• 한국수자원학회논문집
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• 제45권11호
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• pp.1107-1119
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• 2012

본 연구의 목적은 도시하천으로 복원된 청계천유역의 실시간 홍수예보를 위한 flow nomograph를 개발하고, 실측자료를 통해 flow nomograph의 적용성을 검토하는데 있다. 본 연구의 적용대상 지역인 청계천 유역은 높은 불투수율, 짧은 도달시간 및 복잡한 수문학적 특성을 갖고 있어 기존 강우-유출 모형에 의한 홍수예측 방법의 선행시간 확보 측면에서 실효성을 거두지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 홍수예보 선행시간을 확보하기 위해 강우정보만으로도 홍수예보가 가능한 flow nomograph를 개발하였다. Flow nomograph는 강우강도, 강우지속시간 등의 강우변수와 유량, 수위간의 상관관계를 구한 것이다. 본 연구에서는 Flow nomograph 개발과정에서 예보 기준 설정을 위해 홍수예보 지점을 선정하여 지점별 기준 홍수위를 산정하였으며, 다양한 홍수사상을 반영하기 위해 가상 강우시나리오를 설정하여 강우조건별 강우강도와 강우지속시간을 산정하였다. 또한 수위-유량관계 곡선식을 이용하여 기준 홍수위에 따라 홍수량 범위를 결정하고, SWMM모형을 이용하여 강우조건에 따른 지점별 홍수량을 산정하여 예보지점별로 기준홍수 위에 따른 홍수량을 산정하였다. 산정된 강우 시나리오에 따른 강우정보와 기준 홍수위에 따른 홍수량을 이용하여 flow nomograph를 개발하였으며, 이를 실제 홍수사상에 적용하여 평가하였다. 평가 결과 청계천 유역에 대해 flow nomograph의 적용성이 높은 것으로 나타났다. 향후 청계천과 같은 도시하천유역의 홍수예측 방법으로 활용도가 높을 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.321-331
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• 2008

본 연구에서는 경기만과 한강하구 연안에 대하여 물리학적인 특성을 파악하고, 대표적인 인자인 조위에 대한 불확실성을 분석하기 위해 MIKE 21의 HD (HyDrodynamics only)를 이용하였다. 기준 실험을 포함하여 하천유량 4가지, 격자 간격 2가지, 경계조건 4가지 그리고 수심 4가지 등 총 15개의 경우에 대해 실험을 수행하였다. 평균조차의 편차에 대한 RMSD(제곱평균제곱근편차, root mean square deviation)를 추정하였다. RMSD는 영국의 자연환경조사회(NERC, 1975)가 도입한 이래로 수문자료 적합도 분석을 위해 자주 사용되어 왔으며 가장 작은 값이 모형에 적합한 것이다. 평균조차 RMSD가 염하수로에서 0.1148로 가장 크며 연평도에서 0.0400으로 가장 작게 산출되었다. 결과적으로 조석(평균조차)은 외해보다 개발이 집중되는 연안과 하구역에서 불확실성이 큰 것으로 판단 할 수 있다. 또한 원수심을 10% 하향조정한 경우 평균조차 RMSD가 0.1540으로 가장 크게 산출되었으며, RMSD의 비교결과는 격자간격($0.0759{\sim}0.0851$), 경계조건($0.0376{\sim}0.0788$) 및 하천유량배분($0.0318{\sim}0.0471$)보다는 수심($0.0478{\sim}0.1540$)의 영향이 가장 큰 것으로 해석 가능하다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권8호
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• pp.617-622
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• 2011

