• 한국수자원학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.367-381
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• 2010

최근 들어 도시화와 이상기후의 영향으로 유역에서의 유출특성과 오염물질 발생특성도 변화하고 있고 이에 따라 정교한 유역 수질분석이 요구되고 있다. 유역의 비점오염원 관리를 위하여 충분조건을 갖추어야 할 정량분석이 선행되어야 하나 점오염원 관리와 달리 자연 내의 복잡한 현상을 반영하여야 하기 때문에 비점오염원의 정량화 해석에 어려움을 겪어왔다. 강우 및 유출량 관계와 덧붙여 오염물질이 하천수질에 영향을 미치기까지 도달시간 해석 및 점오염원과 비점 오염원의 분리가 용이하지 않기 때문이다. 본 연구의 목적은 토양도, 토지이용도 자료 등을 이용하여 유역의 비점오염원을 정량화하고, 비점오염원 관리를 위한 기반자료로 활용하기 위함에 있다. 이를 위하여 유역모형 SWAT (Soil and Water Assessment Tools) 모형을 이용하여 비점오염원 정량화를 수행하였다. 유역의 비점오염원 비율은 국립환경과학원에서 조사된 비점오염원 비율인 22~37%정도와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타나고 있다.

• 한국자원식물학회지
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• 제25권4호
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• pp.433-446
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• 2012

기후적인 인자와 양치식물과의 관계를 밝히기 위한 선행연구로서, 우리나라 양치식물 총 321분류군을 대상으로 이들의 생활형에 대하여 휴면형태 및 잎의 계절성을 중심으로 한 분류군별 구성 분석을 수행하여 국내 양치식물의 life-form spectrum을 제시하고자 하였다. 휴면형의 경우, Raunkiaer의 기준으로, 국내 외 표본관의 소장표본 및 전문 연구 자료를 조사하여 구분 정리하였으며, 잎의 계절성에 대하여는 문헌, 개인관찰기록, 개인서신 등에 기초하였다. 아울러 분류 정리된 생활형을 중심으로 각 과별 특성도 살펴보았다. 잎의 계절성 양상에 따른 구분 결과로는 하록성(d), 상록성(e), 동록성(sd)이 각각 37.4%, 59.2%, 1.9%으로 상록성 양치식물이 상대적으로 많이 분포하는 것으로 나타났으며, 분류군별 휴면형에 따라서는 반지중식물(Hemicryptophytes: H)이 42.1%로 가장 높은 비율로 나타났고, 다음으로 지중식물(Geophytes: G)과 착생식물(Epiphytes: E)이 각각 25.5%, 15.9% 이었으며, 지표식물(Chamaephytes: Ch)이 11.8%로 조사되었다. 향후 지역별 식물상에서 양치식물상을 추출하여 유사한 spectrum을 나타내는 지역을 연결한 양치식물 생활형선(Ptph. life-form line)을 도출함으로써 우리나라 양치식물의 분포역 고찰이 가능할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.904-904
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• 2012

