• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권12호
• /
• pp.1131-1142
• /
• 2020

본 연구에서는 농업용수 공급계획 및 수리시설설계에 적용하기 위한 논벼 수요량 추정에 있어서 증발산량 산정 방법을 농업용수 공급량을 기반으로 평가해 보았다. 증발산량 산정 방법은 기존의 논벼 수요량에 적용 되어온 Modifeid-Penman (MP) 방법과 최근에 농촌진흥청에서 작물계수 개발에 적용한 Penman-Monteith (PM) 방법이 고려되었다. 호남지역 한국농어촌공사 관할지구를 선정하여 기상특성을 분석하고, MP 방법과 PM 방법에 의한 논벼 수요량을 산정하여 현장의 용수 공급량과 비교분석하여 증발산량의 적용성을 평가해 보았다. 대상지구의 기상특성은 30년 기간 연평균 및 논벼 생육기간 평균기온은 증가하고 연평균 강우량과 논벼 생육기간 강우량은 감소하는 경향을 보였다. 이러한 기상특성은 증발산량 산정과 논벼 수요량 결과에 직접적인 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 두 증발산량 산정방법 적용에 의한 수요량 결과 비교분석에서 MP 방법에 의한 논벼 수요량이 PM 방법 보다 더 높게 산정되는 경향을 보였으며, 농업용수 공급량과의 비교분석에서 MP 방법이 PM 방법 보다 더 적은 격차를 나타내었다. 따라서 현장여건이 반영된 농업용수 공급량 기반 평가에서 논벼 수요량 산정에 MP 방법을 적용하는 것이 농업용수 관리계획 및 용수공급 안정성 확보에 유리할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권spc1호
• /
• pp.1119-1130
• /
• 2021

불안정한 기후와 함께 나타나는 국지적 집중호우로 인한 도시 침수는 끊임없이 발생하고 있으나, 강우량을 포함한 기상정보 현황 또는 예보정보를 활용하여 공간적인 도시홍수 예측정보를 제공할 수 있는 체계는 아직 마련되지 못한 상황이다. 공간적인 홍수정보는 하천의 제방, 도시 하수관거의 통수능, 저류지, 펌프시설과 같은 구조물적 대책에 어려움이 있을 시 발생할 수 있는 최악의 홍수상황을 미리 파악함으로써 피해를 최소화하는데 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 이에 본 연구에서는 기상청에서 제공되는 강수량, 도시 유역에 대한 2차원 침수해석 결과, 그리고 기계학습 모형 중 하나인 랜덤포레스트 회귀모형을 활용하여 실시간으로 도시유역에 대한 침수지도를 예측할 수 있는 방법론을 제시하고자 한다. 연구유역은 내수침수가 빈번하게 발생하는 울산시 우정태화지구로 선정하였다. 지속시간 6시간의 총강우량 50 mm, 80 mm 그리고 110 mm 대한 랜덤포레스트 회귀분석 예측 침수면적과 검보정된 2차원 물리모형의 침수해석 결과 비교시 각각 63%, 80%, 그리고 67%의 적합도를 보여주어, 빠른 시간안에 발생하는 도시 침수에 대한 대응, 대피를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.469-469
• /
• 2023

