• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.35-35
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• 2017

유역 물순환 개선 기술은 기후변화 및 토지이용변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지?회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 기후변화 및 토지이용변화에 따른 영향을 평가하고, 지속가능한 유역 물순환체계를 구축하여 적응 전략을 체계적으로 수립하기 위해서는 물순환 개선 기술의 정립 및 개발이 필수적이다. 그러나 현재 유역 물순환 개선기술은 일부 시가화 지역에 국한되어 있어 유역 규모의 개선 전략을 수립하는데 한계가 있다. 또한, 물순환계의 변화량을 평가하기 위한 모형화 기법 역시 해외에서 개발된 기술을 여과 없이 도입하여 국내의 환경을 충분히 반영하기는 어렵다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가하여 제시한다. 기후변화에 따른 장기간의 유역 물순환을 평가하기 위해서는 물리적 매개변수 기반의 수문해석 보다는 단순환된 개념적 매개변수 기반의 집중형 장기유출 해석이 필요할 수 있다. 따라서 국내외에서 많이 사용되고 있는 장기 일유출 모형(GR4J, GSM, HBV, SYMHYD, TANK, TPHM 등)을 유역 물순환 개선 평가 플랫폼에 탑재함으로써 소유역의 특성을 반영한 기후변화 적응 일유출 해석이 가능하도록 하였으며, 각 모형들의 매개변수는 수동보정 외에도 SCE-UA를 이용한 자동보정이 가능하도록 시스템으로 구축하였다. 개발된 유역물순환 개선 및 평가시스템은 실무적 차원에서 기후변화에 따른 유역 물순환 개선 기술을 적용하고 평가하는데 있어서 매개변수 입력자료 구축에 따른 자원 소요 시간 및 시스템 개발 비용을 획기적으로 단축시켰으며 국외 의존도가 높은 수문 해석모형을 국내 기술로 개발함으로써 기술자립도를 높이고 국내 및 해외의 유역의 성공적인 적용을 통하여 성능을 입증하였다. 기후변화에 따른 수자원의 재평가, 개선시설의 정량적 평가 및 하천유역의 수자원관리 실무에 적용성이 높을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.315-315
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• 2018

L-THIA ACN-WQ 2016 모형 개선 연구에서는 침투량 산정, 다중 기상지점 등 유역 규모 확대를 목적으로 엔진 개선과 모형의 최적 매개변수 선정을 위해 최적화 알고리즘을 활용한 자동보정 모듈을 개발하였다. 개선된 침투량 초기손실 산정 계수를 적용한 침투량 산정 방법을 Green-Ampt 모형의 침투량 산정 결과와 비교한 결과 편차는 매우 작았으며, Green-Ampt 모형을 통해 산정된 침투량 범위 내에 분포되어 개선된 침투량 산정 방법의 결과가 유효한 값을 의미하는 것으로 나타났다. 이렇게 도출된 초기손실 산정 계수를 관계식으로 개발하여 L-THIA ACN-WQ 2018 모형 내에서 CN에 따른 초기손실량이 산정되도록 하였고, 이를 기반으로 침투량 및 기저유출량이 산정된다. 유역 규모 확대를 위해 다중 기상지점이 적용되도록 엔진 코드를 개선하였으며, 평창A와 고부A 유역을 대상으로 단일 기상지점과 다중 기상지점 적용에 따른 유출 해석을 유량지속곡선을 통해 비교 한 결과 다중 기상지점 적용에 따라서 평창A와 고부A 유역 모두 유황구간이 크게 달라지는 것으로 나타났다. 특히 고부A 유역은 우황 변동 특성이 크게 나타났는데, 지역적 강우 특성이 뚜렷한 유역에서는 유출해석에 매우 중요한 영향인자로 작용되는 것으로 알 수 있었다. 마지막으로 L-THIA ACN-WQ 2018모형을 이용함에 있어 유역 특성에 알맞은 최적 매개변수 산정을 위해 유량 및 TN, TP 자동보정 툴을 개발하였다. 자동보정툴은 2개의 보정방안으로 개발하였다. 첫 번째는 유역 전체에 대해 하나의 최적매개변수를 도출하는 것이며, 두번째는 유역 내 다중 보정 지점을 통해 소유역별 최적매개변수를 도출하는 것이다. 이를 통해 사용자는 모형의 활용 목적 및 가용 가능한 보정 자료 등을 고려하여 모형의 최적 매개변수를 도출할 수 있다. 이렇게 개선된 L-THIA ACN-WQ 2018 모형을 총량단위유역 한강 평창A와 금강 고부A에 적용한 결과 유량은 NSE 0.76, 0.85로 매우 높게 나타났으며, TN, TP의 NSE는 0.64 ~ 0.86 로 매우 높은 적용성 결과가 도출되었다. Ryu(2016)의 연구 결과와 비교해보면 평창A는 NSE와 $R^2$ 수치로는 큰 차이를 보이지 않았지만, 유량 모의에서 일별 예측값 변화 폭에 큰 변화가 있는 것으로 나타났다. 기존 L-THIA ACN-WQ 2016모형 결과에서는 일별 유량의 변동성이 매우 크지만, L-THIA ACN-WQ 2018 모형에서는 일별 유량 변동폭이 크게 감소하여, 유량 모의에 큰 개선 효과가 있는 것으로 나타났다

