• 한국농림기상학회지
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• 제9권2호
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• pp.109-120
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• 2007

한국 산악 경관에서의 물과 탄소의 순환을 이해하고 예측하기 위해서는 물과 탄소의 유역 내 이동 경로, 저류, 체류시간 및 상호작용에 대한 정보가 선행되어야 한다. 이와 관련하여 본 논문에서는 HydroKorea 및 CarboKorea 연구에서 사용하고 있는 연구 방법들과 현재까지의 주요 결과를 소개한다. 유역 내 다양한 수문순환 과정을 이해하기 위해 지하수위 변동, end-member mixing model, 교차상관 분석, 대기 기원의 천연방사성 동위원소를 이용하였다. 광릉 산림 유역에서는 지표유출의 기여도가 상대적으로 높았고, 강수량과 강수강도 및 패턴의 변화가 물의 유출경로와 체류 시간에 영향을 주었다. 특히, 몬순으로 인한 강수형태와 유역 내 수문과정의 변화가 탄소 순환에 영향을 미쳤는데, 지속적인 강우의 유입이 산림토양의 표층에 분포하는 고농도의 용존유기탄소의 유출을 증가시켰다. 본 연구를 통하여 시도된 수문순환과정에 대한 정량적인 규명은 기후 변화가 수자원 관리와 산림유역 탄소순환에 미치는 영향을 예측하기 위한 과학적 방법론을 확립하는데 기여할 것으로 기대된다.

• 물과 미래
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• 제27권3호
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• pp.71-82
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• 1994

수자원 계획을 위하여 기본적으로 필요한 과거 강수량자료의 통계적 특성, 역년(calendar year)과 수문년(water year)의 연강수량 관계, 기간별 총강수량의 빈도 등을 장기간 과거 강수량을 이용하여 분석하였다. 또한 우리나라의 수자원 계획에 많이 이용해 왔던 1967-1968년 한발기간의 강수량을 분석하였다. 대상유역은 한강, 낙동강, 금강, 섬진강, 영산강 유역으로, 기상청 65개 우량관측소의 1905-1968년 한발기간의 강수량을 분석하였다. 대상유역은 한강, 낙동강, 금강, 섬진강, 영산강 유역으로, 기상청 65개 우량관측소의 1905-1991년 기간 자료를 이용하였으며, Thiessen 가중법으로 유역평균강수량을 산정하여 분석하였다. 본 연구의 결과에서 우리나라의 연강 수량은 전체적으로 증가하는 경향이 있었으나 통계적 검정결과 그 변동량의 유의성이 없었다. 역년과 수문년의 연강수량 관계식을 제시하였으며, 두 기간의 연강수량은 거의 차이가 없는 것으로 나타났다. 3, 6, 9 그리고 12개월 기간에 따른 총강수량의 연 최저치계열을 작성하였고, 2변수 대수정규분포를 이용하여 각 기간별 빈도강수량을 제시하였다. 1967-1968년 강우분석의 기준으로 볼 때, 댐 등에 의한 수자원 개발이 않된 자연하천 유역에서 건기(10-5월) 또는 우기(6-9월)의 총강수량이 과거 평균수량의 약 75%정도를 기록하면 한발를 초래하고, 약 60% 정도의 강수량이면 심한 한발을 초래한다고 할 수 있다.

• 지질공학
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• 제27권2호
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• pp.153-164
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• 2017

지반 함몰 위험성에 대한 지질학적 인자는 매우 다양하다. 어떠한 지질학적 요인 또는 외부적인 영향에 의해 영향을 받을 수 있으며 동일한 지질학적 요인 내에서도 여러 가지 다른 물성값에 의해 지반함몰 영향인자가 결정될 수 있다. 다수의 논문 및 연구사례를 검토 한 결과 크게 7가지 범주의 지반함몰 요인이 있음을 알 수 있었다. 공동의 존재 여부에 따라 상재하중의 심도 및 두께가 지반침하에 영향을 줄 수 있고, 토사와 암반으로 구성된 지반에서는 그 경계면의 심도와 배향이 지배적 요소이다. 이 중 토사지반에서는 좀 더 다양한 영향인자로 구성이 되어있는데 토사의 종류, 전단강도, 상대밀도 및 다짐도, 건조단위중량, 함수비, 액성한계가 그것이다. 암반지반에서는 암석의 종류와 주 단열과의 거리 및 RQD가 영향인자로 구성될 수 있으며 수리지질학적 측면에서 접근했을 경우 강우 강도, 하천과의 거리와 심도, 투수계수 및 지하수위 변동이 영향을 줄 수 있다. 외부적인 요소도 지반함몰에 영향을 줄 수 있는데 굴착심도와 흙막이 벽과의 거리, 굴착공사 시 지하수 처리공법, 하수관로 등 인공시설물 존재 유무 등이 이에 해당된다. 최근 도심지의 지하구조물 건설에서 지반함몰 요소를 평가하는 것은 필수적일 것으로 예상된다. 본 연구에서 분석한 지반함몰 영향인자가 지반함몰위험 평가에 도움이 되기를 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.171-182
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• 2007

