• 물과 미래
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• 제26권3호
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• pp.125-135
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• 1993

본 연구의 목적은 도시유역에 적합한 유량 및 수질 모형을 선택하고 그 모형을 임의의 대상유역에 적용하여 그 적합성을 판정하는 데 있다. 본 연구를 위하여 선택된 모형은 EPA의 SWMM 모형으로, 이 모형은 도시유역의 유량 및 수질, 특히 NPS(non-point source) 오염물의 배출의 모의에 적합한 모형이며, 실제 적용에 있어서는 지표면유출을 위해서는 Runoff Block을, 관거 추적을 위해서는 Transport Block을 사용하였다. 본 연구의 적용대상유역은 전형적인 도시유역인 서울시 동대문구 용두유수지 유역이며, 이 유역을 위한 기존의 4개의 연속유량 측정치와 2개의 연속수질 측정치를 가지고 모의를 수행하였다. 유량 및 수질, 특히 NPS 부하량의 검정을 첨두치, 첨두시간, 유출 및 배출 용적과 그들의 상대오차에 대하여 수행하였으며, 그 결과, SWMM 모형은 유출 및 NPS 오염물 배출 모두를 모의하는데 적합한 모형임이 밝혀졌다. 본 연구의 결과는 차후 도시유역의 유출과 NPS 오염물 배출간의 상관관계의 분석 및 그를 통한 유역의 오염물의 년, 월, 부하량의 산정을 통한 물질수지계산 방법의 연구에 바탕이 될 수 있을 것이다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제15권3호
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• pp.555-574
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• 2006

본고는 댐호수가 제공하는 휴양가치가 댐특성의 변화에 의해 어떻게 달라지는지를 추정하고자 하였다. 이 목적을 위해 실제로 댐방문행위를 분석할 수도 있으나 이 경우 주요 특성변수의 추정이 불가능하거나 어렵고 변수들간의 독립성도 약하여 통계적으로 의미있는 추정결과가 나타나기 어려운 경우가 있고, 따라서 본 연구는 대안으로 선택실험을 실시하여 수질과 수량 및 기타 특성변수의 경제적 가치를 도출하고자 하였다. 선택실험자료를 이용한 추정결과를 10개 주요 댐호수의 선택문제에 적용하여 다양한 시나리오별 특성변화의 경제적 가치를 도출하였다. 분석결과 수질이 특히 민감하게 휴양가치에 영향을 미치는 것으로 나타났고, 수질이나 환경에 부의 영향을 주도록 지나치게 큰 댐을 짓거나 유람선 운행 등을 할 경우 오히려 휴양가치가 감소할 수도 있음이 보여졌다. 모든 댐의 수질이 1등급 개선될 경우 휴양객들은 자신이 댐 1회 방문을 위해 평균적으로 지불하는 비용 이상의 편익을 추가로 얻는 것으로 나타났다. 댐과 관련된 교육홍보관 운영, 댐 인근 및 댐호수 지역의 여타 레크리에이션 기회의 증가도 통계적으로 의미있는 정도로 휴양편익증가에 기여하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.889-893
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• 2012