고랭지밭은 집중호우시 토사가 유실되고 고농도의 흙탕물이 하천으로 유입되면서 하류지역의 수질 악화로 사회적·환경적 문제를 초래하고 있다. 이에, 환경부는 비점오염원관리지역을 지정하고 비점오염저감시설을 보급하고 있으나, 저감 노력에도 불구하고 집중호우시 수질 악화는 지속적으로 나타나고 있다. 따라서 발생원 관리 노력이 더욱 많이 필요한 실정인데, 최근 강원도와 환경부에서는 토사유실에 취약한 고랭지밭의 지형적 조건을 개선하여 토양유실을 저감하는 고랭지밭 경사도 완화 사업을 추진하고 있다. 고랭지밭 경사도 완화는 급경사지 및 경사장의 경작지를 계단식으로 조성하여 비점유출을 최소화시키는 발생원 관리방안이다. 그러나, 고랭지밭 경사도 완화에 따른 정량화된 비점유출 저감효과 분석에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 홍천군 광원리와 창촌리에 조성된 경사도 완화 경작지를 대상으로 강우유출수 모니터링을 수행하였으며, 비점저감효과 정량화를 위해 인근의 경사지 밭에서도 강우유출수 모니터링을 수행하여 대조구로 분석하였다. 강우유출수 모니터링은 2020년 8월에 총 3회(광원리 2회, 창촌리 1회) 수행되었으며, 분석 결과 광원리의 경사도 완화 경작지 평균 수질농도는 탁도 124.4 NTU, SS 111.5 mg/L, TOC 4.6 mg/L로 나타났으며, 대조구의 평균 수질농도는 탁도 1,741.7 NTU, SS 673.3 mg/L, TOC 30.6 mg/L로 나타났다. 광원리의 경사도 완화 경작지는 대조구 대비 수질항목별 83.4 ~ 92.9%의 비점저감 효과가 있는 것으로 나타났다. 창촌리의 경사도 완화 경작지의 평균 수질농도는 탁도 598.1 NTU, SS 414.5 mg/L, TOC 8.5 mg/L로 나타났으며, 대조구 평균 수질농도는 탁도3,487.3 NTU, SS 3,081.2 mg/L, TOC 40.3 mg/L로 나타났다. 창촌리의 경사도 완화 경작지는 대조구 대비 수질항목별 78.9 ~ 86.5%의 수질저감효과가 있는 것으로 나타났다. 경작지의 경사도 완화로 밭에서 발생하는 비점오염 발생을 SS는 최대 86.5%, TOC는 최대 84.9% 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 하지만 본 연구 결과는 단년간 모니터링을 통해 도출된 결과이므로 정량화된 비점오염저감효과 도출을 위해서 다양한 강우조건 등을 고려한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단되며, 향후 연구에서는 2022년도에 인제군 북면 월학리 신규 조성된 경사도 완화 경작지를 대상으로 강우유출수 모니터링을 수행할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.15-15
• /
• 2023

2020년 기준 국내 상수도 보급률은 99.1% 차지하고 있으며(환경부, 2019), 수도관리차원에서 수돗물은 먹는 물로 시판되어질 만큼 우수한 관리체계를 유지하고 있다. 그 반면에 지하수는 생활용수, 식품가공, 농·축산, 양어, 군부대를 비롯한 전국지역에서 연간 10억 8천만톤 용수를 소비하고 있음에도 (환겨례 신문, 2013; 환경부, 2019) 사용되는 지하수의 약 65%가 음용수 불가판정을 받았으며, 최근 지하수의 오염비율은 급격히 증가하는 추세이다. 특히, 지하수관정의 관리부주의에 의한 수질오염 및 수인성 다제내성균(슈퍼박테리아) 등에 의한 오염사례가 국내는 물론, 국제적으로 다수 보고되고 있는 실정이다 (환경부, 2013). 현재 지하수 수질관리는 공공기관 및 지자체 지정기관을 통해 진행되고 있으며, 검사기간은 수질채취로부터 통상 7~15일정도 소요되어 수질 관리 및 기준, 검사주기에 대한 애로가 많다. 