• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.269-269
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• 2021

최근 기후변화로 인하여 과거 대비 강수패턴의 변화로 연중 총 강수량은 증가하였으나, 강우일수의 감소, 강우강도의 증가, 연속 무강우일수의 증가 등(기상청, 2018) 유역 내 수문환경 변동이 나타났고, 이로 인한 유역 내 연중 일정한 수자원 확보 및 안정적인 관리 측면에서 문제점들이 발생하고 있다. 2012~2017년 동안은 강수량 감소로 인한 전국적인 가뭄이 기록되었고, 최근 2020년에는 우리나라 뿐만 아니라 일본, 중국 등을 포함한 동아시아 지역에는 장기간의 폭우 발생으로 인한 기록적인 홍수 피해가 발생하였다. 기후변화를 피할 수 없는 현 상황에서(IPCC, 2013) 장래에 홍수·가뭄과 같은 수재해의 빈도가 증가하고, 강도가 심화될 것으로 예측되는 가운데 수재해에 대응·대비가 가능하고, 지속적이고 안정적인 수자원 확보가 가능할 수 있도록 수량과 수질을 모두 고려한 유역 단위의 수자원 관리 방안 마련에 대한 사회적 요구가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 인구가 밀집되어 있는 수도권의 하천 유역 중 산지, 농지, 도농복합지 등 다양한 유역의 공간적인 특성이 혼합된 경안천 중유역을 대상으로 소유역 별 지하수자원 관리 취약성 평가 연구를 수행하였다. 기존의 연구에서는 지하수자원 관리 취약성 평가 시 강수에 따른 지하수위의 증감 여부, 사회적 인자로 인구, 수자원 이용량 중 지하수 이용량 등의 인자를 선정하여 지하수자원 관리의 취약성을 평가하였다. 최근 삶의 질 향상에 따라 안정적인 수량 확보와 유역 생태 보전을 위한 수질 안정성을 함께 확보 할 수 있는 다양한 연구들이 진행되고 있다. 기존 연구의 발전 및 기존 연구와의 차별성을 위하여 본 연구는 강수-하천수-지하수와 같은 수문순환 요소와 하천 수질 관측 요소 간의 상관관계 규명을 통한 유역 내 수문-수질 요소 간 상호영향을 고려하고, 안정적이고 지속가능한 수자원 관리를 위하여 지하수자원 관리 취약성 평가를 수행함으로써 수문순환과 수질을 모두 고려한 새로운 방법의 지하수자원 관리 취약성 평가 연구를 수행하였다. 본 연구의 결과는 유역 내 수문순환 요소와 함께 유역 내 수질관측 인자 간의 상호영향을 고려한 차세대 수자원 관리 방안 마련의 과학적·정책적 근거가 될 것으로 기대하고 있으며, 이를 통한 대국민 물 복지 실현에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.102-102
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• 2017

갈수시 하천의 수질문제는 다양한 요인에 의해 발생하고 제어된다. 수질 그 자체는 상류나 지류의 점오염원과 비점오염원의 증가 또는 예상치 못한 추가적인 오염원의 유출에 직접 영향을 받으며, 조류 등의 발생도 영향인자인 수온 및 일사량 또는 바람에 의존적이다. 최근 수년간은 특히 빈번한 가뭄조건의 발생으로 인하여 갈수기의 강우 및 유출량이 저조하여 상대적으로 하천의 조류발생이 다수 발견되고 보고된 바 있다. 이와 같은 수질의 이상상태를 일시적으로라도 제어하기 위한 방편으로 유량의 증가, 인위적인 하천 수위의 변동 및 유속 변동 등이 고려될 수 있으며, 이를 위해서는 상류의 댐과 하천의 다기능보 등의 조절을 탄력적으로 수행하여야 한다. 이와 같은 시설물 운영효과는 수질문제의 원인을 근본적으로 해결하는 것은 아니지만, 이의 일시적인 효과를 극대화하기 위해서는 기존의 수리 수질 모델링이 이상 수질 발생시의 방제 및 사후분석 등을 중심으로 이루어진 부분을 넘어서, 사전 설정된 조건에 의한 예측모의와 가이드라인의 연계방식이 효과적일 것이다. 본 연구는 수질 이상이 빈번히 발생되었던 낙동강의 칠곡 하류 하천을 중심으로 2차원 CE-QUAL-W2 모형과 EFDC모형을 병행 모의하여 다기능보 인근의 표층과 저층의 수온(밀도) 성층화 및 이의 해소와 관련된 수리모의 및 수질인자에 대한 영향을 분석하였다. 수리모형 구축의 적정성은 현장의 실측 수온과 모의결과 비교를 통해 확인하였으며, 구축된 수리 수질 모델을 이용하여 추가방류량 3~23백만$m^3$ 규모에서 발생하는 수리적인 수층혼합 현상과 일시적으로 저감가능한 수질개선 효과가 의미있는 수준으로 나타날 수 있음을 예측하였다. 또한, 다기능보의 수문방류 모의시에 개방조건을 0.3~3.5m로 달리하여 방류기간 중 총방류량이 유사하더라도 최대방류량 또는 유속이 충분치 않은 경우에는 혼합효과가 급격히 감소함을 알 수 있었다. 연구에서 밝혀진 조건들을 향후 보다 효과적으로 수치모의하기 위한 방안으로서 EFDC모형의 내부경계조건을 다기능보의 문비조건(RSG, Lift 등)에 맞게 조정하는 방법을 제안하고 그 적용성을 검토한 뒤 모형을 부분 수정하여 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1078-1082
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• 2006

