• 한국환경농학회지
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• 제11권1호
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• pp.20-25
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• 1992

현재 우리나라에서 수집가능한 데이타를 이용하여 간단한 수질예측 모델의 작성을 목적으로서, 우리나라의 주요한 12개 댐호(湖)를 대상으로 유역정보와 호수 수질과의 관계를 조사하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다. 1. 호수의 환경정보가 매우 적기 때문에 데이타의 취사선택에 관해서 충분한 검토를 행하기 어려운 점이 있어서 앞으로 이들 데이타의 확보나 정보의 정비가 필요하다고 판단된다. 2. 댐호(湖)의 영양염 농도의 예측에는 침강속도를 0.4m/년으로서 Dillon과 Kirchner식을 이용하는 것이 좋았다. 3. 엽록소 a의 농도는 엽록소 $a=395\;{\time}\;Nu-1.090$의 식으로 예측할 수 있었다. 4. 앞으로 예측의 정도를 향상시키기 위해서는 발생원단위 및 배출원단위의 검토와 보다 많은 호수나 댐에서의 실측 데이타 및 유역 환경 데이타의 축적 및 정비가 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.428-428
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• 2021

상수관망 내 수질사고는 매우 다양한 원인과 상황에서 시·공간적으로 광범위하게 발생가능하다. 일반적인 수질사고의 정성적 정의는 "정상적인 운영에 비하여 상대적으로 비정상적인 활동이나 행동에 의해 발생되는 수질문제"라고 할 수 있으나, 이는 매우 광의적이라 할 수 있으며 실제 현장에서는 발생 가능한 모든 수질사고 시나리오를 미리 예측하여 대비하기에 한계가 있다. 본 연구에서는 국외 및 국내 지자체, 그리고 K-water 등의 자료를 확보하여, 상수도 공급계통에서 발생한 수질사고 사례 및 발생 빈도 등을 분석하였다. 이를 상수도 관망 내에서 발생빈도가 잦고 피해영향이 큰 대표 수질사고 발생 시나리오 선정에 활용하였다. 과거 사례를 분석한 결과, 관망 내 대표적인 수질사고는 정상적 운영조건 (예, 정수처리문제에 의한 유출수내 고탁도 발생)뿐 만 아니라, 비정상적인 운영조건 (수계전환, 밸브조작 등에 의한 유속, 수압 변동에 의한 고탁도 발생)에서 발생 가능함을 확인하였다. 이와 같은 대표적 수질사고는 수리학적 조건의 변화에 따라 관망 내 수질이 변화되어 발생되므로, 수질사고의 현실적인 모의를 위해서는 합리적인 수리학적 관망해석이 수반되어야 한다. 상수관망 시스템의 수리해석 기법은 크게 수요기반해석(Demand Driven Analysis; DDA)과 수압기반해석(Pressure Driven Analysis; PDA)로 구분 가능하다. 기본적으로 정상적 운영조건은 수요기반해석의 수행이 적절하며, 비정상적 운영조건은 수압저하에 의한 수리적상태가 변동하므로 수압기반해석이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 대표적 수질사고의 모의 시 필요한 적정수리해석 기법을 제안하고, 각 적정 해석기법 별 검·보정이 필요한 인자들에 대해 제시하였다. 이와 같은 수리해석 기법을 적절히 활용할 경우, 관망 내 탁수사고 발생 가능성이 높은 지점 등을 결정하는 방법론의 정확도가 높아질 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권5호
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• pp.358-363
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• 2009

유역관리 계획이 하천 수질에 미치는 영향을 분석하기 위하여 HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) 모델을 경안천에 적용하였다. BASINS 3.1 GIS 프로그램에 DEM (Digital Elevation Model), 토지이용도, 하천도, 환경기초시설 등을 입력하여 경안천 유역을 총 57개 소유역으로 구분하고 모델 입력 자료를 산출하였다. 먼저 관측된 기상 및 하천 수량 자료를 이용하여 수문 모델의 타당성을 확인한 후 수질 모델을 보정하고 검증하였다. 적용한 수질은 수온, DO, BOD, $NO_3-N$, $NH_3-N$, Org-N, TN 그리고 TP이며, 대부분의 경우 측정치와 예측치가 적절히 일치하였다. 보정 및 검증 완료된 모델을 활용하여 소유역의 수질관리 방안에 따른 경안천 본류의 수질개선 효과를 분석하였다. 적용한 시나리오는 세 가지로, 첫째, 유역관리 활동을 통한 지천 수질개선, 둘째, 환경기초시설의 확충과 처리수질 향상, 그리고 셋째, 이 두 가지를 동시에 적용하는 것이다. 예측결과에 따르면 환경기초시설 확충과 처리수질 향상이 유역관리를 통한 지천 수질개선보다 효과적인 것으로 나타났다. 경안천이 만족할 만한 수질로 개선되기 위해서는 두 가지 방안이 모두 적용되어야 하는 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.56-62
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• 2015

