• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.247-247
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• 2012

기후변화로 나타나게 될 댐 저수지의 수질 및 생태환경 변화에 대한 분석은 국가 수자원관리 측면에서 우선적으로 대비해야할 중요한 문제로써, 수자원을 안정적이고 효과적으로 관리 및 활용하기 위해서 기후변화로 인한 댐 저수지의 수환경 변화의 정확한 분석과 취약성 평가가 필수적이다. 이러한 기후변화로 인한 신뢰성 있는 영향평가를 위해서는 기후변화시나리오 분석, 댐 유역의 오염물질 유출을 시 공간적으로 해석할 수 있는 유역 모델과 댐저수지로 유입된 이후 오염물질 거동 분석을 위한 저수지 모델이 필요하며, 특히 다양한 기후변화 시나리오하에서의 미래 전망과 발생가능한 취약성을 예측 및 평가하는 기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 총 7개의 다목적댐 유역과 저수지에 대하여 기후변화로 인한 신뢰성이 있는 영향평가를 위해서 기후변화 시나리오의 상세화를 통한 상세지역의 기후예측, 댐 유역 모형에서의 유출, 토사 및 오염물질예측과 저수지모형을 통한 미래의 저수지내 오염/영양물질순환 및 분포예측을 통해 기후변화에 의한 다목적댐 취약성을 평가하고자 한다. 총 7개의 다목적댐 유역의 기후변화 시나리오 적용에 따른 유출변화 및 하천수질 전망을 위해 인공신경망 방법에 의해 상세화된 기후자료를 검보정된 SWAT 모형에 적용하였다. 이때, 기준년에 해당하는 Baseline 기간은 인공신경망 학습기간(1990-2010)과 동일하게 모의하였으며, 미래 분석기간 역시 마찬가지로 2011-2040, 2041-2070, 2071-2100의 3개 기간으로 구분하였다. 또한, 미래 전망결과에 대한 분석은 각 30년 일별 모의결과에 대한 월 평균, 계절 평균으로 분석하였다. 유출변화 전망은 댐유역별 월별 총유입량 변화와 함께 유황분석을 통해 미래 댐유입량에 대한 규모 및 변동성 분석을 실시하였으며, 하천수질 변화 전망을 위해 호소유입 하천의 Sediment, TN, TP 월별 오염부하량 변화 분석을 실시하였다. 또한 댐유입 총량에 대한 변동성을 분석한 후, 저수지수질모델의 입력경계조건에 해당하는 각 댐저수지 유입 하천의 미래 유출량 및 수질농도 변화를 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.320-320
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• 2016

본 연구에서는 자연환경, 수생태환경과 관련된 모니터링자료 및 수문/수질 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델링 자료를 이용하여 유역건전성을 평가하기 위한 지수를 개발하고, 한강유역($34,148km^2$)을 대상으로 표준유역단위 유역건전성 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 유역건전성 분석 사례를 개선하여 우리나라에 유역 특성에 맞는 통합 유역건전성 평가지수를 개발하였다. 본 연구에서 분석하고자 하는 유역건전성은 유역이 본래 가지고 있는 자연적인 건전성을 평가하고자 하는 것으로, 평가를 위한 지표로 자연토지피복, 하천환경, 수문, 수질, 서식지, 수생태 관련 요소를 각각 선정하였다. 자연토지피복 및 하천, 서식지 유역건전성 평가를 위해서 DEM, 토지이용도, 하천도, 저수지, 습지자료를 이용하였고, 수생태 유역건전성 평가를 위해서는 6년간(2008년~2013년) 모니터링 된 TDI, BMI, FAI 자료로 이용하였다. 수문/수질 유역건전성 평가를 위해서는 SWAT 모형의 장기모의 결과를 활용하였으며, 30년간(1985년-2014년) 모의된 강수량, 총유출, 지표유출, 침투, 토양수분, 중간유출, 침루, 지하수 충진, 기저유출, Sediment, T-N, T-P 결과를 이용하였다. 각 평가지표로부터 표준유역별 sub-index를 도출하였으며, 6가지 sub-index를 이용하여 통합 유역건전성 지수를 산정하였다. 산정된 지수는 0부터 1까지의 값으로 나타나며, 1에 가까울수록 유역건전성이 좋은 유역을 의미한다. 연구결과 한강유역의 통합 유역건전성은 상류에서 하류로 갈수록 건전성이 안 좋아지는 것으로 분석되었으며, 특정 표준유역에 대하여 자연환경, 수문, 수질, 수생태환경 각각의 유역건전성을 평가할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.494-494
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• 2022

