• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1187-1198
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• 2008

국내 많은 저수지들과 그 하류하천은 높은 탁도를 가진 물의 장기적인 방류로 인해 수자원 이용과 수생태계 관리에 많은 어려움을 겪고 있다. 탁도($C_T$)는 물의 탁한 정도를 나타내는 척도로써, 수질과 수환경의 건강을 평가하는 매우 중요한 지표로써 광범위하게 사용되어 왔지만, 모형의 검증에 필요한 실험 자료의 부족으로 인해 탁도 모델링에 대한 연구는 지금까지 매우 부족하였다. 본 연구의 목적은 광범위한 현장 실측자료를 이용하여 성층화된 대청호로 유입한 탁수의 밀도류 거동 모의를 위한 3차원 수리-입자동력학 연동 수치모형인 ELCOM-CAEDYM의 적용성을 검증하는데 있다. 입자크기에 따라 구분된 3개 그룹의 부유물질 (SS) 농도가 모형의 모의변수로 사용되었으며, 모형 변수인 SS와 저수지내 실측값의 $C_T$의 변환을 위해 저수지 지점별로 측정한 SS-$C_T$ 상관관계를 사용하였다. 모의결과는 2004년에 대청호의 회남과 댐앞 지점에서 수심별로 실측한 수온과 탁도 자료와 비교함으로써 검증하였다. 모형은 저수지의 성층구조, 탁수를 포함한 하천 밀도류의 시간에 따른 진행과정을 잘 재현하였으며, 탁도의 수직분포와 크기도 실측값과 부합하였다. 본 연구에서 제시한 3차원 수치모형과 탁도 모델링 방법론은 유사한 탁도 문제를 가지고 있는 다른 저수지에서도 탁수의 최적관리를 위한 지원 도구로써 사용 가능하다고 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권6호
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• pp.430-437
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• 2012

홍수터여과에서 집수관의 설계에 대한 자료를 얻기 위해 실험실 규모의 모래통 실험을 수행하였으며, 집수관의 직경, 모래의 투수계수, 집수정의 수위 그리고 지표에서의 원수공급률 등의 변화에 따른 집수관에서의 수두분포와 지하수면 분포를 측정하였다. 측정결과를 수치해석코드에 적용하여 집수관 각 부위에서의 여과수 유입률도 파악하였다. 이들 자료로부터 홍수터여과에서 집수정의 운영수위를 낮춤으로 인한 부작용은 없을 것으로 예상되었으며, 적절한 회수능력에 비해 원수공급률이 큰 경우 대수층에서의 수평방향의 흐름이 발달하여 수평집수관의 통수능 부족을 보완함을 알 수 있었다. 이 경우 여과수의 토양중 이동거리가 늘어나므로 여과수의 수질개선에도 도움이 될 것으로 판단되었고, 따라서 홍수터여과에서는 강변/하상여과에서보다 더 작은 직경의 수평집수관을 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 전체 수두손실중 수평집수관에서의 수두손실이 차지하는 비율이 수평집수관 출구유속과 비례함을 알 수 있었으며, 이를 이용하면 홍수터여과에서 수평집수관의 설계와 평가가 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권9호
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• pp.767-776
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• 2014

최근 기후변화에 의한 기상이변이 발생하고 국지적 집중호우로 인한 홍수피해가 심각하게 증가하고 있다. 이러한 피해를 경감하기 위한 방법으로 정확한 홍수유출량 예측을 통한 홍수예경보 구축이 필요시 된다. 정확한 홍수유출량 예측을 위해 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 본 연구에서는 정확한 홍수유출량을 산정하기 위한 강우-유출모형을 이용한 입력자료의 해상도에 따른 불확실성을 감소시키기 위해 강우격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였다. 분포형 강우-유출 모형인 GRM 모형을 이용하여 내성천 및 감천 유역을 대상으로 이벤트를 산정하여 홍수유출 모의 및 검증을 실시하였다. GRM 모형 구성을 위한 입력자료(강우, DEM, 토지이용도, 토양도)의 해상도 격자크기는 500m 격자크기를 기본으로 각각 1 km, 2 km, 5 km, 10 km, 12 km 격자크기의 지형자료를 사용하여 유출모의를 실시하고 유출량 변화를 모의하였다. 입력자료별 모의결과로 DEM의 분석결과는 모든 시험유역에서 공통적으로 DEM의 격자크기가 증가할수록 첨두유량과 총유출량이 일정하게 감소하는 경향을 나타내고 있다. 나머지 입력자료로 토지이용 및 토양도에 격자크기에 따른 모의결과는 DEM과는 상반되게 일정한 경향성을 나타나지 않는 것으로 분석되었다. 특히 일정한 경향성이 나타나는 DEM의 분석결과는 DEM의 격자크기가 증가할수록 수평거리가 증가하여 경사도는 감소하는 특징으로 인해 나타나는 결과인 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권5호
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• pp.425-438
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• 2018

