• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.323-323
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• 2019

최근 충주댐 하류에 위치한 남한강 본류에서는 봄철 지속되는 가뭄으로 인한 유량부족과 인근 주요 유입하천으로부터의 과다한 영양염류 유입으로 갈수기 수질오염 문제가 빈번히 발생하고 있다. 그러나 아직까지 충주댐 하류 남한강 본류 하천을 대상으로 기후변화에 따른 장래 갈수기 수질변화 예측과 상류 유역에서의 유량 확보가 본류 하천 갈수기 수질에 미치는 영향을 정량적으로 분석한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 충주댐 하류 남한강 본류 구간과 주요 유입하천을 대상으로 유역 및 수질 모델 연계를 통해 극한 가뭄 사상에 따른 남한강 본류의 장래 갈수기수질 변화를 예측하고, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 시나리오 적용을 통해 극한 가뭄 사상에서의 섬강 말단 및 남한강 본류 갈수기 수질 개선 효과를 분석하였다. 갈수기 유량 확보 시나리오는 산림 간벌에 따른 증발산량 저감 및 침투량 증진 시나리오로 구성하였다. 시나리오 적용 결과, 섬강 유역에서의 갈수기 평균 유량은 최대 2.19배까지 증가하는 것으로 분석되었으며, 갈수기 수질평균 농도는 최대 BOD5 20.5%, T-N 40.8%, T-P 53.4%까지 개선되는 것으로 나타났다. 또한 섬강 유역에서의 갈수기 유량 확보에 따라 남한강 본류 갈수기 수질 평균 농도는 최대 BOD5 5.22%, T-N 5.42%, T-P 7.69%까지 개선되는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 통해서 산림 간벌에 따른 기저유량의 확보가 갈수기 하천 수량 및 수질에 긍정적인 영향을 미치는 것을 간접적으로 확인할 수 있었으며, 이는 수량 수질뿐만 아니라 수생태계 건강성 연속성 유지 측면에서 큰 기여를 할 수 있을 것이라 판단된다. 따라서, 섬강 유역 내 갈수기 유량 확보 방안으로 적절 수준의 산림 간벌 대책이 강구되어야 할 것이며, 산림 간벌 이외에 갈수기 유량 확보를 위한 빗물 이용, 공공하수처리시설 방류수 재이용, 우수의 저류 및 침투시설 확충 등 다양한 대책이 검토되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.358-358
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• 2016

본 연구에 앞서 가뭄에 따른 충청남도 서부권의 물 부족을 해결하기 위하여 금강 본류로부터 보령댐으로 일정 유량을 도수(diversion)하는 계획이 금강 본류에 미치는 수리적 영향을 1차원 비정상류 해석(unsteady flow analysis)을 통하여 분석하였으며, 본 연구에서는 수리모형 결과와 연계하여 수질 모형을 구축하여 금강 본류 수질에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 조위 영향에 따른 염도의 역류 모의를 위하여 전자해도와 위성영상자료를 활용하여 금강 하굿둑에서 외해 방향으로 약 9km에 이르는 모의 구간을 확장하였으며, 상류단의 진두수위표를 포함한 8개 지천의 유입유량 및 수질, 하구의 조위와 염도, 농공용수 취수시설의 취수량 및 회귀수 수질, 금강 배수갑문 운영, 대상 구간에 인접한 기상대의 기상자료 등을 고려하고 금강 본류를 따라 9개 수질측정소의 수질자료를 이용하여 모형의 보정을 실시하였다. 또한 대상 구간 내 2015년의 갈수기 유황 분석을 토대로 비선형 회귀분석식을 도출하여 2016년 갈수기 예측 유량과 함께 수질-유량 관계식을 도출하여 대상 구간의 수온, 염도, 용존산소(DO), BOD, 조류 등 영향을 분석하였다. 수온 분석 결과, 지점에 따라 2015년 유황 대비 평균 수온 1.79~3.83도, 최고 수온 1.74~4.30도 상승할 것으로 모의되었으며, 염도는 2016년 갈수기 동안의 금강 하굿둑 외해 염도는 담수 방류량의 감소로 전년 동기 대비 평균 53% 증가하는 것으로 모의되어 기수역 생태계에 상당한 영향을 줄 것으로 분석되었으며, 갈수기 동안의 금강 하굿둑 내수의 염도는 배수갑문 개방 빈도, 개방 시간, 개방 정도의 감소에 따른 해수 역류의 감소로 전년 동기 대비 크게 감소할 것으로 모의되었다. 용존산소는 2016년 갈수기 동안의 용존산소 농도는 지점에 따라 전년 동기 대비 평균 4~11% 감소하는 것으로 모의되었으며, 2016년 갈수기 동안의 BOD 농도는 지점에 따라 전년 동기 대비 평균 30~57% 증가하는 것으로 분석되었다. 조류는 지점에 따라 전년 동기 대비 평균 29~67% 증가하는 것으로 모의되었다. 유량의 감소에 따른 수온 증가 및 수질 악화의 영향이 있을 것으로 분석되나, 도수에 따른 영향은 상대적으로 제한적인 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.829-833
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• 2006

