• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2068-2072
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• 2009

본 연구에서는 국내에서 널리 사용되는 대표적 유역모형인 SWAT 모형의 한계를 인식하고 유출해석모듈과 하도수질모듈을 개선한 SWAT-K(Korea) 모형이 현재 오염총량관리 대상물질로 지정되어 있는 BOD 모의에 미치는 영향을 분석하기 위하여 충주댐유역을 대상으로 각 개선모듈별 BOD 모의 결과를 분석하였다. 유출해석모듈의 개선결과 하도의 흐름을 따라 이동하는 BOD 항목의 모의 특성 상 유출 구조의 개선에 의하여 BOD 부하량의 지체가 감소되며 첨두 부하량이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 하도수질모듈의 개선결과 저유량 시 매개변수 산정에도 불구하고 증가하지 않던 값들이 모형의 개선에 의하여 정상적인 범위로 상승한 것을 확인할 수 있었다. 전체적인 개선에 의하여 각 모듈별 개선효과와 함께 충주댐 지점의 개선 전 후 일대일 비교를 수행한 결과 결정 계수($R^2$)가 0.54에서 0.88로 상승하며 개선 후 모의값이 실측값에 근사하게 모의되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1270-1274
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• 2008

본 연구의 목적은 준분포형 강우-유출모형인 SWAT 모형을 충주댐 상류유역에 대해 구축하고 유출모의 결과를 토대로 토양수분에 대한 시공간적 변동성을 분석하고자 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 정밀토양도를 이용하여 충주댐 유역에 대한 토양층 깊이를 파악하였다. 또한 모형 검 보정을 위해 SWAT 모형을 $1986{\sim}2005$년에 대해 적용하여 모의결과의 정확도를 분석하였다. 모의 토양수분을 분석한 결과 유역의 토양수분은 $40{\sim}160mm$ 사이에서 거동하고, 3월에 가장 많고 6월에 가장 적은 것으로 나타났다. 또한 하류 소유역보다 상류소유역에서 토양수분이 많이 분포하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.301-316
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• 2012

본 연구에서는 한강수계 팔당댐 상류의 자연유출량에 대해 기존의 연구 결과를 바탕으로 TANK 모형 결과와 SWAT 모형결과를 비교함으로써, 기존 TANK 모형이 가지고 있는 한계및 문제점을 현실적으로 제시하고, 향후 SWAT 모형의 적용성 및 활용에 대해 검토하였다. TANK 모형의 매개변수 최적화가 이루어진 보정유역들(충주댐 및 소양강댐)의 모의결과를 볼 때 두 모형 모두 모형효율 0.8 이상의 높은 정도의 모의가 가능한 것으로 나타났으며, 첨두유량이 발생하는 홍수기에는 TANK의 결과가 SWAT보다 관측치에 근접하는 것으로 나타났다. 그러나 TANK 모형의 경우 주로 평수기 이상의 유량을 대상으로 보정을 수행하여 갈수기에 관측유량과 많은 차이를 보였으며, 특히 일정 유량 이하로 모의되지 않는 한계를 나타내었다. 반면, SWAT 모형은 일부 홍수사상을 제외하고 대체로 관측치의 경향을 잘 따르고 있으며, 유역 최종 출구인 팔당댐(한강F)에서의 상류댐 방류량을 고려한 모의유입량이 실제 관측유입량과 잘 일치하는 것으로 나타나(모형효율 0.9 수준), 댐 방류량과 인위적인 용수 수요가 없는 상태의 자연유출량의 추정이나 댐개발 전후에 따른 유량변동 평가 등에 있어 매우 높은 신뢰성을 보장하는 것으로 판단되었다. 아울러, TANK 모형의 최적화된 매개변수를 전이시켜 이용하는 대상유역들(평창A, 달천B, 섬강B, 인북A, 한강D, 홍천A)에 대한 결과를 SWAT 모형 결과와 비교할 때, 일부 홍수기를 제외하고는 평수기 이하에서 매우 불안정한 모의 결과를 나타내었으며, 보정유역들에 대한 결과와 마찬가지로 갈수기에 일정 유량이하로 모의되지 않는 문제가 나타났다. 이는 수자원 계획 및 관리의중요한 지표인 갈수량의 산정에 있어 TANK 모형의 적용에 많은 불확실성이 있음을 보여준다. 따라서 복잡 다양한 국내 유역의 특성을 보다 현실적으로 반영하고, 향후 유역내 도시화 등에 따른 토지이용 및 용수이용의 변화, 기후변화 등에 따른 수자원 계획 및 관리에 효율적으로 대처하기 위해서는 TANK와 같은 기존의 개념적 집중형 모형보다는 SWAT과 같은 물리적 기반의 유역모형 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2008년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.787-790
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• 2008

