• Journal of the Korean Professional Engineers Association
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• v.26 no.3
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• pp.19-25
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• 1993

산업활동에 의해서 대기중에 배출되어지는 $CO_2$의 예측수법으로써 1983연도 미환경보호국의 보고서 $\ulcorner$지구기후안정화의 정책선정$\lrcorner$ 및 세계적으로 폭넓게 쓰여지고 있는 J. Edmonds & J. Reilly 양씨가 발표한 보문 $\ulcorner$장기 지구 Energy $CO_2$모델$\lrcorner$등을 사용해서 각종 화석연료의 궁극가채매장양으로부터 $CO_2$의 방출양을 예측 검토해 본 것이다. 대기중의 $CO_2$농도는 산업혁명 이후의 약 280ppm에서 최근 약 350ppm으로까지 증대되어가고 있다는 보고다. 그 원인은 지구삼림 개발과 석탄등의 화석연료 연소에 의해 대기중에 방출되어 지는 $CO_2$ 때문인 것이다. 현재 인류는 연간 탄소환산으로써 약 52억톤의 화석연료를 소비하여 발생시킨 $CO_2$를 대기중에 방출하고 있다. 세계기상기구(WMO)와 유엔환경계획(UNEP)이 주최하는 기후변동의 정부간판넬(IPCC)의 보고에서는 만약 아무런 대책도 공시하지 않고 있다면(시나리오 Bau: Bussiness as Usual), 전지구적 평균기온은 내세기의 10년안에 0.3$^{\circ}C$씩 상승이 예상된다고 한다. 이와같은 변화는 과거 1 만년간에 비유할수 없을만큼 급격한 변화도 있다고 하는 것이다. 이것은 2025년에는 내세기말 까지에는 3$^{\circ}C$의 기온상승이 예상되고, 이에 따른 해면상승은 2030년에는 20cm, 내세기말까지에는 65cm로 예상하고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.73-73
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• 2011

일반적으로 미래 기후자료를 산출하기 위하여 기후 시스템을 수치화한 GCM에 의한 결과를 사용한다. 하지만 GCM의 시공간적인 해상도의 문제로 기후변화에 따른 수자원 영향 분석을 위해서는 축소기법의 적용과정이 필요하다. 이를 위하여 전세계적으로 통계학적 방법에 의한 일기발생기를 이용한 축소기법 방법이 많이 이용되고 있다. 하지만 일기발생기에 의한 방법은 월 평균값의 연간 변동성이나 계절적 변화를 재현하는데 한계가 있는 것이 사실이다. 본 연구에서는 이러한 일기 발생기의 한계가 강우의 발생 특성이 평균과 표준편차로 대표되는 통계학적 기법에 근거하고 있기 때문이라고 파악하였다. 따라서 최저온도, 최고온도, 강수량, 상대습도, 풍속, 일사량과 같이 6개의 기상자료를 선정하여 비선형 관계를 고려할 수 있는 기법을 적용하고자 하였다. 이를 위하여 SRES A1B 기후변화 시나리오에 의한 CNCM3 기후모형의 결과를 이용하였고 각 관측소 마다 다양하게 발생하는 강우 특성은 과거의 강우 특성과 유사할 것이라는 가정하에 공간적 축소기법으로 인공 신경망(ANN: Artificial Neural Network) 을 적용하고 시간적 축소기법으로 최근린(NN: Nearest Neighbor) 방법과 유전자 알고리즘(GA: Genetic Algorithm)을 적용하는 기법을 함께 제시하였다. 이러한 기법들을 실제 남한강 유역의 기상관측소 지점으로 적용하여 검증한 결과 모의된 대부분의 기상자료가 관측치를 비교적 잘 재현하였다. 본 연구에서 제시한 비선형 축소기법은 추후 기후변화 연구에 중요한 방법론으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.402-402
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• 2011