임의의 지점에서 하천의 수질은 해당 하천으로 유입되는 모든 지역의 오염원에 대한 영향을 받으므로 상류 소유역에 전체에 대한 복합적인 평가가 동반되어야 한다. 본 연구에서는 배출부하량 자료를 활용하여 충주댐 호소의 수질에 대한 상류 유역의 영향성을 평가하여 우심하천을 결정하는 방법을 제안하고, 충주댐 유역의 우심하천을 결정하였다. 충주댐 유역을 Korean Reach File (Version 3)에서 제공하는 182개 세유역으로 구분하였으며, 각각의 소유역에 대한 Straem Total Load (STL)를 산정하였다. 여기서, STL은 세유역의 하천으로 유입하는 모든 상류 세유역을 포함하는 단위면적당 배출부하량으로 명명하였다. 충주댐 본체가 포함된 세유역 (충주댐2-3)을 목표지역으로, 대상 수질 항목은 총인(TP)으로 선정하였다. 충주댐2-3 세유역의 STL은 0.0029 kg/ha/day이며, 상류 세유역의 STL이 목표 지역보다 높으면 댐호소 수질에 대한 영향이 큰 세유역으로 구분할 수 있다. 각각의 세유역에 대한 STL을 산정하면 장평천4 0.0191 kg/ha/day로 가장 높았으며, 주천강시점3 0.0089 kg/ha/day, 주천강상류1 0.0088 kg/ha/day 등의 순으로 나타났다. 또한 충주댐2-3의 STL보다 높은 세유역은 68개, 주요 우심하천은 장평천과 제천천 그리고 주천강 등으로 분류되었다. 또한 STL을 활용하면 상류 세유역에서 하류 세유역까지 배출부하의 이동 경향이 나타나므로 (최상류에서 높은 오염부하를 배출하여도 하류로 이동하며 낮은 오염부하를 배출하는 세유역과 합쳐지면 댐 호소의 수질에 대한 영향이 적은 것 등) 세유역의 배출부하 또는 단위면적당 배출부하로 우심지역을 평가하는 방법과의 차별성을 가지고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.45-45
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• 2018

오염물의 혼합거동을 해석하기 위해 물리기반 모델을 이용하는 경우 모델을 구축하고 운용하는데 많은 시간과 재정이 소요되며 현장검증을 통한 검증이 반드시 필요하다. 하지만 데이터 기반 모델의 경우 축적된 데이터만으로도 예측을 수행할 수 있으며 물리기반모델에 비해 결정해야할 입력인자가 적어 모델운용이 용이하다는 장점이 있다. 다양한 데이터 모델 중 인공신경망(ANN) 모델은 데이터가 가지는 불확실성 및 비정상성, 복잡한 상호관련성에 효과적으로 대응할 수 있는 모델로 수자원 및 환경 분야에서 자주 사용되고 있다. 본 연구에서는 인공신경망 모델을 이용하여 지천유입이 있는 대하천의 수질인자 (pH, 전기전도도, DO, chl-a)를 예측하였다. 다른 데이터기반 모델과 같이 인공신경망 모델 또한 수집된 데이터 질에 크게 영향을 받으며, 내부 입력인자의 선택이 모델의 예측 결과에 큰 영향을 미친다. 이러한 인공신경망 모델의 특성을 바탕으로 예측모형의 정확도를 향상하기 위해서는 크게 데이터 처리부분과 모델구축 부분에서의 접근이 필요하다. 본 연구에서는 데이터 처리 과정에서 연구대상지점의 각각의 수질인자가 가지는 분포 특성을 유지하기 위해 층화표츨추출법을 이용하여 데이터를 구성하였다. 모델의 구축 과정에서는 초기가중치 값의 영향을 줄이기 위해 앙상블기법을 사용하였으며, 좀 더 견고하고 정확한 결과를 예측하기 위해 탄력적 역전파알고리즘을 추가하였다. 추가적으로 합류 후 본류의 미 계측지역 수질 예측 정확도 향상을 위해 본류의 수질인자뿐만 아니라 지류의 수질인자를 입력자료로 사용하여 모의를 수행하였다. 또한 동일 구간에서 수행한 현장추적자실험 자료를 이용하여 수질인자의 분포특성을 비교, 검증하였다. 개발된 모델을 이용하여 낙동강과 금호강 합류부 하류의 수질인자를 예측한 결과 지류의 수질인자를 입력자료로 추가한 경우 예측의 정확도가 증가하였으며, 현장실험 자료를 통해 밝혀진 오염물의 거동현상을 인공신경망 모델로도 동일하게 재현하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안한 인공신경모델을 이용한다면 물리기반 수치모델을 대체하여 지천으로 유입된 오염물의 거동을 정확하고 효율적으로 파악할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.463-463
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• 2018

