• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1360-1364
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• 2010

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2023

기후변화로 인한 국내 수문기상 환경의 변화는 기존의 강수 패턴의 변화를 야기하고, 이는 수문학적 측면에서 유역 내 지하수 함양량의 변화를 야기할 수 있다. 상시 취수가 가능한 대규모 하천 인근 지역 외의 지역은 가용 수량의 확보를 위하여 생·농·공 용수 확보를 위하여 지하수를 적극적으로 이용하고 있다. 유역의 수자원 관리를 위하여 하천, 저수지, 댐 등으로 대표되는 지표수자원의 관리와 함께 지하수자원 관리의 중요성이 대두되고 있다. 지하수자원의 관리를 위해서는 기존 지하수 이용시설의 지하수 이용량에 대한 정확한 정보를 수집하는 것이 중요하지만 지하수 함양량을 정량적으로 평가하는 것 또한 매우 중요하다. 지하수 함양량을 산정하기 위한 방법으로는 물수지 분석, MIKE, SWAT 등 모형을 이용한 분석 등 다양한 평가 방법이 있으나 유역의 지하수 함양에 영향을 줄수 있는 수문환경에 대한 정확한 정보가 있어야 하기 때문에 권역 내 표준유역 전반에 대한 지하수 함양량을 산정하기 어려운 단점이 있다. 본 연구에서는 지하수위 관측자료와 강수량 관측자료를 이용한 지하수위 변동법을 적용하여 표준유역 별 지하수 함양량을 산정하였다. 최근 5년간의 자료를 이용하여 표준유역 별 지하수 함양량 산정 결과를 제안함으로써 표준유역 단위 수자원 관리에 기여하고자 하였다. 본 연구 결과는 표준 유역 별 가뭄 대응 방안을 도출하는데 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.95-103
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• 1998

댐 퇴사량 예측방법은 수리학적 메커니즘을 이용하는 방법과 실측자료를 설계치로 적용하는 경험적 방법으로 구분할 수 있다. 전자는 물리적 해석방법으로 단기간에 이루어지는 현상을 규명하는데 적용할 수 있으며, 후자는 댐사수량 결정등 장기적인 설계변수 추정에 용이하게 이용할 수 있다. 이중 경험적 자료인 배사비 곡선식을 이용하면 월단위의 저수지 운영이 가능하며, 저류량에 대응하는 퇴사량을 정보변수로 추적하면 퇴사관리의 최적운영이 가능하다. 이와 같은 접근방법은 퇴사량에 의하여 시간적으로 변하는 댐 유효저수용량을 최적으로 관리할 수 있는 운영방안을 제공할 수 있다. 본 연구는 배사비 곡선을 이용한 장기 댐 퇴사량 예측방법을 제시하고 잇다. 개발된 방법을 중국 황하유역에 위치한 분하댐을 대상으로 장기간의 댐 운영을 모의하여 예상되는 퇴사량과 용수공급능력 분석에 적용하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.941-953
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• 2022

본 연구에서는 한강 권역의 포함된 65개 지자체를 대상으로 5년간 월별 물이용량 자료를 수집, 분석하여 월 단위의 대표적인 생공용수 물이용 패턴을 도출하고, 물수급 네트워크 모델(MODSIM)과 기초자료를 이용하여 물이용 패턴을 반영함에 따른 유역 내 발생 가능한 물부족량의 차이를 비교하였다. 분석 결과, 특정 시기별 물이용 주기성을 파악하고, 월별 일정 비율 대비-3.120%~+4.322%의 증감 폭이 나타남을 확인하였다. 이를 물수급 모델에 적용할 경우, 28개 중권역 중 17개 유역에서 물부족량의 변화가 나타났고, 연간 동일한 수요량임에도 불구하고, 시기별 수요량의 비율을 적용함에 따라 최대 생공용수 부족량은 기존대비 약 8.0% 수준으로 감소할 것으로 분석되었다. 장래 기후변화, 사회적, 지역적 특성이 반영된 물이용 패턴에 대한 예측 연구와 연계한다면, 더욱 현실감 있는 물수급 전망과 신뢰도 높은 국가수자원계획 수립이 가능할 것이라고 판단된다.

