• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.159-159
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• 2021

한국은 수자원 이용현황 중 농업용수가 차지하는 비중이 가장 크다. 농업용수의 60% 이상이 저수지에서 공급된다. 현재 한국의 약 18,797개의 저수지 중 대부분이 농업용 저수지로 사용될 만큼 많은 농업용 저수지를 보유하고 있다. 연간 강우량이 7월과 8월에 집중되고 강우의 유출이 빨라 하천의 이용 가능 수량이 한정되어있는 우리나라에서 관개용수 공급 및 하천유지 용수 공급의 기능을 하는 농업용 저수지는 용수원으로써 중요성을 가진다. 농업용 저수지의 수질은 수량과 더불어 작물생산량에 직접적인 영향을 미치며 저수지의 부영양화는 저수지 기능과 유지관리상의 문제점을 야기한다. 하지만 농업용 저수지의 수량 관리에 비해 수질관리 및 분석에 관한 연구는 비교적 부족한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 농업용 저수지의 수질 특성 파악과 건기, 우기와 여름, 겨울철에 따른 부영양화 정도의 차이에 대한 분석을 진행하고자 한다. 한국 농업용 저수지의 장기적인 영양상태 파악을 위해 과거 30년 (1991-2020) 연별, 월별 저수지 수질 모니터링 데이터를 활용하였다. 분석항목으로는 DO (Dissolved Oxygen), TN (Total Nitrogen), TP (Total Phosphorus), SS (suspended solid), SD (Secchi disk), TN/TP, pH를 지정하였다. 자연호가 많은 외국에 비해 대부분이 인공호인 우리나라 저수지는 자연호에 비해 낮은 수심과 작은 저수용량을 가지며 자연호보다 부영양화가 더 빠르게 진행된다. 때문에 부영양화 정도 평가를 위해 TSI와 더불어 한국형 부영양화지수(TSIKo)를 사용하였다. 또한 강우와 각 수질 측정항목 그리고 수온과 DO 간의 상관분석을 진행하였으며, 각 수질 측정항목에 대한 값을 한국 호수 수질 기준과 비교하였다. 이러한 한국 저수지의 부영양화 정도 평가와 화학적 특성에 대한 파악을 기반으로 한국의 농업용 저수지 특성에 따른 적합한 수질관리 방안을 결정할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.264-264
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• 2017

국외의 상수도 원격검침 시스템 내 데이터 전송방식은 도시 규모, 계량기의 밀도, 전력공급 여부 및 통신망의 설치 여부 등을 종합적으로 고려하여 결정되었다. 대부분의 스마트워터미터 제조업체들은 계량기의 부호기가 공급하는 판독 내용(데이터)을 전송할 검침단말기와 근거리 통신망(neighborhood area network)을 연계하여 개발 및 판매하였으며, 자체 소유 통신 프로토콜을 사용하여 라디오 주파수(RF) 통신 기술을 사용하고 있다. 광역통신망(wide area network)의 경우, 노드(말단의 계량기 및 센서)들과 이에 연결된 통신망 들을 포함한 네트웍의 배열이나 구성이 스타(star), 메쉬(mesh), 버스(bus), 나무(tree) 등의 형태로 통신망이 구성되어 있으나, 스타와 메쉬형 통신망 구성형태가 가장 널리 활용되는 것으로 조사되었다. 시스템 통합운영관리 업체들인 IBM, Oracle, Itron 등은 용수 인프라 관리 또는 통합네트워크 솔루션 등의 통합 물관리 시스템(integrated water management system)을 개발하여 현장적용을 하고 있으며, 원격검침 시스템을 통해 고객들의 현재 소비량과 과거 누적 소비량, 누수 감지 서비스 및 실시간 요금 고지 등을 실시간으로 웹 포털과 앱을 통해 제공하고 있다. 또한, 일부 제조업체들은 도시 용수공급/소비 관리자가 주민의 용수사용량을 모니터링하여 일평균 용수사용량 및 사용 경향을 파악하고, 누수를 검지하여 복구 및 용수 사용 지속가능성 지수를 제시하고, 실시간으로 주민의 용수사용량 관련 데이터를 모니터링하여 용수공급의 최적화를 위한 의사결정지원 서비스를 용수공급자에게 제공하고 있다. 최근에는 인공지능을 활용해 가정용수의 용도별(세탁용수, 화장실용수, 샤워용수, 식기세척용수 등) 사용량 곡선을 패터닝하여 profiling 기법을 도입해, 스마트워터미터에서 용수사용량이 통합되어 검지될 시 용수사용량의 세부 용도별 re-profiling 기법을 도입하여 가정용수내 과소비되는 지점을 도출 후 절감을 유도하는 기술이 개발 중이다. 또한, 미래 용수 사용량 예측을 위해 다양한 시계열 자료를 분석하는 선형 종속 모형(자기회귀모형, 자기회귀이동평균모형, 자기회귀적분이동평균모형 등)과 비선형 종속 모형(Fuzzy Logic, Neural Network, Genetic Algorithm 등)을 활용한 예측기능이 구축되어 상호 비교하여 최적의 용수사용량 예측 도구를 제공되고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.928-932
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• 2006