식생의 성장은 수문순환과 밀접히 연관되어 있으며 특히 강수량은 식생의 연간변동성의 주된 요인이다. 하지만 국내의 경우 이러한 식생과 강수량과의 관계를 알아보기 위한 정량적인 접근은 시도되지 않은 실정이다. 순일차생산량(NPP)은 광합성으로부터 생성된 유기물질에서 성장에 필요한 호흡량을 뺀 것이며, 이는 식생량을 산정할 때 주로 이용된다. 본 연구에서는 우리나라 전역의 50 지역의 5년간의 NPP와 연강수량이 분석에 사용되었다. 비록 자료기간이 관계를 정립하기에는 다소 부족하며 NPP자료 자체의 불확실성이 내포되어 있지만 각 지점별 NPP와 강수량과의 상관성이 매우 높은 지역들이 있는 것으로( ��0.6) 나타났다. 하지만 모든 지역의 자료를 동시에 고려하였을 경우에는 결정계수가 크게 감소하였다($R^2$=0.310). 추가적으로 강우이용효율과 연강수량의 관계를 분석하였으나 결정계수가 0.022로 기존의 문헌과는 달리 이들 사이에 뚜렷한 관계가 나타나지는 않았다. 본 연구를 통하여 확인된 사실은 우리나라의 식생과 강수량 관계에서는 우리나라 전역을 전반적으로 설명할 수 있는 일반적인 선형 관계를 찾기는 힘들다는 것이며, 다만 지역별로 살펴볼 경우 식생-강수량 관계가 비교적 잘 맞는 지역들이 다수 존재한다는 것이다. 따라서 우리나라를 대상으로 한 생태적요소가 고려된 수문모형을 개발할 경우 지역적 특성들이 모형 구조에 반영되어야 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.662-666
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• 2007

하수처리수를 농업용 목적으로 재이용하기 위한 기술을 실제 현장에 보급하기 위해 하수처리수가 주 수원공인 양수장에 하수처리수 재처리시스템인 $\ulcorner$농업용수 재이용공급시스템$\lrcorner$을 설치하였다. 본 양수장은 1992년 준공되었으며 양수장 유입구 상류 200m지점에 하수종말처리장 방류구가 위치해 있어 직접적으로 하수처리수가 양수장에 유입되어 농경지에 관개수를 공급하고 있었다. 본 시스템을 설치하기 위해 연간 사용량을 조사하여 적정 처리유량 및 운전시간을 설계하였고 유입수 수질분석을 바탕으로 하수재이용 공급시스템을 설치하여 관개목적에 적합한 수질로 공급할 수 있도록 하였다. 또한 수질 모니터링 시스템을 설치하여 공급 기간 동안 수질변동 상황에 대해 신속한 대처가 가능하도록 시스템을 구성하였다. 현재 농촌지역은 주변상황으로 인해 하수처리수를 관개용수로 이용할 수밖에 없는 지역이 발생하고 있고 앞으로도 하수처리장이 계속 증설되고 있는 한 기존의 농업수리시설물은 하수처리수의 영향이 더욱 커질 것으로 판단되므로 이러한 깨끗한 용수가 위협을 받고 있는 지역에 대해서는 안전한 농산물 생산 도모가 가능한 $\ulcorner$농업용수 재이용 공급시스템$\lrcorner$의 도입이 고려되어야 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.371-371
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• 2012

연속된 강우 관측 자료로부터 강우사상을 분리하는 것은 수문 분석에서 매우 기초적인 부분이다. 하지만 이를 분리하는 표준적인 방법은 아직 정해진 것이 없다. 보편적으로 강우사상의 분리에 강우사상간 (무강우)시간정의(IETD; Inter-event Time Definition)을 사용하고 있으며, 이는 강우사상간 최소 (무강우)시간(MIT; Minimum Inter-event Time, 이하 '강우사상간 최소 무강우 시간' 이라고 함.)이라고도 한다. 강우사상간 최소 무강우 시간을 결정하기 위해 사용되는 방법으로는 자기 상관계수를 이용하는 방법과 순위상관계수를 이용하는 방법, 강우사상간 무강우시간에 대한 변동계수를 이용하는 방법, 연간 호우 발생수를 이용하는 방법 등이 있다. 본 연구에서는 한강수계 강우의 강우사상간 최소 무강우 시간을 고찰하기 위해 한강수계 국토해양부에서 운영 중인 한강수계 강우관측소의 자료를 대상으로 앞서 제시한 4가지 방법을 적용하여 각 방법 간의 차이를 비교하여 보았으며, 더불어 개별 강우관측소의 자료와 티센망을 이용한 유역평균강우량을 사용했을 때 강우사상간 최소 무강우 시간의 차이를 비교하여 보았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.35-35
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• 2018

