• 한국수자원학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.141-150
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• 2018

본 연구의 목적은 안성천 상류 공도유역($366.5km^2$)을 대상으로 SWAT 모형을 이용하여 미래 기후변화 평가에 있어, 미래의 토지이용변화를 동시에 고려하면 수문학적 거동에 얼마나 영향을 주는지를 분석하고자 하였다. 미래기후변화 시나리오는 HadGEM3-RA의 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 이용하여 2030s (2020-2039)과 2050s (2040-2059) 기간으로 나누어 적용하였으며, 토지이용변화는 도시성장 시나리오에 따른 회귀모형 기반의 CLUE-s 모델을 이용하였다. 기준년(1976-2005) 대비 미래 강수량은 RCP 4.5에서 2030s에 최대 5.7%의 감소, 2050s에는 최대 18.5% 증가하였고, 미래 기온은 2030s RCP 4.5에서 최대 $1.8^{\circ}C$, 2050s RCP 8.5에서 최대 $2.6^{\circ}C$ 증가하였다. 미래 토지이용은 2050년 도시지역이 58.6% ($29.0km^2$에서 $46.0km^2$) 증가하는 것으로 예측되었다. SWAT 수문 검보정은 14년(2002-2015) 동안의 공도관측소 일유량 자료를 이용하였으며, 저유량 모델효율의 향상을 위하여 2014-2015년 연속 가뭄년을 대상으로 보정을 실시한 결과, 하천유량(Q)과 1/Q을 대상으로 Nash-Sutcliffe 모델효율은 각각 0.86과 0.76이었다. 미래 기후변화 시나리오만을 적용한 결과, 하천유출량이 2030s RCP 4.5에서 최대 24.2% 감소하다가 2050s RCP 4.5에서 최대 10.9% 증가하는 변화를 보여주었다. 한편, 기후변화와 더불어 미래의 토지이용변화를 함께 고려한 경우는 하천유출량이 2030s RCP 4.5에서 최대 14.9% 감소, 2050s RCP 4.5에서 최대 19.5% 증가하는 변화를 보여주어, 미래 기후변화에 따른 유역의 수문평가 시, 도시성장이 기대되는 유역 등 미래의 토지이용변화가 클 가능성이 있는 유역에 대해서는 토지이용변화 요소를 고려할 필요가 있다고 생각된다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.217-225
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• 2014

대규모 수막재배 시설은 동절기 수막재배 기간 동안 군집 취수정의 영향으로 지하수위가 하강하고 이로 인해 지하수 취수량 확보에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 동절기 수막재배지역에서의 집중취수에 따른 정밀한 지하수위 변화 분석을 수행하고자 한다. 대상지역인 청원군의 수막재배지역을 포함한 소유역의 지하수 유동을 모의하기 위해 3차원 유한차분모형인 MODFLOW를 구축하였으며, 중요한 입력자료인 지하수 함양량 시계열 자료는 유역수문모형 SWAT모형을 이용하여 구하였다. 여기에 수막재배지의 일최저기온과 취수가동시간과의 관계를 통해 지하수 이용량을 추정한 선행 연구(Moon et al., 2012)를 참고하여 취수계획을 수립, 지하수 모델링에 반영하였다. 부정류 모델링의 적합도를 평가하기 위해 동절기의 모의된 지하수위 강하 패턴을 관측지하수위 자료와 비교하였다. 모델링 기간은 수막재배가 본격적으로 이루어지는 2012년 11월부터 2013년 3월까지의 107일간으로 정하였다. 모의결과 동절기 지하수위 관측값과 비교적 유사한 지하수 하강을 재현할 수 있었고, 일최저기온을 이용한 취수계획방식이 다른 수막재배지역의 지하수 유동해석에도 적용가능할 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.725-733
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• 2019

샌드댐(Sand dam)은 계곡하천을 가로지르는 보에 의해 모래가 쌓이고 그 공극속으로 계곡수가 저장되어 수위가 높아지면서 가뭄때 보조 수자원으로 활용토록 하는 구조물이다. 주로 아프리카 지역 등 건조지역에서 활용되는 이 구조물은 우리나라에는 설치된 사례가 없으며 계곡토석류를 방지하는 일부 사방댐에서 취수를 하는 경우는 찾아볼 수 있다. 본 연구에서는 춘천 서상리 계곡부를 대상으로 기존 취수보 하류부에 샌드댐을 설치하였을 때 물공급 효과를 평가하고자 한다. 이를 위해 유역수문모형과 저수지 추적 모형을 연계한 모델링을 수행하였으며 샌드댐의 규모와 취수량 등에 따른 댐체 내의 수위, 저류량, 방류량의 변화를 케이스별로 제시하였다. 적용 결과 샌드댐 설치로 인한 물공급 능력이 95% 신뢰도에서 제고되는 것을 알 수 있었다. 특히 하루 50톤의 물공급을 목표로 하였을 경우 L × B × H_o = 25 m × 15 m × 1 m 규모로 설치하고, 상류 취수보와 하류 샌드댐 취수량을 (Q₁, Q₂) = (30, 20), (35, 15) ㎥/day로 운영할 때가 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.745-755
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• 2000