지금까지의 수자원계획평가는 유역별 권역별로 이루어져 왔다. 다시 말해 지역적인 수자원계획평가는 제대로 이루어지지 않았다고 할 수 있다. 한 지역의 수자원계획평가를 하기 위해서는 그 지역의 물이용 순환시스템을 분석해야 하며, 이를 통해 유역의 기본 자료를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 순환구조 및 현황 문제점 파악, 시스템 개선 등을 수행할 수 있다. 하지만 국내에서는 아직까지 종합적으로 물순환 및 물이용에 대해 제시된 연구결과는 거의 없으며, 각 순환요소에 대한 개별적인 연구가 수행된 경우가 있다. 도시용수의 순환시스템의 경우 전체적인 순환시스템에 대한 연구보다는 주거형태에 따른 회귀율의 산정과 같은 특정 분야에 대한 연구결과가 제시된 경우가 있으며, 농업용수에 대해서도 회귀율의 추정과 같은 연구가 제시되어 있는 정도로 관련 연구의 수행이 매우 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 서산 지역의 물이용 순환시스템을 조사하여 분석함으로써 기 수립된 서산 지역의 장래 계획들의 타당성을 검증하고, 이에 대한 대책 및 문제점을 제시하고자 하며 장래에 일어날 수 있는 수량 및 수질 변화에 대한 상황들을 시나리오로 개발하여 분석함으로써 장래에 대한 수량, 수질을 연계한 수자원계획을 수립하고자 한다. 또한, 서산 지역의 대표적인 수원인 보령댐의 댐운영 및 가뭄 모니터링에 이용할 수 있도록 보령댐에 대한 가뭄지수(물공급능력지수, 표준물공급능력지수)를 분석하여 제시하고자 한다.

• 한국방재학회지
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• 제11권1호
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• pp.65-69
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• 2011

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.163-163
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• 2020

전 세계적으로 기후변화에 따른 온난화 현상으로 인하여 농업에 직접적인 영향을 주는 기상 및 환경요인의 변화가 급격하게 진행되고 있다. 2017년에는 전국의 봄철 강수량이 평년 대비 60% 수준으로 물 부족 현상을 야기하여 극심한 가뭄이 발생하였다. 최근 지역적인 강수량 부족으로 인한 국소적인 가뭄 발생 및 발생빈도가 높아지고 있는 추세이며, 특히 농업가뭄은 농업용수의 주요한 용수공급시설인 농업용 저수지 및 용수공급시설의 지역적 편중 등으로 농업용수 부족 상황이 발생할 위험이 커지고 있다. 따라서, 시기별 저수지의 가용용수능력을 평가하는 것이 중요하며, 이러한 판단을 위하여 위성영상을 이용한 저수지 수표면적 및 용수능력판단이 필요하다. 본 연구에서는 가뭄시기의 저수지 수표면적 및 용수능력판단을 위하여 Sentinel-2 위성영상을 활용하여 2016년부터 2018년까지 충청남도 서산 지역의 농업용 저수지를 대상으로 정규수분지수(Normalized Difference Water Index, NDWI)을 산정하였다. NDWI는 위성영상의 파장 정보를 활용하여 지표면의 수분함유량과 관계를 나타내며, 하천, 호수, 습지 등 수분을 다량으로 함유한 지형지물을 탐지하기 위하여 사용된다. NDWI와 수위-내용적 자료와의 관계로부터 저수지 수표면적을 산출하였으며, 이에 따른 상관성 분석을 통하여 위성영상을 활용한 농업용 저수지의 가용수량 추정방법을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.383-383
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• 2017

간척지는 바다와 접하는 하구언, 개벌로 이루어진 해안 등을 농공상업용지로 개간한 토지로서 간척지 이용에 있어 가장 우선적으로 용수공급 방안 수립이 고려되어야 한다. 해안유출지하수(submarine groundwater discharge)는 지하수 담수체가 존재하는 마지막 장소로 염해가 없는 청정수질 용수이다. 해안유출지하수 발생 구간을 탐지하기 위해 실측자료의 시공간적 한계를 극복할 수 있는 인공위성 영상을 활용한 원격탐사 기법을 이용하여 광역규모의 다양한 자료를 이용하고자 한다. MODIS (Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)는 지구 생물권 활동에 관한 자료를 제공하는 미항공우주국 Terra EOS (Earth Observation system)위성의 주센서로 해양, 육상과 대기 분야에 적용이 가능한 다목적 센서이다. MODIS는 36개의 밴드를 이용하여 대기, 지표, 해양 관련 다양한 정보들을 제공하고 있다. 본 연구에서는 간척지의 효율적인 용수공급을 위한 해안유출지하수의 최적 개발 및 이용을 위해 MODIS MOD11 product 지표면온도(Land Surface Temperature; LST), MODIS MOD13 product 식생지수(Normalized Difference Vegetation Index; NDVI), 기상청의 지중온도와 실측자료를 이용하여 새만금 간척지를 대상으로 해안유출지하수 발생 구간을 탐지하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.185-185
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• 2016

