• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.388-388
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• 2023

영산강은 황룡강과 지석천이 합류하는 지점이기 때문에 많은 비가 내리면 홍수에 취약한 반면, 인근 지역인 나주시 노안면과 광주광역시 승촌동 지역의 지하수를 풍부하게 해주는 역할을 하고 있다. 특히, 승촌보 인근 지역은 겨울철 수온이 따뜻한 지하수를 활용하여 겨울철 미나리를 대규모로 재배하고 있다. 현재 승촌보 운영 수위를 관리 수위인 E.L.7.5m보다 1.5~2m 낮은 E.L.5.5~6.0m로 운영함에 따라 지하수 수위가 보 관리 수위보다 낮게 형성되고 있다. 이에 K-water 영산강보관리단은 여름철 홍수방어를 위해 설치된 배수문을 겨울철에 닫아 인공소류지를 형성함으로써 겨울철 미나리 재배지역에 지하수가 함양되는지 시험운영을 계획하였다. 배수문 시설을 관리하는 한국농어촌공사 광주지사와 광주광역시 남구청과 협의하였다. 이후 영산강유역환경청 민관협의체 위원장과 주민대표 통장님들께 방문 설명 등 지역주민들의 공감대 형성을 거쳐, '22년 9월 30일 승촌보 인근 승촌배수문 등 5개 배수문을 폐쇄하여 11월 30일까지 소류지에 물을 담수하였다. 또한, 소류지의 수위를 파악하기 위해 GPS 측량으로 해발 표고 산정한 간이 목자판 수위계를 설치하여 소류지내 수위를 모니터링하였다. 승촌배수문(#1)에서 발생한 누수는 스펀지를 바닥에 깔아 보강함으로써 누수를 줄여 소류지 수위를 E.L.6.7m 이상을 유지하였다. 그 결과 영산강에 인접한 SCM-008 지하수 관측소 데이터는 승촌보 운영 수위에 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 미나리 재배 기간인 3월에는 수막 재배로 인한 지하수 사용으로 수위가 가장 낮았으며, 여름철에 지하수 수위가 회복되는 패턴을 반복하였다. 10월~11월 시험운영기간 동안 SCM-005, -008, -101 지하수 관측정은 소류지와 중앙배수로에 가까울수록 인공 함양시 수위 상승효과가 크게 나타났으며, 평년(2020년~2021년) 대비 지하수위 상승을 확인하였다. SC-0 지역은 2022년 가뭄으로 다우년 대비 지하수 수위가 낮았으나, 시험운영 기간 중 지하수 수위 하강 속도가 늦춰지거나, 수위가 상승하는 것을 확인하였다. 또한, 인근 마을주민들에게 시험 운영 결과를 공유하였고, 소류지가 예년처럼 건천화되었을 때보다 지하수 수위상승과 중앙배수로나 소류지에서 양수하는 등 용수 이용에 도움이 되었다는 긍정적인 답변을 받았다. 따라서 2023년도에도 겨울철 미나리 재배 시기 동안 배수문을 닫아 소류지를 형성하여 지하수 함양에 도움이 되록하여, 미나리 지역의 농가 수익 증대에 보탬이 되도록 할 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.261-261
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• 2020

