• 한국물환경학회지
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• 제34권6호
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• pp.579-590
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• 2018

The lakes' metabolism bears important information for the assessment of the carbon budget due to the accumulation or loss of carbon in the lake as well as the dynamics of the food webs through primary production. A lake-scale metabolism is evaluated by Gross Primary Production (GPP), Ecosystem Respiration (R), and Net Ecosystem Production (NEP), which is the difference between the first two values. Methods for estimating GPP and R are based on the levels carbon and oxygen. Estimation of carbon is expensive because of the use of radioactive materials which requires a high degree of proficiency. The purpose of this study was to estimate Lake Daecheong ecosystem metabolism using high frequency water temperature data and DO measurement sensor, widely utilized in the field of water quality monitoring, and to evaluate the possibility of using the application method. High frequency data was collected at intervals of 10 minutes from September to December 2017 by installing a thermistor chain and a DO sensor in downstream of Daechung Dam. The data was then used to estimate GPP, R and NEP using the R public program LakeMetabolizer, and other metabolism models (mle, ols, kalman, bookkeep). Calculations of gas exchange coefficient methods (cole, crusius, heiskanen, macIntyre, read, soloviev, vachon) were compared. According to the result, Lake Daecheong has some deviation based on the application method, but it was generally estimated that the NEP value is negative and acts as a source of atmospheric carbon in a heterotrophic system. Although the high frequency sensor data used in this study had negative and positive GPP and R values during the physical mixing process, they can be used to monitor real-time metabolic changes in the ecosystem if these problems are solved.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3B호
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• pp.257-267
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• 2010

홍수사상은 크게 첨두홍수량, 홍수용적, 지속기간 등과 같은 서로 상관된 세 가지의 요소에 의해 특성화되어진다. 그러나 그동안 수공학적 계획이나 설계 등을 위한 홍수빈도 해석에서는 주로 첨두홍수량 한가지 요소에 초점을 맞추어 홍수빈도 해석을 수행해 왔다. 이러한 단변량 홍수빈도 해석은 서로 상관된 홍수사상 요소 사이의 복잡한 확률적 거동을 분석하는 데 있어 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 Gumbel 혼합모형, 이변량 감마분포, 이변량 핵밀도 함수 등 세 가지의 이변량 빈도해석 방법을 적용하여 이변량 빈도해석을 수행하고 그 결과를 단변량 빈도해석 방법의 결과와 비교 분석하였다. 소양강댐의 35개년 일 유입량 자료와 대청댐의 28개년 일 유입량 자료에 대해 각각의 홍수사상을 분리하고, 홍수사상 자료의 통계량과 매개변수, 최적 광역폭 등을 산정한 후 자료의 적합도 검정과 결합분포의 적합도 검정 등의 과정을 거쳐 첨두홍수량과 홍수용적의 조합을 고려하여 결합분포와 결합 재현기간 등을 추정하였다. 이처럼 세 가지 방법의 이변량 빈도해석을 통해 추정된 결과를 단변량 홍수빈도 해석의 결과와 비교 분석함으로써 각 방법의 상관성을 파악할 수 있었고, 이변량 홍수빈도 해석의 특성에 의해 도출된 결과를 토대로 이변량 홍수빈도 해석의 적용성에 대하여 검토하였다.

• 한국습지학회지
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• 제22권1호
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• pp.49-58
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• 2020

경작지의 과다 비료와 퇴비의 사용은 토양내 양분 축적을 증가시키며 잉여 양분은 지표유출 및 지하유출 과정을 통해 수질 오염과 녹조발생 등을 유발시킨다. 또한 토양내 과다 양분축적과 함께 지속적 작물 재배는 토양의 산성화를 초래하여 토양의 물리적 구조를 변화시켜 양분의 침출을 더욱 증가시킨다. 대청호 저수구역 내 경작은 대청호의 수질에 직접적 영향을 주기도 하며, 대청댐 수위상승시 침수되어 토양 내 양분이 용출되기도 한다. 본 연구는 대청댐 저수구역 내 경작지의 물리화학적 성상을 분석하여 대청호 수질관리 대책수립에 활용가능한 기초자료를 제공하고자 수행되었다. 대청호 저수구역 경작지 토양은 잉여양분이 이동 가능한 Sandy Loam 토양으로 분류되었다. 작물별 토양내 화학적 성상은 작물별 서로 다른 시비량에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 농민의 경작방식과 미기후 변화 등도 경작지 토양의 화학적 성상변화에 영향을 주는 것으로 평가되었다. 경작지 토양내 양분양은 지하수 및 인근 하천의 수질 및 대청호 주요 녹조발생에 영향을 주는 것으로 나타났다. 논에서의 양분유출은 봄철 강우시 집중되었으며, 밭에서의 양분유출은 여름에서 가을까지의 기저유출 및 멀칭으로 인한 지표유출 등이 영향을 주는 것으로 나타났다. 하천내부의 과다한 식생과 경작지의 유기성 농업잔재물도 하천의 유기물 및 영양염류 증가에 기여하는 것으로 평가되었다. 본 연구결과는 대청호 녹조발생 저감을 위한 저수구역내 경작지 관리를 위한 우선 관리지역 지정 및 관리기법 선정에 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권1호
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• pp.59-71
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• 2013

