• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.381-381
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• 2021

영산강 유역은 타수계에 비해 농경지 비율이 높으며, 영산강 하류에는 나주평야 등 논농사를 하고 있어 농업용수 위주의 물이용율이 높다. 또한 4대호(광주호, 장성호, 담양호, 나주호) 이외의 대규모 다목적댐이 없어 수자원 확보에 어려움이 있다. 섬진강 유역은 유역변경으로 대부분 타수계로 물 공급이 이루어져 하천유량 부족, 섬진강 하류 생태계 피해로 물문제가 지속되고 있다. 이러한 물문제를 해결하기 위해 물관리 일원화에 따른 물이용, 수량, 수질 등을 모두 고려한 효율적인 통합 물관리 방안이 제시되고 있다. 통합 물관리를 위해 유역 내 수자원 이용현황과 물 문제해결 등을 고려한 용도별 최적 물이용 계획 및 효율적인 물관리 운영방안이 중요시되고 있다. 이를 위해서는 지역의 여건 및 특수사항을 고려한 장래 물공급량 변화 및 과부족량에 대해 분석하는 것이 필요하다. 이에 본연구에서는 대상지역인 영산강·섬진강 유역 특성 및 물공급체계를 파악하고 이를 반영한 물수지 분석체계를 구축하여 유역 내 수자원 현황을 파악하고자 한다. 본 연구에서는 실제 물이용체계를 반영하고 용수계통에 따라 자기유역 내 또는 타수계에 대해 용도별 수요량에 따른 공급량, 부족량을 산정하여 그 적용성을 평가하고자 한다. 이를위해 1) 하천수는 유수와 저수로 구분하고 유수는 하천 취수시설의 실사용량을 유역단위 수요량으로 추정, 저수는 다목적댐은 계약량, 농업용저수지는 필요공급량을 개별시설의 수요량으로 설정하여 각각의 수원(저수/유수)에 대한 수요량 대비 공급량과 부족량을 분석하였다. 2) 댐과 저수지는 용수공급조정기준에 따라 공급량을 탄력적으로 적용하고 농업용저수지는 가뭄등급에 따라 하천유지용수를 고려하였다. 3) 주암본댐과 섬진강댐은 송정 수위관측지점의 유량 상황에 따라 환경대응용수를 고려하였다. 4) 주안본댐과 주암조절지댐의 연계 운영을 고려하였다. 물수지 분석 결과 검증을 위해 주요 지점의 관측유량과 물수지 분석을 통해 계산된 유량을 비교하여 적용성 분석을 진행한 결과 상관관계가 높게 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 영산강·섬진강 유역 내 효율적인 물관리 방안 수립에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.349-349
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• 2022

기후변화가 고착화되면서 강우와 기온 변동으로 인한 가뭄 및 홍수 발생이 점차 증가하고 있다. 유역 단위의 유출량 예측은 기후변화로 인한 자연재해에 대비하기 위한 수자원 관리의 시작이라 할 수 있다. 하지만, 기후변화와 유출모형의 불확실성은 정확한 유출 분석을 어렵게 한다. 본 연구에서는 위에 제시된 불확실성을 완화하기 위하여 기후 스트레스 시나리오에 따른 두 개의 집중형 수문모형, 즉 airGR과 IHACRES를 이용하여 강우 및 온도 변화에 따른 유출량 변화를 비교, 분석하였다. 연구 대상 지역은 합천댐과 섬진강댐 유역이며, 각 모형을 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency) 및 KGE(Kling Gupta Effieicncy)를 목적함수로 하여 매개변수를 최적화를 하였다. 모형의 보정과 검정은 20년(1995년~2014년)의 유출 자료를 활용하였으며, 보정 및 검정 기간은 각각 6:4 비율로 설정하였다. 두 모형 모두 보정과 검정 기간에 비교적 높은 신뢰도(NSE>0.7, KGE>0.8)를 보여, 모형이 과거 사상을 재현하기에 적합하고, 모의 결과가 비교적 유사함을 확인하였다. 다음으로, 기후 스트레스 시나리오를 구축하기 위해 위 20년 입력 자료를 바탕으로, 강우는 -50%에서 +50%의 범위를 1%씩 구분하였으며, 기온은 0℃에서 8℃까지 0.1℃ 범위로 하여 총 8,181개의 시나리오를 구축하였다. 이후, 기후 스트레스 시나리오에 따른 두 모형의 풍수량, 최대 유량, 평수량을 비교, 분석하였다. 기후 스트레스 영향을 반영한 풍수량과 연최대유량의 경우, 강우 증가에 따른 유출 증가 등의 패턴은 두 모형에서 비슷하였으나, 강우와 기온의 변화가 커질수록 더욱 상이한 결과를 얻었다. 이와 반대로, 평수량의 경우 강우와 온도의 변화가 증가함에 따라 더욱 유사한 결과를 얻었다. 즉, 유역의 탄력적 기후변화 대응을 위해서는 모형의 불확실성에 대한 정량적 평가가 필요하다는 것을 시사한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.315-315
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• 2022