강우-유출모형중 단기 홍수 사상 모형은 주로 집중형으로 하천유량 모의에 중점을 두어 왔고, 장기유출모형은 분포형으로 기저유출 모의에 중점을 두어 왔다. 단기 홍수사상 모형은 유역 전반에 걸친 수자원의 분포특성을 파악하기 힘들다는 단점이 있고, 장기유출모형은 단기 홍수사상을 분석하기 힘들다는 단점이 있다. 이와 같은 단점은 두 모형을 함께 이용하여 보완할 수 있다. 따라서 본 연구에는 단기 홍수사상모형인 HEC-HMS모형과 장기유출모형인 SWAT모형을 연동하기 위하여 두 모형에 공통으로 적용되는 매개변수 CN값을 적절히 구해 이용하여야 한다. 두 모형에서 CN값을 얻는 방법은 첫 번째, HEC-HMS모형의 홍수기 호우사상별 최적평균 CN값을 구하는 것이고, 두 번째, SWAT모형 내에서 적용되는 일별 CN값을 구하는 것이다. 그리고 두 모형의 매개변수를 이용하여 보정 3년(2002년~2004년), 검증 2년(2005년~2006년), 적용 3년(2007년~2009년)을 모델링하여 SWAT-HMS모형의 유출분석 신뢰성을 판단하였다. 보정 3년 결과로 선행 5일강우량 기준으로 150mm 이하이면 모의가능하고, 150mm 이상이면 과소 모의되는 SWAT모형의 단점을 알 수 있었다. 검증을 실시한 2년은 SWAT-HMS모형의 중요 매개변수인 CN값을 HEC-HMS모형의 CN값과 SWAT모형의 CN값을 적용한 결과를 비교하여 상관계수 0.90과 0.95를 얻었으며, SWAT-HMS모형에 적용되는 매개변수 CN값은 SWAT모형의 CN값을 사용할 경우 더욱 신뢰할 수 있음을 알았다. 적용 3년(2007년~2009년)은 SWAT모형의 CN값을 SWAT-HMS모형에 적용하여 유출분석을 하였으며, 관측치와 모의치의 상관계수 0.95라는 신뢰할 수 있는 결과를 얻었다. 그리고 관측치와 모의치의 첨두유량은 평균적으로 5% 이내의 차이로 정확한 모의결과를 얻을 수 있었다. 따라서 본 연구는 격자분포형 유출모형인 SWAT모형과 집중형 유출모형인 HEC-HMS모형을 두 모형에 공통으로 적용되는 매개변수 CN값을 이용하여 두 모형이 가지는 단점을 해소하여 보다 정확한 유출분석 결과를 얻을 수 있는 방법을 제시 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.867-867
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• 2012

기후변화와 변동으로 인해 기온, 강수, 증발산 등의 수문순환 요소들이 과거와는 다르게 빠른 속도로 변하고 있다. 이에 따라 지난 수십 년간 기후변화가 수문학적 극한사상에 미치는 잠재적 영향은 수자원공학 관련 분야에서 관심 대상이 되어왔으며, 많은 선행 연구들은 극한 수문사상의 규모 및 빈도가 증가한다는 결과를 보여 주었다. 우리나라의 경우 최근 10년간(1999~2008년) 1일 100mm 이상 집중호우의 발생빈도는 총 385회로, 70~80년대 222회에 비해 무려 1.7배나 증가했다. 2011년의 경우 7월초부터 8월 중순까지 지속적인 장마와 집중호우로 인해 1285.3mm의 누적강수량이 발생하였으며, 서울 및 수도권 지역에서 100년 빈도 설계강수량을 초과하는 집중호우 발생으로 서울의 도심지역 곳곳이 침수되어 많은 재산피해와 인명피해를 입혔다. A1B 기후변화 시나리오에 따르면 21세기말(2071~2100년)에는 20세기말(1971~2000년)에 비해 약 17%가 증가할 것으로 전망하고 있다. 이처럼 기후변화는 특히 도시수공시설물을 설계하는데 있어 가장 중요한 변수인 극한강우사상을 변화시키기 때문에 도시배수시설물을 계획하고 설계하는 수공기술자들에게 기후변화를 고려하는 일은 자명한 일이다. 또한, 기후변화로 인한 수문과정의 점진적 변화 영향은 도시배수관련 기반시설물의 첨두홍수량과 빈도를 변화시킬 것으로 예상하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변동이 도시배수체계에 미치는 영향을 평가하기 위해 외부기상인자의 변동을 반영할 수 있는 비정상성 빈도해석기법을 이용하여 지속시간 1기간, 3시간, 24시간 빈도별 설계강수량을 산정한 후 도시유출모형인 XP-SWMM 모형을 통해 도시배수체계에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 통해 현재의 도시배수체계와 비교함으로써 기후변동이 도시배수체계에 미치는 영향을 정량화하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권4호
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• pp.321-334
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• 2006

