• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.937-941
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• 2004

삽교호유역에 위치한 19개 수질관측지점에서 측정된 월별수질자료를 이용하여 수질관측지점을 2개에서 7개의 수질특성으로 분류하였으며, 그에 따른 수질요인분석을 실시하였다. 군집분석결과 삽교호유역의 각 하천은 개개의 수질특성을 보이고 있으며, 삽교호, 삽교천, 무한천 및 곡교천의 4개 그룹으로 나눌 수가 있었다. 수질분석결과에 의하면 삽교호에서는 부유물질의 농도가 다른 하천보다 높았는데 이는 하천으로부터 유입되는 풍부한 영양염에 의한 식물플랑크톤의 생물량 증가에 따른 것으로 사료된다. 또한 곡교천의 수질은 다른 하천에 비해 생화학적산소요구량은 $3.5\~4.8$배, 화학적산소요구량은 $1.7\~2.5$배 높았으며, 전반적으로 삽교호 유역의 수질은 부영양상대를 훨씬 초과하였다. 요인분석결과 삽교천과 무한천은 농경지와 주거지에 의한 수질요인이 지배적이었고, 곡교천은 천안도시지역으로부터 유입되는 과다한 유기물유입과 상류에 위치한 하수 처리장의 영향을 복합적으로 받고 있는 것으로 사료된다. 삽교호의 수질은 삽교천과 무한천 및 곡교천에서 높은 부하를 보인 인자가 주된 오염요인으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.880-884
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• 2009

여름철 강우시 저수지로 유입하는 고탁도의 하천수는 저수지 주변 수체에 비해 낮은 수온과 높은 부유물질 농도(SS)로 인해 상대적으로 높은 밀도를 가지며, 저수지 내에서 동일 밀도층을 따라 분포하며 밀도류를 형성하게 된다. 탁수는 대부분 장기간 저수지에 체류하며 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 저수지로 유입한 탁수의 밀도류 거동특성을 파악하는 것은 저수지 운영, 수질관리 및 수생태계 보호를 위한 관리대책 수립에 있어서 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 횡방향 평균 2차원 수치모델을 이용하여 초기수위별 다양한 유량규모에서 소양호로 유입하는 밀도류의 거동특성(유입경계지점 수심($h_0$), 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐 축 도달시간($t_a$), 희석율(${\beta}$))을 분석하여 저수지 수질관리를 위한 의사결정지원 기초정보를 제공하는데 있다. 밀도류의 거동분석을 위해 사용된 유량조건은 그동안 소양호에서 발생한 홍수크기를 바탕으로 7개의 등급으로 나누었으며, 각각의 유량조건별 수문곡선은 2007년 수문사상 중 7월 30일부터 8월 30일까지의 수문사상을 바탕으로 수정가우시안 공식을 사용하여 산정하였다. 탁수 거동 특성의 모의는 서로 다른 초기 수위 및 유량조건하에서의 탁수거동을 나타냈고, SS농도 25 mg/L 이상을 기준으로 하여 탁수층의 $d_p$, $X_p$, $d_s$, $h_i$, $t_a$, ${\beta}$를 산정하였다. 일반적으로 유량규모가 커질수록 $d_p$와 $d_s$는 증가하였고, $X_p$는 댐 축으로부터 가까워짐이 확인되었으나, 동일 유량규모에 대해 초기 수위가 증가함에 따라 $X_p$는 대체로 댐으로부터 멀어졌다. $h_i$는 유량규모가 증가함에 따라 완만하게 증가하는 경향을 보였고, $t_a$는 초기수위가 EL. 165 m일 때 유량이 2,000 CMS 미만인 경우 댐 앞까지 도달하지 못하는 것으로 나타났으며, 나머지 수위조건에서는 유량이 3,000 CMS 미만인 경우 댐 앞까지 도달하지 못하는 것으로 나타났다. 유량 규모에 따라 $X_p$가 0 km인 지점과 19 km인 지점에서의 ${\beta}$ 값을 산정한 결과 일반적으로 유량규모가 커질수록 유입수의 희석효과는 작아지며 초기수위가 커질수록 증가하는 경향을 나타냈다. 연구 결과는 탁수 발생 초기 저수지 운영 실무자들이 유량규모 및 초기 수위조건에 따른 밀도류의 거동특성을 신속히 예측하는 목적으로 사용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.536-536
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• 2012

