• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1154-1158
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• 2010

최근 전 세계적으로 GIS (Geographic Information Science) 및 RS (Remote Sensing) 데이터 등 디지털정보의 구축이 급속도로 진행되고 있고, 이들의 발달로 유역에 대한 정확하고 상세한 각종 수문매개변수 수집이 가능하여 유역을 부분유역으로 분할한 기존의 집중형 수문모형보다 유역내의 공간적인 유량변동을 보다 상세하게 고려할 수 있는 격자기반의 분포형 수문모형의 활용도가 높아지고 있다. 유역의 수문특성 및 지형특성을 동일한 매개변수로 적용하기 때문에 유역의 공간적인 수문 및 지형특성을 표현하기 어려운 집중형 모형과 달리 강우-유출해석에 있어서 분포형 모형은 실제 복잡한 유역에서의 유출과정 또는 물질의 수문순환과정을 잘 이해할 수 있고, 어떤 유역의 토지이용형태의 변화가 초래하는 영향과 효과를 사전에 예측할 수 있으며, 신뢰성 있는 과거의 수문자료가 없거나 부족한 유역에서의 유출 계산이 용이하다. 따라서 본 연구에서는 Fortran 90을 개발언어로 사용하여 GIS Data와 위성영상을 활용해 유출량을 모의하는 분포형 물수지 유출 모형을 개발하여 금강 상류유역인 용담댐 유역($930km^2$)을 대항으로 2000~2008년의 일 유출량을 모의하였다. 모형은 크게 3개의 모듈(유출량, 증발산량, 토양수분) 형태로 구성되었으며, 유출량은 강우 전 토양의 저류능을 추적하여 산정하였다. 모형의 결과는 셀별 값을 가지는 분포형으로 출력되며, 유역의 평균 수문자료가 Text file로 출력된다. 민감도 분석을 통하여 최적의 유출 관련 매개 변수를 선정하고 하류의 댐 유입량 자료를 바탕으로 모형의 보정(2001-2004) 및 검증(2005-2008)을 실시하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.78~0.93로 모의치가 실측치의 경향을 잘 표현하는 것으로 나타났다. 유출량 분포도는 강우량을 매우 잘 반영하였으며, 같은 강우조건하에서 토양의 배수조건에 따라 유출이 확연히 다르게 표현되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.106-106
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• 2023

저수지 수문자료는 강우량, 유입량, 저수량, 방류량이다. 이 중에서 관측되고 있는 것은 저수량과 일부 수로방류량에 불과하다. 그럼에도 모의에 의해 유입량을 고정시키면, 물수지에 의해 방류량을 계산할 수 있다. 그러나 저수량 오차로 모의 유입량과 계산 방류량의 신뢰도는 반드시 확인돼야 한다. 신뢰도가 낮으면 모의 유출량과 계산 방류량을 조정하며 신뢰도를 높여야 한다. 신뢰도는 평가주기가 짧을수록 보장된다. 여기서는 유역면적 218.80km², 유효저수량 3,494만m³, 수혜면적 5,117ha인 탑정지에 대해 2020년 1월1일부터 12월31일까지 1시간 단위로 1달, 10일, 3일, 2일 간격의 주기로 저수지 운영자료를 생산하고, 그 신뢰도를 평가하여 평가주기가 짧을수록 오차가 감소되는 것을 관찰코자 했다. 1시간 간격의 유입량은 ONE 모형으로 모의했고, 저수지 물수지 모형을 구축하여 모의 유입량에 저수량 변화를 더해 방류량을 계산했다. 또한 저수지 물수지에 의해 저수위를 모의했으며, 관측 저수위와의 오차제곱근(RMSE)으로 신뢰도를 평가한 결과는 다음과 같다. 1달 간격으로 신뢰도를 평가한 경우 RMSE는 132.466m, 10일 간격은 46.922m, 3일 간격은 0.520m, 2일 간격은 0.349m로 나타났다. 위의 결과로부터 저수지 수문자료의 평가주기를 짧게 할수록 신뢰도는 개선된다고 말할 수 있다. 이상의 결과는 과거 자료에 대해 1년 동안 1시간 간격으로 유입량을 모의하고 방류량을 계산한 결과를 고정시키고, 평가주기를 달리하며 수위오차를 분석한 결과이다. 만약 평가주기별로 유입량과 방류량을 실제 상황에 적합하게 조정하면, 그 신뢰도는 훨씬 더 개선될 것이다. 현재 저수지 수위만을 관리하고 있는 현장의 상황에서 이 연구결과가 시사하는 바는 매우 크다. 첨언하면 AI 시대의 핵심은 자료다. AI의 먹이는 자료다. 다시 말해 자료 없는 AI는 시체와 같다. 자료는 기본이고 진실이다. 자료 없는 결과는 가짜다. 또한 위의 결과는 자료는 상시 관찰돼야 한다는 것을 말한다. 1년에 한 번 수문자료를 평가하는 제도로는 고품질의 자료를 생산할 수 없다. 무엇보다 자료는 상시 관찰하는 제도가 정착돼야 하며, 그 때 비로소 AI와 공존과 협력으로 물관리 기술의 혁신을 이룰 것이라 확신한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.41-41
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• 2020

