• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.67-67
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• 2022

국가 물관리 측면에서 증발산량과 토양수분량은 자연계 손실로서 국내 수자원 총량의 약43%(563억 m³/년)를 차지하며, 수자원의 계획과 개발, 물순환 과정 규명 및 다양한 수재해 분석 등을 위한 수문 요소이다. 정부는 2005년 「수문조사 선진화 5개년 계획」과 2008년 「제1차 수문조사기본계획(2010~2019년)」을 통해 2019년까지 증발산량과 토양수분량 관측소 확대(각각 25개 지점) 기반을 마련하였고 「수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률」에 따라 매년 공인 수문 자료로 증발산량과 토양수분량을 측정하고 있다. 증발산량과 토양수분량은 댐 유역의 정밀한 물순환 해석에도 매우 중요한 정보로서 현재 K-water에서의 관측은 일부 시험유역(용담댐 유역)의 flux tower에 의한 에디공분산법(Eddy Covariance Method) 및 토양수분 센서(TDR, Time Domain Reflectometery)에 의한 지점 자료의 생산만 각각 이루어지고 있다. 본 연구에서는 K-water 댐 유역의 증발산량 및 토양수분량 관측 현황과 그간 관측된 자료의 특성을 각종 경향성 분석 등과 함께 소개하고자 한다, 증발산량의 경우는 2개소의 flux tower를운영(덕유산 지점 2011년 이후, 용담 지점 2017년 이후)하고 있으며, 토양수분량은 총 7개소(계북, 천천, 상전, 안천, 부귀, 주천 지점 2013년 이후, 장계 지점 2017년 이후)에 TDR센서를 설치, 계측 운영 중이다. 이렇게 관측된 자료는 매년 홍수통제소 주관 관련 전문가 공인심사를 통해 일자료 기준으로 한국수문조사연보에 수록되고 있으며, K-water에서도 연보를 통해 공개된 자료를 기준으로 공공데이터포털(data.go.kr) 등과 연계하여 온라인 자료 서비스 중이다. 한편, 최근 2020년 「제2차 수문조사 기본계획(2020~2029년)」에서는 수자원 위성 개발연구와 연계하여 위성을 활용한 증발산량과 토양수분량 산정 연구의 필요성이 강조되고 있다. 하지만 본 연구에서 살펴본 지점 자료만으로는 댐 유역을 포함한 광역단위의 시계열 공간정보를 생산하기 한계가 있으며, 댐 유역과 국내 전 지역의 공간 시계열 증발산량 및 토양수분량 자료 산정과 활용 방안에 대해 정립하고, 나아가 위성영상을 활용한 댐 유역 증발산량·토양수분량 관측 가이드라인 마련 등을 위해서는 국가적으로 많은 재원의 투입과 노력이 필요한 상황이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권9호
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• pp.1808-1815
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• 2016

댐 및 하천의 안정적인 운영은 국민의 생명 및 재산과 직결되는 상황으로 수문관측 데이터 신뢰성 확보는 안전재난 대비에 필수 요소이며, 과학적이고 신뢰성 있는 수자원 관리를 위하여 수위 데이터에 대한 실시간 자료 확보와 신뢰성 있는 데이터가 필요하나, 현재 운영되고 있는 댐이나 하천 상하류의 수위계는 신뢰성 확보를 위하여 현장에서 검교정이나 보정 등이 쉽지 않은 실정이다. K-water연구원에서는 유량계, 우량계, 수위계에 대한 국제공인 교정기관으로 운영중에 있으며, 우량계는 표준교정실 및 현장교정시스템을 이용하여 표준실 및 현장교정을 하고 있으나, 수위계는 표준교정실에서 실내 교정만 수행하고, 현장교정은 현장교정 절차서 및 시스템의 부재로 현장 교정을 하지 못하는 실정이다. 따라서, 수위계를 현장에서 교정할 수 있는 표준교정절차서 및 시스템을 개발하여, 수문관측 데이터의 신뢰성을 향상시키고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.76-76
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• 2021

