• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.387-387
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• 2022

기존 홍수기시 댐 운영은 예측 강우와 실시간 관측 강우를 이용하여 댐 운영 모형을 수행하며, 예측 결과에 따라 의사결정 및 댐 운영을 실시하게 된다. 하지만 이 과정에서 반복적인 분석이 필요하며, 댐 운영 모형 수행자의 경험에 따라 예측 결과가 달라져서 반복작업에 대한 자동화, 모형 수행자에 따라 달라지지 않는 예측 결과의 일반화가 필요한 상황이다. 이에 댐 운영 모형에 AI 기법을 적용하여, 다양한 강우 상황에 따른 자동 예측 및 모형 결과의 일반화를 구현하고자 하였다. 이를 위해 수자원 분야에 적용된 국내외 129개 연구논문에서 사용된 딥러닝 기법의 활용성을 분석하였으며, 다양한 수자원 분야 AI 적용 사례 중에서 댐 운영 예측 모형에 적용한 사례는 없었지만 유사한 분야로는 장기 저수지 운영 예측과 댐 상·하류 수위, 유량 예측이 있었다. 수자원의 시계열 자료 활용을 위해서는 Long-Short Term Memory(LSTM) 기법의 적용 활용성이 높은 것으로 분석되었다. 댐 운영 모형에서 AI 적용은 2개 분야에서 진행하였다. 기존 강우관측소의 관측 강우를 활용하여 강우의 패턴분석을 수행하는 과정과, 강우에서 댐 유입량 산정시 매개변수 최적화 분야에 적용하였다. 강우 패턴분석에서는 유사한 표본끼리 묶음을 생성하는 K-means 클러스터링 알고리즘과 시계열 데이터의 유사도 분석 방법인 Dynamic Time Warping을 결합하여 적용하였다. 강우 패턴분석을 통해서 지점별로 월별, 태풍 및 장마기간에 가장 많이 관측되었던 강우 패턴을 제시하며, 이를 모형에서 직접적으로 활용할 수 있도록 구성하였다. 강우에서 댐 유입량을 산정시 활용되는 매개변수 최적화를 위해서는 3층의 Multi-Layer LSTM 기법과 경사하강법을 적용하였다. 매개변수 최적화에 적용되는 매개변수는 중권역별 8개이며, 매개변수 최적화 과정을 통해 산정되는 결과물은 실측값과 오차가 제일 적은 유량(유입량)이 된다. 댐 운영 모형에 AI 기법을 적용한 결과 기존 반복작업에 대한 자동화는 이뤘으며, 댐 운영에 따른 상·하류 제약사항 표출 기능을 추가하여 의사결정에 소요되는 시간도 많이 줄일 수 있었다. 하지만, 매개변수 최적화 부분에서 기존 댐운영 모형에 적용되어 있는 고전적인 매개변수 추정기법보다 추정시간이 오래 소요되며, 매개변수 추정결과의 일반화가 이뤄지지 않아 이 부분에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.241-241
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• 2023

최근 수십 년 동안 전 세계의 거의 모든 하천 유역은 기후변화와 인간 활동에 의해 직간접적으로 영향을 받았다. 특히, 유역 유출량은 기후변화와 인간 활동의 상호작용으로 수자원 분야에서 문제가 되고 있다. 기후와 인간 활동에 의해 변화하는 환경에서 수자원을 효율적으로 관리하기 위해서 유출량의 변화를 이해하는 것은 매우 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 낙동강 유역의 22개 중권역을 대상으로 과거 관측자료 및 미래 기후변화 시나리오의 유출량, 강수량, 기온, 잠재 증발산량 및 실제 증발산량 자료를 이용하여 기후변화와 인간 활동이 유출량에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 과거 관측자료를 분석할 경우, 기초자료인 유출량의 경향성 및 유의성을 검증하기 위해 비모수적 방법인 Mann-Kendall 검증을 수행하였으며, Pettitt method를 이용하여 변화 지점을 결정하여 기준기간과 사후기간으로 구분하였다. 또한 Budyko 가설 기반 기후 탄력성 접근법을 이용하여 기후변화와 인간 활동이 하천 유출량에 미치는 영향을 정량적으로 분리하였다. 미래 RCP 시나리오 자료를 분석할 경우에도 기간을 나누고 기후 탄력성 접근법을 이용하여 유출량의 영향을 평가하였다. 분석 결과, 기후변화와 인간 활동의 상대적 기여도는 중권역 간에도 다양하다는 것을 확인할 수 있었다. 미래의 유출량을 분석한 결과, 대부분의 유역에서 기후변화의 기여도는 RCP 4.5일 때에 비해 RCP 8.5에서 더 크게 상승한 것으로 나타났다. 과거 기간(1966~2020)에 대하여 미래 기간 (2062~2099)에 대한 분석에서 중권역 중 금호강(#2012)은 RCP 4.5에서는 22.4%, RCP 8.5에서는 39.8%로 RCP 8.5가 큰 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.432-432
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• 2022