지구 온난화의 영향으로 해수면과 기온이 상승하고, 이의 직접적인 영향으로 수온이 증가하고 있다. 지구 온난화가 하천의 수질과 생태 환경에 미치는 영향을 추정하기 위해서는 수온에 대해 이해하고 수온의 변화를 예측할 필요가 있다. 이 연구에서는 수온의 변화를 예측하기 위하여 기온과 수온자료를 입력자료로 하여 수온의 예측을 실시하였다. 2012년에서 2014년까지 환경부의 수질환경관측소에서 관측한 새만금호내의 신시, 가력, 만경, 동진 4개 지점의 수온자료와 기상청에서 같은 기간에 관측한 부안의 자동관측 기온 자료를 활용하였다. 신경망이론을 이용하여 최고 및 최저 수온을 예측한 결과 4개 지점의 모든 결과에서 아주 높은 상관계수를 가지고 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.61-68
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• 2010

토지피복은 대부분의 수문 수질 모형의 중요한 매개변수로서, 수자원 변화 예측에 중요한 입력자료로 활용되고 있다. 본 연구에서는 개선된 CA (Cellular Automata)-Markov 기법을 이용하여 충주댐유역의 미래 산림식생변화에 대한 예측을 시도하였다. 예측과정으로 과거의 Landsat TM 영상 (1985, 1990, 1995, 2000)을 이용하여 기법의 정확도 검증 및 산림분포의 변화경향을 파악하고, Landsat 산림은 2000년과 2005년의 NOAA AVHRR NDVI값을 기준으로 침엽수림, 혼효림, 활엽수림의 3종으로 구분한 후, 이를 이용하여 2030년, 2060년, 2090년의 식생변화를 추정하는 방법을 제안하였다. 이 방법의 적용결과, 2000년과 비교하여 2090년의 활엽수림과 혼효림은 각각 14.3 %, 11.6 % 증가하였으며, 침엽수림은 24.9 % 감소하는 것으로 나타났다. 과거의 경향성에 의해 예측을 시도한 본 연구결과는 미래 토지피복 변화에 따른 수문 수질 영향 분석시 지표 조건의 불확실성을 줄이는데 활용될 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1693-1697
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• 2009

수자원의 지속적 확보기술개발사업의 장단기 저수지 연계운영 및 수질개선 방안 연구에서 개발 중인 범용 하천유역관리 모형인 KModSim은 그 수행속도와 모델 구성의 편이성으로 인해 하천의 수요처와 다수개의 저수지를 포함하는 대단위 유역에 적용이 용이하다. 본 연구에서는 현재 한국수자원공사에서 저수지 운영계획에 사용하고 있는 저수지 운영 기준수위를 바탕으로 하천유지용수와 수질개선용수를 확보하는 방안을 검토하였다. 우선 수량과 수질을 고려한 저수지 운영계획을 수립하기 위하여 기존의 수량만을 분배하는 물배분 시스템을 바탕으로 방류량에 증가에 따라 수질개선을 유도할 수 있도록 수질 개선 용수 수요노드를 추가하였다. 이때 유역내의 저수지의 기준수위와 하천의 하천유지용수 및 용수수요노드의 우선순위의 설정에 따라 deficit supply 방식의 물분배가 가능하게 하였으며 이를 통해 꼭 필요한 유량이 발생 할 때 유량을 공급할 수 있도록 모형을 설정 하였다. 반면 방류량에 따른 수질개선 효과를 분석하기 위하여 과거의 수질 측정자료의 상관성을 분석하여 다중회귀분석 모형을 개발하였다. 개발된 모형은 방류량의 증가에 따른 수질개선 효과를 분석할 수 있는 모형으로 특정시점에 있어서 특정 수질 매개변수의 농도를 예측할 수 있으며 적정수준 이하의 수질 농도를 유지하기 위하여 필요한 방류량을 계산하도록 하였다. 이러한 수질 개선을 위한 공급 시나리오는 기존의 용수 우선의 시나리오 분석과 더불어 운영자에게 다양한 정보를 제공하여 보다 효율적 저수지 운영계획이 수립될 수 있도록 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.290-290
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• 2019

