• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.893-909
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• 2010

지하수의 지속가능개발량을 산정하기 위해서는 유역 내에서 지하수 개발에 따라 시공간적으로 끊임없이 변화하는 하천과 대수층의 상호흐름을 포함한 물 순환계의 유동을 모의하여야 한다. 유역 단위의 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 특성을 모의하기 위한 강우-유출모형으로 탱크모형과 SWMM 모형을 선정하였다. 토양저류구조 표준3단 탱크모형을 하천과 대수층의 상호흐름을 모의할 수 있도록 개선하였다. 오차의 비등분산성을 고려하기 위한 분산함수를 가진 최우도추정법을 적용하고, 전역 최적화 기법인 Simulated Annealing 방법을 적용하여 탱크모형과 분산함수의 매개변수를 동시에 추정하였다. 하천-대수층 상호흐름을 개선한 SWMM-GE모형은 도시하천에 적용되어 검증을 받은바 있다. 금강의 지류인 갑천 유역에 하천-대수층 상호흐름을 개선한 탱크모형(TANK_GS)을 적용한 결과 개선 전 보다 모형성능평가가 더 나았으며, SWMM-GE 모형과 동일하게 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 현상을 잘 모의하고 있었다. 향후 권역 수자원 계획 등에 활용이 용이한 탱크모형(TANK_GS)을 이용하여 지하수의 지속가능 개발량 산정이 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권3호
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• pp.235-246
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• 2018

본 연구의 주목적은 조양하 유역의 유출응집구조와 에너지소비 양상을 멱함수 법칙분포의 틀 내에서 해석하고 이를 기반으로 토사유실에 민감한 우심지역을 추출하기 위한 방법론을 제시해 보고자 하는 것이다. 이를 위하여 GIS를 기반으로 대상유역 내 지점별 배수면적과 함께 소류력 및 수류력을 정의하는 지형학적 인자를 추출하여 해당 인자들에 대한 여누가 분포의 도해적 해석과 함께 멱함수 법칙분포의 적합을 수행하였으며 소류력과 수류력의 규모별 특성권역을 기반으로 토양우실 우심지역을 추출하여 보았다. 소류력를 기반으로 한 토사유실 우심지역의 경우 수류력을 기반으로 한 결과에 비하여 우심지역의 범위가 매우 좁게 평가되고 있음을 시각적으로 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 소류력이 멱함수 법칙분포를 따르지 않는 규모종속성 지형학적 인자이기 때문인 것으로 판단된다. 이에 따라 해당 지형학적 인자는 멱함수 법칙분포의 틀 내에서 자연유역의 에너지 규모를 적절하게 반영하지 못하는 것으로 사료되며 본 연구에서 수류력을 기반으로 제시한 지형학적 인자가 토사유실의 평가를 위해 보다 합리적인 것으로 판단된다. 토사유실 우심지역을 도시해 본 결과 국부경사에 종속적인 사면활동 활성구간에서 발생한 토사가 국부경사와 배수면적에 종속적인 지표유동 활성구간을 통하여 계곡으로 이동하는 경로를 시각적으로 확인할 수 있어 본 연구에서 제시한 방법론의 타당성을 판단할 수 있었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제6권1호
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• pp.107-118
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• 2003

본 연구는 경안천 유역($558.2km^2$)을 대상으로 WMS의 HEC-1 모형을 이용하여 1980년~2000년 동안 토지피복변화에 따른 수문변화 분석을 수행하였다. 토지피복변화를 분석하기 위하여 다시기의 Landsat MSS(1980/2/15) 및 TM 위성영상(1986/4/15, 1990/4/26, 1996/4/26, 2000/5/17)을 이용하여 최대우도법을 실시하였다. 총 유역면적에 대하여 도시지역의 면적은 약 5.6% 증가하였으나, 산림지역은 6.1% 감소하였으며 SCS CN은 9.8 증가하였다. 모형의 매개변수 결정을 위하여 5개의 홍수사상(1998/5/2, 1998/8/23, 1998/9/30, 1999/5/3, 2000/7/29)을 대상으로 검 보정을 실시하였는바, 유출고에 있어 9~36%의 상대오차를 보였다. 30년 빈도의 일 최대강우 254mm를 적용하여 경년 수문변화를 분석한 결과 1986년~2000년 동안 첨두유출시간은 약 4시간 감소하였으며, 첨두유량은 $455m^3/sec$가 증가하였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제24권1호
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• pp.132-140
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• 1998