수질오염총량관리제는 유역에 설정된 목표수질을 달성하기 위해 허용부하량 이내로 오염물질의 배출량을 관리하기 위해 도입되었다. 그 동안 수질오염총량관리제를 시행해오면서 수많은 시행착오와 문제점들이 발생하여 이를 개선하기 위한 제도적, 기술적 보완이 이루어져 왔으나, 제도의 효율적인 시행을 위해 근본적인 개선이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수질오염총량관리제의 합리적 시행을 위한 개선방안을 새로운 시각에서 제시하고자 한다. 수질오염총량관리제의 시행에 있어 무엇보다도 먼저 지류하천의 수질 유량모니터링을 위한 대상하천의 규모, 측정시기, 항목 및 주기 등을 포함하는 시스템 구축을 통하여 모니터링을 수행하여야 한다. 모니터링 결과를 바탕으로 해당유역의 이수 및 생태목적에 맞도록 대상물질 및 목표수질을 설정하고, 전체유역을 대상으로 기본계획을 수립하여야 한다. 목표수질을 초과하는 유역만을 대상으로 수질 개선을 위한 시행계획을 수립하고, 시행계획에 따른 해당유역의 목표수질 만족여부를 주요내용으로 하는 이행평가를 매년 수행해야 한다. 최종적으로 해당유역에 설정된 목표수질을 만족하지 못하거나, 대상항목 또는 목표수질이 변경되면 동일한 순으로 절차를 반복하게 되고, 해당유역에 설정된 목표수질을 만족하면 해당유역의 수질오염총량관리제를 종료하면 된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제2권1호
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• pp.102-112
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• 1999

히로시마만에 존재하고있는 간석지에 있어서 유입하천의 유무, 폐쇄성 등의 환경조건이나 조성 후 경과연수가 다른 인공간석지 7개소와 자연간석지 3개소를 선정해 간석지 토양에 있어서 물리화학적 및 생물학적인 구조나 유기물분해기능에 관해 비교 검토하였다. 또한 인공간석지에 있어서는 입지장소, 조성방법, 조성 후 경과연수 등의 차이에 의한 영향, 자연간석지와 동일하게 조성하기 위한 조성인자를 검토해서, 아래와 같은 결과를 얻었다. 인공간석지는 자연간석지와 다른 특성을 갖고 있는 것과 그렇지 못한 것으로 분리되었다. 그렇지만 대부분이 자연간석지와 전혀 다른 특성을 나타내었다 토양구조 중에서 가장 다르게 나타난 것은 세균수, 실트함유량, 유기물함유량을 들 수 있으며, 각 실험 항목이 인공간석지 보다 자연간석지가 높은 값을 나타내었다. 자연간석지와 현저하게 차이를 보인 세균수, 실트함유량 및 유기물함유량에 관해서, 각 인공간석지의 조성 후 경과연수, 표면구배, 유입 하천의 유무, 폐쇄성 등의 조성 인자와의 상관성을 분석 했지만, 명확한 상관관계는 알 수 없었다. 자연간석지와 유사한 토양구조 특성을 갖기 위한 간석지를 조성하는 데에는, 간석지 전면에 있어서 해수로부터 실트 성분이 침강 가능한 장소의 선정이 중요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2179-2183
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• 2008