• 한국농공학회지
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• 제13권2호
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• pp.2262-2275
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• 1971

조사대상은 전라북도 관내 토지개량 조합 저수지 14개소와 전라남도관내 토지개량 조합저수지 20개소에 대하여 저수량 및 토사매몰량을 실측조사하고 또한 두 도내에 산재하여 있는 소류지 3,347개소에 대하여는 해당 시군에 비치된 대장에 의하여 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 저수지 유역의 임상이 저수지 설치당시에는 대부분 산림이 울창하여 양호하였든 것이 8.15 해방과 6.25동란으로 주민들의 도벌과 남벌로 인하여 거의 황폐되었으며 또 유역내의 토사유출과 저수지내에 유사침전이 심하게 되어 유역면적 1ha당 연평균 $10.63m^3$의 토사침적을 보게 되었다. 2. 이 결과는 평균 27.5%의 저수량 감소를 초래하게 된 것이다. 특히 소류지는 계획당시에는 단위 저수량이 평균 0.19hm로 판명되었는데 이는 원래부터 저수량이 부족한데다가 다년간의 토사 매몰로 인하여 더욱 부족하게 되었다. 3. 평소의 유지관리 상황이 매우 소홀하여서 제방누수 산지 불임부의 누수 통관누수 등이 있는데도 불구하고 개보수를 하지 않고 방치한 곳도 있다. 4. 한발시에 준설한 곳도 있기는 하나 그 준설토사를 저수지 안에 쌓두어 환원된 예도 있었다. 5. 일반농민이 용수를 낭비하는 경향이 많었다. 이상과 같은 실정이므로 수자원 보완책으로서 다음과 같은 방안을 채택할 것을 당국에 건의하는 바이다. (1) 벼가 생육기별로 요구하는 최소한의 용수량만을 관계하는 절수재배를 여행한 것. (2) 용수가 극히 부족한 지방에서는 답토양의 수분을 70% 정도로 유지시키도록 수일간에 한번씩 소량으로 관계하는 계획관개를 실행한 것. (3) 지하수 복류수를 최대한 이용할 수 있도록 지구안에 관정을 굴착할 것. (4) 지구안에 보가 설치되어 있는 곳에서는 집수정을 병설하여 한발시에는 복류수를 양수하여 관개에 이용할 것. (5) 저수지 유역내의 산림은 이를 일체 보안림에 편입시켜서 조림 사방 야계등 공사를 우선적으로 실시하여 수원함양에 주력할 것. (6) 못자리는 집단식을 채택하고 묘대용수는 자체 해경을 원칙으로 할 것. (7) 매몰된 토사는 될 수록 준설하여 계획 저수량을 확보한다. (8) 하천이 저수지로 흘러들어가는 어구에는 웨이어를 설치하여 유입토사를 사전에 처리할 것. (9) 물넘이의 표고는 입지 조건에 따라 자동식 구조로하여 올리되 홍수위는 올리지 않고 홍수시에는 수위가 강하되어 재방을 덧쌓거나 용지매수를 하지 않고서도 저수량을 증대하는 방안을 모색할 것.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.3-3
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• 2019

최근 기후변화로 인한 집중호우, 가뭄 등 예측하기 어려운 사태가 발생하면서 깨끗하고 안정적인 용수공급 기술의 필요성이 대두되고 있다. 이에 IoT와 기존 물관리시스템을 결합한 스마트워터그리드 출범은 실시간으로 수요와 공급량의 정보를 취득하여 물 관리 효율성을 제고 할 수 있게 되었다. 실시간 수요량 자료를 이용하여 물 수요량 예측을 통한 최적의 물 공급량을 결정할 수 있다. 이 때 스마트워터그리드의 핵심 기술은 실시간으로 취득한 자료의 품질관리라 할 수 있다. 본 연구 대상지역인 영종도 112 블록에는 528개 AMI 스마트 미터를 이용하여 1시간 단위의 물 수요량 자료를 원격 검침하고 있다. 각 수용가에 설치된 AMI 센서를 통해 수집된 자료에는 오류를 포함할 수 있는데 통신 장애, 미터기 고장 및 교체 등으로 발생된다. 결측된 수요량 자료는 상수관망 수리해석에 사용되는 기본자료로서 비표본오차를 증가시켜 검정력과 정확성을 결여시키는 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 수집된 자료를 가용할 수 있는 자료로 정제하고 대체하기 위해 완전히 관찰된 자료(complete data)만을 이용하여 각 시간에 따른 관경별, 용도별 그리고 요일별 수요패턴을 추정한다. 결측된 자료는 기존에 사용되는 평균대체법과 핫덱 대체(hot deck imputation) 등과 비교 검증한다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제17권1호
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• pp.29-36
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• 2001

