• 한국습지학회지
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• 제15권1호
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• pp.43-50
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• 2013

미국 캘리포니아 주의 Searsville 호수와 인근 생태습지의 지하수-지표수의 상호작용을 3차원 지하수 수치 모형을 사용하여 모의하였다. 특히, 호수 수위의 급격한 저하가 호수를 둘러싸고 있는 생태습지의 지하 수위를 어떻게 변화시키는지에 대해 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 모의 결과, 모형에 적용된 다양한 대수층의 수문지질학적 매개변수에 상관 없이 습지의 생태에 큰 영향을 줄 정도로 지하수위의 변화가 크지 않다는 결론을 도출하였다. 이러한 연구 결과는, 댐 및 보의 수문 개방, 가뭄 등으로 인한 지표수위의 급격한 저하에 따른 주변 생태습지에서의 지하수위 및 이에 큰 영향을 받는 생태계의 변화에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.51-51
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• 2021

환경생태유량은 수생태 건강성 유지를 위한 최소한의 유량으로 K-water에서는 유량증분방법론 기반의 1차원 물리적 서식처 모형인 PHABSIM(Physical habitat simulation system)을 이용해 고시지점에 대해 환경생태유량을 산정하여 제시하고 있으나, PHABSIM을 이용하여 환경생태유량을 산정하기 위해서는 지형, 수문 및 어류조사와 같은 현장조사를 지속적으로 실시해야한다는 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 안동댐 하류유역(4,565.7 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and water assessment tool)과 PHABSIM을 연계하여 수문모형을 이용한 유량 모의에 따른 대상 어종의 환경생태유량을 산정하고자 한다. SWAT 구축을 위해 DEM과 토양도 및 토지이용자료와 유역 내 위치한 7개의 기상관측소에 대한 40년(1980~2019)의 기상자료를 수집하여 적용하였으며, SWAT의 검보정을 위해 유역내 위치한 2개의 다목적 댐(안동댐, 임하댐)의 실측 운영자료와 1개의 수위관측소의 유량자료를 수집하였다. PHABSIM의 경우, 안동댐 하류유역에 대한 하천정비기본계획 보고서에 기반하여 지형자료를 입력하였으며 문헌조사를 통해 대상어종의 서식적합도지수를 수집하여 적용하였다. 3개 지점에 대한 SWAT 검보정결과, 평균 R², NSE 및 RMSE는 각각 0.51~0.76, 0.47~0.74, 0.61~1.84 mm/day로 나타났다. PHABSIM과의 연계를 위해 검보정된 SWAT의 하천유량에 대해 유황분석을 실시하였고, 산정한 Q10과 Q355를 유량의 최대·최소 범위로 설정하여 PHABSIM의 유량 경계조건으로 활용하였다. 이를 이용하여 SWAT과 PHABSIM의 연계모델링 적용성을 평가하고 대상어종의 환경생태유량을 산정할 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.31-31
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• 2019

잎의 생태 계절학적 변화는 지상의 탄소/질소 순환에 큰 영향을 미칠 뿐 아니라 토양 수분, 증발산과 같은 물 순환에 중요한 인자로 작용한다. 이를 모의하기 위하여 많은 지면-생태 생태모형들이 개발되어져 왔지만, 자연현상을 충분히 이해하지 못함으로 인하여 모델 결과값과 실제 관측 값에 차이가 발생된다. 이러한 한계점을 해결하기 위하여 실제 모형과 관측되어진 자료를 실시간으로 융합하는 자료동화 기법이 개발되어져 모델들의 오차를 줄여주거나, 실제 모델의 파라미터들을 보정하는데 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 지상기후모형인 Community Land Model(CLM)을 기반으로 하여 2003년부터 2010년까지 동아시아지역을 대상으로 연구를 진행하였다. 지면-대기-해양 모델로부터 발생되어진 40개의 앙상블 기상자료를 이용하여 도출된 잎면적 지수와 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 잎면적 지수를 실시간으로 융합하는 앙상블 칼만 필터기법을 이용하여 잎면적지수 자료동화가 생태 생태 수문에 미치는 영향을 알아보았다. 특히 잎면적 지수 자료동화가 동아시아 지역의 가뭄에 미치는 영향을 평가하기 위하여 1~3 m 의 토양수분의 변화를 이용하여 가뭄을 정의하였다. 이러한 토양수분 가뭄을 시 공간적으로 나타내어 동아시아지역의 가뭄의 기간, 심도 와 같은 가뭄을 특성을 이해하여 보고자 하였으며, 잎면적 지수 자료동화가 가뭄에 미치는 영향을 알아보았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.764-769
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• 2009