현장 지하수관정에서 실시간 수질을 모니터링하고 이에 연동된 자동 수처리 시스템의 개발 및 도입은 나날이 심각해지는 환경오염 상황에서 선제적 예방과 해결방법으로 중요한 요소기술이다. 현재 지하수오염 및 부적합 음용의 수질처리는 화학약품, 필터여과, UV살균, O₃ (플라즈마)을 이용하는 것이 대표적이나, 화학약품의 경우 2차 오염이나 식품 세척 및 가공에 있어 부적합성의 한계점이 있다. 필터여과의 대표적인 RO필터의 경우 약 50% 순손실이 발생하고, UV 살균의 경우 UV에 의한 사용관리자의 위험 및 장비의 광부식 문제, O₃ 의 경우 고압전류 사용에 따른 위험성 등의 한계점이 나타나고 있다. 지하수 수질정화를 위한 광유도 활성산소(¹O₂, ·O^-₂)는 광감응제에 가시광의 빛 조사를 통해 생성되는 활성산소로의 에너지 및 전자 전이가 동시 진행되어 단일항 산소(¹O₂)와 슈퍼옥사이드 이온(·O^-₂)을 생성하게 된다. 생성된 활성산소는 유해미생물 또는 유기화학물과 개열, 제거, 치환 반응 등을 통해 미생물사멸 및 유해화학물질들이 분해 가능하다. 이를 이용한 지하수 유해미생물 사멸기술, 장비, 실시간 지하수의 분석기술 및 정수처리, 지하수 물순환 시스템 개발뿐만 아니라 지하수 음용수 및 오염개선, 지하수 기저유출에 의한 오염원 저감으로부터 지류·지천, 하천 본류 수질개선 등의 대상지역에 활용 가능하다. 또한 광유도 활성산소는 기존 상수도 수처리에 있어 오존(O₃) 처리와 이산화티탄을 이용한 AOP과정을 단일처리 공정으로, 기존 O₃ 의 특성상 확산 거리가 매우 길어 사람을 포함한 생체 내에 유입 시 다양한 부작용 발생과 O₃ 차폐시설 요구의 문제점 극복의 대안으로 환경 및 인체에 무해한 광유도 활성산소 시스템을 적극적으로 도입 및 적용해야 한다. 본 연구 목적은 정류상태 흡광분광기술을 이용한 실시간 수질 모니터링과 광유도 활성산소를 이용한 유해 미생물의 멸균효능 및 지하수 수질관리 기술로의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.465-465
• /
• 2023

집중호우시 농경지에서 발생하는 흙탕물은 수질 및 수생태계를 오염시키며, 환경오염에 따른 사회·경제적 문제를 지속적으로 초래하고 있다. 정부와 지자체는 흙탕물 발생이 심각한 지역을 '비점오염원관리지역'으로 지정·고시하여 흙탕물 저감사업을 추진하였으나, 뚜렷한 성과를 나타내지 못하고 있는 실정이다. 최근 정부의 흙탕물 저감사업은 저감시설 설치 등과 같은 구조적 방법에서 발생원관리 중심으로 패러다임이 전환되고 있다. 농경지에서 발생하는 비점오염원의 발생원관리를 위해서는 주민들의 적극적인 참여가 필수적이나, 아직까지 주민들의 비점오염원에 대한 인식이 낮은 수준에 머무르고 있다. 따라서, 본 연구에서는 주민참여 거버넌스를 구축하여 주민들의 인식을 개선하고, 주민들의 참여를 유도하여 농촌지역 실정에 맞는 주민참여형 농업비점오염 관리의 기반을 마련하고자 하였다. 연구대상지는 강원도 비점오염원관리지역인 가아지구 내 강원도 인제군 인제읍 가아2리 마을일원으로, 본 연구의 참여농가는 총 10농가, 참여농지 면적은 21.81 ha이다. 참여농가를 대상으로2022년 10월 9일, 10월 16일, 10월 23일 총 3회에 걸쳐 주민 교육을 실시하였으며, 주기적인 설문조사를 통해 교육 진행에 따른 주민 인식 변화를 측정하였다. 설문조사는 교육참여자를 대상으로 3회 실시하였으며, 농업비점오염 개념, 최적관리기법의 이해, 비점오염저감 활동참여 의지에 관한 내용으로 구성하였다. 