지금까지 분포형 모형 개발에 대한 많은 노력이 있음에도 불구하고 여러 제약사항들에 의해 잠재력을 보여주는 정도로 활용되어 왔으나, 최근 급속도로 발전하는 컴퓨터의 계산능력, DEM 등 디지털정보의 구축이 진행되어 오고 있고, GIS 및 인공위성 영상기법의 발달로 공간적인 비균질성을 고려하여 유출과정에서 운동역학적인 이론을 기반으로 물의 흐름을 수리학적으로 추적해 나가는 물리적기반의 분포형 유출모형의 활용도가 높아지고 있다. 본 모형개발에 있어 이론적 배경이 된 모형은 1998년부터 일본 교토대학 방재연구소 코지리 연구실에서 개발 중인 Hydro-BEAM으로 유역 물순환의 건전성을 평가하기 위하여 장기간의 유역 내 유량, 수질을 시계열 및 공간적으로 파악하여 유역의 영향평가를 위해 개발된 물리적 기반의 격자구조를 가진 분포형 장기유출 모형이다. 유출량 계산은 유역내 수평 유출량산정 모듈로서 평면 분포형의 격자형을, 연직 분포형으로는 $A{\sim}B$층의 수평유출량은 하천으로 유입하고, C층은 하천유량에 영향을 미치지 않는 지하수층으로 가정하는 다층모형을 이용해서 A층, 지표 및 하도흐름은 운동파 법(kinematic wave)으로, $B{\sim}C$층의 유출량은 선형저류법으로 계산하는 모형이다. 본 연구에서는 격자흐름방향을 4방향에서 8방향으로 개선하였고, 모형의 각종 수문매개변수들을 GIS와 연계하여 직접 입력할 수 있도록 하였으며, 물리적기반의 침투과정을 모의할 수 있도록 Green & Ampt모듈을 추가하고, 향후 레이더 강우 및 수치예보강우의 홍수유출예측을 염두에 두고 격자강우량을 활용할 수 있도록 하는 등 홍수유출해석을 위한 분포형 강우-유출모형으로 개선 하였고, 이를 남강댐유역에 적용해 봄으로써 모형의 적용성을 검토해 보고자 하였다. 홍수기동안의 지표흐름과 지표하 흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있었으며, 전처리과정으로서 ArcGIS 혹은 ArcView등의 GIS 프로그램을 이용하여 모형에 필요한 ASCII형태의 입력 매개 변수 자료들을 가공하였다. 또한 후처리과정으로서 모형의 수행결과인 유역내의 유출량 분포 등을 GIS상에서 나타낼 수 있도록 ASCII형태로 출력하도록 구성하였다. 남강댐유역을 대상으로 유역을 500m의 정방형 격자로 분할하고 수계망을 통하여 유역 출구까지 운동파이론에 의해 추적 계산하였으며, 수문곡선 비교결과 재현성 높은 결과를 보여주었다. 모형의 정확성 및 실용성에 대한 보다 정확한 평가를 위해서는 향후 다양한 강우 사상 혹은 다양한 크기의 유역에 대한 유출량의 재현성 및 매개변수 등에 검증이 이루어져야 할 것이다.

• 생태와환경
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• 제34권3호통권95호
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• pp.192-198
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• 2001

경안천과 팔당호 유입부는 하수처리장 배출수와 미처리된 생하수의 영향이 큰 곳이다. 자연조류 개체군을 이용한 희석법(bioassay)으로 배출농도 및 수질의 fertility를 평가하였다. $NH_4$, SRP 및 SRSi의 농도와 조류 생물량은 정상관 관계로서 특히 P에 대한 상관성에 대해 유의포가 높았다(r=0.959, p<0.001).배양 초기 농도에 비해 하수처리장과 생하수의 $NH_4$는 96%, 7%, SRP는 78%, 66% 및 SRSi는 97%, 60% 감소하였으나 NO3는 변화가 없거나 오히려 증가한 경향을 보였고, chl-a범위는 $20{\sim}125\;{\mu}g/l$로서 최대 89배 증가하였다. Chl-a와SRP의 관계로부터 조류 생물량을 중영양 기준(<25\;{mu}g$\;chl-a/l$) 이하로 유지할 경우 배출 P농도는 $83\;{mu}g\; P/l$에 해당하였다. 또한 이 기준을 고려하여 하천 유량의 희석에 의존할 경우 현재 유량보다 $16{\sim}25$배의 수량이 요구되었다. 수량 확보는 현실적으로 매우 어렵기 때문에 조류 생장을 촉진하는 $NH_4$, SRP의 저감을 위한 고도하수처리는 필수적이다.

• 한국해양학회지
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• 제30권3호
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• pp.147-162
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• 1995

