• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.99-99
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• 2023

기후변화는 물 관리의 가장 큰 리스크 요인이므로 물 관리 계획을 수립하는 과정에서 기후변화의 영향을 고려하는 것이 필수적이다. 기후변화에 대한 수자원 예측 관련 연구가 이루어지고 있으나, 대부분의 연구에는 수문학적 모델링이나 시뮬레이션이 동반되는데, 이 과정에는 시간과 비용이 많이 들어가며, 지역이나 연구목적에 따른 정밀한 매개변수의 보정은 전문지식이 필요하기 때문에 현업에서 연구결과를 의사결정에 활용하기에는 한계가 있다고 볼 수 있다. 이에 따라 수문학적 모델링의 입력 및 출력 결과를 딥러닝의 학습자료로 하여 수문모델을 사용하지 않아도 효율적으로 결과를 도출할 수 있는 딥러닝 기반 Surrogate 모형에 대한 연구가 이루어지고 있으나 수자원 분야에 접목된 사례는 부재한 실정이다. 따라서 이 연구를 통해 국내 유역을 대상으로 Surrogate 모형을 구축한 뒤, 그 성능을 평가하고자 한다. 이를 위한 Surrogate 모형 구축 과정은 다음과 같다. 충주댐 유역을 대상으로 과거 20년간의 강우 및 기온 자료를 수집한 뒤, 이 자료를 바탕으로 기후변화의 영향을 고려한 3,162개의 시나리오를 생성한다. 그 후 장기유출모형 IHACRES에 생성된 시나리오를 입력자료로 하여 유입량 결과를 도출하고, 이 결과를 Python코드 기반의 딥러닝 학습자료로 하여 최적 예측 결과를 도출해내는 Surrogate 모형을 생성한 뒤 기존 장기유출모형과의 성능을 비교하고자 한다. 이와 같은 Surrogate 모형은 추가적인 데이터와 매개변수의 보정 과정이 없어도 장기유출모형과 같은 결과를 짧은 시간내에 상당히 정확하게 모사할 수 있어 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 비전문가도 쉽게 사용할 수 있다는 장점을 가진다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1498-1502
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• 2007

본 연구에서는 격자기반의 레이더강우 등과 같은 향후 제공될 분포형 강수를 활용하기 위해 국내 유역에서 GIS와 연계한 물리적 기반의 수문학적 분포형모형의 적용성을 검토하고, 향후 저수지 유입량 예측을 위해 수자원공사 현업에서 실시간 물관리에 사용하고 있는 개념적기반의 집중형모형인 Kwater홍수분석모형과 실시간 홍수조절을 목적으로 미국 오클라호마대학의 백스터교 수측에서 개발된 물리적기반의 분포형모형인 Vflo모형을 이용하여 낙동강권역의 남강댐유역을 대상으로 유출해석을 수행하여 양 모형의 구조적인 장단점 등을 비교분석하였다. 입력이 되는 분포형 강우는 지상관측강우, 레이더추정강우를 적용하였고, GIS수문매개변수를 ArcGIS 및 ArcView를 활용하여 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본 GIS자료들로 부터 추출, 물리적기반의 분포형모형(Vflo)의 입력인자로 사용하여 모형의 초기설정을 향상시켰다. 모형에서 계산된 방법이 물리성을 구비하여 타당한 매개변수의 값으로 현실의 유출량을 재현할 수 있는지를 실제 유역 규모의 스케일로 검증하고자 하였으며 홍수기 댐유역의 유출모의를 위한 모형의 장단점을 파악하고 분포형모형의 향후 실용화 가능성을 검토하였다. 모형 수행 결과, 모형보정은 물리적기반의 분포형모형인 Vflo모형이 집중형모형인 Kwater모형에 비하여 GIS를 이용하여 지형공간 자료와 토양, 토지피복과 같은 물리적 특성을 사용한 모형의 초기 설정을 향상시킴에 따라 평균적으로 첨두유량에서 $\pm254\;cms$, 유출량에서 $\pm14\;mm$, 첨두도달 시간차에서 $\pm15$분 이내의 정확도 향상을 가져왔다. 물리적 기반의 분포형모형인 Vflo모형은 남강댐유역 대다수 관측소에서 별다른 매개변수의 보정없이도 합리적이고 유용한 결과를 보여주었다. 이러한 결과는 GIS와 연계한 물리적기반의 분포형모형이 향후 돌발홍수나 게릴라성 집중호우 등의 악기상에 대응하여 레이더 등의 정확하고 신뢰할만한 강우예측이 입력자료로 생성되었을 때 다목적댐 저수지 운영에 있어서 리드타임을 충분히 확보하여 안정적이고 예측가능한 홍수조절을 수행할 수 있는 가능성을 보여주었다고 사료된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.1
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• pp.105-113
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• 1998