전 국토의 약 7.6%를 차지하고 있는 밭은 장마철이나 집중호우에 의해 하천의 탁수문제를 유발할 뿐만 아니라, 수생태계에도 악영향을 미치기 때문에 비점오염원을 저감시켜야 한다. 이러한 비점오염원을 줄이기 위한 여러 최적관리방법 중 침사구를 밭의 유출부에 적용하여 비점오염물질의 유출저감효과를 평가 하고자 하였다. 평가 방법은 6개(각 110m2)의 무밭을 조성하여 무 재배기간(2011년 4월부터 7월) 동안 시험포에서 발생하는 강우유출수를 1.125 m3($1.5m{\times}1.5m{\times}0.5m$) 크기의 침사구 3개로 각각 유입되도록 하였다. 침사구로 유입된 유출수는 토양으로 침투 및 저류 또는 증발되도록 하였고, 강우에 의한 유출수의 양이 침사구의 용량보다 클 경우 침사구 유출부를 통해 유출되도록 하였다. 연구 결과 평균 64.1%의 유출량 저감효과가 있는 것으로 나타났으며, 수질농도는 BOD5 39.0%, SS 62.1%, CODMn 43.4%, DOC 43.5%, T-N 40.0%, T-P 41.2%의 저감효과가 있는 것으로 나타났다. 유출량과 수질농도를 고려한 오염부하 저감효과는 유출량이 적었던 #2와 #3의 침사구에서 모든 수질항목에서 각각 80%와 90% 이상의 저감효과가 나타났다. 본 연구의 결과를 바탕으로 밭에서 발생하는 비점오염물질 저감을 위해 밭의 유출부에 작은 웅덩이와 같은 침사구를 설치할 경우 비점오염을 저감하는데 매우 효과적인 것으로 판단된다. 또한 강우유출수가 적을 경우 침사구에 의한 유사량의 저감효과도 매우 클 것으로 판단된다. 따라서 밭에서 발생하는 비점오염원을 줄이기 위해서는 본 연구와 같이 밭의 지표를 볏짚이나 다른 피복재 등으로 피복하여 토양의 이동을 최소한으로 줄여 오염부하량을 저감하고, 유출이 발생할 경우 밭의 유출부에 침사구를 설치하여 하천으로 유입되는 오염물질을 저감해야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.52-52
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• 2018

목초지에서 비점오염원 유출특성은 가축밀도(stocking rate)와 방목형태(grazing management practice)에 기인하여 다르게 나타난다. 전통적인 방목형태는 한 대상지역에서 높은 가축밀도의 연속적인 방목(continuous grazing)을 취하는 것인데, 이 경우 토양압밀에 따른 강우의 침투량 감소, 가축의 배설물 축적 등으로 비점오염 유출량이 증가할 수 있으며, 식물의 재성장기간 부족으로 지속적인 방목지 운영이 어려울 수 있다. 순환방목(rotational grazing)은 이러한 연속적 방목 형태의 부정적인 영향을 개선하고자 대안으로 제시되었다. 방법은 구역을 나누고 초본식물의 생육상태를 고려하여 일정기간이 지나면 다른 구역으로 이동 시키며 방목하는 형태이다. 기존의 연구들은 단위 면적당 적정 가축밀도, 필드규모에서 방목형태에 따른 비점오염 유출특성에 초점을 두고 있으며, 결과들은 가축밀도의 영향보다는 방목형태에 의한 수문, 수질 영향이 더 크다고 지적하고 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 가축밀도(Heavy vs Light) 및 방목형태(Continuous vs Rotational)가 유역의 비점오염 유출특성에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자, 미국 북텍사스 지역에 위치한 Clear Creek 유역을 대상으로 4개의 방목시나리오(heavy continuous[HC], light continuous[LC], multi-paddock[MP], no grazing)를 구성하고 Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모형에 적용하였다. SWAT 모형은 대상유역 내 4개의 방목지에서 측정한 토양수분 및 식물 바이오매스 자료, 유역 출구점에서 관측된 장기간의 수문 수질 자료를 이용하여 검증되었다. 연구결과는 순환방목(MP) 시나리오가 수질보호 및 토양침식 방지, 식생의 영양염류 흡수능력이 커지는 것과 같이 생태계서비스 기능의 개선 측면에서 최적의 방목형태(best grazing management)인 것으로 나타났으며, 이러한 결과는 가축밀도 보다는 방목형태에 기인한 것으로 필드와 유역스케일에서 동일한 결과를 보여주었다. 그러나 유역 내 목초지의 차지비율에 따라 순환방목 채택에 따른 비점오염 유출량의 감소효과는 다르게 나타나게 된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.91-91
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• 2020

