• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.1
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• pp.10-15
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• 2016

In this research, the environmental effects of rain garden when applied to a stormwater runoff originated from a rooftop were evaluated. The rain garden that was utilized as LID represents less than 1% of the catchment area that it drains. Storm event monitoring was conducted from March 2012 to August 2014 on a total of 19 storm events. In the 19 storm events that was monitored only 32% produced an outflow which has a mean rainfall characteristic of approximately 25 mm. With the application of rain garden, hydrologic improvement was observed as the facility exhibit a delay and reduction in the production of runoff and peak flows as the rainfall progresses. Furthermore, in terms of pollutant reduction, it was observe that the rain garden showed a generally satisfactory performance in reducing pollutants. In addition to this, the rain garden also has additional attributes that adds to the aesthetic appeal of the surrounding environment as well as in the lives of the people. The findings of this research will help in the further improvement and reinforcement of LID designs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.344-344
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• 2022

최근 기후변화에 따른 집중호우, 태풍의 규모 및 빈도가 증가하고 있다. 도시지역은 전통적인 배수체계가 한계에 도달함에 따라 기후변화에 대한 취약성이 다른 지역에 비하여 더욱 크게 나타나 기후변화에 효과적으로 적응하기 위한 방안으로 도심녹지, 빗물정원, 투수포장 등 그린인프라 확충의 중요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 도시하천 유역 내 그린인프라 확충에 따른 강우유출특성의 변화를 살펴보고자 하였다. 그린인프라의 확충은 불투수층을 투수층으로 변화시켜 물순환 건전화에 기여한다. 본 연구에서는 부산의 대표적인 도시하천 유역인 온천천유역을 대상으로 강우유출모형인 HSPF를 적용하여 유역 내 투수층 증가에 따른 유출특성의 변화를 살펴보았다. 온천천 유역을 세 개의 소유역(온천천 상류, 세병교, 온천천 하류)으로 구분하고 현재 상황(불투수면적비 각각 90.98, 92.96, 94.25%)에서 불투수면적을 10%씩 감소시켜가며 유역 내 지표유출량, 침투량의 변화를 살펴보았으며, 온천천 유량(갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량, 홍수량)의 변화를 분석하였다. 분석 결과 유역 내 불투수면적 감소에 따라 강수의 침투가 증가하고 이에 따른 지표유출이 감소함을 확인할 수 있었다. 유역 내 불투수층이 감소함에 따라 지표유출량은 최대 32%까지 감소하고 침투량은 최대 71%까지 증가하는 것으로 나타났다. 또한 온천천의 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량은 증가하는 반면, 홍수 시의 유량을 의미하는 홍수량은 최대 15% 이상 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 유역 내 불투수층의 감소를 통해 평상시에는 추가적인 하천유량 확보가 가능하며, 홍수 시에는 반대로 홍수량을 저감시킴으로써 이에 따른 피해를 줄일 수 있음을 의미한다. 본 연구를 통해 그린인프라가 하천유량 확보 및 홍수량 저감을 통해 유역의 물순환 건전화에 긍정적인 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 기후변화 적응을 위해 도시하천 유역의 그린인프라 확충을 위한 노력을 기울일 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.43-47
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• 2016

대전 관평천 유역의 도시계획에 의해 개발된 도시지역을 대상으로 우수 관거 최종 유출부에 설치한 모니터링시스템을 이용하여 복수의 강우사상에 대해 연속으로 유출량 자료를 획득하였다. 본 연구는 연속적으로 획득한 유출량 자료를 바탕으로 SWMM(storm water management model)을 보정하고 최적의 수문학적 매개변수를 산정하는데 있다. SWMM의 수문학적 매개변수는 기본 침투식인 Curve Number, Horton 및 Green-Ampt를 바탕으로 각각의 경우에 맞는 유역의 조도계수 및 저류 깊이를 산정하였다. 현재 도시 개발에 따른 유출변화를 모의하는데 있어 국외에서 연구된 매개변수를 적용하고 있다. 번 연구에서 구한 매개변수는 향후 도시개발에 따른 유출 변화를 SWMM을 이용하여 분석하기 위한 기초자료를 활용 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.211-211
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• 2019

