• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1711-1715
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• 2006

최근 급격한 도시화는 홍수량 증가 및 갈수 시 하천의 건천화 등 유역의 유출특성 변화를 가져왔다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하는 방안 중 하나인 투수성 포장의 유역 내 수문학적 효과를 분석하였다. 이를 위해 투수성 포장을 이용한 수리모형 실험 및 수치모형(SWMM)을 병행하여 수행하였다. 연구에 사용한 수치모형은 기존 도시유출 모형인 SWMM(Storm Water Management Model) 모형에 투수성 포장의 수문학적 효과를 고려할 수 있도록 수정된 모형이며, 수리모형 실험 결과를 토대로 수치모형의 중요 매개변수를 추정하였다. 또한 실험에 의해 관측된 지표 및 지하수 유출량과 수치모형에 의해 산출된 자료를 비교.분석하여 수정된 SWMM 모형의 유용성을 평가하였다. 강우강도가 65 mm/hr, 90 mm/hr, 95 mm/hr인 강우를 4시간씩 공급하는 경우에 대한 3가지 수리모형 실험을 수행하였다. 수리모형실험 결과 강우강도는 지표면 유출의 크기에 직접적인 영향을 미치고 있었으며 지하수 유출량은 강우강도 보다는 지하수위 조건에 더 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 수리모형 실험결과 및 수치모형 모의결과를 비교 분석한 결과, 토양 함수량 및 지하수위 변동 특성은 초기에서 정상상태로 전이되는 부분과 강우 정지 후 감소되는 부분에서 수리모형 실험과 다른 양상을 보였다. 지하수위는 실험 시 발생하는 공기층의 포집이 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었고, 함수량 변화에 있어서는 수치모형(SWMM)의 모의 결과가 과도하게 감소하는 특성을 보여 주고 있었다. 즉, 유출량의 특성은 비슷한 양상을 보이고 있으나 지하수위 변화 및 토양 내 함수량 변화 예측에 있어서는 그 정확도가 떨어지는 것으로 평가되었다. 그러나 본 연구결과를 통하여 투수성 포장과 지하수에 관련된 매개변수의 집적과 분석결과는 현장기술 적용 시 매개변수의 유용한 선택과 도시유역의 물 순환 건전화 대안기술 적용에 효과적인 방법론을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.541-552
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• 2018

지속적 가뭄 발생에 따라 물공급의 사각지대인 유역 상류부 가뭄 대책 마련에 대한 수요가 급증하는 추세이며, 하천 및 상수도와 연계된 시스템 구축이 필요한 시점이다. 또한 하천의 건천화 방지와 적정 하천 유지유량 확보를 위한 시설 설치가 필요하나, 하천의 환경 및 생태계 보전 등의 이유로 지상 댐의 건설이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 이에 대한 대안으로 아프리카 건조지역에서 많이 활용되는 샌드댐의 효과를 살펴보기 위한 타당성 평가를 수행하였다. 미계측 유역의 계곡수 유출량을 산정하기 위해 한국형 유역수문모형 SWAT-K를 이용하였으며, 모의 유출량을 저수지 추적기법과 연계하여 샌드댐의 저류량을 평가하였다. 기존하상을 이용하는 샌드댐과 준설형 샌드댐의 2가지 경우에 대해 취수시 저류량 변화와 하류 유량의 증감을 분석한 결과 샌드댐은 평시 하류 유량을 증대시키는 효과와 가뭄시의 취수를 통한 물공급 대응이 가능한 시설이라는 것을 정량적으로 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1292-1295
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• 2009

