• 대한토목학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.1919-1924
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• 2014

최근 기후변화로 인해 극한강우사상의 빈도 및 강도가 증가함에 따라 과거 기준에 의해 설계 시공되어 현재 운영 중인 댐의 수문학적 안전성에 의문이 제기되고 있다. 이에 따라 댐을 증고하거나 여수로를 확장/신설하는 방안이 추진되고 있는데, 이러한 대안을 선정할 때 월류 가능성에 매몰된 나머지 하류 홍수피해를 간과하는 경향이 있다. 이에 본 연구는 회복탄력성의 개념을 도입해 종합적인 홍수조절기능의 관점에서 댐의 안전성 강화 대안을 평가할 수 있는 프레임워크를 제시하였다. 제시된 프레임워크를 활용해 기 수행된 사례에 적용한 결과 각 대안에 따른 홍수유출특성이 선정과정에서 중요한 요소로 평가되어야 함을 확인할 수 있었다.

• 융합보안논문지
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• 제20권1호
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• pp.33-40
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• 2020

하천 인근에 위치한 빗물펌프장은 유수지를 대상으로 적절한 규칙에 따라 펌프를 가동함으로써 도심지 및 농경지 침수 피해를 예방하는 기능을 수행한다. 현재 대부분의 빗물펌프장은 유수지의 수위를 기준으로 단순한 규칙 기반의 펌프운영 정책을 사용하고 있다. 최근 지구온난화로 인한 기후 변화가 예측하기 어려운 강우량의 변화를 발생시키고 있다. 따라서 단순한 펌프정책으로는 지구온난화로 인한 갑작스러운 유수지 변화에 적절하게 대처하기 어렵다. 본 논문은 강우량과 저수량, 유수지 수위 등의 정보를 이용해 시스템이 적정 유수지 수위을 유지할 수 있도록 펌프 가동을 선택할 수 있는 심층 강화학습 기반의 자동 빗물펌프 운용 방법을 제시한다. 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위해 강우-유출 모의 모델인 Storm Water Management Model(SWMM)을 이용해 모의실험을 수행하고 현장에서 사용되고 있는 기존 펌프 정책과 성능을 비교하였다.

• Spatial Information Research
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• 제3권1호
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• pp.1-18
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• 1995

호소나 하천들의 오염은 일반적으로 점원 오염과 비점원 오염으로 구분할 수 있다. 연구 대상지역인 충주호주변은 호소 주위 도시들의 하수나 공장폐수에 의한 점원 오염뿐만 아니라, 강우에 의한 토양 침식 등에 의하여 야기되는 비점원 오염이 수년전부터 아주 중요한 오염원으로 등장되고 있다. 본 연구에서는 충주호주변의 이러한 비점원 오염을 GIS를 이용하여 정량적으로 분석하였으며, 대상 환경정보들을 데이타베이스화하여 GIS지도모형연구를 실시하였다. 지표 유출량 분석이 이루어진 후, 토양 유실량 계산과 원격탐사기법을 이용한 호소의 녹조류 분석 등이 실시되었으며, GIS 를 이용하여 구현된 환경지질정보시스템에 의하여 종합 분석되었다. 본 연구는 한국자원연구소 환경지질연구그룹에서 시행하고 있는 환경지질도작성 연구사업의 일부이며, 금번 연구결과를 토대로 차년도의 목표에서는 호소주변 개발에 따른 자연환경 오염 최소화의 개발적지 선정과 호소주변 도시들의 확장, 발달에 의한 호소 환경오염 방지 대책이 연구될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.73-82
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• 2005

국내산지사면의 토양수분 시공간적 분포상황을 파악하기 위한 토양수분 측정법을 개발하였다. 대상유역을 정밀 측량하여 수치고도모형을 구성한 다음 흐름분배 알고리즘을 적용하였고 역측랑을 통한 대상 유역의 흐름분배 알고리즘의 유의성을 판단하였다. 이를 통한 공간적 변화의 대표성을 최대화하기 위한 장기 모니터링 시스템을 구축하였으며, 토양수분의 정확한 측정을 위해 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하였다. 측정은 설마천 유역의 범륜사 우측사면에서 수행되었다. 강우사상에 의한 시공간적 토양수분의 변화 자료를 성공적으로 획득하였다. 획득된 토양수분자료는 측정시스템의 효용성과 사면유출의 과정에 대한 물리적인 과정을 나타낸다. 불연속적인 토양수분의 연직분포 양상은 사면 수문과정에서 선행흐름이나 대공극 흐름의 중요성을 의미한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권7호
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• pp.697-711
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• 2012