최근 우리나라 수자원 오염의 심각성에 관한 인식이 커지고 있으며, 수질 및 조류 관리의 필요성이 다양한 분야에서 증가하고 있다. 우리나라의 경우 초여름부터 장마 이전과 장마 이후부터 10월까지 호소의 영양 단계가 조류의 성장에 충분한 상태이기 때문에 남조류가 대량으로 증식된다. 하지만 기상 조건에 따라 조류의 발생 시기와 발생 정도는 매년 다르게 나타날 수 있다. 한편, 조류를 포함한 수질 모의 모형은 현재의 상태에 대한 정확한 모사를 통해 수질 관리와 미래의 예측 등 다양한 방면으로 활용된다. 따라서 복잡한 현상을 모형을 통해 재현하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 대청호 지역을 대상으로 CE-QUAL-W2 모형을 이용하여 2016년 1월부터 2018년 7월까지 수질 및 조류의 거동을 모의하였다. 금강의 지류 하천인 소옥천에 위치한 옥천천 측정소부터 대청호 내부의 대청댐5 구간을 상류 및 하류 경계로 설정하였고, 수질 및 조류의 모의를 위해 물환경 정보시스템과 실시간 수질 정보시스템의 관측자료 및 대청댐의 운영 자료, 기상청의 기상관측 자료를 수집하였다. 모형의 안정화(warm up) 기간을 고려하여 2015년 1월부터 2018년 7월까지 주요 수질 항목인 수온, 용존산소, 총 인, 총 질소, 클로로필-a에 대한 분석을 수행하였고, 연구대상 지역 내의 대청댐6 지점의 관측값과 모의 결과를 비교 분석하였다. 수온과 용존산소, 클로로필-a의 경우 모의 결과가 관측 값을 비교적 잘 모사하였지만, 총 인과 총 질소의 경우 자동 수질 측정지점의 값과 일반수질 측정 지점의 측정 방법의 차이로 인해 오차가 다소 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 CE-QUAL-W2 모형을 이용한 수질 및 조류 모의에 관한 연구로서, CE-QUAL-W2 모형을 이용한 수질 및 조류 관리에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.85-93
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• 1998

본 연구는 도시하천인 한강 하류부에 2차원 유한요소모형을 적용하여 하천의 수리학적 특성에 따른 오염물질의 거동특성을 모의하고 예측하기 위한 것으로서 흐름상태를 분석할 수 있는 RMA-2V 모형과 동적 수질예측이 가능한 RMA-4모형을 이용하였다. 2차원 유한요소모형을 사용하여 수질의 거동특성을 모의하여 본 결과 유량 및 유속의 변화는 오염물질의 이송확산에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 탄천 및 중랑천은 대상구역내의 수질오염에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 불시의 오염사고가 발생했을 때 오염물질이 하류부로 이동함에 따라 최대 COD 값은 감소하고,오염물질이 영향을 미치는 지속기간은 커지는 것을 알 수 있었고, 전체적으로 좌·우안의 오염물질의 농도차가 크게 나타났으며, 이로써 한강과 같은 대하천의 경우 실시간 예측시 2차원 해석이 필요한 것으로 나타났다.

• 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.

• 대한지리학회지
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• 제46권1호
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• pp.50-66
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• 2011

대체에너지로써의 바이오 연료 작물과 그 경제성에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 하지만 이러한 새로운 작물의 생산에 따른 수질변화에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 바이오 연료 작물은 그 경제적 효율성 때문에 많은 양의 비료를 필요로 하므로 농경지 부근과 하류지역의 수질 오염이 예측된다. 이 논문에서는 바이오 연료 작물이 수질에 미치는 영향을 검정된 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델을 이용하여 작물의 전과 후의 시나리오로 예측하였다. 그리고 수질 악화를 줄이는 방안으로 30미터 넓이의 필터 스트립을 모델에서 시뮬레이션 하였다. 바이오 연료 작물 생산에 필요한 농경 일정은 이 전의 연구를 참고하였다. 모델 예측 결과, 농경지 주변에서는 연간 250-1,150%의 총질소가, 그리고 100-1, 100%의 총인이 각각 증가하였다. 유역의 유출구 (호수)에서는 연간 40-50%의 총질소와 총인이 증가하였다. 필터 스트립을 설치한 후 농경지 주변에서는 연간 58.0-67.9%의 총질소와 57.7-68.2%의 총인이 각각 감소하였으며 유출구에서는 연간 28.5%의 총질소와 29.4%의 총인이 각각 감소하였다.