회전원판공정(rotating biological contactorRBC)과 화학적 처리공정을 결합한 처리시스템을 이용하여 도시하수내 포함된 유기물과 영양염류를 제거할 경우에 수리학적 부하 (hydraulic loading)와 처리수 반송율 (recirculation rate)의 시스템 처리효율에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각각의 수리학적 부하 0.031, 0.0535 및 0.076 $m^3/m^2/d에서 반송율을 100%, 200%, 300%로 변화시켰고, 질산화에 필요한 알카리도의 보충 및 화학적 처리를 위하여 lime(CaCO$_3$)을 가하여 유입수의 pH를 10.4-11.0으로 유지시켰다. 실험결과 수리학적 부하 0.0535 $m^3/m^2/d에서 BOD, COD의 제거효율이 가장 높게 나타났으며, 질산화 효율 및 질소 제거효율에서는 수리학작 부하 0.035 $m^3/m^2/d, 반송율 300%에서 가장 높았으며, 반송율별에서는 수리학적 부하를 고려할 때 300% 반송하는 것이 가장 높은 유기물 제거효율을 보였다. 반송율과 수리학적 부하를 증가시킬 경우에 발생되는 슬러지내 유기물 함량은 점점 증가하였고, 수리학적 부하 0.076 $m^3/m^2/d, 반송율 300%일 경우에는 유기물 함량이 47%로 매우 높았다. 이는 부하증가에 따른 미생물 성장의 증가와 더불어 수리학적 부하 증가에 따른 전단력의 증가가 영향을 미쳤기 때문이다. 인을 제거하기 위하여 pH를 10.4-11.0으로 유지시킨 경우에 인을 90%이상 제거할 수 있었으며, 유출수내 평균 SS농도는 40 mg/l를 상회하였다.

• 자원환경지질
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• 제36권5호
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• pp.339-347
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• 2003

울산광역시에 대한 해수침입 가능성을 171개 지하수 수질분석 자료를 이용하여 연구하였다. 연구지역에서 Cl의 함량이 높은 지역은 남구의 태화강 주변 저지대로서 최대 11,300 mg/L이고, 동구 해안일대는 지질학적 특성 때문에 상당히 낮은 Cl 함량을 보인다. Cl의 함량이 낮을수록 해수의 Br:Cl 함량비인 $34.7{\times}10^{-4}$에서 크게 벗어나지만, Cl의 함량이 100 mg/L 이상인 지하수는 해수의 Br:Cl 비인 $34.7{\times}10^{-4}$에 근접함을 보인다. 171개 지하수 중 Cl의 함량이 500 mg/L이상 되는 11개 시료의 Cl, Br, K, Na의 조성비는 해수와 비슷하나, Ca, Mg, $SO_4$, $HCO_3$, $SiO_2$의 조성비는 해수와 다르다. Cl함량이 500 mg/L 이상인 11개 지하수 시료의 Na/Cl 몰비는 0.35∼2.08의 범위이며(해수 0.75), Ca/Cl 몰비는 0.001∼0.20의 범위(해수 0.02), Mg/Cl 농도비는 0.001∼0.22의 범위(해수 0.09)를 보인다. 따라서 현재 태화강 일대 지하수의 Cl 함량이 높은 것은 해수침입보다는 과거 도시화 이전 충적층에 축적되어 있었던 염분이 고립되어 나타나는 현상으로 추정되며, 이 염분의 농도는 지하수 유출량보다는 유입량이 더 많은 도시지역 지하수 시스템을 고려할 때 시간이 지남에 따라서 점점 낮아질 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권11호
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• pp.967-976
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• 2010

