• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.54 no.4
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• pp.9-17
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• 2012

This study was aimed to characterize non-point source (NPS) pollutant runoff and estimate event mean concentrations (EMCs) from a small rural watershed located at the headwater area of the Gyeongan stream. The study watershed consists of the two major landuse, forest (72 %) and paddy field (28 %). The nine rainfall events ranging from 18.5 to 192.6 mm in amount were monitored in this study. Stream flow was measured at the watershed outlet using a water level gauge, while a number of water samples for each event were collected and analysed for water quality. Event pollutant loads varied greatly depending on rainfall events varying from 22.6 to 3,134.2 mg/L, 0.32 to 24.56 mg/L, 0.090 to 1.320 mg/L, and 2.3 to 149.8 mg/L for SS, TN, TP, and COD, correspondently. The respective mean EMCs were estimated by 104.2, 1.00, 0.168, and 7.9 mg/L. The Pearson correlation analysis showed that COD EMC was significantly correlated with those of SS, TN, and TP. Rainfall runoff ratio appeared to be negatively correlated with EMCs of SS, TP, and COD, although not statistically significant. The event loads from the largest rainfall was greater than the sum of those from the remaining eight events. The study results suggest that the appropriate management of intensified storm events are of greater importance in curbing NPS loads, while the estimated EMCs provide base data for the unit pollutant loads determination for the forest-paddy composite upstream watershed.

• Water for future
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• v.26 no.3
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• pp.125-135
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• 1993

This study was conducted for two purposes. The first was the selection of the proper model for the urban runoff, and NPS(non-point source) loads and the second was the adjustment of the selected model through the calibration and the verification of the observed data on an urban drainage basin. The selected model for this study was the Storm Water Management Model(SWMM) developed and maintained by the US Environmental Protection Agency(EPA). In particular, the Runoff Block for the surface discharge and the Transport Block for the flow routing was used. The study basin is Youngdu basin, which is a typical developed urban drainage basin. The four rainfall events for the runoff and the two for the four NPS pollutants(SS, BOD, COD and TN) were used for the calibration and the estimation of the model parameters. This study performed the calibration with regard to the peak discharge, the time to peak discharge, the volume and the relative error for three items. It was shown that SWMM can successfully be used for the prediction of the runoff and the NPS pollutants discharge. The result of this study can be used as the basis for the analysis of the correlation between the runoff and the NPS pollutants discharges, and the analysis of the mass balance with the monthly and annual NPS loads in an urban drainage basin.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2056-2060
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• 2008

도시하천의 오염원은 점오염원과 비점오염원으로 분류되어 점오염원은 하천유입 전에 차집하여 하수처리장에서 처리하는 체계가 갖추어져 있으나 전체 오염부하량의 $30%{\sim}40%$ (BOD기준)로 추정되는 비점오염원은 차집되거나 처리되지 않고 그대로 하천에 유입되고 있는 실정이다. 비점오염원은 불특정 오염원으로서 지표의 오염물질이나 합류식 하수관거의 하수가 강우에 의해 발생한 유출과 함께 하천으로 유입(CSOs)되어 우천 시에 하천을 오염시키는 가장 큰 원인이 되고 있으므로 이의 저감하기 위한 효과적인 비점오염원 관리방안이 요구된다. 본 연구에서는 대상유역인 부산광역시에 위치한 온천천 유역을 주요토구별 43개 유역으로 구분하여 SWMM(Storm Water Management Model)을 구축하였고 개별 토구에 Divider를 설치하여 일정 차집량을 초과하는 유량은 처리장으로 유입되는 것으로 모의하였다. 장치형 처리시설은 농도에 따라 일정효율을 가지고 처리시설의 임계유량을 초과하는 경우는 미처리되어 방류되는 것으로 가정하였으며 처리장으로 차집된 유량도 처리장의 시간최대 유량을 초과하는 유량은 간이처리 후 방류되는 것으로 가정하여 시나리오에 따라 모의하였다. 각 토구별로 처리시설을 설치한 경우의 처리효율과 차집비율을 증가시켜 처리장에서 일괄처리하는 경우의 처리효율을 차집비율별로 검토하여 최적의 차집비율을 검토하였다. 또한 오염원 관리측면의 면적당 축적부하량 저감과 발생량 관리측면의 토구의 차집비율 증가 및 토구에 대한 처리시설 설치비율에 따른 효율을 검토하여 처리효율, 오염원 저감 및 차집비율에 대한 상관관계를 도출하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• v.2
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• pp.173-177
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• 2006