신뢰성 있는 홍수빈도해석을 수행하기 위해서는 충분한 홍수량 및 강우자료가 필요하다. 강우자료의 경우 우리나라 대부분 지역에서 30년 이상의 극치자료가 활용이 가능한 반면 홍수량 자료는 상대적으로 충분한 자료가 확보되지 않아 신뢰성 있는 빈도해석이 어려운 실정이다. 이에 따라 강우모의 기법에 근거한 홍수빈도곡선 유도방안연구가 몇몇 연구에서 제안된 바 있으나, 기본적으로 입력된 강우의 빈도와 홍수의 빈도가 동일하다고 가정함으로 인하여 발생하는 불확실성이 상당부분 내포되어 있다. 이러한 점에서 본 연구의 목적은 강우모의기법과 불확실성 분석이 고려된 홍수빈도곡선 유도방법을 개발하는 것으로 홍수빈도곡선을 유도하는데 있어서의 핵심은 미래에 발생 가능한 극치강수량을 효과적으로 재현할 수 있는 강수량 모의발생 기법과 강우-유출관계의 불확실성 분석에 있다. 본 연구에서는 극치강수량 모의를 위해 불연속 Kernel Pareto 분포를이용한 다지점 강수모의기법과 Bayesian HEC-1 (BHEC-1) 모형을 연계하여 본연구의 대상유역인 대청댐 유역의 강우-유출 관계의 불확실성을 고려한 홍수빈도곡선을 개발하고 모형의 적합성을 평가하였다. 최종적으로 기존 홍수빈도결정방법과 비교를 통해서 모형의 적합성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.347-355
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• 1997

본 연구에서는 자연계의 적응 및 도태에 의한 Darwin의 진화과정을 수학적으로 체계화시킨 유전자 알고리듬(genetic algorithm)을 다목적댐의 홍수추적모형으로 사용되고 있는 저류함수법의 매개변수 추정에 적용하였다. 유전자 알고리듬은 생명체의 자연도태 원리를 수학적인 학습영역으로 적용한 탐색 알고리듬의 일종으로 매개변수의 추정은 개체유전과 적자생존법칙을 통해 설정된 모형의 성능을 개선시켜 나감으로써 최적값에 도달하게 된다. 수문순환계의 복잡한 과정을 개념적으로 모형화한 저류함수모형에 대한 유전자 알고리듬의 적용성을 평가하기 위하여 대청댐의 홍수기록을 선정하여 매개변수를 조정하고 검증을 위하여 사용하였다. 여기서, 각 홍수사상은 기존의 경험공식에 의해 산정된 매개변수값으로 모의하였고 유전자 알고리듬에 의한 매개변수의 보정은 50세대로 한정하여 3회씩 실시하여 비교·분석하였다. 그 결과 유전자알고리듬을 적용했을 때에 보정전과 비교하여 첨두홍수량 및 첨두홍수량의 도달시간 등 모든 면에서 향상되었으며 민감도 분석결과에서는 매개변수 Rsa, f1의 민감도가 가장 큰 것으로 나타났다. 이를 토대로 수문계에서 강우-유출모형인 저류함수법의 매개변수 산정에 대한 유전자 알고리듬의 적용성을 입증하였으며, 저류함수모형의 적용시 매개변수 산정을 위하여 사용되고 있는 경험공식과 비교·검토함으로써 홍수조절업무에 개선에 활용하고자 하였다.

• 미생물학회지
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• 제34권4호
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• pp.188-193
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• 1998

대청호의 주요 정점에서 수화의 발생 및 소멸에 따른 환경요인의 변화와 시안세균, 종속영양세균, 그리고 Anabaena cylindrica 생장억제미생물 분포도의 상관관계를 확인하였다. 수온은 온대지역 수계에서 확인할 수 있는 전형적인 변화 양상을 나타내었다. pH와 용존산소량, 클로로필 a는 수화 발생기에 높고, 수화의 소멸과 함께 그 농도가 낮아졌다. 조사정점에서는 인이 1차 생산력의 제한요인으로 작용하며, 수화발생기에는 수중생물에 의해 질소고정이 이루어짐으로써 총질소의 농도가 상승하였다. 조사정점에서 시안세균은 6월 17일부터 분포하기 시작하여 11월 10일까지 Anabaena sp., Aphanizomenon spp., Microcystis spp., Oscillatoria spp., Phormidium spp. 등이 관찰되었다. Anabaena spp.는 7월 23일부터 9월 22일까지 비교적 높은 분포도를 보였고, 9월 29일 이후에는 완전히 소멸하였다. 수화발생기에 종속영양세균과 시안세균 군집은 서로 반비례적으로 변화하였다. Anabaena spp.의 개체군이 증가 또는 사멸하는 시기에 A. cylindrica 생장억제미생물의 분포도가 높았고, A. cylindrica 생장억제미생물 개체수가 감소하면서 종속영양세균의 개체수가 증가함으로써 세가지 생물군의 군집 사이에는 일정한 연관성이 있음을 확인할 수 있었다. 이상의 결과는 자연수계 분포하는 미생물은 시안세균의 생장 조절자 역할을 하며, 특히 수화의 소멸 과정에는 이들 미생물이 지대한 역할을 한다는 사실을 의미한다.