하천의 하상재료는 토양 유실량 및 유사량 산정, 유사이송, 하상변동, 하천환경 등 여러 분야에 영향을 미친다. 하상재료는 강수 및 유량 등 여러특성들의 상호작용으로 인해 지속적으로 변화하며, 하천 분야의 각종 해석 및 영향 평가 등에 이용되는 활용성을 감안하여 하상재료는 체계적인 관리시스템이 필요하다고 판단된다. 효율적인 하상재료 관리를 위하여 한국수자원조사기술에서 수행한 하천유역조사, 유사량조사, 하도변화 모니터링 사업을 통해 수집된 자료를 활용하였다. 국내 109개 하천(한강권역 39개 하천, 낙동강권역 23개 하천, 금강 34개 하천, 섬진강 5개 하천, 영산강 8개 하천)에 대한 자료를 수집하고 분석하여 하상재료관리시스템(Bed Material Management System, BMMS)을 구축하였다. BMMS는 GIS 기반으로 구축된 시스템으로 관리, 표출 및 분석이 가능하며 하상재료의 위치정보, 하상재료 성분비 및 유효경 등 총 11개로 구성되어 있다. 하상재료조사는 시료채취 방법과 표층조사 방법으로 조사하였으며, 시료채취는 체가름 시험과 비중 시험을 이용하였고 표층조사는 BASEGRAIN 프로그램을 이용한 표층 영상분석을 통해 입도분포, 입경가적곡선 등을 나타내었다. 향후 이용자의 편의성을 위한 방안을 모색 중에 있으며, 하천별 하상재료 분석자료를 정기적으로 축척하여 국내 하천의 지역적 특성을 고려한 매개변수 산정 및 최적화에 도움이 될 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.375-375
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• 2020

우리나라는 현재 개발되어 적용되고 있는 홍수피해잠재능(Potential Flood Damage, PFD) 산정방법은 잠재성요소(인구, 자산, 사회기반시설, 도시화율)와 위험성요소(홍수피해액, 확률강우량, 외수방어능력, 댐 및 저수지, 내수방어능력)로 산정 후 지역평가를 통해 그룹(A,B,C,D)별로 평가하고 있다. 하지만, 홍수피해잠재능(PFD) 산정인자가 많아 자료조사 및 구축에 많은 시간이 소요 되며, 인자별 다양한 공간적 범위로 인해 실무 적용에 어려움이 있다. 또한, 소구역 단위 평가로 인해 하천의 침투 특성을 반영하지 못하여 하천 주변의 중요도 평가가 미흡한 실정이다. 이를 위해 본 연구에서는 중요도 분석 인자 단순화를 통해 자료 조사 및 구축 시간 단축과 더블어 위험성요소를 내포하는 홍수위험지도 사용을 통해 작업을 간소화하고, 하천 주변까지 고려하여 중요도 평가하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 낙동강권역을 대상으로 홍수위험지도 및 중요도 분석 인자(인구, 자산(공시지가), 시회기반시설(도로,철도), 도시화율(시가화지역)) 공간정보를 구축하였고, 점수할당법에 의한 인자별 중요도 분석 및 상관성 분석을 통해 피해우선순위를 분석하였다. 분석결과, 인구·자산(공시지가) 인자가 높은 구역이 대체로 사회기반시설 연장 및 도시화 면적이 높게 나타났으며, 하천의 치수단위 구역별 중요도 분석시 인구·자산(공시지가) 두가지의 인자로도 치수안전도 결정에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.91-91
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• 2021

