• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.267-267
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• 2020

농업유역은 농업 활동이 이루어지는 농경지와 산림지, 주거지 등으로 구성되어 있으며, 농경지에서 필요한 물을 확보, 공급하기 위한 수원공시설이 위치하고 있다. 수원공은 하천수 및 지하수를 저류, 취수하여 관개 지구에 공급하게 되는데 이로 인하여, 상, 하류 하천유황이 증가하거나 감소하게 된다. 물순환이란 비나 눈이 내려 침투, 유출, 증발산 등의 과정을 통해 공간적, 시간적으로 변화하며 이동하는 자연적인 현상을 말하며, 상하수도 등 배수시설의 영향에 따라 발생하는 인공계 물순환도 광범위한 물순환에 포함된다. 최근 불투수면의 증가, 과도한 지하수 사용 등으로 인해 하천의 건천화, 지표유출량 증가 등 물순환 구조가 왜곡되고 있으며 왜곡된 물순환 회복을 위해 물순환 선도도시 조성, 물순환 회복조례가 신설되는 등의 노력이 있었다. 물순환 선도도시 조성 및 회복조례는 불투수면의 저감, LID 기법 적용 등을 통한 물순환 개선에 초점을 맞추고 있으나, 농업유역의 물순환은 농경지와 농업용수 공급을 위한 수원공에 큰 영향을 받아 이를 통한 물순환 개선에 초점을 맞춰야 한다. 본 연구에서는 농업유역의 농경지 및 수원공 관리방안에 따른 유역 단위 물순환 변화를 평가하고자 하였다. 이를 위해 모듈 기반 농업유역 수문모형을 통해 농업유역 물순환을 모의하였으며, 물순환율 개념을 통해 유역 단위 물순환 변화를 평가하였다. 물순환율은 환경부에서 제시한 (1-직접유출률) (%)의 식과 농업유역 특성을 반영한 농업유역 물순환율 두 가지를 통해 평가하였다. 농업유역 수자원 관리방안은 수원공인 농업용 저수지의 제한 수위운영에 따른 효과와 농경지는 관개 지구에 물꼬 및 담수심 관리방안을 적용하였으며 각 관리방안에 따른 물순환율을 도출하였다. 농업용 저수지는 제한 수위운영을 통한 유역 물순환 개선 효과를 확인하였으나 관개 지구에 적용한 물꼬 및 담수심 관리방안의 효과는 미비한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.100-104
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• 2005

본 연구에서는 도시의 급격한 발달로 인해 왜곡된 물순환을 나타내고 있는 도림천 유역에 대해서 물순환 회복을 위한 대안 중 침투증진시설의 효과에 대한 모의를 수행하였다. 물순환 모의는 도시유역의 물순환 정량화를 목적으로 개발된 WEP(Water and Energy transfer Processes) 모형을 이용하였으며, 침투증진시설로는 침투트랜치와 투수성 포장재의 설치효과를 분석하였다. 물순환 회복효과는 도시개발 이전의 유출특성과의 비교를 통해 평가하였으며, 이를 위해 1975년의 토지이용도로 도시개발 이전의 물순환 모의를 수행하였다. 모의결과 도시화에 의해 불투수율이 과거보다 $18.7\%$ 증가한 것을 알 수 있었으며, 이로 인해 첨두시간은 감소하고, 첨두 및 총유출량은 증가한 것으로 나타났으며, 침투량과 기저유출량이 감소한 것을 확인할 수 있었다. 침투증진시설의 설치효과는 침투트랜치와 투수성 포장재의 개별적인 설치보다는 두 가지를 함께 적용했을 경우에 도시개발 이전의 유출특성에 근접하는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.367-367
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• 2023

