• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.417-418
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• 2018

미국 국립가뭄경감센터 (National Drought Mitigation Center, NDMC)는 다양한 가뭄지수를 통합하여 미국 전역의 가뭄진행상황을 모니터링하고 가뭄대응정책 수립을 위한 주요 의사결정정보로 활용하고 있다. 대표적으로 1999년에 개발되어 현재까지 운영 중인 미국가뭄모니터 (United States Drought Monitor, USDM)는 미국 전역에 대하여 가뭄단계를 표시한 지도 (U.S. Drought Monitor map)를 매주 생성하여 제공하고 있다 (http://droughtmonitor.unl.edu/). 가뭄지표(drought index)는 가뭄의 현황과 시공간적인 전개 과정을 분석하고 정량적 가뭄심도 평가 및 가뭄대응계획 수립을 위한 도구로써 다양하게 개발되어 활용되고 있다. 가뭄의 정도를 정량화하기 위하여 개발된 다수의 가뭄지수는 대상과 평가방법에 따라 가뭄을 표현하는 특성이 서로 다르다. 하나의 가뭄지수로는 가뭄특성을 온전히 표현하기 어렵기 때문에, 최근에는 단일 가뭄지수에 의존하기 보다는 다수의 가뭄지수를 이용하되, 여러 가뭄지수 간의 특징을 고려하여 각 가뭄지수가 갖는 장단점을 상호 보완하여 사용하기를 권고하고 있다. USDM은 파머가뭄심도지수 (Palmer Drought Severity Index, PDSI), Soil Moisture Model (NOAA Climate Prediction Center, CPC), 미 지리조사국의 하천유량 주간보고 (USGS Weekly Streamflow), 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI) 등의 주요 가뭄판단지표를 선정하고, 가뭄판단의 기준으로써 각 가뭄지수의 가뭄심도 (drought severity) 및 백분위수 (percentiles)로 등급을 구분하였다. 가뭄등급은 '정상 상태 (none)'를 포함하여 '비정상적인 건조 (abnormally dry, D0)'에서 최악의 가뭄상태를 의미하는 '이례적인 가뭄상태 (exceptional, D4)'에 이르는 6 단계로 구분하고, 정상상태를 제외한 5 단계의 통합가뭄단계로 표시한다. 우리나라에서는 기상청, 수자원공사, 농어촌공사에서 기상/수문/농업관련 가뭄지수의 위험지도를 실시간으로 제공하고 있으며, 각 지표별로 상이한 기준으로 가뭄을 판단하고 있다. 각각의 가뭄지표에 대한 가뭄판단기준은 해당 국가의 장기적으로 축적된 자료를 활용하여 가뭄단계 및 가뭄판단기준의 재설정에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 SPI, SC-PDSI, 표준강수증발산지수 (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI), Evaporative Demand Drought Index (EDDI), 유효가뭄지수 (Effectvie Drought Index, EDI)의 다양한 가뭄지수를 활용하여 USDM의 가뭄심도 및 가뭄판단기준을 적용하고자한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권8호
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• pp.589-601
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• 2022

가뭄은 자연적 현상이지만, 지역의 물리적 및 사회적 요소와 결합되어 피해가 발생한다. 특히, 각종 용수 공급 및 수요과 연관되어 사회 경제적으로 큰 피해를 야기시킨다. 비슷한 심도의 기상학적 가뭄에도 지역의 특성과 용수공급체계에 따라 실제로 발생하는 가뭄 피해는 다르다. 본 연구에서는 지역의 사회·경제적 인자와 용수공급체계를 고려하여 가뭄 위험도를 평가하였다. 노출성은 용수공급 과부족량을 나타내는 결합가뭄관리지수(JDMI)를 등급화하여 평가하였다. 취약성은 가뭄에 영향을 받는 10개의 사회·경제적 인자에 엔트로피, PCA 및 GMM를 적용하여 가중평균하여 평가하였다. 대응능력은 지역의 용수능력을 나타내는 인자들을 베이지안 네트워크에 적용하여 평가하였다. 위험도는 노출성, 취약성 및 대응능력을 통합하여 결정하였다. 용수공급 실패 사상의 발생 가능성을 의미하는 가뭄 노출성을 평가한 결과, 괴산군이 0.81로 가장 높게 나타났다. 가뭄 취약성의 경우, 대전광역시가 0.61로 매우 취약한 것으로 나타났다. 지역의 용수공급체계가 고려된 가뭄 대응능력을 평가한 결과, 세종시가 가뭄 대응능력이 가장 낮은 것으로 나타났다. 마지막으로 위험도를 평가한 결과, 청주시가 가장 높게 나타났다. 이러한 결과를 통해 가뭄에 대한 위험 및 취약 원인을 파악하였으며, 향후 지역의 특성을 고려한 가뭄 피해 저감 정책 마련이 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1219-1230
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• 2008

