• 한국수자원학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.35-49
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• 2019

본 연구에서는 최근의 토양통 개정 결과를 반영하여 제주도를 대상으로 새로운 수문학적 토양군 분류 방법을 제시하였다. 또한 제시한 수문학적 토양군 분류 방법은 기존의 수문학적 토양군 분류 방법과 비교하여 평가하였다. 이를 위해 본 연구에서 제시한 수문학적 토양군 분류 방법과 기존의 수문학적 토양군 방법들을 적용하여 제주도 전체 유역을 대상으로 CN 값을 산정하고 그 결과를 비교하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 2007년 이후 개정된 토양통을 기존 토양통과 비교한 결과, 토성은 43개의 토양통에서, 배수등급은 1개의 토양통에서, 투수속도는 15개의 토양통에서, 불투수층 깊이는 26개의 토양통에서 변경된 것으로 확인되었다. (2) 개정된 토양통을 반영하여 제주도의 수문학적 토양군을 분류한 결과, 1987년의 분류 방법을 따를 경우에는 수문학적 토양군 C군(46.43%)이 가장 많이 나타나나, 1995년의 분류 결과에서는 B군(27.69%)이, 2007년의 분류 결과에서는 D군(35.82%)이, 본 연구에서 제시한 분류 결과에서는 B군(49.25%)이 가장 많이 나타나는 것으로 나타났다. (3) 본 연구에서 제시한 방법을 제주도 전체에 적용한 경우에 추정된 CN 값은 기존 방법에 의한 값보다 작은 것으로 나타났다. 이 결과는 기존 방법을 적용할 경우 CN 값이 과대 추정되었을 가능성을 제시하는 것이기도 하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권12호
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• pp.1261-1271
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• 2018

본 연구에서는 Lee et al.(2018)의 연구에서 제시한 새로운 수문학적 토양군 분류 방법을 제주도의 3개의 하천유역(중문천, 천미천, 한천)에 적용하고 그 적용성을 평가하였다. 적용의 결과로서 이들 세 유역의 CN 값이 산정되었으며, 이 값은 기존의 세 가지 방법론을 적용한 결과와 비교하였다. 또한 제주도에서의 침투, 강우-유출 해석 등에 사용되는 수문학적 토양군 분류와 관련된 선행 연구들을 검토하여 선택된 방법론에 따라 수문학적 토양군 분류 결과가 어떻게 다른지를 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 수문학적 토양군 분류 방법에 따른 제주도 대표 유역의 수문학적 토양군 분류 결과를 비교한 결과, Lee et al.(2018)의 토양군 분류 방법을 적용하는 경우에는 B군이 크게 나타났다. 이는 Hu and Jung(1987)의 분류 방법을 적용하는 경우에서는 C군과 D군이, Jung et al.(1995)의 분류 방법을 적용하는 경우에서 A군과 C군, 마지막으로 RDA(2007)의 분류 방법을 적용하는 경우에서는 D군이 상대적으로 크게 나타나는 결과와 비교된다. (2) Lee et al.(2018)의 수문학적 토양군 분류 방법을 제주도의 3개 대표 유역에 적용한 결과, 3개 유역 모두 기존 방법에 비해 가장 작은 CN 값이 추정되었다. 마지막으로 (3) 제주도에서의 강우-유출과 관련된 연구를 검토한 결과, 제주도 유역의 CN 값은 기존 방법에 의해 추정된 것에 비해 작을 가능성이 크고, 또한 초기 손실은 0.2S 이상의 큰 값을 가질 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1909-1913
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• 2008

