• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.238-238
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• 2023

최근 이상기후현상으로 홍수와 가뭄의 발생 빈도 증가 및 하천유지유량 부족 등 하천에서 유량 변동이 크게 나타나고 하천 환경 변화에 따른 수질오염, 갈수기 수질악화 등 하천에서 다양한 문제들이 발생하고 있다. 수질은 매개변수별 기준 농도와 측정 농도를 비교하여 평가하지만 직독식 측정 항목과 실험실 분석 항목 및 미측정 항목을 포함하기 때문에 수질 상태를 정확하게 나타내기 어렵다. 물리적, 화학적 및 생물학적 특성의 매개변수를 분석하여 수질을 평가하지만, 복잡한 수질 데이터를 단순하고 논리적으로 수질을 요약하기 위해 단일 값으로 매개변수를 통합한 수질지수가 개발되었다. 다양한 국가 및 기관에서 개발된 수질지수는 방법론, 최종산출 방법의 차이로 동일한 지점 및 기간에서 측정되는 자료를 각각의 수질지수 방법론을 적용하였을 때 상이한 점수 및 등급이 발생하여 유역 특성에 적절한 수질지수를 활용하는 것이 필요하며, 유량 변동이 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 기존의 수질지수 산정 매개변수를 유역 특성 및 관리기준을 고려하여 매개변수를 수정하고 매개변수별 중요도에 따른 가중치를 재산정하고 유량 인자를 추가하여 복합적인 하천 수질을 종합적으로 평가하고자 한다. 또한, 물리모형과 데이터 모형을 활용하여 기후변화에 따른 수질 변동 평가를 통해 수문학적 변화가 하천 수질에 미치는 영향을 평가하고자 한다.

• 물과 미래
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• 제26권3호
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• pp.75-85
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• 1993

본 연구에서는 QUAL2E 모형의 계산구간을 유입지점마다 분할하여 정하고, 계산에 피룡한 수문인자들 및 수질자료를 가능한한 실측치나 또는 직접계산치로 사용했다. 대상하천은 미국 Clorado 주의 South Platte 강을 선정하고, 수질항목 용존산소(DO)와 생물학적 산소요구량(CBOD5)에 대하여 1991년 9월과 1992년 1월 자료를 사용하여 계산하고 관측치와 비교한바, DO는 5%이내, CBOD5는 20% 정도에서 잘 일치하였다. 수질예측결과에 의하면 2001년에는 대상하천의 수질이 미환경청 기준으로 4등급수에 해당되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.575-586
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• 2003

하천에 오염물질이 순간적으로 유입된 경우에는 연속적인 유입의 경우와 다르게 분산계수의 변화에 따라 오염물질의 거동 특성이 민감하게 변한다. 하천에 순간적으로 유입된 오염물질의 거동특성을 분석하기 위하여 한강하류부에서 수리인자 및 수질인자를 실측하였다. 분산계수 추정에 사용되는 경험식에 실측된 수리인자를 적용하여 갈수시 한강하류부의 분산계수의 규모를 분석하고, 적용 가능성이 큰 경험식을 제시하였다 또한, 실측된 수질인자를 RMA-4 모형의 계산치와 비교하여 만족할 만한 결과를 얻었다. 한강하류부에 순간적으로 유입된 오염물질의 분산계수, 하류단 수위 등의 변화에 따라 오염물질의 분산범위, 분산경로, 최초 및 최대농도 도달시간 등을 파악하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1348-1352
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• 2005

본 논문에서는 두 가지 대표적인 하천수질모형을 금강유역에 대하여 구축하고 이들을 비교분석하였다. 정상상태 모형은 범용으로 사용되는 QUAL2E, 비정상상태 모형으로는 CE-QUAL-RIV1을 선택하여 동일한 반응계수 및 경계조건 하에서 두 모형의 계산결과를 비교하였다. 두가지 수질모형을 이용하여 대청댐 이하 금강본류의 수질모의를 실시하고 각 모형에 대한 수질변동을 파악하기 위하여 적용된 방정식을 서로 비교하였다. 두 모형을 동일한 정상상태로 구성하였을 때 그 결과값과 변동양상은 매우 비슷하였으며 특히 BOD와 DO, 및 $NH_3-N$의 경우 일치도가 상당히 높았다. 그러나 특정수질인자 즉, 용존인과 같은 항목은 상당한 차이를 보였다. 이러한 모의결과를 바탕으로 각 모형의 민감도 분석을 바탕으로 각 수질항목에 지배적으로 작용하는 매개변수를 정리하고 도표화 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.436-440
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• 2006