갈수량(low flow)은 과거 자연상태 하천에서 갈수기에 흘렀던 유량으로서 자연과 사람이 공유할 수 있는 최소한의 유량이며, 이수측면에서 하천수의 공급능력을 평가하여 취수량을 설정하는 기준 유량이다. 일본과 국내에서는 지금까지 일유량의 유황곡선(flow duration curve)을 분석하여 평균갈수량, 기준갈수량 등을 결정하고 이를 갈수량의 지표로 이용하여 왔다. 그러나 미국과 영국 등에서는 7일 동안의 유량을 통계분석하여 만든 10년빈도 7일 최저유량$(7Q_{10})$을 갈수량 지표로 사용하고 있다. 본 연구에서는 위의 두 지표를 실험을 통해 비교하여 서로의 장단점을 우선 고찰하여 보았다. 갈수량 산정을 위해서는 과거의 관측 유량자료가 필요하나 국내에는 수위 관측시설이 한정되어 있을 뿐 아니라 홍수기에 비해 갈수기 자료가 턱없이 부족하여 갈수량 산정에 많은 어려움을 겪고 있다. 국내에서는 대부분 유역면적을 이용한 비유량법으로 계측유역으로부 터 미계측유역의 갈수량을 산정하고 있다. 본 연구에서는 미계측유역(ungauged basin)의 갈수량을 산정하기 위한 방법으로 지역회귀기법(regional regression method)을 국내에 적용하여 보았다. 이를 위해 9개 수위관측소 유역과 7개 댐 유역의 과거 유량자료를 이용하였으며, 교차검증(cross validation)을 통해 갈수량 산정결과의 정확도 검증을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.292-296
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• 2009

우리나라의 용수공급체계는 주로 여름에 집중된 강우를 댐이나 저수지에 저류하였다가 연중고르게 사용자들에게 공급하는 방법을 취하고 있다. 이때 도시지역의 생활용수는 갈수기에도 가장먼저 공급되어져야하는 우선순위를 가지는 반면, 농업용수는 가장 우선적으로 그 사용을 제한받는다. 하지만, 도시화로 인해 도시의 하수처리장 배출수량은 지속적으로 증가하고 있으며, 그 처리수의 대부분은 하천으로 방류되어 유실되고 있다. 방류수 수질기준에 맞추어 방류되는 처리수는 대량방류로 인해 자주 하천에 수질문제를 야기하기도 한다. 그러나 실제로 하수처리장의 처리수는 갈수기에 매우 유용하게 사용될 수 있는 수원 중 하나이다. 그러므로 그 처리수의 재이용에 관한 연구를 적절히 수행한다면, 갈수기에도 농업용수사용의 제한을 최소화할 수 있을 것이다. 그러므로 본 연구에서는 처리수 재이용 모형을 혼합정수계획법으로 개발하고, 하수처리장 처리수의 농업용수나 공공용수로의 사용을 제안하였다. 개발된 처리수 재이용 모형에서는 하천으로 방류되던 처리수를 농업용수나 공공용수로 재사용하는 시스템을 구축한다는 가정 하에, 그 공사비를 최소화하는 것을 목적으로 하였다. 또한 관말의 최소유지압력 등 수리학적인 제약조건을 만족시키도록 설계하였으며, 이 때문에 야기되는 비선형성을 선형화하여 계산시간이 짧은 동시에 전역해에 가까운 해를 찾을 수 있도록 하였다. 개발된 모형은 가상의 처리수 재이용 모형에 적용되어 시스템의 설계자에게 갈수기 용수공급의 최적 대안을 제시해 줄 수 있는 가능성을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.318-318
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• 2018