여름철 홍수시 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층수에 비해 낮은 수온과 높은 부유고형물질(SS) 농도를 가지므로 주변수에 비해 상대적으로 높은 밀도를 가지게 된다. 이러한 밀도차로 인해 형성된 밀도류의 저수지 내 진행과정은 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 하천수 밀도류의 거동분석은 저수지 수질관리를 위한 현장조사의 최적화, SS와 영양염류 등 오염물질의 이송 확산 해석에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 기존 연구를 통해 검증된 2차원 수치모델을 이용하여 다양한 홍수규모에서 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 거동 특성인 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐축 도달시간($t_a$), 감소율(${\beta}$)을 분석함으로써 저수지 수질관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 모의조건은 평수년이었던 2004년 6월 13일부터 7월 3일 동안 발생한 홍수사상의 수문곡선을 기준으로 유입 유량의 규모를 10개의 등급으로 나누었으며, 초기 성층조건은 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수(Fri)로 나타내었으며, 10개의 $Fr_i$ 조건별로 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i,\;t_a$, SS의 ${\beta}$값 등을 산정하였다. 연구결과 $d_p,\;X_p,\;d_s,\;h_i$는 대체로 $Fr_i$ 값과 비례하여 증가하였으며 중층류의 진행속도도 빨라지는 경향을 나타내었으나, 저수지 지형변화에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 정상상태를 가정하는 Hebbert 식은 저수지 수위변화와 지형변화를 고려하지 못하기 때문에 수치모델 보다 $d_p$값을 과대 산정하였다. 유입 SS 농도의 감소율(${\beta}$)은 $Fr_i$가 클수록 작아지는 경향을 보였으나, $Fr_i$>9.0에서는 난류혼합효과 때문에 다시 증가하였다. 연구결과는 저수지운영 실무자들이 홍수규모별로 탁수의 초기 거동특성을 간단히 예측하는 목적으로 사용할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제18권3호
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• pp.232-243
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• 2016

수질오염총량관리제에서 유역 수질관리 전략을 수립하기 위해서는 수질 항목간 영향관계를 파악하는 것과 함께 유역내의 환경기초시설 방류와 상류 및 지류 하천 부하가 유역 하류에 위치한 목표수질 설정지점의 수질에 미치는 영향을 규명하는 것이 필요하다. 이에 본 연구에서는 지류 및 본류 구간내의 환경부 수질측정자료와 환경기초시설 방류수 측정 자료를 이용하여 오염물질 간의 영향을 파악하고, 단위유역 말단의 수질에 미치는 오염원추적을 실시하였다. 대상유역은 도시지역과 비도시지역 특성을 모두 가지며, 수질오염총량제에서 금호A, 금호B, 금호C 유역으로 구성된 금호강유역으로 설정하였다. FDC(Flow duration curve) 분석을 통해 유량을 5개의 유황 등급별로 군집화 및 상관성분석이 수행되었고, 이를 통해 목표수질 설정지점의 수질을 악화시키는 원인이 되는 지점과 수질항목을 보다 명확하게 규명할 수 있었다. FDC 분석과의 연계를 통해 오염물질 추적의 도구로 사용될 수 있으며, 이를 통해 수질오염총량관리 목표수질 설정 지점에 대한 유역 수질관리 전략을 보다 효율적으로 수립할 수 있을 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.229-238
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• 2024

이 연구에서는 박테리아 기반 악취저감 키트의 악취제거 성능을 평가하였다. 박테리아는 악취오염원인 암모니아(NH₃), 황화수소(H₂S), 총질소(T-P) 및 총인(T-N)을 제거할 수 있는 Rhodobacter capsulatus, Paracoccus limosus 및 Brevibacterium hankyongi를 사용하였다. 사용된 소재들은 박테리아와 다공성골재(팽창질석, 제올라이트 비드, 활성탄)이며, 제거 메커니즘에 따라 소재들의 융합을 달리하였다. 물리적 흡착 메커니즘을 갖는 소재들(제올라이트 비드 및 활성탄)은 악취오염원(NH₃, H₂S, T-P 및 T-N)의 농도 저감율이 점차 둔화되어 48시간 이후부터 더 이상의 악취오염원의 농도의 저감 효과가 없었다. 생물학적 흡착 메커니즘으로 악취를 제거하는 박테리아가 고정화된 팽창질석은 지속적인 농도 저감으로 108시간 이후에 악취오염원의 농도가 0 ppm에 도달하였다. 결과적으로 실제 하천수에서 물리적 흡착 메커니즘을 갖는 소재들의 악취제거 성능은 환경부에서 제시하고 있는 악취 배출허용 기준을 만족하지 못한 반면, 박테리아가 고정화된 팽창질석은 악취 배출허용 기준을 만족하였으며, 수질도 1등급으로 평가되었다.