현재 우리나라에서 홍수조절 업무에 황용하고 있는 홍수관리시스템은 댐에서 조절이 불가능한 댐하류부 수문현상들을 고려하여 방류계획을 수립할 수 없으며, 예측 강우량에 의한 댐으로의 유출상황을 고려한 예비방류에 관한 지침이 마련되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 댐의 제약조건 댐 상.하류의 유출상황을 고려하여 홍수기 댐을 운영 할 수 있는 모의기법에 의한 모형을 개발하였다. 개발된 모형(EV ROM이라 명명)은 댐에서 조절이 불가능한 댐하류 지류에 의한 하류 홍수제어 지점의 Cumulative Lateral Flow Hydrograph를 고려하여 방류계획을 수립한다. EV ROM에서는 댐하류 지역의 첨두홍수량 경감을 위하여 홍수제어지점의 수문곡선 상승부에서 예비방류를, 첨두부에서는 댐에 저류를 하였다가 수문곡선 하강부에 다시 방류를 수행하는 특징이 있다. EV ROM을 강우-유출모형에 결합하여 금강수계 대청댐을 중심으로 3개 홍수사상에 적용해 본 결과, 기존의 Rigid ROM이나 Technical ROM 보다 우수한 것으로 나타났다. 이는 본 연구에서 개발한 EV ROM이 댐 유역뿐만 아니라 댐하류 홍수제어지점의 수문상황을 동시에 고려하여 댐의 방류계열을 결정하기 때문이다. 따라서, 본 연구에서 개발된 EV ROM을 다양한 홍수사상에 적용, 예측강우량의 정확도 개선 및 프로그램의 보완이 이루어진다면, 현재보다 한차원 높아진 저수지운영을 기대 할 수 있을 것이다.

• 지구물리
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• 제9권4호
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• pp.321-331
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• 2006

최근 급격한 인구증가와 산업화, 도시화로 포장지역의 증가에 따른 불투수지역의 증가로 유역의 유출 특성의 변화를 유발시키고 있다. 도시화 유역의 효율적인 관리를 위해서는 유역에 대한 정확한 지형인자 및 수문관련 인자들이 추출되어야 함에 따라 본 연구에서는 지리정보체계와 유전자알고리즘의 결합을 통하여 입력정보의 정확성을 향상시키고, 매개변수를 추정하였다. 이러한 목적에 따라 본 연구에서는 전형적인 한국의 도시화하천으로서 본류와 상류로부터 오전천, 당정천 등의 지류를 지니고 있는 안양천을 연구대상으로 선정하여 유출량 해석에 XP-SWMM을 적용하였고, 이의 적용과정을 개선하기 위하여 지리정보체계와 유전자 알고리즘을 적용하였다. XP-SWMM 매개변수들의 민감도 분석을 통하여 도시 유출의 거동특성을 조사하였으며, 이를 바탕으로 매개변수들의 개선규칙을 설정하였고 이러한 규칙 및 사실등을 통하여 유전자 알고리즘을 구성하였다. GIS를 이용하여 지형도로부터 각각의 소유역에 대하여 면적, 경사도, 유역폭 등 수문정보를 얻었고, 토지이용도와 토양도로부터 불투수비, 토지이용상태, 침투능에 대한 정보를 얻었다. 도시유출 모형인 XP-SWMM을 선택하여 모의 후 민감도 분석을 통해 선정된 매개변수에 대하여 보정은 자동보정으로 무작위 탐색법의 일종인 유전자알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 사용하여 매개변수들을 추정하였고, 이의 적용성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.481-490
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• 2018