본 연구의 목표는 제주도를 대상으로 한 강우-유출 과정에서 적절한 CN값의 결정 및 초기손실의 규모를 판단하는 것이다. 제주도는 화산 활동으로 형성된 섬으로 투수성이 좋은 다공질 화산암류 및 화산회토로 이루어져 침투가 쉽게 발생한다. 이러한 토양 특성으로 인해 제주도 유역의 유출해석 수행 시 내륙지역과 동일한 방법을 적용하는 데 한계가 있다. 기존 제주도의 강우-유출연구를 살펴보면 초기손실의 고려방법이나 선행함수조건의 고려방법이 달라 상대적인 비교가 모호해지는 문제가 있다. 또한 고려방법에 따라 유출해석 결과가 서로 상충되기도 하여 유의한 결론을 제시하는데 무리가 따른다. 이에 본 연구에서는 제주도 지역의 CN 및 초기손실에 대한 검토를 수행하였다. 이를 위해 대상유역은 한천 유역으로 선정하였으며, 호우사상은 2012년과 2014년에 발생한 태풍 '카눈', 태풍 '볼라벤', 태풍 '산바', 태풍 '나크리' 호우사상을 적용하였다. 한천 유역의 CN과 초기손실에 대한 검토를 위해 강우 자료는 대상 유역 인근 제주(184), 아라(329), 어리목(753), 진달래밭(870), 윗세오름(871) 지점의 강우 자료를 이용하였으며, 유출량 자료는 한천 하류에 위치한 제4한천교에 관측된 수위 및 유속 자료를 이용하였다. 먼저 각 호우사상별 총 유출량을 기저유출과 직접유출으로 분리하고 직접유출량에 대한 유호우량을 산정하였다. 다음으로 산정된 유효우량을 NRCS의 유효우량 산정방법에 적용되는 총 유량-유효우량 관계모형에 적용하여 유역의 최대잠재보유수량을 산정하였다. 이때 초기손실량은 유역의 최대잠재보유수량의 20%, 30%, 40%로 가정하였다. 마지막으로 산정된 최대잠재보유량을 최대잠재보유수량-CN 관계식에 적용하여 CN을 산정하고, 기존 연구에서 적용한 한천 유역의 CN과 비교하여 그 결과를 검토하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.6B
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• pp.697-707
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• 2008

The grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model (KIMSTORM) by Kim (1998) predicts the temporal variation and spatial distribution of overland flow, subsurface flow and stream flow in a watershed. The model programmed with C++ language on Unix operating system adopts single flowpath algorithm for water balance simulation of flow at each grid element. In this study, we attempted to improve the model by converting the code into FORTRAN 90 on MS Windows operating system and named as ModKIMSTORM. The improved functions are the addition of GAML (Green-Ampt & Mein-Larson) infiltration model, control of paddy runoff rate by flow depth and Manning's roughness coefficient, addition of baseflow layer, treatment of both spatial and point rainfall data, development of the pre- and post-processor, and development of automatic model evaluation function using five evaluation criteria (Pearson's coefficient of determination, Nash and Sutcliffe model efficiency, the deviation of runoff volume, relative error of the peak runoff rate, and absolute error of the time to peak runoff). The modified model adopts Shell Sort algorithm to enhance the computational performance. Input data formats are accepted as raster and MS Excel, and model outputs viz. soil moisture, discharge, flow depth and velocity are generated as BSQ, ASCII grid, binary grid and raster formats.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.868-872
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• 2012