수자원의 공급적인 측면에서 내륙지역에 비하여 불리한 도서지역은 단기간의 가뭄에도 생활용수가 고갈되어 매년 상습적인 식수난을 겪고 있는 상태이다. 전국 3,170개 섬 중 491개 유인도에 831,295명(2003년)이 거주하고 있으나 상수도 보급률은 28.7%에 불과하다(환경부, 2005). 나머지 71.3%의 도서지역 주민들은 간이 급수시설, 우물, 지붕수 등을 생활용수로 이용하고 있다. 이와같이 도서지역은 상수도 보급율이 열악하여 지하수자원에 대한 의존도가 내륙지역에 비하여 높아 지하수자원을 통해 부족한 용수를 공급받아야 할 실정이다. 용수공급을 위한 지하수의 개발을 위해서 무엇보다 선행되어야 할 것은 도서지역의 지하수개발가능량 평가이며 이의 평가를 위해서는 지하수함양량의 파악이 이루어져야 한다. 지하수함양량 산정 기법 중 하나인 NRCS-CN방법은 선행강우조건, 토지피복상태, 수문학적 토양군 등의 인자들에 의해 산정되어진다. 수문학적 토양군의 경우 대부분의 연구에서 정정화 등 (1995)에 의해 분류된 자료가 이용되고 있었으나 최근 정광호 등(2007)에 의하여 수문학적 토양군이 재분류 되었다. 본 연구에서는 NRCS-CN방법을 이용하여 식수난에 어려움을 겪고 있는 우리나라 서남해안의 14개 도서지역에 대하여 수문학적 토양군의 1995년 분류와 2007년 분류를 적용하여 지하수함양량을 산정하고 비교하였다. 1995년 분류와 2007년 분류에서 지하수함양량과 함양률은 개도, 생일도, 보길도를 제외한 도서지역은 1%미만의 차이로 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 개도, 생일도, 보길도는 1995년 분류에 비하여 2007년 분류에서 $2.2%{\sim}2.8%$ 감소하였다. 따라서 대상지역의 수문학적토양군의 재분류에 의한 지하수함양량 및 함양률의 차이가 미미함을 알 수 있었다. 연평균 함양량은 1995년 분류와 2007년 분류에서 수도가 590.8mm, 583.5mm로 최대값을 가지며 가파도가 270.2mm, 270.5mm로 최소값을 가지는 것으로 나타났다. 함양률의 경우 1995년 분류에서는 개도가 29.8%의 최대값을 나타내었고 가파도가 23.3%의 최소값을 가지는 것으로 나타났으며 2007년 분류에서는 사량도 상도가 28.5%의 최대값을 나타내었고 가파도가 23.3%의 최소값으로나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.97-105
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• 2007

수문학적 토양유형은 복잡하게 세분되어 있는 토양의 종류를 수문학적인 목적에 따라 단순화하기 위해 만든 것으로 미농무성 토양보전국에서 고안한 개념이다. 우리나라 토양을 이 방법으로 구분하고자 하는 몇번의 시도가 있으며 그 중 대표적인 것이 정 등(1995)이 분류한 수문학적 토양군이다. 이는 토양의 침투 투수특성에 대한 실측자료가 부족한 우리나라의 실정을 감안하여 토성속(textural family), 배수등급(drainage class), 불투수층(impermeable layer), 투수성(permeability)의 네가지 토양특성을 분류특성으로 하여 각각에 1-4점 범위로 점수를 매긴 후 합산한 점수를 기준으로 수문학적 토양유형을 분류하는 것이다. 최근에는 토양의 한계침투속도에 따라 수문학적 토양유형을 분류하고자 하는 시도가 있으며 본 논문에서는 새로운 방법으로 분류할 때 기존의 방법과 어떠한 차이가 있는지 비교하고자 하였다. 정 등(1995)의 분류방법은 개념상 몇가지 문제점을 안고 있다. 먼저 토양의 수리특성은 같은 토성속이라 하여도 토양생성 과정과 토지이용 방법에 따라 그 차이가 매우 큼에도 불구하고 이에 대해 고려하지 못하였으며 다음으로 지표유거가 많아 배수가 양호한 토양의 강우 유출을 과소평가한다. 또한 얕은 토심에 존재하는 불투수층이 존재하는 경우 토양의 수리특성에 관계없이 적은 양의 강우에도 유출이 발생하므로 별도의 제한인자로 간주하여야 한다. 토양의 한계 침투속도를 이용한 분류방법은 이러한 문제점을 상당 부분 개선할 수 있다. 토양의 한계침투속도를 산정하기 위해 현장에서 지표 한계침투속도와 투수속도를 측정하였으며 이 자료를 확장하여 해석하기 위해 입자특성을 이용한 Pedo Transfer Function을 개발하였다. 토심 50 cm 포화시 토양 투수성을 한계 침투속도로 가정하였으며 50 cm 이내에 암반층과 지하수위가 존재할 경우 투수성에 관계없이 D유형으로 분류하였다. 새로운 방법으로 분류한 결과 기존의 분류와 몇가지 차이점이 발견되었다. 가장 큰 차이는 대부분의 논토양이 느린 한계침투속도의 영향으로 D유형에 속한 것이다. 산림토양과 밭토양은 기존 방법과 마찬가지로 A, B유형이 많았으며 암반층을 고려하기 전에는 기존 분류에 비해 강우 유출 가능성이 적은 쪽으로 평가되었다. 그러나 암반층이 존재하는 토양을 고려한 결과 A 또는 B 유형에 속하던 상당수의 산림토양이 새로운 분류에서 D유형으로 분류되었다. 지표 유거가 많아 배수등급이 매우양호로 분류되던 토양은 정 등(1995)의 분류와 비교하여 대부분 강우 유출 가능성이 큰 쪽으로 조정되었다. 새로운 수문학적 토양유형을 이용할 경우 낮은 토심에서 암반층이 발견되는 산림토양이 분포한 유역이나 산림, 밭 등에 식질 토양이 많이 분포하는 유역에서는 기존의 방법을 이용하는 것보다 강우 유출량이 높게 평가될 것으로 판단된다. 앞으로 강우 유출량 실측자료와의 비교를 통해 지속적인 보정을 하여야 할 것이며 특히 불투수층의 존재시 일괄적으로 D유형으로 분류된 토양의 경우 깊이에 따라 C 또는 D 유형으로 세분하여 조정할 필요가 있다.