물관리의 기본이 되는 연속적인 유량 자료 확보를 위해서는 정확도 높은 수위-유량 관계 곡선식 개발이 필수적이다. 수위-유량 관계곡선식은 모든 수문시설 설계의 기초가 되며 홍수, 가뭄 등 물재해 대응을 위해서도 중요한 의미를 가지고 있다. 그러나 일반적으로 유량 측정은 많은 비용과 시간이 들고, 식생성장, 단면변화 등의 통제특성(control)이 변함에 따라 구간분리, 기간분리와 같은 비선형적인 양상이 나타나 자료 해석에 어려움이 존재한다. 특히, 국내 하천의 경우 자연적 및 인위적인 환경 변화가 다양하여 지점 및 기간에 따라 세밀한 분석이 요구된다. 머신러닝(Machine Learning)이란 데이터를 통해 컴퓨터가 스스로 학습하여 모델을 구축하고 성능을 향상시키는 일련의 과정을 뜻한다. 기존의 수위-유량 관계곡선식은 개발자의 판단에 의해 데이터의 종류와 기간 등을 설정하여 회귀식의 파라미터를 산출한다면, 머신러닝은 유효한 전체 데이터를 이용해 스스로 학습하여 자료 간 상관성을 찾아내 모델을 구축하고 성능을 지속적으로 향상 시킬 수 있다. 머신러닝은 충분한 수문자료가 확보되었다는 전제 하에 복잡하고 가변적인 수자원 환경을 반영하여 유량 추정의 정확도를 지속적으로 향상시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 본 연구는 머신러닝의 대표적인 알고리즘들을 활용하여 유량을 추정하는 모델을 구축하고 성능을 비교·분석하였다. 대상지역은 안정적인 수량을 확보하고 있는 한강수계의 거운교 지점이며, 사용자료는 2010~2018년의 시간, 수위, 유량, 수면폭 등 이다. 프로그램은 파이썬을 기반으로 한 머신러닝 라이브러리인 사이킷런(sklearn)을 사용하였고 알고리즘은 랜덤포레스트 회귀, 의사결정트리, KNN(K-Nearest Neighbor), rgboost을 적용하였다. 학습(train) 데이터는 입력자료 종류별로 조합하여 6개의 세트로 구분하여 모델을 구축하였고, 이를 적용해 검증(test) 데이터를 RMSE(Roog Mean Square Error)로 평가하였다. 그 결과 모델 및 입력 자료의 조합에 따라 3.67~171.46로 다소 넓은 범위의 값이 도출되었다. 그 중 가장 우수한 유형은 수위, 연도, 수면폭 3개의 입력자료를 조합하여 랜덤포레스트 회귀 모델에 적용한 경우이다. 비교를 위해 동일한 검증 데이터를 한국수문조사연보(2018년) 내거운교 지점의 수위별 수위-유량 곡선식을 이용해 유량을 추정한 결과 RMSE가 3.76이 산출되어, 머신러닝이 세분화된 수위-유량 곡선식과 비슷한 수준까지 성능을 내는 것으로 확인되었다. 본 연구는 양질의 유량자료 생산을 위해 기 구축된 수문자료를 기반으로 머신러닝 기법의 적용 가능성을 검토한 기초 연구로써, 국내 효율적인 수문자료 측정 및 수위-유량 곡선 산출에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 수자원 환경 및 통제특성에 영향을 미치는 다양한 영향변수를 파악하기 위해 기상자료, 취수량 등의 입력 자료를 적용할 필요가 있으며, 머신러닝 내 비지도학습인 딥러닝과 같은 보다 정교한 모델에 대한 추가적인 연구도 수행되어야 할 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제14권4호
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• pp.229-239
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• 2009

2007년과 2008년 Cochlodinium 적조발생규모에 영향을 미친 주요원인을 파악하기 위하여 적조발생기간 중 해양학적, 기상학적 특징 등을 비교분석하였다. 2007년도 남해연안과 동해연안에서 115억원의 수산피해를 일으킨 대규모 적조발생원인은 적조발생기간 중 집중강우, 냉수대발생으로 인한 연안용승, 수온성층 약화로 인한 연안역의 풍부한 영양염과 낮은 포식 동물플랑크톤 때문으로 해석되었다. 한편, 2008년도 남해안 일부 연안에서 수산피해없이 발생한 소규모 적조원인은 적조발생기간 중 지속된 가뭄과 빈영양 외양수가 연안역에 강하게 영향을 미침으로써 연안역의 낮은 영양염과 예년보다 월등히 높은 밀도의 포식 동물플랑크톤 영향 때문으로 풀이되었다. 따라서, 영양염 농도, 외양수 영향, 포식 동물플랑크톤은 2007년과 2008년 적조발생 규모에 많은 영향을 미친 것으로 추정되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.999-1009
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• 2022

춘천 물로리 지역은 지방상수도가 보급되지 않은 물복지 소외지역으로 복류수 및 지하수를 수원으로 하는 소규모 급수시설로 마을에 물을 공급하고 있다. 가뭄시 물부족 문제를 해결하고 증가하는 물수요에 대비하기 위해 계곡에 연하여 샌드댐을 설치하였으며, 2022년 5월부터 이 시설을 운영하고 있다. 본 연구에서는 과거 가뭄시 샌드댐이 있을 경우의 물공급 신뢰도를 평가하기 위해 MODFLOW모형을 이용한 지하수유출량 모의결과를 활용하여 미계측 기간인 2011년부터 2020년까지의 유입량 자료를 생성하였다. 기존 취수원과 샌드댐이 위치한 곳의 상류부 유역에 대해 SWAT-K 유역수문모델링을 수행하여 지하수유출량을 산정하고, 2021년 월별 지하수유출량에 대한 그 이전 10년 동안의 각 월별 지하수유출량의 상대적 비율을 구한 후 2021년 유입량 시계열 자료에 이 비율을 적용하여 2011년부터 2020년까지의 과거 유입량 자료를 생성하였다. 수요량 20 m³/일, 50 m³/일, 100 m³/일 세 가지 경우에 대해 과거 극한 가뭄시의 물공급 가능여부를 분석한 결과, 샌드댐 설치로 물공급 신뢰도가 증가하는 것을 확인 할 수 있으며, 수요량 100 m³/일인 경우에는 기존 취수원과 샌드댐을 연계 운영해야만 신뢰도 90%를 넘는 것으로 분석되었다. 세 가지 운영조건 모두 물공급 신뢰도 95%를 기준으로는 수요량 50 m³/일 이상, 신뢰도 99%를 기준으로는 수요량 30 m³/일 이상을 만족하는 것으로 평가되었다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.9-15
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• 2019