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.462-462
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• 2018

국내 신규댐 건설에 있어, 침수토양의 용출에 의한 호내 수질영향에 대해서는 현재까지 정량화된 사례는 찾기 어려우며, 댐 담수 초기에 증가되는 오염원에 대한 정확한 조사자료의 부족으로 담수이후의 수질변화에 대한 정확한 예측이 어려운 실정이다. 따라서 외부 오염부하의 강우시 유입과 퇴적물로부터의 영양염용출 등의 내부 오염부하가 함께 고려된 수질예측기법의 적용이 필요하다. 수몰지 토양 및 호내로부터의 내부부하에 있어서는 퇴적물 내의 다량 존재하는 오염물이 재용출 되거나 퇴적물 내의 화학적 생물학적 반응이 하천 수질에 악영향을 미치게 된다. 대부분 수몰지토양에서 수층으로 용출되는 유기물의 양은 수층에서 퇴적물로 흡수 또는 침강 되는 것보다 많은 경우도 있으며, 오염된 수계에서는 내부 부하량이 과다할 경우 수질 개선을 어렵게 하는 요인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 2016년 시험담수 예정지인 신규댐 수몰지를 대상으로 토양에 포함된 유기물이 자연상태에서 수체로 용출되는 특성을 분석하여 수질에 미치는 영향을 검토하고자 한다. 댐 수몰지의 토양 시료는 시험담수전 2016년 7월, 토지이용 유형별로 5개지점(논, 밭, 대지, 임야, 하천)에서 시료를 채집하여 총 36일간 용출실험을 실시하였으며, 수층내 용존산소 조건을 호기성 조건과 혐기성 조건으로 나누어 실험하였다. 수질분석은 COD, T-N, T-P, $PO_4-P$등 9개 항목에 대해 실험기간 중 13회 실시하였다. 토양별 점유면적 대비 일 용출량은(kg/day) COD 63 kg/day, T-N 93.6 kg/day, T-P 5.8 kg/day, $PO_4-P$ 4.6 kg/day 였으며, 수몰지 내 토지이용현황별 오염원 기여율은 임야, 밭, 하천, 논, 대지 순 이었다. 본 실험은 수몰지토양의 순수용출량만을 담수개시~36일간 측정한 결과로서 실제 저수지환경에서는 실험값보다 낮을 것으로 판단되며, 수중 수질환경 변화 및 퇴적물의 퇴적 등으로 인하여 원토양으로부터의 용출로 인한 수질에의 영향은 시간의 경과와 함께 변화 또는 감소될 것으로 예상된다. 따라서 본 실험결과는 담수초기의 영향으로 국한하여 해석하는 것이 바람직하며, 보다 장기적인 영향파악을 위해서는 담수 후의 퇴적물의 거동(퇴적현황) 파악 및 담수 후 퇴적물의 장기용출실험을 통한 용출량 검토가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.381-381
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• 2017