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 5차 평가보고서에 의하면 최근 배출 온실가스의 양은 관측 이래 최고 수준이며 온실가스로 인한 기후변화는 인간계와 자연계에 광범위한 영향을 주고 있다고 보고하였다. 기후변화의 영향은 국제적으로 빙하 감소, 사막화, 해수면 상승 등 뚜렷하게 나타나고 있다. 이러한 기후변화에 대응하기 위해 온실가스 완화 정책과 동시에 새로운 기후변화 환경에 적응하는 것이 필요하다. 기후변화 적응이란 현재 나타나고 있거나 미래에 나타날 것으로 예상되는 기후변화의 파급효과와 영향에 대응할 수 있도록 하는 모든 행동이며 이를 위해서는 기후변화 영향분석이 수반되어야 한다. MOTIVE 연구단에서는 기후변화 적응대책 수립의 지원을 목표로 7개 부문(건강, 물관리, 농업, 산림, 생태, 해양, 수산)에서 "한국형 통합평가 모형"을 개발하고 있다. 각 부문에서 개발하는 프로세스 모델은 시스템에 대한 지식을 가진 상황에서 사용하면 신뢰할 수 있는 예측 결과를 얻을 수 있지만, 부문별 통합을 통한 영향 분석 시 타 분야에 대한 지식이 수반되어야 하는 어려움을 가진다. 이를 위해 본 연구에서는 시스템 내의 물리적 프로세스에 대한 요구 없이 입출력 데이터만을 이용하여 결과를 신속하게 추정하는 데이터 모델링(기계학습)을 이용하였다. 데이터 모델링을 위한 데이터는 다양한 자연 현상에 대한 BANPOL(수질 프로세스 모델) 분석을 통한 자료를 이용하여 학습 자료를 구축하였다. 즉, 데이터 모델링은 BANPOL 모델을 대리하는 메타모델이며, 낙동강 표준유역에 대한 유량 및 수질을 높은 상관성으로 추정하였다. 원 모델보다 정확도는 낮을 수 있으나 메타모델의 개발을 통한 웹 시스템을 개발하여 비전문가의 구동 및 신속한 기후 시나리오를 적용할 수 있는 환경을 개발하였다.

• Spatial Information Research
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• 제22권4호
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• pp.39-47
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• 2014

영산강 하구역은 하구둑에 의해 하천의 수체가 정체되어 수질문제가 심각한 지역이다. 이를 관리하기 위해 수질변화의 예측은 필수적이며, 주로 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모델이 활용된다. EFDC 모델의 모의 결과로는 Binary 형식의 대용량 결과파일이 생성되며, 모의 결과의 공간적인 분포를 확인하기 위해서는 이미지 형태로 변환하는 후처리과정이 필요하다. 이를 위한 대표적인 후처리기로는 EFDC_Explorer가 있다. 그러나 EFDC_Explorer에서 제공되는 이미지 파일은 단순한 캡처 형식의 자료로 다른 주제도와의 중첩 기능이 지원되지 않는다. 이는 다양한 GIS자료와의 연계 분석이나 고차원적인 분석에서 제약이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 GIS에서 활용을 고려한 EFDC 모델 모의결과 후처리 시스템을 개발하고자 하였다. 이를 위하여 주요 입력파일 수정 모듈과 Binary 형식의 결과 자료를 ASCII 형식으로 변환하는 모듈, GIS기반의 환경에서 활용이 가능한 레이어 형식으로 재구성하는 모듈을 개발하였으며, 재구성된 모델결과를 효율적으로 가시화할 수 있는 모듈을 개발하였다. 개발된 시스템을 통해 생성되는 결과 레이어는 다양한 주제도간의 중첩 분석이나 다양한 GIS기반의 환경에서 연계분석이 가능하여, 최종적으로 수질관리를 지원하는 자료로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1727-1731
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• 2008

