• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.173-173
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• 2016

토양유실은 수생태계에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 상수원과 수계를 오염시키는 대표적인 오염원으로 간주되고 있다. 이러한 토양유실에 대한 문제를 해결하기 위해서는 무엇보다 토양유실 발생 현황을 파악하는 것이 중요하다. 토양유실 발생 현황을 파악하기 위하여 SWAT, SATEEC, APEX 등 다양한 수문모형 모델들이 개발되어 왔다. 그러나 각각의 수문모형 모델에서 어떠한 토양유실 산정 공식을 사용하였는지에 따라 모의 결과에서 다소 차이를 보이게 된다. 이에 본 연구에서는 우리나라의 필지나 유역을 대상으로 토양유실량을 산정함에 있어 어떠한 공식이 토양유실에 미치는 영향인자를 가장 잘 모의하는지 분석하여 적용하고자 하였다. 본 연구에서는 분지 특성의 유역으로, 유역 내 경작지가 집약적으로 모여 있어 토양유실 문제가 심각한 양구군 해안면 유역을 대상으로 시범 적용하였다. 토양유실량을 모의하기 위한 모델은 USLE, AOF, RUSLE, MUSLE, MUST, MUSS, MUSI의 공식 중에서 사용자가 지정한 공식에 따라 모의가 가능한 APEX 모델로 선정하였다. 본 연구에서는 양구군 해안면의 실측 유량자료를 기반으로 각 공식에 따른 토양유실량에 대하여 검정 작업을 진행하였으며, 이를 양구군 해안면의 토양유실 실측값과 비교 분석하여 해안면 유역에서 토양유실에 미치는 영향인자를 가장 잘 반영할 수 있는 공식이 무엇인지 확인하였다. 본 연구결과를 통해 양구군 해안면 유역에서 발생하는 토양유실량을 예측할 수 있는 최적의 공식을 확인함으로써 토양유실 관련 연구에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 본 연구에서는 양구군 해안면 유역을 대상으로 최적의 토양유실 산정공식을 찾았지만, 타 유역의 토양유실량을 평가하기에는 한계가 있다. 따라서 APEX를 이용한 전국단위 토양유실량 평가를 통해 범용화 할 수 있는 공식을 찾는 추가적인 연구를 진행한다면 보다 정밀한 토양유실량 산정이 가능하게 되어 향후 우리나라 토양유실 관련 연구에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권3호
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• pp.189-198
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• 2020

다양한 생태계 서비스를 제공할 수 있는 습지는 지속가능한 수질 개선 및 기후변화로 인한 영향의 완충작용 등 중요한 자연기반해법기술로 간주되어 왔다. 특히 토지이용 변화, 기후 변화 및 수문 변화에 따른 영향 저감을 위한 습지 보전의 중요성은 부각되었으나 경관규모에서의 거시적 자연기반해법기술 가능성의 검토가 미비하였다. 이에 본 연구에서는 생태 네트워크 분석을 통한 공학적 솔루션 제공 가능성을 검토하기 위해 습지경관 가상 서식종의 이동모델을 기반으로 형성된 습지 생태네트워크를 이용하여 토지이용변화에 따른 생태네트워크의 구조적, 기능적 특성 (연결성, 이동 효율성 및 집단화 계수)이 어떻게 변화하는지 분석하였다. 이를 위해 습지 밀도가 다른 네 구역의 토지이용변화를 가정하여 두 가지의 초기 면적조건에 대한 각 구역의 동시다발적 토지이용변화를 통해 생태 네트워크 특성의 변화를 분석하였다. 모든 분석결과에서 습지밀도가 높은 구역이 파괴된 경우 생태네트워크의 평균 연결성과 이동 효율성이 크게 감소하였으며, 특히 허브 (매우 높은 연결성을 지니는 노드)가 포함된 구역의 습지가 제거될 때 급격한 감소가 발생하는 것을 확인하였다. 반면, 집단화 계수는 증가하는 것으로 관찰되었다. 이를 통해 토지이용변화에 따른 생태네트워크에 대한 영향을 평가할 수 있으며 특히 향후 매개중심성 분석을 추가하여 적합한 대체습지를 조성할 수 있는 자연기반의 공학적 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• Spatial Information Research
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• 제13권2호
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• pp.167-183
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• 2005