댐은 하천의 흐름을 막아 그 저수를 생활 및 공업용수, 농업용수, 발전, 홍수조절, 특정용도로 이용하기 위한 구조물을 일컫는다. 여러 가지 용도로 만든 댐의 저수지에는 상류에서 들어오는 유사가 저수지 바닥에 가라앉아 쌓이게 되는데 이를 저수지 퇴사(reservoir sedimentation)라 하며, 이는 저수지 유효 용량을 감소시키고 홍수시 유입 하천의 홍수위를 상승 및 저수지 수질을 악화시키는 등의 문제를 일으킨다. 저수지를 관리함에 있어 저수지로 유입되어 바닥에 가라앉는 퇴사량을 분석하고 저수용량과 수면적의 감소율을 예측하는 것은 효율적인 저수지 장기운영에서 매우 중요한 사항이다. 본 연구에서 향후 저수지로 유입되는 일유출량의 예측을 위해 과거 1987~2011년(25년)의 충주 댐 일유입량($m^3/s$) 자료를 단순반복시켜 향후 50년 동안의 일유량($m^3/s$)을 산정하였고, 일단위 모의가 가능한 유역단위의 분포형 장기 강우-유출모형인 SWAT를 이용하여 산정된 일유량($m^3/s$) 자료를 비교 평가하여 모형의 검증을 실시하였다. 유량-유사량 관계곡선을 이용하여 분석 대상 기간 동안의 총유사량을 구할 수 있으며, 한강유역조사(2002)에서 유도한 충주댐 상류 정선지점의 유량-유사량 관계식으로부터 향후 50년의 일유량($m^3/s$) 자료를 이용하여 총유사량를 산정하였다. 또한, 경험적 면적감소법을 이용하여 임의의 기간에 대한 실측치와 모의치 각각에 대한 퇴사분포 및 퇴사량을 산정 및 평가하였다. 이를 통해 효율적인 용수관리를 위한 저수지 퇴사관리 방안의 시기별 도출이 가능하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1378-1382
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• 2005