최근 기후변화와 이상기후의 영향으로 인한 홍수재해의 시 공간적 패턴의 변화가 복잡해짐에 따라 홍수범람 예측은 점점 어려워지고 있다. 이러한 기상이변에 따른 홍수피해를 예방하고 대응하기 위한 비구조적 대책으로 홍수위험등급 및 범람범위 등의 정보를 포함하고 있는 홍수위험지도의 작성이 필요하다. 실제로 고정밀도 홍수위험지도를 작성하기 위해서는 1차적으로 지형, 지질, 토지피복, 기상 등의 자료를 기반으로 강우-유출-범람해석을 통해 침수면적 및 침수깊이 등 범람 정보를 획득해야 되며, 2차적으로 피해액 산정을 위해 사회 경제와 관련된 다양한 DB를 필요로 한다. 하지만 개발도상국에서는 이러한 자료가 부족하고, 일부지역에서는 자료자체를 획득할 수가 없어 홍수위험지도 제작이 불가능하거나 그 정확도가 매우 낮은 실정이다. 본 연구에서는 ASTER 또는 SRTM과 같은 범용 지형자료로부터 주요 지형학적 인자를 선정하고, 선형이진분류법(Liner binary classifiers)과 ROC분석(Receiver Operation Characteristics)을 사용하여 실제 홍수유역을 유사하게 모의하는 최적 지형학적 인자를 도출하고, 이를 기반으로 광역 홍수범람지도를 작성하는 방안을 제시한다. 본 연구에서 제시하는 방법론의 정확도 검증을 위해 북한(2007), 방글라데시(2007), 인도네시아(2010), 태국(2011), 미얀마(2015) 5개국의 대규모 홍수범람에 대해 적용하였다. 실제 홍수범람 영상정보에서 획득된 침수면적과의 공간적 비교 검토 결과, 최저(38%, 방글라데시), 최고(78%)으로 평균적으로 약 60%의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시하는 지형학적 인자 기반의 홍수범람지도 작성방법은 미계측유역에 대해서도 DEM만을 사용하여 홍수위험 지역을 쉽게 구분할 수 있다는 장점을 가지고 있어 1 2차원 범람해석 모형의 적용이 어려운 대유역에 대해 홍수범람 우려지역에 대한 공간정보를 제공해줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제28권3호
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• pp.347-358
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• 2012

The SWAT (Soil and Water Assessment Tool) should be calibrated and validated with observed data to secure accuracy of model prediction. Recently, the SWAT-CUP (Calibration and Uncertainty Program for SWAT) software, which can calibrate SWAT using various algorithms, were developed to help SWAT users calibrate model efficiently. In this study, three algorithms (GLUE: Generalized Likelihood Uncertainty Estimation, PARASOL: Parameter solution, SUFI-2: Sequential Uncertainty Fitting ver. 2) in the SWAT-CUP were applied for the Soyang-gang dam watershed to evaluate these algorithms. Simulated total streamflow and 0~75% percentile streamflow were compared with observed data, respectively. The NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency) and $R^2$ (Coefficient of Determination) values were the same from three algorithms but the P-factor for confidence of calibration ranged from 0.27 to 0.81 . the PARASOL shows the lowest p-factor (0.27), SUFI-2 gives the greatest P-factor (0.81) among these three algorithms. Based on calibration results, the SUFI-2 was found to be suitable for calibration in Soyang-gang dam watershed. Although the NSE and $R^2$ values were satisfactory for total streamflow estimation, the SWAT simulated values for low flow regime were not satisfactory (negative NSE values) in this study. This is because of limitations in semi-distributed SWAT modeling structure, which cannot simulated effects of spatial locations of HRUs (Hydrologic Response Unit) within subwatersheds in SWAT. To solve this problem, a module capable of simulating groundwater/baseflow should be developed and added to the SWAT system. With this enhancement in SWAT/SWAT-CUP, the SWAT estimated streamflow values could be used in determining standard flow rate in TMDLs (Total Maximum Daily Load) application at a watershed.

• 한국물환경학회지
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• 제29권1호
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• pp.88-96
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• 2013

Much attention has been needed in water resource management at the watershed due to drought and flooding issues caused by climate change in recent years. Increase in air temperature and changes in precipitation patterns due to climate change are affecting hydrologic cycles, such as evaporation and soil moisture. Thus, these phenomena result in increased runoff at the watershed. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model has been used to evaluate rainfall-runoff at the watershed reflecting effects on hydrology of various weather data such as rainfall, temperature, humidity, solar radiation, wind speed. For bias-correction of RCP data, at least 30 year data are needed. However, for most gaging stations, only precipitation data have been recorded and very little stations have recorded other weather data. In addition, the RCP scenario does not provide all weather data for the SWAT model. In this study, two scenarios were made to evaluate whether it would be possible to estimate streamflow using measured precipitation and long-term average values of other weather data required for running the SWAT. With measured long-term weather data (scenario 1) and with long-term average values of weather data except precipitation (scenario 2), the estimate streamflow values were almost the same with NSE value of 0.99. Increase/decrease by ${\pm}2%$, ${\pm}4%$ in temperature and humidity data did not affect streamflow. Thus, the RCP precipitation data for Hongcheon watershed were bias-corrected with measured long-term precipitation data to evaluate effects of climate change on streamflow. The results revealed that estimated streamflow for 2055s was the greatest among data for 2025s, 2055s, and 2085s. However, estimated streamflow for 2085s decreased by 9%. In addition, streamflow for Spring would be expected to increase compared with current data and streamflow for Summer will be decreased with RCP data. The results obtained in this study indicate that the streamflow could be estimated with long-term precipitation data only and effects of climate change could be evaluated using precipitation data as shown in this study.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.285-295
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• 2014