국토해양부의 수자원장기종합계획보고서(2011)에 따르면 영산강 유역(3,371.4 ㎢)의 경우, 연평균 이용 가능한 수자원 총량이 우리나라의 3.9%으로 약 30억㎥이 나타나고 있다. 이는 우리나라 내륙 5대 권역별 중 가장 적은 수자원을 보유하고 있으며, 섬진강 유역(4,896.5 ㎢)으로부터 용수를 공급받고 있다. 이러한 물 부족은 이상가뭄의 발생 시 제한급수와 수질오염의 원인이 되고 있다. 이에 본 연구에서는 유역 수문 모형인 SWAT과 유역간 물공급 및 분배 모형인 MODSIM을 이용하여 섬진강 유역(4,896.5 ㎢)의 도수에 따른 영산강 유역(3,371.4 ㎢)의 물 공급 능력 평가를 수행하였다. 먼저 하천유역 네트워크 물수지 모형인 MODSIM 모형은 농업용 수리시설을 고려하여 영산강 유역 8개의 중권역으로 구분하였으며, 모형의 유역별 유입량(공급량) 자료는 SWAT 모형의 소유역별 유출 결과를 사용하였다. SWAT 모형의 검·보정은 13년(2005~2017) 동안의 유역 내 1개 수위관측소(마륵 관측소)와 5년 5개월(2012년 8월~2017년 12월) 동안의 2개 보지점(승촌보, 죽산보)의 일별 유입량 및 저수량 자료를 이용하였다. 마륵 수위관측소 유출량 검·보정 결과 Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE)와 결정계수(Coefficient of determination, R²)는 0.69, 0.79이며, 2개의 보에서는 NSE 및 R²는 0.68~0.70, 0.75~0.83으로 검·보정되었다. 이후 MODSIM 모형을 이용하여 37개년(1981~2017) 동안의 물수지 분석을 수행하였으며, 최종적으로 가뭄에 취약한 지역을 파악하고 용수별(생·공·농업용수) 공급량 및 부족량을 정량적으로 검토하는 연구가 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.628-632
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• 2012

우리나라의 최근 30년(1981-2010년)간 연 강수량은 1307.7mm로 세계 평균보다 크지만 좁은 국토면적과 높은 인구밀도로 1인당 수자원 강수량은 세계평균의 1/8에 지나지 않아 물 부족국가로 분류되고 있다. 기후 및 지형적 영향으로 매년 홍수와 가뭄이 반복되고 기상이변으로 더욱 심화되고 있는 실정이다. 최근 기후변화에 따른 저수지의 이 치수 능력을 강화하는 저수지 둑높이기 사업이 시행되고 있다. 이에 따라서 용수량이 증가함으로 치수 대책이 반드시 필요하다. 이를 위해서 반드시 체계적인 계측이 필요하고 수요 공급의 시스템적인 관리 체계가 필요하다. 본 연구에서는 저수지 유입량 및 공급량에 대한 정량적인 해석을 위해서 현재 용덕저수지에서 계측되고 있는 자료의 신뢰성 분석, 계측자료를 통해 유입량 및 공급량 분석, 이론에 의한 유입량 및 공급량 분석, 계측과 이론에 의한 무효 방류량 분석을 실시하였고, 저수지 계측 시스템의 방향을 제시하기 위해서 모의 및 계측결과의 비교를 통한 저수지 운영의 효율성 분석, 계측자료의 부족함과 이론식의 비현실성 파악, 무효방류량의 계측 필요성을 파악하였다. 이 결과를 바탕으로 Smart Water Grid의 개념을 도입하여 저수지 유역의 Proto Type을 제시하고 수자원의 효율적 운영을 위해 추가적인 계측 지점을 제안하였다. 또한 기존 시스템의 관측 및 분석 모듈을 분석하여 계측을 통한 통합적인 수자원 관리 시스템을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.224-224
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• 2022