유역의 유입 및 유출은 강수에 의해 발생하며 여러 가지 기후 조건과 토지 상태의 영향을 받는다. SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형은 이러한 여러 가지 복잡한 기후 조건과 토지 상태를 반영하며, 장기간 입력 자료에 따른 유출량을 산출할 수 있다. 본 연구에서는 시험유역을 안동댐 유역으로 선정하였으며, SWAT 모형을 이용하여 10년(2000년 ~ 2010년) 동안의 유출량을 산정하였고 이를 안동댐의 실측 유입량과 비교 분석하였다. ArcSWAT을 이용하여 분석하였고 입력 자료는 SWAT의 분석단위인 HRU(Hydrologic Response Unit)를 산정하기 위한 정밀 토양도 및 토지피복도와 기상입력 자료인 강우 및 최고기온, 최저기온, 습도, 풍속, 일사량 등을 사용하였다. 강우관측소는 안동댐 유역의 고선, 남회룡, 도천, 미질, 석동, 석포, 석현, 의촌, 재산, 황지를 선정하였고, 일사량관측소는 안동, 대관령, 포항을 선정하였으며, 기온, 습도, 풍속관측소는 안동, 봉화, 태백, 영주를 선정하였다. 또한 기상입력자료 중 결측값은 역거리 자승법을 이용하여 보완하였다. SWAT 모형은 유출량 계산 시 여러 가지 다양한 매개변수가 사용되며, 이러한 매개변수들의 검 보정을 통하여 실제 유역의 특성과 하천 흐름특성을 반영할 수 있다. 본 연구의 시험유역인 안동댐유역은 산림과 초지가 많은 지역이기 때문에 식물에 의해 차단되는 강우에 관한 매개변수와 지하로 침투되는 강우량에 관한 매개변수 등을 보정하여 실제 유역특성을 반영하였다. 본 연구에서는 이러한 과정을 통해 안동댐 유역의 10년 동안의 일 유출량을 산정한 결과, 홍수기의 첨두유량 및 첨두시간에는 실측자료와 약간의 차이가 있었지만 전체적으로 실측자료와 매우 유사한 유출량을 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.283-287
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• 2011

농업비점오염원의 오염원 관리를 위해서는 오염물질의 발생과 운반에 직접적으로 영향을 미치는 농업수문학 기술에 바탕을 두고 우리나라의 집약농업의 특성을 정확히 반영할 수 있는 최적관리방법의 개발과 비점오염저감효과를 검증할 수 있는 현장실험이 수반되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 지표피복재를 이용하여 밭의 토양침투를 증가시고 유속 및 유출량 감소를 통해 토양유실과 비점오염원을 저감하고자 하였다. 실험방법은 실제 영농과 동일하게 무를 재배한 뒤 볏짚거적을 이용하여 밭의 토양 표면을 피복하여 유량과 수질농도를 측정하였다. 연구기간 동안 총 3차례(2010년 9월 9~12일, 9월 21일, 10월 2~3일)의 강우가 발생하였고, 이때 발생한 강우량은 각 359.2 mm, 49 mm, 28.8 mm이였다. 각 시험포에서 볏짚거적으로 인해 저감된 유출량의 저감효율은 볏짚거적을 피복하지 않은 나지상태의 밭 보다 약 33∼75%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 75%의 유출률 저감 효과가 가장 크게 나타난 강우사상은 30 mm 이하의 강우가 발생한 10월 2~3일의 강우사상에서 나타났다. 강우량과 강우강도는 28.8 mm와 1.92 mm/hr으로 나타났으며, 이때 발생한 유출량은 나지에서 $0.36\;m^3$, 볏짚거적을 피복한 시험포에서는 $0.08\;m^3$이 발생하였다. 나지상태와 볏짚거적을 피복한 시험포의 오염부하의 값을 비교한 결과 볏짚거적을 피복한 시험포에서 $BOD_5$ 항목은 64.3%, SS 80.8%, $COD_{Mn}$ 66.7%, DOC 80.2%, T-N 56.6% 그리고 T-P 56.1%의 오염부하 저감효과가 나타났다. 본 연구의 결과와 같이 지표를 볏짚거적으로 피복할 경우 시험포에서 유출시작 시간 지연효과와 강우에 의한 첨두유출량 및 유출량 감소 효과가 나타나는 것으로 나타났으며, 연구결과는 농업 비점오염원의 최적관리를 위한 과학적 근거자료 제공 및 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.354-357
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• 2009

