• Spatial Information Research
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• 제21권6호
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• pp.91-98
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• 2013

우리나라는 2004년부터 오염총량관리가 가능한 수질오염총량관리제를 도입하였으며 지방자치단체는 수질모델을 이용하여 소유역별 기준배출부하량을 산정하고 있다. 그러나 수질모델의 입력자료 중 하천 모식도 작성은 대부분 수작업으로 이루어지고 있어 많은 시간과 비용이 투자된다. 따라서 본 연구에서는 하천 네트워크 분석이 가능한 한국형 Reach File을 이용하여 수질모델의 모식도 작성을 자동화하는 알고리듬을 개발하고자 하였다. 또한 GIS를 활용하여 직선형태의 기존 모식도 대신 하천형태를 가지고 있는 모식도를 작성하였다. 이것은 오염원, 취수원 등 다양한 공간정보와 중첩하여 분석이 가능하다. 본 연구에서는 우선적으로 한국형 Reach File의 선형 도형자료를 이용하여 동일한 거리를 가진 요소를 분할할 수 있는 요소 자동 분할 알고리듬을 개발하였다. 이후 한국형 Reach File의 점형 도형자료를 이용하여 수질모델 모식도의 순서와 유형을 자동으로 입력할 수 있는 요소 속성 자동입력 알고리듬을 개발하였다. 알고리듬을 검증하기 위해 개발된 알고리듬을 경안천 유역에 적용하고 그 결과를 확인하였다. 본 연구 결과 모식도 작성의 자동화가 가능하였으며 이는 수질모델링의 비용과 시간을 절약할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 모식도를 이용한 수질모델 입력자료 자동작성 시스템 개발이 이루어진다면 빠르고 편리한 수질모델링이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.221-221
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• 2017

본 연구에서는 국내는 물론 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 SWAT 모형을 대상으로 하천 단면 관련 입력변수가 유량 및 수질 모의에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구에서는 남한강 상류 충주댐 유역을 연구대상지역으로 연구를 진행하였으며, 충주댐 유역 내 소유역 중에서 국립환경과학원에서 국내 하천을 대상으로 구축한 한국형 Reach File(KRF) 내 실측 하천단면 정보가 존재하는 소유역에 대하여 실측 하천단면 정보를 적용하였다. 또한 본 연구를 위해 사용자가 구축한 소유역별 하천단면 정보 입력 자료를 통해 수문 및 수질 모의가 가능하도록 기존 SWAT 모형의 엔진 소스코드를 개선하였다. 유역 최종 유출구와 KRF의 실측 하천단면 정보를 적용한 소유역의 유량과 수질(유사량)에 대해서 실측 하천단면 정보 적용 전과 후의 모의 결과를 비교한 결과 유역 최종 유출구에서는 유량 및 유사량 모두 큰 변화는 나타나지 않았다. 이는 전체 유역 중 실제 하천단면 정보를 적용한 소유역의 비중이 작기 때문으로 판단되었다. 하지만 하천단면 정보를 적용한 소유역에서는 유량 및 유사량 모두 적용 전/후 차이가 나타났다. 특히 저유량 부분에서의 유사량이 큰 변화를 나타냈다. 하지만 본 연구에서 실측 하천단면 정보를 적용한 소유역은 유량 및 수질관측소가 위치하지 않는 미계측 유역으로써 실제 유량 및 수질 모의 정확도 향상 여부에 대한 평가가 불가능하였다. 따라서 향후 유량 또는 수질 관측이 이뤄지고 있는 계측 유역을 대상으로 실제 모형 모의 정확도 향상 여부에 대한 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1363-1367
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• 2007