본 연구에서는 자료동화기법의 하나인 확장 칼만 필터를 이용하여 유량자료의 실시간 품질향상을 수행하였다. 확장 칼만 필터의 상태-공간모형은 강우-유출모형과 관측유량자료를 이용하여 구성하였다. 본 연구에서는 실시간 품질향상 목적을 댐 유입량의 비정상적 고변동성 억제 및 관측유량의 결 오측 보완으로 구분하였으며, 각각의 경우에 적절한 확장 칼만 필터 모형을제시하였다. 이들 모형의 차이는 칼만이득 계산에 필요한 공분산 함수의 추정에 변동성만을 고려하는냐 또는 편의까지를 포함하느냐로 나타난다. 본 연구는 충주댐 유역을 대상으로 적용하였으며, 그 결과 제시된 모형들이 댐 유입량자료나 결 오측이 포함된 유량자료의 실시간 품질향상에 효과적으로 작동함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권5호
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• pp.351-362
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• 2011

이연구에서는산지사면에서측정된토양수분의상관관계분석을수행하고, 이를 통하여 사면에서 발생되는 수문과정의 이해를 도모하였다. 토양수분을 변화시키는 공통된 주요 수문기상인자인 강우의 추계학적인 특성을 토양수분의 시계열로부터 제거하고, 상관성 분석을 수행하였다. 경기도 파주 설마천 범륜사에 위치하고 있는 사면에서 2007년 8월 1일에서 27일 사이의 기간과 동년 9월 18일에서 10월 8일간의 기간에 토양수분 자료를 사용하여 분석을 수행하였고, 수행된 분석은 대상사면의 연직흐름, 수평흐름, 충전흐름, 복류수 흐름의 크기와 분포에 대해서 각각 8곳, 14곳, 7곳, 7곳의 관계를 보여주고 있다. 도출된 토양수분의 상관관계는 공간적으로는 상부사면에서 하단부로 진행되는 사면에서의 수문과정의 변화 양상을 보여주고 있고, 시간적으로는, 장마철의 경우는 토양구조체와 대공극 흐름이 모두 중요한 지배인자이지만, 가을철의 경우는 토양구조체의 흐름이 주요한 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 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 2010년도 학술발표회
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• pp.317-321
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• 2010

대부분의 유역에는 다수의 댐이 건설되어 운영되고 있는 것이 일반적이며, 이들 댐 군의 효과를 극대화하기 위하여 연계최적운영 기법의 적용이 일반화 되고 있다. 2000년 수립된 국가장기수 자원계획에서도 이미 4대강 수계의 댐 군의 연계운영 효과로 2011년까지 6억 $m^3$를 반영하고 있다. 또한 프론티어 연구개발사업을 통해 순수한 시스템적인 개선으로 30억 $m^3$의 용수를 추가적으로 확보하는 방안이 오래전부터 진행되어 오고 있다. 이와 같은 방법론의 핵심은 수문기상의 예측정도를 높이고 장단기 강우-유출을 사전 혹은 실시간으로 예측하여 수자원시설물의 기능을 최대화시키는 전략으로 현재와 같이 댐과 같은 수리구조물을 신규로 건설하는데 어려움이 많은 경우 유용한 대안이 될 수 있다. 그러나 수리구조물의 운영에 필요한 많은 변수 중에서 가장 예측이 어려우며 또한 효과를 평가할 수 있는 가장 핵심적인 요소인 수문사상에 대한 정보의 신뢰도에는 한계가 있다. 다시 말하면 현재와 같은 상황에서 수자원시설물의 시스템적인 개선을 통한 편익의 신뢰도가 구조물적인 효과의 신뢰도를 보장하기 어렵다는 것이다. 결국 주어진 여건에서 수자원이용의 효과를 극대화시키기 위해서는 구조적 대안과 시스템적인 기법을 같이 적용할 수밖에 없으며 상호 보완적으로 활용하는 것이 가장 합리적일 것이다. 이와 같은 측면에서 구조적인 댐간 연결은 일정범위까지는 확실한 효과를 담보할 수 있으며 이 또한 시스템적으로도 유용할 것이다. 본 연구에서는 이와 같은 개념을 안동댐과 임하댐이 도수터널로 연결될 경우로 가정하여 예상되는 효과에 대하여 평가하였다. 평가방법은 일간연계모의모형과 일간도수연결모의모형을 개발하여 적용하였으며 무효방류량의 감소정도와 용수공급 증가량과 공급의 신뢰도, 부족량의 크기 등을 비교 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.605-609
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• 2010

