• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.1-10
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• 2018

최근 집중호우로 서울 강남구('12), 부산('13), 울산('16), 인천, 부산('17) 등 대도시 지역의 침수 피해가 증가하고 있다. 도시침수는 하천유역의 홍수 피해와는 달리 매우 짧은 시간에 피해가 발생하며, 시설물의 파괴보다는 주택, 차량, 상가 침수로 인한 재산 피해가 높은 비율을 차지하고 있다. 현재 우리나라의 호우에 대한 예 경보는 기상청에서 발표하는 호우 주의보 및 경보에 의존하고 있지만, 기상청의 호우 주의보 및 경보는 전국 공통 지표를 사용함으로써 지역적 특성을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 서울과 울산지역을 대상으로 지역별로 피해이력기반의 한계강우량을 추정하였으며, 피해이력이 없어 한계강우량 추정이 불가능한 지역에 대해서는 유역특성이 반영된 Neuro-Fuzzy 모형을 통해 한계강우량을 예측하였다. 추정된 한계강우량을 통해 도시침수 위험기준을 설정하고 실제 침수사상에 적용한 결과 추정된 한계강우량은 실제 한계강우량과 1.8~20.4%의 오차를 보이고 있으며, 최소 28분에서 최대 70분의 대피시간을 확보 할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 도시침수 예 경보를 위한 위험기준으로 활용가능 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.941-953
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• 2022

본 연구에서는 한강 권역의 포함된 65개 지자체를 대상으로 5년간 월별 물이용량 자료를 수집, 분석하여 월 단위의 대표적인 생공용수 물이용 패턴을 도출하고, 물수급 네트워크 모델(MODSIM)과 기초자료를 이용하여 물이용 패턴을 반영함에 따른 유역 내 발생 가능한 물부족량의 차이를 비교하였다. 분석 결과, 특정 시기별 물이용 주기성을 파악하고, 월별 일정 비율 대비-3.120%~+4.322%의 증감 폭이 나타남을 확인하였다. 이를 물수급 모델에 적용할 경우, 28개 중권역 중 17개 유역에서 물부족량의 변화가 나타났고, 연간 동일한 수요량임에도 불구하고, 시기별 수요량의 비율을 적용함에 따라 최대 생공용수 부족량은 기존대비 약 8.0% 수준으로 감소할 것으로 분석되었다. 장래 기후변화, 사회적, 지역적 특성이 반영된 물이용 패턴에 대한 예측 연구와 연계한다면, 더욱 현실감 있는 물수급 전망과 신뢰도 높은 국가수자원계획 수립이 가능할 것이라고 판단된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권4호
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• pp.289-301
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• 2023

유역 내 산림은 생태계 유지에 있어 중요한 역할을 맡고 있으며 생태네트워크 체계를 구성하는 주요 기반 환경이다. 그러나 지난 수십여 년간 행해진 무분별한 개발사업으로 인해 산림 파편화 및 토지이용 변화가 가속화되었으며 본래의 기능을 상실하게 되었다. 산림 생태계를 파악하는 데 있어 산림의 구조적 패턴은 생태적 과정과 기능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 변화패턴을 파악하고 분석하는 것은 중요한 인자라 할 수 있다. 이에 본 연구는 금강 상류 댐 유역을 대상으로 FRAGSTATS 모델을 통해 시계열적인 토지피복변화에 따른 산림 경관의 구조적 변화를 분석하였다. 토지피복 변화탐지를 통한 금강 상류 댐 유역 내 토지피복변화는 1980년대부터 2010년대까지 산림 33.12km²(0.62%), 시가화건조지역 67.26km² (1.26%) 증가하였고 농업지역 148.25km²(2.79%) 감소하였다. 유역 내 산림 경관분석결과 No sampling 분석에서는 경관백분율(PLAND), 면적가중근접지수(CONTIG_AM), 평균 중심지 면적(CORE_MN), 인접지수(PLADJ)가 증가하였고 패치수(NP), 경관형태지수(LSI), 응집지수(COHESION)가 감소하였다. Moving window 분석을 통해 구조적 변화패턴을 파악한 결과, 경상북도 상주시, 충청북도 보은군, 전라북도 진안군 내 산림 경관은 상대적으로 잘 보전되어 있었으나 충청북도 옥천군, 영동군 그리고 충청남도 금산군 사이의 경계부와 전라북도 무주군과 장수군 인접 지역의 산림 경관에서는 파편화가 진행되고 있었다. 결과를 토대로 추후 해당 지역의 산림 관리전략 수립 시 파편화 지역을 대상으로 조림사업을 수립할 필요가 있을 것으로 사료된다. 본 연구를 통해 산림 경관의 파편화가 예상되는 지역을 도출할 수 있었으며, 유역 산림의 건전성 평가 및 관리계획 수립을 위한 기초자료로써 활용될 가능성을 기대할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제44권5호
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• pp.399-412
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• 2011