본 연구에서는 Clark 합성단위도의 매개변수 추정치에 대한 신뢰구간을 좁힐 수 있는 방안으로, 이들을 강우, 기상, 및 유역 특성인자로 다변량 회귀분석한 후 이를 Monte Carlo 모의기법을 통하여 분석하였다. 아울러 이렇게 얻은 결과는 Bootstrap 기법으로 분석한 결과 및 기존에 많이 사용되어 왔던 경험식과도 비교 검토하였다. 이상과 같은 과정을 통해 얻은 결과는 다음과 같다. (1) 관측된 호우사상의 수가 제한적인 경우, 유출특성에 미치는 인자들을 복합적으로 고려하여 유역의 평균유출특성을 추정하는 것이 가능하다. (2) Monte Carlo 모의기법을 적용하여 추정된 집중시간 및 저류상수의 신뢰도 평가가 가능하다. 이렇게 추정한 신뢰구간은 유철상 등(2006)에서의 신뢰구간에 비해 훨씬 좁은 것으로 파악되었다. (3) Bootstrap을 통한 관측자료의 분석에서도 위의 결과를 지지하는 결론을 얻을 수 있었다. 그러나 어느 정도 신뢰도 있는 집중시간 및 저류상수의 추정을 위해서는 최소 20개 정도 이상의 독립된 호우사상이 필요할 것으로 파악되었다. (4) 기존의 경험공식과의 비교에서는 어떤 공식도 본 유역의 유출특성을 잘 대변하지는 못하는 것으로 파악되었다. 그러나 집중시간의 경우 Kraven(I)과 Kraven(II)이 저류상수의 경우 Linsley 공식이 유사한 값을 주는 것으로 나타났다. 그러나 이 값 역시 상한과 하한의 범위에 크므로 사용 시 주의할 필요가 있음을 파악할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.193-193
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• 2011

국제기구인 정부간 기후변화협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, 이하 IPCC)에서는 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 또한 IPCC 4차 보고서에 따르면 21세기말 지구의 평균기온은 현재보다 최대 $6.3^{\circ}C$정도 더 상승할 것으로 전망하였다. 전구평균기온이 $3.0^{\circ}C$ 증가할 경우 아시아에서만 연간 700만 명이상이 홍수피해 위기에 직면할 것으로 예상되고 있다. 국내의 경우 기온은 전구평균기온에 비해 2배 이상 높은 $1.5^{\circ}C$ 정도 상승하였으며, 최근 50년간의 강우일수는 감소한 반면 일강수량이 80mm 이상인 호우일수의 발생빈도는 증가되고 있다고 보고되었다. 또한 최근의 물수지 해석과 관련하여 거시적인 관점에서 기온 및 강수량 증가에 따른 물순환 과정을 모의하고, 농업용수, 댐건설, 도시화, 토지이용의 변화 등 인위적인 환경 변화 및 기후변화에 따른 유출량의 변화를 정량화하려는 연구들이 수행되고 있다(한국건설기술원, 2007). 이를 위하여 단기적이 아니라 장기적인 측면에서 유출분석을 할 필요가 있으나, 현재까지 보유하고 있는 실측 자료의 한계 및 이러한 조사를 위해 요구되는 시간 및 비용의 한계 때문에, 유출해석 모형을 주로 이용하고 있다. 본 연구에서는 장래 건설예정인 미계측 호소의 유량과 수질을 모의하기 위하여 하천, 하구, 호소 및 해역에 고루 적용할 수 있는 3차원 수리 동력학적인 모델인 EFDC 모형과 시간의 변화에 따른 수질을 모의하는데 가장 널리 이용하는 WASP 모형을 도입하였다. 향후, 내성천의 영주댐 건설과 같은 큰 변화가 발생하였을 기후 변화의 영향을 파악하기 위하여 EFDC와 WASP모형을 이용하여 대상유역에 대한 유출량과 수온의 변화를 통하여 A2, B1 기후변화 시나리오별로 2020년, 2050년, 2080년의 수질(BOD, TN, TP)변화를 분석하여 보았다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. EFDC 및 WASP 모형의 연계를 통한 기후 변화 시나리오에 따른 미래의 저수지 수질예측 모의를 수행한 결과, BOD, TN, TP 등 수질농도 변화는 2020년에서 2080년도로 갈수록 BOD, TN 다소 증가하는 경향을 나타내었고, TP농도는 감소하였다. 시나리오별 변화 특성은 TN, TP 농도는 A2 시나리오가 다소 높고, BOD 농도는 B1 시나리오가 A2보다 높은 것으로 나타났다. EFDC와 WASP을 이용하여 미계측 호소에 대한 기후변화 시나리오별로 적용하여 수질변화를 예측하여 보았는데, 향후 기후변화에 따른 기온, 유량변화와 수질 항목간의 상간관계 정립 및 수질 모의의 불확실성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권8호
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• pp.5-12
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• 2021