본 연구에서는 현재 날로 심각해지는 흥부지역 농업용수의 수질을 개선하기 위한 기본계획을 수립하는데 있어, 기초데이터의 확충 및 현황 파악을 위하여 흥부지구 강우시 저수지내의 퇴적물 상태를 조사 하고자 하였다. 또한 조사된 자료를 바탕으로 저수지 퇴적물에 의한 내부오염 발생여부 및 저수지의 수질에 미치는 영향을 예측하고, 퇴적물에 의한 오염 방지 및 필요수량을 안정적으로 유지하기 위하여 준설여부를 검토함으로 써 흥부지역 농업용수의 수질개선방안을 제시하는 것이 목적이다. 본 조사연구는 1) 저수지 내 퇴적물 추정량, 2) 퇴적물의 입도분포 및 유기물질 무기물질 분석으로 이루어졌다. 본 조사연구 결과는 퇴적물의 준설을 결정하는데 있어서 중요한 인자로 인식되는 저수지의 퇴적속도, 저수지 내 퇴적물의 용적량, 잠재적 오염물질의 함유량에 대한 연구 자료로서, 앞으로 흥부저수지를 효율적으로 관리함에 있어 중요한 근거자료가 될 수 있을 것으로 판단되며, 수질개선 사업의 수행 시 설계 인자로 반영 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.937-941
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• 2004

삽교호유역에 위치한 19개 수질관측지점에서 측정된 월별수질자료를 이용하여 수질관측지점을 2개에서 7개의 수질특성으로 분류하였으며, 그에 따른 수질요인분석을 실시하였다. 군집분석결과 삽교호유역의 각 하천은 개개의 수질특성을 보이고 있으며, 삽교호, 삽교천, 무한천 및 곡교천의 4개 그룹으로 나눌 수가 있었다. 수질분석결과에 의하면 삽교호에서는 부유물질의 농도가 다른 하천보다 높았는데 이는 하천으로부터 유입되는 풍부한 영양염에 의한 식물플랑크톤의 생물량 증가에 따른 것으로 사료된다. 또한 곡교천의 수질은 다른 하천에 비해 생화학적산소요구량은 $3.5\~4.8$배, 화학적산소요구량은 $1.7\~2.5$배 높았으며, 전반적으로 삽교호 유역의 수질은 부영양상대를 훨씬 초과하였다. 요인분석결과 삽교천과 무한천은 농경지와 주거지에 의한 수질요인이 지배적이었고, 곡교천은 천안도시지역으로부터 유입되는 과다한 유기물유입과 상류에 위치한 하수 처리장의 영향을 복합적으로 받고 있는 것으로 사료된다. 삽교호의 수질은 삽교천과 무한천 및 곡교천에서 높은 부하를 보인 인자가 주된 오염요인으로 나타났다.