제지공업은 다른 공업에 비해 용수 소비량이 많고 이에 따라 폐수의 배출량도 많은 용수 다소비 산업이다. 제지폐수의 처리는 물리적, 화학적, 처리로 1차 처리를 하고 생물학적 처리로 2차 처리를 한 후, 필요에 따라 고도처리를 행하여 재이용 하거나 방류하는 시스템으로 구성되어 있다. 물리적 처리 중 응집침전법에 의한 처리방법은 생물학적 처리의 전 단계로서 처리가 불량할 경우 생물학적 처리 시스템의 부하량이 높아져 처리율의 저하를 유발한다. 또한 가장 비용이 적게 드는 처리방법이므로 응집침전에서 많은 오염물을 제거하는 것이 비용 면에서도 유리하다고 할 수 있다. 제지공장의 폐수에는 Fiber, Filler, 그 밖의 유기용매가 포함되어 있으며, 폐수량이 많기 때문에 그 만큼의 설비자본과 운영비가 소요된다. 그러므로 폐수의 양을 줄이고 그 안에 함유된 여러 가지 물질들을 적은 비용으로 효율적으로 제거하는 방법이 필요하게 된다. 본 실험은 제지폐수를 보다 효율적으로 여과하는 방법을 찾고자 함에 있어 가압 여과시험을 채택하여 응집제의 종류 및 첨가량 그리고 압력의 변화를 주면서 여과의 특성 실험을 하였다. 폐수내의 섬유나 Filler 등은 미세하게 분산되어 콜로이드성 물질이 되는데 이것은 여과시에 여재 위에 쌓여 여과 조작을 방해한다. 여기에 응집제를 첨가하게 되면 분산된 콜로이드 입자를 응집제가 표면에 사슬처럼 붙어 안정화시킨다. 즉, 침전성과 여과성이 향상되고 SS가 떨어진다. 본실험에 사용된 응집제는 $FeCl_3$, Alum, $CaCl_2$, Polymer 이며, 네 가지 응집제를 0.01g, 0.03g, 0.05g 씩 첨가(폐수 100mL에 대해)하고 압력을 49, 98, 147, 196 kPa로 변화시키면서 실험을 하였다. 이와 같은 여러 변화의 실험을 통하여 각 단위 시간 별로 여과되는 여액량을 측정하여 여과 속도 및 탁도 등을 측정하였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.75-92
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• 2020

일반적으로 물수지 분석 시 공급에 해당되는 회귀수량의 경우 용수별 회귀율을 일률적으로 정하여 산정하는 방법을 채택하고 있어 정확한 가용유량을 산정하지 못하는 한계를 갖고 있다. 이에 본 연구에서는 회귀수 중 하·폐수에 초점을 두었고 인공신경망 등의 기계학습 모형을 적용하여 하수종말처리장의 방류량 예측 모형을 개발하였다. 시계열 자료예측 시 사용되는 주요 기계학습 모형인 LSTM (Long Short-Term Memory), GRU (Gated Recurrent Units), SVR (Support Vector Regression)모형을 적용하였으며 관측 값과 예측 값을 비교하는 오차지표를 통하여 방류량 예측의 최적의 모형을 선정하였다. 모형 적용 결과, GRU 모형의 평균제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)는 LSTM 모형과 SVR 모형보다 작으며 Nash-Sutcliffe 계수(NSE)는 LSTM 모형과 SVR 모형보다 큰 것을 확인하였고, 이를 근거로 하수종말처리장의 방류량 예측에 최적모형은 GRU 모형이라고 판단하였다. 다만, 극값에서는 예측 값이 과소 및 과대 산정되는 경향을 보여 추후 예측 정확도 향상을 위해서는 극한사상에 대한 추가자료 구축 및 입력 자료의 최소시간단위를 축소하는 것이 필요할 것으로 판단되었다. 또한, 예측하고자 하는 대상지의 용수이용량을 검토하고 계절적 영향을 반영할 수 있는 추가인자를 고려하게 되면 기후변동성에 대비하여 정확한 방류량 예측이 가능하며 예측 결과를 토대로 종합적인 하천수 사용관리 및 물이용 계획 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 정보처리학회 논문지
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• 제13권4호
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• pp.199-207
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• 2024

