• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.148-148
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• 2023

산업 고도화로 인하여 복잡하고 다양한 유기물의 사용량이 증가하였으며, 공공수역 내 새로운 오염물질이 유입됨에 따라 생화학적 산소요구량(BOD) 중심의 수질평가에 한계를 나타내었다. 이후 난분해성 물질을 고려한 유기물관리 정책과 총량관리의 필요성이 제기되었고 국내 하천과 호소에서는 총 유기탄소(TOC)를 유기물 관리지표로 설정하였다. 그러나 부영양 하천과 호소에서 TOC는 외부 부하뿐만아니라 식물플랑크톤의 과잉성장에 의해 증가할 수 있는 항목이므로 TOC 관리정책 추진을 위해서는 유기물의 기원에 대한 파악이 필요하다. 한편, 우리나라와 같이 몬순 기후대에 속한 댐 저수지의 경우 강우시 유입하는 탁수에 의해 다량의 유기물과 인이 유입되기도 하지만 식물플랑크톤의 제한요인 중 광량에 많은 영향을 미친다. 식물플랑크톤의 광합성은 수체 내 유기탄소 내부생성에 매우 중요한 요소이나 점 단위의 실험적 방법을 활용한 유기탄소 순환 해석은 저수지의 시·공간적인 변동성을 고려하기에 한계가 있다. 본 연구의 목적은 금강 수계 최대 상수원인 대청호를 대상으로 3차원 수리-수질 모델을 적용하여 유기탄소 성분 별 유입과 유출, 내부생성 및 소멸량을 평가하고 탁수가 저수지에서의 유기탄소 순환에 미치는 영향을 분석하는데 있다. 유기탄소 물질수지 해석을 위해 AEM3D 모델을 사용하였으며 2018년을 대상으로 입력자료를 구축한 후 보정 및 검정을 수행하였다. 모델은 유기탄소를 입자성, 용존성, 그리고 난분해성과 생분해성으로 구분하여 모의하며 유기물질 성상별 실험결과를 이용하여 입력자료를 구축하였으며 유기탄소순환 해석을 위해 4가지의 탄소성분과 조류 세포 내 탄소의 질량 변화율을 계산하였다. 이를 위해 외부 유입·유출부하율, 수체 내 생성(일차생산, 재부상, 퇴적물과 수체 간 확산) 및 소멸률(POC 및 조류 침강, DOC 무기화, 탈질)을 고려하였으며 탁수의 영향을 분석하기 위해 탁수 포함여부 시나리오를 구성하고 유기탄소 생성 및 소멸기작별 변동성을 비교 분석하였다. 모델은 2018년의 물수지를 적절히 재현하였으며 저수지의 수온 및 탁도 성층구조를 잘 재현해내면서 전반적인 수질을 적절하게 모의하였다. 탁수를 고려하였을 시 연간 TOC 부하량 중 내부기원 부하량은 56% 수준이였으나 탁수를 배제한 경우 내부기원 부하량은 82%로 나타났다. 특히, 연평균 Chl-a 농도가 44~48% 차이가 발생하면서 1차생산량이 약 4배가량 증가하였다. 몬순지역에서의 탁수는 체류시간이 긴 성층 저수지에서 식물플랑크톤 성장제어에 큰 영향을 미쳤으며 전반적인 유기탄소 순환을 해석하는데 있어 매우 중요한 인자로 작용하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.454-467
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• 2016

아산만의 해양수질의 계절적인 변화를 이해하기 위하여 2011년 12월부터 2013년 2월까지 4계절 동안 수질을 관찰하고, 담수유입으로 인한 해양수질 변화 관계를 통계적인 기법으로 분석하였다. 아산만의 해양수질 자료에 대한 요인분석 결과는 해양수질 변화를 주도하는 가장 중요한 요인은 담수유입(37.7 %)이며, 그 다음으로는 외해수의 영향(24.4 %)으로 나타났다. 아산만에서 담수의 주요 공급원은 만의 가장 안쪽에 위치한 아산호와 삽교호이며, 이들의 방류로 인해 아산만의 전체적인 수질의 공간 분포가 결정되는 것으로 보인다. 반면 담수 방류가 적은 겨울철에는 저층 재부유에 기인한 영향이 상대적으로 중요해진다. 전체적으로 담수 방류량의 계절적인 변화가 아산만 전체의 환경변화를 주도하고 있으며, 이로 인하여 DIP가 식물플랑크톤의 성장을 제한하는 요소로 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.229-235
