• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.240-244
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• 2019

본 연구에서는 2차원 수치모형(Nays2DH)을 적용하여 금강 상류에 건설된 세종보를 중심으로 보 개방 후에 홍수량 변화에 의한 하도의 지형변화 과정을 분석하였다. 수치모의를 위한 홍수량은 금남수위표에서 2018년 1월부터 2018년 12월까지 각 시간별 유량을 일반화(normalizing) 하여 하였다. 부정류 홍수량은 2018년 7월의 홍수량 $3,341m^3/s$을 적용하였으며, 부정류의 첨두유량($3,341m^3/s$)이 발생시간은 28시간이고 유출량은 $108.1m^3/s$으로 설정하였다. 수치모의 시간은 120시간으로 설정하여 사주의 발달, 이동, 사주의 형상 및 하도 지형변화를 분석하였다. 첨두유량은 $2,281m^3/s$, 2차 첨두유량은 $3,515m^3/s$, 3차 첨두유량은 $4,259m^3/s$으로 각각 26시간, 107시간, 200시간 동안 발생하는 부정류를 적용하였다. 수치모의 구간은 세종보를 중심으로 상하류 6.5 km 구간을 설정하였으며, 보는 완전히 개방된 것으로 설정하였다. 단일 홍수가 유입될 때 보다, 3개의 홍수가 연속으로 유입될 때에는 보 상류에서 사주의 크기가 크고, 사주의 수가 증가하며, 저수로의 변화가 다양하였다. 흐름이 집중되는 구간에서 하상은 깊게 세굴 되어 하천구조물의 안정과 주의가 필요하다. 그러나 하도의 다양성과 역동성이 크게 개선되는 특성을 보여주었다. 하상의 종방향 특성을 고려할 때, 세종보 하류에서는 하상고가 상승하는 특성을 보여 주었으나, 하상고가 불규칙한 특성을 보여주었다. 이는 단일홍수에 비해하여 하도의 역동성이 큰 것을 의미한다, 사주의 이동속도는 1차 첨두유량일 때 가장 빠르게 나타났지만, 이후 2차 및 3차의 유량이 더 많았지만 사주의 이동속도가 감소하였다. 보를 완전개방 하였을 때는 흐름이 안정화 되어 이동속도 변동폭이 작아졌다.

• 한국습지학회지
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• 제14권1호
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• pp.21-33
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• 2012

서낙동강 유역의 대부분은 농경지와 임야로 이루어져 있으며, 서낙동강은 상하류에 위치한 수문으로 인해 자연적인 하천흐름이 원활하지 않은 정체수역으로서 비점오염원등의 오염원으로 인해 수질이 점점 악화되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 수문운영에 따른 서낙동강의 유량과 수질 거동을 모의하였다. SWAT 모형을 검보정하기 위하여 2006년에서 2007년까지 서낙동강 주요 지류의 5개의 수위관측소 지점에서 유량 및 수질을 측정하였다. 민감도 분석을 수행한 이후에 유량과 수질의 보정 결과로 $R^2$ 값은 각각 0.86과 0.70으로 나타났다. 검증기간에서의 $R^2$ 값은 각각 0.81과 0.51로 나타났다. 수문 운영에 따른 수질모의 결과, 수문개방시 BOD 농도는 감소하는 경향을 보였으며, TN과 TP도 BOD와 유사한 경향을 보였다. 본 연구에서는 유역단위의 시공간적인 수문 및 수질 모의가 가능한 SWAT 모형을 사용하여 서낙동강의 수질관리를 위한 수문 운영 기법을 검토하였으며, 이를 활용하여 수문 운영자는 갈수기 수질향상을 위한 최적의 유입량 및 방류량을 결정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 토지주택연구
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• 제3권3호
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• pp.271-278
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• 2012