우리나라의 공공용수역에서는 오염배출규제 및 하수도 정비에 의한 점오염원 부하량의 삭감에 의해 수질개선이 진행되어 왔다. 그러나, 비점오염원부하는 상대적으로 증가하는 경향에 있음에도 불구하고 그것을 실증하기 위한 강우시의 오염부하유출의 관측은 충분히 실시되지 않고 있다. 본 연구에서는 영주댐 유입하천을 대상으로 강우시 유입 오염부하량 파악 및 수질변동모의 예측을 위한 기초자료 획득을 위한 강우시 유입부하량 특성 및 수질영향이 분석되었다. 영주댐의 조사지점은 석표교, 멀내교의 총 2개 지점으로 본류인 내성천, 지류인 토일천에 각각 1곳씩 선정하였다. 유입수 샘플링은 자동모니터링 장치를 설치하여 채수하였고, 유랑조사는 교각에 설치된 자동수위측정기를 이용하여 측정하였다. 조사기간은 누적 강우량 133mm가 내린 2017년 7월 2일부터 5일간 실시하였다. 수질 시료 분석결과, 비강우시대비 COD 및 영양염류 부하량이 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 토일천에서 채수된 시료의 경우 T-P는 비강우시 유입농도보다 최대 60배 높고, T-N은 비강우시에 비해 약 2.3배 높은 것으로 분석되었다. 강우유출 발생 시의 수질은 비강우시의 수질보다 COD 및 영양염류 부하량이 큰 폭으로 증가하였다. 비 강우시 유입되는 영양염류농도에 비해 강우시에는 강우강도에 비례하여 높은 농도의 인과 질소성분이 유입되고 있었고, 댐 저수량의 많은 부분이 강우시의 유입수량으로 채워지는 점을 고려할 때, 강우시 유입 수질이 댐 저수지 수질변화에 큰 영향을 주고 있을 것으로 판단된다. 영주댐 유역의 강우유출 특성은 강우유출이 시작 된 후, 수 시간 이내에 오염물질 농도가 급격히 증가하였고 유량의 증감속도와 유출량은 비례하였다. COD, 질소 계열 및 인 계열 물질의 유량과 비례한 증감을 확인하였다. 이를 통해 강우시 질소와 인의 유출이 강우량과 영향이 있음을 알 수 있었으나, 계절적인 유출 특성의 유무를 무시 할 수 없기 때문에 이에 대한 보다 상세한 조사 및 검토가 필요할 것으로 사료된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.11
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• pp.897-913
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• 2004