물부족, 수질오염, 조류발생 등 효율적 물관리를 위해서는 물정보 통합이 필요하지만 부처별/목적별로 개별 생산·관리되어 물관리 현안에 효과적으로 대응하기 어려운 실정이다. 물관리 현안 대응 의사결정을 위해서는 현재 상황에 대한 정확한 인식과 장래(1,3개월) 수자원 상황을 고려한 예측·분석체계 구축 필요하며, 이를 위해서는 수원별 가용수량, 지역별 물사용량 및 회귀수량 등 지자체, 유역, 하천을 연계한 실제 물이용 정보 기반의 물배분 현황 분석체계 구축이 필요하다. 본 연구에서는 물수급 관련 수요·공급 시설의 위치를 연결하는 물수급 분석 알고리즘 개발을 통해 지형공간정보의 위상(topology) 관계를 설정하여 물수급 분석의 계산순서를 선정하고, 시계열 DB를 입력하여 전국 약 40만개 이상의 일단위 물수급 분석 정보생산체계를 구축하였다. 본 연구에서 개발된 물수급 분석 모형은 향후 물관련 이슈 지역의 용수공급능력 평가 및 디지털트윈 등 다양한 수자원 정책평가에 활용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.614-618
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• 2005

수문시계열 분석과 예측은 대부분 ARMA(AutoRegressive Moving Average) 형태의 선형적인 추계학적인 모형을 이용하였으나 자현현상이 복잡해지고 비선형적인 특성을 가짐에 따라 선형적인 해석은 수문시계열의 분석과 예측에 있어서 많은 오류를 내포하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 시도로 Chaos이론이란 개념이 사용되기 시작하였으며, 수자원분야에서는 1980년대 후반부터 물수지 방정식 및 강우유출에 대한 카오스적 특성분석 등 많은 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 영산강유역의 본류를 대표하는 나주지점을 대상으로 2003년 1월 1일 00시부터 2004년 12월 31일 23시까지 17,544개의 시수위 자료에 대하여 해당 년도의 Rating-Curve식을 적용 환산한 유출량자료에 데한 카오스적 특성을 분석하였다. 카오스적 특성을 분석하기에 앞서 원자료에 대하여 이동평균법과 Savitzky-Golay Filter를 적용하여 잡음을 제거하였으며, 1차원의 단일변량의 자료에 대한 상태공간(Phase Space)의 재건을 통하여 비교검토 하였다. 이러한 일련의 과정을 거친 자료에 대하여 상관차원법을 이용하여 영산강 유역의 나주지점의 시유출량 자료에 대한 카오스적 특성을 분석한 결과 저차원의 수렴으로 카오스 특성을 가졌다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.27-27
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• 2020

샌드댐은 주로 건조지역에서 홍수시 유량을 차단시켜 유송토사와 함께 유입된 물을 장기간 보관함으로써 모래와 물이 함께 저장되며 모래속에 저장된 물을 취수하는 방식의 특수한 저류 구조물이다. 우리나라에서는 아직 적용된 바 없으나 상수도 미급수 지역인 계곡부에서 물을 모래안에 저장하게 되면 증발로부터 오래 견딜 수 있는 장점을 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 이와 같은 계곡부 샌드댐의 실제 가뭄시 물공급 신뢰도를 평가하기 위한 분석을 수행하였다. 분석 대상지역은 춘천 서상리로 물공급 능력을 평가하기 위해 유역수문모형 SWAT-K와 저수지 유출추적을 결합한 모의모형을 개발하고 이를 적용하였다. 샌드댐의 제원을 다양하게 고려하여 최적 설계 인자를 도출하기 위해 폭, 높이, 길이 등 구조물의 제원을 다양하게 변경하며 물공급 신뢰도 95 %를 만족할 수 있는지 평가하였다. 일반적인 댐의 이수안전도 평가시에는 분석 단위기간을 5일, 10일로 하고 있으나, 본 연구에서는 유역면적이 작은 관계로 분석 단위기간을 1일로 설정하였다. 총 9년간의 분석을 수행하였고, 5 %에 해당하는 연간 약 18일의 물공급 부족이 발생하는 신뢰도를 기준으로 일 취수량 20-50 ㎥을 적용하였을 때의 물수지 분석을 수행하여 샌드댐과 기존 취수보의 규모에 따른 물공급 능력을 평가하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.7
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• pp.555-570
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• 2007