지역 저수지들은 농업용수 공급의 중요한 수원공으로 가뭄과 같은 극단적 기후 조건을 대비하여 안정적인 저수율 관리가 필수적이다. 저수율 예측은 국지적 강우와 같은 지역적 기후 특성뿐만 아니라 작부시기를 포함하는 계절적 요인 등에 크게 영향을 받기 때문에 적절한 예측 모델을 선정하는 것만큼 입/출력 데이터 간 상관관계 파악이 무엇보다 중요하다. 이에 본 연구에서는 1991년부터 2022년까지의 전라북도 400여 개 저수지의 광범위한 다변량 데이터를 활용하여 각 저수지의 복잡한 수문학·기후학적 환경요인을 포괄적으로 반영한 저수율 예측 모델을 학습 및 검증하고, 각 입력 특성이 저수율 예측 성능에 미치는 영향력을 분석하고자 한다. 신경망 구조에 따른 저수율 예측 성능 개선이 아닌 다변량의 입력 데이터와 예측 성능 간의 상관관계에 초점을 맞추기 위하여 실험에 사용된 예측 모델로 합성곱신경망 또는 순환신경망과 같은 복잡한 형태가 아닌 완전연결계층, 배치정규화, 드롭아웃, 활성화 함수 등의 조합으로 구성된 기본적인 순방향 신경망을 채택하였다. 추가적으로 대부분의 기존 연구에서는 하루 단위의 단기 예측 성능만을 제시하고 있으며 이러한 단기 예측 방식은 10일, 한 달 단위 등 중장기적 예측이 필요한 실무환경에 적합하지 않기 때문에, 본 연구에서는 하루 단위 예측값을 다음 입력으로 사용하는 재귀적 방식을 통해 최대 한 달 뒤 저수율 예측 성능을 측정하였다. 실험을 통해 예측 기간에 따른 성능 변화 양상을 파악하였으며, Ablation study를 바탕으로 예측 모델의 각 입력 특성이 전체 성능에 끼치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.465-469
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• 2008

수도권의 중요한 상수원인 팔당호 수질에 큰 영향을 주고 있는 경안천 유역의 오염배출량을 저감하기 위하여 많은 인공습지조성이 계획되었으나 이들의 위치선정의 적합성에 대한 분석이 부족한 실정이다. 또한 경안천은 상류에서 중류까지는 주변 농경지의 용수공급을 위해 많은 수중보가 설치되어 물의 흐름이 단절되어있어 수리적 요소에 인공요인으로 작용하고 있으며, 하류로 갈수록 하천이 곡선형태로 흐르고 하폭 또한 넓어져 자체적으로 유기물이 증가하기 좋은 환경을 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 자연적, 인공적 요소를 고려한 물리적 모델을 구축하고 각 오염원특성별 부하량 분석을 통한 속성정보를 반영하였으며 오염저감시설설치 시나리오의 타당성분석을 분석을 수행하였다. 연구과정을 좀더 상세히 살펴보면 첫째, 비점오염원의 주된 경로중 하나인 축산계부하량 저감을 위하여 지형적 인자를 고려한 인공습지조성 적지분석 결과를 HSPF모델에 반영하였다. 둘째, 기존 오염 총량제에서 수행해오던 오염부하량 산정방식을 통해 산정된 양을 유역단위로 재분배 하여 오염원 분포를 반영하였다. 주요 오염부하량인 축산계와 토지계의 오염부하량만을 적용하였으며 일부 오염원 항목들은 생략하거나 하수처리시설을 통해 처리되고 있는 것으로 모의하였다. 셋째, 각 시나리오별 시뮬레이션을 수행하여 경안천 인공습지조성가능성 및 수질개선 효과를 예측하였다. 기존의 점오염원 처리시설만으로는 하천에서의 목표수질을 만족시키는데 한계가 있기 때문에 점오염원 저감시설뿐 아니라 비점오염원 저감시설인 인공습지를 기존의 처리시설에 연계하여 시나리오를 구성하였다. 기존습지시설의 오염저감율은 각 시설들의 평균값을 적용하였으며 처리효율은 BOD, TN, TP 각각 40%, 25%, 12%로 적용하였다. 오염원분포를 고려한 모의결과 현재 인공습지 입지대상지역들 중 좀 더 효율적인 오염저감 효과를 보이는 지역이 분석되었다.