낙동강 하류지점인 물금은 2003년${\sim}$2005년의 대부분이 부영양화의 기준을 넘고 있다. 본 연구에서는 WASP 모형을 이용하여 낙동강 하류에서 부영양화의 주요원인이 되는 영양물질과 결과적으로 나타나는 Chl-a 농도변화를 모의하였다. Chl-a의 농도모의를 위한 주요 입력자료로서 측정된 동물성 플랑크톤의 개체수가 입력되었다. 선정된 수질조사 지점은 낙동강 본류(왜관, 고령, 적포, 남지, 하남, 낙동강 하구둑)와 지류인 금호강, 회천, 황강, 남강, 밀양강이다. 수질모의 구간은 낙동강 본류(왜관${\sim}$낙동강 하구둑)와 지류인 금호강, 회천, 황강, 남강, 밀양강을 포함한 총 72개의 구간이다. 모형의 모의시간과 출력시간은 각각 1일로 하였다. 2003년의 자료를 이용하여 추정된 수질 매개변수들의 적합성을 확인하기 위해 2004년${\sim}$2005년의 수질자료와 유량자료를 이용하여 검증하였고, 입력된 매개변수와 기상 입력자료(유량, 수온, 일사량, 일조율)의 값을 중심으로 10% 씩 상하로 변화시켰을 때의 민감도를 분석하였다. Chl-a는 민감도분석결과 Chl-a의 성장률과 동물성 플랑크톤의 섭식률에 의해 영향을 많이 받았다. 인은 Chl-a에 영향을 주었지만 질소는 거의 영향이 없었다. 기상자료의 민감도분석결과 유량, 수온, 일조율, 일사량의 순서로 민감하게 모의 되었다. WASP 모형에서 동물성 플랑크톤 개체수의 입력 유 무에 따른 수질모의결과는 동물성 플랑크톤을 입력했을 때가 더 정확히 모의되는 것으로 나타났다.

• 물과 미래
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• 제30권4호
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• pp.28-34
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• 1997

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.212-212
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• 2020

도시하천의 경우 비 강우시 하천의 유지용수가 부족하고, 도시지역에서 유입되는 오염물질로 인하여 수질악화, 악취 등의 문제가 발생하고 있다. 최근 생태하천 및 친수 공간에 대한 관심이 증가하고 있고, 이에 정부는 도시하천 복원사업을 적극적으로 추진하여 수환경개선을 위한 많은 노력을 기울이고 있다. 굴포천은 인천 부평구에서 경기도 김포시로 이어져 있는 국가하천으로서 수질 향상 및 유지용수 확대를 위한 굴포 하수처리수의 재이용수 활용 계획이 수립되었다. 이에 2019년 3월 자연생태하천 조성사업이 준공되었고, 굴포하수처리수에 오존처리과정을 거친 유지용수가 굴포천 상류부에 공급되고 있다. 본 연구에서는 굴포천 내 오존처리 재이용수 공급 전·후의 수질 개선 효과를 분석하기 위하여 하천수 수질기준을 활용하여 계절 별 주요 수질인자의 농도를 정량적으로 비교하였다. 유지용수 방류지점과 굴포하수처리수 방류 위치를 기준으로 굴포천 내 해석구간을 나누고, 재이용수 공급전·후 각 1년에 대하여 주요 수질을 분석하였다. 하천수 수질환경기준에 사용되는 DO, BOD, COD, TOC, SS, T-P를 중심으로 분기별 수질 분석을 한 결과, 굴포천 모든 지점에서 DO 농도는 평균적으로 증가하였고, 다른 주요 수질 인자의 농도는 감소되어 수질 개선 효과가 높은 것으로 나타났다. 분기별 하천수 수질등급 비교 결과 재이용수 공급 전 '매우 좋음(1a)'였던 수질인자는 재이용수 공급 후에도 동일 등급을 유지하였고, 모든 수질 항목에서 계절에 따른 편차가 있었지만 재이용수 공급 이후 모든 수질등급이 향상된 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1290-1294
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• 2008