지형정보가 전산화됨으로서 수치표고모델 및 위성영상사진 등이 지질조사에 활용되고 있다. 이 연구에서는 남대천 유역의 하천 수계 천이점을 추출하여 단층운동과의 연관성을 규명하고자 하였다. 경상북도 울진군에 위치하고 있는 남대천 유역은 S1, S2, S3 등 세 개의 소유역으로 구분되며, 수치표고모델로 추출된 천이점들은 거의 모두 소유역의 중류 및 중상류에 분포하고 있다. S1 구역에서는 하각률과 관련 있는 지형경사도 Ks와 하천 수계의 요형도 값이 S2 나 S3 보다 높은 값을 보이고 있다. 이는 삭박작용이 활발하여 하각률이 높은 것에 기인되는 것으로 암상 차에 의한 것보다는 다수의 단층에 의한 것으로 해석된다. 하위지류를 포함한 남대천 유역의 천이점은 모두 77개이며, 이 중 주요 수계 S1, S2, S3에 발달하고 있는 천이점은 24개소이다. 77개소 중 이중 단층과 일치하고 있는 천이점은 27개소 (38%)이며, 주요 수계 상에서 단층과 일치되는 천이점은 13개 지점 (54%)이다. 그러므로 주요 수계와 단층과는 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 즉, 조사지역의 상대 경사도 값 Ks의 평균은 38.8이다. 그러나 두천단층과 삼당단층이 중첩되는 부분에서는 해발고도를 고려하더라고, 상대적 경사도 $K_s$은 42.99~43.39로 다른 전이점보다 매우 높은 값을 보이므로, 천이점 형성은 단층과 유관한 지형변위임을 지시한다. 또한 천이점의 분포와 지질 경계부를 비교해볼 때, 천이점은 암상 경계부와도 무관하게 발달하고 있으나, 단층분포와 연관성이 있음을 알 수 있다. 결론적으로, 수계의 천 이점 발달은 단층 운동에 의하여 형성될 수 있는 지형변위로 판단된다. 수계 분석을 통해 천이점이 단층에 의한 지형 변위로 볼 수 있으며, 제 4기 단층을 규명하거나 단층 연장을 규명할 수 있는 수단으로 활용 될 수 있다.

• 환경영향평가
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• 제26권1호
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• pp.68-77
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• 2017

낙동강 전 권역을 209개 유역으로 나누고 각 유역에서 배출되는 비점오염부하 기여율을 산정하기 위해 HSPF모델을 2012년 2013년을 기준으로 보정 및 검증을 실시하였다. 유량의 경우 보정한 결과 R2가 0.71~0.93, 검증은 0.71~0.79로 비교적 양호한 값으로 산정되었다. 수질의 경우는 % difference로 검 보정을 실시하였는데 보정의 경우 DO는 0.4~9.7 %, BOD는 0.5~30.2 % difference, TN은 낙본 C 및 황강 B를 제외 하고는 1.9~28.6 % difference로 나타났고 검증은 DO 0.2~13.7%, BOD는 1.3~23%, TN은 황강 B를 제외한 0.5~24.3%로 비교적 잘 모의 되었다. 그러나 TP는 농도가 다른 항목에 비해 미량이기 때문에 차이의 범위가 크게 나타났는데 보정의 경우 0.8~55.3 % difference이고 검증에서도 같은 결과를 얻었다. 209개 유역별 BOD 연간 누적부하량을 산정한 결과 RCH 123(경상남도 의령군), RCH 121(경상남도 진주시), RCH 92(대구광역시 달성군) 가 높은 것으로 나타났다. 그러나 영양염류에 대한 유역별 연간 누적부하량의 결과들은 BOD 연간 누적부하량 순위와 일치하지 않는 것으로 나타났다. 본류에 위치한 산림, 습지, 농지 등이 많은 유역들이 상대적으로 산림지역이나 습지가 많은 댐 상류지역의 유역들 보다 BOD 비점오염 부하량이 높은 것으로 나타났다. 토지형질을 비롯한 유역 특성들을 나타나는 다른 인자들이 비점오염 부하량과 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1727-1731
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• 2008