습지는 육상과 수상생태계의 전이지대로 다양한 생물의 서식처이며 생물자원의 보고로서 인간은 물론 육상의 생물들에게도 매우 가치있는 지리적 공간이다. 본 연구에서는 내륙습지를 대상으로 수치고도모델과 GIS 분석기법을 이용하여 효율적인 습지 관리권역 설정 방법을 연구하였다. 수치고도모델을 이용하여 소하천 유역단위로 관리 권역을 설정하기 위한 방법으로 BurnDEM기법을 사용하였다. 또한 내륙습지 분포도를 18개의 소하천 유역으로 분류한 유역도와 중첩하여, 내륙습지의 관리권역의 효율성을 평가하였다. 이러한 소하천 유역 관리권역 설정 기법은, 앞으로 진행될 국가 내륙습지 데이터베이스 구축 사업에 활용될 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제26권3호
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• pp.245-253
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• 2024

남조류의 대량 발생은 담수 생태계에서 수체 내 산소 고갈, 악취 및 독성물질 분비로 인하여 수생태계 및 정수공급체계에 악영향을 미친다. 이러한 녹조현상은 낙동강 보 건설 이후 조류의 수체 내 체류시간 증가와 더불어 기후변화로 인한 지표면 기온 상승으로 인하여 강도와 빈도가 증가할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 예상되는 녹조현상의 증가에 대응하기 위하여 조류경보 발령 이전에 선제적 대응을 위한 수문-기상인자 조류 예보체계를 제시하였다. 다연상관 분석을 통하여 조류예측 단계에 따른 기온 및 유량의 선행 영향기간을 탐색하였다. 머신러닝 기법인 의사결정나무 분류를 통하여 선행 기간의 기온 및 유량에 따른 조류예측 단계 분류모델을 도출하였고, 분류모델 결과를 기반으로 수문-기상인자 조류 예보체계를 도출하였다. 제시한 수문-기상인자 조류 예보체계는 녹조현상 발생 이전의 선제적 대응을 위한 기초 연구로써 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.115-115
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• 2021

식생은 증발산, 강우, 토양 수분 등 다양한 수문기상 요인과 밀접한 관계가 있기 때문에 식생의 상태는 가뭄 발생 시 물 부족에 매우 큰 영향을 받는다. 가뭄에 따른 식생의 변화와 영향을 파악하기 위해서는 식생-기후의 피드백을 이해해야 한다. 식생과 기후변수의 상호관계를 묘사하고 결합 확률을 구성하는 것은 식생-기후의 피드백을 이해하는데 적절하다. Copula 함수는 모든 변수를 연결하는 이점을 가지기 때문에 다양한 확률 변수를 결합하는 강력한 접근방법으로, copula를 통한 확률론적 접근방법은 수문 기상 스트레스에 대한 식생의 반응을 효과적으로 조사할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 copula 기반의 식생-기후의 상호관계를 통해 가뭄 발생 시 식생이 받을 수 있는 영향을 정량화하고자 한다. 이를 위해 위성 자료를 활용한 식생건강성지수(Vegetation Health Index, VHI)와 위성관측된 강수 및 잠재증발산 자료를 적용하여 높은 공간 해상도에서 한국 전역의 식생 가뭄 가능성을 추정하고자 하였다. 강수 및 잠재증발산 자료를 통해 다양한 가뭄지수를 산정하고, copula 결합 이론을 기반으로 VHI와 가뭄지수 간의 이변량 결합 확률모델이 제안된다. 이에 조건부 확률을 적용하여 다양한 가뭄 시나리오에서 식생의 가뭄 가능성을 추정하고, 가뭄에 취약한 지역을 공간적으로 분석하고자 한다. 이를 통해 가뭄 스트레스에 따른 식생 변화와 생태학적 가뭄의 공간적 특성을 효과적으로 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.419-419
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• 2023