본 연구에서는 3차원 공간상에서 구면 좌표계값을 가지는 레이더 반사도 자료를 직교 좌표계로 변환하기 위한 CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator) 산출 프로그램을 개발한다. 오염되지 않은 CAPPI 자료의 산출을 위해서 레이더 반사도 자료에 대한 품질검사 과정이 선행되었다. 개발된 모형은 3차원 공간상에서의 연속성을 유지하기 위해서 가장 근접하고 가장 적은 자료수를 운영함으로서 최적의 반사도 자료를 보간하였다. 개발된 모형은 자료의 이용목적에 따라서 다양한 해상도 및 고도에 대한 자료가 필요할 수 있다는 생각 하에 임의의 해상도 및 고도등에 대한 자료를 효율적으로 계산해 낼 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.258-258
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• 2011

지구 온난화에 따른 기후변화는 예측하기 힘든 패턴으로 특정지역의 강우빈도와 강수량을 증가시키고, 과거 관측되지 않았던 홍수 수위를 기록하는 등의 이상기후 현상으로 나타나고 있다. 기후변화의 눈으로 봤을 때 2010년은 전 세계적으로 많은 홍수, 지진, 산사태 등의 자연재해를 야기 시켰고, 이는 수자원의 활용과 관리 측면 뿐만 아니라 사회, 경제적 영향 및 자연재해로 확장되어 인류의 생활에 큰 영향으로 다가왔다. 이처럼 예기치 못한 기후변화에 대응하기 위해서는 수자원 정책이나, 장기발전계획 뿐만 아니라 발생된 기후 상황을 검토하고, 그 지역에서 발생된 강수량, 수위, 유량 등에 대한 기초 자료에 대한 분석이 선행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 2010년에 섬진강 유역의 최상류에서 하류에 이르는 덕치 외 12개 수위관측소를 대상 지점으로 선정하여 각 지점에 대한 현장조사를 실시하고, 수위모니터링을 비롯한 강수량, 방류량 등의 기본 자료를 수집하여 과거 자료와 비교검토 하였다. 그리고 저 평수기와 홍수기에 하천의 수위 및 유량을 현장에서 직접 실측하여 섬진강 상류에서 하류에 이르는 유출특성을 분석하였다. 그 결과 2010년 섬진강 유역에서는 지점에 따라 관측 개시일이 다르지만 1990년부터 관측이 개시된 구례와 송정 지점을 비롯하여 관측 이래 최고수위에 해당하는 호우가 발생되었음을 확인 할 수 있었다. 또한 2010년에 발생한 섬진강 유역의 지점별 상류에서 하류까지의 첨두유량을 분석 및 제시하였다. 이는 기존에 추정에 의해서 제시되었던 고수위 부분의 유량을 실측함으로써 고수위에 대한 수위-유량관계곡선식을 새롭게 제시하고, 홍수 주의보와 경보수위를 검토할 수 있는 기회가 되었다. 아울러 본 자료는 추후 발생 가능한 홍수에 좀 더 신속하게 대응할 수 있는 기초가 될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.385-385
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• 2015