설문조사 점수에 대한 기준은 전혀아니다(1점), 그렇지않다(2점), 보통이다(3점), 그렇다(4점), 매우 그렇다(5점)로 선정하였다. 설문조사 결과 농업비점오염원의 대한 이해도는 1차 62점, 2차 66점, 3차 80점, 최적관리기법의 이해도는 1차 59점, 2차 64점, 3차 75점, 비점오염저감 활동참여 의지도는 1차 61점, 2차 73점, 3차 80점으로 나타났다. 1차 설문조사 결과 대비 3차설문조사 결과 농업비점오염의 개념 및 최적관리기법의 이해도는 22.5, 21.3% 증가하는것으로 분석되었으며, 비점오염저감 활동참여 의지도는 23.8% 증가하는 것으로 분석되었다. 조사 결과와 같이 교육을 통해 주민들의 인식이 전환된 것으로 분석되었으며, 비점오염원 저감활동에 대한 의지가 표준 이상으로 나타나 주민 참여 거버넌스 구축 연구를 통해 실질적인 농촌 비점오염 관리가 가능할 것이라 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.84-84
• /
• 2023

소하천의 유속계측을 위해 가장 많이 사용되고 있는 표면영상유속계는 표면유속을 계측하는데, 계측된 표면유속을 이용하여 유량을 산정하기 위해서는 수심 평균유속으로 변환할 필요가 있다. 이때 평균-표면유속 환산계수가 주로 사용되는데, 적정 환산계수를 산정하기 위해서는 수심별로 유속을 직접 계측하고 계측된 유속분포를 이용하여 평균-표면유속 환산계수를 산정하는 방법을 사용한다. 그러나 소하천은 홍수시 유속이 매우 빨라 물속에 직접 들어가는 것이 어렵고 장비를 이용하여 간접적인 방법으로 계측을 한다고 하더라도 소류사와 유송잡물 등으로 계측기가 파손되어 직접 계측에는 한계가 있다. 또한 직선구간 확보나 식생 등으로 부자를 이용한 계측도 어려워 계측 결과를 이용하여 환산계수를 산정하는 방법은 한계가 있다. 이런 이유로 대부분은 USGS가 제시한 0.85 ~ 0.95 범위 값 중에서 현장 여건을 고려하여 최적값을 결정·사용하고 있다. 본 연구에서는 홍수시 수심-유속분포를 직접 계측하기 어려운 소하천에서 표면영상유속계를 이용하여 계측한 수심별 표면유속분포를 이용하여 평균-표면유속 환산계수를 산정하는 방법을 개발하였다. 개발한 방법을 정량적으로 평가하기 위하여 건설기술연구원의 안동 하천실험시설에서 표면영상유속계로 수심상승에 따른 횡방향 유속분포를 계측하고 수위가 완전히 상승한 이후의 안정된 흐름 조건에서 플로우트래커를 이용하여 수심별 횡방향 유속분포를 계측하여 두 계측결과를 1:1로 비교하였다. 비교 결과 표면영상유속계로 계측한 수심별 표면유속분포와 플로우트래커로 계측한 수심-유속분포 결과는 유사한 분포를 보이는 것으로 나타나 표면영상유속계로 계측한 수심별 표면유속분포를 이용하여 평균-표면유속 환산계수를 산정하는 것이 가능하다는 결론을 도출하였다. 본 연구에서는 개발한 평균-표면유속 환산계수 산정방법의 적용성을 검토하기 위하여 표면영상유속계가 설치된 5개 시범소하천에서 7년(2016~2022)간 계측한 수심별 표면유속 자료를 수집하고 이 결과를 이용하여 평균-표면유속 환산계수를 산정하였다. 산정결과 대부분 USGS가 제시한 범위내의 값을 보이는 것으로 나타나 향후 본 연구의 개발 방법을 평균-표면유속 환산계수 산정에 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 개발한 환산계수 산정방법은 향후 보다 많은 수리실험과 현장실험 등으로 정밀검증을 수행한다면 홍수시 수심-유속분포를 직접 계측하기 어려운 소하천에서 간편하면서도 적용성이 큰 신기술 확보가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.498-498