물순환에 영향을 미치는 원인과 결과를 분석하는 기존의 연구들은 대부분 강우-유출모형을 사용하고 있어 모형의 구축 및 매개변수의 보정과 검증에 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상자료만을 이용하여 유량의 변동성분을 정량화할 수 있는 수문학적 민감도 분석기법을 화천댐 상류유역에 적용하고 화천댐 유입량에 대한 1967~2017년 동안의 변동량을 자연적 요인과 인위적 요인으로 분리하여 제시하였다. 다양한 변동점 탐색기법을 사용한 결과 1999년이 통계적으로 유의한 변동점으로 탐색되었으며, 이를 활용하여 수문학적 민감도 분석을 5가지의 Budyko 함수들을 이용하여 산정한 결과 평균적으로 18.99억 $m^3/y$의 유입량 감소가 임남댐 건설로 인하여 발생된 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 기존 연구자들의 화천댐 유입량 감소량에 비해 다소 크게 산정된 결과이며, 이는 2000년대 이후 증가된 강우량 및 화천댐 유입량의 감소가 주된 영향을 미친 결과로 추정된다. 향후 월별, 계절별 단위의 분석이 추가로 연구될 필요가 있으며, 미래의 기후변화 상황을 고려한 예측을 통한 실효성 있는 계획이 수립될 필요가 있을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제15권3호
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• pp.91-102
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• 2012

본 연구는 환경생태학적 하천관리의 기초가 되는 것으로서, 어류분포 특성을 파악할 수 있는 하천서식처 분류에 영상정보를 활용하기 위한 기법을 개발하고 이에 대한 적용 가능성을 평가하였다. 먼저 서식처별 특성자료를 파악하기 위해 지형측량, 유량 및 수온관측 등을 실시하였으며 현지관측 시점에 해당하는 하천의 영상을 얻기 위해 무인항공촬영을 실시하였다. 어류 분포특성을 파악하기 위한 서식처로는 크게 riffle, pool, glide를 선정하였으며, riffle 영역은 빠른 물의흐름으로 인해 RGB의 표준편차가 pool과 glide에 비해 크게 나타났다. 이러한 RGB의 표준편차 특성을 이용하여 riffle 영역의 해상도와 kernel 크기별 분류 정확도를 평가한 결과, 해상도가 30cm이고 kernel 크기가 11일때의 분류 정확도가 77.17%로 가장 높게 나타났다. 또한 적외선 카메라를 이용하여 pool과 glide 영역에 대한 수온을 관측한 결과 각각 $19.6{\sim}21.3^{\circ}C$와 $15.5{\sim}16.5^{\circ}C$로서 약 $4{\sim}5^{\circ}C$의 차이를 보였으며, 이러한 적외선 사진정보를 통해 pool과 glide 영역에 대한 분류가 가능하게 되었다. 향후 RGB와 적외선 밴드를 탑재한 무인항공촬영시스템이 활용될 경우 어류 분포 파악을 위한 서식처 분류가 보다 효과적으로 수행될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.65-72
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• 2011

