• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.5
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• pp.389-406
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• 2011

The objective of this study is to examine the climate change impact assessment on Korean water resources considering the uncertainties of Global Climate Models (GCMs) and hydrological models. The 3 different emission scenarios (A2, A1B, B1) and 13 GCMs' results are used to consider the uncertainties of the emission scenario and GCM, while PRMS, SWAT, and SLURP models are employed to consider the effects of hydrological model structures and potential evapotranspiration (PET) computation methods. The 312 ensemble results are provided to 109 mid-size sub-basins over South Korean and Gaussian kernel density functions obtained from their ensemble results are suggested with the ensemble mean and their variabilities of the results. It shows that the summer and winter runoffs are expected to be increased and spring runoff to be decreased for the future 3 periods relative to past 30-year reference period. It also provides that annual average runoff increased over all sub-basins, but the increases in the northern basins including Han River basin are greater than those in the southern basins. Due to the reason that the increase in annual average runoff is mainly caused by the increase in summer runoff and consequently the seasonal runoff variations according to climate change would be severe, the climate change impact on Korean water resources could intensify the difficulties to water resources conservation and management. On the other hand, as regards to the uncertainties, the highest and lowest ones are in winter and summer seasons, respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1253-1257
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• 2010

강원도 홍천군 내면에 위치한 비점오염 관리지역의 강우시 유출 특성을 파악하고, 비교하기위해 연구를 수행하였다. 2009년 6월부터 2009년 11월까지의 연구기간 중 강우량이 비교적 많은 7회의 강우사상에 대하여 단위면적당 유출량, 유량가중평균농도, 단위면적당 오염부하를 비교하며, 분석하였다. 강우사상별 단위면적당 총 유출량은 저감시설의 설치 유 무에 따라 명확한 경향이 나타나지 않았다. 자운천 유역의 SS, TP의 유량 가중평균농도는 각각 4.0~1440.4 mg/L와 0.024~0.267 mg/L의 범위로 나타났으며, 덕두원 유역의 SS, TP의 유량가중평균농도는 각각 6.2~1001.1 mg/L, 0.039~0.226 mg/L의 범위로 나타났다. 지령골 유역의 SS, TP의 유량가중평균농도는 각각 3.4~1050.6 mg/L, 0.08~0.342 mg/L의 범위로 조사되었다. 10차, 11차, 12차, 26차의 SS 항목에서는 비점오염 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역에 비해 다소 높은 것으로 나타났으며, TP는 대부분의 강우사상에서 지령골의 유량가중평균농도가 높았다. 자운천의 강우사상에 따른 SS의 단위면적당 오염부하는 0.24~1,397.85 kg/ha의 범위로 나타났으며, 덕두원과 지령골에서 산정된 SS의 단위면적당 오염부하는 각각 0.06~1,236.78 kg/ha와 0.29~894.81 kg/ha로서 8차와 9차 강우사상을 제외한 나머지 강우사상에서는 비점오염 저감시설이 설치되지 않은 지령골에서 더 많은 양이 발생하였다. TP의 경우 자운천과 덕두원 유역의 단위면적당 TP 오염부하는 각각 0.0006~0.33 kg/ha와 0.0005~0.21 kg/ha의 범위로 나타났으며, 지령골 유역의 강우사상에 따른 단위면적당 오염부하는 0.003~0.29 kg/ha의 범위로서 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역보다 높게 나타났다. 단위면적당 오염부하에 기초할 때, 비점오염 저감시설이 설치된 소유역에서 SS와 TP 항목에 대한 저감효과가 나타났다. 하지만 짧은 모니터링 기간과 자료의 부족으로 인해 비교 및 분석의 한계가 있다고 판단된다. 본 연구는 지속적인 모니터링으로 더 많은 자료가 확보될 때 비점오염 저감사업의 효과를 극대화시킬 수 있는 방안을 제시 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.9
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• pp.769-782
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• 2018

Estimation of design floods is typically required for hydrologic design purpose. Design floods are routinely estimated for water resources planning, safety and risk of the existing water-related structures. However, the hydrologic data, especially streamflow data for the design purposes in South Korea are still very limited, and additionally the length of streamflow data is relatively short compared to the rainfall data. Therefore, this study collected a large number design flood data and watershed characteristics (e.g. area, slope and altitude) from the national river database. We further explored to formulate a scaling approach for the estimation of design flood, which is a function of the watershed characteristics. Then, this study adopted a Hierarchical Bayesian model for evaluating both parameters and their uncertainties in the regionalization approach, which models the hydrologic response of ungauged basins using regression relationships between watershed structure and model. The proposed modeling framework was validated through ungauged watersheds. The proposed approach have better performance in terms of correlation coefficient than the existing approach which is solely based on area as a predictor. Moreover, the proposed approach can provide uncertainty associated with the model parameters to better characterize design floods at ungauged watersheds.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.22 no.6
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• pp.353-360
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• 2010

