• 대한토목학회논문집
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• 제31권3B호
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• pp.253-264
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• 2011

일반적으로 가뭄은 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄, 사회경제학적 가뭄으로 구분하여 정의한 후 정성적 혹은 정량적 평가를 수행한다. 이중 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄에 관련한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 상대적으로 사회경제학적 가뭄평가와 관련한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라에서 적용가능한 사회경제학적 가뭄을 정의하고 가뭄평가를 수행하였다. 사회경제학적 가뭄을 평가하기 위해서 우리나라의 인구증가와 산업발전을 반영하는 용수수요 현황과 수자원 공급시설의 개발에 따른 가용 수자원의 증가를 반영하는 용수공급 현황을 상대적으로 비교할 수 있는 용수과부족지수(WEDI)를 제안하였다. 본 연구에서 제안된 용수과부족지수의 타당성을 검토하기 위해 기존의 가뭄지수(SPI, PDSI)와 실제 가뭄발생(2001년 봄가뭄)과 비교 분석을 수행하였다. 용수과부족지수를 경상도에 적용하여 용수수요량 대비 용수공급량을 비교 분석한 결과 상대적으로 용수가 부족한 지역과 여유있는 지역을 구분할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.425-425
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• 2011

가뭄은 짧게는 한 계절에서 1년, 길게는 10년 이상 지속되는 등 시간 규모가 다양하며, 그 시작과 끝을 명확하게 정의하기 힘든 특성이 있다. 이와 같이 나타나는 가뭄의 장기적 발생 특성으로 인해 지역의 가뭄 특성을 정확하게 분석하기 위해서는 장기간의 자료를 필요로 한다. 그러나 우리나라의 경우 근대적인 관측은 1900년대 초반에 시작되었으며, 현재 운영 중인 대부분의 관측 시설은 1970년대부터 이용 가능한 자료가 존재하는 상황이다. 미국의 경우에도 1800년대 후반부터 관측된 자료를 이용하여 가뭄 및 홍수 분석을 수행하고 있는 실정이다. 이러한 점을 보완하여 보다 장기간의 가뭄 특성 관련 정보를 확보하기 위한 노력이 많은 연구자들을 통해 지속되어 왔다. 강수량이나 유출량 등 근대 관측 이후 이용이 가능한 자료를 통해서도 가뭄과 관련된 유용한 정보를 획득할 수 있으나 보다 장기간의 정보를 확보하기 위해 나이테 등 다양한 기후 지표를 이용한 연구가 수행되고 있다. 특히 과거 가뭄 특성에 대한 복원을 위해 나이테자료를 이용하는 연구는 미국을 중심으로 매우 활발히 이루어지고 있다. 또한 몽골이나 티베트, 중국 등과 같이 근대 기상 관측 자료가 매우 부족한 지역을 대상으로 가뭄 특성을 분석하기 위해 해당 지역에서 확보된 나이테 자료를 이용하는 연구가 매우 활발하다. 그러나 우리나라에서는 나이테자료와 가뭄 특성 간 관계를 검토하고 나이테자료에 근거하여 과거 가뭄 특성을 복원하려는 노력이 거의 전무한 실정이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 근대 관측 이전에 대한 가뭄 특성을 복원함에 있어 나이테자료의 활용가능성을 파악하기 위해 가뭄 특성을 나타내는 가뭄지수와 나이테자료의 상관관계를 분석하였다. 이를 위해 우리나라 및 주변 국가에서 확보된 나이테자료를 이용하였으며, PDSI, SPI 등 기존 가뭄지수를 분석에 함께 활용하였다. 본 연구에서 제시된 연구결과는 향후 나이테자료를 기반으로 근대 관측 이전에 대한 가뭄 특성을 복원하는데 있어 유용한 기반 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 나이테자료 등 기후지표를 이용한 가뭄 관련 연구의 기초 정보로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.86-86
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• 2011