충주댐 하류 남한강 본류에서는 매년 봄철 지속되는 가뭄으로 인한 유량감소와 과다한 영양염류 유입으로 인해 부영양화 현상이 빈번히 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 남한강 본류로 유입되는 주요 하천(섬강, 청미천, 양화천, 복하천)을 대상으로 중점관리가 필요한 우심하천 및 주요 오염원을 선별하고자 갈수기 오염부하 특성 및 남한강 본류에 대한 기여율을 분석하였다. 분석 결과, 갈수기 조건에서의 오염부하 및 기여율은 섬강에서 BOD5 852.0 kg/day(41.3%), T-P 59.0 kg/day(56.8%)로 가장 높게 나타났으며, 유량 및 수질 모니터링 기간 내 발생한 점 기저비점 오염부하가 남한강 본류에 미치는 기여율 BOD5 52.8%, COD 52.1%, TOC 53.0%, SS 41.3%, T-N 47.7%, T-P 30.0%, Chl-a 47.8%로 섬강에서 가장 높게 나타났다. 그리고 전국오염원조사 자료를 바탕으로 산정된 수질항목에 대한 오염원별 전체 배출부하 또한 섬강에서 가장 높게 나타났으며, 토지계, 생활계, 축산계 오염원 순으로 높은 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 통해 충주댐 하류 남한강 본류 갈수기 수질을 효율적으로 개선하기 위해서는 섬강을 중점적으로 점오염원 관리뿐만 아니라, 기저비점을 통합적으로 관리하기 위한 대책 마련이 필요할 것으로 판단된다. 향후 본 연구의 결과는 극한 가뭄이 지속되는 상황을 고려한다면, 충주댐 하류 남한강 본류 갈수기 수질오염 개선에 활용될 실효성 있는 대책 및 유역관리 정책 수립에 대한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.356-356
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• 2019

우리나라는 강우량의 계절적 편기가 심하여 홍수기인 6월부터 9월까지의 년간 총강우량이 2/3을 차지하고 있으며 갈수기의 경우에는 강우량의 부족으로 물 부족현상을 겪고 있다. 이와 같은 현상은 최근 기후변화로 인해 더욱 증가되고 있으며 홍수기에도 국지적인 강우발생이 크게 증가하여 갈수기 가뭄이 더욱 심화되고 있다. 이와 같이 갈수시 가뭄에 대한 대책을 세우기 위해서는 하천에 유입되는 물과 하천 내에서 시간에 따라 유하되거나 조절되는 등 하천 자체 내에서 변화하는 하천유량의 변화 및 하천 외부로 유출되는 용수수요량을 정확히 분석하는 물수지분석이 필요하다. 이에, 본 연구에서는 송강천을 대상유역으로 선정하고 DEM을 통해 3개의 단위유역을 구분하였다. 단위유역별 생활용수, 공업용수, 농업용수 등에 대한 용수수요량 추정을 통해 유역별 용수수요 총량과 장래 수요증가량을 산정하였다. TANK 모형을 활용하여 단위유역별 기준갈수량을 산정하고 물수지분석을 통해 물 부족 여부를 판단하여 단위유역별 하천유지유량을 산정하였다. 분석결과, 단위유역별 하천으로 유입되는 회귀수량이 많아 목표연도별 갈수시 하천유지유량이 평균갈 수량 보다 크게 분석되었으며, 평균갈수시에도 하천의 정상적인 기능 및 상태를 유지하기 위한 최소한의 유량 확보가 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.601-601
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• 2015