큰 潮差 지역인 금강 鹽河口의 潮流과 江水流入에 의한 순환과 이에 따른 부유물질의 이동을 알아보기 위해 1990년부터 1992년까지 세 정점에서 潮流 및 浮游퇴적물질 농도를 관측하였다. 이 염하구의 가장 외해쪽 관측점에서는 漲潮流 와 落潮流의 수직 구조는 거의 대칭형을 나타내고 있다. 또, 남측 수로에서는 漲 潮流가 全水層을 통해서 우세하나 북측 수로에서는 상층과 저층에서는 落潮流가 우세하고 중층에서는 漲潮流가 우세하였다. 남측 수로에서의 최대유속은 漲潮流 시에 중층에서 174 cm/s이었으며, 북측 수로의 최대 유속도 漲潮流시 중층에서 148 cm/s로 기록되었다. 반면에 표층과 저층에서는 최대유속 110.6 cm/s의 강한 유속이 落潮時에, 92.1 cm/s이 漲潮시에 각각 기록되었다. Hansen and Rattray 의 scheme에 의하면 금강 鹽河口는 Type 3로 분류될 수 있다. 즉 이 鹽河口의 수층은 漲潮流에 의해서 成層化하고 高潮後의 落潮流는 수층간의 밀도차를 줄여 서 亂流化한다. 이곳의 저층 흐름은 일반적으로 난류성이다. 한 조석 週期당 부유 물질의 이동량은 潮差와 하천유량에 달려있다고 생각된다. 관측기간중 최대의 부 유물질 이동은 하천유량이 최소였던 1991년 5월중 남측 수로에서의 측정치에서 초당 20.61톤으로 나타났으며, 최소 이동은 최소 潮差 기간인 1992년 7월에 북측 수로에서 초당 0.65톤으로 나타났다. 본 연구해역의 강한 해저전단속도는 창조류 기간 동안에 해저퇴적물을 침식시키며, 상대적으로 긴 落潮 기간은 이들 부유퇴적 물을 외해쪽으로 운반시키고 있다. 정상적인 강수 유입 조건하에서는 대부분의 부유물질이 남측 수로를 통해서 운반되나 강수의 유입이 많아지는 경우에는 오히 려 북측 수로를 통한 부유물질의 이동이 더 크다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제4권3호
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• pp.43-50
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• 2004

본 연구에서는 갈수시 하천에 순간적으로 유입되는 오염물질에 대해 댐방류량 변화에 따른 플러싱 효과를 분석하였다. 한강하류부(잠실수중보${\sim}$신곡수중보)에 RMA-2 및 RMA-4 모형을 적용하였으며, 유로특성을 반영할 수 있도록 종확산계수는 $50m^2/s$을 사용하였다. 댐방류량은 1시간동안 $500m^3/s,\;1000m^3/s,\;1500m^3/s,\;2000m^3/s$로 변화시켰으며, 갈수시 유량은 $200m^3/s$로 고정하였다. 정체되어 있는 경우와 순간적으로 유입되는 경우, 성산대교 부근에서 농도가 1ppm 이하로 떨어지는 시간을 각 유량별로 분석하였다. 댐방류량이 증가할수록 희석시간이 단축되는 것을 알 수 있었고, 댐방류량과 희석시간이 선형관계가 있는 것으로 나타났다. 순간적으로 유입된 오염물질이 정체된 오염물질의 경우보다 댐방류량에 민감하게 영향을 받으며, 댐방류량에 의한 플러싱을 시도할 경우에는 본류의 오염물질이 지류로 역류하는 범위를 파악할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.336-340
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• 2007

국내 산업 및 기능적 측면에서 중추역할을 수행하고 있는 부산 울산 인천 등 전체 도시의 40%를 이루고 있는 해안도시들이 하천범람과 같은 홍수피해, 해일피해 등에 대한 체계적인 대비가 전무한 실정으로서 본 연구는 모형화 기법을 이용하여 해안도시홍수 경보발령 기준안을 도출하고 이를 실 수문관측 자료를 이용한 검정을 통해 경보발령 기준안의 문제점을 파악하여 그 개선방향을 제시하였다. 대상유역은 대표적 해안도시하천의 특성을 지니고 있는 부산시 온천천유역으로 강우-수위 관측 모니터링 시스템을 구축, 운영을 통해 10분 간격 강우 및 수위 자료를 구축하였으며, 수위 자료는 수위 유량 관계곡선을 이용하여 유량으로 환산하였다. 미계측 상태에서의 수리 수문 모형화를 통해 도출된 경보발령기준안에 대한 평가 및 문제점 도출을 위해 본 연구는 유역내 실시간 수문관측을 통해 얻은 강우 및 유출 특성 자료를 이용하였다. 대상 유역내 경보발령 지점인 세병교 지점의 20분 누가기준 경보발령 기준우량은 한계수위 $H_{c1},\;H_{c2},\;H_{c4}$인 경우 각각 4mm, 5mm, 6mm로서 20개월 동안 이러한 기준을 이용하여 관측된 강우사상 중 경보발령 기준안의 평가가 가능한 26개의 강우사상을 분류할 수 있었다. 그 결과 약 60%의 강우사상(case_1)이 성공한 경보발령 기준우량 임을 관측할 수 있었으며 이러한 발생강우에 대해 $20{\sim}150$분의 대피여유시간을 확보할 수 있었다. 그러나. 경보발령에 실패한 40%의 강우사상은 발생 강우의 총강우량이 대체적으로 적은 경우 및 지속기간 동안 경보발령기준에 준하는 강우를 발생하였으나 수위에 영향이 미비하여 한계수위에 도달하지 못한 경우(case_2), 20분 누가강우는 기준에 도달하지 않았으나 강우 지속시간이 길어 이미 선행강우로 인해 경보발령 이전에 한계수위를 넘어서는 경우(case_3)로서 분석되었다. 이러한 실패한 경보발령의 경우에 대한 원인분석 결과, 기존의 모형화를 통해 고려되지 못하였던 해안도시 홍수의 특성 중 총강우량에 대한 고려, 선행강우 여부 및 강우 지속시간, 지속시간 내 강우집중도 그리고 선정지점 내 조위의 영향과 유역내 합류식 하수관거 시스템의 영향 등 자연유역과는 다른 다소 복잡한 요소를 고려한 해안도시홍수 경보발령 기준에 대한 개선이 필요함을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.831-835
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• 2007