SWAT(Soil and Water Assesment Tool) 모형은 장기간에 걸친 토양과 토지이용 및 관리 상태에 따라 복잡하게 반응한 대규모 유역의 물과 토사유출 및 농업화학물질로 인해 실제 토지관리가 수환경에 끼치는 영향을 예측하기 위하여 개발되었다. 일반적으로 하천은 유역의 개발 정도에 따라 도시하천과 자연하천으로 나뉘며 도시하천의 경우 도시화가 진행됨에 따라 토지이용상태 및 토지피복상태의 변화로 불투수면적이 증가함에 따라 도시하천의 건천화가 급속도로 진행된다. 본 연구에서는 장기유출모의가 가능한 SWAT 모형을 이용하여 도시하천의 유출량을 모의하고 특히 유역의 규모가 작은 소유역의 SWAT 모형의 적용성을 제시하고자 한다. GIS와 연계한 SWAT 모형을 이용하여 조만강 유역을 모의하였고, 모형의 민감도 분석을 통해 매개변수를 최적화시킴으로서 모델의 신뢰도를 평가하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1905-1909
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• 2006

지하수 함양량을 정확하게 산정하는 것은 지하수계의 적절한 관리를 위해서 매우 중요하다. 국내에서 주로 사용되는 지하수 함양량 추정방법은 지하수위 변동법, 기저유출 분리법, 연단위 물수지 분석법 등이 있다. 그러나, 이들 방법은 집중형 개념을 기반으로 하기 때문에 기후조건, 토지이용, 토양조건, 수리지질학적 비균질성에 의한 함양량의 시공간적 변동성을 구현할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 유역의 비균질성을 반영할 수 있는 SWAT 모형을 이용하여 시공간적 변동성을 고려한 지하수 함양량을 산정하는 방법을 제시하고자 한다. SWAT 모형은 유역내 일단위 지표면 유출량, 증발산량, 토양저류량, 함양량, 지하수유출량 등의 수문성분을 계산할 수 있는 모형이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 미호천 유역의 최상류인 무심천 유역에 적용하였다. 2001년 - 2004년까지의 기간동안 지하수 함양량을 포함한 유역의 일단위 수문성분들을 모의하였으며, 유역출구점에서의 실측 일유출자료와 모의 일유출자료의 비교를 통해서 모의결과의 유효성을 검토하였다. 지하수 함양량의 시공간적 변화를 분석한 결과, 지하수 함양량의 변동성은 토지이용 변화뿐만 아니라, 유역경사와 같은 지형인자에도 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.2011-2015
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• 2010