The Kyunggi Bay in mid-west of Korea is a relatively large estuarine system that connects the Han River system with Yellow Sea. Due to macro-tidal range of more than 8 m, the urban estuary shows deep tidal channels and wide tidal flats. Since last 30 years, the coastal development is undergoing, yielding noticeable change in environment. Particularly the tidal flat dynamics are generally accepted as being related with tidal residual flows in this area (Kim et al., 2009). We have estimated the annual variation and vertical structure of residual currents with one-year long observed flows in two major tidal channels of Kyunggi Bay. The moving average method and tidal current harmonic analysis yield nearly the same results on residual flow. The residual flow in Jangbong channel ranges from 20 cm/s in summer to 30 cm/s in winter. It is noticeable that the residual flow in Jangbong channel is flood dominant throughout the year, while the flow in Seokmo channel is ebb-dominant residual flow with current speed range of 20-40 cm/s. Due to the baroclinic response of relatively shallow estuary, significant reduction of energy in bottom layers have been observed, indicating the importance of residual circulation to the tidal flat behavior.

• Analytical Science and Technology
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• v.29 no.4
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• pp.179-185
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• 2016

An effective analytical method has been developed for the determination of β-blockers(atenolol, metoprolol and propranolol) and 6 β-lactams(amoxicillin, penicillin G, cefaclor, cefadroxil, cephalexin and cephradine) in water samples using two different cartridges. The samples were extracted by solid-phase extraction (SPE) with the usage of polymeric hydrophile-lipophile balance(HLB cartridges) and strong cation-exchange mixed-mode polymeric sorbent (MCX cartridges). A XDB-C₁₈ column(1.8 μm; 3.0 mm × 100 mm) was used for the sufficient chromatographic resolution. The calibration curves showed good linearity with high correlation coefficients (>0.995). The method detection limits (MDL) and the limits of quantification(LOQ) were from 1.1 to 3.9 ng/L and from 5 to 13 ng/L, respectively. The method was applied for the determination of the target compounds in tributaries and raw water of the Han River and these were found at N.D. to 0.209 μg/L.

• Analytical Science and Technology
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• v.24 no.1
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• pp.10-14
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• 2011

This study was performed to compare international analytical methods of bromide and applied to determine bromide in bottled mineral water and raw ground water in Korea. Bromide in water was eluted by 10~50 mM potassium hydroxide (KOH) and determined by ion chromatography-suppressed conductivity detector (IC-CD). Sample was purified with Ba- and H-on-guard cartridge and $0.2\;{\mu}m$ membrane filter. The method detection limit (MDL) and the limit of quantitation (LOQ) of bromide were 0.2 and $0.5\;{\mu}g/L$, respectively. The calibration curve showed good lineality above 0.9993 in the ranges of the $0.5\sim80\;{\mu}g/L$. A correlation coefficient of bromide in ground water and sum of bromide and bromate in bottled mineral water is 0.808.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.60 no.5
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• pp.115-124
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• 2018

Resilience has been widely used in various fields including design and operation of infrastructures. The resilient infrastructures not only reduce the damage scale of various disasters but also reduce the time and cost required for restoration. However, resilience rarely applied to promote efficient management of agricultural infrastructures. Recently, drought is an aggravating disaster by climate change and need countermeasures. Therefore, we tried to demonstrate evaluating measures in case of drought under consideration of resilience. This study applied the robustness-cost index (RCI) to evaluate alternative solution of the supply problem of a large agricultural reservoir under drought conditions. Four structural alternatives were selected to estimate the robustness index (RI) and the cost index (CI) to obtain the RCI values. Structural alternatives are classified into temporary measures and permanent measures. Temporary measures include the development of a tube wells and the installation of the portable pump, while the permanent measures include the installation of a pumping stations and the pumping water to the reservoir (Yeongsan River-Naju reservoir). RCI values were higher in permanent measures than those of temporary measures. Initial storage of the reservoir also affected RCI values of the drought measures. Permanent measures installation and management of early stage of the reservoir storage shortage was identified as the most resilient system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.782-782
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• 2012