댐 및 보, 농업용저수지 등은 저류공간을 활용하여 홍수기 유량을 조절하거나, 가뭄시 용수를 공급하는 등 지표수를 탄력적으로 조절하기 위한 대표적인 저수지 시설이다. 가뭄은 그 원인 및 영향 등에 따라 기상학적, 수문학적 가뭄 및 농업 가뭄 등으로 구분할 수 있으며, 강수 등 기상학적 영향을 가장 먼저 고려할 수 있다. 반면, 기상학적 가뭄이 예상되어도 저수지 시설을 통해 충분한 용수가 확보된 경우 실질적인 물부족은 발생하지 않으며, 따라서 국내에서는 용수 확보 상태를 바탕으로 가뭄을 판단하기 위해 댐 등 저수지 시설의 특성을 고려한 가뭄단계 판단기준을 마련하여 적용하고 있다. 저수지 시설의 가뭄은 기본적으로 과거 기후조건 및 용수 사용량을 반영한 통계적 접근으로 판단할 수 있으나, 유형별 용수이용목적 및 운영기준 등이 상이하여 상세한 가뭄단계 판단기준은 각 저수지 시설의 관리 방안을 반영한 방법론을 통해 수립되고 있다. 본 연구에서는 다목적댐 및 농업용저수지 등 국내 저수지 시설별 가뭄단계 판단기준 적용성을 비교 분석하였으며, 특히 과거 가뭄피해 발생 사례를 바탕으로 각 시설의 가뭄판단 정확도를 평가하였다. 본 연구 결과는 향후 댐 및 저수지 시설을 활용한 효과적인 가뭄대응방안 마련에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.143-143
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• 2011

4대강 살리기 사업에서 국가하천 주요 구간에 대규모 보가 건설되고 있다. 이로 인해 치수 및 하천환경에 많은 문제점이 야기될 수 있으며, 발생 가능한 하천관리의 문제점을 최소화하기 위해서는 하천정비에 따른 수리학적 영향을 검토할 필요가 있다. 보의 설치는 유지유량 및 수심 확보의 목적을 지니고 있지만, 기존 하천에 설치된 보는 대부분 고정보로서 흐름의 정체를 유발시키는 단점이 있다. 최근에는 가동보가 설치되어 일정 이상의 초과 유량 및 수위를 조절할 수 있도록 탄력적인 보 운영이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 낙동강 본류에 건설 중인 강정보 설치지점 직상 하류 구간에 대하여 가동보의 설치 및 운영에 따른 보주변의 흐름특성을 RMA2와 FLOW-3D를 이용하여 모의하였다. 2개의 수문으로 구성되어 있는 강정보의 수문 운영을 2년 빈도 및 100년 빈도 홍수량에 대하여 좌측 또는 우측 단일수문 완전개방 및 부분개방, 양측 수문의 완전개방 및 부분개방에 따른 보 상류단 수위의 변화 및 하류단에 형성되는 주흐름의 변화를 분석하였다. 2년 빈도 홍수량에서의 가동보 지점의 유속이 100년 빈도 홍수량에 대한 가동보 지점의 유속보다 크게 발생하였다. 양측 수문을 완전히 개방하였을 때 주흐름이 우안방향으로 휘는 현상이 발생하였으며, 우측 수문 단일개방에서 주흐름의 우측 휨 현상이 뚜렷이 나타나고 있어 양측 수문 개방에서의 주흐름이 우측 수문에서 발생되는 흐름에 의해 지배되고 있는 것으로 판단된다. 100년 빈도 홍수량에 대한 모의에서 수문 개방방식에 따른 보 상류부의 홍수위 변화가 크게 나타나지 않았으며, 2년 빈도 홍수량에서는 수문 개방 방식에 대한 보상류의 수위가 차이를 보였다. 가동보의 $30^{\circ}\sim60^{\circ}$ 부분개방에 대한 모의결과에서는 부분개방의 정도가 커짐에 따라 수문 지점에서의 유속이 크게 발생하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.102-102
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• 2017

