• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.434-434
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• 2023

다양한 지면 모형은 대기 강제력 데이터 세트에 의해 구동되며 육지의 물, 에너지 및 생지화학적 순환의 해석에 활용된다. 그 중 에너지 플럭스 교환을 추정하는 것은 극심한 가뭄, 폭염, 물 부족 등 극한 기후 현상에서 중요한 역할을 한다. 에너지 플럭스는 기상기후조건과 토지피복의 변화에 따른 영향을 받고 있는데 그 영향을 구체적으로 조사하는 것은 생태계 프로세스의 매커니즘을 구성하는 데 필수적이다. 본 연구에서는 최신버전인 Community Land Model 버전 5.0 (CLM5)를 이용하여 동북아시아 지역의 에너지 플럭스의 시공간분포를 분석하였다. CLM5의 시뮬레이션은 1991년부터 2010년까지 2.5° × 2.5° 그리드에서 실행되었고 주요 에너지 인자인 순복사량, 현열, 잠열을 모의하였으며, 실행결과는 FLUXNET의 동북아시아 사이트의 관측자료를 이용하여 모델을 검증 및 평가하였다. 대기 강제력 변수의 차이는 모의 결과에 영향을 미치기 때문에 수문인자와 토지피복유형에 따른 에너지 플럭스의 변동성을 분석하였고 잠열을 식생 증발산열과 지면 증발열로 파티션하여 연구지역에 따른 각 구성요소의 비율을 산정하였다. 20년간의 순복사열, 잠열과 온도의 시공간적 변동성의 연 추세를 분석한 결과 동북아시아의 대부분 지역에서 잠열과 온도는 소폭 증가되였고 순복사열은 중국 내륙과 몽골지역에서 감소되였다. 본 연구는 지표와 대기 사이의 에너지 교환에 대해 분석하였으며 이후 증발산 및 물 플럭스와의 연동성과 관계성 분석에 활용하여 기후변화를 이해하는 데 기여할수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.231-240
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• 2002

습지는 수문학적으로나 생태학적으로 매우 중요한 기능을 가지고 있으며, 이러한 기능에 대한 연구를 수행하기 위해서는 수문학적 측면, 즉, 물의 양과 같은 기초 연구가 중요하다. 그러나 우리나라에서는 아직 이러한 연구가 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 내륙성 습지 연구의 기반이 될 수 있는 작은 습지들에 대한 체적(V)-면적(A)-깊이(h)의 관계를 산정하고자 하였다. 이들 관계를 산정하기 위하여 우선 기본 방정식을 유도하고, 실제 대상습지에 대한 측량자료를 획득하여 모형화 한 후 Surfer프로그램을 이용해 A-h 및 V-h의 관계를 구하였다. 5개의 대상습지에 대해 방정식에 의한 추정치와 실측치를 비교한 결과, 4개의 습지는 오차가2∼11 %의 범위에 있었고 나머지는 34 %의 오차를 보였다. 작은 오차를 보인 습지는 방정식에서 가정한 단면과 유사한 양상을 보였고, 큰 오차를 보인 습지는 가정 단면과 아주 상이한 형상을 보였다. 본 연구에서 조사한 습지들 중 경사부분에서 절곡이 나타난 W3, W4, W5와 같은 경우는 체적의 오차비율이 크게 나타났는데 절곡부분을 기준으로 습지의 형상을 상하로 구분하여 체적을 재산정 하였다. 재산정 결과 오타 비율이 1∼8 % 이내로 양호한 결과를 보여 주었다. 본 연구에서 이용한 절차는 차후 우리나라 습지에 대한 V-A-h의 관계를 산정 할 때 유용한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.519-519
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• 2015