2022년 중부권은 집중호우에 의해 큰 피해를 입었다. 2022년 서울의 강수량은 1775.3mm로 30년(1993~2022년) 연평균 강수량(1429.6mm)을 상회하였고, 6월~9월에 1412.4mm로 약 80%의 강수량이 집중되었다. 또한, RCP(Representative concentrate pathways) 기후변화 시나리오에 따르면 2100년까지 강수량과 강우지속시간이 지속적으로 증가할 것으로 예측하고 있다. 뿐만 아니라, 도시화는 지속적으로 불투수면적을 넓히고 있어, 도시지역의 홍수피해는 점차 가중될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 도시지역 불투수면적의 투수화를 통해 강수량을 지표하로 침투시켜 지표유출을 저감하는 방안을 연구하였다. 대상지는 부산광역시 신도시 개발지역으로 30년 강우자료를 이용하여 무강우 지속시간, 독립 강우사상의 구분, 강우사상의 지속시간 및 분포 등을 분석하여 빗물관리목표를 설정하였다. 해당 빗물관리목표를 만족시킬 수 있는 규모의 저영향개발 시설을 적용하였고, 도시지역의 개발 전, 개발 후, 저영향개발 기술 적용 후의 단계로 구분하여 모의분석을 수행하였다. 개발 전의 물순환 회복률을 100.0%로 기준을 설정하고, 모의분석 결과 개발 이후 38.1%로 물순환 회복률이 급감하였으나, 저영향개발 기술 적용을 통해 약 92.0%로 회복되는 것을 확인하였다. 이후 연별, 월별 물수지 분석을 통해 물순환 회복률과 지표유출 저감 정도를 비교 분석하였다. 이상의 결과를 통해 저영향개발의 적용으로 도시화와 집중호우로 인한 도시지역의 수해를 일부 저감시킬 수 있을 것으로 판단되고, 대상지역 개발 전의 물수지 상태 회귀를 통해 지속가능한 발전이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.58-58
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• 2021

물은 비, 눈의 형태로 지표면에 공급되며, 빗물이 땅속으로 침투, 저류되고 지표 및 지하흐름을 통해 강이나 바다로 유입되고 다시 증발산을 통해 순환 시스템을 이룬다. 또한, 물은 생명체의 생존에 필수적이며, 건강한 문순환 체계의 균형을 이루는 것이 안정적으로 물을 공급하는 것과 밀접한 관계가 있다. 최근 범지구적으로 기후변화 현상이 나타나고 있으며, 우리나라는 지난 50년간 도시화를 통해 수계와 임야를 제외한 전 국토에서 불투수면적이 22.4%를 차지한다(ME, 2016). 이와 같은 경향은 도시지역의 물순환 및 인프라에서 침수, 가뭄, 비점오염, 침투량 감소 등과 같은 수재해 문제의 우려가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 물관리 일원화와 관련하여 다양한 정책들이 마련되고 있으며, 또한 도시개발 이전의 상태로 회복하기 위한 저영향개발 기술 및 도시지역의 현재 상태를 평가하기 위해 각 분야에 따른 지표 선정에 관한 다양한 연구가 진행되고 있다. 기존 연구사례에서는 대상 도시 내 물순환 체계 회복을 중점적으로 연구가 진행되었다. 물순환 체계는 수계별로 상·중·하류에 따라 인구밀도, 급경사에 따른 돌발홍수, 내수침수, 우수배제 등과 같은 문제가 도시별로 상이하게 발생하며, 추후 이와 관련된 연구가 필요하다. 본 연구에서는 우리 나라 수계에서 대표적인 한강, 낙동강, 금강, 영산강을 대상으로 각 도시에서는 입지특성에 따른 대응방법을 마련하기 위한 기초자료로써 4개의 수계로 구분하여 상·중·하류별로 위치한 도시지역의 물순환 및 인프라에 대해 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.749-759
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• 2022

기후변화로 인한 이상기후 현상 증가와 도시화로 인한 불투수면의 증가로 인해 유역 물순환 관리 패러다임이 변화하고 있는 실정이다. 국내외에서는 물순환 왜곡현상을 억제해 줄 수 있는 저영향개발기술을 기반으로 연구가 지속적으로 진행중이다. 본 연구에서는 저영향개발 적용을 하기에 앞서 물순환 왜곡현상을 반영할 수 있는 요소 P, S, R값을 산정하여, 낙동강 유역을 대상으로 148 소유역별 PSR 지수를 산정하였다. PSR지수는 토지피복도 1975년을 기준으로 2019년 현재까지의 불투수면 변화율을 나타내는 압력지수 P, 기준에서 현재까지 각 소유역별 물순환 변화율을 나타내는 현상지수 S, 현시점에서 저영향개발 적용가능 면적 대책지수 R을 산정하여, 표준거리 d값 산정을 통해 PSR지수를 산정한다. PSR 지수값이 낮을수록 우선 관리 유역에 해당하며, 물순환 회복 우선 관리 유역으로는 1(서낙동강A), 2(낙동강하구언), 87(신천하류), 90(금호강하류), 91(진천천), 147(서낙동강B) 등 순으로 산정되었다. 대권역내 소유역별 물순환 우선관리 순서에 따라 효율적으로 저영향개발요소를 적용하면 물순환 왜곡현상 회복에 기여할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.195-195
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• 2022