From the viewpoint of coastal hydrodynamics, one of the most important effects of global warming is a sea-level rise in coastal areas. In the present study, impacts on port facilities against sea-level rise were investigated. The sea-level rise causes the increase of the water depth, and it generates variations on the wave height, buoyancy, tidal system and nearshore current system and so on. The increase of water depth gives rise to the decrease of crown height of the structure and it causes increase of wave overtopping quantity. It may flood the port zone and its facilities, and may decrease harbor tranquility. It also leads to difficulties on navigation, mooring and loading/unloading at the port. Increase in water depth also causes increase of wave height in surf zone. This high wave makes structures unstable and may cause them to collapse during storm. In addition, increase in buoyant force due to sea-level rise also makes the gravity type structures unstable. Consequently, theses variations due to sea-level rise will cause functional deterioration of port facilities. In order to protect port facilities from the functional deterioration, reinforcement plan is required such as raising the crown height and increase in block weight and so on. Hence proper estimation method for the protection cost is necessary in order to protect port facilities efficiently. Moreover response strategies and integrated coastal zone management plan is required to maintain the function of port facilities. A simple estimation of cost for breakwaters in Korea was performed in the present study.

• Korean Journal of Hydrosciences
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• v.7
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• pp.37-49
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• 1996

This study aims at suggesting an alternative to improve flood controling capacity according to the cument design criteria for the existing Soyanggang Multi-purpose Dam which was constructed 20 years ago as the largest dam in Korea. The peak inflow of the adopted probable maximum flood (PMF) at the time of construction was 13,500 $m^3$/s. However, the newly estimated peak inflow of the PMF is 18,000 $m^3$/s which is 1.34 times bigger than the original one. This is considered to be due to the accumulation of the reliable flood and storm event records after construction, and due to the increasing tendency of the local flood peaks according to the influence of world-wide weather change. The new estimation of the probable maximum precipitation (PMP) was based on the hydro-meteorological method suggested by the guideline of the World Meteorological Organization (WMO). The unit hydrograph which was applied for the estimation of PMF was derived through linear programming algorithm by minimizing the sum of absolute deviations of the calculated and recorded flood hydrographs. In order to adopt the newly estimated PMF as a design flood, following four alternatives were compared : (1) allocation of more flood control space by lowering the normal high water level, (2) construction of a new spillway in addition to the existing spillway, (3) construction of a new dam which has relevant flood control storage at the upstream of the Soyanggang dam, (4) raising the existing dam crest. The preliminary evaluation of these alternatives resulted in that the second alternative is most economic and feasible. So as to stably cope with the newly estimated PMF by meeting all the current functions of the multipurpose dam, a detailed study of an additional spillway tunnel has to be followed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.383-383
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• 2018

최근 기후변화와 도시화로 인해 국지성 집중호우 및 불투수면적이 증가하고 있는 실정이며, 도시 지역 내의 첨두유량, 도달시간, 지체시간 등과 같은 수문학적 인자가 변화함에 따라 재산피해, 인명피해가 발생하고 있다. 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법은 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하는 방안 중 하나로써 도시지역에서 수환경을 자연상태로 복원하는 대안으로 제시되고 있다. LID 기법 중 하나인 옥상녹화는 도시 내의 불투수면 증가로 인한 초과 지표면유출을 저감시켜 물관리를 하는 기술이다. 본 연구는 경남 양산시 부산대학교 제 2 캠퍼스에 조성된 옥상녹화 장치를 이용하여 정량적으로 유출량을 분석하였다. 비식생구와 식생구를 설치하고 실험의 시나리오는 강우강도를 25, 50, 75, 100 mm/hr로 설정하여 측정된 데이터 값을 바탕으로 SWMM(Storm Water Management Model) 모델링을 수행하였다. 유출량 값은 SWMM 5의 매개변수 추정지원 시스템인 SWMM-SCE를 이용하여 모형을 자동보정하였다. 보정된 모의유량은 실측유량과 0.28~3.81% 만큼의 오차를 보였고 각 시나리오에 따라 검증한 결과 상관계수가 0.82 이상으로서 실측값과 높은 상관성을 나타내었다. 옥상녹화 실험의 경우, 강우강도 75mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 15.45% 감소, 15초 지연으로 최적의 효율이 나타났으며 강우강도 25mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 1.36% 감소, 4초 지연으로 최저의 효율이 나타났다. SWMM 모의 결과는 강우강도 75mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 15.45% 감소, 16초 지연으로 최적의 효율이 나타났으며 강우강도 25mm/hr일 때 첨두유출저감율과 지연시간은 각각 2.73% 감소, 4초 지연으로 최저의 효율이 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.91-91
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• 2023