수자원의 효율적인 관리를 위해서는 신뢰성 있는 유량자료의 획득이 대단히 중요하다. 우리나라는 양질의 유량자료를 획득하기 위해 매년 많은 시간과 돈을 투자하고 있으나 자료의 질적인 면에서 만족할 만한 성과를 얻지 못하고 있다. 현재까지 우리나라의 유량자료는 댐의 수문자료와 수량관리 부처인 건교부에서 운영하는 수위표 지점의 수위-유량곡선에서 산출된 자료에 의존하고 있다. 그러나 수위-유량 관계식을 보정하기 위한 유량측정사업이 지속적이지 못하며, 이 관계식은 유량이 적은 저수기 및 갈수기에는 부정확하다는 한계가 있다. 또한, 국립환경과학원 낙동강물환경연구소에서 오염총량관리를 위한 낙동강수계 유량측정사업을 실시하고 있지만, 목적은 낙동강수계의 오염총량관리 단위유역 말단 47개 지점에서 유량측정을 효율적으로 실시하여 수질정책의 기초자료를 제공하는데 있다. 이 자료 역시 오염총량관리를 위하여 유량측정을 실시하여 수자원의 효율적인 관리를 위한 일 유량을 알 수가 없는 한계점을 가지고 있다. 따라서 저수기 및 갈수기에 수질정책의 기초자료를 제공하기 위해서 하천을 포함한 유역의 정확한 강우-유출특성의 파악이 필요하다. 그러나 강우-유출특성 또한 유역 내 강우의 시 공간적 분포가 다르며 그 자가 비선형성이 강하고 여러 변동성을 포함하므로, 강우로부터 하천의 유출량의 정확한 해석이 불가능하다. 그러나 최근 인공지능 분야에서 신호처리, 지능제어 및 패턴인식 등의 수단으로 사용되고 있는 신경망은 학습이라는 최적화 과정을 통해 입력과 출력으로 구성되는 하나의 시스템을 비선형적으로 구축할 수 있으며 이러한 이점을 활용하여 수자원 분야에서 다양하게 적용되고 있다. 본 연구의 목적은 강우-유출자료 및 댐 방류량 자료의 비선형적인 특정을 가장 잘 반영할 수 있는 신경망모형을 적용하여 수질정책의 기초자료를 제공하기 위하여 신뢰성 있는 유량자료를 산정하는 모형을 개발하는 것이다. 이를 위해서 낙동강물환경연구소에서 오염총량관리를 위한 낙동강수계 유량측정 지점 상류의 댐 방류량의 일 방류량자료와 강우자료를 입력 자료로 하여 유량을 예측할 수 있는 유량예측 신경망 모형 FFBN(Flow Forecasting By Neural)을 개발하였다. 그리고 입력 자료로서 장기유출모형인 SWAT의 모의결과를 입력 자료로 추가한 FFBNS(Flow Forecasting By Neural and SWAT)을 개발하였다. 신경망 모형의 구조는 입력층과 출력층 사이에 하나의 은닉층이 존재하는 다층 신경망으로 구성하였으며, 학습단계에서는 오류 역전파 알고리듬 학습방법 중 모멘텀법을 사용하였다. 예측된 유출량을 실측치와의 비교를 위하여 낙본D지점과 낙본 E지점에 대하여 $2005{\sim}2006$년까지의 모의 결과를 낙동 수위측정지점과 구미 수위측정지점의 실측치 통하여 복잡한 비선형성을 가지는 유출 시계열 자료에 대한 효과적인 최적의 신경망모델을 개발하여 유량을 예측하고 적용 가능성을 검토하고자 한다. 모의 결과는 수질정책의 기초자료 제공에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.31-42
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• 1986