2007년 발간된 IPCC의 4차 평가보고서에서 자연재해, 환경, 해양, 농업, 생태계, 보건 등 다양한 부분에 미치는 기후변화의 영향에 대한 과학적 근거들이 제시되면서 기후변화는 현세기 범지구적인 화두로 대두되고 있다. 또한, 기후변화에 의한 지구 온난화는 대규모의 수문순환 과정에서의 변화들과 연관되어 담수자원은 기후변화에 대단히 취약하며 미래로 갈수록 악영향을 받을 것으로 6차 기술보고서에서 제시하고 있다. 특히 우리나라는 지구온난화가 전 지구적인 평균보다 급속하게 진행될 가능성이 높기 때문에 기후변화에 대한 담수자원 취약성이 더욱 클 것으로 예상된다. 따라서 지표수에 용수의존도가 높은 우리나라의 댐 저수지를 대상으로 기후변화에 따른 수환경 변화의 정확한 분석과 취약성 평가는 필수적이다. 본 연구에서는 SRES A1B 시나리오를 적용하여 기후변화가 주암호 저수지의 수환경 변화에 미치는 영향을 분석하였다. 지역스케일의 미래 기후시나리오 생산을 위해 인공신경망(Artificial Neural Network.,ANN)기법을 적용하여 예측인자(강우, 상대습도, 최고온도, 최저온도)에 대해 강우-유출모형에 적용이 가능한 지역스케일로 통계적 상세화를 수행하였으며, 이를 유역모델에 적용하여 저수지 유입부의 유출량 및 부하량을 예측하였다. 유역 모델의 결과를 토대로 저수지 운영모델에 저수지 유입부의 유출량을 적용하여 미래 기간의 방류량을 산정하였으며, 최종적으로 저수지 모델에 유입량, 유입부하량 및 방류량을 적용하여 저수지 내 오염 및 영양물질 순환 및 분포 예측을 통해서 기후변화가 저수지 수환경에 미치는 영향을 평가하였다. 기후변화 시나리오에 따른 상세기 후전망을 위해서 기후인자의 미래분석 기간은 (I)단계 구간(2011~2040년), (II)단계 구간(2041~2070년), (III) 단계 구간(2071~2100년)의 3개 구간으로 설정하여 수행하였으며, Baseline인 1991~2010년까지의 실측값과 모의 값을 비교하여 검증하였다. 강우량의 경우 Baseline 대비 미래로 갈수록 증가하는 것으로 전망되었으며, 2011년 대비 2100년에서 연강수량 6.4% 증가한 반면, 일최대강수량이 7.0% 증가하는 것으로 나타나 미래로 갈수록 집중호우의 발생가능성이 커질 것으로 예측되었다. 유역의 수문 수질변화 전망도 강수량 증가의 영향으로 주암댐으로 유입하는 총 유량이 Baseline 대비 증가 하였으며, 유사량 및 오염부하량도 증가하는 것으로 나타났다. 저수지 수환경 변화 예측결과 유입량이 증가함에 따라서 연평균 체류시간이 감소하였으며, 기온 및 유입수온 상승의 영향으로 (I)단계 구간대비 미래로 갈수록 상층 및 심층의 수온이 상승하는 것으로 나타났다. 연중 수온성층기간 역시 증가하는 것으로 나타났으며, 남조류는 (I)단계 구간 대비 (III)단계 구간으로 갈수록 출현시기가 빨라지며 농도 역시 증가하였다. 또한 풍수년, 평수년에 비해 갈수년에 남조류의 연평균농도 상승폭과 최고농도가 크게 나타나 미래로 갈수록 댐 유입량이 적은 해에 남조류로 인한 피해 발생 가능성이 높아질 것으로 예상된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제24권4호
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• pp.194-208
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• 2021