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• 2011

하수관거시스템(sewer system)의 효율적인 관리를 위해서는 관거 내의 유량, 수질, 불명수 및 CSOs (Combined Sewer Overflows) 등에 대한 지속적인 모니터링이 필요하며, 따라서 하수관망에서의 모니터링은 하천 방재 측면에서 매우 중요한 요소이다. 그런데, 하나의 유역 하수관거시스템에서 모든 지점에 대한 모니터링은 예산의 제약으로 인하여 불가능하다. 따라서 모니터링 지점들은 주어진 예산 내에서 최대의 효율적인 자료의 획득이 가능한 지점들로서 선정되어야 한다. 그럼에도 불구하고 모니터링 지점의 선정에 대한 명확한 기준 및 선정된 모니터링 지점에서 획득된 자료에 대한 정량화된 평가 방법에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고 수질 자료의 효율적인 모니터링을 위하여 하수관거시스템 내에서 수질 측정지점의 선정에 대하여 유전자알고리즘을 이용한 최적화 방법을 제시하였다. 제시된 수질측정지점 선정 모형은 엔트로피 방법을 이용하여 지점별 획득 자료에 대하여 정량적으로 평가하며, 수질측정지점의 선정에 따른 수집 자료에 대한 총 엔트로피의 최대화를 목적함수로 한다. 여기서 수집 자료들에 대한 엔트로피 평가는 자료의 변동 특성을 반영하며, 자료의 획득 가능한 범위를 의미한다. 이때 수질의 측정은 유량의 관측과 동일한 지점에서 이루어져야 하므로, 수질측정지점 선정에 대한 제약 조건은 주어진 예산에 따른 유량계 설치 가능 개수로서 이루어졌다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.468-468
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• 2023

최근 급격한 기후변화에 의한 이상가뭄 발생 등을 대비하기 위한 비상용수 또는 대체 수자원으로서의 지하수 개발수요가 증가함에 따라 기저유량 확보 및 수질개선 방안을 수립하는 것은 지속가능한 수자원 이용 관리 측면에 있어서 매우 중요하다. 국내 지하수 사용에 따른 하천유량의 변동에 관한 연구는 활발히 진행되었으나, 실질적으로 적용가능한 지하수 저감 방안 및 지하 수질개선방안에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 바이오차를 이용하여 시험포를 설계 및 시공하였으며, 실내 인공강우 실험을 통해 지하 침투수 확보 능력 및 수질개선 효과를 평가하였다. 대조구는 폭 1 m × 길이 1 m × 깊이 0.60 m로 시공하였으며, 바이오차 시험포는 폭 1 m × 길이 1 m, 시험포 상단과 하단 각 0.10 m씩 대조구와 동일한 흙으로 채웠으며, 그 사이 0.40 m만큼은 바이오차를 채워서 시공하였다. 시험의 정밀도를 높이기 위해 동일한 조건으로 대조구와 바이오차 시험포 각 2개씩, 총 4개의 시험포를 시공하여 실내 인공강우 실험을 진행하였으며, 시험포에서 발생한 직접유출수와 기저유출수를 이용하여 바이오차의 지하 침투량 확보 및 수질개선효과를 분석하였다. 