하천에 대한 수질해석을 위해 범용적으로 사용되는 QUAL2E 모형은 대상구간에 유사한 수리 특성을 가지는 구간(reach)을 설정하여 주어진 유량에 대해 동일한 수심과 유속을 가지도록 구성되어 있다. 하지만 실제 자연하도에서는 여러 가지 수공구조물이나 지형변화로 인해 흐름변화가 매우 다양하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 범용적으로 사용되고 있는 DWOPER 모형이나 HEC-RAS 모형과 같은 1차원 수리해석모형의 부등류 모의결과를 QUAL2E 모형에서 활용함으로써 실제 하천에서 발생하는 국부적인 흐름특성을 수질해석에 반영할 수 있는 수리연계모듈을 개발하였으며, 이를 한강의 팔당댐 하류구간에 대해 적용하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.500-500
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• 2023

국내하천은 홍수기에 강수량이 집중되고 하상계수가 높으며 평균경사도도 비교적 큰 특징을 지닌다. 따라서 유량이 빠르게 집중될 수 있는 상황이 빈번하게 발생한다. 이러한 특징을 감안하여 하천의 수질을 관리하기 위해서는 유량과 수질의 상호적인 관계를 규명하는 것이 중요하다. 유량과 수질의 관계를 분석하고 예측하는 방법으로는 물리적 예측모형과 확률론적 예측모형을 이용하는 방법이 있다. 물리적 예측모형을 활용하여 하천의 유량 및 수질을 예측하는 방법은 주어진 지형과 시간의 변화에 따른 유량 및 수질 변화를 예측함으로써 특정 상황에서의 수질 변화를 규명하기에 적절하다. 한편, 풍수기, 갈수기 등 전반적인 유량의 변화에 따라 나타나는 수질변화의 특성을 규명하기 위해서는 수질과 유량 간의 상관관계 분석이 필요하다. 수질과 유량 간의 상관관계를 규명하는 목적일 경우, 물리적 예측모형은 효율성이 낮고, 충분한 데이터 확보가 전제된 상태에서의 확률론적 예측모형은 다각도 분석 및 신뢰성 확보가 가능한 장점이 있다. 그 일환으로 본 연구에서는 확률론적 접근에 기반하여 국내하천에서 수질과 유량 간의 관계를 먼저 분석하고자 한다. 데이터 마이닝 결과, 수질변화에 가장 영향이 큰 인자 및 요인이 추출되며, 이는 효과적인 수질관리 방안을 모색하는 데에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_1호
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• pp.959-974
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• 2021

Forel-Ule Index (FUI)는 자연에 존재하는 담수 및 해수의 색을 남색부터 고동색까지 21 가지의 등급으로 구분하는 지표이다. FUI는 여러 선행연구에서 수계의 부영양화 지수, 수질인자, 광 특성 등과 연관 지어 분석되었으며, 여러 수질인자의 광학적 정보를 동시에 가지고 있는 새로운 수질 지표로써의 가능성이 제시되었다. 본 연구에서는 500 m의 높은 공간해상도를 가지는 정지궤도 해양위성해색탑재체(Geostationary Ocean Color Imager; GOCI) 관측 자료와 Random Forest (RF) 기계학습 기법을 활용하여 Ocean Colour-Climate Change Initiative(OC-CCI) 기반의 4 km FUI 자료를 공간 상세화 시켰다. 이를 활용하여 우리나라 연안 해역에 대한 수질인자와의 상관관계와 주요 해역에 대한 FUI의 공간적 분포 및 계절별 특성 변화를 분석하였다. 검증 결과 RF 기법으로 추정한 RF FUI는 결정계수(R²)=0.81, 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error; RMSE)=0.7784로, Pitarch의 OC-CCI FUI 알고리즘을 적용하여 계산한 GOCI FUI 추정 정확도(R²=0.72, RMSE=0.9708) 대비 향상된 결과를 보였다. RF FUI는 총 질소(Total Nitrogen), 총 인(Total Phosphorus), 클로로필-a(Chlorophyll-a), 총 부유물질(Total Suspended Solids), 투명도(Secchi Disk Depth)를 포함하는 5가지 수질인자와 각각 0.87, 0.88, 0.97, 0.65, -0.98의 상관계수로 강한 상관성을 보였다. 산출된 FUI의 시간적 패턴 역시 여러 수질인자와의 물리적 관계를 반영하며 유의미한 계절적 패턴의 변화를 보였다. 본 연구의 결과로 한반도 연안 수질 관리에서 고해상도 FUI의 활용 가능성을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.143-143
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• 2019