• 한국환경생태학회지
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• 제13권3호
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• pp.209-219
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• 1999

주암호는 전라남도와 광주광역시에 약 1,180,000톤/일의 생활용수와 공업용수를 공급하는 상수원이다. 상수원수계의 생활하수, 축산폐수, 숙박업소, 식당 등 점오염원과 주거지, 농경지, 산림지역에서 우수와 함께 유출되는 비점오염원으로부터 발생하는 오염부하량으로 이들 상수원의 수질은 점점 악화되어 3급수로 전락할 우려가 높아지고 있다. 이들 상수원의 수질관리에 있어 중요한 인자의 파악과 인자들간 상호작용의 이해를 용이하게 해주는 수계수질관리 부분생태계모형을 제시하였으며 지리정보체계를 응용하여 수계의 점오염원과 비점오염원을 데이터베이스화하는 방법, 오염부하량 산출방법, 점원 및 비점오염원의 공간분석, 상수원 보호구역으로부터 완충구역분석, 위성자료 분석을통한 상수원 수계 토지이용분석과 비점오염원 부하량산출 응용 방법등을 연구하였다 분석결과 주암호수계의 BOD 부하량은 주거지. 생활하수, 축산폐수, 경작지, 식당이 차지하는 비율이 높으며 총질소 부하량은 경작지, 산림, 생활하수, 추간폐수가 높으며 그리고 총인 부하량은 생활하수, 축산폐수, 경작지가 높은 것으로 나타났다. 점오염원인 생활하수, 축산폐수, 식당 뿐만 아니라 비점오염원인 경작지도 수질오염에 상당한 영향을 미치고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1035-1038
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• 2010

• 한국어업기술학회:학술대회논문집
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• 한국어업기술학회 2000년도 추계수산관련학회 공동학술대회발표요지집
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• pp.164-164
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• 2000

일반적으로 해양에서 전선이란 서로 다른 수괴간의 불연속면을 일컫는다. 이러한 전선의 양측 면에는 유속, 수온, 염분, 수질 등이 급변한다. 본 연구는 1997년 8월 26일부터 9월 2일까지 제주도 서부에서 중국 상해 양쯔강 하구역까지 21개 정점에서 관측된 물리ㆍ화학적 관측자료로부터 연안과 외양간의 수온, 염분, 밀도 등 물리적 인자 특성으로부터 전선역을 찾아내고 전선역을 중심으로 양측의 수질특성을 용존산소, 인산염, 질산염, 규산염 등 영양염류의 분포 특성과 아울러 생산력 인자인 엽록소 a의 분포량을 파악하여 전선역을 중심으로 한 수괴간의 특성을 규명하였다

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1626-1630
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• 2006

본 논문의 목적은 설마천 시험유역을 대상으로 2005년의 신뢰성 있는 수문 수질자료를 바탕으로 유역의 유출거동에 따른 수질인자와의 상관관계를 분석하는데 있다. 시험유역에서는 10분 단위의 연속적인 우량 및 수위관측과 연간 30회 이상의 유량측정성과를 통하여 수위-유량관계곡선식을 개발하여 유량을 산정하고 있으며, 수질분석을 위한 시료채취는 유량측정시 현장에서 채취하여 실험실에서 분석하였다. 실험실에서 분석한 항목은 DO, BOD, COD, T-N, T-P, F, Cl, $NO_3-N,\;SO_4$, pH, 전기전도도로 총 11개 항목으로 수질측정은 우기가 시작되는 시기인 $6{\sim}9$월에 집중적으로 측정 분석하였으며, 강우가 시작되기 직전과 강우가 시작되어 유량이 증가되는 시기를 선정하여 각각 20회의 시료를 채취하여 분석하였다. 측정된 수질자료를 이용하여 2개 측정지점에 대한 각 항목간의 상관관계를 분석하였으며, 강우가 시작되기 직전과 강우기에 대하여 각 항목간의 상관분석을 수행하였다. 그리고, 선행강우의 일수에 따라 유출의 거동에 따른 BOD, COD, DO, T-N, pH의 농도변화를 비교 검토하였다. 2개 지점의 상관분석 결과는 오염물질간 상관성이 유사한 경향을 나타내었으며, 강우가 시작되기 직전과 강우기에 대한 각 항목간의 상관분석 결과는 유량은 전기전도도 항목과 상관도가 높게 나타났을 뿐 다른 항목은 없었으며, 수질항목간 상관도도 유기물질들 사이에서만 상관성을 나타내었다. 비강우기에는 질소성분의 항목과 전기전도도가 높은 상관도를 나타내었지만 강우기에는 유기물질과 질소성분의 항목간에 상관성이 있는 것으로 나타났다. 그리고, 선행강우의 일수에 따라 유출의 거동에 따른 BOD, COD, DO, T-N, pH의 농도변화를 비교 검토한 결과 선행강우일수가 클수록 전반적으로 DO, COD, BOD의 농도는 수문곡선의 형상과 비슷하게 증가 하였다가 감소하는 결과를 보이고 있으며, T-N은 선행강우일수가 큰 상태에서는 농도가 증가하였으나 선행강우가 작을수록 일정한 경향을 보이고 있다. 그리고, pH는 홍수기의 유량의 변화에 관계없이 일정한 값을 유지를 하고 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.142-142
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• 2012

