• Title/Summary/Keyword: 도시 물 순환

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Development of a cellular automata-based water cycle and inundation analysis technology (셀룰러 오토마타 기반 물순환 및 침수 해석 기반 기술 개발)

  • Choi, Hyeon Jin;Noh, Seong Jin;Lee, Eun Hyung;Kim, Sang Hyun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2022.05a
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    • pp.436-436
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    • 2022
  • 셀룰러 오토마타(Cellular Automata; CA)는 격자(cell)에 대해 사전 정의된 규칙을 바탕으로 이웃 격자 간 상호작용을 해석하여 복잡한 동력학적 현상을 효과적으로 재현할 수 있는 이산형(discrete) 모의 기법이다. CA 기법은 격자 구조에 수치표고 자료 및 토양수분 정보 등을 직접 매칭 후 상호관계를 해석하기 때문에 공간정보를 최대한 활용하여 불균질성을 나타내는 것이 가능하다. 따라서, 도시 유출해석에 있어서 높은 정확도와 빠른 계산속도를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 CA 기반 고해상도 물순환·침수 연계 해석 framework 개발 방향 및 CA 기반 prototype 모형의 사면유출 적용 사례를 소개한다. 개발 중인 CA 모형에서는 격자별 침수 깊이, 침투, 토양수분 저류, 지표 유출 등의 물순환 요소를 모의할 수 있다. 기존의 집중형(lumped) 모형은 지표-지표하 유출에 대한 routing algorithm이 없고 각 셀의 물수지 모형 내 파라미터가 많은 단점이 있다. 따라서 개발 중인 CA 모형에서는 cell state 내 fast reservoir와 slow reservoir를 통해 지표-지표하 상태를 구현하고 단순화된 물수지 모형 및 흐름 방향 알고리즘을 적용함으로써 실제 현장에서 발생하는 다중 피크 형태의 지표 유출을 모사한다. 최적의 지표수 흐름 방향 알고리즘 선정을 위해 3개의 다중 흐름 방향 알고리즘(D4, D8, 4+4N)을 정량적으로 비교·분석한다. 이번 발표에서는 CA 모형을 소규모 산지 사면과 도심지 등 다양한 규모의 테스트베드에 적용하여 모형의 장단점을 평가한다.

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Correlation Analysis between Frequency of Appearance and Environmental Factors in the River Habitat for Otter (Lutra lutra) (수달(Lutra lutra)의 서식지 출현빈도와 하천환경의 상관관계 분석)