갈수시 하천의 수질문제는 다양한 요인에 의해 발생하고 제어된다. 수질 그 자체는 상류나 지류의 점오염원과 비점오염원의 증가 또는 예상치 못한 추가적인 오염원의 유출에 직접 영향을 받으며, 조류 등의 발생도 영향인자인 수온 및 일사량 또는 바람에 의존적이다. 최근 수년간은 특히 빈번한 가뭄조건의 발생으로 인하여 갈수기의 강우 및 유출량이 저조하여 상대적으로 하천의 조류발생이 다수 발견되고 보고된 바 있다. 이와 같은 수질의 이상상태를 일시적으로라도 제어하기 위한 방편으로 유량의 증가, 인위적인 하천 수위의 변동 및 유속 변동 등이 고려될 수 있으며, 이를 위해서는 상류의 댐과 하천의 다기능보 등의 조절을 탄력적으로 수행하여야 한다. 이와 같은 시설물 운영효과는 수질문제의 원인을 근본적으로 해결하는 것은 아니지만, 이의 일시적인 효과를 극대화하기 위해서는 기존의 수리 수질 모델링이 이상 수질 발생시의 방제 및 사후분석 등을 중심으로 이루어진 부분을 넘어서, 사전 설정된 조건에 의한 예측모의와 가이드라인의 연계방식이 효과적일 것이다. 본 연구는 수질 이상이 빈번히 발생되었던 낙동강의 칠곡 하류 하천을 중심으로 2차원 CE-QUAL-W2 모형과 EFDC모형을 병행 모의하여 다기능보 인근의 표층과 저층의 수온(밀도) 성층화 및 이의 해소와 관련된 수리모의 및 수질인자에 대한 영향을 분석하였다. 수리모형 구축의 적정성은 현장의 실측 수온과 모의결과 비교를 통해 확인하였으며, 구축된 수리 수질 모델을 이용하여 추가방류량 3~23백만$m^3$ 규모에서 발생하는 수리적인 수층혼합 현상과 일시적으로 저감가능한 수질개선 효과가 의미있는 수준으로 나타날 수 있음을 예측하였다. 또한, 다기능보의 수문방류 모의시에 개방조건을 0.3~3.5m로 달리하여 방류기간 중 총방류량이 유사하더라도 최대방류량 또는 유속이 충분치 않은 경우에는 혼합효과가 급격히 감소함을 알 수 있었다. 연구에서 밝혀진 조건들을 향후 보다 효과적으로 수치모의하기 위한 방안으로서 EFDC모형의 내부경계조건을 다기능보의 문비조건(RSG, Lift 등)에 맞게 조정하는 방법을 제안하고 그 적용성을 검토한 뒤 모형을 부분 수정하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.515-515
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• 2016