수자원의 효율적인 관리를 위해서는 신뢰성 있는 유량자료의 획득이 대단히 중요하다. 우리나라는 양질의 유량자료를 획득하기 위해 매년 많은 시간과 돈을 투자하고 있으나 자료의 질적인 면에서 만족할 만한 성과를 얻지 못하고 있다. 현재까지 우리나라의 유량자료는 댐의 수문자료와 수량관리 부처인 건교부에서 운영하는 수위표 지점의 수위-유량곡선에서 산출된 자료에 의존하고 있다. 그러나 수위-유량 관계식을 보정하기 위한 유량측정사업이 지속적이지 못하며, 이 관계식은 유량이 적은 저수기 및 갈수기에는 부정확하다는 한계가 있다. 또한, 국립환경과학원 낙동강물환경연구소에서 오염총량관리를 위한 낙동강수계 유량측정사업을 실시하고 있지만, 목적은 낙동강수계의 오염총량관리 단위유역 말단 47개 지점에서 유량측정을 효율적으로 실시하여 수질정책의 기초자료를 제공하는데 있다. 이 자료 역시 오염총량관리를 위하여 유량측정을 실시하여 수자원의 효율적인 관리를 위한 일 유량을 알 수가 없는 한계점을 가지고 있다. 따라서 저수기 및 갈수기에 수질정책의 기초자료를 제공하기 위해서 하천을 포함한 유역의 정확한 강우-유출특성의 파악이 필요하다. 그러나 강우-유출특성 또한 유역 내 강우의 시 공간적 분포가 다르며 그 자가 비선형성이 강하고 여러 변동성을 포함하므로, 강우로부터 하천의 유출량의 정확한 해석이 불가능하다. 그러나 최근 인공지능 분야에서 신호처리, 지능제어 및 패턴인식 등의 수단으로 사용되고 있는 신경망은 학습이라는 최적화 과정을 통해 입력과 출력으로 구성되는 하나의 시스템을 비선형적으로 구축할 수 있으며 이러한 이점을 활용하여 수자원 분야에서 다양하게 적용되고 있다. 본 연구의 목적은 강우-유출자료 및 댐 방류량 자료의 비선형적인 특정을 가장 잘 반영할 수 있는 신경망모형을 적용하여 수질정책의 기초자료를 제공하기 위하여 신뢰성 있는 유량자료를 산정하는 모형을 개발하는 것이다. 이를 위해서 낙동강물환경연구소에서 오염총량관리를 위한 낙동강수계 유량측정 지점 상류의 댐 방류량의 일 방류량자료와 강우자료를 입력 자료로 하여 유량을 예측할 수 있는 유량예측 신경망 모형 FFBN(Flow Forecasting By Neural)을 개발하였다. 그리고 입력 자료로서 장기유출모형인 SWAT의 모의결과를 입력 자료로 추가한 FFBNS(Flow Forecasting By Neural and SWAT)을 개발하였다. 신경망 모형의 구조는 입력층과 출력층 사이에 하나의 은닉층이 존재하는 다층 신경망으로 구성하였으며, 학습단계에서는 오류 역전파 알고리듬 학습방법 중 모멘텀법을 사용하였다. 예측된 유출량을 실측치와의 비교를 위하여 낙본D지점과 낙본 E지점에 대하여 $2005{\sim}2006$년까지의 모의 결과를 낙동 수위측정지점과 구미 수위측정지점의 실측치 통하여 복잡한 비선형성을 가지는 유출 시계열 자료에 대한 효과적인 최적의 신경망모델을 개발하여 유량을 예측하고 적용 가능성을 검토하고자 한다. 모의 결과는 수질정책의 기초자료 제공에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제29권1호
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• pp.61-77
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• 2020

현재 국내 주요 공공수역은 국가차원 아래 체계적인 물환경 관리가 되어왔고, 특히 하천, 호소 등 생태계의 실태파악 및 대응을 위해 지속적인 모니터링 및 관리가 이루어져 왔다. 그 중, 수질측정망은 수질측정 주기가 8일에서 한 달 주기로 조사되는 반면, 자동측정망의 경우, 실시간 자료를 수집함으로써 일 데이터 자료를 제공하고 있다. 따라서 측정망 자료를 활용하여 동일한 수질항목에 대해 추세변화를 분석하고 통계적 방법을 통해 비교하였다. Mann-kendall test 결과 Water Temperature (WT)와 DO는 모든 지점이 통계적으로 유의하지 않은 것으로 확인되었고, 특히 TOC에서는 4개 지점, TN은 2개 지점, TP는 3개 지점, Water Temperature (WT)는 7개 지점, pH는 2개 지점, EC는 5개 지점, DO는 6개 지점에서 동일한 추세 경향을 보였다. LOWESS 분석 결과, TOC와 pH의 측정망 결과는 서로 다른 추세를 보이는 것으로 분석되었다. 지점별, 항목간 상관관계 분석결과에 따르면 안동댐하류-안동1 지점에서는 TP, 도개-산곡지점에서는 TOC, 고령(자동)-고령 지점에서는 pH, 적포-창녕 지점에서는 TP, 감천-감천2-1 지점에서는 TN, TP, pH, EC, DO 항목을 제외하고 나머지 항목에서 유의한 양의 상관관계를 보이는 것으로 분석되었다. 그리고 신암-상주2 지점과 남강-남강4 지점에서는 모든 항목에서 유의한 양의 상관관계를 나타내는 것으로 분석되었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제23권4호
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• pp.179-191
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• 2018