기후변화에 따른 강우패턴의 변화로 인해 가뭄의 발생주기가 짧아지고 있으며 다목적댐의 운영 또한 변화하고 있다. 다목적댐의 물 부족을 사전에 방지하고 안정적인 용수공급을 위한 운영에 대한 중요성은 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 현재 다목적댐에 적용중인 운영기준을 기반으로 기후변화 시나리오가 반영된 운영기준을 개발하고 평가하였다. 기후변화가 반영된 기준저수량은 기존대비 평균적으로 34% 증가하는 것으로 분석되었으며, 기존 기준과의 평가결과 기후변화 반영 다목적댐 운영기준을 적용할 경우 용수공급에 어려움이 없을 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 향후 기후변화를 반영한 다목적댐의 기준수립에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2009년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.442-448
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• 2009

최근, 기상이변으로 인해 폭설, 가뭄과 홍수 등의 자연재해가 빈번하게 발생하고 있다. 이 자연재해 중에서 홍수에 의한 피해가 가장 큰 비중을 차지하고 있고, 홍수의 큰 파괴력으로 인한 인명피해와 재산피해가 심각한 실정이다. 이러한 홍수피해로부터 구조적 비구조적 대책을 마련하기 위해서는 정확한 홍수량을 예측하는 것이 매우 중요한 일이다. 본 연구에서는 감천유역을 대상으로 유역내외의 우량관측소의 시우량자료를 사용하여 빈도해석 하였으며, HEC-HMS를 통한 유출해석방법별 확률홍수량을 산정하였다. 또한, 유출곡선지수를 변화시킴으로써 재현기간별 확률홍수량을 산정하여 민감도를 분석하였다. 유출곡선의 변화에 따른 확률홍수량 산정결과, 동일한 강우량과 지형조건에도 불구하고 선행함수조건(AMC)의 변화로 인해 크게는 홍수량이 최대 약 40%까지 증가하는 것으로 나타났다. 이는 연구대상유역에 적합한 AMC조건의 선택이 홍수량 분석에 매우 중요한 변수임을 확인할 수 있었다.

• 대기
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• 제20권3호
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• pp.379-386
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• 2010

현재 지구온난화로 인하여 산악 및 육상 빙하가 녹고 있으며, 이는 해수의 순환변화를 초래한다. 온난화는 또한 몬순의 변화를 일으켜 집중호우, 홍수, 가뭄등의 빈도수와 지속기간을 증가 시킨다. 특히 온난화로 인한 집중호우의 증가는 해양으로 유기탄소의 유입을 증가시켜 해양은 더욱 더 이산화탄소 농도가 높아지며 해수는 부식성이 강하며 산성화 되어 생물체를 죽이며 궁극적으로 생물 다양성이 감소된다. 현재처럼 이산화탄소를 계속 배출할 경우 미래의 해양은 산성화되어 탄산칼슘으로 구성된 생물체의 각을 녹여 생물체가 죽으며, 이는 먹이사슬의 변화를 초래해 생태계에 부정적인 영향을 미친다. 만약 현재처럼 이산화탄소를 배출할 경우 IPCC 의 예측처럼 2100년까지 $6^{\circ}C$ 상승하며, 이는 열 염분순환을 중지시켜 생물체의 대량 멸종을 초래 할 수 있다(Stokstad, 2002).

• 한국농림기상학회지
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• 제8권3호
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• pp.141-144
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• 2006

절수관개에 따른 벼농사 물수지 및 생육특성을 구명하여 관개수 효율성과 생산성을 개선하고자 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 가. 벼 생육기간 동안 관개용수량은 관행 대비 수분포화에서 8%, 포장용수량(실금이 갈 때 관개) 상태와 토양균열(토양균열후 5일에 관개)에서 18% 절감되었다. 나. 관개방법별 출수기는 같았고 절수재배시 관행관개 대비 간장은 짧고 수수는 적었다. 다. 쌀 수량은 관행관개 대비 수분포화는 비슷하였고, 포장용수량 상태는 7%, 토양균열은 13%가 감수되었다. 라. 절수재배시 현미의 완전립 비율은 낮았고, 아밀로스 함량은 높았다. 따라서 가뭄이 지속되어 관개수가 부족할 경우에 최소한 관개용수량은 같으면서 수량 감소가 적은 포장용 수량 상태 정도는 유지할 수 있게 관개하여야 될 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.889-893
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• 2010

