• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.22 no.2
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• pp.82-96
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• 2019

This study evaluated the status of watershed health in Geum River Basin by SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrology and water quality. The watershed healthiness from watershed hydrology and stream water quality was calculated using multivariate normal distribution from 0(poor) to 1(good). Before evaluation of watershed healthiness, the SWAT calibration for 11 years(2005~2015) of streamflow(Q) at 5 locations with 0.50~0.77 average Nash-Sutcliffe model efficiency and suspended solid (SS), total nitrogen(T-N), and total phosphorus(T-P) at 3 locations with 0.67~0.94, 0.59~0.79, and 0.61~0.79 determination coefficient($R^2$) respectively. For 24 years (1985~2008) the spatiotemporal change of watershed healthiness was analyzed with calibarted SWAT and 5 land use data of 1985, 1990, 1995, 2000, and 2008. The 2008 SWAT results showed that the surface runoff increased by 40.6%, soil moisture and baseflow decreased by 6.8% and 3.0% respectively compared to 1985 reference year. The stream water quality of SS, T-N, and T-P increased by 29.2%, 9.3%, and 16.7% respectively by land development and agricultural activity. Based on the 1985 year land use condition. the 2008 watershed healthiness of hydrology and stream water quality decreased from 1 to 0.94 and 0.69 respectively. The results of this study be able to detect changes in watershed environment due to human activity compared to past natural conditions.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.62 no.4
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• pp.99-110
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• 2020

The objective of this study is to analyze the trend of changes in the water circulation rates under climate change by adopting the concept of WCR defined by the Ministry of Environment. With the need for sound water circulation recovery, the MOE proposed the idea of WCR as (1-direct flow/precipitation). The guideline for calculating WCR suggests the SCS method, which is only suitable for short term rainfall events. However, climate change, which affects WCR significantly, is a global phenomenon and happens gradually over a long period. Therefore, long-term trends in WCRs should also be considered when analyzing changes in WCR due to climate change. RCP (Representative Concentration Pathway) 4.5 and 8.5 scenarios were used to simulate future runoff. SWAT (Soil and Water Assessment Tool) was run under the future daily data from GCMs (General Circulation Models) after the calibration. In 2085s, monthly WCR decreased by 4.2-9.9% and 3.3-8.7% in April and October. However, the WCR in the winter increased as the precipitation during the winter decreased compared to the baseline. In the aspect of yearly WCR, the value showed a decrease in most GCMs in the mid-long future. In particular, in the case of the RCP 8.5 scenario, the WCR reduced 2-3 times rapidly than the RCP 4.5 scenario. The WCR of 2055s did not significantly differ from the 2025s, but the value declined by 0.6-2.8% at 2085s.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1149-1153
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• 2010

본 연구는 SWAT모형을 이용하여 지석천유역의 토지이용 및 토지피복상태에 따른 유출량 및 수질을 모의해 보았다. 대상지점은 유출량 및 수질 실측자료의 수집이 용이한 지석천유역의 말단부의 남평지점을 대상지점으로 선정하였다. 남평지점의 2002~2005년 일별 유출량 및 8일 간격 수질측정 자료와 지석천유역내에 위치한 나주댐의 방류량자료를 바탕으로 2002년 자료를 활용하여 모형의 보정을 실시하였으며, 2003~2005년 자료를 사용하여 검정을 실시하였다. 또한 세밀한 모의를 위해 지석천유역에 해당하는 나주시와 화순군의 1차 오염총량관리 시행계획 보고서를 활용하여 점오염원의 유입조건을 추가 하였다. SWAT 모형에 의한 모의결과 유량자료에 대해서는 실측자료와 모의값이 유사한 결과를 나타내고 있으나, 수질자료에 대한 모의결과는 유량자료에 대한 결과와 비교하여 상대적으로 높은 오차를 포함하고 있는 것으로 모의되었다. 이는 대상유역 내에 산재해 있는 점오염원 자료의 보다 정확한 확보와 입력에 의해 보완되어 질 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 대상지점인 남평지점의 유출량 및 수질자료 모의를 위하여 SWAT 모형의 적용성이 타당한 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.945-945
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• 2012