하천과 바다가 만나는 하구는 자연적인 기능 뿐만 아니라 공학적인 측면에서도 매우 중요한 자원이다. 우리나라는 국토의 개발에 따른 용수 사용의 증가, 홍수재해대책 등으로 인해 한강을 제외한 4대강에 하구둑을 건설하였으며 강물과 바닷물을 인위적으로 차단하는 구조물이므로 하천의 생태적인 기능을 손상시키는 것은 불가피 하다. 하지만 이러한 단점에도 불구하고 하구둑이 건설되는 가장 큰 목적 중의 하나는 주변지역의 안정된 용수공급이다. 1987년에 완공된 낙동강 하구둑은 건설 이 후 약 20년 동안 안정된 용수공급과 효율적 운영으로 관리되어 왔지만 그동안 기상 및 수리 수문뿐만 아니라 환경적으로 크고 작은 변화가 있었다. 하천의 기수역인 하구에서 유체는 하구둑이라는 구조물이 존재하지 않을 때도 매우 복잡하게 거동한다. 하천의 유량, 지형학적 요소 그리고 조위의 상태 등 여러 가지 요인으로 인하여 비정상적으로 변화하며 이러한 하구에서 유체의 거동을 보다 더 정확하게 묘사하려면 흐름방향, 수심방향, 하폭방향의 3차원적인 해석이 필요하다. 하지만 하천과 바다를 밀도가 같은 하나의 상으로 가정하고 수행한 수문학적인 분석이나 1 2차원 수치모형을 활용한 수리 분석 결과는 시간적 공간적으로 경제적이고 양호한 결과를 산출해낼 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 하구둑의 수리특성을 분석하기 위하여 미국 기상청의 홍수추적모형인 FLDWAV 모형과 미수로국(WES)의 2차원 유한요소 모형인 RMA-2 모형을 활용하였으며 낙동강유역 주요 수위관측소의 실측자료를 토대로 매개변수 검정을 실시하였다. 분석결과 조위가 고려된 2차원 유속장을 구현하였으며 하구둑 유지 관리 개선에 기여코자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.432-432
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• 2015

농업용 저수지의 하류유역은 저수지로부터 농업용수를 공급받는 관개지구와 산림지 등 관개를 실시하지 않는 비관개지구의 수문순환이 복합적으로 연계된다. 이러한 저수지 하류유역의 하천유량은 배후 유역에서 발생하는 유역 유출량, 관개지구의 농업용수 회귀수량, 저수지에서 방류되는 환경용수 방류량과 제한수위 및 만수위 방류량, 그리고 지하수 유출량 등으로 구성된다. 본 연구에서는 저수지 하류의 하천유량 구성 요소를 해석하는 하천망 모형을 구성하였고, 대상지구의 자료를 구축하였으며, 모형의 보정 및 검정을 수행하였다. 비관개지구의 유출량 모의는 수정 3단 Tank 모형을 이용하였다. 관개지구의 배수량은 논 포장 배수량과 용수로 배수량을 구분하여 모의하며, 논 포장 배수량은 논 물수지식을 기반으로 모의하였다. 저수지 방류량은 저수지 유입량과 저수지 운영방식을 고려하여 모의하도록 구성하였다. 하도 추적은 Muskingum 방법을 이용하였다. 연구 대상지로 이동저수지 유역을 선정하여 기상, 지형, 수문, 그리고 영농 자료를 수집하여 모형의 입력 자료를 구축하였다. 모형의 평가를 위한 통계적 지표는 Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), root mean square error-observations standard deviation ratio (RSR), 그리고 percent bias (PBIAS)를 이용하였다. 보정 및 검정 결과 구성된 모형의 모의 결과는 실측치의 경향을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 우리나라 농촌유역 물순환에 대한 이해를 넓히며, 저수지 하류유역 유량 해석을 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.134-134
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• 2012