시험포 완공 후 총 2번의 실내인공강우 실험 결과 대조구에서 발생한 직접유출량은 총 0.214 m³, 바이오차 시험포에서는 총 0.194 m³로 대조구 대비 총 직접유출량 저감효과는 9.4%로 나타났다. 기저유출의 경우 바이오차 시험포(0.036 m³)에서 대조구(0.003 m³) 대비 약13배 많은 양의 기저유출수가 발생한 것으로 나타났다. 각 시험포에서 발생한 유출수의 오염부하를 산정해 대조구 시험포 대비 바이오차 시험포에서 발생한 직접유출수의 오염부하 저감효과를 분석한 결과 BOD₅ 항목과 COD_Mn 항목, 그리고 TOC 항목의 경우 26.3%과 22.0%, 그리고 27.6%로 저감 된 것으로 나타났으나, SS 항목과 T-N 항목, 그리고 T-P 항목의 경우 저감효과가 없는 것으로 나타났다. 이와 같이 바이오차는 지하 침투수 확보 능력은 효과적인 것으로 나타났으나, 직접유출수의 수질개선 효과는 미비한 것으로 나타났다. 그러나 바이오차의 지하 침투량 및 수질개선 효과는 바이오차 생산 시 사용된 열분해 방식, 사용된 바이오차의 양 등에 따라 편차가 클것으로 판단되며, 바이오차의 생산 방법, 토양 흡착 기간, 바이오차의 양 등 다양한 조건에서의 모니터링을 통해 정량화 되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.423-427
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• 2007

현재까지 하천의 흐름, 유사이동, 수질해석을 위해서는 외국에서 개발된 소프트웨어를 주로 사용해 오고 있었다. 학술 분야에서는 국내의 모형들이 연구되어졌지만 그에 따른 GUI나 가시화 시스템에 대한 실용화는 거의 이루어지지 못하였다. 본 연구에서는 범용 2차원 하천 흐름, 수질, 유사이동 해석을 위한 GUI 및 가시화 시스템(이하 RAMS, River Analysis and Modeling System)을 개발하여, 하상변동 및 오염물 이송확산에 미치는 수리학적 영향을 규명할 수 있도록 하였다. RAMS는 크게 mesh generator, 해석 모형의 입력 GUI 모듈, 입출력 파일 생성 모듈, 그리고 모의 결과의 가시화 시스템 등으로 이루어져 있다. Mesh generator는 지형자료(이미지 또는 DXF 파일)를 백그라운드 이미지로 가져올 수 있으며, 삼각형 노드와 사각형 노드를 지원한다. 또한 thin triangle들을 제거하는 기능, 선택된 요소(elements)를 제거하는 기능, triangle들을 서로 병합하여 사각형 요소를 만드는 기능, mesh의 renumbering 기능 등을 구현하였다. 특히 사용자가 잘못 생성한 요소들을 바로 이전 상태로 환원하는 undo/redo 기능을 구현하여 능률적인 mesh 생성이 가능하다. 해석 모형의 입력 GUI 모듈에는 각 해석 모형(흐름, 수질, 유사이동)에 특화된 GUI를 설계하여 사용자는 보다 친숙한 환경에서 편리하게 자료를 입력할 수 있다. 입출력 파일 생성 모듈에서는 사용자가 GUI를 통해 입력한 자료를 파일로 변환하여 즉각적으로 모의를 수행하며, 그 출력 파일을 읽어 모의 결과를 자동적으로 가시화한다. 모의 결과의 가시화 시스템에서는 수많은 모의 결과를 체계화하여 등고선 및 화살표 등으로 표현하며, time step 별 결과를 바로 확인할 수 있다. 또한 애니메이션 기능을 구현하여 사용자가 원하는 구간의 time step에서의 모의 결과를 연속적으로 볼 수 있으며, 이 애니메이션을 AVI 파일로 변환하여 다른 동영상 프로그램에서도 재생할 수 있다. 본 연구에서 개발한 RAMS를 이용하여 하천 설계 시 그 공학적 근거를 제시하고, 국내 실정에 맞는 국산 소프트웨어를 제공함으로써 하천의 흐름, 수질, 유사이동 해석에 의한 하천의 수리학적 거동을 보다 편리하고 정확하게 모의할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권9호