There has been continuous efforts to manage the water resources for the required water quality criterion at river channel in Korea. However, we could not obtain the partial improvement only for the point source pollutant such as, wastewater from urban and industrial site through the water quality management. Therefore, it is strongly needed that the Best Management Practice(BMP) throughout the river basin for water quality management including non-point source pollutant loads. This problem should be resolved by recognizing the non-point source pollutant loads from upstream river basin to the outlet depends on the land use and soil type characteristic of the river basin using the computer simulation by distributed parameter model based on the detailed investigation and the application of Geographic Information System(GIS). Used in this study, Annualized Agricultural Non-Point Source Pollution (AnnAGNPS) model is a tool suitable for long term evaluation of the effects of BMPs and can be used for un gauged watershed simulation of runoff and sediment yield. Now applications of model are in progress. So we just describe the limited result. However If well have done modeling and have investigated of propriety of model, well achieve our final goal of this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.908-908
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• 2012

국내 기후 특성상 하절기에 집중되는 강우로 인해 댐의 건설을 홍수조절, 용수확보 및 전력생산 등의 목적에 있어서 불가피하다. 이와 같은 저수지와 하류하천은 댐 수문 개폐에 따라 흐름변화로 인하여 수체의 거동 및 수질 변화가 발생하며, 일반적인 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 또한 수심이 깊은 저수지의 경우에는 흐름방향과 더불어 수심 방향의 특성도 중요하며, 수리 및 수질 모형의 연계를 통한 3차원적인 해석을 필요로 한다. 유역 내 지상 또는 대기에서 발생한 모든 오염물질은 강우에 의해 하천과 호수와 같은 수체로 유입되며, 강우가 발생했을 때 유역의 토지피복 상태와 수리, 지형, 강우강도, 토양의 특성에 의해 하천으로 유입되는 오염물질의 농도와 부하특성이 달라진다. 비점오염물질의 축적이 가능한 호수나 저수지에서는 비점오염원의 유입이 더 큰 문제가 되며, 유량이 극히 미미한 하천의 경우에는 강우초기에 일시에 집중적으로 유입되는 초기 오염 부하량이 문제가 된다. 강우유출수의 하천 유입은 강우 현상과 밀접한 관계를 맺고 있으므로 그 제어가 쉽지 않다. 이러므로 이를 총괄하는 유역통합관리기술이 필요로 하며, 기존의 유역통합관리기술은 댐 상류유역을 중심으로 개발되고 있으며, 댐 상류유역과 저수지, 하류하천으로 구분되어 연구되어 왔다. 또한 각각의 모형이 개별적으로 적용되어 통합적인 평가시스템이 표준화되지 않은 관계로 댐 상하류 모니터링 자료가 연계된 실무 적용이 이루어지지 않고 있다. 따라서 하천 수리 수문학적 역학구조를 이해하고 그 특성에 적합하게 평가할 수 있는 표준화된 시스템이 구축되어야 한다. 또한 효과적인 유역통합관리를 위해서는 하천의 현재 뿐만 아니라 장래에 대한 예측부분도 포함되어야 한다. 본 연구에서는 댐 유역에서의 유출과 수질 변화를 모의하고 이를 이용하여 저수지 내에서의 오염물질 거동에 대해서 해석하였다. 또한 기후변화에 따른 유역, 저수지 및 하천에 미치는 영향을 고려하기 위하여 고해상도 지역기후전망 모의자료를 이용하여 수문학적 스케일로 통계적 상세화한 후 지역별 상세수문시나리오를 생산하여 미래 예측에 활용하였다. 기후변화 시나리오의 상세화를 통한 상세지역의 기후를 예측하고, 예측된 기상자료를 이용하여 유역모델을 모의하여 미래의 유출 및 수질 변화를 파악할 수 있는 기술 개발로 인해 저수지의 운영에 도움을 주고, 주수지의 치수증대 사업 등 유출의 변화에 따른 하류하천 변화를 파악할 수 있고, 기후변화에 따른 하류하천에 대한 홍수기 때 치수, 이수 및 방재에 대하여 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.3
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• pp.975-985
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• 2013