1922년 R. L. Parshall이 고안한 파샬플륨은 현재 사용되고 있는 개수로 유량계로서는 가장 많은 실험자료를 보유하고 있다. 위어에 비해 설치가 어렵고 경제성이 떨어지는 단점도 있지만 설치 후에는 상대적으로 다른 시설보다 토사이동이 원활하다는 장점이 있어 하수 및 폐수 등의 유량측정에 많이 적용되고 있다. 용담저수지의 주요 지천인 금강본류와 구량천 2곳에는 국가가 관리하는 수위관측소가 있다. 설치지점의 지명을 따 동향수위관측소와 천천수위관측소로 운용되고 있으며, 동향수위관측소 약 170 m 하류와 천천수위관측소 약 2.5 km 상류 2곳에 갈수기 유량조사를 위한 파샬플륨이 설치되었다. 동향파샬프륨과 천천파샬플륨은 갈수기 유량을 고려하여 Iso 9826의 파샬플륨 번호 10(Parshall flume No. 10)과 유사한 규격(설치당시 목부(Throat)폭 5ft))으로 설계되었으며, 플륨으로 흐름을 유도하는 유입부(Entrance section) 좌 우 횡단방향에 보를 연결하여 상대적으로 하폭이 넓은 자연하천에 적용하였다. 수년간의 현장운용 결과, 파샬플륨의 가장 큰 장점이었던 원활한 토사이동이 보로 인해 차단되고, 누적된 토사가 흐름을 왜곡시킴으로서 플륨내 수위로부터 환산한 유량값에 비교적 큰 오차를 발생시 킬 수 있음을 알게 되었다. 본 연구는 이러한 문제의 원인이 상류에 누적된 토사에 있음을 규명하고 대처방안을 제시하기위해 동향파샬플륨을 대상으로 수행되었다. 플륨을 통한 유량자료의 신뢰도는 (1) 플륨내 정밀유량측정, (2) 50 m 하류에서의 도섭법에 의한 유량측정 그리고 (3) 130 m 하류에서의 도섭법에 의한 유량측정을 통하여 비교 및 검증하였다. 조사결과 플륨내 수위는 상류에 퇴적된 토사로 인해 일정하지 않으며 이로 인해 유량에 오차가 발생하고 있음이 확인되었다. 또한 본 연구에서는 자연하천에서의 파샬플륨 적용을 위해 토사이동을 고려한 설비의 구조개량을 병행하였다. 새로운 형태의 파샬플륨은 '에코플륨'이라 명명하였으며 원활한 토사이동과 인공구조물에 의한 자연경관 훼손을 방지할 수 있는 두 가지의 효과가 기대된다. 현재 실물모형의 제작이 완료되어 실내실험을 수행하고 있으며, 머지않은 장래에 현장설치가 가능하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.116-120
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• 2011

무심천에는 2002년부터 자연형 하천정비사업에 착수하면서 저수로, 저수로 하안, 고수부지 등 하도내에 여러 자연형 하천 공법과 함께 시설들을 설치하였다. 본 모니터링 조사사업은 '무심천 살리기'의 일환으로 이루어진 하천종합조사사업으로써 무심천의 수리/수환경 변화와 생태계의 변화를 조사를 통해 생태 수환경 수리특성 등 생태복원에 필요한 기초자료를 축적하고, 필요한 공법 등 향후 추진될 무심천 하천정비 및 관리에 반영하기 위하여 저수량, 홍수량, 생태계 및 하천공법 등에 대한 조사 및 분석을 전문가, 시민참여 그리고 공무원이 함께 수행하고 있다. 본 연구에서는 무심천을 친자연형 하천으로 복원하기 위하여 실시한 친자연형공법에 대하여 모니터링을 실시하고 얻은 수리/공학적 그리고 생태적 성과물을 자연형하천정비사업에 피드백시키는 자연형 하천관리방안에 대하여 논하였다. 무심천의 친자연형하천관리를 위하여 하천의 3대기능과 관련한 항목을 이용하여 평가지표를 설정하고, 평가를 하고 자연형 하천공법 등급을 I-V로 구분하여 하천관리를 위한 기준으로 사용하였다. 평 저수시 무심천 본류와 지류에 대한 유량측정을 실시하고, 하천유지유량을 산정하였다. 저수/고수호안, 하상, 둔치에 대한 조사분석을 실시하고 관리방안을 제시하여 무심천을 점차 자연형하천으로 변화시키고 있다. 또한 생태계의 적응관리로 하천식생을 유지하기 위한 관리를 실시하고, 유해식물과 외래식물을 제거하고, 하도내 직경이 10(m) 이상되는 버드나무 수목에 밑둥치기를 실시하여 치수기능의 저해를 방지하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.204-204
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• 2011