임진강 상류 북한지역에 위치한 황강댐은 약 3억 5천만m³ 규모의 저수지를 가지고 있으며, 하류로의 발전방류 이후 방류량 일부를 도수하여 예성강 유역의 생활, 공업, 농업용수를 공급하고 있는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 황강댐의 유역변경식 용수공급으로 인해 임진강 하류로 흘러내려 오는 유량이 감소하여 우리나라의 용수공급, 하천유지유량, 수질 및 생태환경에 부정적인 영향을 미치고 있다. 하지만 남북접경지역의 특성상 수문자료의 공유가 원활하지 못하고 황강댐의 운영방식을 알 수가 없으므로 하류부 남한측 지역의 피해위험이 상존하고 있다. 이에 본 연구에서는 광학 원격탐사 영상을 기반으로 보정된 수문모형과 물수지 분석을 통해 장기유출 개념의 월별 도 수량을 산정하였다. 2019년 1월부터 2021년 9월까지의 물수지 분석결과 황강댐의 평균 도수량은 29.2m³/s로서 이는 연간 9.22억 톤에 해당하는 수자원 양이며, 황강댐에 유입되는 연평균 유입량인 20.2억 톤 중 45.6%를 차지한다.

• 생태와환경
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• 제51권1호
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• pp.105-123
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• 2018

우리나라의 수자원관련 인공위성 영상정보의 활용능력은 현재 선진국대비 20~30% 수준에 머무르고 있다. 지금까지 수자원분야에서 인공위성영상의 대부분의 활용은 수문모형의 입력자료로서 토지피복도를 사용하는 수준이다. 이 또한 2000년대 건설교통부 '유역조사사업'을 통하여 미국의 Landsat 영상을 활용하여 전국적으로 1975년부터 2000년까지 5년 간격의 기본적인 토지피복도 (USGS level 1~30 m 해상도)를 작성하여 이를 보급한 것으로부터 정착되었다 (국가수자원관리종합정보시스템 http://www.wamis.go.kr/). 2000년 이후로는 환경부가 토지피복도를 제작 공급하는 부처로 구분되어, 이후의 자료로는 2008년 10 m 해상도의 토지피복도가 구축되어 있다. 한편 2000년부터 위성영상을 획득하기 시작한 Terra/Aqua MODIS 위성은 영상정보 활용의 획기적인 전환점을 만들었다고 할 수 있다. 웹상에서 제공하는 다양한 수자원/수문관련 공간정보들이 거의 실시간으로 제공되고 있는 것이다. 공간해상도 또한 250~1,000 m 수준이라 수자원분야에는 충분히 활용이 가능하며, 상세화 (Downscaling) 기술을 개발하여 정보의 수준을 끌어올리기도 한다. 정부는 2005년 8월 국가과학기술위원회에서 '미래 국가유망기술 21'을 확정하였는데, 21개 핵심분야 중에서 공공성 (국가안위 위상제고)을 고려하여 "전지구 관측 시스템과 국가자원 활용"을 선정한 바 있다. 특히 '우주와 지구', '정보와 지식', '안전', '국토관리 및 사회인프라'기술분야에서 제안된 기술들 중에는 원격탐사기술을 중심으로 구성하여, 미래의 원격탐사기술이 수자원분야에 활용될 것을 고지한 바 있다. 이에 건설교통부는 2006년 5월 '국토이노베이션기술개발사업'을 추진하면서 건설교통 R&D 혁신로드맵의 "재해예방 및 감지기술 분야"에서 홍수재해 예방시 원격탐사기술이 큰 비중을 차지하는 것으로 제안한 바있다. 한편, 2013년에는 국토교통부 국토교통과학기술진흥원에서 '위성정보를 활용한 글로벌 수자원 감시, 평가, 예측시스템 개발'을 위한 기획을 거쳐 2014년 7월 '국토관측센서 기반 광역 및 지역 수재해 감시 평가 예측기술 개발 연구단 (2014~2019)'이 발족되었다. 기술개발 내용으로는 위성정보 기반의 수문기상인자 산출기술, 미계측유역 수자원변동 분석기술, 수문학적 가뭄감시 및 전망기술, 하천건천화 추적기술 등이 포함되어, 수자원분야에서 원격탐사기술의 획기적인 발전이 기대되고 있다. 또한, 정부는 2020년대에 수자원 전용위성을 쏘아올릴 계획을 가지고 있어, 인공위성영상을 활용한 연구는 급성장할 것으로 예상된다. 현재 원격탐사 기술개발을 위한 다양한 위성영상 분석소프트웨어 (PG-STEAMER, ERDAS, ER-MAPPER, IDRISI, ArcGIS 등)들이 적정한 가격으로 개발되어 있으므로, 분석툴에 대한 물리적인 환경은 갖추어져 있다고 볼 수 있다. 지난 30여년 동안 GIS를 이용한 다양한 수자원 관련연구가 정착되어 온 것과 마찬가지로, 이제 원격탐사관련 위성영상정보의 활용연구가 활성화되어 다양한 기술개발을 통한 수자원분야의 우주기술시대를 맞이하기를 기대해 본다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권2호
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• pp.163-172
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• 2008