일반적으로 유역의 기저유출 산정에는 적용의 간편성을 이유로 수평직선분리법, N-day법등을 주로 사용해 왔으며 이를 단기호우사상에 대한 모의에 적용해 왔다. 그러나 수평직선분리법이나 N-day에의한 기저유량의 산출은 연구자의 주관성이 반영될 수 있는 가능성이 다분하며 총 유출에 대한 기저 유출의 기여가 상대적으로 크게 되는 장기유출모의에 이용하기에는 효율적이지 못할 뿐 아니라 분석을 수행하는 사람에 따라서 그 결과에 많은 차이가 있을 수 있다. 그래서 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해서 다양한 'Digital Filtering' 방법이 수문곡선 분리에 많이 사용되고 있다. Eckhardt 필터는 출력의 신호대 잡음비가 최소화를 목적함수로 사용하는 최적선형필터의 형태를 갖고 있으며, BFImax 변수 값을 이용하여 수문분석 시 대수층별 특성을 반영할 수 있는 장점을 지니고 있다. 따라서 BFImax 변수 값에 따라서 분리된 직접유출과 기저유출 값에는 상당한 차이가 발생할 수 있는데, 정확한 수문분석을 위해서는 연구대상 유역 내 대수층의 특성에 가장 부합되는 BFImax 변수 값을 구하여야 하는 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 감수곡선 분석방법과 최적화 기법을 이용하여 BFImax 변수 값을 결정해 주는 모듈을 사용하고 있다. 금강유역의 수문곡선분리를 위해 먼저 금강 유역 내 관측소의 강우 및 수위 일 자료를 수집하고 수위자료는 동향, 옥천, 천천, 청성, 호탄지점의 자료를 이용하였다. 관측단위는 일 단위를 사용하였다. 분리된 수문곡선에 대한 검증은 지하수관측이나 중간유출에 대한 관측에 한계가 있기 때문에 정량적인 검증은 쉽지 않은 상황이고 수문곡선에 대한 시각적 판단에 의지하고 있다. 하지만 효과적인 기저유출분리가 가능해진다면 하천 건천화에 대한 정확한 진단과 함께 기후변화에 따른 지하수 및 지표수 영향에 대한 보다 신뢰도 있는 전망이 가능해지므로 매우 중요한 연구 분야라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.462-462
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• 2021

최근 도시화 및 불투수면의 증가와 지하수의 과다한 사용으로 직접유출이 증가하고, 침투량이 감소하며, 하천의 건천화가 발생하고 있다. 이에 환경부에서는 이러한 물순환의 왜곡을 막기위해 물환경보전법상의 물순환율을 정의하고 물순환 관리목표를 설정하였다. 하지만 지역 별 물순환 특성을 반영한 관리계획이 부족하고, 현재 제한된 재원의 효율적 활용을 위해서는 물순환 관리지역에 대한 우선순위 결정도 필요하다. 본 연구에서는 PSR framework를 통해 유역 물순환 평가방법론을 만들고 이를 활용한 지역별 관리계획 및 우선순위를 결정하고자하였다. PSR framework는 지속가능성을 위해 OECD가 개발한 개념 모형이며, Pressure, State, Response 세 가지 요소로 구분해 평가하게된다. PSR framework의 기본 개념은 인간의 활동들이 환경에 압력 (P)를 주고, 이로 인해 자연의 질과 영향 (S)을 미치며, 이에대한 회복을 위해 인식과 행동을 통해 정책과 제도 등을 통해 반응 (R)한다는 것이다. 유역 물순환을 4가지 그룹 (기후, 수문학적, 사회경제학적, 환경적)으로 구분하고 각 그룹 별 평가요소에 대하여 도출하였다. 기후그룹은 강우, 수문학적 그룹은 증발산, 토지이용, 유출특성을, 사회경제학적 그룹은 재정, 사회구조, 기반시설, 정책을, 환경적 그룹은 수질, 수생태계를 선정하였다. 이후 각 요소 별 평가를 위해 다양한 지표를 고려하여 선정하였으며, 각 지표를 PSR framework에 맞춰 재분류하였다. 각 지표를 하나의 점수로 통합하기 위해 지표 별 가중치를 산정하였으며, 이때 연구자의 주관이 반영되지않는 엔트로피 기법을 이용하여 산정하였다. 구한 식을 통해 우리나라 소유역구분을 기준으로 모든 지표를 계산하였으며, 각 지표에 가중치를 적용해 유역 종합점수를 산정하고 유역 별 취약지역 및 취약요소를 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2020

하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 상하수도학회지
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• 제26권2호
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• pp.285-294
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• 2012

Current urban stream conditions and their restoration projects were investigated by surveying the urban stream management experts in 29 cities with high population density (more than 1,000person/$km^{2}$). The survey results showed that the ratio of covered urban streams decreased by 1.4% (from 14% to 12.6%) in the last 5 years through steady river restoration projects promoted by governments. Nonetheless, 36.3% of 369 urban streams surveyed still report stream depletion problems; therefore, more efforts to alleviate the problems caused by distorted water circulation of urban streams are still necessary. Water depletion in many local urban streams, unlike national rivers, is accelerated due to negligence in stream management, budget shortage, and other reasons. To prevent stream depletion, the use of reclaimed water is suggested as one of the prevention plans. When available amounts of reused sewage are estimated through actual available nationwide sewage discharges of each watershed and instream flow of stream, annual instream flow supply of 780 million $m^{3}$ is expected; 4.8% reduction in the pollution load of public sewer treatment facilities is expected; and the creation of new value through water reuse service is expected. Thus, it is important for the reviews of feasibility and alternatives of water reuse projects for flow augmentation to consider not only investment budget reductions, but also environmental aspects. Also it is necessary to provide the financial support of unified government with strict water quality management policy.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권4호
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• pp.315-325
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• 2011

