• 대한토목학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.155-163
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• 2019

가뭄 전이는 수문학적 가뭄 특성에 대한 정확한 평가 및 조기 경보 시스템 구축에서 매우 중요한 역할을 한다. 이에 따라, 본 연구에서는 베이지안 네트워크를 이용하여 한강 유역의 가뭄 전이의 확률론적 관계를 분석하였다. 이를 위하여 과거 관측자료와 기후변화 시나리오 RCP 8.5 자료를 활용하였다. 가뭄 전이 및 지체시간을 분석한 결과, 1967~2013년 기간에 비해 2014~2053년 기간에는 증가하는 경향을 나타냈으며, 2054~2100년 기간에는 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 베이지안 네트워크를 적용하여 지체시간의 발생확률을 분석하였다. 그 결과, 1967~2013년 동안에 기상학적 가뭄이 보통가뭄에서 심한가뭄 또는 극한가뭄으로 변화함에 따라, 지체시간의 발생빈도가 공간적으로 변화하거나 감소하였다. 이러한 확률은 2014~2053년에 몇몇 유역에서 약간 증가하는 경향이 나타났으나, 2054~2100년에 다시 감소하였다. 본 연구에서 제안된 확률론적 가뭄 전이 결과는 향후 미래 가뭄 상태에 대한 정책에서 의사결정시에 유용할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.483-498
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• 2022

토양수분은 불포화대의 공극 내에 존재하는 물로 정의되며, 다양한 수문학적 과정과 밀접하게 연관되어 있다. 본 연구에서는 지하수에 대한 의존도가 높은 농촌지역인 연구지역을 덮고 있는 6가지의 토지이용에 따른 토양수분 함량 및 토양 투수성 비교를 통해 토양수분에 영향을 미치는 요인을 파악하여 향후 연구에 유용한 자료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 시계열 자료를 이용하여 자기상관분석, 스펙트럼 밀도분석 및 교차상관분석을 수행하였다. 토양수분 함량은 약한 자기상관성 및 기억효과를 가지며, 강수량이 토양수분 함량에 상당한 영향을 미치는 것으로 사료된다. 토지이용 변화에 따라 포화 수리전도도는 크게 변화하지 않으며, 대신 불균질한 토양의 구조에 의하여 영향을 받는 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.461-461
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• 2023

하구담수호는 하구에 방조제를 축조하여 인공적으로 조성된 저수지로 배수갑문을 통해 적정수위를 유지하고 담수된 물은 농업용수, 공업 및 생활용수로 활용되고 있다. 최근 담수호 수질을 살펴보면 호소수 수질환경기준 IV등급을 상회하여 농업용수로 부적합한 것으로 나타났다. 하구담수호 수질은 간척농지와 담수호 유역내 농경지, 축사 등에서 배출되는 영양염류, 유사 등에 의해 오염되며, 이들은 경지의 경사, 토양, 강우 특성 등과 같이 다양한 인자들에 의하여 영향을 받는다. 도시화와 기후변화 등으로 인해 변화하는 환경에서 지속가능한 수자원 관리를 위해 하구담수호 물환경의 변화를 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 간월호 유역을 대상으로 유역-호소 연계 모형을 이용하여 미래 기상, 토지이용, 용수수요량 등의 변화에 따른 담수호 물환경을 분석하였다. SSP(Shared Socioeconomic Pathways) 기후변화 시나리오를 활용하여 미래 기상을 적용하였으며 Markov Chain기법 및 FLUS (Future Land-Use Simulation model)모형을 통해 미래 토지이용을 구축하였다. 미래 환경 변화를 적용하여 HSPF-EFDC-WASP 모형을 구동하여 담수호의 수문, 수질 분석을 수행하였다. 이 연구의 결과는 미래의 환경 변화에 대응하기 위해 하구담수호를 관리하기 위한 효과적인 전략을 개발하는 데 활용될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.205-205
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• 2020