본 연구의 목적은 한강유역을 대상으로 다중 GCMs (General Circulation Models)을 이용하여 장기유출량을 분석하는 데 있다. 기후변화 전망을 분석하기 위해 총 13개의 GCMs을 선정하여 사용하였다. SDQDM (Spatial Disaggregation-Quantile Delta Mapping) 방법을 이용하여 GCMs을 60개 종관기상관측장비 (Automated Synoptic Observing System, ASOS)에 대해 상세화하였다. GCMs은 총 6개의 변수(강수, 최고 기온, 최저기온, 풍속, 상대습도, 일사량)를 제공하였다. 장기유출량 분석은 투수지역과 불투수지역을 모두 고려할 수 있는 HSPF 모형을 선정하여 수행하였다. 장기유출량의 공간적인 범위는 한강유역의 16개 중권역을 기준으로 선정하였고, 시간적인 범위는 과거 기준 기간 (Reference period: 1976-2005), 미래 3개 기간 (Near future period: 2011-2040, Mid-century period: 2041-2070, Distance future period: 2071-2099)으로 30년 단위로 구분하여 선정하였다. 본 연구는 13개의 GCM을 사용하여 추정된 장기유출량의 연간 및 계절적 평균과 변동성을 분석하였다. 본 연구에서 HSPF 모형을 활용하여 분석한 결과는 복잡한 한강유역의 특성을 적절히 반영하여, 기후변화에 따른 수자원 계획 및 통합 유역 관리를 수립하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.106-106
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• 2021

라오스 남능강 유역에는 현재 11개의 수력 발전 댐이 운영되고 있으며 최근에 설치된 댐을 제외하고는 오래전에 개발된 운영규정 곡선에 근거하여 운영하고 있다. 즉 댐의 증설에 따른 하천 유량의 변동과 발전소의 설비용량증설 등의 발전환경이 충분히 반영되지 못한 상태로 운영하고 있으며, 이로 인해 통합수자원 관리의 최적화 차원의 일환으로 최대 전력생산을 위한 새로운 저수지 운영규정 곡선 개발이 필요하게 되었다. 저수지 운영규정 곡선(reservoir operation rule curve)은 일반적으로 주어진 저수지의 규모와 저수지로의 유입량 그리고 발전소의 설비용량 등의 발전환경을 종합적으로 고려하여 연간 발전량을 최대로 생산할 수 있도록 최적화 기법 등을 활용하여 개발한다. 본 고에서는 이를 위해 범용적인 동적 계획법(Dynamic Programming:DP)프로그램인 CSUDP를 활용하여 최초의 최적 저수지 운영규정 곡선을 제시하고 이에 의한 발전량을 모의하기 위해 HEC-ResSim package를 활용하였으며, 최종적으로는 기존의 운영규정 곡선, 운영실적, 그리고 현장 운영자의 의견 등을 종합적으로 고려하여 댐 운영 시나리오(단독, 연결, 댐별 상업 발전 시기 등)별로 운영규정 곡선을 개발하고 라오스 정부(EdL)에 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.187-187
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• 2021