비점오염원에 의한 수질오염은 지표수 오염과 지하수 오염으로 분리될 수 있는데 보통 지하수는 지표수에 비하여 수질이 양호 하다고 여겨지만 오염된 하천 주위의 지하수 오염이 심각할 수 있다. 이러한 지하수에 의한 오염원을 산정하고 분석하기 위해 여러 가지 수문관련 공식이나, HSPF, MODFLOW, SWAT 모형 등이 사용되고 있는데 이 중, SWAT 모형은 다양한 작물 및 재배방법이 지표수 및 지하수 수질에 미치는 영향을 유역단위로 평가가 가능하여 국내 외 에서 널리 활용되고 있다. SWAT 모형은 소유역별 수문학적 반응단위인 HRU를 이용하여 유역 내 수문 및 수질을 평가하는데 소유역내 HRU의 공간적인 정보를 고려하지 않는 준 분포형 모형으로 다양한 영농방법이 지표수 및 지하수에 미치는 영향을 공간적으로 분석 하는데는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 SWAT 모형의 단점을 개선하여 공간적으로 분석할 수 있는 SWAT HRU Mapping module을 개발하였고 강원도 평창군 대관령면 횡계2리 지역에 적용하여 지하수 함양량 및 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량 및 농도를 분석하였다. 적용결과, 횡계2리 유역의 2006년 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량 및 농도를 비교하면 일반적으로 농경지에서의 대수층 유입 $NO_3$-N 부하량이 큰 것으로 나타났고, 대부분 농경지에서 대수층으로 유입되는 $NO_3$-N의 농도가 산림에 비해서 상당히 높은 것으로 분석되었으며 2007년의 결과도 비슷한 경향이 나타났다. 본 연구의 결과에서와 같이 같은 밭이라 하더라도 재배되는 작물의 종류 및 시비량 등에 따라 대수층으로 유입되는 오염부하에는 상당한 영향이 있을 수 있으며, 또한 재배 작물과 토양 특성에 따라 $NO_3$-N이 대수층으로 유입될 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 개발된 HRU Mapping Module은 유역에서의 수질 개선시기저유출을 통한 오염원의 시공간적 분석을 하는데 매우 유용하게 활용될 수 있으리라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.49-49
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• 2018

라오스의 Houay Pano 유역은 상업적 조림으로 인해 2011년부터 2013년까지 급속한 토지이용 변화를 겪어왔다. 본 연구는 이러한 토지이용변화가 박테리아 거동에 어떠한 영향을 주는지 이해하기 위해 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 활용한 박테리아 거동 모델링을 수행하였다. SWAT 모형은 수치 표고 모델, 토양 특성, 토지 이용 등의 정보를 종합하여, 유역 내수량 및 수질의 변화를 모의할 수 있는 모형으로, 본 연구는 대표적인 분원성 지표 세균 (Fecal Indicator Bacteria)인 대장균 (Escheichia coli, E. coli)을 대상으로 모델링을 수행하였다. SWAT 모형은 지표면 위 박테리아를 1)식물 위, 2)토양 용액상, 3)토양 입자상으로 구분하여 모의한다. 각 상태로 분할된 박테리아는 소멸 (die-off), 씻김 (wash-off), 침투, 표면 유출을 통한 수계로의 이동 등의 단계를 통하여 유역 내에서 거동한다. 본 연구는 서로 다른 기후의 영향을 배제하기 위해 각 토지이용 시나리오를 (2011, 2012, 2013) 실제 기후 조건과 동일 기후(2011-2013 평균) 조건으로 분류하여 분석하였다. 실제 기후 조건에서 SWAT 모형은 표면 유출, 토사 유출, E. coli 거동에 대해 2011년부터 2012년까지 감소, 2012년부터 2013년까지 증가로 모두 동일한 양상을 모의하였다. 이는 강수량의 양상과 동일한 것으로, 강수량이 표면 유출의 양을 결정하고, 달라진 표면 유출에 따라 토사 유출과 E. coli 거동이 결정되기 때문이다. 하지만 동일 기후 조건에서는, E. coli 거동 동인인 표면 유출과 토사 유출이 비교적 일정해짐에 따라, 각 상태로 분할된 박테리아의 초기 부하량값이 E. coli 거동을 결정하는 주된 요인임을 확인 할 수 있었다. 따라서 초기 부하량 분할에 활용되는 엽면적 지수 (Leaf Area Index)와 분배계수 (BACTKDDB)의 정확도가 요구된다. 추가적으로 본 연구는 박테리아의 유입원인 비료 모델링과, LAI를 활용한 박테리아 초기 부하량 산정, 토양 특성 변수와 토지 이용 변수의 분리, 지하수를 통한 박테리아 거동 등을 중심으로 SWAT 모형의 한계점과 개선점을 제시하였으며, 본 연구 결과는 토지이용변화가 박테리아 거동에 주는 영향을 모형적으로 이해하고, 또한 추후 박테리아 모델링 개발에 도움을 줄 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.130-130
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• 2020