• /
• 2022

통합물관리를 위한 농촌용수 이 치수 관련 거버넌스를 체계화하고 기반을 마련하고자 지역 내 거버넌스 및 통합물관리에 대한 사례조사, 의견 수렴, 토론 및 소통 등의 과정을 거쳐 사회적으로 수용성이 높은 '농촌용수 통합물관리 거버넌스의 운영 방안' 모델 개발을 중심으로 수행하였다. 우리나라의 물관련 거버넌스는 해당 유역과 단체의 물문제를 중심으로 활동하고 있으며, 국가적 차원의 통합물관리 체계에 발맞춰 나가기 위해서는 농업인 거버넌스 활성화가 필요하다. 또한 농업인 거버넌스는 농업용수 등 물관련 문제 해결에 적극 참여하여 협력과 소통을 기반으로 농업용수부문의 주도권을 확보하여야 할 것이다. 지역 물관리 현황 분석 및 현안 과제를 도출하기 위해 최근 농업용수와 관련한 민감한 이슈가 있는 금강유역 내 위치한 지구를 시범지구로 선정하였다. 논 시범지구는 현북 양수장으로 선정하였으며, 비교지구는 정암 양수장으로 선정하였다. 시범지구인 현북 양수장은 충남 부여군에 위치하고 있어 농업인 단체의 지역본부나 지회가 참여 할 수 있도록 하였다. 또한 통합물관리를 위한 현장의 주체인 수감원과 시설관리기관인 한국농어촌공사 부여지사가 참여하도록 하였다. 농촌용수 통합물관리 거버넌스는 협의의 거버넌스와 광의의 거버넌스로 구분하였다. 협의의 거버넌스 구성은 해당지구의 농업인, 기초지방자치단체, 한국농어촌공사 지사 등으로 구성한다. 광의의 거버넌스 구성은 해당지구의 광역 및 기초지방자치단체, 한국농어촌공사 지사, 지역의 농업인 사회단체 등 10개 이내의 기관과 단체로 구성한다. 거버넌스의 주된 활동은 해당 지역·지구의 농업용수 관리 개선 및 농업인의 적극적 참여를 위한 광역지방자치단체, 기초지방자치단체 및 한국농어촌공사와의 소통과 협력, 갈등을 조정한다. 이와 더불어 농업용수관리 개선을 위한 정책개발, 기존 제도의 개선, 효율적인 물관리를 위한 실천사업 관련된 다양한 연구조사사업 수행, 지역 농업인 영농 활동의 질 향상을 위한 욕구 조사, 중복규제 등 현안 사안에 대한 법 및 정책 개선, 대안 발굴 등 정책과 제도운영 및 개선방안 연구·조사 사업에 전력투구하는 조직체로서 기능을 수행한다. 따라서, 농업인들이 자발적으로 국가적 차원에서 제시하는 농업용수 관련 정책을 따르기 위해 농촌용수 통합물관리 거버넌스를 통한 정책 제안이 반드시 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권spc1호
• /
• pp.1177-1185
• /
• 2022

상·하수도 시스템은 사람들에게 안전하고 깨끗한 물을 공급해주는 사회기반시설이며, 특히 상·하수도 관로는 지중에 매설되어 있기 때문에 시스템의 결함검출이 매우 어렵다. 이러한 이유로 상·하수도 관로의 진단은 관로 내부에 카메라 및 드론을 통한 촬영을 하여 사후에 촬영된 영상을 바탕으로 시스템 진단하는 등의 사후 결함검출로 제한되기 때문에, 작업자의 업무 효율 증대와 진단의 신속성을 위해서는 관로의 실시간 탐지기술이 필요하다. 