• 한국지리정보학회지
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• 제7권2호
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• pp.1-15
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• 2004

유역의 유출량을 계산하는 유출모의를 위해서는 직접유출에 기여하는 강우량인 유효강우량을 산정해야한다. 본 연구에서는 SCS CN방법을 이용하여 유효강우량을 산청하기 위해 필요한 유역의 지형자료와 토지피복도 및 토양도 중 정밀토양도의 이용에 관한 내용을 기술하고 있다. 우리나라의 정밀토양도를 SCS CN방법에 적용하기 위해서는 SCS 수문학적 토양군으로의 재분류가 필요하다. 본 연구에서는 정밀토양도를 SCS의 수문학적 토양군으로 분류할 때 허기술과 정정화(1987)의 분류기준과 정정화 등(1995)의 분류기준을 적용하여 유출모의를 수행하여 그 결과를 비교 검토하였다. 대상유역은 IHP 시범유역인 위천 유역과 평창강 유역을 선정하였다. 유출모의는 HEC-1을 이용하였으며 지형인자의 계산은 WMS v6.1을 사용하였다. 대상유역에 대하여 유출모의를 수행한 결과 정밀토양도의 분류방법에 따른 유출모의 결과의 차이는 유역에 따라서 달리 나타날 수 있으나, 정정화 등(1995)이 제시한 기준에 의해서 분류된 정밀토양도를 이용할 경우 대상유역으로 선정한 두 지역에서 모두 실측치에 좀더 근접한 결과를 도출할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.999-1012
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• 2003

본 논문의 목적은 위성영상 피복분류항목에 대해 통계적 접근법으로부터 산정된 유출곡선지수(CN)를 이용하여 계산 유효우량과 관측 유효우량을 비교함으로써 그 적용성을 검토하는데 있다. 검정을 위한 적용대상지역은 경안천 수위지점 상류유역, 백옥포 수위지점 상류유역, 괴산댐 수위지점 상류유역으로 선정하였으며 각 지역별로 4개의 홍수사상을 선정하였다. CN 값 산정을 위해 2000년에 획득된 Landsat-7 ETM 영상을 이용하여 토지이용도를 구축하였으며 개략토양도로부터 수문학적 토양군을 구축하였다. 유역평균 CN 값은 대상지역별로 71, 63, 66으로 나타났으며 계산 유효우량과 관측 유효우량의 비교결과 약30% 이내의 일정수준의 오차를 가지는 것으로 나타났다. 따라서 위성영상을 이용하여 미계측 유역의 CN 값 산정시 본 논문 I에서 개발한 CN 값을 적용함으로서 기존의 방법에 비해 보다 객관적인 값을 제시해줄 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2008년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.355-357
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• 2008

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.106-115
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• 2007

농촌진흥청에서 제공하고 있는 수치토양도는 수문 수자원 분야에서 SCS-CN법을 이용한 유효우량 및 유출곡선 산정에 가장 많이 활용되고 있다. 토양조사 국책사업 결과 전산화된 토양도 및 토양검정 데이터베이스에 기초한 토양정보 웹 시스템은 전국의 토양 전자지도와 토양 통계 자료를 주제별로 검색하거나 필지별 토양분석 성적에 따른 토양관리처방서를 조회하는데 사용되는 농업분야 이외의 사용자 그룹을 위해 필요한 정보를 제공하도록 활용 및 유통 요구도가 높아지고 있다. 수치토양도가 수문학적 토양유형 정보를 포함하도록 제공하는 것이 먼저 필요할 것으로 생각되고 다음으로는 수문 수자원 분야 활용 측면에서 수치토양도가 제공하는 속성, 축척, 제공형태, 좌표체계, 서비스 방식 등에 대하여 활용정책을 마련하여 이에 따라 자료가 유통될 수 있도록 하여야 할 것이다. 앞으로 활용이 가능하게 될 수치세부정밀토양도와 토양유형을 이용하여 충북 괴산군 소수면의 소유역에 대해 SCS 삼각법에 따른 단위도 작성, 유효우량 산출 및 유출곡선을 작성한 결과 농업과학기술원의 정 등(2006)이 분류한 토양유형을 이용한 결과 정 등(1995)에 따른 토양유형을 이용한 결과에 비해 CN값과 유효우량이 더 높게 나타났고 삼각단위도로부터 유도한 정점의 유출량과 시간별 유량 관측값에 더 가까운 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.412-414
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• 2005