하천의 유황특성을 평가 하는 것은 하천생태계의 인위적인 변형을 이해하고 예측하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 댐 건설에 따른 하류하천의 영향을 분석하고자 수문변화 지표모형을 이용하여 용수 전용댐인 영천댐을 대상으로 댐 건설전 후의 유황변동을 분석하였다. 분석결과는 다음과 같다. (1) 월 평균유량은 갈수기와 홍수기 모두 댐건설 후 감소하였다. (2) 연 극치유량의 크기와 기간 분석결과, 댐 건설전 후의 1일 최소유량은 $3.48m^3/sec$와 $0.89m^3/sec$ 이였으며, 1일 최대유량은 $833.1m^3/sec$와 $672.1m^3/sec$ 이었다. (3) 연극치 유량의 발생시기 분석결과, 최소유량의 Julian Day는 댐 건설전 180 일(6월), 댐 건설 후 257 일(9월)이었으며, 최대유량의 Julian Day는 댐 건설 전 209 일(7월), 댐 건설 후는 217 일(8월)에 발생하였다. (4) 홍수맥파의 빈도와 기간의 분석결과, 저맥파(Low Pulse)의 발생횟수는 댐 건설전 3회, 지속기간은 23 일, 댐 건설 후에는 7회, 지속기간 61 일이었으며, 고맥파(High Pulse)의 발생횟수는 댐 건설 전 4회 지속기간은 2 일, 댐 건설후에는 2회 1.2 일로 분석되었다. (5) 변화율과 빈도의 분석결과, 상승율은 댐 건설 전, 후의 각각 39.27 %와 19.36 %로 댐 건설 전에 수문변동이 크게 발생하였으며, 감소율은 각각 -15.85 %와 -8.16 %로 분석되었다. (6) 분산정도를 변동계수로 분석하였으며, 1일 최소 최대유량은 0.9054에서 0.6314와 1.0440에서 0.9617로 모두 감소하였으며, 연 극치유량 발생시기는 댐 건설전 후 최소유량은 0.269에서 0.282, 최대유량은 0.069에서 0.153으로 댐건설이후 변동계수가 증가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권4호
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• pp.319-329
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• 2009

홍수피해를 경감시키고 홍수조절을 목적으로 계획되는 홍수조절용댐의 경우 홍수 발생 기간 외에는 상류와 하류 하천간의 흐름 차단을 억제하고 상류로부터 유입되는 유사가 댐 상류 부분에 퇴적되는 현상을 방지하기 위해 댐에 상시 개방되어 있는 배사관을 설치하기도 한다. 국내에서는 임진강 유역의 홍수피해 저감을 위해 건설되는 한탄강홍수조절댐에 배사관과 생태통로를 설치하도록 계획되었다. 본 연구에서는 1차원 HEC-6 모형을 이용하여 한탄강홍수조절댐 건설로 인한 댐 상류의 퇴사현상을 댐 건설 전의 현상과 비교 분석하였으며 연평균유량 조건뿐만 아니라 연간 유량변동을 고려한 대표유량수문곡선을 적용하여 퇴사현상을 모의하였다. 수치모의 결과, 댐 건설로 인한 하류단 수위 변화가 발생하더라도 하상변동의 영향은 댐에서 상류 2 km 구간을 넘지 않는 것으로 나타났다. 또한 댐 건설 후 배사관의 설치 유무에 따른 배사관 주변과 댐 상류 하상 변화를 예측하기 위해 2차원 RMA2 및 SED2D 모형을 이용하였으며 한탄강홍수조절용댐의 댐 저부에 설치된 배사관의 배사효과는 저수지 내의 퇴적고를 저감시키는 효과가 있는 것으로 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제24권2호
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• pp.163-174
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• 2015