자연하천은 사행을 보이며 만곡부 외측에 웅덩이 그리고 만곡과 만곡을 연결하는 직선 유로에 여울이 형성된다. 웅덩이는 수심이 깊으며 유속이 느리고, 여울은 수심이 비교적 얕고 유속이 빠른 특징이 있다. 사행유로를 따라 자연적으로 발달하는 웅덩이-여울 연속구조에 근래들어 관심이 집중되는 이유는 이러한 하천형태학적 구조가 생물학적인 다양성을 증가시키기 때문이다. 본 연구에서는 금강의 지류인 갑천 상류구간을 대상으로 웅덩이-여울 연속구조에서 하상토의 입도특성을 조사하였다. 대상구간인 갑천 상류부는 자갈하천으로 사행에 의한 웅덩이 1개소와 여울 3개소를 포함하고 있으며, 구간 상류측에 보로 인해 상하류에 형성된 웅덩이 2개소가 위치한다. 아울러 조사대상 구간의 습지 및 샛강에서 채취한 하상토의 입도특성도 살펴보았는데, 여울에서의 중앙입경이 웅덩이에서보다 약 4배 큰 것으로 나타났다. 또한, 평수량 및 홍수량에 대하여 부등류 계산을 실시하여, 유사이동에 중요한 웅덩이와 여울에서 평균유속, 전단응력, 무차원 전단응력(Shields 수), 그리고 무차원 전단속도를 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.675-689
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• 2005

본 연구에서는 본류와 지류가 만나는 합류구간을 지닌 자연형 사행하천을 대상으로 수리모형실험을 통해 유량변화와 하도내 수리구조물 변화에 따른 하천내 배수효과를 분석하고, 합류부의 수리특성 변화를 분석하였다. 또한 본 연구에서는 수리모형실험결과를 적용하기 위하여 모형이론을 제시하고, 제시된 모형이론을 토대로 모형을 제작, 설치하고 50년, 200년빈도의 홍수량에 대하여 구조물제거 효과를 분석하였다. 수리모형은 남한강과 평창강 합류부를 대상구간으로 선정하여 수평방향으로는 1/200, 수심방향으로는 1/66.7의 축척으로 왜곡도 3으로 제작하였으며 조도검증을 통해 모형실험결과가 원형에 적용되도록 하였다. 실험은 하도내에 설치된 취수댐과 소수력댐에 대한 제거효과를 수위변화 및 유속변화 등 수리학적 특성변화를 중심으로 분석하였다. 실험결과 취수댐 상류 합류부에서의 수심저감효과는 취수댐 제거시 약 $12\%$, 소수력댐 제거시 약 $5\%$, 취수댐 소수력댐 모두 제거 시 약 $18\%$로 2개의 수리구조물을 모두 제거할 경우 합류부 유황개선에 큰 도움이 될 것으로 예상된다. 또한 합류부에는 본류와 지류가 만나는 측면을 따라 유속이 0보다 작은 정체구간이 형성되며, 구조물 제거에 따라 유속이 증가하면서 정체구간은 다소 감소된다. 본 연구결과는 하천망 해석 뿐만 아니라 합류점 주변의 유지관리나 정비, 구조물 설치 시 기초 자료로 크게 활용 될 수 있을 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제22권1호
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• pp.1-17
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• 2017