최근 기후변화로 인한 국지성 집중호우 증가로 인한 돌발홍수와 강수일수는 감소하고 강수량의 계절적·지역적 편중현상이 심화하여 가뭄의 발생빈도 및 기간이 증가하고 있다. 특히 가뭄에 따른 환경학적 피해로 하천유량의 감소와 더불어 영양물질의 부화로 인해 하천의 수질악화를 야기할 수 있다. 또한 집중호우로 인한 비점오염원 유입이 취약한 유역인 경우 장기적으로 부영양화를 초래하고 지속적인 오염원 축적을 통한 수질오염 특성을 나타낼 수 있다. 따라서 유역별 유량조건에 따른 수질오염원 특성을 파악하고 맞춤형 수질관리를 위한 유역평가방안이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 낙동강수계 22개 중권역을 대상으로 요인분석을 실시하여 중권역별 맞춤형 수질관리를 위한 유역진단을 실시하였다. 유역유출모형인 HSPF을 통해 산정된 기준유량을 기준으로 저유량, 고유량 시기를 구분하여 분석하였다. 요인분석 결과값인 각 요인별 수질변동특성을 요인분석 네트워크 그래프를 활용해서 수질변동특성을 분석하고, 유황별 수질환경적 오염원 영향인자들을 파악하였다. 그리고 중권역별 하천 유량조건에 따라 어떠한 오염원에 기인하는지 분류하고 평가하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.12
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• pp.605-612
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• 2017

Climate change affects the natural ecosystem and human socioeconomic activities by acting on various constituents such as the atmospheric, oceanic, biological, and land constituents of the climate. Predicting the impacts of ongoing climate change will be an important factor in adapting to the climate of the future. In this study, precipitation-streamflow elasticity analysis of the Nakdong River area was conducted using the RCP 4.5 scenario developed by the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Precipitation and streamflow in the Nakdong River area was analyzed using monthly, seasonal, and yearly data. Results found that the climate would become very humid climate by 2100. Results of this study can be applied to adaptation of climate change, management of water resources and efficient utilization of hydraulic structures.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.130-130
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• 2019

최근 호내 조류문제가 심각해지고 있는 상황이다. 2017년도에는 남강댐의 조류경보 발령이 동절기인 12월까지 지속됨에 따라 지역 사회의 수질관리 불안이 커지고 있다. 본 연구에서는 호내 조류생장과 수심에 따라 수질에 관하여 연구하였다. 남강댐을 포함하고있는 남강댐 중권역은 경호강으로부터 남강댐까지 해당하며, 낙동강 전체 면적에 7.2%에 달하는 $2.293km^2$의 유역면적을 가지는 중권역이다. 남강댐 중권역에서 광역 및 지방을 포함하는 취수장이 총 10개 이며, 남강댐 중권역 내취수량의 95% 이상을 차지하는 남강 취수원과 진주 취수원이 남강댐 호소수에 의존하고 있으므로 남강댐 상수원의 수질 관리는 매우 중요하다. 그러므로 남강댐의 효과적인 수질관리를 위해 호내 조류 생장 구간의 특성을 파악하여 수질변화에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 남강댐 내의 조류 생장 구간인 오미천 유입부와 신풍리 지류 합류부 두 구간의 수심별 pH, DO, EC, 세포수, 클로로필을 측정하여 비교하였으며, 두 구간의 특성을 비교 분석 하였다. 본 연구는 조류 생장 구간인 두 지점의 특성을 파악에 비교 분석하며, 수심별 수질 변화를 예측하여 상수원으로 이용되고 있는 남강댐 호내의 수질관리에 필요한 선행 자료가 되고자 하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.57 no.2
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• pp.87-97
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• 2024

This study analyzed the water shortage hotspot areas in South Korea using spatial clustering analysis for water shortage estimates in 2030 of the Master Plans for National Water Management. To identify the water shortage cluster areas, we used water shortage data from the past maximum drought (about 50-year return period) and performed spatial clustering analysis using Local Moran's I and Getis-Ord Gi*. The areas subject to spatial clusters of water shortage were selected using the cluster map, and the spatial characteristics of water shortage areas were verified based on the p-value and the Moran scatter plot. The results indicated that one cluster (lower Imjin River (#1023) and neighbor) in the Han River basin and two clusters (Daejeongcheon (#2403) and neighbor, Gahwacheon (#2501) and neighbor) in the Nakdong River basin were found to be the hotspot for water shortage, whereas one cluster (lower Namhan River (#1007) and neighbor) in the Han River Basin and one cluster (Byeongseongcheon (#2006) and neighbor) in the Nakdong River basin were found to be the HL area, which means the specific area have high water shortage and neighbor have low water shortage. When analyzing spatial clustering by standard watershed unit, the entire spatial clustering area satisfied 100% of the statistical criteria leading to statistically significant results. The overall results indicated that spatial clustering analysis performed using standard watersheds can resolve the variable spatial unit problem to some extent, which results in the relatively increased accuracy of spatial analysis.