The effects of climatic changes owing to urbanization on annual water balance have been studied. In this study, 56 meteorological stations including Seoul metropolis in South Korea have been selected, and the area of study site is $314\;km^2$. The meteorological station is centrally located in the study area with a 10 km radius. Land use status of study area was examined to estimate the urbanization extent, so that annual actual evapotranspiration could be estimated. Annual runoff was estimated by annual water balance approach using the estimated annual actual evapotranspiration and measured annual precipitation. Annual actual evapotranspiration was estimated by applying experimental equation suggested by Zhang et al, (2001) which was evaluated from 250 watersheds all over the world. Study results show that reference evapotranspiration is tending upwards due to urbanization; therefore, it seems that climatic change due to urbanization may increase the amount of annual actual evapotranspiration. However, the increase of residential area due to urbanization in study area may decrease the amount of annual actual evapotranspiration. The study results indicate that urbanization effect on annual trend of precipitation was not significant. In urban area, annual runoff is directly affected by annual precipitation, and compared with annual precipitation, annual variation of actual evapotranspiration was not significant even though it was estimated by using annual precipitation. It seems that the effect of urbanization on annual actual evapotranspiration does not influence on annual runoff significantly, and that urbanization effect on annual runoff Is not significant.

• Spatial Information Research
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• v.14 no.1 s.36
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• pp.115-128
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• 2006

The aim of the study is to select and verify for development of groundwater resources using Geographic Information System(GIS). The water balance, land cover, forest, soil, elevation, slope, hydrogeology and lineament were analyzed. Using GIS, relationship between the data and groundwater yield data was analyzed and the groundwater resources potential map was made for selecting suitable area for groundwater development. Then groundwater resource potential map was verified using groundwater yield data. The verified result showed the good agreement between the potential map and groundwater yield data. The potential map can be used for groundwater management which is related to groundwater development.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.324-324
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• 2018

지구 온난화로 인한 기후변화로 점차 가속됨에 따라 이로 인한 수자원 관리의 취약성이 증가되고 있는 전망이다. 물수지 순환에서 지하수와 증발산은 수자원 총량에서 많은 부분을 차지하고 있는 인자로써, 두 인자의 정량적인 분석은 지표와 대기 시스템의 분석에서 필수적이라고 할 수 있다. 지구의 담수 중 약 30%를 차지하고 있는 것이 지하수로써 이는 토양의 수원으로도 작용할 수 있으며, 특히 지하수면이 토양과 가까울수록 토양수분에 상당한 영향을 미칠 뿐만 아니라 증발산의 변동성과도 밀접하게 연결되어 있다. 지하수위 및 수문인자의 변화는 지하수를 활용하는 농업 및 수자원 관리와도 연계되어 있으므로 지하수와 증발산의 연관성에 대한 정량적인 변화의 비교/분석이 필수적이다. 또한 식생의 종류에 따른 지하수 및 증발산의 거동이 달라지게 됨으로 이에 대한 영향 또한 고려해야 한다. 그러나 지하수와 증발산의 직접적인 관계를 규명하는 선행연구가 아직 미흡하며, 국내 수자원분야에서의 두 인자간의 직접적인 연관성에 대하여 밝힌 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 플럭스 타워 관측 지점 중 다른 지표 특성 및 식생 조건을 가진 지역을 선정하여 각 다른 특성의 관측 지점에서의 분석을 실시하고자 한다. 관측된 수문기상인자인 증발산, 강수량과 관측 지점에서 가장 가까운 지하수 측정망으로부터 획득된 지하수 자료를 활용하여 각 인자들 사이의 연관성을 비교/분석을 실시하여 수문순환에서의 이들 간의 영향 정도를 파악할 예정이다.