본 연구에서는 낙동강 수계의 안동댐 유역을 대상지역으로 선정하여 미래 기후변화 시나리오에 따른 댐 유역의 수환경 영향을 예측해 보고자 하였다. 특히 미래기후에 대한 수환경 평가는 기후자료를 입력 값으로 요구하는 강우-유출모형을 이용하거나 유량 이외에 유사, 영양물질과 같은 수질인자를 동시에 모의할 수 있는 유역모형을 이용하여 평가하는 것이 일반적이다. 이를 위해 선행연구로 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 AR4 시나리오의 RCM 자료를 ANN(Artificial Neural Network)기법을 이용하여 안동댐 유역의 총 4개 기상관측소에 대한 과거 20년(1991~2010) 실측자료를 바탕으로 미래 강수 및 습도 그리고 온도에 대해 상세화 하여 미래 기후 시나리오를 생산하였다. 또한 안동댐 유역 단위의 수질을 예측하기 위해 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 수문-수질 모의가 가능한 유역모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하였다. 과거의 기상자료와 수질자료를 이용하여 유역모델의 검 보정을 실시하였으며 모형의 보정 및 검증결과에 따른 적합성과 상관성을 판단하기 위해 결정계수($R^2$)와 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE)를 사용하였으며, 모형의 효율성 검증으로는 Nash and Sutcliffe(1970)가 제안한 모형효율성계수(NSE)를 사용하였다. 최종적으로 기후 시나리오에 대해서 전망된 지역상세기후를 유역모형의 입력자료로 이용하여 안동댐 유역의 미래수문 및 수질을 예측하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.172-172
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• 2018

물이용의 기후변화 취약성은 기후변화 뿐 아니라 이의 직, 간접적 영향으로 인한 물수요량 변화 등의 다양한 요소에 의한 영향을 받기 때문에 그 정도를 파악하기가 어렵다. 또한 기존의 대부분의 물이용 취약성 평가 연구는 단순 기후요소의 변화만 고려한 경우가 대부분이고 사회경제적 요소의 변화를 반영하지 않았다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 강 유역에서 미래 기후 변화와 사회경제적 변화에 따른 물이용 취약성 평가방법을 개발하고, 한강에 적용함으로서 다양한 사회경제시나리오에 따른 강유역의 물이용 취약성이 어떠한 영향을 받는지에 대한 이해에 주안점을 맞췄다. 개발한 평가방법은 지표기반 접근법으로, 다기준 의사결정기법인 Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution(TOPSIS)를 사용하였다. 이 방법은 IPCC의 취약성분석 방법에 사용되고 있으며, 취약성에 대한 정의에 따라 결과 값이 적응능력, 노출, 민감도로 구성되어있다. 사용된 지표 자료는 통계청 등 다양한 국가 통계자료를 기반으로 한 자료뿐 아니라, 일부분은 수문모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)모델로부터 모의된 결과를 포함한다. 기후시나리오로 Representative Concentration Pathways(RCPs), 사회경제시나리오로는 Shared Socioeconomic Pathways(SSPs)를 사용하였다. 본 연구의 물이용 취약성 평가결과는 사회경제적 요소의 변화를 기존의 평가방법에 추가 반영하여 미래 전망을 제시하는 향후 수자원 정책 방향에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.406-406
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• 2017

우리나라는 기후변화 등으로 인해 강수량이 홍수기에 집중하고 갈수기에 감소하는 강우 편중현상이 심화되고 있어 유역 환경에 변화가 발생하고 있다. 특히, 농업지역에서 유역 환경 변화에 따른 하천수의 부족은 농배수에 의한 수질오염의 심화와 농업 및 생활용수 확보의 어려움 등의 문제를 발생시키고 이러한 문제들은 상 하류간의 지역갈등을 유발시키는 등 경제적, 환경적, 사회적 손실을 초래한다. 이에 따라 본 연구에서는 유역 환경 변화에 따른 수질 변화를 분석하고 이에 대한 대응 방안으로 농배수 조정지를 조성하여 농업지역의 용수를 확보하고 수질을 개선하고자 하였다. 합천은 용도지역면적 중 대부분이 농촌지역이며 논 77.4%, 밭 22.6%의 비율로 논의 이용이 밭보다 3배 이상 높아 농배수 조정지를 조성하기에 적합한 지역이라 판단하였다. 따라서 합천지역의 황강유역을 대상지역으로 선정하고 물리적 기반의 준분포형 장기강우유출모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 모의하였다. 황강유역 내의 HRU(Hydrologic Response Unit)별 수질 변화를 분석하고, 농배수 조정지 조성에 따른 수질 개선 정도를 분석하였다. 또한 농배수 조정지의 HRU별 추가 조성에 따른 낙동강 본류에 합류되는 황강유역 하류의 수질 개선 효과를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.41-41
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• 2019