물정보 중 가뭄 정보가 상대적으로 부족한 원인은 무엇을 가뭄으로 볼 것인지 정의하기 어렵기 때문이다. 특히 우리나라와 같이 댐 및 저수지, 광역상수도 등 수자원시스템 네트워크를 기반으로 물공급이 이루어지는 경우, 개별 요소만을 고려한 기존 가뭄모니터링 및 전망은 현실적이지 못하며, 가뭄 위험도 관리 측면에서도 부족한 부분이 있다. 가뭄 현상의 경우 기상학적 영향인 강수의 부족이 가장 큰 요소로 기여하지만 실질적으로 국민에 필요한 양보다 적은 양의 물이 공급될 때 국민들은 가뭄을 체감한다. 이러한 점을 보완하기 위하여 지역별로 사용하는 수원 및 물수급 시설 등을 세분화하고, 실적기반 분석을 통해 분석대상 지역의 가뭄을 정확히 판단하기 위한 합리적인 물수급 분석 모형 개발이 필요하다. 즉, 공간분석단위를 표준유역 단위 이하의 취방류 시설물을 기준으로 구성하고, 이들 시설물의 운영정보와 수문기상 빅데이터를 연계한 물순환 모형을 구현함으로써 댐, 저수지, 하천 등 다양한 수원을 가지는 유역 내 가용 수자원량을 준실시간 개념으로 평가하는 시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 하천을 중심으로 물수급 관련 수요·공급 시설의 위치를 절점으로 부여하고 연결하는 물수급 네트워크 알고리즘을 통해 빅데이터 기반 물수급 분석 모형을 개발하였다. 주요 모니터링 지점 및 모든 이수 시설의 위치를 유역분석 기법을 통하여 점(point), 선(line), 면(shape)으로 구성된 지형공간정보의 위상(topology) 관계를 설정하여 물수급 분석의 계산순서를 선정하고, 시계열 DB를 입력하여 지점별 물수급 분석 결과를 도출하였다. 권역별 주요 수위-유량관측소 1:1 Nash 계수를 검증한 결과 저유량에서 0.8 이상의 높은 재현 성능을 보이는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서 개발된 물수급 분석 모형은 향후 물관련 이슈 지역의 용수공급능력 평가 및 수자원장기종합계획 등 다양한 수자원 정책평가에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.780-784
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• 2006

본 연구의 목적은 준분포형 장기유출 모형인 SWAT 모형을 활용하여 충주댐 상류유역에 대한 갈수빈도해석을 실시하고, 비유량을 산정하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 중분류 토지피복도, 정밀토양도, 수치표고모델 등의 GIS 데이터를 구축하였으며, $1986{\sim}2004$년에 해당하는 강수량, 상대습도, 일사량, 기온, 풍속 등의 기상자료를 수집하였다. 모의결과 전기간에 대해 ME는 0.71, $R^2$는 0.72로 나타났다. 또한 이 결과로부터 19개 소유역에 대한 지속기간별 갈수량 자료를 구축하여 2.33년, 10년에 대한 빈도해석을 수행하였으며 비유량을 산정하였다. 이러한 결과는 향후 하천유지유량 산정 등 수자원관리 분야에 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.47-51
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• 2009

증발산량을 산정하는 것은 자연현상과 인문현상을 이해하는 것의 기초가 된다. 이에, 최근 증발산량을 추정하는 많은 연구가 진행되고 있는 가운데 원격탐사 기법을 이용하는 것이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구에서 소개할 SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) (Bastiaanssen, 1995) 모형은 Landsat이나 NOAA 또는 MODIS 같은 원격탐사 위성으로부터 획득한 디지털 이미지 데이터(위성영상)를 이용하여, 지표에서 일어나는 증발산과 기타의 에너지 교환을 계산하는 이미지-프로세싱 모델이다. 우리나라 대상 유역에 위성영상을 사용하여 증발산량을 추정하는 SEBAL 모형의 적용 가능성을 검토하여, 유역 내 증발산량 분포의 시공간적 특성을 분석하고자 하였다. 연구 대상 지역은 유역 면적 약 6661.1km2의 충주댐 유역으로, Terra MODIS 위성영상을 이용하였다. SEBAL 증발산량의 평가를 위해 Penman-Monteith 공식에 의해 계산된 증발산량을 이용하여 비교하였으며, 그 결과 오차가 허용 가능한 10% 이내로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.53-64
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• 2013