본(本) 연구(硏究)는 장래(將來) 예상(豫想)되는 유역내(流域內)의 수자원(水資源) 수요문제(需要問題)에 대처(對處)하여 수자원(水資源)의 기초(基礎)가 되는 강수(降水)를 공간적(空間的)으로 모의발생(模擬發生)(Simulation)하기 위한 모델을 개발(開發)한 것으로서, 유역(流域)의 중심(中心) 관측소(觀測所)인 기간관측소(基幹觀測所)와 그 주변의 준기간(準基幹) 관측소간(觀測所間)의 강수현상(降水現像)에 대(對)한 공간적(空間的) 확률구조(確率構造)로부터 준기간(準基幹) 관측소(觀測所)의 강수계열(降水系列)를 모의발생(模擬發生)하였다. 섬진강 유역(流域)을 대상(對象)으로 기간(基幹) 관측소(觀測所)로는 하동(河東)을 택(擇)하고 준기간(準基幹) 관측소(觀測所)로는 임실, 보성, 순창, 동복, 구례를 택(擇)하여 강수(降水)의 공간적(空間的) 모의발생(模擬發生) 모델을 검토(檢討)하였으며 얻어진 성과(成果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1) 강수상태(降水狀態)의 공간적(空間的) 분리(分離)는 강수상태별(降水狀態別)(강수(降水)-강수계(降水系), 무강수(無降水)-강수계(降水系), 강수(降水)-무강수계(無降水系), 무강수(無降水)-무강수계(無降水系)) 발생확률(發生確率)이 안정(安定)된 값을 보여 공간적(空間的) 모의발생시(模擬發生時) 유효(有効)한 방법(方法)임을 알았다. 2) 기간(基幹) 관측소(觀測所)의 일강수계열(日降水系列)로부터 모의발생(模擬發生)한 준기간(準基幹) 관측소(觀測所)의 일강수계열(日降水系列)은 연평균(年平均) 강수량(降水量)의 경우(境遇) 관측치(觀測値)와 비슷한 결과(結果)를 보였으나, 하계(夏季)의 강수량(降水量)은 약간(若干) 과소(過少)하게 나타났다. 3) 준기간(準基幹) 관측소(觀測所)의 월강수량(月降水量)에 대한 Correlogram과 Power Spectrum은 관측표본(觀測標本)과 잘 맞고 있어 주기성(周期性)의 재현(再現)은 충분(充分)한 것으로 생각된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.173-182
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• 1993

본 논문은 여러개의 복합호우 자료로써 선형계획법에 의한 대표단위도를 유도하는 앨고리즘을 제공한다. 주어진 한 유역에서 종전의 방법은 여러 호우사상에 대해서 각각 단위도를 유도하여 첨두유량 및 시간에 대한 특성치 평균법을 썼다. 본 연구에서 사용한 LP모형은 Mays 등이 제안한 모형을 다음과 같이 수정하였다. 목적 함수는 가중치를 부여한 잔차의 합의 최소화로 설계하였고, Mays 논문에서 실제로는 적용하지 않은 부등호 제약보다 더 적극적인 2점 이동평균에 의한 부등식 제약조건을 두어 하강부의 진동을 제거하였다. 또한 Diskin이 지적한대로 강우 행렬의 구성을 개선하여 행렬의 차원을 줄였다. LP접근법은 대표값을 나타내는 우월성에도 불구하고 기저유출과 손실우량 분리의 정도에 매우 민감하였다. 유효우량 및 직접 유출량 분리를 위해 몇가지 방법을 적용하였으나 뚜렷이 우월한 방법은 없었다. 이것은 유역과 강우의 특성을 고려하여 판단할 문제였다. 본 연구의 앨고리즘을 낙동강 지류 위천에 적용하여 대표단휘도를 유도하였다. 기존의 IHP 성과와 비교할 때, 최적화된 대표단위 유량도의 첨두유량은 상대적으로 작고, 발생시간은 빨라졌으며, 하강부의 진동은 이동 평균법의 제약 조건에 의하여 성공적으로 소거할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.13-21
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• 1987