여름철 집중강우시 유입되는 고탁수층은 저수지의 밀도성층으로 인하여 표수층 하부에 위치하며, 이를 적기에 배제하지 않을 경우에는 수평방향의 확산현상과 연직방향의 전도현상으로 인해 저수지 전역에 분포하게 되어, 탁수현상의 장기화를 유발한다. 이와 같은 탁수장기화에 대한 저수지내 대책의 하나로서 홍수유입후 탁도가 높은 물을 단기간동안 방류하고, 갈수기에는 탁도가 낮은 물을 방류하는 선택취수 기법을 적용할 수 있다. 임하댐의 경우, 2004년 태풍 '디앤무'와 태풍 '메기'로 인해 발생한 탁수를 선택취수를 통하여 조기에 배제함으로써 호내탁도를 저감시킨 바 있다. 그러나 이와 같은 고탁수 우선배제 기법은 반드시 하류하천의 영향범위를 사전에 분석검토하고, 하류하천의 수질현황을 고려한 합리적인 운영방안이 제시되어야 한다. 2004년 태풍 '디앤무' 발생직후의 댐방수로에서 170 NTU의 고탁수를 방류한 경우, 유하거리 250 km인 지점까지 30 NTU이상 유지된 바 있으며, 태풍 '메기'에 의한 고탁수 유입시, 임하댐 방류수 157 NTU, 안동댐 방류수 37 NTU인 경우에 임하댐 하류 113 km인 구미 선산 취수장까지 63 NTU의 탁도가 유지된 바 있다. 현재 임하댐의 경우, 하류하천으로의 방류수 수질을 모니터링할 수 있는 자동수질측정시스템이 발전취수탑 전면 1개소, 조정지댐 1개소에 설치되어 있다. 본 연구에서는 자동수질측정시스템과 연계하여 수질모형을 통하여 임하댐 하류하천인 낙동강 본류의 탁도관리시스템을 구축하고자 하였다. 환경부의 수질측정망 자료를 통하여 최근 3년간의 부유사농도의 변화양상을 분석하였으며, 태풍 직후의 낙동강 주요지점별 탁도측정자료를 이용하여 임하댐 고탁도방류에 의한 영향범위를 분석하였다. 또한 하천수질모형을 이용하여 탁수예측방법에 대하여 검토하였고, 이를 이용한 탁도관리시스템 구축을 위한 기본 방향을 제시하고자 한다.함께, 2단계에 (주)웹솔루스에서 자체적으로 설치 운영하고 있는 2개소의 하수관거 모니터링 관측시설, 그리고 안양시에서 운영하고 있는 5개소의 강우관측소와 7개소의 수위관측소를 모두 통합하여 실시간 자료를 제공하고 있다. 수위자료는 10분단위의 텍스트정보와 그래프형태로 지원되며, 검색기간 설정을 통해 원하는 기간내의 자료를 선별, 검색할 수 있다.. 또한 이와 같은 기초적인 정보를 바탕으로 하류하천의 탁수 피해를 최소화할 수 있는 선택취수탑의 운영방안을 수립할 수 있다 본 연구에서는 이를 위해 선택취수탑 주위의 성층흐름을 기존의 실험자료와 수치해석을 통하여 분석하였고, 온도성층구조나 취수구의 위치변화에 따른 방류수 수질특성을 조사하였다.쇄파대(artifical reef)와 같은 완충지대를 갖는 호안을 축조함으로써 월파량을 감소시키는 대안으로 제시하고자 한다. 본 연구 수행을 통해 태풍 내습시 발생 가능한 자연재해에 대한 사전 방지를 목적으로 태풍피해의 원인을 제시하고 이를 해결하여 현재의 방재대책이 항구적인 방재대책으로 전환될 수 있는 방안 마련의 기초 자료로 활용되기를 기대한다., L-arabinose, 및 D-galactose; 제3차(第三次) 가수분해물(加水分解物)(C)에서 L-rhamnose, D-xylose, L-arabinose 및 D-galactose, 비가수분해물(非加水分解物)(C')에서 D-xylose와 D-galactose를 검출(檢出)하였다. (4) 구성당(構成糖)의 형태(形態)와 구조(構造)를 밝히기 위(爲)해 polysaccharide C에 대한 periodate산화(酸化) 실험(實驗)을 하여 $C_5H_8O_4$당(當) periodate의 소비(消費)와 formic acid의 생성량(生成量)을 측정(測定)하였는데 periodate의 소비량(消費量)은 1.23 mole, formic acid의 생성량(生成量)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.441-446
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• 2006

유역에서 발생한 고탁수가 저수지내에서 장기화하는 현상에 관한 대책은 장기간이 소요되는 유역관리 대책과 탁수저감일수를 최소화하는 선택취수 개념의 우선 방류기법 등이 있다. 하류하천으로의 탁수 우선배제를 실시하기 위해서는 댐 방류탁수가 하류에 미치는 영향을 정확히 예측할 수 있는 하천탁도 예측 및 관리시스템 구축이 필요하다. 최근 고탁수현상을 경험한 낙동강 수계에서는 본류의 탁도 관리를 위해 임하댐 및 안동댐의 연직 탁도 분포 변화에 따라 댐 방류탁수에 의한 영향을 최소 또는 기준치 이하로 할 수 있는 댐 연계운영에 관한 조건 도출이 필요하다. 선택취수에 관한 수치모의 결과를 이용하여 저수지내 온도 및 탁도 분포 변화와 취수탑의 수문운영에 따른 방류수의 온도 및 탁도를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 결과를 이용하여 안동댐과 임하댐의 방류조건에 대한 하류하천 합류부에서의 2차원 이송 확산 수치모의를 수행하고자 하였다. 이와 같은 연구를 성공적으로 수행하기 위해서는 지속적인 현장조사를 통한 지점별 탁도-SS 상관관계 도출, 비정상 흐름 및 수질모의 검 보정, 탁도예측 결과 검증이 필요하다. 평면 2차원 흐름 및 수질 모의 결과에 의하면, 임하댐 방류 탁도로 인한 반변천의 고탁수는 안동댐 방류 수에 지배를 받는 낙동강 본류와 합류되는 지점에서부터 약 5 km 떨어진 지점에서 횡방향 완전혼합이 이루어지는 것으로 나타났다. 이와 같은 모의결과는 완전혼합을 가정하는 1차원 수질모델링의 초기 입력자료에 사용됨으로써 1차원 탁도 모의결과의 정확성을 높이는 데 사용될 수 있다. 이를 이용하여 낙동강 수계 댐 연계운영에 따른 낙동강 탁도 예측모의를 수행하고, 이 결과를 이용하여 낙동강 탁도 예경보 시스템을 구축해야 할 것이다. 또한 선택취수 등을 통해 저수지 관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 저수지 내부의 탁도 거동을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 따라서 추후 동수역학 및 열역학에 기초한 3차원 수치모형 연구와 성층흐름에 정밀한 밀도류 실험연구 및 이에 대한 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.30 no.3
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• pp.282-286
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• 2002