도시화로 인하여 자연적인 물순환이 파괴되었고 이는 도시 홍수 등의 문제를 야기하였다. 이를 해결하기 위해, 개발 이전의 상태로 물순환을 회복하는 것을 목표로 하는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되었다. 기존의 LID관련 연구는 주로 유출 저감 효과에 집중되어 있었으며 강우 유형에 따른 LID 기법별 효과에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 수문 모의를 통하여 LID의 물수지 개선 효과를 강우 및 공간 유형별로 정량적으로 평가하는 것을 목표로 하였다. 경기도 하남의 택지개발지구의 한 블록을 연구 대상지로 하여, 개별 LID시설의 모의가 가능한 STORM모형을 사용하였다. 강우 유형은 강우 강도에 따라서 두 가지로 구분하였으며 모의한 LID시설은 옥상녹화, 투수성 포장, 식생수로에 한하였다. 연구 결과 LID의 물수지 개선은 극한 강우 사상보다 낮은 강우강도의 강우에 더 효과적이며 기법별로는 낮은 강우강도일 때에는 투수포장, 높은 강우강도일 때에는 생태수로가 가장 낮은 유출률과 높은 침투율을 나타냈다. 본 연구 결과는 향후 물순환을 고려한 공간 계획 시 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권6호
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• pp.419-429
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• 2023

본 연구의 목적은 미래 기후변화에 따른 담수호의 종합적 수자원 관리를 위하여, 이수-치수-수질을 모두 고려한 평가지표를 설정하고, 로버스트 의사결정 기법을 활용하여 담수호 관리수위 별 변화를 분석하고 평가하는데 있다. 기후변화에 따른 유입량 변화와 이에 따른 호소 수문, 수질 변화를 모의하기 위해 유역-호소 연계모델을 활용하였다. 관리수위는 -1.7 El.m부터 0.3 El.m 까지 5개의 대안을 설정하고 ACCESS-CM2 a Global Climate Model의 SSP1, 2, 3, 5 시나리오에 따른 변화를 평가하였다. 로버스트 의사결정을 위해 기간신뢰도 기반 이수-치수-수질 지표를 성과지표로 산정하고, 후회도를 결정지표로 최소의 최대후회도를 가지는 대안을 산정하고자 하였다. 대안 별 평가 결과 -1.2 El. m가 최적 관리수위로 산정되었다. 관리수위를 높게 설정할수록 치수적 실패에 낮게 설정할수록 이수적 실패에 가까워지는 것으로 나타났으며, SSP5 시나리오에서 가장 많은 실패가 발생하였다. 수질 부문에서는 관리수위를 상승시킬수록 저수지 체적 증가로 수질 변화가 적게 나타났으며, 낮출수록 수질 변화가 크게 나타났다. 하지만 현재 담수호의 수질 상태가 좋지 않아 관리수위를 상승시켜 수질 변화가 적었을 때 실패가 더 자주 발생하였다.