General circulation models(GCMs)은 여러 국가 기관들의 물리적 기후 모의 프로세스를 기반으로 과거 및 미래 기후변화의 영향을 정량화하기 위해 개발되었으며 현재 미래 기후변화를 예측하는데 가장 효과적인 도구이다. 그러나 GCMs에 내포된 여러 불확실성 요소 및 넓은 격자형식의 기후 데이터는 GCMs 기후 데이터를 사용한 지역적 기후 모의 시 주요 걸림돌로 인식되어지고 있다. 편의보정 방법은 GCMs을 사용한 지역적 기후 모의 시 기후 모의 성능을 향상시키기 위해 여러 연구에서 사용되어져 왔으나 다른 연구에서는 이러한 편의보정 방법의 문제점을 언급했다. 따라서 본 연구는 편의보정 방법이 GCMs 기후 모의 결과에 미치는 영향을 정량화하고 더 나아가 GCMs 기후 변수에 따른 유량 모의 결과에 미치는 영향을 분석했다. 연구대상지 과거 기간 기후 모의를 위해 coupled model intercomparison project(CMIP)6의 GCMs을 사용했으며, 미래 기후 모의를 위해 shared socioeconomic pathway(SSP) 시나리오를 사용했다. 편의보정 방법으로는 분위사상법을 사용했으며, 편의보정 전후 GCMs 기후 모의 성능평가를 위해 5개 평가 지표를 사용했다. 연구대상지 장기 유출 모의를 위해 storm water management model(SWMM)이 사용되었으며, 기후 입력 자료로는 일 단위 강수량, 최고 및 최저온도를 고려했다. 미래 기후 및 유량 모의 결과의 불확실성은 square root of error variance(SREV) 방법을 통해 정량화됐다. 결과적으로 과거 기간 GCMs 기후 및 유량 모의성능은 편의보정 전보다 편의보정 후에서 향상되었으며 특히, 강수 및 유량 모의 성능이 크게 향상되었다. 미래 기간의 경우 편의보정 후에서 기후 및 유량의 극값을 더 잘 반영함을 확인했다. 본 연구의 결과는 GCMs 기후 변수를 사용한 지역적 기후 및 유량 모의 시 편의보정 방법이 미치는 영향에 대한 구체적인 정보를 제공할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.321-321
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• 2020

도시화로 인해 유역의 불투수면적이 증가함에 따라 수문학적 요소와 수질에 큰 변화를 가져왔다. 불투수면적의 증가는 강우시 지표유출의 증가, 토양층 침투 차단으로 인한 지하수 재충전 감소 및 지하수위 감소를 초래하여 결과적으로 기저유출을 감소시킨다. 이러한 증가된 불투수면적이 강우유출수의 수문 및 수질에 미치는 영향을 완화하기 위해 최근 저영향개발 (Low Impact Development; LID) 기법이 개발되어 적용되고 있다. LID 기법은 개발 이전의 수문순환 상태에 최대한 근사하도록 개발하는 기법으로 우수 유출 속도 감소, 유역에서의 저류, 침투 및 증발산 과정 촉진, 하류로의 오염물질을 저감시킨다. 효과적인 저영향개발 기법 적용을 위해서는 시설 설치 전 모형을 이용한 저영향개발 기법의 적용 효과를 파악해야 한다. 이에 따라 많은 저영향개발 기법 모형들이 개발되었으며, 그 중 SWMM (Storm Water Management Model) 모형이 LID 효과분석을 위해 많이 이용되고 있다. 그러나 SWMM 모형의 경우, 저영향개발 기법으로 모의되는 침투 후 토양 물 흐름이 토양의 수분 조건을 고려하지 않고 모의가 되고 있다. 본 연구에서는 HSPF(Hydrological Simulation Program: FORTRAN) 모형을 이용하여 LID 시설 내에서의 저류현상을 구현하고 수문요소에 대한 영향을 분석하고자 한다. HSPF 모형의 입력자료를 구축하여 모형을 구축하고 LID 모형 적용 전에 모형의 보정 및 검정을 수행하였으며, LID 시설을 적용하여 유역내 수문요소들의 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 LID 효과 분석을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.304-304
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• 2021