Seasonal succession of algae and water quality parameters were studied in artificial reservoirs in Daegu city from 2000 to 2001. The algal succession was evaluated with respect to dom-inant class and their frequencies. Succession order of algae in two reservoirs was : Bacillariophyceae longrightarrow Chlo-rophyceae longrightarrow Cyanobacteria longrightarrow Bacillariophyceae longrightarrow Bacillariophyceae longrightarrow Cyanobacteria longrightarrow Cyanobacteria longrightarrow Cyanobacteria. This succession order was different from other studies. The local environment condition maybe affects the succession of algae in these reservoirs. As result of correlation analysis between algal biom-ass and water quality parameters, we got low correlation coefficients. Also we got low correlation coefficients between chlorophyll-a and algal biomass. Between chlorophyll-a and water quality parameters, we got high correlation coefficients. An approach having attention to cell biovolume rather than cell number is made to understand the algal community and the ecosystem of reservoir.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.150-150
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• 2023

기작기반의 역학적 모델과 자료기반의 딥러닝 모델은 수질예측에 다양하게 적용되고 있으나, 각각의 모델은 고유한 구조와 가정으로 인해 장·단점을 가지고 있다. 특히, 딥러닝 모델은 우수한 예측 성능에도 불구하고 훈련자료가 부족한 경우 오차와 과적합에 따른 분산(variance) 문제를 야기하며, 기작기반 모델과 달리 물리법칙이 결여된 예측 결과를 생산할 수 있다. 본 연구의 목적은 주요 상수원인 댐 저수지를 대상으로 수심별 수온과 탁도를 예측하기 위해 기작기반과 자료기반 모델의 장점을 융합한 PGDL(Process-Guided Deep Learninig) 모델을 개발하고, 물리적 법칙 만족도와 예측 성능을 평가하는데 있다. PGDL 모델 개발에 사용된 기작기반 및 자료기반 모델은 각각 CE-QUAL-W2와 순환 신경망 딥러닝 모델인 LSTM(Long Short-Term Memory) 모델이다. 각 모델은 2020년 1월부터 12월까지 소양강댐 댐 앞의 K-water 자동측정망 지점에서 실측한 수온과 탁도 자료를 이용하여 각각 보정하고 훈련하였다. 수온 및 탁도 예측을 위한 PGDL 모델의 주요 알고리즘은 LSTM 모델의 목적함수(또는 손실함수)에 실측값과 예측값의 오차항 이외에 역학적 모델의 에너지 및 질량 수지 항을 제약 조건에 추가하여 예측결과가 물리적 보존법칙을 만족하지 않는 경우 penalty를 부가하여 매개변수를 최적화시켰다. 또한, 자료 부족에 따른 LSTM 모델의 예측성능 저하 문제를 극복하기 위해 보정되지 않은 역학적 모델의 모의 결과를 모델의 훈련자료로 사용하는 pre-training 기법을 활용하여 실측자료 비율에 따른 모델의 예측성능을 평가하였다. 연구결과, PGDL 모델은 저수지 수온과 탁도 예측에 있어서 경계조건을 통한 에너지와 질량 변화와 저수지 내 수온 및 탁도 증감에 따른 공간적 에너지와 질량 변화의 일치도에 있어서 LSTM보다 우수하였다. 또한 역학적 모델 결과를 LSTM 모델의 훈련자료의 일부로 사용한 PGDL 모델은 적은 양의 실측자료를 사용하여도 CE-QUAL-W2와 LSTM 보다 우수한 예측 성능을 보였다. 연구결과는 다차원의 역학적 수리수질 모델과 자료기반 딥러닝 모델의 장점을 결합한 새로운 모델링 기술의 적용 가능성을 보여주며, 자료기반 모델의 훈련자료 부족에 따른 예측 성능 저하 문제를 극복하기 위해 역학적 모델이 유용하게 활용될 수 있음을 시사한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.544-549
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• 2008

