流出) 수문모형(水文模型) 개발하기 위한 목적으로 산림소유역에서의 유출성분을 2단의 직렬저류탱크로 구성하고 여기에 산림수관에 의한 차단량과 집중호우 발생시의 지표유출성분을 재현하는 각각 1개씩의 탱크를 조합하여 총 4단의 탱크를 가진 강우-유출모형을 개발하였다. 또한, 본 모형의 적용성을 검증하기 위하여 전남 광양시 소재 서울대 농생대 부속 남부연습림 추산 시험장내 두 개소의 산림소유역을 시험유역으로 선정하고 1994년 1월부터 1996년 8월까지의 실측된 강우량, 유출수량 및 수관차단우량 자료로써 모형의 매개변수의 보정 및 적용성을 검증하였다. 보정 매개변수를 이용한 본 모형의 일유출량 모의발생치를 시험유역의 일별 실측치와 비교한 결과, 두 시험유역에서 모두 장기간 및 단기간에 있어서 실측치와 비교적 정확하게 일치하는 것으로 분석되었다.