지구 온난화로 인한 기후변화는 슈퍼 태풍의 발생빈도를 높이고 산지에서 토석류와 같은 다양한 형태의 토사재해를 야기한다. 본 연구는 태풍 등급에 따른 토석류 발생량 및 강우특성의 가중치에 따른 토석류 거동을 평가한 것이다. 토석류 해석은 시간 변화에 대한 유한차분법을 적용하였다. 태풍의 범주가 클수록 토석류 유량의 peak 값이 크고 도달시간도 빠르게 나타났다. 강수특성 가중치가 큰 경우 fluctuation 진폭이 크고 밴드폭이 넓게 나타났다. 경사면의 각도가 큰 경우 2~2.5배 이상 상승하였고, 토석류 유량의 fluctuation의 변동성이 확대되었다. 토석류의 유속은 모두가 급속도(Very rapid)에 해당하는 클래스에 속하였고, 토석류의 침식 또는 퇴적 속도의 분포는 초기부터 침식의 크기가 커졌으며 대규모의 침식이 발생하고 하류로 유하하는 것을 나타냈다. 이상에서 본 연구의 결과는 토석류 재해의 예측 및 구조물적 대책, 재해 취약지역에서 레질리언스 강화를 위한 대책을 세우는 데 중요한 정보를 제공할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.681-692
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• 2021

식생 프로세스는 증발산 제어를 통해 강우 유출 프로세스에 상당한 영향을 미치지만, 개념적인 집중형 수문 모형에서는 거의 고려되지 않는다. 본 연구는 인공위성에서 원격으로 감지된 엽면적지수 자료를 표현하는 생태 모듈을 수문 분할 모듈에 통합하여 합천댐 유역에 대한 모형 성능을 평가하였다. 제안된 생태 수문 모형은 습윤 지역의 생태수문 프로세스를 더 잘 표현하기 위하여 크게 세 가지 주요한 특징을 가진다. 1) 식생의 성장률은 유역의 물 부족 스트레스에 의해 제약을 받는다. 2) 식생의 최대 성장은 유역 기후에 의한 에너지에 의해 제약을 받는다. 3) 식생과 대수층의 상호작용이 반영된다. 제안된 모형은 유역 단위의 수문 성분과 식생 동역학을 동시에 모의한다. SCEM 알고리즘에 의해 추정된 모형 매개변수를 이용한 검증 결과로부터 아래와 같은 발견할 수 있었다. 1) 엽면적지수와 하천유량 자료를 이용하여 생태수문모형의 매개변수를 추정하는 것이 생태 모듈이 없는 수문 모형과 비슷한 정확도 및 견고함으로 하천유량을 예측할 수 있다. 2) 필터링이 안된 원격으로 감지된 엽면적지수를 그대로 입력자료로 이용하는 것은 하천유량 예측에 도움이 안된다. 3) 통합된 생태수문모형은 엽면적지수의 계절적인 변동성에 대한 우수한 추정치를 제공할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권3호
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• pp.181-190
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• 2021

본 연구에서는 하천에서의 월류 발생에 따른 제방의 붕괴를 방지하거나 피해를 최소화하기 위한 신소재 보강공법을 제체 표면에 적용하여 그 효과를 검증하기 위한 실규모 횡월류 붕괴 실험을 수행하였다. 본 실험을 위해 제방 모형은 높이 2.5 m, 길이 12 m, 사면경사 1:2로 구성하였다. 또한 제방의 경우 습식 공법을 이용하여 바이오폴리머 분말, 물, 화강풍화토, 황토를 적정 비율로 혼합한 신소재를 제체 표면에 약 5 cm 두께로 분사한 뒤 식생활착 모니터링을 거쳐 최종 실험모형을 완성하였다. 안동하천연구센터 A3 수로 상류에서 4 ㎥/s 의 유량을 유입시켜 횡월류 흐름을 유도하였으며, 음향 도플러 유속계를 이용하여 상·하류의 유량 및 횡월류량의 변동을 측정하였다. 또한, 제방보강공법의 성능을 평가하기 위해 이미지 픽셀 기법 및 3차원 포인트 클라우드 모델링 기법을 활용한 시간에 따른 제방의 표면손실률을 산정함으로써 영상분석 기반의 새로운 평가 도구를 제시하였다. 본 연구결과를 적절하게 활용하게 되면 제방보강공법의 성능을 평가하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제54권6호
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• pp.699-707
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• 2021