정부는 1998년부터 4대강 물관리종합대책을 세워 하천의 수질보전을 위한 대책을 시행하고 있다. 그 중 대유역 중심의 수질개선대책은 전체적인 큰 목표를 제시하는 것이며, 이러한 대유역의 목표수질을 달성하기 위해서는 먼저 소유역의 수질개선이 이루어져야 한다. 현재 영산강유역에서는 도시하수종말처리장, 산업폐수처리장과 같은 점오염원 관리시설은 대폭 확충되었으나 하천과 호소의 수질은 크게 향상되지 못하고 있다. 이는 중 소유역에 대한 효율적인 수질개선대책이 없기 때문이며, 특히 중 소유역 내 비점오염원 물질이 대량으로 하천 및 호소에 유입되기 때문이다 따라서 효율적인 유역관리를 위해서는 소유역중심의 관리가 필요하며, 소유역 중심의 수질보전 대책을 수립하기 위해서는 대상 소유역에 대한 조사분석이 선행되어야 하는데, 여기에는 관거(우수관, 오수관) 시스템 조사와 하수의 차집조사가 관계되며, 또한 소유역내의 오염원(점오염원과 비점오염원) 및 잠재적인 오염원조사 등과 같은 광범위한 조사 작업이 필요하다. 한편 유역모형 중 HSPF모형은 모형의 적용에 필요한 방대한 자료와 노력을 최소화 되도록 개발되어 왔으며, HSPF는 광범위한 수문 수질과정을 장기 모의가 가능하도록 일련의 구조화된 모듈로 구성되어 있다. 복잡한 모형일수록 자료관리에 많은 노력이 요구되나 HSPF는 자료를 직접적으로 접근할 수 있는 Time Series Management System에 가깝도록 개발되었다. 또한, HSPF 모델은 유역내의 토지이용에 따른 특정 오염물질의 비점오염 부하를 계산하며, 강우에 따른 물의 흐름을 하천의 수질오염모의와 연결시키는데, 광범위한 유역조건에 적용이 가능하고, 각 소유역을 구분하여 비교가 가능하므로 소유역별 관리방안을 비교하는데 가장 적합한 모델이다. 따라서 본 연구는 유역모형(HSPF)을 이용하여 영산강 유역을 대표할 수 있는 중 소유역을 선정하고, 선정된 중 소유역에 대한 기초적인 자료를 조사 분석하여 종합적이고 구체적인 유역 관리계획을 수립해 봄으로써 중 소유역 수질관리에 지침서로서 역할을 하는데 목적이 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.511-511
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• 2016

오염부하량은 오염원으로부터 발생하는 발생부하량, 수체로 배출되는 배출부하량, 수체의 특정지점까지 도달하는 유달부하량으로 구분할 수 있으며, 하천의 수질관리대책 수립을 위해서는 정확한 유달부하량 산정이 필요하다. 유달부하량 산정방법에는 실측에 의한 방법, 모델링을 이용한 방법, 유달율을 이용하는 방법 등이 있다. 이중 유달율은 오염원으로부터 배출된 오염물질이 수체의 특정지점에 도달하는 비율이며, 일반적으로 배출부하량과 유달부하량의 비를 의미한다. 따라서 특정 유역의 유달율을 알고 있을 경우 배출부하량을 이용한 유달부하량의 추정이 가능하다. 유달율을 산정하는 방법은 모니터링을 통해 유달부하량과 배출부하량의 비율을 직접 계산하는 방법, 기 개발된 유역특성을 이용한 회귀식을 이용하는 방법, 모델링을 이용하는 방법 등이 있다. 본 연구에서는 청미천 상류유역을 대상으로 수문 수질 모니터링을 통해 유달부하량을 계산하고, 배출부하량과의 비교를 통해 유달율을 산정하여 수질관리대책 마련의 기초자료로 이용하고자 한다. 청미천 상류유역은 경기도 용인시에 위치하고 있으며, 축사가 밀집한 지역으로 수질관리가 필요한 지역이다. 모니터링 지점은 청미천의 지류인 양가천을 따라 3개 지점, 청미천 본류에 1개 지점을 선정하였다. 유량 자료는 초음파 수위계를 이용해 측정한 수위자료와 수위-유량곡선을 이용해 구축하였으며, 수질 자료는 월1회 이상 정기 측정 및 강우시 정밀 측정을 실시하여 구축하였다. 수문 수질 자료를 이용해 유량-부하량 관계식을 도출하고, 이를 이용해 유달부하량을 계산하였다. 또한, 통계자료를 통해 각 모니터링 지점을 말단으로 하는 유역의 오염원 현황 자료를 구축하였으며, 환경부 원단위를 이용하여 모니터링 지점별 배출부하량을 산정하였다. 마지막으로, 유달율은 배출부하량과 유달부하량의 비로 계산하였으며, 선행연구들의 결과와 비교 및 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 청미천 유역의 수질관리대책 마련에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.42-42
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• 2017