멀티모달 최적화 알고리듬의 일종인 ISPSO와 불확실도 분석기법인 GLUE를 결합한 ISPSO-GLUE 기법을 TOPMODEL의 불확실도 분석에 적용하였으며, 그 결과를 GLUE 기법과 비교하였다. 두 기법 모두 같은 횟수만큼 모형을 실행하였을 때 ISPSO-GLUE 기법의 누적성능이 더 좋아지는 시점을 발견할 수 있었으며, 그 이후로도 ISPSO-GLUE 기법은 GLUE 기법과는 달리 점진적인 성능의 향상을 보여 주었다. 두 기법이 비슷한 모양과 양상의 95% 불확실도 구간을 생성하였다. 하지만 ISPSO-GLUE 기법이 약5.4배 더 많은 관측치를 포함하는 것으로 나타났으며 GLUE 기법에 비해 훨씬 적은횟수의 모형실행으로도 좋은 성능의 불확실도 구간을 얻을 수 있는 것으로 나타났다. ISPSO-GLUE 기법과 비교했을 때GLUE 기법이 최대 첨두유량의 감쇠곡선 부분에서 불확실도를 과대평가하였다. 이 시간대에 대해서는 GLUE의 경우 불확실도 를 줄이기 위해 더 많은 행동모형들을 찾을 필요가 있다. ISPSO-GLUE 기법이 정량적인 성능평가에서 훨씬 많은 관측치를 포함할 수 있었다는 것은 이 기법의 가능성을 잘 보여 주었다고 할 수 있으며, 특히 계산적으로 값비싼 수문모형에서는 보다 큰 성능의 차이를 보일 것으로 기대된다.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.183-189
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• 2010

장기 유역유출모형을 적용하여 그 결과를 대상유역의 주요지점 관측유량과 비교 분석하고, 유량을 재관측하여 하천유량의 적정성과 수문학적 유출특성을 분석한 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, SSARR모형을 기반으로 개발된 장기 유역유출모형을 대청 및 용담유역에 구축, 적용하고 검증한 결과 용담댐 및 대청댐 지점의 연중 유출모의는 양호하게 모의된 반면 그 사이에 위치하는 수통관측소의 평 갈수기 유량의 신뢰도는 다소 결여된 것으로 판단되어 해당지점의 하천특성을 조사 분석하였다. 용담유역내 천천 및 동향지점을 조사한 결과 관측치와 모형에 의한 모의결과는 매우 근사하였으나 용담 하류의 수통지점은 관측치보다 다소 과다 모의되었다. 재관측 결과 수위-유량 관계곡선식으로부터 산출되는 관측치보다 유출모의결과에 더욱 근사한 것으로 분석되었다. 둘째, 수통지점 관측유량의 신뢰도에 수리 수문학적으로 미치는 영향인자를 조사하였다. 수통지점의 수위는 직상류에 위치하는 소수력발전에 의한 방류수위에 직접적인 영향을 미치는 것으로 조사되었으며, 상류부 용담댐 방류량과는 그 상관도가 매우 낮음을 확인하였다. 소수력 발전 방류수를 고려하여 수통지점의 유량을 재추정한 결과 모형에 의한 유출결과와 근사하게 모의되는 것으로 분석되었다. 셋째, 보와 같은 수리시설물이 유역 유출량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 각 소유역별 용수 이용 중 하천수 의존도를 조사하였다. 농업용수 공급을 주목적으로 하는 주요 수리시설물에 의해 용수를 공급받고 있는 수혜면적비로 추정한 결과 중규모 이상의 농업용 저수지가 다수 분포하고 있는 소유역에서는 상대적으로 하천수 의존도가 적게 분석된 반면, 양수장이나 보 등을 통한 하천수 공급에 의존하는 농경지의 비율이 높아 하천수 의존도가 약 60%로서 상당한 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 같이 본 연구에서는 장기 유역유출모형을 금강유역에 적용하여 그 모의결과를 주요지점의 관측유량과 비교 분석하고, 유량을 재관측하여 하천유량의 적정성을 검토하고, 신뢰도가 결여되었다고 판단되는 지점은 주변의 수문학적 유출특성을 조사하여 그 원인을 분석하였다. 향후 유역의 유출관리를 명확하게 하기 위해 수문자료의 신뢰도 평가에 대한 연구를 지속하여 정확한 수문기초자료의 획득 및 평가와 검증이 요구된다.