우수관의 성능이 한계상태(performance limit state)에 도달할 확률을 정량적으로 산정할 수 있는 FORM(First-Order Reliability Model)의 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 신뢰성 모형을 개발하였다. 우수관망에서 각각의 관으로 유입하는 유량이 그 관의 허용 가능 배출량을 초과하여 성능한계상태에 도달할 때 이를 파괴상태(failure state)라 정의하여 신뢰함수를 수립하였다. 우수관거로의 유입량은 합리식, 유출량은 Manning의 공식을 적용하였다. 또한 신뢰성 해석을 위한 관련 확률변수들에 대한 통계적 특성과 분포함수에 대한 해석이 수행되었다. 강우자료의 불확실성 해석에서 우리나라 여러 중소도시에 대한 연 최대강우강도의 확률분포가 Gumbel 극치분포함수와 일치함을 확인하였다. 개발된 신뢰성 모형을 Y자형 우수관망에 적용하여 성능한계상태가 발생할 확률, 즉 파괴확률(probability of failure)을 정량적으로 산정하였다. Manning의 공식을 이용하여 우수관의 직경 변화에 따른 파괴확률의 거동특성을 분석하였다. 특히 문경과 대전의 50년 재현기간을 갖는 설계 강우강도에 대한 우수관의 파괴확률을 산정한 결과에 의하면, 관의 직경이 특정수치 이하일 경우 파괴확률이 급격히 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실제 우수관의 유효직경이 설계직경에 가깝도록 항상 관내 불순물을 제거하는 것이 파괴확률을 줄이는 최선의 방법임을 의미하는 것이다. 또한 우수관 시스템의 경우 여러 개의 관이 모여 하나의 관으로 흘러 들어가는 경우가 많으며 이 경우 다중파괴유형(multiple failure mode)을 적용하여 시스템이 파괴상태에 도달할 확률을 정량적으로 산정하였다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 모형은 우수관의 운용, 관리, 감독은 물론 설계에 활용이 가능 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.345-355
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• 2015

본 연구에서는 고해상도 기후시나리오를 이용하여 국내 대표 도시 지역인 서울특별시를 대상으로 기준기간(1971~2000년) 대비 미래기간 2020s (2011~2040년), 2050s (2041~2070년), 2080s (2071~2100년)의 기후변화에 따른 배수시스템의 영향을 평가하였다. 이를 위해 과거 관측 강수량 자료는 기상청 관할 기상관측소와 자동기상관측망 자료를 이용하였으며, 기후변화 시나리오는 RegCM3과 Sub-BATS 기법을 통해 역학적 상세화된 $5{\times}5km$ 해상도 기반의 시단위 강수량 자료를 생산하였다. 과거기간 대비 미래기간 확률강우량의 변동성을 비교한 결과 과거기간 대비 2080s의 확률강우량 증가율은 28~54%로 나타났으며, 특히 지속시간 3시간, 6시간, 24시간 확률강우량의 증가폭이 크게 나타났다. 또한 배수시스템의 기후변화 영향을 직접적으로 분석하기 위해 XP-SWMM을 이용하여 유출해석을 수행하였다. 평가 결과, 강우강도 증가로 인해 과거기간 대비 미래 3기간에 공릉1, 서초2, 신림4 배수분구의 침수발생 맨홀 수와 월류량이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 현재 구축되어 있는 서울시 배수시스템은 기후변화에 취약함을 나타내고 있으며, 이에 대응하기 위해 다양한 기후변화 적응대책이 요구됨을 의미한다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.43-53
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• 2018

라구나 호(Laguna Lake)는 필리핀(Philippines)에서 가장 큰 담수호이며 주로 양식, 수력발전, 운송 및 상수도 산업을 위한 목적으로 활용된다. 라구나 호의 다양한 이용목적은 물 이용자 간의 경쟁과 반목을 초래하고 있으며, 이 과정에 다양한 오염원으로 인하여 수질은 악화되고 있으며, 수생태계의 건전성도 영향을 받고 있다. 따라서 본 연구는 라구나 호(Laguna Lake)의 수질평가를 통해 현 수질관리 정책을 생태학적 환경관점에서 평가하고자 수행되었다. 라구나 호(Laguna Lake)의 $NH_3$, BOD, $Cl^-$, pH 및 TSS 등의 수질오염물질 농도는 필리핀 Department of Environment and Natural Resources (DENR)에서 제시하는 수질기준을 모두 초과하는 것으로 나타났다. 또한 호의 수질은 유역에서 발생하는 농업 및 도시 강우유출수로 인한 오염물질 부하량의 영향을 받고 있는 것으로 조사되었으며, 파시그 강(Pasig River)의 염분과 오염된 수질도 라구나 호(Laguna Lake)의 수질에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 장기적인 수질 분석 결과는 라구나 호수(Laguna Lake)의 수질이 강우량과 관련되는 계절의 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 이러한 라구나 호(Laguna Lake)의 수질영향인자 연구결과는 필리핀의 환경관리 기법을 향후 호내관리에서 유역관리로의 전환이 필요하다는 것을 의미하며, 선진국형 유역관리대책의 연구 및 도입이 필요한 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.35-49
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• 2019