공유하천에서 수문지형학적으로 비대칭일때 상류에 위치한 국가가 하류에 위치한 국가의 물이용을 제한할 경우, 현실적으로 이를 해결할 강제적 수단이 없다. 북한은 이런 점을 이용하여 북한강 상류에 임남댐을 건설하고 수력발전을 위해 유역변경식으로 물을 이용하고 있다. 이에 따라 하류국가인 남한지역에서는 용수부족과 건천화 등 많은 문제점이 나타나고 있다. 따라서 하류지역의 용수보장 및 하천기능유지를 위한 수리권 배분과 같은 근본적인 문제해결이 절실히 요구되는 상황이다. 본 연구는 남북공유하천의 특수한 상황과 수문지형학적 비대칭 문제를 인식하고 상 하류 국가간 공정한 물 배분을 위한 대안을 제시하고자 하였다. 이를 위해 국제공유하천에서 적용된 자연유량분배법칙 등 기존 사례를 검토하여 적정 수리권추정에 활용하였다. 적용결과, 임남댐지점에서 하천기능유지를 위한기준갈수량은 $7.3m^3/s$ (230백만 $m^3$/년)이 흘러야 하는 것으로 나타났고, 국경선을 기준으로 자연유량을 50:50으로 배분할 경우 임남댐에 의한 용수공급 부족량은 $3.7m^3/s$ (103백만 $m^3$/년)로 계산되었다. 임남댐 건설전과 후의 한강수계 용수공급 부족량은 $11.38m^3/s$ (359백만 $m^3$/년)로 계산되었다. 따라서 용수이용의 기본권 및 하천기능유지를 위하여 하류국가인 남한은 북한의 임남댐으로부터 최소 $11.38m^3/s$ (359백만 $m^3$/년)를 수리권으로 보장받아야 할 것으로 추정되었다.

• 한국지역지리학회지
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• 제10권1호
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• pp.192-205
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• 2004

수문환경 변화에 영향을 미치는 요인을 시계열적으로 분석하고, 도시화에 수반되는 물수지 변화를 평가하였다. 그 결과를 요약하면, 다음과 같이 기술할 수 있다. 먼저, 광주천 유역의 하천유출 특성은 6월$\sim$9월 사이에 함양된 저유량에 의해 하천의 기저유출량이 유지되고, 8월에 첨두유량이, 5월에 최저 유량이 나타난다. 도시화 초기단계의 지하수 함양은 강수량대비 46.1%였으나, 1900년대에는 26.5%로 감소하고, 1990년대에는 29.9% 그리고 2010년대에는 27.8%로 감소할 것으로 전망된다. 한편, 직접 유출량은 1960년대에 강수량대비 9.6%였던 것이 1990년대에는 16.2% 그리고 2010년대에는 18.3%로 증가할 것으로 판단된다. 이러한 상태가 지속적으로 유지될 경우, 물수지의 왜곡은 더욱 심화되어 도시형 홍수의 빈발과 광주천의 기저유출량의 감소로 인한 건천화가 더욱 가속화할 것으로 생각한다. 이와 같은 도시수분 현상에 대한 시계열적인 연구는 도시의 재개발 또는 환경정비에 있어서 과거 수문환경을 인식하고, 왜곡된 현상을 파악함으로서 자연친화적 토지이용에 필요한 정보를 제공한다는 점에서 의의가 있으며, 인간활동과 자연환경 간의 상호관계를 규명했다는 점에서 지리학적 연구의 가치가 있다고 할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1948-1952
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• 2008