동해안에 위치한 화진포 석호는 담수와 염수가 혼합되는 환경으로 생물 다양성이 풍부하여 높은 보존 가치를 지니고 있어 체계적인 관리가 필요하다. 석호의 현재 환경에 대한 분석을 위해 호소수에 영향이 큰 주변 대수층의 지하수 수위 분포와 지하수 흐름의 특성을 파악하였다. 또한 호소수의 염분도가 유지되는 기작으로 추정되는 대수층으로의 해수침투의 영향을 파악하기 위해 수리지구 화학적 변동을 분석하였다. 연구 결과 사주지역의 대수층에 쐐기형태의 담수-염수 경계면이 분포하며, 강우가 적은 기간이 지속되고 온도가 높아 석호의 증발이 일어날 경우 담수-염수 경계면이 상승하여 지하수를 통한 해수의 유입 가능성이 높은 것으로 판단된다. 수리지구 화학적 특성으로는 이온델타(혼합된 지하수의 이론적인 화학조성과 실제 시료가 가지는 값과의 차이) 값을 산출하여 해수 침투에 따른 대수층 내에서 양이온 교환반응 및 침전 반응이 일어난 것으로 추정하였다. 각 지점별로 해수가 혼합된 비율을 계산하기 위해서 산소동위원소와 염소이온을 추적자로 사용하였으며 혼합비의 평균값은 0.3, 최대값은 0.87을 나타내었다. 전체적인 혼합비 결과는 해안에서의 거리에 따라 분포하는 것으로 판단되나, 이론적인 예상과는 상이한 결과가 일부 존재하는데 그 부근의 대수층 특성이 반영된 것으로 판단된다. 더욱 구체적인 분석을 위해서는 계절적인 변화와 해수침투 기작을 모사하는 등 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.121-121
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• 2022

한국과 미국은 2018년 8월에 발표한 메콩우호국(Friends of the Lower Mekong, FLM) "메콩지역 수자원 데이터 관리 및 정보공유 강화에 관한 공동성명"을 계기로 메콩유역의 실시간 수자원 변동 모니터링 및 분석과 수자원 데이터 공동활용 역량을 강화하여 효율적이고 과학적인 수자원관리 지원과 함께 한국의 신남방정책과 미국의 인도-태평양 전략 시너지효과를 극대화하고자 메콩 주변국 재해경감 및 수자원 데이터 활용 역량강화를 위한 글로벌 위성기반 수문자료의 생산·활용 및 홍수·가뭄 등의 수재해 분석기술을 개발하고 있다. 여기에는 한국 K-water의 물관리 기술과 미국 NASA, USACE의 위성활용 및 수자원분석 기술을 접목하여 메콩지역의 체계적인 물관리 및 재해로부터 안전성 확보 기여에 목표를 두고 연구를 진행 중에 있다. 본 연구에서는 전 세계적으로 광범위하게 활용되고 있는 미공병단(USACE, U.S. Army Corps of Engineers)의 HEC software 프로그램을 메콩 시범지역(pilot area)에 적용하여 수리/수문모델 구축을 진행하고 있다. 구축되는 모형은 유역 상류 댐의 연계 모의운영 및 하류 홍수분석이 동시 가능한 HEC-RTS(Real-Time Simulation)로 이는 HEC-HMS, -ResSim, -RAS와 -FIA 모형이 순차적으로 결합된 수리/수문 모델링 시스템이다. 모형의 시범적용 지역은 현지 메콩위원회(MRC, Mekong River Comission)의 의견 등을 반영, 메콩강 하류지역(Lower Mekong) 본류 유역에 위성자료 활용 및 준실시간(near real-time)으로 댐 모의운영 등을 고려할 수 있는 JingHong댐(중국 란창강 최하류)에서 라오스 Xayaburi댐(메콩강 최상류)까지의 구간을 선정하였으며, 전년도에는HEC-RTS 중 HMS(Hydrologic Modeling System) 모형 적용을 중심으로 가용한 위성자료(GPM IMERG)를 활용하여 과거 홍수사상에 대한 모의를 고려한 강우-유출모형의 구축을 완료하였다. 이에 연속하여 금년도에는 동일유역 내 하천 단면 등이 확보된 Chiang Saen 지점에서 Xayaburi 댐까지의 구간에 대해 RAS(River Analysis System)을 구축할 예정으로 구축된 RAS 모형은 HEC-RTS에 포함되어 메콩 시범지역의 종합적 수리/수문분석에 적용될 예정이다.