우리나라 자연수역의 수질이 산업활동으로 배출된 오 폐수와 토지 및 가축에의한 하천오염의 심각성 및 보존에 대한 문제가 많은 관심을 받고 있다. 따라서 하천의 수질모델링에 관한 연구가 국내외적으로 진행되고 있다. 하천은 각기다른 특성을 가지고 있는데 데이터 분석을 통하여 유역특성을 연구하고자한다. 황강과 금호강은 낙동강 본류에 큰 영향을 미치는 지류이다. 두 개의 하천은 상류에 댐이 있다는 공통점이 있지만 각각의 유역특성을 가지고 있으며 특성에 따른 수질개선방안이 필요하다고 판단된다. 하천의 수질 모델링은 해당 수계의 오염부하량, 유출량 등 환경요인의 변화에 이에 따른 하천수질 목표지점의 수질변화를 모의함으로써 합리적 접근방법으로 효과적인 수질관리가 가능하도록 만들어준다. QUAL계열 모델 은 수질항목, 수역 특성, 기타 기초 자료의 제공여건 등을 고려하고 있다. 본 연구에서는 이러한 변화 요소와 기여 특성을 반영한 모의와 해석이 최적화된 QUAL-MEV 모델을 이용하였다. 수질개선방안 시나리오에서는 기존의 수질모델링 연구에 데이터 분석을 포함하여 각 인자간의 연관성 및 영향관계를 파악하고 수질개선방안에 있어 원인을 찾아보고자 한다. 부하량위주의 기존 시나리오 구성과 데이터분석 기반의 시나리오를 비교 분석하여 각 시나리오의 장 단점을 비교하여 유역맞춤형 관리방안을 모색하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.434-434
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• 2022

인간과 인간활동은 물환경시스템의 외생변수가 아닌 내생변수(endogenous variable)이기에, 향후의 물환경관리는 인간과 물환경의 공진화(coevolution)에 대한 이해가 필요하다. 인간과 물환경의 공진화는 인간활동에 따른 정책의 변화, 자연재해, 그리고 결과적 현상으로서의 수질 변화 등과 같은 사회시스템과 수문(또는 물환경)시스템의 상호작용으로 발생한다. 수질과 대중의 물환경에 대한 인식 변화는 각각 물환경시스템과 사회시스템의 변화과정을 대변하는 주요 요인 중 하나이다. 따라서 인간과 물환경의 공진화를 이해하기 위하여 수질과 인식 변화에 대한 해석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 수질측정망 자료를 활용하여 한강유역 주요지점에 대한 수질인자(BOD, COD, T-N, T-P 등)의 변화를 분석(1997~2020년)하고, 신문기사를 활용하여 물환경에 대한 대중의 장기적인 인식 변화(1960~2020년)를 해석하였다. 또한, 지난 61년 동안(1960~2020년) 수질과 대중의 인식 변화, 그리고 주요 물환경 정책 변화가 어떤 상호작용을 통해 공진화해 왔는지 검토하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권1호
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• pp.45-56
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• 2007

수량 및 수질자료, 특히 수질자료가 없는 구간에서의 직접계산에 의한 오염부하 산정은 불가능하기 때문에 적절한 방법을 이용하여 결측구간의 자료를 보완(data filling)하여 계산하는 추정과정을 필요로 한다. 본 연구에서는 수질자료가 없는 구간, 즉 수질 결측구간에서 오염부하량을 산정하기 위한 다양한 농도 추정방법을 제시하고, 제시된 방법을 이용하여 추정된 농도변화 양상 분석 및 오염부하 변동양상을 비교 분석하여 보다 효과적이고, 효율적인 추정방법을 최종 제안하였다. 또한, 오염부하에 영향을 미치는 수량 및 수질인자의 상대적인 중요성과 연안 하천의 오염부하 특성을 구분할 수 있는 영향인자를 제시하였다. 수질자료 결측구간의 다양한 농도 추정방법을 이용하여 한강하구의 오염부하를 산정한 결과, 결측구간을 제외하고 추정한 오염부하는 매우 낮은 비현실적인 결과를 제시하였으며, 가용자료의 변동성을 고려한 선형내삽법이 가장 적합한 방법으로 파악되었다. 또한, 한강하구의 오염부하양상은 수량주도형으로 판단되었으며, 결측구간의 농도추정은 불가피한 과정으로 적절한 추정방법을 이용하는 것이 보다 바람직한 것으로 파악되었다.