합리적인 수질관리를 위하여 여러가지 수질관리정책들을 수질과 비용의 측면에서 평가하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. 연구의 대상지역은 서울동북부의 중랑천유역으로 하였으며, 용존산소를 수질지표로 하였다. 과학적인 분석을 위하여 수질예측모형인 QUAL2E와 최적화기법의 하나인 선형계획법을 사용하였다. 중랑천에 가상의 처리장을 설치하여 점오염원을 처리함으로써 수질을 개선하도록 하였으며, 수질기준의 변화에 따른 유역내 처리장의 총비용을 검토하였다. 연구결과에 의하면 여름기간에 중랑천에서 유지할 수 있는 용존산소량(DO)은 3.5mg/l 정도였다. 그러나 오염이 심한 지역의 수질기준을 3.0mg/l로 고정할 경우, 그 외의 지역에서는 4 개의 처리장을 설치하여 5.0mg/l 이상의 DO도 유지시킬 수 있었다. 처리자간의 평등성에 따른 정책비교에 의하면, 균등처리(UT)인 경우(\$24.8{\times}10^8$)가 최소비용(LC)의 경우(\$22.9{\times}10^3$)보다 더 많은 처리비용이 소용되었다. 그리고 LC보다 더 공평한 방법인 지역별 균등처리(ZUT)의 경우(\$23.0{\times}10^8$)는 거의 차이가 없어, 적은 비용의 증가로도 평등성(Equity)을 높일 수 있는 중랑천의 지역적 특성을 발견하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1048-1052
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• 2007

그동안의 하천 유량자료는 주로 홍수방어를 목적으로 구축되어진 관계로 대부분 홍수기에만 의미있는 자료를 갖추고 있으며, 환경관리에 필요한 저갈수기 유량자료는 그 신뢰도가 매우 떨어지고 있다. 다행히 지난 2004년 하반기부터 4대강 물환경 연구소에서 직접 오염총량관리 단위유역 말단부에서 8일 간격으로 유량과 수질을 동시에 측정하기 시작하였고, 사업의 결과 건기 우기의 구별 없이 연중 일정한 간격으로 하천유황 및 수질의 변동여부를 확인하는 것이 가능하게 되었으나, 각 단위유역별 유황곡선을 작성할 목적으로 8일 간격 유량자료를 사용할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 현재 관측 중인 8일 간격 유량자료만으로는 동시 관측이 진행 중인 수질항목과 유량 사이의 상관관계 정도를 파악한다거나, 어떤 방법으로든 수문모형을 구축한 후 이를 부분적으로 검정할 때 참고자료로 사용하는 정도로 그 용도가 한정될 수밖에 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 낙동강 오염총량관리 41개 단위유역 전체를 대상으로 관측된 8일 간격 유량자료를 이용하여 이를 1일 간격 유량자료로 확장을 시도하였다. 이를 위하여 기존의 TANK 모형에 하도추적기능을 추가한 보다 진보된 TANK 모형을 구성하였다. 낙동강 단위유역별 취수량과 방류량을 바탕으로 한 물수지 자료 또한 구비하여 모형에 고려되도록 하였다. 모형의 매개변수 추정을 위하여 국립환경과학원 낙동강물환경연구소에서 8일 간격으로 관측한 유량자료가 이용되었다. 분석결과 모의된 일유량이 실제 유량을 비교적 잘 재현하는 것으로 나타남에 따라 8일간격 유량관측자료의 일유량으로의 확장 가능성을 확인할 수 있었다. 구축된 모형은 적용에 앞서 10년 평균 저수량을 기준으로 1차 오염총량관리 기준유량과의 비교를 시도하였으며, 상류 댐 방류의 영향 및 물수지의 영향을 배제한 상태의 자연유량을 산정하여 이를 현재 유황과의 비교를 수행하였다. 현재유량과의 비교 결과 다목적 댐의 방류효과로 인한 유량 증가효과 및 대규모의 취수로 인한 유량 감소효과가 뚜렷하게 나타남을 알 수 있었다. 산정된 자연유량을 통하여 비유량을 산정한 결과 $5,000km^2$이하인 유역 면적의 경우 비유량 $0.0048m^3/s/km$를, $5,000km^2$이상인 경우에는 비유량 $0.0043m^3/s/km$를 적용하는 것이 바람직할 것으로 분석되었다. 여기에 유역의 물이용 및 상류의 댐 방류 효과가 고려되면 실제 유역의 저수량을 개략적으로 산정할 수 있을 것으로 기대된다.