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• pp.644-650
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• 2012

본 연구에서는 고탁도 원수의 효율적인 처리를 위해 수평류식 핀 부착 경사판(HFIP)을 설치하여 그에 따른 적용성을 평가하는데 목적을 두었다. 실험결과는 저탁도 원수 유입의 경우 HFIP 적용 후에 0.34 NTU의 방류수질과 90.45%의 제거효율을 나타냈다. 고탁도 원수의 경우에는 0.75 NTU의 방류수질과 97.27%의 제거효율을 나타냈다. 방류수질 안정성 측면에서는 HFIP 적용 후 0.12 NTU(저탁도 원수), 0.75 NTU(고탁도 원수)의 표준편차를 보였으며, 설치 전과 비교하여 방류수질 변동 폭이 상당히 개선된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 HFIP 설치로 인해 수류 속도 분포의 안정화와 침강효율이 증가하였기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.542-542
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• 2015

비점오염원은 기상조건과 토지이용에 따라 시간에 따른 오염부하량의 변동폭이 크게 발생하며, 강우초기에 오염물질의 농도가 크게 나타난다. MFFn은 강우지속시간에 따라 다양하게 변화하는 오염물질의 부하량과 유출량을 특정시점에서 강우유출율과 오염물질 유출율을 계산할 수 있으며, 강우가 시작될 때 0, 종료될 때 1의 값을 나타내며, 1보다 크면 초기세척이 있음을 나타낸다. 예를 들면 MFF20에서 평균값이 2.5이면 초기우수유출수의 부피 20%에 오염물질 부하량의 부피 50%를 포함하는 것을 의미한다. 본 연구에서는 논에서의 초기세척비율 정량화하기 위해 영산강수계 논지역(이하, 학야지구)과 섬진강수계 논지역(이하, 적성지구) 각 1개유역을 선정하여 2009년부터 2012년까지 수문 및 수질 모니터링을 수행하였다. 유역면적은 학야지구는 13.69 ha 이며, 적성지구는 8.06ha 이다. 두 지역 모두 외부유입이 없으며, 배수로가 구조물화 되어 있어 관측이 용이한 지점이다. 논에서 강우시유출되는 오염물질을 산정하기 위해서 배수로 말단에 압력식 수위계와 자동채수기를 설치하여 일정간격으로 관측하였으며, 수위별 유량관측을 통해 수위-유량관계곡선식을 산정 후 유량으로 환산하였다. 채취된 수질은 수질공정시험법을 통해 BOD, COD, TOC, T-N, T-P, SS를 분석하였으며, 관측된 유량과 수질자료를 이용하여 부하량을 산정하고, MFFn을 이용하여 초기세척비율을 정량화 하였다. BOD COD, TOC, T-N, T-P, SS 의 논 초기세척비율은 n 값이 10% 때 중앙값이 각각 1.3, 1.18, 1.13, 1.2, 1.13, 1.1 였으며, 13%, 11.8%, 11.3%, 12%, 11.3%, 11% 가 유출되는 것으로 나타났으며, n 값이 20%일 때 1.3, 1.1, 1.1, 1.25, 1.2, 1.2 이였으며, 26%, 22%, 22%, 25%, 24%. 24%가 유출되는 것으로 나타났다. n 값이 30%일 때 1.25, 1.0, 1.0, 1.25, 1.13, 1.3 였으며, 37.5%, 30%, 30%, 37.5%, 33.9%, 39%가 유출되는 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2006년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.280-281