비홍수기 하천유량관리는 정해진 기준 이상으로 유량을 유지하는 데 목적을 두며 유량관리를 위한 기준유량으로는 하천유지유량이나 하천관리유량이 주로 사용되고 있다. 이들 기준유량과 함께 최근에는 하천 유량 변화를 효과적으로 파악하고 유량변화에 따른 갈수상황을 객관적으로 판단하기 위한 의사결정 도구로 갈수지표가 활용되고 있다. 본 연구에서는 낙동강 주요 홍수예보지점의 하나인 진동지점을 대상으로 유량자료를 수집하고 갈수지표를 이용한 유량평가를 실시하였다. 다양한 갈수지표 중 특정기간을 대상으로 일정시간 가장 낮은 유량을 갈수지표로 활용하는 기법과 동일기간 유량자료의 저유량백분위 기준을 적용하여 이를 갈수임계값으로 활용하는 기법을 적용하였다. 전자는 7Q10(Singh, 1974)이 대표적이며 이는 10년 중 가장 낮은 값을 갖는 7일의 유량이 갈수의 기준이 된다. 본 연구에서는 7Q10의 기간을 20년으로 확대한 7Q20을 적용하였다. 후자는 WMO(2008)에서 적용된 바 있으며 본 연구에서는 1~12월의 월별 저유량90분위(Q90)를 갈수임계값으로 선정하였다. 신뢰할 수 있는 장기유량자료의 활용을 위해 "장기 수문자료 검증 및 평가연구"(한강홍수통제소, 2011)를 통해 수정, 보완된 진동지점의 과거 20년간(1994~2013) 유량자료를 활용하였으며 갈수지표와 함께 유량관리를 위한 기준유량으로 활용되는 하천유지유량(2006년 고시)과 하천관리유량(2013년 기준)의 유량만족도를 비교하였다. 과거 가뭄발생 및 제한급수시기, 강수량 등과 비교했을 때 월별 갈수임계값(Q90)을 갈수지표로 활용한 경우가 갈수관리에 효과적이라 판단되었다. 해당 기법은 통계학적 유의성을 갖기 위해서 장기수문자료의 활용이 필요하나 유량의 시계열 변동특성 반영이 가능하므로 우리나라와 같이 갈수기와 홍수기의 구분이 명확하고 하상계수가 큰 지역에서는 장점을 갖는 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.8 no.4
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• pp.59-67
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• 2006

In this study, dilution discharge method to measure streamflow using water quality data at small streams during low flow season was applied and compared with the conventional method using flowmeter combined with cross-sectional measurement. Streamflow were measured using both methods in Dal-cheon around Naesok Wastewater Treatment Plant located in Boeun, Chugbuk. This stream is reported to suffer from excessive algal growth in spring. An average flowrate difference of $0.004m^3/sec$ was obtained between the two methods. Once further tested for various conditions, the simple water quality method suggested in this study can be used effectively to estimate stream flowrates during low flow seasons where no measuring facilities such as weirs and flowmeters are not available or water depths are too small to measure flow velocities and exact cross-sections.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.517-517
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• 2016