  • Park, Eui-Jung;Kim, Dae-Young;Jin, Young-Hoon;Kim, Chul;Lee, Doo-Pyo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2007.05a
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    • pp.1063-1069
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    • 2007
  • 우리나라의 하천환경은 1990년대 이전의 산업화와 인구증가를 수반한 고도성장기를 거치면서 이수성 및 치수성만을 강조하며 개수되고 관리되었다. 그 결과 하천은 획일적인 단면과 저수로 및 제방이 콘크리트화되면서 하천의 자정능력은 감소되었고, 하천을 중심으로 생활하는 동물들의 서식처 기능을 상실해 하천생태계가 위협받고 있다. 하천공사에 자연형 하천공법이 도입되기 시작하여 자연형 하천공사가 이루어지고 있지만 생태환경의 관점보다는 조경 및 경관적, 그리고 위락적인 관점에서 공원화에 주안점을 두고 있어 하천의 생태적 특성의 반영이 부족하다는 평가를 듣고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 향후의 하천공법이 자연적 기능들 중 생물서식처 기능을 보다 깊이 다루어야 한다는 필요성을 고려하여, 먹이사슬의 최상위에 있을 뿐만 아니라 하천환경의 건강도를 판단할 수 있는 수환경의 지표종이라 불리는 수달(Lutra lutra)을 대상으로 배설물에 의한 출현빈도와 하천환경 요인들에 대한 상관관계를 분석하여 수달 서식지 복원을 위한 하천정비의 기초자료를 제공하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 현재 수달이 서식하고 있는 섬진강 지류인 서시천을 연구 대상지점으로 하여 5개 구간을 선정하였으며, 각 구간에 대한 계절별 수달의 배설물 분포를 조사하여 출현빈도를 나타내었다. 또한 먹이, 지형, 식생, 기상인자를 포함한 하천환경 요인들에 대한 자료를 각 계절별로 구축하였으며, 이를 수달의 출현빈도와의 상관관계를 조사하는데 활용하였다. 본 연구의 결과는 환경 기술적으로는 멸종위기종의 복원, 사회경제적으로는 하천정비사업의 방향제시 등의 기대효과를 가져올 수 있으리라 생각되며 분석된 인자들은 수달 서식지를 위한 하천정비의 기초자료에 유용할 것으로 보인다.따른 유량측정망을 구축하는 것이다.의 의사결정 지원 도구가 될 것이다. 따라서, 본 연구에서는 도시유역의 물순환 해석을 위한 일련의 과정, 즉 자료의 조사 및 취득에서부터 물순환 해석 모형을 이용한 정량적 현황파악, 물순환 개선 기법 및 평가를 수행함에 있어 주요 착안점 및 실무에서의 기술적 가이드를 제공하고자 하였으며, 보다 세밀한 도시유역의 물순환 해석을 위하여 우리나라와 일본에서 적용이 활발한 물리적 기반의 분포형 모형(WEP, SHER, SWMM)의 적용사례를 통하여 국내 도시하천의 물순환 해석에 활용함에 있어서의 실질적인 적용절차 등을 제시하고자 하였다. 한다.호강유역의 급격한 수질개선을 알 수 있다.世宗實錄) $\ulcorner$지리지$\lrcorner$(地理志)와 동년대에 동일한 목적으로 찬술되었음을 알 수 있다. $\ulcorner$경상도실록지리지$\lrcorner$(慶尙道實錄地理志)에는 $\ulcorner$세종실록$\lrcorner$(世宗實錄) $\ulcorner$지리지$\lrcorner$(地理志)와의 비교를 해보면 상 중 하품의 통합 9개소가 삭제되어 있고, $\ulcorner$동국여지승람$\lrcorner$(東國與地勝覽) 에서는 자기소와 도기소의 위치가 완전히 삭제되어 있다. 이러한 현상은 첫째, 15세기 중엽 경제적 태평과 함께 백자의 수요 생산이 증가하자 군신의 변별(辨別)과 사치를 이유로 강력하게 규제하여 백자의 확대와 발전에 걸림돌이 되었다. 둘째, 동기(銅器)의 대체품으로 자기를 만들어 충당해야할 강제성 당

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A Case Study on the Application of Green Stormwater Infrastructure (GSI) in Public building-types (공공청사형 그린빗물인프라(GSI) 시범 적용 사례 연구)

  • Hyo Jung Lee;Hyun Suk Shin
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.364-364
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    • 2023
  • 최근 환경부에서 발표한 「제3차(2021~2025) 강우유출 비점오염관리 종합대책(2020)」에 의하면, 우리나라는 지난 50년간 급격한 도시화, 산업화 과정을 거치면서 불투수면적이 전 국토의 약 22.4%에 달한다고 보고되고 있다. 특히 전체 소권역의 6%에 해당하는 51개 소권역의 경우 불투수 면적률 25%를 넘어서고 있는 것으로 조사되었다. 이러한 불투수면의 증가는 기후변화에 의한 영향으로 토양 침투량과 기저유출량을 감소, 갈수기 하천건천화 심화, 우기 표면유출수 증가를 가중시키며 이로인한 비점오염물질 유입 증가, 수질 악화의 원인으로 작용 될 수 있다. 이에 정부에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 사업 및 친환경그린인프라(Green Infrastructure, GI) 기술요소를 적용하여 도시지역 기후위기 대응 수단의 일원으로 우수유출 저감, 물순환 구조 개선, 비점오염원을 관리하고자 '그린빗물인프라(Green Stormwater Infrastructure, GSI) 조성 사업'을 추진하여 공공청사를 중심으로 학교, 도서관, 체육시설, 공원 등 적용 범위를 확대하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 가장 취약한 해안도시지역인 경상남도에 위치하고 있으며, 불투수면적이 높고 노후화된 소규모 청사 2곳을 시범 구역으로 선정하였다. 각 시범 구역별 GSI 시설 적용이 가능한 주차장, 화단, 옥상 등의 개선방안을 제시하였으며, 적용 규모를 달리하여 물순환·물 환경 개선 효과를 검증하였다. 검증에는 국내에서 개발된 K-LIDM 모형을 활용한 우수유출저감 및 직접유출체적 산정결과를 통해 물순환 효과를, 국립환경과학원에서 제시되고 있는 '토지계 지목별 발생부하원단위', 수질환경개선 보고서에서 제시된 침투형, 식생형 비점오염저감시설의 저감효율을 활용하여 물순환 저감효과를 분석하여 비교하였다.