최근 기후 변화로 인한 한반도의 극한 홍수 및 가뭄의 발생 빈도가 급증하고 있다. 이와 같은 이상 기후의 발생으로 연간 강수량의 편차가 더 커지면서 장래 물 부족 문제가 더욱 심화될 전망이다. 따라서 본 연구에서는 한강 유역의 수문 모형 구축을 통해 미래 물수지 변화를 정량적으로 예측함으로써 기후 변화가 한강 유역의 수문순환요소와 수자원에 미치는 영향을 분석하고 평가하였다. 레이더 강우 시계열 자료의 활용을 위하여 격자 단위로 분석이 가능한 분포형 수문 모형 VIC (Variable Infiltration Capacity)을 사용하였고 모형 구축에는 레이더 강우와 종관기상관측소의 강우 자료에 조건부 합성 기법(Conditional Merging, CM)을 적용하여 보정된 강우 자료를 사용하였다. 제공되는 VIC의 토양, 식생 변수는 공간 해상도가 너무 낮고 유역 내에서도 공간적인 변동성이 크지 않아 침투에 관련된 매개변수를 토지 피복과 연관 지어 격자마다 적정한 매개변수를 회귀 분석하여 새로 산정하였다. 먼저 보정 기간 6년(2009-2014)에 대해 보정을 하고 이후 검증 기간 6년(2014-2019)에 대해 검증을 진행하였다. 보정, 검증 기간에 대한 NSE 값은 각각 0.968, 0.569로 양호한 결과를 보여주었다. 구축된 수문 모형에 기후 변화를 고려하기 위해 GCM 기반의 CMIP6 미래기상자료를 입력해서 미래의 물 수지와 수문순환요소의 변화를 모의하였고 모의 결과, 미래 기간에는 강수의 편차가 더욱 심화되면서 가뭄이 더 빈번하게 발생하는 경향을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.292-292
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• 2020

방조제는 국토 확장, 수자원 확보 및 배수 개선에 사용되는 구조물로, 재난 발생 시 자산, 국가산업 및 환경에 큰 영향을 끼칠 위험이 있다. 따라서, 파도월류, 지진, 투수, 액상화와 같은 다양한 피해 원인에 대비하여 구조적 사용성과 안정성을 확보하기 위해 신중한 검토 및 분석이 수행된다. 그러나 변화하는 환경조건에서 방조제는 다양한 외력의 변동성과 불확실성에 노출되며, 설계 시 고려된 손상 요인이 개별적으로 발생하기보다는 여러 요인이 복합적으로 반응하고 그 영향이 전달되어 피해의 발생과 전파 과정이 복잡한 양상을 나타낸다. 따라서 방조제에 대한 사고 예방 및 안정적인 유지관리를 위해서는 발생 가능한 위험을 종합적으로 고려한 위험도 평가가 중요하게 요구된다. 본 연구에서는 방조제 손상 원인 중 큰 비중을 차지하는 제체 내부 침식 위험에 대하여 위험인자 간 상호작용을 고려할 수 있는 확률통계학적 접근으로 Bayesian network 기법을 도입하였다. 위험인자에 대한 파괴 메커니즘을 조사하여 분류 후, 설계값과 측정자료를 기반으로 위험변수의 통계적 특성을 반영하기 위해 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하여 파괴 매커니즘의 위험도를 계산하였다. 위험도는 연간기대피해액으로 제공되었으며, 이는 방조제 손상으로 인한 피해에 대비하여 예방할 수 있는 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.132-132
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• 2020

유황곡선은 하천유량의 변동성을 함축적으로 나타내고 연간유량 분석방법(calendar-year method)과 전 자료기간유량분석방법(total-period method)을 이용하여 작성하고 분석할 수 있다. 본 연구는 유황곡선 상에서 유역특성인자들을 포함시켜 작성하는 방법을 제시하였고 지형 및 기상학적 인자를 통해 지역화 시킨 유황곡선을 통해 미계측 유역의 유황곡선을 추정할 수 있는 곡선을 개발하고자 한다. 이를 위해 유역의 특성인자자료를 수집하여 독립변수로 설정하였고 다중회귀분석을 실시하여 변수들을 지역화 시켰다. 지역화 시킨 변수들을 유황곡선에 반영하여 대상지역에서 하나의 유황곡선으로 나타내었다. 도출한 유황곡선을 자료가 있는 지역을 미계측유역이라 가정하고 검증하였다. 검증결과 실제자료와 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었고 이를 통해 미계측 유역의 유출량 자료가 부족한 유역에 대한 예측과 과거 많은 부분이 결측된 유역에 대한 유출량 예측도 가능할 것이라 판단된다. 또한 강우시나리오를 통해 지형인자가 고려된 유황곡선을 이용한 다양한 자료분석을 실시할 수 있을 것이라 판단된다.