지금까지 우리나라에서는 도시하수, 공장폐수 등의 점오염원에 국한하여 중점적으로 수질관리를 실행하여 부분적으로 효과를 얻을 수 있었으나, 하천과 호소의 수질은 크게 향상되지 않고 있다. 이는 급속한 도시화와 산업발달로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있기 때문이다. 인구증가로 인해 물 사용량 뿐만 아니라 이에 따라 배출되는 오염원의 종류 및 오염부하량 역시 함께 증가하고 있다. 장래의 수질관리 성공여부는 비점오염원의 효율적인 관리여부가 큰 변수로 작용할 것으로 본다. 따라서 공공수역의 수질관리를 위해서는 토지이용과 지역특성을 고려한 비점오염원 부하량의 합리적인 조사, 오염 부하량 절감을 위한 관리기술의 개발, 비점오염원 관리정책의 개발 및 수질모형을 이용한 정확한 수질예측 등이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 공간정보를 바탕으로 한 낙동강 유역에서의 비점오염원 정량화 분석을 수행하고자 한다. 우선 대상유역으로 낙본 G유역을 선정하여 이에 대한 조사를 통해 점오염원의 실측자료를 구축하고 이를 HSPF의 입력하여 모의를 수행하여 대상유역에 대한 실측치를 이용해 모형의 보정과 검증을 수행한다. 이러한 과정을 통해 도출된 결과는 대상유역의 총 오염량을 의미한다. 따라서 위의 과정에서 도출된 매개변수를 이용하고, 점오염원을 제거한 뒤 모의를 재수행하여 나온 결과가 대상유역의 비점오염원의 양이라 판단하였다. 모의 결과 대상유역인 낙본 G유역에서 약 39% 정도의 비점오염원 비율을 보였다. 그러나 수질 및 유량 관측치를 지금까지는 국립환경과학원 낙동강물환경연구소 유량측정데이타를 사용하고 있는데 이 자료는 8일 이상 간헐적으로 측정이 수행되고 있다. 따라서 검 보정 대상이 되는 실측치의 자료의 부족과 부정확한 유역이 있음이 한계점으로 작용한다. 그러므로 추후의 신경망 모형이나 기타 실측치 보간에 있어서의 신뢰도를 높이는 기법 개발이나 측정제도의 보편적인 기술의 증대도 앞으로의 모델링에 있어서 중요할 것으로 판단된다. 또한 유역수질모형의 모델링 과정에서 좀 더 신뢰도 높은 측정자료와 그 측정자료를 활용하여 PEST 보정기법을 적용한다면 더욱 정확한 예측이 이루어질 수 있을 것이며, 본 연구에서의 평가방법을 바탕으로 유역수질모델링이 이루어진다면 보다 더 정확성 높은 비점오염원 정량화와 수질 예측이 수행될 수 있을 것이며 더 나아가 오염총량제의 수행에 효과적으로 적용될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.608-608
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• 2012

현재 기후변화의 기상변동성이 커짐에 따라 태풍 및 집중호우 등의 이상기후 현상이 전 지구상에 걸쳐 광역적으로 나타나고 있다. IPCC에서는 이러한 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 뿐만 아니라 현재 국내 전반에 걸쳐 4대강 사업이 진행되고 있고, 낙동강에서도 낙동강 살리기 사업이 실시되어 주변 지형들의 변화가 진행되고 있다. 이러한 지형의 변화는 현재까지 구축되어 있는 기존자료의 대폭적인 변화를 의미하므로 홍수관련 연구결과에도 변화를 의미하고 있다. 이에 따라 4대강 사업 이후의 기후 변화에 따른 낙동강유역에서의 유출량의 증가를 분석하여 극한홍수의 발생가능성을 제시하고 이러한 극한홍수발생에 따른 위험지역도 과거에 의해 변경될 것으로 판단되어 국내외적으로 하천의 수리검토에 널리 사용되고 있는 1차원 수리해석 프로그램인 FLDWAV를 이용하여 취약지점을 분석하고 위험도를 분석하고자 한다. 낙동강 살리기 사업으로 낙동강에 건설된 8개의 보를 고려한 본류 및 지류에서의 제내지 및 제외지 지형데이터를 구축하고 구축된 자료을 이용해 낙동강 본류 및 지류에 대해서 극한홍수시 200년 빈도, 500년 빈도 홍수량 및 홍수위를 FLDWAV를 통해 정상류로 계산해서 예측하고 500년 빈도 홍수량과 홍수위를 부정류로 계산하여 제방고와 홍수위를 비교하여 범람위험지역을 선정하였다. 그리고 그 결과를 통해 GIS를 통하여 범람위험지역 제내지의 주요도심 구간 포함, 범람 범위를 분석함과 동시에 극한홍수에 따른 도심구간, 비도시구간 등의 범람범위를 분석하였다. 또한 선정한 범람위험지역의 범람 피해규모를 산정하고 피해범위의 현황을 파악하였다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. 500년 빈도 홍수시 범람위험지역은 낙동강 본류의 하류부에서 각각 154.7km, 123.2km, 12.9km에 위치한 지점이 선정되었으며 각 지점의 피해규모는 제내지에 범람된 유출량의 수위는 각각 21.7m, 24.3m, 2.11m로 계산되었고 이때의 피해면적은 각각 $2.68km^2$, $2.64km^2$, $1.25km^2$로 나타났다. 이 결과는 기후변화로 인한 극한홍수 발생 가능성과 취약지점의 분석을 통한 지역의 홍수피해 저감과 정책개발에 기본 자료로 활용될 것이며 낙동강 살리기 사업으로 인한 하천주변 지형의 변화를 제공함으로서 앞으로 진행될 연구의 기본 자료로서 이용가능 할 것으로 판단된다. 또한 이전의 홍수방어계획을 개선한 새로운 홍수방어계획의 수립을 통하여 향후 발생될 홍수의 예방 및 대응방안 수립의 참고자료로 이용될 것이며 제내지 및 제외지의 공간확보 연구를 통해 해당 지자체의 토지매수계획의 참고자료로 이용 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.642-642
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• 2012