도시화로 인해 불투수층의 증가는 강우시 유출을 증가시켜 물순환을 왜곡시키고 다양한 오염물질을 수계로 배출시켜 수질악화 및 수생태계를 훼손시킨다. 이러한 환경 수문학적 문제를 해결하기 위하여 침투, 여과, 저류 등의 물리적 기작, 식생 및 토양의 생물학적 기작을 이용한 LID 기술을 적용하고 있다. LID 시설에 적용되는 식물은 심미적, 경관성을 증대시켜주나, 다량의 오염물질이 유입될 경우 일부 식물의 고사를 유발한다. 따라서 본 연구는 LID 시설내 식물 체내 중금속 농도를 파악하고자 수행하였다. 본 연구는 지붕 강우유출수를 처리를 위해 설치된 LID 시설(침투화분) 모니터링 대상 지점으로 선정하였으며, 패랭이(Dianthus chinensis)와 조팝나무(Spiraea fritschiana)가 식재되어있다. LID 시설 내 식재된 식물과의 비교를 위해 패랭이와 조팝나무가 식재된 화단을 각각 대조군으로 선정하였다. 패랭이는 잎과 뿌리, 조팝나무는 줄기와 잔가지로 구분하여 체내 중금속 함량에 대해 분석을 수행하였다. 중금속 분석은 토질오염공정시험기준에 의해 Fe, Ni, Zn, As를 분석하였다. 연구결과, LID 시설에 적용된 식생과 대조군 식생의 체내 Fe 농도는 패랭이(1176.9~3804.6mg/kg), 조팝나무(218.4~342.5mg/kg)이며, Ni의 경우 패랭이(13.3~21.4mg/kg), 조팝나무(7.2~12.5mg/kg) Zn은 패랭이(33.6~160.5mg/kg), 조팝나무(46.1~243.2mg/kg), As는 패랭이(7.3~37.3mg/kg), 조팝나무(1.9~8.7mg/kg)로 대조군에 비해 유사하거나 높은 값을 보이는 것으로 분석되었다. 또한, LID 시설에 식재된 조팝나무는 대조군에 비해 줄기는 약 26배, 잔가지 19배 이상 높은 농도를 보이는 것으로 나타났으나, 중금속 농도의 차이는 식물의 중금속 흡수 혹은 토양의 중금속 흡착능력이 토양의 종류, 특성에 따라 다를 수 있기 때문에 모니터링 환경에 따라 편차가 존재할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.416-416
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• 2020

우리나라의 계절 특성상 여름철 집중호우가 쏟아지는 현상이 빈번하게 발생하는데 이러한 돌발홍수가 예고 없이 일어나 상습적으로 침수 피해를 입는 지역이 증가하고 있다. 본 연구에서 2009년 ~ 2019년 동안 서울시 침수 피해 사건 중심의 인터넷 기사를 기반으로 실제 침수 사례를 조사해본 결과, 침수가 가장 많이 발생한 순으로 반포동(26건), 대치동(25건), 잠실동(21건)으로 집계되었다. 침수피해가 가장 많은 반포동을 연구지역으로 선정하고 그 중 잠수교의 수위를 예측하는 연구를 진행하였다. 기존 연구에서는 수치모형에 비해 신속한 결과를 도출할 수 있는 자료 기반 모형 중 LSTM 기법을 많이 사용하였다. 그러나 이는 선행 시간이 길어질수록 첨두수위에서 과소추정된 것으로 분석된 취약점이 존재하였다(정성호 외, 2018). 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 GANs(Generative Adversarial Networks)를 이용하였다. GANs는 생성자와 감별자가 나뉘어 생성자가 실제 자료인 첨두수위에서의 잠수교의 수위를 학습하고 실제와 근접한 가상데이터를 결과로 생성하여 감별자는 그 생성된 미래의 잠수교의 수위가 실제인지 가상인지 판별하도록 학습시키는 신경망 구조이다. 사용한 수문자료는 한강홍수통제소, 기상청, 국립해양조사원에서 제공하는 최근 15년간의 (2005년~2019년) 수위, 방류량, 강수량, 조위 자료를 수집하였고 t-test와 상관성분석을 통해 사용한 인자 간의 유의미성 판단과 상관성을 분석했다. 또한, 민감도 분석 결과 시퀀스길이(5), 반복횟수(1000), 은닉층(10), 학습률(0.005)로 최적값을 선정하였다. 또한 학습구간(2005년~2014년)과 검증구간(2015~2019년)으로 나누어 상대적으로 높은 수위가 관측되는 홍수기의 3, 6, 9시간 후의 수위를 예측하고 오차 지표를 이용해 평가하였다. LSTM 기법으로 예측된 수위와 GANs로 예측된 수위를 비교한 결과 GANs으로 예측된 첨두수위에서의 정확도가 5% 정도로 향상되었다. 향후에는 다양한 영향인자와 다른 기법과의 결합을 고려한다면 보다 정확하게 수위를 예측하여 하천 주변 사회기반시설의 침수 피해를 감소시킬 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권7호
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• pp.39-47
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• 2012