본 연구에서는 최근의 토양통 개정 결과를 반영하여 제주도를 대상으로 새로운 수문학적 토양군 분류 방법을 제시하였다. 또한 제시한 수문학적 토양군 분류 방법은 기존의 수문학적 토양군 분류 방법과 비교하여 평가하였다. 이를 위해 본 연구에서 제시한 수문학적 토양군 분류 방법과 기존의 수문학적 토양군 방법들을 적용하여 제주도 전체 유역을 대상으로 CN 값을 산정하고 그 결과를 비교하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 2007년 이후 개정된 토양통을 기존 토양통과 비교한 결과, 토성은 43개의 토양통에서, 배수등급은 1개의 토양통에서, 투수속도는 15개의 토양통에서, 불투수층 깊이는 26개의 토양통에서 변경된 것으로 확인되었다. (2) 개정된 토양통을 반영하여 제주도의 수문학적 토양군을 분류한 결과, 1987년의 분류 방법을 따를 경우에는 수문학적 토양군 C군(46.43%)이 가장 많이 나타나나, 1995년의 분류 결과에서는 B군(27.69%)이, 2007년의 분류 결과에서는 D군(35.82%)이, 본 연구에서 제시한 분류 결과에서는 B군(49.25%)이 가장 많이 나타나는 것으로 나타났다. (3) 본 연구에서 제시한 방법을 제주도 전체에 적용한 경우에 추정된 CN 값은 기존 방법에 의한 값보다 작은 것으로 나타났다. 이 결과는 기존 방법을 적용할 경우 CN 값이 과대 추정되었을 가능성을 제시하는 것이기도 하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권8호
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• pp.565-575
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• 2022

최근의 수자원공학 분야는 4차산업혁명과 더불어 비약적으로 발전된 딥러닝 기술을 활용한 시계열 수위 및 유량의 예측에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 시계열 자료의 예측이 가능한 LSTM 모형과 GRU 모형을 활용하여 수위 및 유량 예측을 수행하고 있지만 시간 변동성이 매우 큰 하천에서의 유량 예측 정확도는 수위 예측 정확도에 비해 낮게 예측되는 경향이 있다. 본 연구에서는 유량변동이 크고 하구에서의 조석의 영향이 거의 없는 한강의 팔당대교 관측소를 선택하였다. 또한, LSTM 모형과 GRU 모형의 입력 및 예측 자료로 활용될 유량변동이 큰 시계열 자료를 선택하였고 총 자료의 길이는 비교적 짧은 2년 7개월의 수위 자료 및 유량 자료를 수집하였다. 시간변동성이 큰 시계열 수위를 2개의 모형에서 학습할 경우, 2개의 모형 모두에서 예측되는 수위 결과는 관측 수위와 비교하여 적정한 정확도가 확보되었으나 변동성이 큰 유량 자료를 2개의 모형에서 직접 학습시킬 경우, 예측되는 유량 자료의 정확도는 악화되었다. 따라서, 본 연구에서는 급변하는 유량을 정확히 예측하기 위하여 2개 모형으로 예측된 수위 자료를 수위-유량관계곡선의 입력자료로 활용하여 유량의 예측 정확도를 크게 향상시킬 수 있었다. 마지막으로 본 연구성과는 수문자료의 별도 가공없이 관측 길이가 상대적으로 충분히 길지 않고 유출량이 급변하는 도시하천에서의 홍수예경보 자료로 충분히 활용할 수 있을 것으로 기대된다.