동진강, 만경강 그리고 연안 유역으로 이루어진 새만금유역은 농업이 발달한 지역이지만 유역 내 이용 가능한 수자원량이 부족하여 인근 유역인 금강과 섬진강 유역으로부터 용수를 공급받고 있다. 외부유입량은 연도별 강수량 변화에 따라 편차가 크기 때문에 새만금유역은 극한 가뭄과 홍수에 더욱 취약한 유역이다. 또한, 간척사업으로 새만금 방조제 건설에 따라 유역의 수질 환경이 중요한 지역 사회의 이슈이며 특히 만경강의 경우 심각한 수질 문제를 개선하기 위한 다양한 연구가 수행되어왔다. 이에 따라 본 연구에서는 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 이용하여 만경강유역으로 들어오는 외부유입량 변화에 따른 유역의 수문 및 수질 변화 양상을 분석하여 수질 문제 개선 방안을 제시하고자 한다. 외부유입량 변동 시나리오는 만경강으로 유입되는 용담댐의 방류량을 이용하였으며, 기존 외부유입량 데이터에 비례하도록 산정하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 모의를 위해 유역 외부에 위치한 용담댐의 운영을 별도로 고려하였고 취수를 통한 유역 내 농업용수 사용 등을 고려하였다. 수위-유량 관측소의 일자료와 수질관측소의 자료를 이용하여 유출량, SS, T-N, 그리고 T-P에 대한 보정(2012~2014) 및 검증(2016~2018)을 수행하였다. 각각의 검보정지점에 대한 $R^2$, NSE, RMSE을 목적 함수로 사용하여 모형의 적용성을 확인하였고, 이렇게 구축된 SWAT 모형을 기반으로 외부유입량 시나리오에 따른 유역의 수문 수질 변화를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.482-482
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• 2017

기후변화로 인하여 가뭄 또는 홍수 등의 유역 수자원 피해가 빈번하게 발생하고 있기 때문에 이에 대응하기 위한 예측 및 적응방안 마련이 시급하다. 따라서 본 연구에서는 유역의 물이용 취약성을 평가하고자 하였으며, 평가 지표는 취약성 정의에 따라 노출, 민감도, 적응능력으로 구성하였다. 일반적으로 미래 시나리오 적용 시 기후변화 요소는 고려하고 있으나 사회경제적 요소는 거의 반영되지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 강수 패턴의 변화를 반영한 기후변화 시나리오와 인구, 경제, 토지이용변화에 대한 사회경제 시나리오의 적용가능성을 고려하여 지표를 선정하였다. 이후 물이용 취약성의 정량적 평가를 위하여 다기준 의사결정기법(Multi-Criteria Decision Making)인 TOPSIS(Technique for Order Performance by Similarity to Ideal Solution) 기법을 활용하여 취약성을 지수화하였다. 자료는 국가 통계 및 관측 자료와 각 시나리오를 통해 수집하였고, 유출량 등의 모의 자료는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형의 결과를 활용하였다. 타 유역에 비하여 기후변화 및 사회경제적 요소에 대한 영향이 큰 한강유역에 대하여 중권역별 물이용 취약성 순위를 도출하였다. 이를 통하여 기후변화 및 사회경제 시나리오를 적용한 물이용 취약성을 평가하고, 각 시나리오의 상대적 중요성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.139-139
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• 2020

Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)에 따르면 지난 1세기 반 동안 전 세계 평균 기온은 약 1℃가 상승하였으며, 온실가스 축적에 따라 평균기온은 21세기 중반에서 21세기 말까지 1~3℃가 증가할 것으로 전망되고 있다. 이러한 기온의 상승으로 인한 하천의 수온 변화는 수중에서 온도에 민감한 생화학적 반응의 변화를 유발하여 수질 및 수생태 변화에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 효과적인 수질 및 수생태 관리를 위해서는 기온과 수온 사이의 명확한 관계 정립을 통해 수질변화를 정확하게 예측하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 국내·외로 널리 활용되고 있는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool, SWAT) 모형을 통해 기온-수온 회귀식이 하천 수질변화에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 하였다. 그러나 기존 SWAT 모형에서의 기온-수온 회귀식은 미국 유역의 환경 특성을 바탕으로 도출되었기 때문에 국내 유역에 적용하기에 한계점이 있다. 따라서 본 연구의 목적은 국내 유역에서의 실측 기온자료와 수온자료를 사용하여 SWAT 모형 내 기온-수온 회귀식을 재도출하고 적용성을 평가하는 것이다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.spc
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• pp.98-106
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• 2019

The coefficient and exponent of the MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation) runoff factor in the SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model are 11.8 and 0.56 respectively, which are equally applied to the estimation of soil erosion regardless of land use. they could derive overestimation or underestimation of soil erosion, which can cause problems in the selection of soil erosion-vulnerable area and evaluation of reduction management. However, there are no studies about the estimation of coefficients and exponent for the MUSLE runoff factor by land use and their applicability to the SWAT model. Thus, in order to predict soil erosion and sediment behavior accurately through SWAT model, it is necessary to estimate the coefficient and exponent of the MUSLE runoff factor by land use and evaluate its applicability. In this study, the coefficient and exponent of MUSLE runoff factor by land use were estimated for Gaa-cheon Watershed, and the differences in soil erosion and sediment from SWAT model were analyzed. The coefficient and exponent of runoff factor estimated by this study well reflected the characteristics of soil erosion in domestic highland watershed. Therefore, in order to apply the MUSLE which developed based on observed data of US agricultural basin to the domestic watershed, it is considered that a sufficient modification and supplementation process for the coefficient and exponent of the MUSLE runoff factor depending on land use is necessary. The results of this study can be used as a basic data for selecting soil erosion vulnerable area in the non-point source management areas and establishing and evaluating soil erosion reduction management.