최근 도시화로 인한 유역 내 불투수 면적의 증가로 인해 첨두홍수량이 증가하고 있으며 이 문제를 해소하기 위해 종래에는 인공적으로 하천폭을 증가시키고 제방을 높이는 대책 등이 시행되었으나 많은 문제점이 발생되어 대책의 단순적용에 어려움이 있다. 이러한 문제의 해결방안으로 강우유출수 저감 목적 최적관리기법(BMP)이 대두되었으며, 실제로 이러한 빗물을 저장하고, 침투시키는 우수 저류 침투시설에 대한 관심이 급증하여 정부 및 일부 지자체를 중심으로 우수 저류 침투시설의 도입이 점차 확산되고 있다. 본 연구에서는 우수 저류 침투시설중 저류지, 투수성포장, 옥상녹화를 EPA SWMM으로 모형화 하여 설치비용에 따른 첨두유출량 저감효과를 비교하였으며, 그 결과 투수성 포장이 비용 대비 첨두유출량의 저감효과가 가장 뛰어난 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.311-311
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• 2021

최근 도시화에 따라 불투수 면적이 증가하였고 이는 유역의 수문학적 요소와 수질의 큰 변화를 발생시켰다. 불투수면적의 증가는 강우 시 더 많은 강우유출수를 발생시켜 지표유출과 첨두유량을 증가시키고 더 많은 비점오염물질이 하천에 유입되게 한다. 또한, 토양으로의 침투량과 저류량이 감소되어 기저유출을 감소시키며 수질문제를 야기한다. 이러한 문제의 해결책으로 저영향개발 (Low Impact Development; LID) 기법이 개발되어 적용되고 있다. LID는 도시개발 이전의 수문상태와 유사하도록 개발하는 기법으로 우수 유출 속도 감소, 유역에서의 저류, 침투 및 증발산과정 촉진, 하류로의 오염물질을 저감시킨다. 실제 유역에 저영향개발 기법을 적용하기 전에 저영향개발 기법의 적용 효과의 분석은 필수적이다. 이에 따라 많은 LID 기법 모형들이 개발되어 LID 효과분석을 위해 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 HSPF (Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 이용하여 LID시설 내에서의 저류현상을 구현하고 LID 기법 적용에 따른 유역의 수문요소 및 수질에 대한 영향을 분석하고자 한다. 연구대상지로는 불투수면적률이 높은 굴포천을 선정하였으며, LID 기법 적용 전 유역의 수문, 수질 실측치를 이용하여 모형의 보정 및 검정을 수행하였다. HSPF 모형내에 LID 시설을 적용하여 유역내 수문요소와 수질의 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 LID 효과 분석을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.4
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• pp.481-487
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• 2016

In this research, a pilot scale hybrid rain garden system was developed in order to investigate the efficiency in the different components of the hybrid rain garden system and at the same time evaluate the initial efficiency of the system in treating urban stormwater runoff prior to its actual use in the field. Experimental runs were conducted using synthetic runoff having target concentrations similar to that of the typical runoff characteristics found in different countries and in Korea. With the employment of the hybrid rain garden system, hydrologic improvement was observed as the system demonstrates an approximately 95% reduction in the influent runoff volume with 80% retained in the system, and 15% recharged to groundwater. The reduction was contributed by the retention capabilities of ST and infiltration capabilities in PB and IT. With the combined mechanisms such as filtration-infiltration, biological uptake from plants and soil and phytoremediation that are incorporated in PB and IT, the system effectively reduces the amount of pollutant concentration wherein the initial mean removal efficiency for TSS is 87%, while an approximate mean removal efficiency of 76%, 46% and 56% was observed in terms of organics, nutrients and heavy metal, respectively. With these findings, the research helps in the further improvement, innovation and optimization of rain garden systems and other facilities as well.