최근에 들어 도시화와 이상기후의 영향으로 유역에서의 유출특성과 오염물질 발생특성이 변화하고 있어 이에 따라 체계적인 유역 관리가 요구되고 있다. 우리나라는 하천 및 호소에 대한 수질 관리를 생활하수, 공장폐수 등 점오염원을 중심으로 수질관리정책 및 대책을 추진하여 왔으나, 오염물질의 상당량은 비점오염원에서 유발되고 있다. 또한 오염총량제의 실시 이후 국내에서는 비점오염원 관리의 중요성이 점오염원에 비해 상대적으로 높아짐으로서 유역수질모델링의 중요성을 인식하고 있으며, 비점오염원에 관련된 연구도 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 유역의 유출 및 수질 분석을 효율적으로 하기 위해 유역간 물질의 교환 및 전달이 유역 규모에 따라 얼마나 높은 정확성을 나타내는지를 분석하고 이를 검토하여 효과적인 유역수질모델링의 방법이 제시되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 통합적 수질관리의 필요성 증대에 따라, 유역 내 수문 순환 및 비점 오염원의 발생 거동을 정량적으로 분석할 수 있는 HSPF(Hydrologic Simulation Program - Fortran) 모형을 통해 오염총량 단위유역을 각각의 소유역으로 순차적으로 모의하여 검 보정을 수행 후 그 결과로 계산된 매개변수들을 단위유역 전체에 대한 분석에 입력하여 수행한 모의 결과와 비교 평가하였다. 또한, 이를 바탕으로 비점오염원에 의한 유역 내 하천 수질 영향도를 파악하였다. 유량 및 수질해석을 위하여 남강유역의 2004년부터 2007년까지 강우와 기상자료, 유량과 오염원 자료를 수집하여 입력 자료를 구축하였다. 또한, 대상유역에 해당되는 환경기초시설의 방류 유량 및 수질을 유입시킴으로써 HSPF모의가 진행되었다. 하천수질에 영향을 줄 수 있는 비점오염원은 강우 및 기상 관련 자료의 입력을 통하여 유역 내 유출 조건의 초기입력을 수행하였으며, 강우 입력에 따른 유출에 영향을 고려하기 위하여 토지이용 및 토양도를 고려하였다. 그리고 유역의 규모를 고려하였을 때 오염총량 단위유역의 유역 규모에 따라 모의를 실시한 결과를 바탕으로 HSPF 모형의 정확성 여부를 판단하여 정확성이 높은 방법을 선택할 수 있도록 하였다. 모의결과 소유역을 순차적으로 모의한 결과(CaseA)가 전체유역을 모의한 결과(CaseB)보다 실측치와 더 높은 상관계수를 나타냄을 알 수 있었다. 본 연구에서의 평가방법을 바탕으로 유역수질모델링이 이루어진다면 추후 비점오염원에 대한 효과적인 관리에 도움이 될 것이며, 모니터링 기법 및 GIS기반 유역관리모델 개발, 4대강 비점오염원 최적관리기법 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권7호
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• pp.513-523
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• 2009

한강대교지점은 조석의 영향을 받고 노들섬으로 인해 흐름이 나누어지는 특수한 지형조건을 가지고 있으며, 홍수예보지점이고 한강유역의 유출량을 분석하는 대표지점이기도 하다. 따라서 정확한 수위-유량관계를 도출하기 위하여 많은 노력을 기울였으나 조석의 영향을 받지 않는 홍수기 이외의 기간에 대한 정확도의 확보가 곤란하였다. 이러한 문제를 해결하기 위한 대책으로 최근 자동유량측정에 관한 연구가 진행되었고, 실무에 적용되어 한강대교지점에서 실시간 유량자료의 획득이 가능하게 되었다. 한강대교지점에는 남단(노량진방향)과 북단(용산방향)에 2대의 자동유량측정 시설을 설치하여 운영하고 있다. 수중에 설치된 도플러방식 수평초음파유속계(H-ADCP)가 23개 각도로 회전하며 10분마다 단면의 유속자료를 생산하고, Chiu의 유속분포(Chiu, 1988)를 이용하여 유량을 계산한다. 본 고에서는 자동으로 측정된 성과와 기존의 유량측정 방법에 의한 성과를 비교하였으며, 월별 유출량에 대한 분석결과를 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.825-834
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• 2008

선진국에서의 강변여과수 개발은 150년 정도의 역사를 가지고 있다. 한국에서도 지속적으로 증가하고 있는 용수수요에 안정적으로 대처하기 위한 원수 확보방안으로 강변여과수에 대한 조사가 1990년대부터 4대강 유역을 중심으로 시작되었으며, 현재 낙동강을 중심으로 강변여과를 활용한 상수도 공급이 이루어지고 있다. 본 논문은 서울의 원수수질 안정을 위한 방안으로 강변여과 도입의 타당성에 대한 연구이다. 개발 적지의 선정을 위해 여러 가지 속성들을 계층적으로 분류하고 각 속성의 중요도를 파악함으로써 최적 대안을 선정하는 계층분석과정기법(AHP)을 적용하였다. 한강 유역의 경우 개발후보지역을 대상으로 적지분석을 실시한 결과, 수질 및 기존시설연계성 등에서 유리한 광나루지구가 최적지로 선정되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.23-34
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• 1997