유역내 비점오염 부하량의 증가로 인하여 그동안 많은 수질 개선 노력이 진행되어 왔다. 그 중 하나의 대안으로 수변림 조성이 거론되고 있으나, 현재 수변림 조성에 따른 수질 개선 효과 평가 방법의 부재로 유역내 어느 곳에 어떠한 식생을 조성해야 할지 정확한 판단을 하기 어려운 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 SWAT-REMM Prototype 버전이 개발되었으나, 다른 유역에 적용하기에는 여러 가지 문제점을 나타내고 있다. 또한 SWAT-REMM Prototype 버전은 소하천내 모든 유역내 수변림을 조성한다는 가정하에 수변림 조성에 따른 수질개선효과를 모의 분석하는데 활용될 수 있다. 그러나 국내 상당부분의 하천에서는 여름철 집중강우로 인한 수해 발생으로 많은 구간이 석축과 같은 정비사업이 진행되어 왔다. 이러한 구간에 대해서 수질 개선을 목적으로 수변림을 조성한다는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 SWAT-REMM 시스템을 이용하여 유역 전체 모든 하천이 아닌, 하천 일부구간에 대해서 수변구역을 조성에 따른 효과 분석을 수행할 수 있는 기능에 대한 많은 요구가 있어 왔다. 이에 본 연구에서는 SWAT-REMM Prototype 버전의 여러 가지 기능을 수정 보완하였으며, 도암댐 유역내 모든 하천에 대해서 수변림 조성에 따른 수질 개선 효과를 모의 분석하였다. 수변림 조성은 1차 하천 (지천)에 대해서는 하천 양안 1m 정도의 초생대를 조성한다고 가정하였고, 최고 차수 하천인 도암댐 유입 송천에 대해서는 하천 양안 10m 의 수변림을 조성한다고 가정하여 수질 개선효과를 분석한 결과 상당량의 유사가 하천으로 유입되기 전 유역내 설치된 수변림에 의해서 저감되는 것으로 모의 분석되었다. 본 연구에서는 분석한 수변림 조성 시나리오는 현실적으로 실행하기 어려운 점이 있기 때문에 수변림 조성 적지 분석후, 본 연구에서 개발된 하천 구간 수변림 조성 시나리오 모듈을 이용한다면, 보다 현실적인 수변림 조성에 따른 유사저감효과를 평가할 수 있을 것으로 기대된다.(SWAT-REMM ArcView GIS: http://www.EnvSys.co.kr/$\sim$swat-remm)

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.532-536
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• 2004

최근 수자원개발의 한계와 수질의 오염으로 인하여 제한된 수자원의 적절한 배분과 지속 가능한 수자원의 이용이라는 문제가 크게 대두되고 있어 개발의 한계 속에서 수질을 보존하기 위한 노력이 필요한 시점이다. 그러나, 수량과 수질을 동시에 고려할 수 있는 수자원계획 도구는 흔치 않다. 이러한 종합적인 수자원계획 수립 및 분석을 위할 도구를 개발하기 위하여 한국건설기술연구원에서는 SEI-B(Stockholm Environment Institute - Boston Center)와 공동으로 기존에 SEI-B에서 개발된 WEAP(Water Evaluation And Planning System)을 국내 실정에 맞도록 수정보완 한 K-WEAP을 개발하였었다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 K-WEAP에 수질 모의 기능을 추가하여 개발함으로써 수량-수질을 연계하여 수자원계획수립이 가능하도록 하였다. 개발된 K-WEAP은 원단위 개념을 이용한 발생량의 산정과 보존성 물질의 수질 모의와 일반적인 지수감소형 물질 및 BOD, DO 등과 같은 1차 분해성 물질의 모의가 가능하다. 이러한 기능을 이용하여 수자원 계획 시 수질등급을 만족시키기 위한 하수처리장의 설치 계획과 유역관리를 위한 여러 가지 대안의 수립이 가능하며, 여러 가지 대안에 대하여 장래 수질의 변화 경향을 비교 분석할 수 있는 기초 자료를 제공한다. 본 연구에서는 K-WEAP에 탑재된 수질 모형의 내용을 분석하고 수량과 수질의 통합과정을 알아본 후, 가상의 시험유역에 적용한 길과를 바탕으로 수량-수질 통합수자원계획의 적용성을 살펴보았다,

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.250-254
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• 2009

상수관망의 기능은 정수처리 된 양질의 물을 수용가에게 안전하게 공급하는 것이며, 이를 위해 상수관내에는 수용가에 충분한 양의 물을 공급할 수 있는 적정 유량과 압력이 유지되어야하고 최소기준치 이상의 잔류염소농도 유지 등의 적절한 수질을 만족시켜야한다. 하지만 상수관망은 상수관 파괴에 따른 오염물질 유입이나 테러와 같은 인위적인 오염물 주입 등의 갑작스런 사고에 의한 수질오염에 언제나 노출되어 있다. 이러한 수질오염사고 발생 시 신속한 대처를 위해서는 상수관망의 모든 절점에 수질측정 센서를 설치하는 것이 바람직하겠지만, 이는 경제적 측면과 센서의 유지 관리측면에서는 이상적이지 않다. 또한 발생 가능한 모든 상황에 대한 시뮬레이션 기반의 수질모델링을 통하여 적절한 수질오염 측정지점을 선정할 수도 있겠지만, 이는 상당한 시간과 계산능력을 요한다. 따라서 본 연구에서는 네트워크 분석기법 (Network Analysis)인 Betweenness Centrality와 수리해석 모형인 EPANET을 이용하여 상수관망의 수질오염측정지점 선정기법을 제안하였다. Betweenness Centrality는 네트워크를 구성하는 한 절점과 다른 한 절점을 연결시키는 특정 절점의 매개정도로 중심성을 측정하는 기법이다. Betweenness Centrality는 상수관망의 특정절점에 수질오염 사고가 발생하였을 때 오염원의 이동 가능한 경로의 수에 따라 그 값이 달라지며, 결과값에 의하여 수질오염측정지점이 선정된다. 본 연구에 의한 결과는 상수관망이 복잡하여 시뮬레이션을 통한 분석이 어렵고 많은 시간과 계산능력이 요구 될 경우 대안기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.184-184
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• 2022