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Landuse oriented Water Balance Analysis Method by the Hydrological Model BAGLUVA based on Soil and Vegetation (토양-식생기반의 수문모델 BAGLUVA를 적용한 토지이용별 물수지 분석 방법론)

  • Kwon, Kyung Ho
    • Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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    • v.43 no.4
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    • pp.98-111
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    • 2015
  • Urban environmental problems such as flooding, depletion of ground water, pollution of urban streams and the heat island effect caused by urban development and climate change can be mitigated by the improvement of the urban water cycle. For the effective planning of water cycle management it is necessary to establish aerial Hydrotope Maps, with which we can estimate the status and change of the water allowance for any site. The structure of the German water balance model BAGLUVA, which is based on soil and vegetation, was analyzed and the input data and boundary condition of the model was compared with Korean data and research results. The BAGLUVA Model consists of 5 Input categories (climate, land use, topography, soil hydrology and irrigation). The structure and interconnection of these categories are analyzed and new concepts and implementation methods of topographic factor, maximum evapotranspiration ratio, effective rooting depth and Bagrov n parameter was compared and analyzed. The relation of real evapotranspiration ($ET_a$)-maximum evapotranspiration ($ET_{max}$) - precipitation (P) was via Bagrov n factor represented. The aerial and land use oriented Hydrotope Map can help us to investigate the water balance of small catchment areas and to set goals for volume of rainwater management and LID facilities effectively in the city. Further, this map is a useful tool for implementing water resource management within landscape and urban planning.

A study on the rainfall-runoff reduction efficiency on each design rainfall for the green infrastructure-baesd stormwater management (그린인프라 기반 빗물 관리를 위한 설계강우량별 강우-유출저감 효율성 분석 연구)

  • Kim, Byungsung;Kim, Jaemoon;Lee, Sangjin
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.55 no.8
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    • pp.613-621
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    • 2022
  • Due to the global climate change, the rainfall volume and frequency on the Korean Peninsula are predicted to increase at the end of the 21st century. In addition, impervious surface areas have increased due to rapid urbanization which has caused the urban water cycle to deteriorate. Green Infrastructure (GI) researches have been conducted to improve the water cycle soundness; the efficiency of this technique has been verified through various studies. However, there are still no suitable GI design guidelines for this aspect. Therefore, the rainfall scenarios are set up for each percentile (60, 70, 80, 90) based on the volume and frequency analysis using 10-year rainfall data (Busan Meteorological Station). After determining the GI areas for each scenario, the runoff reduction characteristics are analyzed based on Storm Water Management Model (SWMM) 10-year rainfall-runoff-simulations. The total runoff reduction efficiency for each GI areas are computed to have a range of 13.1~52.1%. As a results of the quantitative analysis, the design rainfall for GI is classified into the 80~85 percentile in the study site.