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• 2006

속초연안의 수온은 18개년 평균 표층수 $14.10\pm0.34^{\circ}C$, 저층수 $12.56\pm0.28^{\circ}C$, 염분은 표층수 $31.66\pm0.18$, 저층수 $32.68\pm0.10$, pH은 표층수 $8.05\pm0.01$, 저층수 $8.02\pm0.01$, BO는 표층수 $8.48\pm0.11mg/L$, 저층수 $8.16\pm0.12mg/L$, COD는 표층수 $1.54\pm0.07mg/L$, 저층수 $1.33\pm0.06mg/L$, SS는 표층수 $13.75\pm0.80mg/L$, $PO_4$-P는 표층수 $0.74\pm0.05{\mu}M$, 저층수 $0.61\pm0.04{\mu}M$, $NH_4$-N는 표층수 $2.49\pm0.18{\mu}M$, 저층수 $2.01\pm0.15{\mu}M$, $NO_2$-N는 표층수 $0.72\pm0.05{\mu}M$, 저층수 $0.58\pm0.04{\mu}M$, $NO_3$-N는 표층수 $4.39\pm0.24{\mu}M$, 저층수 $3.63\pm0.20{\mu}M$, DIN는 표층수 $7.64\pm0.38{\mu}M$, 저층수 $6.22\pm0.29{\mu}M$, DIN/DIP비 표층수 $23.91\pm3.42$, 저층수 $23.43\pm3.38$이었으며, 전반적으로 해역별 수질기준 I등급 내지는 II등급을 유지하고 있었고, 공간적으로는 외해측으로 갈수록 외해수와 혼합 확산되어 양호한 수질을 나타내었다. 장기적인 변동특성은 세그룹으로 구분되어진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2016

기후변화의 영향으로 인하여 가뭄의 발생이 잦아지고 그 기간은 늘어나고 있다. 특히 2015년에는 충남 서부 지역에 제한급수가 실시되는 등의 피해가 발생하였으며, 올해에도 일부 지역에 가뭄 피해가 예상되고 있다. 이에 따라 가뭄에 대비하기 위한 방안의 하나로, 해수담수화 및 지하수와 같은 대체 수자원 개발의 요구가 높아지고 있다. 특히 지하수의 경우에는 단기간에 최소한의 비용으로 안전한 용수(用水)를 확보할 수 있다는 측면에서 그 효용성이 높다. 그러나 지하수 역시 지표수와 마찬가지로 한정된 자원이며 생성과정에 상당한 시일이 걸린다는 점을 고려할 때, 그 활용을 위해서는 다음과 같은 정책적 고려가 필요해 보인다. 우리나라 지하수는 개별법에 따라 5개 중앙부처 및 지자체에서 소관업무별로 관리하고 있어, 체계적 관리와 자료의 통합 연계에 어려움이 있다. 또한 기본법 성격을 지닌 "지하수법"에서도 지하수 관리 등에 대해 다른 법률에 특별한 규정이 있는 경우에는 해당 법률에 따르도록 규정하여(법 제4조), 합리적 제도 개선에 한계가 있다. "온천법" 등 타법에 의한 지하수 개발 이용관련 인허가 사항을 "지하수법"으로 일원화하여 기본법으로의 역할을 강화하고, 지역별 사업별 관리는 개별 계획을 수립하도록 하는 등 체계적인 지하수의 개발 보전 정책이 필요하다. 국내 지하수 사용은 주로 관정(管井) 개발을 통해 이루어지는데, 무분별한 신규 관정의 개발은 지하수 고갈, 지반침하(sink hole)와 더불어 지하수의 수질 악화를 야기할 수 있다. 관정 개발의 실패로 발생하는 실패공은 노후 관정 및 폐관정과 더불어 방치되는 경우가 많은데, 오염물질 유입으로 지하수를 오염시키는 주요 원인으로 작용한다. 