전 지구적인 기후변화와 지구 온난화에 따라 서구 선진 국가들을 중심으로 저탄소 녹색성장(green growth)이 이슈로 등장하고 있고 이 전략은 미래의 성장동력으로까지 발전되고 있다. 저탄소 사회를 달성하기 위하여 세계 각국은 교토의정서를 체결하고 온실가스배출량을 2008년부터 2012년까지 1990년도 수준의 5.2%까지 줄이도록 선언하였다. 한편 급속한 도시개발과 불투수면적의 증가는 도시의 물순환의 변화를 초래한다. 본 연구에서는 녹색도시 개념을 검토하고 기존의 연구를 바탕으로 도시 및 단지수준에 적합한 물순환 계획요소를 검토하였다. 추가적으로 본 연구에서는 SWMM5-LID 수문모형을 이용하여 시범유역에 물순환 효과를 분석하였다. 물순환 분석은 개발전, 개발후, 녹색도시계획요소적용후(LID시설 적용후)에 대한 시범유역의 도시유출연속모의를 통하여 수행되었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제21권4호
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• pp.50-63
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• 2018

급격한 도시화를 겪으면서 자연적인 물순환 체계의 왜곡을 초래하였다. 이러한 물순환 구조의 변화는 기존 수자원 이용 경향을 변화시키며 하천 건천화 현상을 유발하고 있다. 이를 관리하기 위해 건천화 평가 및 예측이 가능한 하천 건천화 영향 평가 기술이 필요하다. 하천 건천화 영향평가 기술 수행을 위해서는 기초자료로써 GIS 기반의 공간자료 구축이 필수적이나, 관련 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하천 건천화 평가를 위한 GIS 기반의 시계열 공간자료 활용에 대한 연구를 수행하였다. 이에 6개 하천 건천화 영향요소(기상, 토심, 산림밀도 및 높이, 도로망, 지하수 이용량, 토지이용)을 대상으로, 과거 수십년 간의 변화과정을 전국 단위 GIS 자료로 구축하여 연속수문모형 운용에 대한 기초자료로 활용하였다. 이러한 영향요소를 대상으로 시계열에 따라 하천 건천화 원인을 분석하고 해석할 수 있는 분포형 연속수문모형 기반의 DrySAT을 활용하여 하천 건천화 영향요소별 연유출량 및 건천화 평가를 수행하였다. 그 결과, 다른 요소들은 고려하지 않고 주어진 기상 조건하에 연유출량은 기본값 977.9mm로 산출되었다. 반면, 토심 감소, 산림 높이 증가, 도로 개발 증가, 지하수이용량 증가, 토지이용 개발변화를 고려하였을 때의 연평균 유출량은 각각 1,003.5mm, 942.1mm, 961.9mm, 915.5mm, 1003.7mm로 산출되었다. 산출된 결과는 하천건천화의 주요 원인으로서 지표유출량을 증가시켜 하천유량을 감소시키는 토심의 감소, 지표유출량을 감소시키는 산림 밀도의 증가, 지표하유출량을 감소시키는 도로의 증가, 기저유출량을 감소시키는 무분별한 지하수 개발과 지하수이용량의 증가, 지표유출량을 증가시키는 불투수지역의 증가를 들 수 있다. 또한, 하천 건천화 정의 및 등급 범위를 통해서 건천화 등급에 따라 표준유역별로 나타내었으며, 기상, 토심 감소 고려, 산림 높이 증가, 도로 개발 증가, 지하수이용량 증가, 토지이용 개발변화를 고려하였을 때의 건천화 등급은 각각 2.1, 2.2, 2.5, 2.3, 2.8, 2.2로 나타났다. 기본값인 강우조건을 제외한 5개 하천 건천화 영향요소에 대한 건천화 영향순위는 지하수 이용량 변화에 대한 건천화 영향이 제일 컸으며, 산림 밀도 변화, 도로 건설 변화, 토지이용 변화 및 토심 변화 순으로 나타났다. 향후 전국 하천 건천화 평가시스템 개발을 통해 6개 하천 건천화 영향요소에 대한 미래 자료 변화 및 이에 대한 건천화의 진행전망 등 시스템에 의한 평가결과를 토대로 맞춤형 하천 건천 관리 및 방지 방안을 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.935-946
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• 2006