현재 도시지역의 침수피해는 매우 복잡한 형태로 발생하고 있으며, 침수 발생으로 사유재산 및 사회적 피해가 증대되고 있다. 불투수면이 높은 도시의 침수현상은 지표수의 이동, 매설된 관거의 형상과 통수능에 의한 월류가 주된 원인으로 작용한다. 인구와 건물 및 기반시설이 밀집한 도시지역은 침수피해 발생시 막대한 피해를 입을 수 있으며, 발생한 강우와 설치된 우수저감시설 및 내수배제시설에 따라 침수현상이 다르게 나타난다. 이러한 피해를 줄이고 재산을 보호하기 위해 적절한 치수사업이 필요하며, 시설의 도입에 따른 피해액 감소 및 경제성 분석이 우선시 되어 효율성과 타당성을 판단할 수 있어야 한다. 침수에 의한 피해액을 산정하기 위해 정확한 침수예측이 필요하며, 지형, 건물, 도시의 복잡한 도로 등을 잘 반영한 유출해석이 선행되어야 한다. 정밀한 침수해석이 수반되지 않을 경우, 침수예상지역을 다소 과소, 과대하게 나타낼 수 있다. 홍수피해의 경제성을 분석하기 위한 방법에는 다차원 홍수피해 산정방법이 있으며, 경제성 분석은 하천의 정비상태, 하도 및 관거, 제방 및 유수지 등 홍수 방지시설 등 구조적, 비구조적 대책을 모두 대상으로 하여야 하며, 인명과 재산이 집중된 도시의 경우 보다 정확한 피해액을 산정할 필요가 있다. 본 연구에서는 과거 침수피해가 있었던 도림천 유역을 대상으로 펌프시설의 도입에 따른 건물 피해액 분석을 실시하였다. 우수관망과 도시지역의 유출모의에 적합하다고 알려진 SWMM 모형을 활용하여 침수현상을 분석하였으며, 다차원 홍수피해 산정방법을 활용하여 건물 피해와 건물 내용물 자산피해액을 분석하여 시설 도입에 따른 피해액 감소와 경제성을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.63-63
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• 2018

최근 이상기후로 인한 국지성 호우의 발생빈도 및 강우강도의 증가는 하천횡단구조물의 안정성에 문제가 되고 있다. 하천 횡단구조물(보, 물받이공 등)의 파괴는 국부 세굴(bed scour), 파이핑(piping), 구조물 본체의 불안정성 등의 원인으로 발생되고 있으며, 이 중에서 구조물 본체의 불안정성은 도수(hydraulic jump)로 인한 압력변이도 주요 원인이 될 수 있다 (Bower and Toso, 1988; Kazemi, F. et al., 2016). 그러나, 현재 직접적인 파괴 원인인 세굴 등에 대한 연구에 비해 압력변이로 인한 구조물의 파괴원인을 분석하는 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 다양한 흐름조건을 발생시켜, 하천횡단구조물 주변의 도수특성 및 도수로 인한 압력변이에 대하여 수리실험 및 수치모의를 통하여 검토하고자 한다. 수리실험에 사용하는 수로는 길이 10 m, 폭 0.3 m, 높이 0.4 m이며 상류로부터 2.5 m 떨어진 곳에 보(weir)를 설치하였다. 실험조건은 다양한 흐름조건에 따른 도수 발생을 검토하고자 상하류 수위를 조절을 통해 Froude 수의 범위를 1 < Fr < 10로 설정하였다. 압력변이는 전압형 압력계(Model : UNIK 5000, 압력 측정 변위 : -2 ~ 5 kPa)를 사용하였으며, 보(weir) 하류단에서 2.5 cm 간격으로 천공하여 측정하였다. 또한 3차원 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여 실험수로를 재현하였으며, 도수 발생 위치, 도수 길이, 도수 발생 시 압력변이에 대하여 실험결과와 수치모의 결과를 비교하여 수치모형을 검증하였다. 최종적으로 Froude 수에 따른 도수특성(도수 발생위치, 도수 길이 등) 및 최대 압력변이를 무차원화 하여 나타내었다. 본 연구는 도수 발생 시 압력변이로 인한 구조물 파괴분석에 대한 기초가 되는 기본적인 연구이나, 향후에는 물받이공 길이, 두께 등 하천횡단 구조물 설계인자 도출에 선행연구로 발전할 수 있다고 판단된다.