전기비저항 모니터링 탐사법은 공극의 변화는 입자와 함수율의 변화에 기인한다는 사실에 근간을 두고 있다. 모든 댐에서 내부 침식은 시간이 지날수록 발생하며, 시간이 지남에 따라 누수가 집중되고 결국 댐의 파괴에 이르게 한다. 전기비저항은 제체내 공극의 변화에 매우 민감하게 변화하는 것으로 알려져 있어 전기비저항 모니터링 탐사법은 누수탐지에 효과적으로 적용되어 왔다. 그러나 전기비저항은 온도의 계절 변화와 총고용용존물, 운영수위 등의 변화에 큰 영향을 받는다. 본 논문에서 우리는 댐마루 중앙부에 영구적으로 전극을 설치하고 2011년 4월 3일부터 2012년 7월 31일까지 매 6시간 마다 전기비저항 모니터링 탐사 자료를 획득하였다. 모니터링 데이터의 해석을 위해 각 전기비저항 데이터의 2,950여개가 넘는 데이터를 분석하였다. 그 결과 전기비저항은 온도의 영향으로 계절변화에 따라 변화함을 확인할 수 있었으며, 전기비저항 모니터링탐사로부터 제체의 공극률을 산출하고 분석하였다. 댐체에서 전기비저항 모니터링 탐사의 적용성과 안정성을 확인하였으며, 신뢰할 만한 전기비저항 모니터링 데이터의 중요성을 강조할 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.715-723
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• 2012

낙동강의 지류인 내성천의 회룡포는 섬 안의 섬으로 불리는 모래 백사장을 가지고 있는 매우 잘 알려진 관광명소이다. 그러나 상류 지역 댐의 건설이 계획되었다. 따라서 상류로 부터의 유사 유입이 차단되게 되었다. 이러한 상황에서 내성천의 지류로부터 유입되는 유사량 등을 통하여 회룡포의 모래 백사장에 미치는 영향을 1차원 및 2차원 모형을 사용하여 분석하였다. 유량-유사량은 댐의 유지유량과 지류에서 들어오는 유사량의 유역면적비에 의해서 산정된 값을 입력 자료로 활용 하였다. 1차원 모형은 HEC-6 모형을 사용하였고 2차원 모형은 SMS의 SED2D 모형을 사용하여 분석하였다. HEC-6 모형은 10년 전 하상에 데이터를 넣어 현재 하상과 가장 일치하는 공식인 Yang공식을 선정하여 현재 하상으로부터 20년 후를 모의하였다. SED-2D 모형은 현재 하상을 기준으로 20년 후를 모의하였고 두 모형 분석 결과 회룡포 구간에서는 동일한 양상이 나타나는 것으로 확인되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2018

메콩강 유역은 중국, 미얀마, 라오스, 태국, 캄보디아 및 베트남의 6개국이 공유하는 국제하천으로 각국의 안보, 경제성장 및 발전 등에 밀접한 영향을 주며 유역의 개발과정에서 국가별 개발전략 및 경제발전의 차이, 환경문제에 대한 입장의 차이로 인한 다양한 문제가 발생하고 있다. 특히 상류인 중국의 댐 건설 이후 갈수기에 메콩 강 하류지역의 수위가 매년 하락하는 현상이 발생하면서 중국의 수자원 무기화에 대한 우려가 심화되고 있다. 이와 같은 수자원의 통제는 메콩 강 하류 국가의 홍수나 가뭄조절에 대한 대응을 어렵게 하며 최근 급격한 기후변화로 인한 재난위험의 증가는 이에 대한 우려를 심화시키고 있다. 이에 대한 대응으로 하류 국가들 또한 메콩 강 곳곳에 댐을 건설하려는 계획을 수립하고 있어 메콩 강 유역의 무분별한 댐 건설에 대한 문제들이 제기되고 있다. 이러한 문제의 해결방안 마련을 위해서는 기후변화 또는 유역개발이 사회 경제 및 환경에 미치는 영향에 대한 사전분석이 매우 중요하며 기본적으로 강우-유출해석 시스템의 구축을 통한 사회 경제적 영향에 대한 예측 및 검토는 정책결정 및 수자원관리측면에서 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 메콩강 유역을 대상으로 준 분포형 모형인 SWAT 모형에 전 세계적으로 구축되어 제공되는 범용 공간정보자료 및 기후변화 시나리오를 이용하여 강우-유출해석 시스템을 구축하고 메콩강 유역의 2100년까지의 미래 유출변화를 분석하였다. 이를 위해 메콩강유역을 총 33개의 소유역으로 분할하고 HadGEM의 RCP45 및 RCP85 기후변화시나리오를 소유역별 과거자료를 이용한 임의보정의 과정을 거쳐 적용하였다. 본 연구의 결과는 미래 메콩강 유역개발 및 수자원 관리 및 다양한 시나리오 적용을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 앞서 밝힌바와 같이 현재 메콩 강은 댐에 의한 수자원 통제의 영향이 커지고 있음에도 불구하고 방류데이터 등의 비공개로 이에 대한 영향은 고려하지 못하는 한계가 존재하기에 향후 이와 관련한 시나리오의 적용 등 추가적인 연구 또한 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.126-126
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• 2019