수자원 분야에 대한 기후변화의 영향은 홍수, 가뭄 등 극치 수문사상의 증가와 변동성 확대를 초래하는 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 예년에 비해 발생빈도 및 심도가 증가한 가뭄에 대한 모니터링 및 피해경감을 위해 정부에서는 국민안전처를 비롯한 관계기관 합동으로 생활 공업 농업용수 등 분야별 가뭄정보를 제공하고 있다. 국토교통부와 환경부는 생활 및 공업용수 분야의 가뭄정보 제공을 위해 광역 지방 상수도를 이용하는 급수 지역과 마을상수도, 소규모급수시설 등 미급수지역의 용수수급 정보를 분석하여 가뭄 분석정보를 제공 중에 있다. 하지만, 미급수지역에 대한 가뭄 예?경보는 기준이 되는 수원정보의 부재로 기상 가뭄지수인 SPI6를 이용하여 정보를 생산하고 있다. 기상학적 가뭄 상황과 물부족에 의한 체감 가뭄은 차이가 있으며, 미급수 지역의 경우 지하수를 주 수원으로 사용하는 지역이 대부분으로 기상학적 가뭄지수인 SPI6를 이용한 가뭄정보로 실제 물수급 상황을 반영하기는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 미급수지역의 주요 수원인 지하수의 수위 상황을 반영한 가뭄모니터링 기법을 개발하고자 하였으며, 가용량 분석이 현실적으로 어려운 지하수의 특성을 고려하여 수위 거동의 통계적 분석을 통해 가뭄을 모니터링 할 수 있는 방법으로 접근하였다. 국가지하수관측소 중 관측기간이 10년 이상이고 강우와의 상관성이 높은 관측소들을 선정한 후, 일수위 관측자료를 월별로 분리하여 1월~12월 각 월에 대해 핵밀도 함수 추정기법(kernel densitiy estimation)을 적용하여 월별 지하수위 분포 특성을 도출하였다. 각 관측소별 관측수위 분포에 대해 백분위수(percentile)를 이용하여, 25%~100% 사이는 정상, 10%~25% 사이는 주의단계, 5%~10% 사이는 심한가뭄, 5% 이하는 매우심함으로 가뭄의 단계를 구분하였다. 각 백분위수에 해당하는 수위 값은 추정된 Kernel Density와 Quantile Function을 이용하여 산정하였고, 최근 10일 평균수위를 현재의 수위로 설정하여 가뭄의 정도를 분류하였다. 분석된 결과는 관측소를 기점으로 역거리가중법(inverse distance weighting)을 통해 공간 분포를 시켰으며, 수문학적, 지질학적 동질성을 반영하기 위하여 유역도 및 수문지질도를 중첩한 공간연산을 통해 전국 지하수 가뭄상태를 나타내는 지하수위 등급분포도를 작성하였다. 실제 가뭄상황과의 상관성을 분석하기 위해 언론기사를 통해 확인된 가뭄시기와 백문위수 25%이하로 분석된 지하수 가뭄시기를 ROC(receiver operation characteristics) 분석을 통해 비교 검증하였다.

• The Korean Journal of Malacology
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• v.25 no.3
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• pp.213-222
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• 2009

In order to investigate contamination of heavy metal in seawater and cultured oyster, samples were collected November 2003 to July 2004 from 12 sites (13 sites for seawater) along the coast of Tongyeong, Korea. The mean concentrations of metal in oyster tissues were as follows: 0.09 (0.01-0.3) ${\mu}g/l$ for Cd, 0.47 (0.01-1.4) ${\mu}g/l$ for Cr, 0.59 (0.2-2.3) ${\mu}g/l$ for Ni, 1.02 (0.1-4.2) ${\mu}g/l$ for Pb and 0.48 (0.01-3.9) ${\mu}g/l$ for Hg in the seawater, whereas 2.45 (0-5.47) mg/kgDW for Cd, 3.63 (0.10-12.91) mg/kgDW for Cr, 3.2 (0.01-15.73) mg/kgDW for Ni, 3.51 (0.01-6.47) mg/kgDW for Pb and 0.39 (0.004-0.74) mg/kgDW for Hg, respectively. Most metal concentration values were below the permissible range for the related regulations. Mean bioconcentration factors (BCF) for each metal were as follows: 38,964 (1,771-207, 171) for Cd, 9,583 (1,231-80, 162) for Cr, 191 (3-20, 980) for Ni, 1,416 (245-5, 207) for Pb and 180 (5-716) for Hg, respectively. The BCF values from this study corresponded to the transitional phase from the pristine to the contaminated waters. Notably, Cd showed the highest BCF, which suggest that the Pacific oyster could be utilized as a useful biomarker for Cd contamination in sea water. The multidimensional scaling analysis suggested that the metal contaminants are mainly originated from combustion of fossil fuel and accumulated to oyster through food web.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.31 no.3
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• pp.395-432
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• 2021

Groundwater recharge rates vary widely by location and with time. They are difficult to measure directly and are thus often estimated using simulations. This study employed frequency and regression analysis and a classification and regression tree (CART) algorithm in a machine learning method to estimate groundwater recharge. CART algorithms are considered for the distribution of precipitation by subbasin (PCP), geomorphological data, indices of the relationship between vegetation and landuse, and soil type. The considered geomorphological data were digital elevaion model (DEM), surface slope (SLOP), surface aspect (ASPT), and indices were the perpendicular vegetation index (PVI), normalized difference vegetation index (NDVI), normalized difference tillage index (NDTI), normalized difference residue index (NDRI). The spatio-temperal distribution of groundwater recharge in the SWAT-MOD-FLOW program, was classified as group 4, run in R, sampled for random and a model trained its groundwater recharge was predicted by CART condidering modified PVI, NDVI, NDTI, NDRI, PCP, and geomorphological data. To assess inter-rater reliability for group 4 groundwater recharge, the Kappa coefficient and overall accuracy and confusion matrix using K-fold cross-validation were calculated. The model obtained a Kappa coefficient of 0.3-0.6 and an overall accuracy of 0.5-0.7, indicating that the proposed model for estimating groundwater recharge with respect to soil type and vegetation cover is quite reliable.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.4
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• pp.25-36
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• 2021