금강은 우리나라 중부 내륙에서 서해로 흐르는 유로연장 401km, 유역면적이 전 국토면적의 약 10%에 해당하는 $9,886km^2$에 이르는 남한의 5대강 중 하나이다. 1981년, 이 강의 하구로부터 150km 상류지점인 대전시 동북쪽 16km, 청주시 남쪽 16km의 대전시와 충청북도가 만나는 지점에 대청다목적댐이 준공되었다. 대청다목적댐은 높이 72m, 길이 495m, 체적 123만$4,000m^3$의 콘크리트 중력식 댐과 석괴식 댐으로 구성된 복합형 댐으로서, 이 댐의 주요시설로는 저수용량 14억9,000만$m^3$의 본 댐과 조정지 댐이 있다. 그 후 1992년에는 대청 조정지 댐 하류 200m 지점에 현도 지방 산업단지 취수장(시설용량: $17,600m^3$/일)이 건설되었으며, 통상 하루 약 7,500톤의 물을 인근의 공단에 공급해오고 있다. 하지만 최근, 취수량이 급격히 감소됨에 따라, 인근 공단으로의 물 공급에 많은 어려움이 발생하고 있다. 이에 대한 대처 방안으로서 한국수자원공사는 취수장 관리자의 요구에 따라 조정지 댐 방류 수문 위치조정 및 방류량 조절 등의 조치를 취하고 있지만, 그 효과는 정량적으로 검토되어지지 않았다. 그러므로 본 연구에서는 위에서 명기한 조치의 실효성을 파악 하고자, 수문의 위치변화에 따른 취수구 부근의 수리특성을 조사하였다. 구체적인 조사항목은 다음과 같다. 첫째, 하천용 유량측정장비 (StreamPro ADCP (Teledyne RD Instruments))를 이용한 방류구와 취수구 사이의 유량 조사 둘째, 다 항목 수질 및 3차원 유속 측정장비 (ADV6600 (Sontek / YSI, Inc.))를 이용한 취수구 앞에서의 유속, 유향 및 수위변동 조사 셋째, 수위계 (Orphimedes (OTT MESSTECHNIK GmbH & Co. KG)) 및 파고계 (Compact-WH (Alec Electronics Co., Ltd.))를 이용한 하천을 횡단하는 취수구 좌 우 지점에서의 수위변동 모니터링 그 결과 방류수문의 위치변화에 따른 취수구 인근의 수리학적 특성은 조정지 댐의 방류수문으로부터 약 100 - 150 m 하류의 횡단면에서는 유속분포의 차이가 발견 되었으나 하류로 흐름이 진행됨에 따라 그 차이는 감쇄되고 약 200m 떨어진 취수구 앞의 횡단면에서는 유속분포가 거의 동일함을 알 수 있었다.