본 연구에서는 수문변화 지표법을 적용하여 광동댐 등 12개 용수 전용댐의 연 최소 최대유량 크기와 지속기간, 고 저맥파 빈도와 주기, 수문곡선 변화 비율과 빈도, 유량변화정도 등을 분석하여 댐이 하류하천에 미치는 영향을 수치로 제시 하였다. 광동댐 등 12개 댐의 월 유량변화를 산정한 결과, 갈수기에 해당하는 10월부터 다음해 6월까지 8개월간의 댐건설전 월평균 방류량은 $0.64\;m^3/sec{\sim}3.05\;m^3/sec$이었으나, 댐건설후 월평균 방류량은 $0.33\;m^3/sec{\sim}2.99\;m^3/sec$로 $-69.7%{\sim}167.8%$의 분포를 나타내고 있으며, 12월과 1월을 제외하면 댐건설 이후 오히려 $6.8%{\sim}69.7%$가 감소하였다. 우기철인 7월부터 9월까지 3개월간은 댐건설전 월평균 방류량이 $6.82\;m^3/sec{\sim}7.67\;m^3/sec$이었으나, 댐건설후 월평균 방류량은 $4.12\;m^3/sec{\sim}4.35\;m^3/sec$로 $51.0%{\sim}55.1%$가 감소하여 저수지 공용량을 이용한 저류효과가 다소 있었던 것으로 분석되었다. 연 최소 최대유량 크기와 지속기간 분석결과 1일, 3일, 7일, 30일, 90일 최소유량은 광동댐 등 10개 댐이 댐건설 전후 모두 $0.0\;m^3/sec$로 증감이 없었으며, 달방댐의 경우 30일 최소유량이 $0.026\;m^3/sec$에서 $0.000\;m^3/sec$로 99.11%가 감소하였다. 영천댐의 경우도 30일 최소유량이 $0.101\;m^3/sec$에서 $0.067\;m^3/sec$로 33.73%가 감소 하였으며, 90일 최소유량의 경우 달방댐은 $0.067\;m^3/sec$에서 $0.031\;m^3/sec$로 53.48%가 영천댐은 $0.219\;m^3/sec$에서 $0.150\;m^3/sec$로 31.29%가 감소하였다. 12개 용수 전용댐중 유지용수공급이 계획되어 있는 영천댐과 달방댐을 제외하고는 댐하류 방류량이 없이 건천화 되었다는 사실을 알 수 있다. 고 저맥파의 빈도와 주기 분석결과 댐건설 이후 수문곡선이 25% 이하로 떨어지는 저맥파는 $72.99%{\sim}98.52%$가 감소하였으며, 저맥파의 기간은 $-80.0%{\sim}4,423.3%$까지 분포하여 상당히 증가하였다. 수문곡선이 75%를 초과하는 고맥파의 발생 횟수는 댐건설 이후 $34.28%{\sim}91.67%$가 감소하였으며, 고맥파의 기간은 $-64.31%{\sim}135.62%$로 증가 또는 감소하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.353-353
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• 2021

메가가뭄으로 인한 적응전략 수립은 국민의 물 안보 및 수자원 재해에 대한 안전 증대에 매우 중요한 핵심기술임에도 불구하고 메가가뭄의 정량적인 평가지표는 개발 중인 상황이다. 본 연구에서는 국내/외 메가가뭄 분석 및 영향평가 관련 선행연구사례를 분석하여 메가가뭄 확산 단계별 평가지표를 도출하고자 하였다. 메가가뭄을 평가하기 위해 선행연구에서는 이상 강수량과 이상기온을 함께 고려하는 방법을 지속적으로 제안해 왔다. 이상 강수량은 기상학적 가뭄과 토양수분의 저하, 수문학적 가뭄, 사회경제적 영향에 이르기까지 가뭄을 평가할 수 있는 지표로써 활용할 수 있으며, 이상 기온은 폭염 등 기온 상승으로 인한 증발산량의 증가로 토양수분 저하와 저수량 감소 등의 영향을 평가할 수 있는 지표이다. 본 연구에서는 메가가뭄의 확산을 4단계로 구분하고 확산단계별 평가지표를 개발하였다. 또한 가뭄유형을 기상, 농업, 수문, 사회경제적 가뭄으로 구분하여 메가가뭄의 발생 단계와 그에 따른 가뭄의 확산 분야별 영향 분석을 수행하도록 제시하였다. 가뭄단계는 메가가뭄의 징후기, 진입기, 확산기, 지속적인 메가가뭄으로 인한 국가적 위기 4단계로 구분하였다. 메가가뭄은 1년 주기의 분석이 아닌 Carry over되는 연속적인 사상임에 따라 본 연구에서는 메가가뭄의 단계를 각각 2년, 3년, 4년 연속적으로 지속하였을 때로 구분하였으며, 이에 따른 기상, 농업, 수문, 사회경제적 평가지표를 제시하였다. 기상학적 메가가뭄 평가지표는 누적강수량을 이용한 강수량 부족으로 인한 가뭄, 이상기온(폭염)으로 인한 폭염으로 구분하였다. 농업적 메가가뭄 평가지표는 농업용수를 공급하는 농업용 저수지와 밭작물 생육에 영향을 미치는 토양수분에 관련한 평가항목을 이용하였으며, 수문학적 메가가뭄 평가지표는 다목적댐의 저수율과 하천 갈수량을 이용한 하천건천화 지수를 이용한 평가지표를 제시하였다. 사회경제적 메가가뭄 평가지표는 국민이 실제로 체감할 수 있는 지표로써 농작물 가격과 생·공용수의 제한급수 발생 현황을 이용한 평가가 가능하도록 제시하였다.