본 연구는 소하천 하구의 영양염 분포를 조절하는 요인에 대해 알아보기 위하여 수행되었다. 남해안 당항포에 위치한 세 하천(닫힌 하구: 고성천, 열린 하구: 구만천, 마암천)에서 2010-12년까지 계절별로 영양염(질산염, 암모늄, 인산염) 농도를 측정하였다. 고성천의 댐은 담수의 희석을 막고 체류시간을 증가시켜 높은 영양염 농도의 원인이 되어 인위적인 요인이 소하천 하구의 영양염 분포에 중요함을 나타내었다. 그 외에 물리, 기후, 생지화학적 요인이 세 하천 영양염 분포에 영향을 주었다. 세 하천 모두에서 질산염은 상류에서 높고 하류로 갈수록 감소하였다. 이것은 상류 집수역에서 공급이 많고, 하류로 갈수록 희석 및 하구 내 생지화학적 과정에 의한 제거가 활발하기 때문으로 여겨진다. 특히 탈질소화 등 대표적인 생지화학적 질소영양염 제거과정은 상류에서 하류로 갈수록 감소하는 경향이 뚜렷하였다. 그러나 암모늄과 인산염은 하천에서 유입되는 농도가 높은 경우에만 상류에서 하류로 갈수록 농도가 낮아지는 경향이 뚜렷하게 나타났다. 영양염 농도의 계절 분포는 여름철에 낮고, 겨울철에 높은 경향을 보였다. 여름철 유량으로 인해 체류시간이 감소하였고, 희석 증가로 하천 내 영양염 농도를 감소시켰으며, 높은 수온으로 인한 생물 생산에 의한 영양염 제거 역시 낮은 영양염 농도에 영향을 주었다. 소하천 하구는 높은 질소제거율(-k) 을 가지는 등 대형하구와는 구별되는 영양염 거동을 보이며 향후 소하천 하구 관리를 위해서는 이러한 특성을 파악하는 것이 필수적이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3345-3350
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• 2014

춘계 진해만에서 식물플랑크톤의 분포특성에 영향을 미치는 영양염 농도 및 거동을 파악하기 위해서 총 23개 정점에서 2010과 2011년에 현장조사를 수행하였고, 지리지형학 특성과 오염물 부하를 고려하여 4개의 구역으로 구분하여 평가하였다. 진해만 광역해역에서 해역별 영양염 제한은 해수 순환이 원활한 중앙해역인 구역 II에서 80% 이상으로 가장 높게, 다음으로 서남해역의 구역 III과 IV에서는 17%-83%의 중간정도로 나타났으며, 마산만 인근의 반폐쇄적인 구역 I에서는 35% 이하로 낮게 관찰되었다. 연도별 영양염 공급원으로는 2010년에는 오 폐수 등에 의한 질소기원 영양염의 유입이 높은 비중을 차지하였고, 2011년에는 강우에 의한 담수유입에 의하여 해역의 저염분화와 더불어 질소, 규소, 인 계열의 영양염이 동시에 유입되었다. 특히 2010년에는 질소계열의 영양염과 규조류(Pseudo-nitzchia spp.)의 높은 상관성을 보였고, 2011년에는 모든 영양염과 규조류 (Leptocylindrus danicus)와 높은 관련성이 있었다. 결과적으로 춘계 진해만에 유입되는 질소 계열의 영양염은 규조류의 성장에 중요한 영향을 미쳤으며, 그들의 빠른 영양염 섭취(uptake)로 인하여 해역에 따라서 영양염 절대농도 뿐 만 아니라, 영양염 구성성분비의 제한을 일으킬 수 있다는 것을 파악하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.569-577
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• 2019

지구 온난화에 의한 이상강우, 도시개발 및 인구유입에 따른 저지대 개발로 인한 우수유출량의 증대로 도시침수가 빈번히 발생하고 있다. 도시에서 이상강우에 적극적으로 대비하기 위해서는 GWI (Green Water Infra) 효과 확인과 기존 설치된 우수저류조를 효과적으로 활용하고 국지적 침수를 방지하는 우수배수 방법이 필요하다. 본 연구에서는 EPA (United States Environmental Protection Agency)에서 제공하는 SWMM (Storm Water Management Model)의 동적파해석(Dynamic Wave Analysis)을 이용하여 이상강우에서 도시침수 방지방법으로서 월류형 우수배수방법을 적용 및 분석하였다. 그 결과 태풍 콩레이로 발생한 강우에서 월류형 우수저류조 설치가 최대홍수유출을 61 %, 총 홍수량을 56 % 감소시키는 것으로 분석되었으며, 태풍 솔릭의 강우에서는 월류형 우수저류조 및 자연-압송식 배수방법이 최대 홍수유출 20 % 감소 및 총 홍수량 67 % 감소하는 것으로 분석되었다. 따라서, 이상강우에 대한 대책으로 기존 우수저류조의 개량 및 추가 시설물 설치를 통해 제한된 조건에서 경제적인 우수배수가 가능한 것으로 판단된다.