하천의 최종 유출부와 해양이 만나는 지점을 하구라고 하며, 우리나라는 주로 서해안 지역에 하구 방조제 건설에 따른 담수호가 조성되어 다양한 목적으로 수자원이 활용되고 있다. 이러한 하구 담수호는 바다로 유입되기 직전의 물을 저류시켜 수자원 확보에 긍정적이나, 일반적으로 유역의 최하류에 위치해 있어 오염물질 유입, 부영양화, 염분 침출로 인한 오염물질 용출 등에 취약하다. 따라서 담수호의 회복탄력성 향상과 지속가능한 수자원 관리를 위해서는 미래 기후변화에 따른 영향 분석이 필수적이다. 특히 기후변화는 거대규모의 홍수과 같은 자연재난, 농업가뭄 및 식생가뭄 등의 증가로 이어질 수 있으므로, 이에 효과적으로 대비하기 위해서는 미래 기후조건에 따른 하천의 미래 유출량 변화 예측이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 불확실한 미래 수문변화를 예측하기 위해 CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6) GCMs(Global Climate Models)의 SSP(Shared Socioeconomic Pathways) 시나리오를 유역 유출모델에 적용하여 기후변화에 따른 미래 유출특성의 변화를 예측하였다. 충청남도 서산시에 위치한 간월호 유역을 대상유역으로 선정하고, HSPF(Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 적용하여 상류유역의 과거 및 미래 장기유출량 모의를 수행하였다. 모의된 시나리오별 유출량을 기반으로 최빈유량곡선법을 적용하여 미래의 기준유량 발생시점 및 지속기간의 변화를 분석하였으며, CVDs(Center-of-volume dates)의 변화를 통해 기후변화에 따른 홍수기의 시기적 변화 양상을 파악하고자 하였다. 본 연구의 결과는 미래 유역 환경변화를 고려한 담수호의 수자원 보전관리계획 수립에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한지리학회지
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• 제39권4호
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• pp.495-513
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• 2004

효율적인 국토환경관리와 지속 가능한 생태자원의 보존을 위해서는 지형 및 토양의 공간적인 분포특성과 그것이 각종 자연 및 인문현상들과 가지는 상관성에 대한 이해가 선행되어야 한다. 기존의 지형분류법은 대부분 지형형성과정 혹은 지형의 단순한 형태분류에 치중하여, 분류 결과와 지표면에서 나타나는 다양한 생태학적 현상들과의 관련성을 파악하기 어려운 단점이 있었다. 이 연구는 지표면에서 나타나는 물과 에너지, 그리고 물질의 흐름을 생태적 환경특성을 반영하는 주원인으로 규정하고, 이에 근거하여 전산화된 지형분류법을 개발하는 것을 목적으로 한다. 지표면을 에너지와 물질의 흐름을 반영하는 8개의 토양지형단위(sod landscape units)로 구분하였으며, 이것을 수치고도모델(DEM)로부터 추출하는 방법을 개발하였다. 경기도 양평군의 약 12$extrm{km}^2$ 크기의 지역에 개발된 기법을 적용하여 토양지형단위들을 분류한 뒤, 각 단위들의 공간적인 분포특성을 살펴보았다. 개발된 방법은 일반적으로 구할 수 있는 수치고도모델에 적용할 수 있어, 넓은 지역의 지형특성들을 쉽게 파악할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한 분류된 토양지형단위들은 자연환경조사와 제반 수문 및 토양환경 특성 파악에 중요한 기본자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 제시된 방법이 보다 널리 쓰이기 위해서는 기존 수치지도의 정확성의 문제, 사용된 수치고도모델의 격자크기에 따라 분류기준의 변화를 야기 시키는 스케일의 문제, 그리고 다양한 지형형성작용과의 상관성에 관한 보다 체계적인 연구가 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.70-70
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• 2021