기상변화와 지구온난화로 인해 국지성 호우의 강도와 빈도가 늘어나고 있으며 이로 인해 소양강, 도암댐, 임하댐 유역의 탁수 문제 등, 토양 유실에 관한 문제가 심각해지고 있다. 정확한 토양 유실 모의를 위하여 지난 수 십 년간 Universal Soil Loss Equation(USLE) 등의 모형이 사용되었지만 이러한 모형들에 관한 연구 중 강한 집중 호우에 의해 발생하는 걸리 침식(Gully Erosion)을 적용한 경우는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 및 유사량 산정을 위하여 입력자료가 간단하고 ArcView GIS를 기반으로 융합이 가능한 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) system, nLS, Unit Stream Power-based Erosion/Deposition (USPED) 연계 모형을 개발하여 강원도 양구군 해안면 유역에 적용하였다. 기존 SATEEC system에서는 강우 시 유역에서 발생하는 면상 침식(Sheet Erosion), 세류 침식(Rill Erosion)의 모의만이 가능하였지만, 본 연구에서 개발한 연계모형에서는 nLS 모형을 이용한 걸리 헤드 발생 지역 선정과 USPED 모형을 이용한 걸리 발생 지역에서의 토양 유실량 산정이 가능하기 때문에, 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 산정이 가능하다. 연계 모형의 모의 결과 해안면 유역의 최종 유출구에서 발생하는 평균 유사량은 101,933 ton/year 로 산정 되었다. 토양 유실량과 유사량을 모의함에 있어, 면상, 세류, 걸리 침식을 종합적으로 고려해야 실제 지형에서 발생하는 토양 유실량 및 유사량을 좀 더 정확하게 예측할 수 있을 것이며, 본 연구에서 개발된 연계 모형을 이용한다면 실제 유역에서 발생하는 여러 형태의 토양 유실을 모의 할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.591-595
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• 2010

Conventional methods of model evaluation usually rely only on model performance based on a comparison of simulated variables to corresponding observations. However, this type of model evaluation has been criticized because of its insufficient consideration of the various uncertainty sources involved in modeling processes. This study aims to propose an extended model evaluation method using multiple assesment indices (MAIs) that consider not only the model performance but also the model structure and parameter uncertainties in rainfall-runoff modeling. A simple reservoir model (SFM) and distributed kinematic wave models (KWMSS1 and KWMSS2 using topography from 250m, 500m, and 1km digital elevation models) were developed and assessed by three MAIs for model performance, model structural stability, and parameter identifiability. All the models provided acceptable performance in terms of a global response, but the simpler SFM and KWMSS1 could not accurately represent the local behaviors of hydrographs. In addition, SFM and KWMSS1 were structurally unstable; their performance was sensitive to the applied objective functions. On the other hand, the most sophisticated model, KWMSS2, performed well, satisfying both global and local behaviors. KMSS2 also showed good structural stability, reproducing hydrographs regardless of the applied objective functions; however, superior parameter identifiability was not guaranteed. Numerous parameter sets could lead to indistinguishable hydrographs. This result supports that while making a model complex increases its performance accuracy and reduces its structural uncertainty, the model is likely to suffer from parameter uncertainty. The proposed model evaluation process can provide an effective guideline for identifying a reliable hydrologic model.