This study analyzed the causes of flood accidents, such as isolation and lost footing accidents in Dorimcheon, to provide legal and institutional improvements. For cause analysis, Field Investigation, Stakeholder Interview, Report, manual, Law et al. Review, Analysis of water level change characteristics, automatic alarm issuance standard level analysis, and evacuation time according to river control were evaluated. Dorimcheon has the characteristics of a typical urban river, which is disadvantageous in terms of water control. In addition, the risk of flood accidents is high because the section where fatal accidents occur forms sharply curved channels. Tripping and isolation accidents occur in the floodplain watch and evacuation stage, which is the stage before the flood watch and warning is issued. Because floodplain evacuation is issued only when the water level rises to the floodplain, an immediate response according to the rainfall forecast is essential. Furthermore, considering that the rate of water level rise is up to 2.62 cm/min in Sillimgyo 3 and Gwanakdorimgyo, sufficient evacuation time is not secured after the floodplain watch is issued. Considering that fatal accidents occurred 0.46 m below the standard water level for the flood watch, complete control is very important, such as blocking the entry of rivers to prevent accidents. Based on these results, four improvement measures were suggested, and it is expected to contribute to the prevention of Tripping and Isolation Accidents occurring in rivers.

• Journal of the Geological Society of Korea
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• v.54 no.5
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• pp.545-556
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• 2018

This study was conducted to estimate the deep percolation using numerical modeling and field observation data based on rainfall in Haean basin. Soil moisture sensors were installed to monitoring at 30, 60 and 90 cm depths in four sites (YHS1-4) and automatic weather station was installed to around YHS3. Soil moisture and meteorological data was observed from March 25, 2017 to March 25, 2018 and May 06, 2016 to May 06, 2018, respectively. Numerical analysis was performed from June to August, 2017 using the HYDRUS-1D. Average soil moisture contents were high to generally in YHS3 for 0.300 to $0.334m^3/m^3$ and lowest in YHS1 for 0.129 to $0.265m^3/m^3$ during the soil moisture monitoring period. The results of soil moisture flow modeling showed that field observations and modeling values were similar but the peak values were larger in the modeling result. Correlation analysis between observation and modeling data showed that r, $r^2$ and RMSE were 0.88, 0.77, and 0.0096, respectively. This show high correlation and low error rate. The total deep percolation was 744.2 mm during the period of modelling at 500 cm depth. This showed that 61.3% of the precipitation amount (1,214 mm) was recharged in 2017. Deep percolation amount was high in the study area. This study is expected to provide basic data for the estimation of groundwater recharge through unsaturated zone.

• Journal of Navigation and Port Research
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• v.43 no.1
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• pp.64-71
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• 2019

It is very important to understand the mechanism of estuary topographic changes for the study of estuary management and treatment methods. In this study, the effects from the land-side, such as rainfall, river discharge, sediment discharge, and sea side, such as tide, tidal current, wave and surface sediments related to the topographic changes of the Nakdong river estuary were investigated and analyzed. Based on the analyzed data, topographic modeling was performed to analyze the topographic change and contribution of external force conditions. As a result of numerical modeling, the topographic change showed that erosion that predominates in the water directly affected by the discharge of the estuary barrage. The deposition predominates in the indirectly affected tideland. As sediments moved along the water way being sorted and distributed by the wave, the deposition predominated in the front of the barrier island. Compared with the deposition dominance, which is the result of the topographic change prediction, the impact of each external force condition gives larger erosion. However, the combined impact of each external force condition showed deposition dominant. Therefore, the topographic changes of the Nakdong river estuary are considered to be the result of various complex external factors. The impacts of each external force condition show the different contribution to each comparison area. These results should be considered when establishing the estuary management method. It must be understood that this is the result of complex interactions.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.1
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• pp.71-82
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• 2019

The purpose of this study is to analyze the Mekong River streamflow alteration due to climate change. The future climate change scenarios were produced by bias corrections of the data from East Asia RCP 4.5 and 8.5 scenarios, given by HadGEM3-RA. Then, SWAT model was used for discharge simulation of the Kratie, the main point of the Mekong River (watershed area: $646,000km^2$, 88% of the annual average flow rate of the Mekong River). As a result of the climate change analysis, the annual precipitation of the Kratie upper-watershed increase in both scenarios compared to the baseline yearly average precipitation. The monthly precipitation increase is relatively large from June to November. In particular, precipitation fluctuated greatly in the RCP 8.5 rather than RCP 4.5. Monthly average maximum and minimum temperature are predicted to be increased in both scenarios. As well as precipitation, the temperature increase in RCP 8.5 scenarios was found to be more significant than RCP 4.5. In addition, as a result of the duration curve comparison, the streamflow variation will become larger in low and high flow rate and the drought will be further intensified in the future.