도림천의 최상류인 관악산 유역에 서울대학교 관악캠퍼스가 건설되었다. 이로 인해 물순환은 기존의 자연 상태에서 점점 변해 왔는데, 이는 하류 도림천의 홍수 및 수질 오염의 피해를 증가시켰다. 도시화된 서울대학교 관악캠퍼스의 물순환 회복은 하류 홍수피해 방지와 지속 가능한 친환경 캠퍼스를 위해 중요하나, 이에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 SWMM(Storm Wastewater Management Model)을 활용하여 캠퍼스 내 물순환 현황을 시간과 공간에 대해 정량적으로 파악하고, 물순환 회복을 위해 지속 가능한 효율적인 시스템을 구현하고자 한다. 먼저 유역 현황 조사와 함께 SWMM 구축에 필요한 수문·기상학적 변수와 물리적 매개변수를 확립하였다. 수문·기상학적 변수로는 기상관측장비 ATMOS-41의 설치와 기상청 자료로부터 수집하였으며, 물리적 매개변수는 환경부의 자료를 활용하였다. 그 후, 서울대-도림천 배수분구에 대해 SWMM을 적용하여 월별로 유출량, 침투량, 그리고 증발산량을 모의하였다. 시간에 따른 물순환 분석의 경우 강수량 자료와 불투수율의 변화 정도에 따라 월별 물수지 비율을 파악하고, 공간에 따른 물순환 분석의 경우 동일한 기간에 대해 분할한 16개의 소유역 별 유출량과 유역의 평균 유출량을 비교하여 분석하였다. 대상 유역의 월별 물수지 비율을 모의하는데 효율성을 높이고자 배수 구역 및 관망을 세밀하게 나눈 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 분석하였다. 그 결과, 시간에 따른 연평균 물수지 비율의 차이는 2020년 모의 결과와 최근 5년 평균(2015~2019년) 모의 결과 비교 시 각 물수지 항목별로 0.47~2.34%의 차이를 보였다. 공간적으로는 16개 소유역 중 저류시설을 포함한 9개 소유역의 표면 유출량이 유역의 평균 유출량보다 많게 모의 되었다. 또한, 유역을 구성할 때보다 관망을 구성할 때 높은 정확성이 요구됨을 알 수 있었다. 본 연구는 ATMOS-41을 통한 지속적인 수문·기상학적 요소의 모니터링과 SWMM 모델 구축을 통해 앞으로도 변경사항을 추가함으로써 친환경 캠퍼스로의 전환에 이바지할 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.413-413
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• 2017

도시화로 인한 불투수면적의 증대는 지하수함량 감소, 도시열섬화 증가 및 도시 하천의 건천화를 발생시켰으며, 최근들어 이러한 문제를 해결하기 위해 지자체를 중심으로 도시지역의 물순환 회복을 위한 노력이 증가하고 있다. 또한 도시개발에 따른 물순환 왜곡 문제를 해결하고자 개발단계에서부터 도시개발에 필요한 물순환 목표를 설정하여 도시를 개발하는 수변도시 및 물순환 도시를 계획하고 있다. 이러한 수변도시의 물순환 설계시 고려해야할 사항으로 강우의 발생으로 인한 빗물은 소유역별 분산관리를 통해 발생지점에서 해결할 수 있도록 하는 방안과 개발되는 대상지역의 물순환을 개발 이전의 물순환 체계에서 크게 변화가 없도록 개발하는 방안이 제시되고 있다. 이를위해 저영향개발과 같은 비점오염 처리 시설과 더불어 LID 시설이 추가된다면 좀더 합리적인 물순환 과정에 도달할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 K-water에서 수변도시로 개발하고 있는 송산그린시티사업의 동측지구를 대상으로 물순환 계획 및 설계에 대하여 검토하고 분석하였다. 기존 물순환 계획이 수립되어 있는 도시의 주요내용을 검토하였으며, 향후 분석결과를 실제적으로 적용할 때 발생할 수 있는 문제점에 대한 고려사항을 제시하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권1호
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• pp.107-114
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• 2017