최근에 들어 지구온난화에 따른 기후변화의 영향으로 국지성 집중호우와 돌발성 호우가 한반도 뿐 아니라 전 세계적으로도 많이 나타나고 있고, 그로 인한 이상홍수의 발생이 우리나라의 인명 및 재산피해를 날로 증가시키고 있는 추세이다. 그러나 현재 국내의 홍수방어시스템은 정확도 및 선행시간 확보 등의 측면에서 국민들의 요구수준까지는 그 역할을 수행하지 못하고 있는 실정이다. 또한 최근 4대강 살리기 사업을 통해 수행된 보 설치 및 하도 준설로 인해 하천환경의 변화가 크게 발생하여, 보다 정확하고 신속한 홍수위 예측기법이 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라 현재 4대강 홍수통제소에서는 정확한 홍수위예측을 위해 4대강 본류 및 주요 지류에 대해 수리모형을 구축하고 있고, 기존의 저류함수모형에 의한 강우-유출 해석기법을 적용하여 주요 지류에 대한 유입량을 산정하기 위한 모형을 구축중에 있다. 국내 홍수방어 시스템에 현재까지 사용되어 오고 있는 저류함수모형 및 수위-유량 관계식을 이용한 방법은 물리적 기반의 홍수예측모형으로 유역의 지형학적 인자와 그에 따른 여러 변수를 포함하기 때문에 하천환경의 변화로 인해 각각의 추적과정에서 오차들이 발생하여 해석결과에 영향을 미치는 단점이 있다. 이에 반해 데이터 기반 모형은 강우-유출 모형에서 사용되는 많은 수문학적 자료 및 매개변수들의 사용 없이 오직 수위 및 강우측정 자료만을 이용하여 홍수를 예측하는 모형이다. 본 연구에서는 낙동강 유역에 대해 보다 정확한 홍수위 예측을 위해 현재 낙동강홍수통제소에서 구축중인 낙동강 본류의 수리모형의 주요 지류의 유입량 산정을 위해 기존의 물리적 기반 모형이 아닌 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 모형을 이용한 data 기반 모형을 적용해 기존 물리적 기반 모형과 비교 분석 하고자 하였다. 낙동강의 주요지류인 감천, 금호강, 남강, 내성천, 밀양강, 반변천, 위천, 황강을 적용유역으로 선정하여 유역별로 티센망을 구축하였고, 각 지류별로 수위관측소를 선정하여 최근 10년동안 낙동강유역의 홍수예 경보가 발령되었거나 많은 비가 온 사상을 선정해 모형을 검증하였다. 모형은 실시간 수위측정 자료와 강우자료 및 해당유역 댐의 방류량 자료를 이용해 유역별 최적 입력자료 조합을 선정하여 간단하게 구축할 수 있었다. 또한 10분 단위 및 30분 단위의 입출력 자료로 모형을 구축하여 비교하였다. 이번 연구에서 수행한 낙동강유역에서의 뉴로-퍼지(Neuro-Fuzzy) 모형을 이용한 홍수예측기법을 통해 몇가지 data만으로 유역의 주요지점에 대한 홍수위와 홍수량을 예측할 수 있음을 확인할 수 있었다. 모의 결과는 실측치와 비교해 정확도 면에서 우수함을 보여 주었으나 예측시간이 길어질수록 실측치의 경향을 벗어나는 결과를 보였다. 그러나 실시간 홍수예 경보에 있어서는 만족할만한 선행시간을 확보할 수 있었다. 구축된 Data 기반 모형이 물리적 기반 모형과 더불어 낙동강 홍수예 경보를 위한 모형으로 사용될 수 있다면 보다 효율적인 예 경보 체계 구축에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.