오염된 지하수는 지표수에 비하여 수질을 복원하는데 오랜 시일과 노력이 필요하므로, 사용하지 않는 불용공(不用孔)을 원상 복구하는 등 지하수의 개발에서 사후조치에 이르기까지의 체계적인 관리가 필요하다. 국토교통부는 지하수에 대한 체계적인 관리를 위해, '지하수 기초조사', '지하수 수위변동 실태조사' 및 '지하수시설 전수조사'를 실시하고 있다. 그런데 지하수 기초조사는 "지하수법" 제5조에 근거하여 1997년부터 실시되고 있으나, 예산 및 인력 부족 등으로 20여년이 지난 지금까지도 조사가 마무리되지 못하고 있는 실정이다. 한편 지하수 수위변동 실태조사는 "지하수법" 제17조 등에 근거하여 시행되고 있는 반면, 지하수시설 전수조사는 근거 법률이 마련되어 미비하다. 지하수시설 전수조사는 전국의 모든 관정, 집수정(集水井), 지하댐(underground dam) 등의 지하수 시설을 대상으로 실시되므로, 조사의 방법, 대상, 시행 절차 및 주기 등에 대한 규정 마련을 통해 관련 자료를 지속적으로 보완 관리할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.345-345
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• 2020

우리나라는 물산업 강국 도약을 위한 글로벌 경쟁력을 갖추기 위해 2015년 세계물포럼 이후 복합 수재해 대응과 능동적 하천관리 분야가 중요시되고 있다. 기존의 하천관리는 수위관측소 및 하도계획을 중심으로 이루어져왔으나 최근에는 항공측량, 드론 등 원격관리시스템에 기반을 둔 하천 통로에 대한 입체적인 3차원 관리로의 인식 전환이 고려되는 추세이다. 대부분 수위 및 하도를 중심으로 한 조사방식은 계측장비, 인력, 시간 등 많은 소요비용이 필요하게 되어 급변하는 하천 공간 조사 기술로 제한적 요소가 많아 현재의 하천조사 시스템으로는 하천관리에 필요한 데이터를 환경변화에 맞추어 신속하고 정확하게 취득하기가 어려운 실정으로 하천관리 고도화를 위해 필요한 자료를 적기에 신속하고 효율적으로 구축할 수 있는 기술 개발 필요한 실정이다. 사회 환경의 발달로 급변하는 환경에 맞는 적정한 하천관리를 위해서는 유역 및 하천에 대한 수문정보 생산 및 하상변동조사가 필요하고 첨단기술(ICT)을 활용하여 조사의 효율성, 안전성 및 정확성을 높일 필요성이 있다. 한편, 하천유역조사는 하천유역에 대한 다양한 정보 수집을 목표로 하나 그간 유역조사에 대한 체계적인 연구가 이루어지지 않아 수요자의 요구 자료 제공이 미흡한 실정이다. 최근 수심, 하상, 하천재료 등 하천법에 규정된 측량은 현장 직접계측을 통해 실시되고 있으며 측량의 공간적·시간적 범위의 변동으로 기존 방식의 비용이 급증하게 되어 신기술을 통한 효율화가 필요한 실정이다. 현재 하천조사를 위해 위성 및 유인항공기 등 다양한 방법이 활용되고 있으나 고빙용을 수반하고 위성영상은 공간해상도가 낮아 폭이 좁은 하천에 적용하는데 한계가 있다. 또한, 폭이 좁고 길게 형성된 하천의 특성상 항공측량 보다 드론이 효율적으로 드론에 레이저 광선으로 지형을 측량하는 장비를 탑재해 3차원 지형을 측량하는 방법이 유리하다. 따라서 본 연구에서는 동진강 상류 하천을 대상으로 드론을 활용할 경우 투입인력 및 소요시간 절감, 장비 및 인력 진입 불가지역에 대한 정보획득, 높은 공간해상도, 항공측량 대비 경제성이 높은 것으로 판단되어 드론을 활용하여 하천지형 모니터링을 실시하여 유역관리 및 수질모델링에 필요한 지도 생성 및 유역의 공간 정보를 획득하여 향후 유역관리 모형의 기초자료로 활용하고자 하였다.