• 생태와환경
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• 제33권2호통권90호
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• pp.109-118
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• 2000

서해안의 신도시 및 산업단지 근교에 위치한 시화호에서 유입지천 부근의 상류부터 최하류에 해당하는 수문까지 8개 지점에서 1999년에 수중 무기영양염과 식물플랑크톤 변동을 매월 1${\sim}$2회씩 조사하였다. 수환경 요인 중 NH$_{4}$, SRP 및 SRSi의 평균농도는 각각 522.7 ${\mu}$g N/l, 9.8 ${\mu}$g P/l 및 0.16 mg Si/l수준이었다. 무기영양염은 유역에서 강우가 있은 직후에 호소내부로 다량 유입되어 수질을 매우 악화시켰고 상류에서 하류로 갈수록 급격하게 감소되는 경향을 보였다. 반면에 NO$_{3}$는 상${\cdot}$하류간에 큰 차이가 없었고 동계에 비교적 높았다. Chl-a는 평균값이 37.2 ${\mu}$g/l (최대 142.5 ${\mu}$g/l)로서 상류부에서 높았고 증감 양상으로 볼 때 NH$_{4}$, SRP 및 SRSi 영양염의 변동과 밀접한 관련성이 있었다. 식물플랑크톤은 추계와 동계에 규조류와 프라시노조류가 많았고 하계에는 와편모조류가 풍부하였다. 계절에 따른 주요 우점종은 규조류 Skeletonema costatum, 와편모조류 Prorocentrum minimum, 은편모조류 Chroomonas spp., 유글레나조류 Eureptiella gymnastica 및 프라시노조류 Pyramimonas spp.가 해당하였다. 시화호는 해수유입 후에 중${\cdot}$하류와는 달리 상류부에서 풍부한 영양염을 기반으로 만성적인 식물플랑크톤의 대발생이 지속적으로 관찰되고 있어 생태학적 관점으로 볼 때 이에 대한 유입하천의 수질관리가 매우 중요하고 시급한 것으로 판단되었다. 남조세균의 활력이 떨어질 때 그 역할이 더욱 두드러진다는 사실을 알 수 있었다.온(9.11%), 총 인(7.67%), 엽록소 a (6.20%)가 양의 영향을 나타내었다.리고 NO$_{2}$-N (19.75%)가 양의 영향을, NO$_{3}$-N (28.30%)가 음의 영향을 미치고 있으며, 기수역(정점 5${\sim}$정점 12)에서는 수온(29.49%), NO$_{3}$-N (28.27%) 그리고 NO$_{2}$-N (22.87%)가 양의 영향을 미치고 있는 반면, 전도도 (30.18%)와 DO (13.53%)는 음의 영향을 미치고 있었다. 보인다.업용 저수지의 수질예측에 있어는 복잡한 유출모형이나 유역모형, 호소수질모형 등을 사용하기보다는 본 연구에서와　같이 기존자료를 분석하여 도출한 경험적 관계식을 사용하면 비교적 적은 노력으로도 상당히 신뢰성있게 예측하여 수질관리에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.가 정화효율과의 상관관계보다 좀더 유의성 있게 나타났다. 이것은 높은 수리학적 부하조건이 영양염류 등의 정화효율에는 크게 영향을 미치지 않음을 보여주고 있으며, 따라서 비교적 낮은 농도의 영양염류를 가지고 있고, 많은 처리수량을 요구하는 부영양화된 저수지의 수질개선을 위해서는 높은 수리학적 부하조건에서 시간당 정화량을 늘리는 관리방법이 경제적이며, 이에 초점을 맞추어 나가야 할 것으로 사료된다.도로 검출되어 이를 고려한정수공정의 관리가 필요하리라 생각된다.$yr^{-1}$)의 71%가 감소되어야 할 필요성이 제기되었다. 또한 여름철 심층 산소 고갈이 야기되었고, 이 시기에 퇴적물로 용출된 인이 식물플랑크톤 성장에 이용될 수 있기때문에 퇴적물에 대한 관리도 수행될 필요가 있다.rsity)지수는 2000년 7월에 2.22로 가장