전 세계적으로 기후변화에 따른 주기적인 가뭄 현상과 기상 이변으로 인해 물 부족 사태는 심각해져 가고 있으며(UNEP은 물 기근에 시달리는 세계 도시 곳곳에 사는 많은 사람들은 2000년 5억 명에서 2025년 40억 명까지 증가할 것이라고 추측하였다), 산업화 이후 인구의 증가와 산업의 발달에 따른 삶의 질을 향상시키기 위한 물의 수요 또한 증가하고 있는 추세다. 그러나 인간이 사용 가능한 수자원은 지구상에 존재하는 물의 3% 이내로 한정되어 있으며 산업발달 및 도시화에 따른 지표수의 바다로의 유출 또한 빨라져 지하수개발, 하수재이용, 인공강우 및 해수담수화 등의 대체수자원의 개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 Global Water Intelligence(GWI)의 자료를 기초로 하여 중동 및 북아프리카 지역 20개 국가를 대상으로 생활 용수 자본지출 추세, 공업용수 수요 시장규모 성장추세, 이용가능한 수자원 및 그에 따른 사용 중인 수자원 비율, 2007년 기준 물 부족 인구, 2011년~2016년 물 부족 인구를 조사 및 분석하였다. 용도별 생활용수 공업 용수의 추세 분석 기간은 2008년부터 2016년까지 실시하였으며 평균 연감 증가 백분율 5%이상 국가를 선정하였다. 중동 및 북아프리카 지역 20개 국가 중 18개 국가가 생활용수 자본지출 연감 증가 백분율 5%이상의 높은 수요 전망을 보였으며, 공업용수 수요 시장 전망은 높은 성장성을 보이며 큰 규모의 주요 2개 국가가 선정되었다. 또한 20개 국가 각각의 이용 가능한 수자원 및 그에 따른 사용 중인 수자원 비율, 2006년 기준물 부족 인구, 2011~2016년 물 부족 인구를 조사한 결과 전체 20개 국가 모두 물 부족 국가로 산정되었으며, 20개 국가 모두 해안지역에 위치해 있어 해수담수화 시설의 건설 가능성이 높은 지역인 것을 확인하였다. 조사한 중동 및 북아프리카 지역 중 많은 수의 국가가 물 부족 현상에 시달리고 있으며 물 수요 시장 전망 또한 증가할 것으로 나타나 대체수자원의 필요성은 증대될 것으로 판단되며 그에 따라 본 연구는 향후 국내 기업들이 세계 해수담수화 시장에 진출하는데 있어 진출 전략 마련에 기초가 될 것이라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.560-560
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• 2015

우리나라 연평균 수자원 총량은 1,297억톤이고 이용가능한 수자원량은 58%(753억톤)이며, 이 중 바다로 유실되는 32%(420톤)를 제외하고 연간 26%(333억톤)을 이용하고 있다. 용도별로 보면 생활용수 75억톤, 공업용수 21억톤, 농업용수 159억톤 및 유지용수 78억톤 등으로 사용되며 농업용수가 약 48%로 가장 많은 양이 차지하고 있다. 농업용수는 국내 수자원 소비량 중 가장 많은 양을 차지하고 있으나, 주기적인 가뭄에 따른 용수 부족이 매년 심각한 문제로 대두되고 있는 실정이며, 이에 대한 대책으로 저수지 준설, 둑 높이기, 다단계 양수장 건설 등을 통한 저수량 확보 사업이 진행되고 있으나 준설 및 둑 높이기시 막대한 사업비와 양수장 조성 공간 부족 등으로 농업용수 확보에 어려움이 발생하고 있다. 국내에서는 수자원 개발 및 친수공간 조성을 목적으로 매년 1,000여건의 하천공사가 실시되고 있으며, 하천공사로 인해 가물막이의 설치 및 해체가 계속적으로 발생하고 있다. 하천공사시 가물막이 설치를 위해 중장비의 출입 반드시 필요하나 중장비 출입이 어려운 지역에서는 공사기간 지연 및 경제성 등의 문제로 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 휴대용 차수막의 구조개선을 통해 (1) 저수지 증고 및 하천 가물막이에 적합한 설계 및 설치 방법을 개발하고, (2) 수압 및 부유물질에 안전하도록 강도를 개선하였으며, (3) 내구성, 경제성, 유지관리성이 개선된 재이용이 가능한 휴대용 차수막을 개발하였다. 휴대용 차수막 개발로 인해 저수지 증고 및 하천 가물막이 뿐만 아니라 방재 및 레크레이션용도 등 다목적 활용이 높은 것으로 나타나 수자원 분야에 다수 적용될 것으로 기대된다.