In this research, the integrated modeling system by coupling of a watershed model, a reservoir model, and a river model has been constructed in Doam reservoir watershed. Because of domestic climate characteristics, it is inevitable to construct the dam for control of flood, water use, and power production due to the heavy rain in the summer. Especially, when the dam is constructed on the stream for these kinds of purpose, it is necessary to consider this region as one watershed and also to make the integrated system for simulation and management. In this study, SWAT model was constructed for watershed modeling and EFDC-WASP model was constructed for simulating the hydrodynamic and water quality of the reservoir and the downstream in Doam dam watershed. Also, the water quality improvement equipment for demonstration was applied in the upstream part of Doam reservoir, which shows the applicability of the developed integrated modeling system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.600-600
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• 2016

기후변화로 인한 가뭄 및 홍수 등의 이상 현상은 유역의 수자원에 미치는 영향이 크기 때문에 이에 대한 예측 및 적응방안을 마련하는 부분이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유역의 수자원 관리를 위하여 단위유역에서의 수자원 취약성을 평가하고자 하였다. 평가 지표는 기후 및 사회 경제 환경적 측면을 고려하여 선정하였으며, 취약성 정의에 따라 수량 및 수질/수생태에 대하여 각각 노출, 민감도, 적응능력으로 구성하였다. 이후 다기준 의사결정기법(Multi-criteria Decision Making, MCDM) 중 TOPSIS(Technique for Order Performance by Similarity to Ideal Solution)를 적용하여 각각의 통합 취약성을 도출하였다. 지표 자료는 2010년을 기준으로 국가 통계 자료를 통해 수집하였으며, 유출량과 증발산량 자료는 준분포형 장기유출모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형의 모의 자료(2005~2014)를 활용하였다. 또한, 지표에 대한 가중치는 전문가 설문조사를 통해 산정한 주관적 가중치(Subjective weight)와 수집된 자료를 통하여 산정한 객관적 가중치(Objective weight)로 구분하여 적용하였다. 인구 및 산업의 밀집도가 높은 한강권역에 대하여 표준단위유역(평균 $145km^2$)의 취약성을 평가하였으며, 각각의 취약성 우선 순위를 확인하였다. 수량 취약성의 경우에는 경기 강원북부와 충정도 일부 지역이 높은 것으로 나타났으며, 수질/수생태는 수도권 등 비교적 하류에 위치한 지역의 취약성 순위가 좀 더 높았다. 가중치 적용 방법에 따른 공간분포의 차이는 수질/수생태 취약성이 더 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2000.11a
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• pp.252-257
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• 2000

연구 결과를 간단히 요약하면 다음과 같다. 1) 온천 목적으로 개발된 국내 심부 암반 지하수(조사 대상 시료수 419개)는 화강암 및 화강편마암 지역에서 가장 높은 불소 함량을 보이며, 최소 75% 이상의 시료에서 먹는 물 수질 기준을 초과하였다. 2) 화강암 및 화강편마암 지역의 심부 지하수 내 불소 함량은 특히 Na-HCO$_3$ 유형의 지하수에서 높게 나타났는데, 이 유형의 지하수 수질은 사장석, 흑운모를 위시한 규산염 광물의 비조화 용해 반응에 의해 조절된다 이들 지하수는 비교적 깊은 관정심도를 나타내었다. 3) 백악기 화강암과 물과의 용출 반응 실험 결과, 전암 분말과의 반응에서는 최대 7 mg/l의 불소가, 흑운모의 용출 실험에서는 최대 35 mg/1의 불소가 용출되었다. 형석의 포화지수는 비교적 반응 초기에 침전 조건에 근접한 반면, 흑운모의 포화지수는 지속적으로 용해 조건에 놓여 있음을 확인하였다. 따라서, 국내 화강암 지역 심부 지하수 내의 불소는 대부분 흑운모의 비조화 용해 반응에 의해 용출되며, 용출 이후에는 형석의 용해/침전 평형 반응에 의해 그 농도가 조절되는 것으로 확인된다. 4) 앞으로, 보다 자세한 평형 열역학적 해석과 다른 이온종과의 상호 관계 규명 및 광물학적 검토를 통하여 불소의 기원과 거동에 관한 보다 정확한 해석을 시도할 계획이다.