황해 동부해역 표층퇴적물의 중금속 분포 특성을 파악하기 위하여 입도, 유기탄소(TOC)와 함께 중금속 원소들(Cu, Pb, Zn, Cd, Cr, Mn, As, Ni, Co, Li, Fe, Al)의 농도를 분석하였다. 연구결과에 따르면, 일부 정점에서 Pb, Mn, As를 제외하면 모든 중금속 농도의 분포는 입도 및 TOC의 분포와 유사하게 황해 중앙해역에서 상대적으로 높고, 한국 연안으로 갈수록 감소하는 경향을 보였다. 입도와 중금속 농도간의 관계를 통하여 대부분의 금속은 입도가 세립할수록 농도가 높게 나타나는 일반적인 경향을 보였다. 그러나 일부 정점에서 Pb은 조립질 퇴적물에서의 암석기원(feldspar) 영향, Mn은 생물기원($CaCO_3$) 영향, As는 중광물(pyrite) 특성에 따라 분포 양상이 다르게 나타났다. 과거에 조사한 자료(2000년)와 비교했을 때, 황해 동부해역에서 지난 15년 동안의 추가적인 중금속 농축은 없었고, 투기해역에 대한 저질환경은 과거에 비해 크게 개선되지 못한 것으로 나타났다. 연구해역 내 모든 중금속의 농도는 한국과 중국에서 규정하고 있는 최소기준(TEL, MSQ-1)보다 낮았지만, 농축지수(enrichment factor; EF), 농집지수(geo-accumulation index; $I_{geo}$), 생태위해성지수(ecological risk index; ERI)는 Cu, Pb, Zn, Cr이 황해 중앙해역에서 상대적으로 높게 나타났다.

• 환경영향평가
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• 제29권6호
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• pp.441-452
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• 2020

하천환경평가는 현재의 하천환경을 조사하고 평가함으로써 하천복원 사업의 목표와 방향을 설정하고, 사업 직후에는 동일한 방법으로 재평가를 시행함으로써 하천사업이 목표에 맞도록 제대로 이루어졌는지를 판단하기 위한 방법으로 널리 적용되고 있다. 그간 서울시는 훼손된 하천의 물리적 형태 및 생태적 기능을 회복시키는 사업으로 지난 2000년대부터 한강 대부분의 지류에 대하여 생태하천복원이 진행되었으며, 복원이후에 하천환경은 다양하게 변화하였다. 본 연구에서는 서울시 관할 28개 하천을 대상으로 하천별로 물리특성, 수질특성, 생태특성을 평가하고 이를 세가지 특성을 종합적으로 평가하였다. 연구결과, 물리특성은 대부분의 하천이 II-III 등급이며, 수질특성 분석에서 대부분의 하천들은 III-IV 등급, 생물특성인 수생태계건강성평가 결과를 바탕으로 한 훼손하천 등급에서는 모든 하천이 D-E 등급으로 낮게 평가되었다. 따라서 서울시 모든 하천이 수질과 수생태계건강성에 있어서는 건강하지 못한 환경이라는 결과가 도출되었으며, 보다 장기적이며 체계적인 개선이 이루어져야 할 것으로 판단된다.