Reservoir operation during flood period can be divided into two parts: One is for an operating policy during flood period to consider water conservation and flood control, and the other is for flood time on a random water level at flood forecasting, This study is concerned with reservoir operation and discusses general reservoir operation at flood time. Flood control has problems such as the uncertainty of hydrologic models. technical limitations and some constraints. Therefore, we may prepare the quantitative flood control methods based on the assured flood control storage for reservoir operation. Transformed Reservoir Flood(TRF) Reservoir Operation Method(ROM) is a procedure which determines the adequate releases with considering dam safety for flood inflows over non-damaging discharge. Based on the TRF ROM which was explained in our published paper. the study discusses the TRF ROM with additional investigations and the general reservoir operation rules at flood time.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.5
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• pp.491-500
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• 2014

To estimate the severity of streamflow drought, this study introduced the concept of streamflow drought index based on threshold level method and Seomjingang Dam inflow was applied. Threshold levels used in this study are fixed, monthly and daily threshold, The $1^{st}{\sim}3^{rd}$ analysis results of annual drought, the severe hydrological droughts were occurred in 1984, 1988 and 1995 and the drought lasted for a long time. Annual compared to extreme values of total water deficit and duration, the drought occurred in 1984, 1988, 1995 and 2001 was serious level. In the results of study, because a fixed threshold level is not reflect seasonal variability, at least the threshold under seasonal level was required. Threshold levels determined by the monthly and daily were appropriate. The proposed methodology in this study can be used to forecast low-flow and determine reservoirs capacity.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.83-83
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• 2016

가뭄은 발생과정과 피해영향에 따라서 기상학적, 농업적, 수문학적, 사회경제적 가뭄으로 구분되고 있다. 강수의 부족은 기상학적 가뭄을 발생시키고, 기상학적 가뭄이 지속되면 토양수분 부족으로 농작물의 피해를 가져오는 농업적 가뭄이 나타난다. 이어서, 지표 및 지표 아래의 수자원량이 평년수준 이하로 감소하면서 수문학적 가뭄이 발생한다. 이와 같이 다른 종류의 가뭄으로 가뭄이 변화하는 현상을 가뭄 전이(Drought Propagation)라고 한다. 강수량의 부족만으로 판단되는 기상학적 가뭄은 가뭄 상황의 판단은 간단지만, 체감으로 느끼는 가뭄과 차이가 존재한다. 수문학적 가뭄은 실제 물이용과 관련이 높아 효율적인 물 관리를 위해서는 수문학적 가뭄에 대한 정보가 필요하다. 하지만 수문학적 가뭄은 기상학적 인자들뿐만 아니라 수문순환과정의 영향을 받아 가뭄의 발생과정이 복잡하기 때문에 판단 및 예측이 어렵다. 본 연구에서는 가뭄의 전이관계를 도출함으로써, 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄으로 발전되는 가뭄의 크기를 파악하고자 한다. 가뭄은 판단기준에 따라서 다양하게 정의될 수 있다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄은 강우량으로, 수문학적 가뭄은 유역별 댐의 저수율, 유입량 및 지하수위를 활용하여 가뭄을 정의하며, 가뭄사상은 임계수준방법(threshold level approach)과 풀링기법(pooling method)을 수문기상 변수들에 적용하여 추출하였다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄이 발생한 이후, 가뭄 상황이 일정기간 지속되는 상황에 발생하는 결과가 확인되었다. 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄이 전이되는 현상을 바탕으로 기상학적 가뭄의 상황에 따라서 미래의 수문학적 가뭄의 변화 양상에 대하여 예측가능하며, 가뭄의 전이관계는 수문학적 가뭄의 예측을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.36 no.2 s.103
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• pp.124-138
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• 2003