• 생태와환경
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• 제41권2호
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• pp.228-236
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• 2008

본 연구에서는 어류 메트릭 속성을 이용한 우리나라의 정수생태계 건강성평가 모델을 적용하기 위하여 국내 인공호인 남양호를 대상으로 2005년 10월과 2006년 5월 2차례에 걸쳐 생태 건강성 평가를 실시하였다. LEHA 모델은 생물학적 변수, 물리적 변수, 화학적 변수를 포함한 총 11개의 메트릭으로 구성되어 있다. 상기 변수의 시공간적인 분석을 위해 남양호의 상류부에서 하류부까지 6개의 지점을 선정하였다. 남양호의 생태 건강성 평가 결과 내성종($M_3$)이 80%로 나타났으며, 잡식종($M_4$)이 92%로 나타나 섭식구조의 단순화로 인하여 내성종과 잡식종의 우점현상을 보였으며, 특히 외래종의 상대 풍부도($M_7$)가 8%로 나타나 생태계가 교란되어 생태건강성이 크게 악화된 것으로 나타났다. 상기 LEHA 다변수 모델을 이용한 남양호의 생태 건강성 평가 결과, 생태 건강성 지수의 평균값은 24.3(n=12)으로서 안과 한(2007)의 등급에 의거하였을 때 "악화상태"로 나타났다. 지점별 LEHA 모델값은 $21{\sim}26$의 변이를 보여 낮은 건강성을 갖는 것으로 나타났으며, 장마철 집중강우에 의하여 시간적인 변이가 발생되었다. 전기전도도와 엽록소-$\alpha$를 이용한 부영양화지수(TSI)는 장마 후보다 장마 전에 더 높게 나타났다.

• 환경생물
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• 제25권4호
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• pp.385-393
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• 2007

본 조사에서는 경기도 경안천의 중류에 위치한 소형보를 철거한 이후에 변화된 저서성 대형무척추동물의 군집을 조사하였다. 조사는 보가 있었던 지점의 상류와 하류, 그리고 중류 (보의 자리)에서 보의 철거 후 4회 (2004년 11월, 2005년 5월, 2006년 1월, 그리고 2006년 5월)에 걸쳐 Surber sampler (50$\times$50 cm, 망목 0.25 mm)로 정량채집을 하였다. 조사의 결과, 조사지역에서는 총 4문 5강 11목 27과 35속 46종의 저서성 대형무척추동물이 출현하였으나, 조사시기별 출현종수는 지점당 3$\sim$17종으로 차이가 컸다. 상류지점은 보의 철거 1년 이후부터 점차 여울이 형성되고, 하상물질이 다양화 되는 등 서식환경이 바뀌자 종수가 점차 증가하였고, 분류군의 조성도 점차 다양하게 바뀌었다. 우점종은 대부분 오염에 내성이 강해 도시하천에 풍부한 깔따구류(Chironomidae sp.)와 실지렁이류(Tubificidae sp.)였고, 일부 지점에서 줄날도래(H. kozhantschikovi)가 제2우점종으로 나타났다. 보의 철거 약 1년후부터 우점도지수는 낮아지고, 종다양도지수는 높아지는 경향을 나타냈다. 상류 지점에 여울이 형성되면서 줄날도래류(Hydropsychidae spp.)가 증가하자 collector-filterers의 비율이 증가하였고, 납작하루살이류 (Heptageniidae spp.) 등의 clingers, 꼬마하루살이류 (Baetidae spp.)등의 swimmers의 비율 또한 상대적으로 증가하였다. 저서성 대형무척추동물에 의한 수환경 등급을 나타내는 군오염지수(GPI)와 수환경평가지수(ESB) 모두 보의 철거 이후 상류지점에서 수환경의 개선효과를 가져온 것으로 나타났다.