본 연구에서는 도시하천의 건천화 방지를 위한 지속가능한 수자원계획을 수립하기 위한 절차를 Heathcote가 제안한 다음과 같은 7단계를 토대로 제시하였다. 단계별 절차는 (1) 유역의 물순환 관련 요소 파악, (2) 문제점 도출 및 우선순위의 결정, (3) 분명하고 구체적인 목표의 설정, (4) 모든 대안의 제시, (5) 가능한 대안의 선별, (6) 선별된 대안의 효과분석, (7) 최종대안의 수립으로 이루어져 있다. 대상 유역의 정량적인 평가를 위한 건천화 지수 산정(2단계)과 대안의 효과 평가(7단계)에 지속가능한 개발 개념인 PSR 모형을 사용하여 각각의 인자를 결정할 것을 제안하였으며, 정량적인 평가에는 복합계획법의 사용을 제안하였다. 구체적인 목표 설정(3단계)을 위해 국내에서 이수관리를 위해 고시하고 있는 하천유지유량을 PHABSIM과 갈수량 산정방식을 이용하여 결정하도록 하였으며, 대안들의 효과 분석(6단계)에는 정확한 연속유출모의뿐만 아니라 토지이용 변화, 저수지 건설 및 운영 등의 대안을 모의할 수 있는 SWAT과 같은 정밀한 수문모형을 제안하였다. 제안된 절차는 다음 논문을 통해서 안양천 중상류 유역에 적용될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.109-120
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• 2006

투수성 포장과 하수 처리수의 하천 방류는 도시하천의 수량증가 방법이다. 투수성 포장을 모의하도록 SWMM모형을 수정하였으며, 수정된 SWMM으로 학의천을 대상으로 도시유출 연속 모의를 수행하여 투수성 포장과 하수처리 재이용수의 효과를 분석하였다. 그 과정에서 증발량 처리에 대한 오류도 수정되었다. 하수처리 재이용수의 경우 저수량($Q_{275}$)은 1.63배, 갈수량($Q_{355}$)은 3.57배 증가하는 것으로 분석되었다. 만일 학의천 불투수 면적의 $10\%$를 투수성 포장으로 치환할 경우 하류 비산교 지점의 저수량은 $3\%$, 갈수량은 $17\%$가 증가하는 것으로 분석되었다 결과로부터, 하수처리수의 하천 방류는 도시하천의 수량 증가에 매우 효과적인 수단임이 확인되었다. 투수성 포장은 갈수량을 증가시키는 보조 수단이 될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.141-150
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• 2018

본 연구의 목적은 안성천 상류 공도유역($366.5km^2$)을 대상으로 SWAT 모형을 이용하여 미래 기후변화 평가에 있어, 미래의 토지이용변화를 동시에 고려하면 수문학적 거동에 얼마나 영향을 주는지를 분석하고자 하였다. 미래기후변화 시나리오는 HadGEM3-RA의 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 이용하여 2030s (2020-2039)과 2050s (2040-2059) 기간으로 나누어 적용하였으며, 토지이용변화는 도시성장 시나리오에 따른 회귀모형 기반의 CLUE-s 모델을 이용하였다. 기준년(1976-2005) 대비 미래 강수량은 RCP 4.5에서 2030s에 최대 5.7%의 감소, 2050s에는 최대 18.5% 증가하였고, 미래 기온은 2030s RCP 4.5에서 최대 $1.8^{\circ}C$, 2050s RCP 8.5에서 최대 $2.6^{\circ}C$ 증가하였다. 미래 토지이용은 2050년 도시지역이 58.6% ($29.0km^2$에서 $46.0km^2$) 증가하는 것으로 예측되었다. SWAT 수문 검보정은 14년(2002-2015) 동안의 공도관측소 일유량 자료를 이용하였으며, 저유량 모델효율의 향상을 위하여 2014-2015년 연속 가뭄년을 대상으로 보정을 실시한 결과, 하천유량(Q)과 1/Q을 대상으로 Nash-Sutcliffe 모델효율은 각각 0.86과 0.76이었다. 미래 기후변화 시나리오만을 적용한 결과, 하천유출량이 2030s RCP 4.5에서 최대 24.2% 감소하다가 2050s RCP 4.5에서 최대 10.9% 증가하는 변화를 보여주었다. 한편, 기후변화와 더불어 미래의 토지이용변화를 함께 고려한 경우는 하천유출량이 2030s RCP 4.5에서 최대 14.9% 감소, 2050s RCP 4.5에서 최대 19.5% 증가하는 변화를 보여주어, 미래 기후변화에 따른 유역의 수문평가 시, 도시성장이 기대되는 유역 등 미래의 토지이용변화가 클 가능성이 있는 유역에 대해서는 토지이용변화 요소를 고려할 필요가 있다고 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.89-96
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• 2007