과거부터 수자원분야는 공학적인 측면을 주로 강조하였으며, 따라서 인문사회학적 요소(예, 토지이용, 인구, 생태 환경, 경제발전 등)가 종종 배제된 채 시설물 계획이 이루어졌다. 그러나, 경제가 발전하고 사회의 모습이 복잡해짐에 따라, 수자원 관련 시설물의 계획에 있어 다양한 인문사회학적 요소를 고려할 필요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 사회-수문 모델링 기법을 이용하여 사회-수문 상호 간 순환적 관계를 파악하고, 특히 다목적댐이 인문사회에 미치는 영향을 정략적으로 파악하고자 하였다. 우리나라는 기후변화에 의한 극한가뭄과 홍수발생 빈도가 증가하고 있다. 이에 대한 대책으로, 다목적댐을 건설하여 효율적인 수자원 관리를 하고 있다. 본 연구에서는 대상지역으로 국내 강원도의 횡성댐을 선정하였다. 횡성댐은 하류에 위치한 횡성군과 원주시에 생 공 농업용수를 공급하는 용수원의 역할과 섬강 하류지역에 발생하는 홍수를 방어하는 역할을 하고 있다. 횡성댐 유역의 사회-수문학적 관계를 이해하기 위해 인과지도를 이용한 시스템 요소간의 상호연관성을 파악하였고, 이를 바탕으로 수문학적 요소와 인문사회학적 요소 사이의 관계식을 구성하였다. 수자원 분야에 해당하는 요소로는 생 공 농업용수 이용량 및 댐 저수량과 방류량을 선정하였으며, 인문사회학적 요소는 인구, 공업지역 농경지 주거지역의 면적 및 지역 내 총생산액을 선정하였다. 이와 같은 사회-수문학 요소를 바탕으로 해당 지역의 사회-수문 전체의 동태적 변화를 이해하기 위해 시스템 동적모의(System Dynamics) 모형을 이용한 모델링을 진행하였다. 다목적댐 건설 전 후로 대상지역의 용수 이용량과 인구 및 지역 총생산액 등의 데이터를 수집하여 모델을 검증하였다. 나아가 구현한 모형을 활용하여 향후 기후변화 발생 시 다목적댐이 대상지역의 용수이용 및 인구변화, 지역경제에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 본 연구는 인문사회분야와 수자원분야 사이의 영향관계를 이해하고, 모델을 이용한 정량적인 분석을 통해 향후 수자원 시설물 계획 및 정책마련을 위한 의사결정도구로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.108-108
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• 2021

최근 국내에서는 기후변화로 인해 지역별·계절별 강수편차가 커지고 있으며, 이로 인해 상습가뭄지역(충남 서부, 경기 남부, 전라 등)의 가뭄 피해가 확대되는 등 수자원의 안정적인 공급을 위협하고 있다. 실제로 지난 2014-2015년 발생한 가뭄으로 인해 충남·경기지역 일부에서 수 개월간 생·공용수 공급이 제한된 바 있다. 기후변화에 대비한 국내 수자원의 추가 확보 및 효율적인 활용 방안의 필요성이 증가하고 있으나, 신규 수공시설물(댐, 저수지 등)을 건설하기 힘든 국내 개발 여건상 기존 수공시설물을 최대한 활용하기 위한 다양한 방안이 추진되고 있다. 기존 댐의 용수공급 능력을 재평가하거나, 댐·보 시설물의 연계운영을 통한 용수공급능력의 분석은 대부분 다목적댐 및 용수공급댐을 대상으로 수행되어 왔으며, 발전용댐을 활용한 용수공급능력 평가는 상대적으로 미흡한 실정이다. 따라서 최신화된 데이터 및 발전용댐 특성을 고려한 객관적인 평가방법을 통해 발전용댐의 용수공급능력을 새롭게 평가할 필요가 있다. 당초 수력발전이라는 단일목적으로 건설된 발전용댐은 다목적댐 대비 구조적 특성과 운영 측면에서 상이한 부분이 많아, 용수공급능력 평가 시 발전용댐의 특성을 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에는 발전용댐의 구조 및 운영특성을 고려하여 발전용댐 별 유형(저류형 및 비저류형)을 구분하는 방안을 제안하고, 발전용댐 유형별 용수공급능력 산정 방안을 제시하였다. 제안한 기법은 북한강수계에 위치한 발전용댐에 적용하여 정량적인 용수공급능력을 평가하였다. 본 연구는 국내에서 연구가 미흡하였던 발전용댐을 대상으로 댐 이수능력을 검토하였으며, 향후 국가 수자원 계획 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.