강수의 변동성 중 특히 가뭄과 홍수의 급격한 연간 변화는 기후변화로 인하여 근래에 많이 발생하고 있다. 가뭄이 발생한 이후 홍수가 발생하거나 그와 반대의 현상이 발생하는 것을 날씨 편달(weather whiplash)라고 한다. 이러한 현상은 토양에 매설되어 수분을 저감하는 배수시설로 인하여 토양 수분 변동 및 무기질소 손실에 지배적은 영향을 준다. 이러한 질소 손실은 부영양화를 일으켜 생태계에 막대한 영향을 미치게 된다. 하지만, 토양 무기질소는 토양에서 체류시간이 길기 때문에 강우 변동성에 의해 발생하는 상호작용을 특정하고 분석하기에는 많은 어려움이 따른다. 이 문제를 해결하고자 이번 연구에서는 생태수문모형과 생물지질모형을 결함한 3차원 모델인 Dhara를 이용하여 토양 배수시설에서 유출되는 무기 질소의 농도 및 나이를 분석하였다. 여기서 나이란 화합물이 발생 하여 다른 형태로 변화하는데 걸리는 시간을 의미한다. 집중적으로 관리되는 경작지에 Dhara 모형을 적용하여 본 연구를 수행하였다. 토양 수분과 질소의 나이를 분석한 결과 반응 화합물인 질소의 경우 토양 수분(비반응 화합물)과 비교하여 이전의 강우상태에 많은 영향을 받는 것으로 분석이 되었다. 가뭄이후 홍수가 발생할 때 배수시설에서 발생하는 질소의 유출이 그 반대 기상 환경인 홍수 이후 가뭄이 발생할 때 보다 더 많이 발생한 것으로 나타났다. 하지만 배수 흐름의 경우 질소의 거동과 반대하는 현상을 보였다. 이러한 결과는 질소유출 저감하여 강 및 바다에서 부영양화를 감소하기 위해 강수의 변동성과 연계하여 분석한다면 새로운 질소유출 저감 대책을 수립할 수 있는 가능성을 보여주었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권4호
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• pp.353-365
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• 2020

본 연구에서는 낙동강을 대상으로 HEC-RAS를 이용하여 보 개방에 따른 하상변동 특성을 분석하였다. 연구 대상 지역은 낙동강 구담교 하류부터 하구둑까지 292.37 km 구간이다. 하상변동 모의를 위하여 1차원 수치해석모델인 HEC-RAS 프로그램을 사용하였으며 2017년도부터 2019년도까지 2가지의 시나리오로 모의를 수행하였다. 시나리오 1은 수문 전면 개방의 조건으로 구축하였으며 시나리오 2는 수문이 설치된 조건으로 모의를 수행하였다. 모의결과, 시나리오 1의 조건에서 합천창녕보 - 창녕함안보 대부분의 구간 (약 40 km)에서 퇴적이 발생한 것을 확인하였다. 또한 낙동강 본류 내의 유사를 포함한 흐름이 보 구조물로 인해 단절되지 않고 연속적으로 하상을 변동시키는 것으로 예측되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.312-312
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• 2019

지구온난화로 인하여 기상학적 변동성 증가 및 수질, 수자원, 생태계 등의 다양한 영역에 영향을 야기하고 있으며, 이를 통한 피해가 전 세계적으로 증가하고 있는 추세이다. 이에 본 연구에서는 최근 다양한 분야에서 수문학적 빈도에 영향을 미친다고 알려진 AO(Arctic Oscillation), NAO(North Atlantic Oscillation), ENSO(El $Ni{\tilde{n}}o$-Southern Oscillation), PDO(Pacific Decadal Oscillation), MJO(Madden-Julian Oscillation)등의 외부인자중 SST, MJO를 활용하여 계절단위의 수문량 정도에서 기상학적 변량과 관측유역 강수량의 관계를 정립하고 발생 가능한 24시간 지속시간 극치강수량을 모의하였다. 이를 위하여 Bayesian 통계기법을 이용한 비정상성 빈도해석모형을 근간으로 외부 기상인자에 의한 계절강수량 예측모형인 계층적 베이지안 네트워크(Hierarchical Bayesian Network, HBN)를 구축한 후 산정된 결과를 입력 자료로 하여 직접적으로 일단위 이하의 극치강수량을 상세화 시킬 수 있는 베타 모델(four parameter beta, 4PB)을 연계한 계층적 베이지안 네트워크 베타모델(Hierarchical Bayesian Network-4beta Model, HBN4BM)을 개발하여 기상변동성을 고려한 상세화 모형을 개발하였다. 여름강수량 산정 결과 한강 유역의 경우 2016년은 관측값 573.85mm, 모의 값 567.15mm를 나타내어 약 1.2%의 오차를 나타냈으며, 2017년 및 2018년은 4.5%, 6.8%의 오차에서 모의가 이루어졌다. 금강의 경우 2016년은 다른 연도에 비하여 35.2%라는 큰 오차를 보였지만 불확실성 구간에서 모의가 이루어 졌으며, 2017년 및 2018년은 0.3%, 2.1%의 작은 오차가 발생하였다. 24시간 모의 결과는 최소 0.7%에서 최대 27.1%의 오차를 나타냈으며, 평균적으로 16.4%의 오차 결과가 모의되어 모형의 신뢰성을 확인하였다.