농업 비점오염원으로부터의 수질 보전이나 수자원 관리는 유역단위로 하는 것이 세계적 추세이며, 지형이 복잡한 우리나라에서는 더욱 효율적일 수 있다. 유역은 물이나 기타 물질들이 모여 강이나 더 큰 수계로 흘러드는 지표수의 범위라 표현할 수 있으며 그 범위를 정함에 따라 매우 중요한 의미를 지니게 된다. 특히, 강우에 따른 수자원의 유입과 유출이 토양을 통해 발생함에도 불구하고 기존의 유역단위 구분이 토양의 특성을 전혀 반영하지 못하고 있는 우리의 현실은 효율적 관리를 위한 유역단위 구분의 큰 단점으로 작용해왔다. 따라서, 농업적 관리뿐만 아니라 수질관리 및 수자원 관리를 위해서도 유역단위 특히, 소유역을 토양특성이 포괄하는 체계적 단위로 분류할 필요성이 있다. 토양학에서는 동일한 모재에서 유래된 일련의 토양이 미세지형에 따라 연속적으로 분포된 것을 Soil Catena(토양연접군)라고 한다. 이 토양연접군을 위주로 토양을 분류하게 되면 수문이나 기상현상 등의 주요 매질인 토양을 그룹화할 수 있는 가능성을 얻게 되고 이런 그룹화는 유역을 수계 위주의 유역군이 아닌 동일특성이나 유사특성을 나타낼 수 있는 유역군으로 분류가 가능하도록 유도할 것이므로, 이런 분류는 토양을 포함하는 다양한 수문모형의 적용성을 확대해 합리적 수자원 관리에 도움이 될 것이며 수자원 환경에 영향을 미치는 오염물질 관리에 대한 유역단위 보편성을 확보하고 농업에서의 최적관리를 가능하게 할 것이다. 우리나라 유역 세분화는 토양조사가 되어 있는 지역에만 한정해 분류에 이용했다. 대유역은 15개로 구분하였으며(그림 1), 중유역은 117개 소유역은 1,108개를 분석에 사용했다. 유역의 만곡도(하천의 실제길이 하천의 직선장) 산림의 비율(표준유역내 임지토양의 면적 / 소유역의 면적), 평탄지의 비율(표준유역내 평탄지의 비율 / 소유역의 면적), 다른 소유역으로부터의 유입이 있는지의 여부 등을 기본자료로 하였다. 이렇게 구분된 소유역은 유형적으로 보면 유사한 지형 및 토양특성에 따라 그룹화하였다. 유역내 평탄지가 유역면적의 25% 이상을 차지하는 지역을 평야지로 구분하며, 유역내 평탄지가 25% 미만이고 경사지가 45% 이상인 중간지, 유역내 평탄지가 25% 미만이고, 경사지가 45% 미만인 곳을 산간지로 구분하였다. 경사지는 산악지와 구릉지를 제외하여 모든 소유역을 모암 유래토양특성에 따라 16유형, 농업지대에 따라 3개의 유형으로 나눌 수 있으며 총 개의 유형으로 분류하였다. 이런 분류의 토대위에 향후 필요분야마다 구분이 가능한 기후특성을 포함시킨다면 최종적으로는 모든 것이 해설될 수 있는 유역군으로 만들 수 있을 것이다. 즉, 토양특징, 농업특징, 기후특징에 비점오염가능성 등 토지이용상 문제점등을 포괄한다면 다양한 자연현상을 기술할 수 있는 효과적인 유역군이 될 것이다.