Design of Urban Area by Low Impact Development and Effect Analysis for Stormwater Management (도시유역의 LID 설계와 우수관리 효과)

  • Lee, Sangjin;Kang, Taeuk
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.142-142
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    • 2015
  • 저영향개발 기법은 유역개발에 따른 수문 및 환경적 영향을 최소화하기 위해 자연상태를 가급적 보존하고 불투수 면적을 최대한 줄이며, 우수발생 지점에서부터 소규모로 우수를 관리하는 분산식 우수배제 방식을 지향한다. 본 연구의 목적은 이러한 저영향개발 기법을 이용한 도시유역의 우수관리에 관한 효과를 기술적, 경제적 관점에서 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위해 기존 개발 방식으로 계획된 송산 그린시티 동측지구에 저영향개발 기법을 적용하였고, 결과를 기존 개발 방식과 비교하여 저영향개발 기법의 효과를 분석하였다. 대상유역에 대하여 저영향개발 기법을 적용하기 위해 분산식 우수배제 방식을 도입하였고(그림 1), 식생수로와 인공습지 등의 저영향개발 요소기술을 적용하였다(그림 2). 연구에서는 SWMM을 이용하여 저영향개발 기법과 기존 개발 방식에 의한 우수관리를 각각 모의하였고, 모의 결과를 홍수, 물순환, 비점오염 저감의 관점에서 비교 검토하였다(그림 3과 4). 또한, 개략 공사비 산정을 통해 기존 개발 방식 대비 저영향개발 기술의 경제적 효과를 분석하였다. 그 결과, 저영향개발 기법을 적용할 경우, 상대적으로 저 비용으로도 기존 개발 방식에 의한 우수관리보다 더 높은 효과를 달성할 수 있는 것으로 분석되었다.

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Application of Smart Water Grid Water Circulation System Linked to Power Generation Industry (발전산업 연계 스마트워터그리드 물순환 시스템의 적용방안)

  • Jang, Dong Woo;Choi, Gye Woon;Park, Hyo Seon
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.373-373
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    • 2018
  • 화력발전소, 석유화학공단 등 대규모 배출원에서 발생되는 이산화탄소를 활용하여 온실가스의 배출을 줄이고, 경제적 가치를 창출할 수 있는 탄소자원화는 기후변화 대응을 위한 국가전략프로젝트 중 하나이다. 전 세계적으로 탄소자원화 기술은 아직 상용화 단계이지만 최근 강화된 온실가스 감축 의무로 인하여 탄소자원화 시장은 더욱 확대될 전망이다. 화력발전소의 이산화탄소 발생 과정에서 배출되는 수증기는 응축기술을 통하여 새로운 수원으로 활용이 가능하다. 응축된 물의 최적 활용과 사용처 지향적 효율적 물순환을 위한 시설 내 스마트 워터 그리드(SWG) 개념의 물분배 시스템은 발전 산업 내에 탄소자원화의 핵심기술로 사용될 수 있다. SWG는 시설 내 용수공급 관리에서의 관망 운영, 물 수요 관리 등 ICT를 활용한 종합적인 물 분배 시스템으로, 본 연구에서는 SWG 물순환 시스템의 국내외 기술조사를 통해 발전 산업 시설 내에 적용성을 검토하였다. 물의 재이용 시스템을 포함한 SWG 기술, 지능형 관망 운영 기법 기술, 실시간 수질 감시 체계 기술 연구를 기반으로, ICT 기반 용수공급 정보 관리 기술과 수운영 모니터링 기술을 통하여 SWG가 발전 산업 연계 기술로써 적용될 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제시된 SWG 시스템을 적용한 산업 인프라를 통하여 산업적 파급 효과를 높이고, 이를 활용한 인력과 비용 절감이 기대되며, 저에너지, 고효율화를 위한 기술력과 글로벌 물 시장진출 경쟁력을 향상시키기 위한 기초연구자료로써 활용이 가능할 것으로 기대된다.