강수량의 변화가 지하수 함양특성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 대상 유역의 최근 30년간(1980년~2010년) 기상개황 자료로 SWAT모형을 이용하여 대표 강우년별(최다, 평균, 최갈수년) 수문인자를 도출하였으며, Markov Chain모형을 이용하여 추정된 토지이용 자료를 SWAT모형에 적용하였으며, 분석 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. SWAT모형을 이용하여 본 연구대상지역을 대표 3개 유역으로 구분하고, 1975~2010년까지의 기상자료에 년도별 토지이용 상태로 적용 분석한 결과, 적용 기간 평균 지하수 함양률은 30%로 분석되었다. 이러한 연구결과는 기존의 제주지역 지하수 함양량 분석연구에서 나타난 40-50%보다 훨씬 적은 값으로 나타나고 있음을 알 수 있었다. 이 결과는 투수성 다공질 지층이 제주지역의 지질특성을 고려하더라도 개발형태가 비투수성 포장형태이고, 개발된다면 육지지역과 같은 지하수함양특성과 비슷할 수밖에 없음을 알 수 있었으며, Markov-chain을 이용한 장래토지이용상태를 분석한 결과 장래의 토지이용은 2000년 현재에 비해 산림 3.4%감소, 농경지 0.2% 증가, 수계 1.0% 증가, 도심지 0.5%증가 하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.317-326
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• 1997

본 연구에서는 우리나라 전역에서 가뭄의 시·공간적인 특성을 분석하기 위하여 가뭄의 지수를 정량적으로 나타낼 수 있는 Palmer의 방법을 사용하였다. 또한 우리나라의 지역적인 특성을 반영하기 위하여 Palmer의 가뭄지수 및 기후특성인자의 산정공식을 국내 기상자료를 이용하여 수정 및 적용하였다. 이를 통해 가뭄의 가장 큰 원인이 되는 수문기상학적 인자들인 강수량, 증발산량 등을 월 수분수지모형에 적용하여 지역별로 계속기간별 가뭄지수를 산정하였다. 각각의 지점에서 구한 가뭄지수를 강우량 자료를 사용한 빈도분석을 통해 선정된 총 5개의 주요가뭄기간에 대하여 분석하였으며, 전국적인 가뭄지수도를 작성하였다. 이것을 통해 주요가뭄기간의 상대적 가뭄심도 및 전국적인 가뭄분포상황을 분석하여 남부지방이 가뭄우심 지역이며, 1994년과 1995년에 걸쳐 발생했던 가뭄이 과거 어느 가뭄보다도 심했음을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 Palmer의 가뭄지수 산정방법은 가뭄을 정량적으로 나타내는데 유효한 방법임을 알 수 있었고, 기상 및 강우의 중장기 예측이 가능해질 경우에는 가뭄예보 수단으로의 활용가능성이 클 것으로 판단되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.115-121
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• 2009