수자원장기종합계획에 따르면 전국 지하수위는 지하수 이용의 지속적인 증가와 도시화에 따른 지하수 함양감소 등으로 최근 매년 조금씩 감소하고 있다. 특히, 환경부의 지하수조사연보(2018)에 따르면 남한강하류 중권역은 한강수계 전체 지하수 사용량의 약 34.5 %를 차지하고 있는 것으로 분석되었으며, 2009년에 비하여 2017년의 지하수위는 1.4 m의 감소 되었다. 본 연구는 한강유역에서 지하수 개발밀도가 높은 이천시에 위치해 있는 복하천 유역(303.8㎢)을 대상으로 지하수위 감소에 따른 기저유량 변동특성을 파악하기 위하여 SWAT-MODFLOW(Soil And Water Assessment Tool-MODFLOW)을 적용하고자 한다. SWAT-MODFLOW는 준분포형 장기유출모형 SWAT과 3차원 분포형 지하수 모의가 가능한 MODFLOW를 연계한 모형이며, MODFLOW만으로는 해결할 수 없는 일별 지하수 함양량의 분포와 SWAT만으로는 계산 불가능했던 지하수위의 시공간 분포를 보완하여 재생함으로써 두 모형의 한계를 극복한 모델이다. SWAT의 검보정 결과로서는 RMSE는 10.6 mm/day, NSE는 0.72, R²는 0.69 효율이 나타났으나, 지하수 유출이 보정되지 않아 MODFLOW의 입력자료인 토양두께(m), 수리전도도(m/day), 비저류량(1/m), 비산출율을 토양통에 따라 분류한 해외논문(Steven et.al 2005) 자료를 산정하여 SWAT-MODFLOW 두모형을 연계한 프로그램에 입력하여 지하수 유출을 보완하였고 SWAT과 SWAT-MDFLOW 지하수 유출량 비교뿐만이 아닌 SWAT-MODFLOW의 출력자료인 지하수위 및 지하수 충진량을 검토하였다.

• 산업기술연구
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• 제36권
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• pp.9-16
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• 2016

In the face of increasing impact of climate change due to human activities, there has been an urgent need to resolve the problem in water resources planning management and environmental engineering. Therefore SWAT model was used to identify the impacts and change in hydrological cycle and environmental aspect. The most important step for the development of SWAT model is calibration procedure. Therefore, SWAT-CUP automatic calibration module was used to find some optimal parameters in SWAT model. After calibration in the cheongmicheon basin, SWAT model is used for the projected precipitation and temperature of RCP 4.5 and 8.5 climate change scenarios in AR5. The quantity and quality using SWAT model from 2014 to 2100 were identified. Finally, this study can provide the reasonable finding on impact by climate change.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.151-151
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• 2016

하천 유역의 수자원관리에 있어서 홍수 및 가뭄 기간에 유출의 규모와 빈도와 같은 유출특성을 신뢰할 수 있도록 예측하는 것은 매우 중요하다. 수문모형은 이러한 유역의 신뢰성 있는 유출량 예측을 위해 이용되며, 수문모형의 결과물은 수문순환 과정의 공간적 표출이나 매개변수 추정방법 등 다양한 요인에 매우 민감하게 반영된다. 대부분의 수문모형 매개변수들은 해당 유역의 특성이나, 홍수 및 가뭄과 같은 극단적 유출상황에 따라 설정되어 있지 못한 실정이며, 이는 모형의 신뢰성 있는 보정 및 유출량 모의를 보다 정밀하게 수행하지 못하는 원인으로 작용하게 된다. 본 연구의 목적은 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 유역의 하천 유출량을 모의함에 있어서 홍수 및 가뭄년, 평년의 유출특성이 모형의 매개변수 추정에 미치는 영향을 분석하고자 하는 것이다. 이를 위해, 안성천 유역($1,658.7km^2$)을 대상으로 유역 내 3지점의 기상관측소(이천, 수원, 천안)를 대상으로 40년(1976~2015)동안의 일 기상자료를 수집하여 SWAT 모형을 구축하였다. 홍수년 및 가뭄년, 평년을 포함하는 선별된 기간에 대하여 다양한 목적함수($R^2$, NSE, RMSE, PBIAS)를 활용하여 각각의 조합된 기간의 극단적 유출특성에 초점을 맞추어 검보정을 수행하였다. 이후 홍수년 및 가뭄년, 평년을 포함하는 선별된 기간에서의 유출량의 규모와 빈도에 영향을 미치는 매개변수를 도출하고 민감도를 평가하였다.