고분자전해질 연료전지(PEMFC: polymer electrolyte membrane fuel cell)는 일산화탄소(CO)나 황화수소($H_2S$)가 포함된 연료가 주입될 경우 성능이 저하된다. 일반적으로 멀캅탄 계열의 부취제가 첨가된 탄화수소를 개질하여 생성된 수소에는 미량의 황화수소가 포함되어 있다. 본 연구에서는 황화수소를 수소에 첨가하여 anode에 주입하였을 경우에 연료전지 성능에 미치는 영향을 파악하고, 3가지 다른 회복방법인 순수 수소 주입법, 전위 순환법과 물 순환법을 적용한 경우의 회복률을 비교하여 보았다. PEMFC의 성능은 전기화학적 방법인 polarization curve, electrochemical impedance spectroscopy (EIS)와 cyclic voltammetry (CV)를 사용하여 분석하였다. 피독에 대한 회복방법인 순수 수소 주입법과 전위 순환법을 사용한 경우에는 회복률이 적었고, 물 순환법을 사용한 경우에는 초기에 대비하여 약 95% 이상 성능이 회복된 것을 확인하였다. 직접적으로 피독에 노출된 anode에 물을 흘린 경우의 성능회복률이 높았으며, cathode에 흘린 경우에도 물의 crossover에 의한 효과로 전위 순환법보다 우수한 회복률을 보였다. 이러한 연구결과로부터 황화수소 피독에 대한 회복기법을 구축함으로서 연료전지의 내구성을 향상시킬 수 있고, 불순물이 미량 함유된 저가 수소의 사용을 가능하게 함으로서 연료전지 보급에도 기여할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.125-125
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• 2017

우리나라는 도시의 집중화 현상이 점차 심화되고 있으며, 기후변화에 따른 기상 수문학적 영향으로 인해 집중호우, 홍수 등 수재해 증가, 가뭄으로 인한 물 부족 및 물 자급율 저하로 도시의 수원 다원화 및 재활용에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근들어 이러한 문제점을 인식하고 각 지자체 별 도시의 건전한 물순환을 회복시키기 위한 노력이 이루어지고 있다. 서울시는 서울특별시 빗물관리 기본계획을 수립하였으며, 수원시는 2013년부터 레인시티를 본격적으로 도입하였고, 환경부는 5곳의 물순환 선도도시를 공모하여 선정하였다. 또한 한국토지주택공사에서는 LID 분산형 빗물관리 기준을 수립하여 지구단위계획지침에 토지이용별 빗물관리 기준을 명시 하였으며, K-water는 에코델타시티와 송산그린시티 개발사업을 수행하면서 도시개발부터 건전한 물순환체계를 유지하기 위하여 저영향개발 기법을 적극 활용하기 위한 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 수변도시 및 물순환 도시에 대하여 소개하고 수변도시, 물순환도시를 정의할 수 있는 여러 방향에 대한 고려사항을 제시하여 물순환 도시에서 검토되어야 할 사항을 확인하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.378-378
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• 2018

우리나라의 다목적댐 저수지 운영기준은 홍수기에 발생한 유입량에 의존하고 있으며 최근들어 빈번하게 발생하고 있는 가뭄으로 현재 기준으로는 안정적 용수공급을 하기 힘든 상황이다. 이러한 가뭄에 의한 용수부족을 사전에 대비하기 위해 국토교통부에서는 댐 용수부족 대비 용수공급 조정기준을 제시하였다. 기준에 의해 가뭄시 다목적댐에서는 4단계의 가뭄단계(관심, 주의, 경계, 심각)로 관리되며 용수제한공급이 시행된다. 하지만 가뭄단계 해제시 다소 보수적인 기준으로 인해 용수제한공급으로 인한 피해를 최소화하기 위해 가뭄단계별 해제기준을 개발하였다. 본 연구에서는 AR5 RCP 4.5/8.5 26개 시나리오를 분석하여 기간신뢰도와 공급신뢰도를 산출하고 하위 시나리오와 median 값을 가지는 시나리오를 선정하여 해제기준을 적용하였다. 기간 공급신뢰도, 회복도 및 취약도와 추가공급가능량 및 용수 추가공급가능일수를 통해 용수공급능력을 평가하였다. 시나리오별로 용수공급 실패기간 유지일수에 따라 기간 공급신뢰도와 회복도 및 취약도가 상이하게 분석되어 향후 미래 기후변화시나리오 적용 분석시 적절한 기후변화 시나리오의 선정이 필요할 것으로 판단된다.