난지도 매립지는 주변에 오염차감시설을 설치하지 않은 불량매립지로서, 매립지내의 수위가 높고 지층의 심도가 높다. 따라서, 본 연구에서는 층상대수층을 이루고 있는 난지도 매립지에서 정상상태의 지하수 흐름에 대한 용질의 이용을 HST-3D모형을 사용하여 해석하고, 용존오염물의 농도변화를 예측하였다. 모형의 적용 결과, 지하수의 흐름은 제1매립지와 제2매립지를 중심으로 방사상으로 진행되고 있으며, 한강으로 다량이 유출되고 있는 것으로 나타났다. 난지도 매립지내의 용존물질 이송확산을 예측한 결과, 2년후 매립지 경계에서 총용존물질(TDS)의 상대농도는 하부의 풍화대에서 0.25, 하부충적층에서 0.26, 상부충적층에서 0.28로 나타나 현재의 0.29, 0.32. 0.35보다 작으므로 지속적인 기반암의 오염과 한강의 오염이 발생할 것으로 예측되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.167-176
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• 1998

급사면에 관측정, 텐시오메타, 트렌치 등의 시설을 설치하고 포화대의 형성 과정과 중간류의 유출특성을 관측하여 분석하였다. 사면의 토양이 건조한 때에 내린 강우(총강우량 103mm)에 의해 포화대는 사면 상부 관측정부터 형성되기 시작하여 강우 종료 수 시간 후에 사면 전체에 발달하였다. 이 포화대는 포화대 형성에 필요한 것보다 적은 양의 강우에 의해 형성되었고, 포화대내의 일부 깊이의 토양 수분이 불포화 상태이었기 때문에 포화대는 침투수가 일부 토양만을 포화시켜 형성된 것으로 판단된다. 이 포화대로부터 중간류는 포화대 형성 초기에 0∼40cm 깊이의 토양층을 통해 유출될 뿐 40∼80cm 깊이의 토양층을 통한 유출은 거의 없었다. 사면에 형성된 기존의 포화대의 수위는 강우에 빠르게 반응하며 중간류는 수위상승과 동시에 대부분 40∼80cm 깊이의 토양층을 통해 유출되기 시작하였다. 포화대의 최대 수위가 유사한 4개 강우의 40∼80cm 깊이의 토양층을 통한 중간류 유출률은 선행 강우량과 관계가 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.381-381
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• 2011

본 연구는 고랭지 밭 지역에서 발생하는 강우유출수의 특성을 알아보기 위하여 2009년 7월부터 10월까지 유량과 수질농도를 분석하였다. 모니터링 지점은 소양강 댐 상류 지점인 홍천군 자운지구의 3개 소유역이며, 하천 주변에 농경지가 집중적으로 발달하여 강우시 농경지로부터 발생하는 비점오염의 영향이 클 것으로 판단하였다. 모니터링 결과는 기저유출 부하를 산정하기 위해 N-Day법을 이용하여 직접/기저 유출수로 분리하고, 각 유출수의 오염부하를 산정하여 비교하였다. 기저오염 부하를 산정하기 위해 평시모니터링을 실시하였으며, 3개 소유역에서 조사된 평시 수질항목의 농도는 큰 차이를 보이지는 않았다. 1차와 2차 강우사상에서는 3개의 소유역에서 수질항목의 직접유출 부하가 80% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 전체 강우사상에서 SS와 TP의 직접 오염부하가 다른 수질항목에 비해 크게 나타났으며, TN의 경우 다른 항목에 비해 기저유출 부하가 큰 것으로 조사되었다. 또한, 100 mm 이상의 강우시에는 대부분의 항목이 직접유출 부하가 더 큰 것으로 조사되었으나, 6차와 7차의 적은 강우시에는 SS와 TP를 제외한 항목에서 기저유출 부하가 큰 것으로 조사되었다. SS는 탁도를 유발시키는 주요 원인이 되며, TN과 TP는 부영양화의 원인이 된다. 또한, 강우시 오염부하는 직접유출 뿐만 아니라 기저유출의 영향도 큰 것으로 나타났으며, 기저유출의 관리가 어렵기 때문에 하천으로 유입되는 직접유출을 우선적으로 관리할 필요가 있다. 따라서 연구 지역과 유사한 지역의 수질 관리를 위해서는 직접유출 형태로 발생하는 SS와 TP를 줄이기 위한 비점오염저감시설 또는 최적관리방법의 도입이 필요한 것으로 판단된다.