일반적으로 하천에 고정보를 설치하게 되면 생태 통로의 차단, 보 상류부 수질 악화, 하천 경관 훼손 등 다양한 문제점이 발생하며 특히 상류로부터 유입된 토사가 보 상류부에 퇴적되고 보 하류부는 침식이 발생하여 보 상 하류간의 심한 표고차로 인한 하천의 연속성이 파괴될 가능성이 있다. 이러한 고정보의 문제점을 해결하기 위하여 가동보를 설치하여 홍수소통을 원활하게 할 뿐 아니라 토사가 다량 함유되어 있는 홍수류를 보에 저류시키지 않고 하류로 유하시키고 가동보구간의 증가된 유속을 이용하여 보 상류측의 퇴적 토사를 씻겨 내려가게 하는 플러싱 효과를 이용하여 보 상류부의 토사 퇴적 문제점을 해결하고 있다. 하지만 가동보 설치에 따른 기존의 하상변동분석 연구와 실무에서는 이러한 상황을 고려하지 않고 수문을 닫았을 때와 수문을 열었을 때 2가지 경우에 대해서만 하상변동분석이 이루어지고 있는 실정이다. 홍수기 및 갈수기 시 보의 계획홍수위 및 상류관리수위를 무시한 하상변동분석은 과도한 플러싱 또는 저류효과가 발생함으로써 실질적인 하상의 변동 특성을 제대로 반영할 수 없다. 본 연구에서는 금강의 보 건설 구간 중 백제보의 계획홍수위 및 상류관리수위를 유지하는 수문 운영을 반영하여 백제보 상 하류에 하상변동특성을 분석하였으며 수문 운영을 고려하지 않았을 경우의 하상변동과 비교하였다. 분석에 사용된 수치모형은 HEC-6가 탑재된 HEC-RAS 4.1을 이용하였으며 본 모형이 유사의 횡단 분포를 고려하지 못하는 한계성(1차원모형)을 가지나 하상토 및 부유사의 전체 입도분포를 고려하고 User Defined Curves를 이용하여 수문작동 옵션 지정이 가능하여 선택하여 홍수기와 갈수기를 고려한 하상변동 특성 분석을 실시하였다.

• 한국습지학회지
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• 제21권1호
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• pp.16-26
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• 2019

동식물의 서식지 제공 및 수문학적 조절 등 다양한 생태계 서비스를 제공하는 습지는 경관 내 습지간의 상호작용을 통해 생태계를 구성한다. 따라서 습지경관에서의 생태계의 리질리언스 등의 기능을 평가하기 위해서는 습지의 동역학적 특성과 더불어 습지간에 형성되는 생태적 연결성 분석이 필요하다. 본 연구에서는 습지를 생태학적 노드로 정의하여 습지 서식종의 분산 모형에 따라 발생하는 습지간 연결을 통해 생태 네트워크를 생성하고 네트워크 분석 방법을 통해 생태 네트워크의 특성을 비교, 분석하였다. 임계거리를 활용한 분산모델 (threshold distance)의 경우 확률적인 분산모델(exponential dispersal kernel, heavy-tailed dispersal model)과 비교하여 국지적인 군집화가 높으나 습지 간의 이동에는 비효율적인 것으로 나타났다. 반면 확률적 분산모델의 경우 국지적인 군집화는 낮게 나타나나 습지 경관 내에서의 이동은 효율적인 것으로 나타남에 따라 분산 모델에 따른 생태 네트워크 특성에 차이가 발생함을 확인하였다. 본 연구는 향후 습지경관 리질리언스 분석을 위한 생태 네트워크 구축의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.30-30
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• 2017

한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난으로 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 이렇게 예상되는 대규모 자연재해를 대비하고 기후변화에 효율적으로 대처하기 위해서는 체계적이고 과학적인 기상 및 기후 예측 정보의 활용이 매우 중요하다. 하지만 북한지역은 우리가 수문자료를 구하기가 힘들고, 직접 측정을 할 수 없으므로 수문자료의 수집에 한계가 있기 때문에 기후변화관련 수문연구에 한계점이 있다. 따라서 본 논문에서는 WMO에서 제공하고 있는 북한의 27개 기상관측소의 강수량, 기온자료와 기상청의 RCP8.5기후변화시나리오를 제공 받아 각 관측소별 미래 잠재증발산량을 산정하였다. 또한 lumped conceptual model인 WASMOD 모형을 이용하여 북한의 대표유역(금야강, 대동강, 두만강, 압록강, 예성강, 임진강, 장연남대천)에 적용하여 부족한 수문시계열자료를 산정하였다. 이렇게 산정된 북한의 미래 수문순환요소의 시계열자료를 이용하여 통계분석, 변화점분석, 유황분석등 시계열 분석 등을 통해 RCP8.5기후변화시나리오 기반의 기후변화가 북한지역의 수문순환과정에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통해 유역규모의 수자원에 미치는 영향을 전망하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.126-126
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• 2019