섬진강 하류의 하상변동 특성 분석 및 하상변동을 예측함으로서, 하도 및 유역관리에 효과적으로 이용하도록 하였다. 하상변동 특성 분석에 필요한 자료(단면, 하상구성물질, 기점수위, 조도계수 등)는 섬진강하천정비기본계획에서 실측 및 분석한 것을 활용하였다. 또한 하상변동 예측은 HEC-6 모형으로 수행하였다. 본 연구의 주요 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 섬진강 하류 하상변동의 주요인은 수문인자의 변화에 따른 것이라기보다는 과도한 하상골재 채취 때문으로 판단된다. 마찰속도와 대표 입경의 관계와 무차원소류력과 대표입경의 관계를 토대로 하도안정성을 정성적으로 분석한 결과 섬진강 하류 하상은 대부분의 구간에서 상승하는 경향을 나타내고 있다. 섬진강 하도의 대부분의 지점에서 2003년의 하상구성물질은 1989년에 비해 자갈의 구성비가 높아지고 모래의 구성비가 작아졌다. 하상변동을 예측한 결과 섬진강 하류의 하상은 하구에서 약 9 km 지점까지 1.5 m 내외로 상승하고, $9{\sim}21\;km$ 구간은 1 m 내외로 상승과 저하가 반복되며, $22{\sim}25\;km$ 구간은 0.5 m 내외로 하강할 것으로 예상된다. 이러한 결과로 볼 때 섬진강 하류 구간의 하상은 대체로 점점 상승할 것으로 판단된다. 다만, 본 연구의 하상변동 예측은 인위적인 골재채취가 없다는 가정 하에 수행된 것이므로, 과거와 같이 하상에서 대규모 골재채취가 진행되면 본 연구의 예측 결과와는 상이하게 하상이 저하되는 결과를 초래할 것이다.

• 물과 미래
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• 제25권3호
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• pp.105-113
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• 1992

본연구는 홍수기의 일단위 하천유출량을 예측하기 위한 방법으로 인공지능의 구현 모형으로 사용되고 있는 신경회로망이론을 도입하여 실수문계에 적용하고 그 결과를 제시하는 것이다. 강우-유출과정으로 형성되는 수문계의 동적거동을 입출력패턴으로 보아서 모형을 구성하는 유니트의 비선형 응답특성에 따라 네트워크의 상호 결합강도를 조정하여 시스템의 매개변수를 반복추정하는 방법으로 시스템을 특정 평가하였다. 일강우와 일유량의 과거 관측치를 신경회로망 모형의 순전파알고리즘으로 학습시켜 추정된 매개변수를 이용하여 하천유출량을 예측하였고 그 결과를 관측된 유량과 비교하기 위하여 통계학적으로 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.963-967
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• 2006

어떤 강우사상에 대해서 특정유역으로부터의 오염물질 유출특성은 첨두농도, 산술 평균농도, 첨두 오염물질 부하량, 평균 오염물질 부하량 또는 총 유출 부하량 등으로 나타낼 수 있다(이재수 등, 2001). 그러나, 대부분의 경우 강우시 발생하는 총 부하량이 개개의 농도 또는 첨두 부하량보다 더욱 중요하다. 그 이유는 유출사상이 비교적 짧고, 강우 유출수가 유입되는 수체, 특히 저수지나 댐 내에서는 어느 정도의 혼합 현상이 수반되므로 저수지내의 오염물질 농도는 강우로 인한 유출수(저수지로 유입되는)내 개개의 농도변화보다는 결국 총 부하량의 반응이기 때문이다. 특히, 저수지나 호수에서 질소와 인과 같은 영양염류에 대해서 총 부하량은 가장 중요한 수질영향 및 결정 변수일 수밖에 없다. 이와 같은 이유로 강우사상에 대한 평균농도 또는 유량가중 평균농도(EMC, event mean concentration)는 비점원 오염물질의 유출을 평가하는데 가장 적절한 인자로 인식되고 있으며, 가장 널리 이용되고 있다 (EPA, 1983). 본 연구에서 소하천 유역을 대상으로 유량과 수질농도를 실측하여 대상하천에 대한 수문자료를 구축하고, 오염부하모의 모형을 통해 대상유역에서의 강우사상별 오염부하량을 모의하였는데 모형의 보정은 실측된 유량자료를 활용하였으며, 실측된 수질농도자료와 유량자료로 산정한 오염부하량 자료를 통해 검증하였다. 검증된 모형에 대하여 100개의 강우사상에 대한 무작위 모의를 수행하였고, 결과자료를 활용하여 대상하천에 대한 강우-오염부하량의 상관관계식을 도출하였다.