도시화가 진행됨에 따라 불투수지역이 늘어나는 등 개발전과 다른 지표 및 지표하 유출이 나타나며, 이러한 변화는 생태적, 수문학적으로 대규모 변화가 나타나는 것을 의미한다. 이에 따라 물관리, 물순환 등 물 지속 가능성은 대중의 관심을 받아 법, 제도가 변화하며 도시화에 대한 세심한 접근과 관리에 대한 계획이 대두되고 있는 실정이다. 저영향개발(Low Impact Development)은 이러한 도시화로 인해 발생될 수 있는 문제를 해결하기 위한 방안의 하나로 제안되고 있으며 첨두 및 유출총량을 완화하여 개발 이전 상태의 수문학적 기능을 유지하거나 물리학 및 생물학적 기작을 통해 오염물질의 저감효과도 나타나 대규모 도시개발 및 유역관리 사업에서 저영향개발기법의 적용이 점차 늘어나고 있는 추세이다. 그러나 저영향개발기법 설치에 관한 구체적인 매뉴얼 또는 가이드라인이 부족한 실정이기 때문에 저영향개발기법이 계획단계에서 양적으로 무분별하게 적용되어 비용적 측면에서 시공자에게 부담을 가중시키는 등의 문제가 발생한다. 또한 시설의 위치에 따라 강우유출수 및 비점오염원 저감에 대한 효과가 상이하기 때문에 시설의 적정 위치선정 및 시설용량, 경제성을 고려한 시설효과 검토 등 저영향개발기법 적용시 사업부지 특성에 따른 최적화를 고려하여 계획 및 설계에 적용할 필요성이 있다. 이에 비용적 측면을 고려한 최적설계가 가능한 SWMM-ING(Storm Water Management Model - Low impact development desigN proGram)을 개발된 바 있다. SWMM-ING은 비전문가도 사용이 가능하도록 저영향개발기법 최적화과정이 간단하고 직관적이며 비용을 고려한 최적설계가 가능하도록 개발된 소프트웨어로 기법 적용시 개략적인 비용추정 및 배치선정 등 저영향개발기법의 설계최적화가 가능하다. 또한 각각의 저영향개발기법에 대한 초기설치비용, 유지관리비용, 이자율, 기대수명, 대상지역 내 공간적 위치를 반영하여 강우유출수 및 비점오염저감효과를 시나리오별로 제시가 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 SWMM-ING를 이용하여 대규모 도시개발부지의 저영향개발기법 적용에 따른 유량 및 수질저감효과를 평가하고 유지관리비를 포함한 비용을 추정하여 최적설계 검토를 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.364-364
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• 2021

최근 지구온난화에 따른 홍수 및 가뭄 재해의 피해는 심각해졌다. 그러므로 미래 재해로 인한 피해를 완화시키기 위한 수자원 계획 수립 및 관리의 중요성이 높아지고 있다. 전지구모형(General Circulation Model, GCM)은 기후 변화 연구에서 기후 요인의 변동을 조사하는데 널리 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 기후 변화 시나리오를 고려하여 도시유역의 소유역 별 투수성포장 시설의 우선순위를 산정했다. 기후 변화 시나리오에는Representative Concentration Pathway(RCP)와 Shared Socioeconomic Pathway(SSP) 시나리오가 사용되었으며 CMIP5와 CMIP6의 GCM을 고려하였다. GCM을 이용하여 산정된 미래 월 강수량은 분위사상(Quantile Mapping)법의 비모수변환(Non-Parametirc Transformation)법 중 하나인 스플라인 평활(Smoothing Spline) 방법을 사용하여 편이보정 되었다. 연구대상지는 목감천 유역이 선정되었으며, 27개의 소유역에 대해 투수성포장 시설의 우선순위를 산정되었다. 우선순위 산정을 위한 평가 기준들은 Driving force-Pressure-State-Impact-Response(DPSIR) 모형을 기반으로 산정 되었다. 평가기준에 따른 27개의 소유역에 대한 값들은 통계청 및 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS), 편이보정 된 미래 강수량과 Storm Water Management Model(SWMM)을 이용한 유출분석 결과를 통해 도출했다. 평가기준들의 객관적 가중치 산정을 위해 엔트로피 방법을 이용했다. 최종적으로 목감천 소유역 별 투수성포장 시설의 우선순위 산정에는 다기준의사결정기법 중 하나인 TOPSIS방법을 사용했다. 산정 결과 DPSIR 모형을 기반으로 수문학적 요소에 큰 가중치를 부여한 경우 하류보다는 상류 유역에서 높은 우선순위를 확인했으며, 각 요소별 동일한 가중치를 주었을 때 하류 유역에 높은 우선순위가 집중되었다.