This paper aimed to analyze the relationship between alga3 bloom patterns and hydrological, limnological data which were collected from major reservoirs in Korea for 8 years (1990${\sim}$1997). Water temperature of river-type reservoirs showed wider seasonal fluctuations than that of lake-type. pH of lake-type reservoirs was low in winter season but high in summer season. In contrast, river-type reservoirs showed high pH in spring and autumn seasons as well, and very low in summer season. COD of lake-type reservoirs and Paldang reservoir was lower (2${\sim}$3 mg/L) than that of Geumgang and Nagdonggang reservoirs (6${\sim}$9 mg/L). Dissolved oxygen (DO) of river-type reservoirs was higher than that of lake-type reservoirs. Seasonal fluctuation pattern of DO saturation in river-type reservoirs was high (80 ${\sim}$100%) and remained relatively constant whereas lake-type reservoirs showed the highest level (93%) in late spring or early summer, which gradually decreased entering winter season(46${\sim}$06%). And monthly variation of DO saturation showed inverse proportion to water volume in lake-type reservoirs. Nutrients concentration in river-type lake is higher than lake-type. Seasonal fluctuation of nutrients (T-N, T-P) in lake-type reservoirs was relatively small than that of river-type reservoirs. Annual mean N/P mass ratio of lake-type reservoirs was higher than that of river-type. Transparency tended to related with the suspended solid concentration in river-type reservoirs. Algal bloom of lake-type and river-type reservoirs occurred at any time except rainfall and winter periods. And it dominated in summer and early autumn, respectively. Algal bloom of river-type reservoirs was higher than that of lake-type. Relationship between rainfall and chlorophyll- a in lake-type reservoirs was relatively high, however river-type reservoirs showed insignificant.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.5B
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• pp.415-429
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• 2011

Quantitative evaluation indexes for flood control effect of a multi-purpose reservoir used widely in Korea are the discharge control rate, reservoir release rate, reservoir storage rate, and flood control storage utilization rate. Because these indexes usually use and compare inflow, release, and storage data directly, the uncertainties included in these data are not considered in evaluation process, and the downstream flood control effects are not assessed properly. Also, since the acceptable partial failure in a design of water resources system is not considered, the development of a new flood control effect evaluation index is required. Fuzzy set theory is therefore applied to the development of the index in order to consider the data uncertainty, the downstream flood control effect, and the acceptable partial failure. In this study, the flood control effect of a multi-purpose reservoir is evaluated using the flood control effect index developed by applying fuzzy set theory. The Chungju reservoir basin was selected as a study basin and the storm events of July, 2006 are used to study the applicability of the developed index. The related factors for flood control effect are fuzzified, the acceptable failure region is divided from the system state to evaluate the flood control effect using developed flood control effect index. The flood control effect index were calculated by applying to the study basin and storm events. The results show that the developed index can represent the flood control effect of a reservoir more realistically and objectively than the existing index.

• Economic and Environmental Geology
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• v.49 no.5
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• pp.361-370
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• 2016

It is well known that the inflow of rainwater and the infiltration of groundwater to sewerage (I/I) increase the sewage and burden sewage treatment plants and lower their treatment efficiency. Therefore, it is important to estimate the amount of I/I. In this study, well groundwaters, public water supplies (PWSs), and sewage and rainwater channels were investigated to check whether oxygen and deuterium isotopes could be used as a tool for I/I estimation. This study shows that the isotopic composition of PWS in Jeonju area is very consistent over time and distinctly lighter than the circulating local rainwater (CLR) because it is supplied from Yongdam Dam, which is located about 40 km inland to the east in the mountainous area. Considering the fact that sewage mostly originates from the PWS, we could calculate the amounts of CLR in the sewerage from a monitoring station using unaffected rainwater and tap water as mixing end members. The calculation revealed that the CLR fraction ranged from 50% to 90% depending on observation time. This is well supported by the dilute natures of the sewages at the station. The fraction of PWS in investigated well waters were about 46%, indicating that leaking of PWS is very serious and is an important groundwater source in the study area. Since the infiltration of such groundwater may not alter the isotopic composition of sewage significantly, the actual I/I would be much greater than the calculated ones.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.487-487
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• 2021