최근 기후변화로 인해 하천 건천화가 빈번히 발생함에 따라 농업용 저수지로부터 하류 하천유량을 얼마나 공급할 수 있으며, 어느 시기에 공급하는 것이 적당한가에 대한 의문이 발생하고 있다. 본 연구에서는 농업용 저수지의 하천유지용수 공급에 대한 관점에서 용수배분을 자유롭게 모의조작 할 수 있는 모듈을 개발하였고, 이를 미호천 중류의 북일 수위관측소 유역 내 위치한 저수량이 100만 $m^3$인 농업용 저수지 9개소를 대상으로 적용하였다. 관개용수량은 작물증발산량, 담수심, 침투량, 손실율 등을 고려하여 산정할 수 있도록 하였으며, 하천유지용수 공급량은 기준갈수량을 기본값으로 하였다. 또한 하천유지용수의 공급방식은 무공급, 비관개기 공급, 연중 공급, 운영률에 의한 공급의 4가지로 구분하여 일괄적인 모의가 가능하도록 구성하였다. 기상청 RCP 8.5 기후변화 시나리오를 이용하여 미래 모의기간에 대한 유역 말단부의 갈수기 하천수량 변화와 유황패턴을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 하천유지용수을 비관개기에 공급하는 저수지 운영으로 하천수량은 하천유지용수를 공급하지 않는 저수지 운영보다 연평균 1.8백만(2.0%) $m^3$ 증가, 연중 공급하는 저수지 운영보다 4.3백만$m^3$(4.7%) 증가, 운영률에 의해 하천유지용수를 공급하는 운영은 연평균 13.1백만(14.6%) $m^3$ 증가하였다. 둘째, 하천유지용수를 비관개기에 공급하는 저수지 운영은 갈수기로 갈수록 유량이 증가하였다 감소하는 것으로 나타났다. 하천유지용수를 연중으로 공급하는 저수지 운영은 비관개기에 공급하는 저수지 운영보다 갈수량(Q355) 이하의 유량을 더 증가시킬 수 있는 것으로 분석되었고 풍수량(Q95)과 평수량(Q185) 사이의 하천유량이 상대적으로 크게 증가하였다. 운영률에 의해 하천유지용수를 공급하는 저수지 운영은 하천유지유량을 공급하지 않는 저수지 운영방식보다 하천유량의 증가와 갈수기 전반에 걸쳐 유황이 안정되는 것으로 분석되었다.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.13 no.4
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• pp.223-233
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• 2010

Spatio-temporal variations of long-term water qualities (COD, SS, $Chl-{\alpha}$, N-related nutrients (TN, TDN, $NO_3^-$, $NH_4^+$), P-related nutrients (TP, TDP, $PO_4^{3-}$)) at two stations (St. SD, St. GG) in the Geumgang Reservoir were investigated from August 2001 to July 2008. Statistical methods such as t-test, factor analysis, and multi-regression analysis were applied to the water quality data in the reservoir as well as mass balances on TP. From the temporal comparisons of the water qualities between 2002 and 2007, average concentrations of $NH_4^+$, $PO_4^{3-}$, and TDP gradually decreased down by 60%, 24%, 52% in 2007. However, those of TP and $Chl-{\alpha}$ increased to 99% and 423% during the period. From the spatial comparisons between the two stations, St. GG showed higher concentrations for all of the N- and P-related nutrients than in St. SD, while opposite result for the $Chl-{\alpha}$. The factor analysis showed that "the seasonal variations of N- and P-related nutrients" were the two dominant factors occupying 49% of total variances of water qualities. Based on this result, multi-regression analysis executed for the two most influential parameters (TP and $Chl-{\alpha}$) focusing on the seasonal variations of these parameters: SS and $Chl-{\alpha}$ has contributed decisively to the concentrations of TP during the wet and dry season, respectively. On the other hand, COD and TP has been important for the $Chl-{\alpha}$ during the wet and dry season, respectively. From the established mass balances of TP loadings in the Geumgang Reservoir, Other Sources (60%) occupied the greatest contribution and Fluvial Input (38%) and Sediment (1%) during the wet season. However, both Fluvial Water (48%) and Other Sources (47%) supplied comparable amount of inputs and Sediment (5%) showed significantly increased input during the dry seasons. Recently especially during the dry winter seasons, migrating bird's excretion was estimated to contribute up to 8% of total TP input and 21% of Other Sources.