과거부터 수자원분야는 공학적인 측면을 주로 강조하였으며, 따라서 인문사회학적 요소(예, 토지이용, 인구, 생태 환경, 경제발전 등)가 종종 배제된 채 시설물 계획이 이루어졌다. 그러나, 경제가 발전하고 사회의 모습이 복잡해짐에 따라, 수자원 관련 시설물의 계획에 있어 다양한 인문사회학적 요소를 고려할 필요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 사회-수문 모델링 기법을 이용하여 사회-수문 상호 간 순환적 관계를 파악하고, 특히 다목적댐이 인문사회에 미치는 영향을 정략적으로 파악하고자 하였다. 우리나라는 기후변화에 의한 극한가뭄과 홍수발생 빈도가 증가하고 있다. 이에 대한 대책으로, 다목적댐을 건설하여 효율적인 수자원 관리를 하고 있다. 본 연구에서는 대상지역으로 국내 강원도의 횡성댐을 선정하였다. 횡성댐은 하류에 위치한 횡성군과 원주시에 생 공 농업용수를 공급하는 용수원의 역할과 섬강 하류지역에 발생하는 홍수를 방어하는 역할을 하고 있다. 횡성댐 유역의 사회-수문학적 관계를 이해하기 위해 인과지도를 이용한 시스템 요소간의 상호연관성을 파악하였고, 이를 바탕으로 수문학적 요소와 인문사회학적 요소 사이의 관계식을 구성하였다. 수자원 분야에 해당하는 요소로는 생 공 농업용수 이용량 및 댐 저수량과 방류량을 선정하였으며, 인문사회학적 요소는 인구, 공업지역 농경지 주거지역의 면적 및 지역 내 총생산액을 선정하였다. 이와 같은 사회-수문학 요소를 바탕으로 해당 지역의 사회-수문 전체의 동태적 변화를 이해하기 위해 시스템 동적모의(System Dynamics) 모형을 이용한 모델링을 진행하였다. 다목적댐 건설 전 후로 대상지역의 용수 이용량과 인구 및 지역 총생산액 등의 데이터를 수집하여 모델을 검증하였다. 나아가 구현한 모형을 활용하여 향후 기후변화 발생 시 다목적댐이 대상지역의 용수이용 및 인구변화, 지역경제에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 본 연구는 인문사회분야와 수자원분야 사이의 영향관계를 이해하고, 모델을 이용한 정량적인 분석을 통해 향후 수자원 시설물 계획 및 정책마련을 위한 의사결정도구로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.347-356
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• 2001

장래 $C0_2$의 증가에 따른 지구 기온의 상승은 그 정도의 차이는 있으나 불가피한 것으로 예측되고 있으며, 강수량의 경우는 대기대순환모형(General Circulation Model, GeM)의 종류에 따라 감소에서 증가까지 다양한 결과를 보이고 있다. 특히, 강수량의 변화는 평균적인 개념의 연평균, 계절평균이나 월 평균도 중요하지만 국가적인 재해와 관련된 홍수나 가뭄의 발생도 중요한 관심사항이 된다. 홍수나 가뭄의 발생변화를 적절히 예측하기 위해서는 기술적인 측면에서 대 기대순환모형의 결괴를 중규모 또는 소규모 대기모형에 연계히여 한반도를 중섬으로 해석하는 것이 필요하며, 궁극적으로는 수문 모형과의 연계를 통한 지변과 대기의 상호작용에 대한 고려가 이루어져야 한다. 그러나, 국내의 경우 아직까지 대기-수문 모형의 적용이 미미한 설정이다. 본 연구에서는 Kavvas 등 (1995)이 지표면 과정과 중규모 대기모형을 접합하여 개발한 국지규모 수분대기모형인 IRSHAM96 모형(Integrated Regional Scale Hydrologic/Atmospheric M Model)을 이용하여 지구온난화에 따른 한반도 기온의 변화를 분석하였다. 이를 통해 $C0_2$ 배증에 따라 한반도의 기온은 연평균 $2.5^{\circ}C$ 정도의 상숭승이 예측되었으며, 2월과 11월의 기온은 각각 $4.5^{\circ}C$와 $5.5^{\circ}C$의 높은 상승이 예상되어 겨울이라는 계절이 짧아질 수 있을 것으로 분석되었다. 이와 같은 계절적인 변화로 인해 한반도 생태계에 커다란 변화가 초래될 가능성이 높아질 수 있으며, 다른 계절의 기온도 상대적으로 높아질 것을 감안한다면 생태계에 커다란 재양일 수 있을 것이다. 또한 겨울철의 상대적으로 높은 기온 상승은 수자원의 특성에도 커다란 변화가 생길 수 있음을 시사하고 있다.