탁수는 유기물 또는 무기물이 유입되면서 빛의 투과성이 낮아진 수체를 의미한다. 탁수가 발생하게 되면 어류의 폐사, 정수처리 비용의 증가 및 경관의 변화로 인한 피해가 발생하게 된다. 국내에서는 홍수기 또는 태풍 시 유역의 토사가 저수지 상류에서 유입하여 호내의 탁수를 발생시키는 경우가 있는데, 특히 낙동강 유역의 임하호에서 빈번하게 고탁수가 발생하여 왔다. 본 연구에서는 임하호에서 탁수 발생 시 신속 배제를 위한 수치적인 예측 시스템을 소개하고자 한다. 저수지 탁수관리의 기본개념은 용수공급능력을 고려한 고탁수의 신속한 배제이다. 이는 선제적 의사결정을 요구하므로, 지류에서 탁수가 발생한 즉시 향후 상황에 대한 예측이 필요하다. 이러한 예측을 위해 유역관리처는 3단계의 수치해석을 수행한다. 첫 번째는 유역 상류에서 탁수가 감지되었을 때, 호 내 탁수의 분포를 예측하는 것이다. 수심 및 수평방향의 탁수 분포에 대한 상세한 결과가 도출되어야 하기에, 3차원 수치해석 프로그램인 AEM3D를 이용한다. 이때, 과거 고탁수 유입에 대한 자료를 기반으로 산정된 매개변수가 적용된다. 두 번째는 예측된 호내 분포를 초기조건으로 댐 방류량 및 취수탑 위치(선택배제)에 따른 탁수 배제 수치해석을 수행하게 된다. 다양하고 많은 case에 대한 신속한 모의 및 3달 이상의 장기간 예측을 요구하므로, 2차원 수치모델인 CE-QUAL-W2를 활용한다. 이 단계에서 수자원의 안정적 공급이 가능한 범위 내에서 효과적인 탁수 배제 방류 방법 등이 결정되며, 방류 탁도가 예측된다. 세 번째 단계는 방류탁도를 경계조건으로 하여 하류 하천(반변천~내성천 합류 전)의 탁도를 예측하는 것이다. 하천의 탁도 예측은 국내뿐만 아니라 국외에서도 그 사례를 찾아보기가 쉽지 않은데, 이는 중소형의 지류에 대한 입력자료가 충분하지 않고 불확실성이 높기 때문이다. 이에 과거 10여 년의 data를 이용한 회귀분석을 통해 탁수 발생물질(SS)-부유사-유량과의 관계를 도출하고, 2차원 하천모델(EFDC)을 이용하여 수심 평균 탁도를 예측하게 된다. 이러한 세 단계의 예측은 탁수가 호내로 유입됨에 따라 반복되고, 점차 예측 정확도가 향상되게 된다. 세 단계의 과정을 통한 임하호 탁수의 조기 배제는 현재 적지 않은 효과를 거두고 있다고 판단된다. 그러나 탁수를 발생시키는 현탁물질의 종류는 매번 일정하지 않기 때문에, 이러한 예측 시스템에 정확도에 영향을 줄 수 있으므로, 여러 상황을 고려한 딥러닝을 도입하여 탁수 물질에 대한 정보를 예측한다면 보다 합리적인 의사결정 지원 도구가 될 수 있을 것이다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.34 no.1 s.93
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• pp.9-19
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• 2001

contrasting monsoon between 1993 and 1994 produced an interannual difference in hydrology. Theoretical water residence time (TWRT) in monsoon 1993 averaged 27 d, which was>3 months shorter compared to the TWRT in monsoon 1994. A dominant physical process influencing thermal stratification, water movement, and mixing regime was an interflow current in 1993. During summer 1993, river water plunged to mid-lake (location 27 km) and passed through the 10${\sim}$20m stratum of the reservoir, resulting in an isolation of epilimnetic lake water from advected river water. The interflow disrupted thermal stratification and produced a meta-hypolimnetic warming of >4$^{\circ}C$ downlake, thereby increased a mixing depth (>13 m). In contrast, during monsoon 1994 density currents were not observed and strong thermal stratification occurred in the entire reservoir, resulting in > 2 fold greater thermal resistance (8.2${\times}10^{5}$ erg)compared to 1993 (4.0${\times}10^{5}$ erg). This reservoir was identified as a typical warm monomictic reservoir which showed one mixis during early winter. The timing of overturn, however, differed between the two years as a result of distinct contrast in TWRT and thermal regime; overturn in 1993 occured about one month earlier relative to that in 1994. Hypolimnetic warming was predictable in this system; the variation in discharge accounted (Y = 4.35-0.06X+0.10X$^{2}$, p<0.0001)for 98% of the interannual variation in hypolimnetic temperature. Overall data suggest that thermal stability, the timing of fall overturn, and water residence time in this system are primarily regulated by the intensity of monsoon.