최근 첨단장비 및 인공지능 기법을 활용한 시설물 진단 기술이 개발되고 있지만, 인공지능기반 결함검출 기술은 결함 데이터의 종류 및 형태, 수가 검출 성능에 영향을 주기 때문에 다양한 학습데이터가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 상·하수도 관로의 결함검출 시 탐지 성능 향상을 위해 다양한 결함 시나리오를 3D 프린트를 이용하여 구현하고 이를 수집된 결함 데이터와 함께 학습데이터로 사용한다. 이후 수집된 이미지는 위험도에 따른 분류 및 객체의 라벨링 등의 전처리 작업이 수행되고 실시간 결함탐지를 수행한다. 제안된 기법은 상·하수도시스템 결함검출 시 실시간 피드백을 제공함으로써, 작업자의 진단 누락 가능성을 최소화하며 기존의 상·하수도관 진단업무 처리능력을 향상할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권spc1호
• /
• pp.1261-1270
• /
• 2022

본 연구의 목적은 사람들이 쉽게 접할 수 있는 포털의 뉴스 검색 결과를 활용하여 쉽게 접근, 활용하지 못하는 상수도 누수 관련 정보를 모아 분석하는 것이다. 상수도 시스템의 누수사고 빅데이터 뉴스의 추출을 위한 웹크롤링 기법을 적용하고 정확한 누수사고 뉴스를 획득하고자 알고리즘을 절차화하여 제시하였다. 또한 추출된 누수사고 기사에서 발생일시, 피해영향, 발생지점, 피해원인, 피해시설 등과 같은 추가적인 정보의 획득이 가능하도록 상수도 누수사고 정보 분석에 적합한 데이터 분석 기법을 개발하였으며 그에 따른 적용결과를 제시하였다. 본 연구에서 제안한 빅데이터 기반 누수 분석을 통한 가치 추출은 기존의 상수도통계 결과와 비교를 통한 유의미한 가치를 추출하는 데 1차적 목표가 있으며, 이와 같은 분석 결과를 활용하여 향후 누수 사고 대응에 있어 소비자의 반응에 효과적으로 대응하거나 서비스 수준을 결정하는데 활용할 수 있다. 즉, 이와 같은 분석결과의 제시를 통해 사고와 같은 정보를 대중에 조금더 알려야하는 필요성을 제시하고, 사고 발생시 빠른 대처가 가능할 수 있는 전파 및 대응 체계를 마련하는데 연계활용할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제56권4호
• /
• pp.245-259
• /
• 2023

농업용 저수지는 농업용수 공급에 있어서 매우 중요한 생산기반시설로, 우리나라 농업용수의 60% 정도를 공급하고 있다. 다만, 여러 문제로 인해 농업용수의 효율적인 공급에 어려움이 발생하고 있으며, 효과적인 공급 및 관리 체계 구현을 위한 정확한 실시간 저수위 혹은 저수량 추정이 필요하다. 본 연구에서는 영상정보를 활용한 딥러닝 기반 농업용 저수지 수위 인식 모델을 제안하였다. 개발한 모델은 (1) CCTV 영상정보 자료 수집 및 분석, (2) U-Net 이미지 분할 방법을 통한 입력 자료 생성, 그리고 (3) CNN과 ResNet 모델을 통한 수위 인식 세 단계로 구성된다. 모델은 두 농업용 저수지(G저수지와 M저수지)의 영상자료와 저수위 시계열자료를 활용하여 구현하였다. 적용 결과 이미지 분할 모델의 성능은 매우 우수한 것으로 나타났으며, 수위 인식 모델의 경우 수위 분류 계급구간에 따라 성능이 상이한 것으로 나타났다. 특히 영상자료의 픽셀 변동이 클수록 정확도 80% 이상이 확보 가능한 것으로 확인되었으나, 그렇지 않은 경우, 정확도가 50% 수준인 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 모델은 향후 이미지 자료가 추가로 확보될 경우, 그 활용도 및 정확도가 더 높아질 것으로 기대한다.