지금까지 국내 연구에서 EFDC 모형의 활용은 WASP 모형과 연계하여 저수지 수리해석에 주로 이용되었으며, 하천의 수리해석에서도 많이 활용되었다. 이에 본 연구에서는 EFDC 모형의 Full 버전을 이용하여 하천 수질모델링을 수행하고 적용성과 수질해석의 재현성을 검토하고자 한다. 국립환경과학원의 8일 간격 실측자료를 사용하기 위하여 대상구간을 낙동강 본류 C에서 낙동강 본류 K까지를 선정하였고, 2차원 수리해석과 수질해석을 수행하였다. 수리해석의 결과를 확인하기 위하여 유량을 실측자료와 비교하였으며, 수질인자는 수온, COD, TOC, DO, TN, TP에 대해 모의하였으며, 모형에서 직접 계산되지 않는 BOD는 COD와 환산을 통해 간접적인 방법으로 산정하여 실측자료와 비교하였다. EFDC 모형의 하천에서의 수질해석 적용성을 평가하기 위하여 모의 결과와 실측자료를 이용하여 통계분석을 수행하여 수리 수질해석의 재현성을 평가하였다. 본 연구에서 수행한 EFDC를 이용한 수리 및 수질 모델링의 모의의 예측결과는 우수한 것으로 판단되나, BOD의 경우 다른 인자들의 모의결과에 비해 다소 낮게 나타나고 있는데, 이는 COD나 TOC와 관련된 BOD의 환산에 대한 연구의 부족으로 인한 결과로 보이며, 향후 보다 향상된 기법을 이용한다면 이러한 문제는 개선될 것으로 판단된다. 검증을 위한 실측치로 8일 간격 실측치를 이용하였는데 이 자료의 경우 8일 간격이므로 실제로 결측치가 많이 발생을 하고, 또한 유량이 많이 발생하는 홍수기시에는 관측을 하지 않는 문제가 있어 실제로 자료의 변동이 큰 경우에는 모의 결과가 실측치의 경향을 잘 쫓아가지 못하는 문제가 발생하게 된다. 따라서 모의결과 신뢰도 향상을 위해 일간격의 실측치를 확보하거나 또는 결측치를 보완할 수 있는 기법에 대한 선행 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.73-85
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• 2024

하천과 저수지의 수질을 예측하는 것은 수자원관리를 위해 필요하다. 높은 정확도의 수질 예측을 위해 많은 연구들에서 인공신경망이 활용되었다. 기존 연구들은 매개변수를 탐색하는 인공신경망의 연산자인 옵티마이저로 경사하강법 기반 옵티마이저를 사용하였다. 그러나 경사하강법 기반 옵티마이저는 지역 최적값으로의 수렴 가능성과 해의 저장 및 비교구조가 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 인공신경망을 이용한 수질 예측성능을 향상시키기 위해 개량형 옵티마이저를 개발하여 경사하강법 기반 옵티마이저의 단점을 개선하였다. 본 연구에서 제안한 옵티마이저는 경사하강법 기반 옵티마이저 중 학습오차가 낮은 Adaptive moments (Adam)과 Nesterov-accelerated adaptive moments (Nadam)를 Harmony Search(HS) 또는 Novel Self-adaptive Harmony Search (NSHS)와 결합한 옵티마이저이다. 개량형 옵티마이저의 학습 및 예측성능 평가를 위해 개량형 옵티마이저를 Long Short-Term Memory (LSTM)에 적용하여 국내의 다산 수질관측소의 수질인자인 수온, 용존산소량, 수소이온농도 및 엽록소-a를 학습 및 예측하였다. 학습결과를 비교하면, Nadam combined with NSHS (NadamNSHS)를 사용한 LSTM의 Mean Squared Error (MSE)가 0.002921로 가장 낮았다. 또한, 각 옵티마이저별 4개 수질인자에 대한 MSE 및 R²에 따른 예측순위를 비교하였다. 각 옵티마이저의 평균 순위를 비교하면, NadamNSHS를 사용한 LSTM이 2.25로 가장 높은 것을 확인하였다.