• The Korean Journal of Ecology
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• v.27 no.5
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• pp.269-281
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• 2004

The survey of birds in Nakdong River Basin was conducted from March in 2003 to February in 2004. This study shows that the population of birds was 94,481 individuals and 114 species. The bird recorded in Daemadeung (Ⅰ) was 21,781 individuals and 55 species. It is surrounded with silt to have a better condition for a habitat and the rest place than other areas in the Nakdong River Basin. In the traits of the groups, Grebes were well established in the lower estuary(Eulsook islet), Cormorants in the main stream of the Nakdong River and around West Nakdong River (F). Swans, Shelduck and Shorebirds were using silt in the lower estuary where the depth of water is shallow, dabbling ducks were also established in West Nakdong River (F) and Yummak (C), diving ducks in the upper Nosan Watergate in West Nakdong River (F). Besides, land birds was distributed in the Yummak (C), Eulsook islet (A) and West-Nakdong River (F). Because they are connected with the artifical forest in Eulsook Islet Garbage Field and Ⅱwoong islet, it is good for the land birds and the water birds to have a habitat in this kinds of vacant lot. The Nakdong River Basin is not only an important area as the habitat and rest place for ducks and geese but also one of the areas where we can not get out of the temptation to development. To preserve effectively the natural habitat from human s intervention, it needs to keep supervising in Daejeo Watergate (E) and the upper area Noksan watergate in West Nakdong River (F) and Yummak (C).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.79-79
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• 2021

기상학적 측면에서 강수 부족으로 인한 수생태환경(하천), 호소환경(저수지) 및 유역환경(중권역)으로 미치는 환경학적 가뭄의 영향을 평가하기 위한 시도는 매우 중요하다. 만약 동일한 규모의 강수부족 현상이 발생할지라도, 환경적 측면에서의 수질 및 수생태에 미치는 영향이 매우 큰 유역이 있고, 반면 어느 정도의 복원력을 유지할 수 있는 유역이 있을 것이다. 즉, 서로 다른 유역환경에 따라 가뭄으로 인한 환경적 영향은 달라질 가능성이 크며, 이처럼 환경적 가뭄에 취약한 지역을 위해서는 지속적인 환경가뭄 모니터링이 중요하다. 환경적 측면에서 가뭄의 영향을 평가하기 위해서는 다양한 수질 관련 항목을 연계한 환경가뭄 감시가 중요하며, 이와 더불어 가뭄과 관련한 다양한 이해관계자 간의 효율적인 의사결정 도구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 시나리오 정보를 제공할 수 있는 베이지안 네트워크 모형을 적용하여 환경가뭄 민감도 평가 방안을 제시하고자 한다. 본 모형에서는 수질 문제가 가장 심하게 대두되고 있는 낙동강 유역을 대상으로, 기상학적 가뭄에 의한 수생태 및 환경 관련 변수들(BOD, T-P, TOC)의 복잡한 상호의존성을 파악할 수 있는 베이지안 네트워크 모형을 활용하였다. 또한, 기상학적 가뭄에 의한 상류와 하류 간의 환경적 영향을 연계하여 해석하기 위한 모형을 구축하였다. 그 결과, 기상학적 가뭄으로 인한 환경적 민감도가 크게 나타나는 중권역(예: 임하댐유역)과 이와 반대인 중권역(예: 병성천유역)의 구분이 가능하였다. 또한, 상류에서 발생한 심한 기상학적 가뭄이 하류 지역 내 환경적인 영향을 지속할 가능성이 있음을 확인되었다. 따라서 본 연구에서 제안한 방법은 환경적 가뭄의 취약지역을 우선 선정하고, 나아가 상-하류 간의 환경적 가뭄을 감시하는 데 있어 활용도가 있을 것으로 기대된다.