세계 각국은 지속가능한 지하수자원의 사용을 위해 지하수의 부존, 유동 및 수질특성을 파악하는 지하수조사를 수행하고 이를 기초로 수문지질도를 작성하고 있다. 이에 인터넷 검색을 통해 세계 192개국의 수문지질도의 작성현황에 대한 자료를 수집하였다. 국가규모의 수문지질도는 91개국, 지역규모 정밀수문지질도는 57개국의 제작하고 있는 것으로 파악되었다(검색을 통해 확인되지 않은 국가라고 하여도 제작을 하지 않는다는 의미는 아님). 또한 제작 시기별로는 러시아가 1930년에 가장 일찍 수문지질도를 작성하였으며 우리나라는 1990년 전북고창을 시작으로 2011년 100개시군구의 정밀수문도 작성이 계획되어 있다. 세계의 주요한 대부분의 나라는 시기에 차이는 있지만 수리지질(지하수)조사를 실시하여 수문지질도를 작성하고 있으며 최근에는 대부분 지질조사소(Geological Survey)가 조사 및 제작을 담당하고 있다. 지하수 조사내용과 수문지질도 작성 scale은 각국의 수리지질학적 조건에 따라 다르며 그에 따른 주제도 내용도 조금씩 다르다. 또한 지하수 이용 여건 및 수리지질학적 환경변화에 따라 일정주기로 반복 조사하고 있는 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.444-444
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• 2021

하천의 오염부하량 관리 계획은 지속적인 모니터링을 통한 자료 구축과 모형을 이용한 예측결과를 기반으로 수립된다. 하천의 모니터링과 예측 분석은 많은 예산과 인력 등이 필요하나, 정부의 담당 공무원 수는 극히 부족한 상황이 일반적이다. 이에 정부는 전문가에게 관련 용역을 의뢰하지만, 한국과 같이 지형이 복잡한 지역에서의 오염부하량 배출 특성은 각각 다르게 나타나기 때문에 많은 예산 소모가 발생 된다. 이를 개선하고자, 본 연구는 합성곱 신경망 (convolution neural network)과 수문학적 이미지 (hydrological image)를 이용하여 강우 발생시 BOD 및 총인의 부하량 예측 모형을 개발하였다. 합성곱 신경망의 입력자료는 일반적으로 RGB (red, green, bule) 사진을 이용하는데, 이를 그래도 오염부하량 예측에 활용하는 것은 경험적 모형의 전제(독립변수와 종속변수의 관계)를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 오염부하량이 수문학적 조건과 토지이용 등의 변수에 의해 결정된다는 인과관계를 만족시키고자 수문학적 속성이 내재된 수문학적 이미지를 합성곱 신경망의 훈련자료로 사용하였다. 수문학적 이미지는 임의의 유역에 대해 2차원 공간에서 무차원의 수문학적 속성을 갖는 grid의 집합으로 정의되는데, 여기서 각 grid의 수문학적 속성은 SCS 토양보존국(soil conservation service, SCS)에서 발표한 수문학적 토양피복형수 (curve number, CN)를 이용하여 산출한다. 합성곱 신경망의 구조는 2개의 Convolution Layer와 1개의 Pulling Layer가 5회 반복하는 구조로 설정하고, 1개의 Flatten Layer, 3개의 Dense Layer, 1개의 Batch Normalization Layer를 배열하고, 마지막으로 1개의 Dense Layer가 연결되는 구조로 설계하였다. 이와 함께, 각 층의 활성화 함수는 정규화 선형함수 (ReLu)로, 마지막 Dense Layer의 활성화 함수는 연속변수가 도출될 수 있도록 회귀모형에서 자주 사용되는 Linear 함수로 설정하였다. 연구의 대상지역은 경기도 가평군 조종천 유역으로 선정하였고, 연구기간은 2010년 1월 1일부터 2019년 12월 31일까지로, 2010년부터 2016년까지의 자료는 모형의 학습에, 2017년부터 2019년까지의 자료는 모형의 성능평가에 활용하였다. 모형의 예측 성능은 모형효율계수 (NSE), 평균제곱근오차(RMSE) 및 평균절대백분율오차(MAPE)를 이용하여 평가하였다. 그 결과, BOD 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 1031.1 kg/day, MAPE는 11.5%로 나타났으며, 총인 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 53.6 kg/day, MAPE는 17.9%로 나타나 본 연구의 모형은 우수(good)한 것으로 판단하였다. 이에, 본 연구의 모형은 일반 ANN 모형을 이용한 선행연구와는 달리 2차원 공간정보를 반영하여 오염부하량 모의가 가능했으며, 제한적인 입력자료를 이용하여 간편한 모델링이 가능하다는 장점을 나타냈다. 이를 통해 정부의 물관리 정책을 위한 의사결정 및 부족한 물관리 분야의 행정력에 도움이 될 것으로 생각된다.