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Measurement and Analysis of Low Flow in the Cheonggecheon Watershed (청계천 유역 갈수량 측정 및 분석)

  • Noh, Seong Jin;Kim, Hyeon Jun;Jang, Cheol Hee;Kim, Dong Pil;Hong, Il Pyo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2004.05b
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    • pp.1067-1071
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    • 2004
  • 도시 유역의 물순환 특성을 종합적으로 이해하기 위해서는 갈수량 자료의 구축이 필수적이다. 하지만 지금까지의 인구는 주로 치수분야에 한정되어 대부분의 자료 또한 홍수기에 대해서만 자료가 구축되어 있으며 상대적으로 갈수기에 내한 자료와 관련 연구는 부족한 편이다. 본 연구에서는 청계천 유역의 기존 수문자료를 이용하여 유역의 유출 특성을 분석하고 갈수량을 측정하여 청계천 유역의 물순환 특성을 파악하기 위한 기초자료를 구축하였다. 청계천은 서울의 서북쪽에 위치한 인왕산과 북한산의 남쪽 기슭, 남산의 북쪽 기슭에서 시작하여 서에서 동으로 종로, 세운상가, 동대문 등 서울의 도심부를 흐르는 유로연장 13.75 km, 유역 면적 $50.96 km^2$의 도시하천으로 중량천의 제1지류인 지방2급 하천이며, 정릉친, 성북천을 제1지류, 월곡천을 제2지류로 포함한다. 청계천은 도시화로 인해 1950년대부터 1970년대까지 점차 복개되었다가 2003년 7월부터 5.9 km의 본류구간에 대한 복원공사가 진행 중이다. 청계천은 홍수기 이후 유량이 급격히 줄어 11월 이후에는 다음 홍수기까지 강바닥이 완전히 들어나는 일종의 간헐천으로 홍수기를 제외한 시기의 자료는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 유역내 8개의 모니터링 지점을 선정하여 2003년 9월 이후, 월 2회 이상 갈수량 자료를 현장 측정${\cdot}$분석하였다. 청계천 유역은 복원공사 완공 후에는 유역의 물순환 특성이 대폭 바뀔 것이 예상되는 지역으로 본 연구에서 구축된 갈수량 자료는 청계천 유역의 물순환계 변화를 분석하고 건전한 물순환 체계의 유지${\cdot}$관리를 위한 기본 자료가 될 것으로 판단된다., 바늘꽃과, 속새과, 십자화과, 장미과, 사초과, 삼과, 현삼과, 닭의장풀과가 각 1종씩 조사되었으며, 조사지점(II)인 1km지점에서는 15과 26종으로, 벼과가 4종, 마디풀과, 국화과가 3종, 버드나무과, 십자화과, 콩과가 2종씩, 바늘꽃과, 속새과, 자라풀과, 장미과, 사초과, 백합과, 현삼과, 골풀과, 닭의장풀과가 각 1종씩으로, 조사지점( I )보다 좀 더 많은 종이 분포하는 것으로 조사되었다. 또한 어류는 조사지점( I )에서 3회에 걸쳐 총 396개체가 채집되어 3목 8과 21종이었다. 이 중 한국 고유종은 11종이었고, 외래 어종은 검정우럭과 2종이 조사되었으며, Zacco platypus(피라미), Zacco temmincki(갈겨니), Acheilongnathus koreanus(칼납자루), Odontobutis platycephala(동사리), Coreoleuciscus splendidus(쉬리) 순으로 분포하고 있었고, Acheilognathus signifer(묵납자루)는 댐 건설 전에는 많이 분포하였으나 현장조사에서 서식을 확인 할 수 언어 개체수의 큰 감소내지 멸종된 것으로 추정되었다.에서 동시에 시행하였다. 수술 후 1년 내 시행한 심초음파에서 모든 환아에서 단지 경등도 이하의 승모판 폐쇄 부전 소견을 보였다. 수술 후 조기 사망은 없었으며, 합병증으로는 유미흉이 한 명에서 있었다. 술 후 10개월째 허혈성 확장성 심근증이 호전되지 않아 Dor 술식을 시행한 후 사망한 예를 제외한 나머지 6명은 특이 증상 없이 정상 생활 중이다 결론: 좌관상동맥 페동맥이상 기시증은 드물기는 하나, 영유아기에 심근경색 및 허혈성 심근증 또는 선천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다

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