지난 2019년 인천시, 서울시 문래동, 포항시 등에서 발생한 수질사고로 인해 국민의 상수도에 대한 신뢰도가 최악의 상황에 있으며, 이후로도 깔따구 유충이 발견되는 등 상수도 관망 내 체계적인 수질 관리 및 빠르고 정확한 수질 사고 발생 지점의 추정이 중요해 지고 있는 실정이다. 오염물 유입 추정은 수리학적 사고로 고려되는 누수와는 달리 상대적으로 그 지점 추정이 어렵다. 대게의 경우 수리해석을 진행하여 유량과 유향을 파악한 뒤 계측 지점에서부터 동일 시간대로 역으로 흐름을 거슬러 올라가며 확률상 높은 지점을 추정하는 것이 일반적인 방법이다. 본 연구에서는 범용 수리해석 프로그램인 EPANET2.2에 내장된 Trace Analysis (이후 trace 분석) 옵션을 사용한 오염물 유입 지점 추정 방법론을 소개한다. 본 연구에서는 방법론의 검증을 위해 오염물 유입지점은 한 곳으로 가정하였다. 해당 방법론은 먼저 절점별 trace 분석을 실시하여 모든 지점에서 수질 관측 지점까지 물이 도달하는데 소요되는 시간을 산정한다. 해당 시간과 오염물 관측 데이터와의 비교를 통해 유입 확률이 높은 지점을 추출한다. 이를 위해 실측 데이터가 필요하며, 결과는 지점별 확률로 나타난다. 모의 결과 1개의 수질 관측 지점으로도 개략적인 지점을 선정할 수 있는 것으로 나타났다. 다만, 수질 관측 지점의 수에 따라 분석 결과의 정확도가 향상한다. 마지막으로 유입 지점 추정 확률이 낮은 경우, 유입 지점 추정 확률을 향상시킬 수 있는 추가 수질 분석 지점을 결정하였다. 본 연구에서 소개한 방법론은 향후 수질 사고 발생 시 최초 확산 방지를 위한 격리 지점 선정에 근거를 제시할 수 있을 것으로 기대하며, 나아가 수질 관측 지점을 결정 및 대응 방안 수립 가이드라인으로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.343-356
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• 2014

SWMM은 홍수유출 해석, 유역유출 연속모의, 수질모의가 가능한 모형으로서 전세계적으로 널리 사용되고 있는 모형이다. 하지만 유역유출 연속모의와 수질모의에는 다수의 불명확한 매개변수가 포함되어 있으므로 이는 SWMM의 사용에 제약이 되고 있다. 본 연구의 목적은 SWMM을 이용한 유역유출 연속모의와 수질모의의 정확도를 높이고 효율성을 향상시킬 수 있도록 자동 보정 모듈을 개발하는 것이다. SWMM의 자동 보정 모듈은 전역최적화 알고리즘인 집합체 혼합진화 알고리즘과 SWMM을 연계하고, SWMM 내 추정대상 매개변수의 선정 및 적절한 탐색 범위를 설정함으로써 개발되었다. 개발된 자동 보정 모듈의 적절성은 동향 수위관측소 유역에 대하여 구성된 유역유출 및 수질모의 모형의 보정 및 검증을 통해 검토되었다. 그 결과, 자동 보정 모듈을 통해 보정된 모형은 유역의 유출현상을 매우 잘 모사하였고, 수질의 경우에도 비교적 양호한 결과를 도출하였다. 개발된 자동 보정 모듈은 향후 유역유출 모의와 수질해석에 관한 다양한 연구와 설계 등에 활용될 수 있을 것이다.