농경지에서의 액비 수요는 최근 증가하고 있으나 적정 액비시비량에 대한 기준과 사후 관리에 대한 명확한 기준이 없어 환경문제에 대한 고찰이 필요하다. 본 연구에서는 시험포장을 선정하고 논에서의 질소 및 인의 동태를 모니터링하고, 관개수, 침투수, 및 배출수 중 영양물질의 부하량을 평가하였다. 시험구는 대조구(화학비료 표준시비구, A)와 양돈분뇨액비 표준시비처리구(B)로 구성하였으며, 기상관측 측정을 위하여 자동기상관측기, 유입량, 유출량 측정을 위한 계측장비를 각 처리구별로 설치하였다. 담수의 경우 B 처리구에서 시비 시기별로 영양물질의 수질 농도가 첨둣값을 보여주었으며 평균적으로 높게 나타났다. 대표 이벤트 중 6월 25-26일 강우에 따른 유출수의 분석결과는 액비의 영향으로 T-N 및 T-P의 경우 초기 강우시 상대적으로 높게 나타났다. 7월 21-22일 강우 분석 결과는 T-N, T-P(50배)가 상대적으로 높은 분포를 보여주었다. 침투량은 많으나 수질변화는 처리구별로 유의한 차이는 나타나지 않았다. 부하량은 각 이벤트별 10분 간격의 유량 측정과 30분 및 1시간 간격(첨두 이후 탄력적 적용)으로 수질 모니터링을 실시하였다. B 처리구에서 부하량이 전체적으로 높게 나타났으며, T-N의 경우 2.2배, 그리고 T-P의 경우 6.6배 높게 나타났다. 2015년까지의 데이터는 평년대비 강수량의 부족으로 추가적인 데이터 축적을 통한 분석이 필요하며 이를 바탕으로 원단위 부하량을 평가할 계획이다. 또한 본 연구는 액비시용에 따른 농경지에서의 영양물질 유출에 따른 관리방안 개발을 위한 연구로 지속적인 모니터링을 통하여, 향후 새만금 유역내 축산밀집지역에서 나타날 수 있는 축산분뇨 관리정책 개발의 기초자료로 활용될 것으로 기대한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.10
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• pp.851-864
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• 2010

We investigated the sensitivity of Korean streamflows to climate variation. Historical dam inflows and climate data for eight multi-purpose dam sites were collected and examined to determine key factors affecting streamflow change. The results show that annual streamflow primarily responds to change in precipitation rather than temperature. However, the combination of less precipitation and high temperature induces a more serious decrease in streamflow than does similar precipitation and with low temperature. This result indicates that Korean water resources could be more vulnerable to drought due to increasing temperature caused by global warming. To estimate spatial differences in climate sensitivity, we also calculated climate elasticity for 109 mid-size watersheds using streamflow simulated by the Precipitation Runoff Modeling System (PRMS). Climate elasticity ranges over 1.5~1.9, indicating that a +20% increase in annual precipitation leads to a +30~+38% increase in annual streamflow.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.3
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• pp.927-935
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• 2013

In this study, reservoir routings for 1 hour-50 year precipitation frequency were carried out at the Engineering Water Fall and the Amphitheater located at the downstream of Seoul National University Dam. Main analysis was focus on the following matters: (1) storage amount by the tank; (2) reduction of the outflow and the peak water surface elevation; (3) change of phase lag time; and (4) design of new boxes at the inlet and outlet of storage tank. As for the storage tank of $25,000m^3$ built in the Amphitheater area, the tank induced 49.43 % storage effect, 28 min. phase lag time, and reduced the peak outflow by 49.64 %. In addition, the peak water surface elevation was lowered by 35 cm compared with that of $15,000m^3$ storage tank. It is concluded that combined management of previous storage facility and new underground storage tank would control the excessive rainfall runoff efficiently.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.1
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• pp.43-54
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• 2023

Due to climate change, drought and flood occurrences have been increasing. Accurate projections of watershed discharges are imperative to effectively manage natural disasters caused by climate change. However, climate change and hydrological model uncertainty can lead to imprecise analysis. To address this issues, we used two lumped models, IHACRES and GR4J, to compare and analyze the changes in discharges under climate stress scenarios. The Hapcheon and Seomjingang dam basins were the study site, and the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) and the Kling-Gupta efficiency (KGE) were used for parameter optimizations. Twenty years of discharge, precipitation, and temperature (1995-2014) data were used and divided into training and testing data sets with a 70/30 split. The accuracies of the modeled results were relatively high during the training and testing periods (NSE>0.74, KGE>0.75), indicating that both models could reproduce the previously observed discharges. To explore the impacts of climate change on modeled discharges, we developed climate stress scenarios by changing precipitation from -50 % to +50 % by 1 % and temperature from 0 ℃ to 8 ℃ by 0.1 ℃ based on two decades of weather data, which resulted in 8,181 climate stress scenarios. We analyzed the yearly maximum, abundant, and ordinary discharges projected by the two lumped models. We found that the trends of the maximum and abundant discharges modeled by IHACRES and GR4J became pronounced as changes in precipitation and temperature increased. The opposite was true for the case of ordinary water levels. Our study demonstrated that the quantitative evaluations of the model uncertainty were important to reduce the impacts of climate change on water resources.