최근 임하댐, 소양강댐을 대상으로 탁수의 문제가 심각하게 제시되고 있으며, 이에 대한 대책을 수립하기 위해 정부, 공공연구기관, 대학 등에서 다양한 연구를 진행하고 있으나 탁수 발생에 대한 근본적인 대책 수립과 이의 효과에 대한 분석이 이루어지고 있지 않은 실정이다. 현시점에서 탁수발생의 근본적인 원인을 규명하고 이에 대한 대책이 계획적이고 치밀하게 수립되어야 할 것으로 판단 된다. 우리나라의 기후변화는 지난 100년($1906{\sim}2005$) 동안 평균 기온이 약 $1.5^{\circ}C$ 상승하였으며, 강우 강도가 큰 집중호우의 발생빈도는 약 18% 증가한 반면, 강우일수는 약 14% 감소하는 추세에 있다. 또한, 지구온난화로 인하여 식생대, 어종 등 생태계가 아열대성 기후로 진행되고 있으며, 탁수발생의 원인은 이상기후로 인한 강우강도의 증가뿐만 아니라, 집중홍수 빈발, 식생대(Vegetation) 변화와 유역관리(Watershed Management) 소홀 등의 복합적인 원인에 의하여 새롭게 발생되는 현상이다. 또한, 최근의 탁수는 댐 상류는 물론 수계전반에 걸쳐 발생하고 있으며, 지난 2007년 발생한 북한강 수계의 탁수문제 등에서 이제는 정부차원의 체계적인 발생원인 규명과 대책 마련이 필요한 실정이다. 댐 및 하천으로 유입되는 탁수는 저수지의 고탁도 현상의 장기화를 야기시키며, 이로 인해 댐 저수지 및 하류하천 수질악화, 정수처리 비용 증가 등 댐 저수지의 효율적인 수질관리가 어려운 실정이다. 한편, 고농도의 인(P)이 유입되어 저수지내 부영양화(Eutrophication) 및 수생태계의 변화를 초래하고 있다. 앞으로도 잠재적 탁수발생 가능성이 커질 것으로 전망됨에 따라 탁수발생 메커니즘 규명, 댐 저수지내 수리동역학적 거동특성 및 생태계에 영향(Ecological Impact) 등 탁수와 관련된 미개척 분야의 연구가 시급한 상황이다. 댐과 유역을 분리하여 수립된 기존의 대책으로는 탁수발생의 근본적인 원인규명과 대책 수립이 어려운 실정이므로 수계단위로 탁수에 대한 연구가 진행되어야 한다. 따라서 수계별로 탁수발생의 근본적인 원인을 규명하기 위하여는 수계별 탁수발원지 및 발생원인 조사, 댐 저수지의 수리동역학적 탁수거동 해석, 탁수발생 잠재성 평가, 수계단위 탁수예방 대책 수립을 위한 우선순위 결정 등을 포함한 학제적인(Interdisciplinary) 연구를 진행할 계획이다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.7 no.3
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• pp.108-117
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• 2004

Soil particles from rainfall flow into reservoir and give lots of influence in water quality because the geological conditions and landcover characteristics of Imdong watershed have a weakness against soil loss. Especially, reservoir slant is indicated by the main source area of soil loss. This study selected RUSLE model that could apply GIS and satellite image to evaluate the contribution rate of soil loss in reservoir slant. And we carried out an on-the-spot survey for the range, width and condition of reservoir slant that give much influences to the accuracy of soil loss. As the result of evaluation to the influence of soil loss in reservoir slant, it showed 2.64% in comparison with Imdong watershed. In view of these results, the influence of soil loss in reservoir slant was evaluated in low comparing with Imdong watershed relatively.