일반적인 송 배수시스템의 운영은 지대가 높은 곳에 위치한 배수지(tank)에 용수를 저장한 후, 자연유하에 의해 수요절점으로 용수를 공급한다. 이때 배수지에 용수를 송수하기 위한 펌프장 운영에서 많은 전기에너지가 소모된다. 일반적으로 송수펌프의 운영은 다년간의 운영자료를 기반으로 운영자의 판단에 의해 이루어지거나, SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)시스템을 통해 관측되는 배수지 수위를 기준으로 펌프 작동여부를 결정하고 있다. 본 연구에서는 이러한 기존 펌프운영방법을 개선하고 좀 더 효율적인 운영방법을 모색하기 위해 실시간 송수펌프 최적운영 모형을 개발하였다. 최적화 기법으로는 유전자 알고리즘(genetic algorithm)을 사용하였으며, 다양한 제약조건(operational constraints)을 적용하고 급수지역의 24시간 용수사용량을 미리 예측하여 실제 시스템의 운영형태와 근접하게 반영하였다. 또한 최적화 과정에서 상수관망해석 프로그램(EPANET)을 연계하여 수요절점의 수압조건 및 시스템의 운영상황을 모의하였다. 개발된 모형을 국내 P시의 광역상수도 시스템에 실제 적용하였으며, 현장 실시간 운영 데이터를 입수하여 전력사용량, 배수지수위, 이산화탄소 발생량 등을 비교, 분석하였다. 개발 모형을 이용하여 펌프운영을 실시하였을 경우, 기존의 운영방식과 비교하여 경제적/환경적으로 뚜렷한 개선 효과를 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.159-159
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• 2015

상수관망시스템의 신뢰도를 정량화하기 위한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 대부분의 연구는 절점의 공급가능수요량, 절점의 수두, 그리고 유량과 수두를 동시에 고려한 에너지(energy)를 이용하여 신뢰도 지수를 개발하였다. 이 중, Energy를 기반으로 하는 신뢰도지수로써 Resilience index(Todini, 2000), Network Resilience index(Prasad, 2004), Modified Resilience index(Jayaram, 2008)와 Entropy Resilience index(Raad, 2010) 등의 연구가 대표적이다. 상수관망시스템에 정상적인 상황을 넘어서는 부담이 가해졌을 때, 이를 완충하거나, 정상적인 용수공급 상황으로 빠르게 회복하는 능력인 복원력(Resilience)을 판단하기 위한 지표로써 제시된 Todini의 Resilience index를 기점으로, 상수관망의 신뢰도(Reliability)을 Energy 측면에서 판단할 수 있는 관련 지표에 대한 연구가 진행되어왔다. 특히, 상수관망의 최적설계 시, 상수관망의 기능적 요소로써 관련 지표들을 비용(Cost)과 함께 다중목적함수로 고려하는 연구까지 다수 진행되고 있으나, 이러한 지표들이 상수관망에서 핵심적인 몇 가지 요소들의 변화에 대하여 어떻게 반응하는지에 대한 분석은 제대로 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 동일한 상수관망시스템에서 용수의 흐름상황을 크게 좌우할 수 있을 것으로 판단되는 몇 가지 변동상황을 고려하여 이러한 지표들이 각각의 변동상황에 어느정도 민감하게 반영하는지 분석하였다. 여기서, 상수관망시스템의 중요 변화요소로써 1) 수요량의 변화, 2) Loop 개수의 변화, 3) 수원지(Source) 개수의 변화, 4) 해당시스템의 최소 요구수압 변화 등을 고려하였다. 본 연구를 통해, 상수관망시스템의 신뢰도 산정에 활용되고 있는 기존의 지수들이 다양한 변동 상황을 얼마나 잘 반영할 수 있는지를 파악하고, 기존의 지수들을 보완한 개선된 신뢰도 지수의 개발가능성을 모색하도록 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.72-72
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• 2021

가뭄은 수개월, 수년 이상에 걸쳐 서서히 발생 및 지속되며, 식생에 대한 피해가 발생할 때까지 확실한 인식이 어렵다. 최근에는 기후변화로 인하여 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있으며, 기상 이상에 따른 다양한 형태의 가뭄이 발생하고 있다. 미국에서 정의한 'Flash Drought'는 비교적 짧은 기간 동안 표면온도의 상승과 비정상적으로 낮고 빠르게 감소하는 토양수분으로 인하여 식생에 대한 극심한 스트레스를 유발하면서 광범위한 작물 손실 및 용수공급 감소 등에 대한 피해를 야기하는 가뭄이다. 국내에서는 Flash Drought에 대한 모니터링이 활성화되지 않았기 때문에 본 연구에서는 '돌발가뭄'이라는 새로운 정의를 제시하면서 토양수분, 증발산량, 강수량, 기온 등의 가뭄 관련 주요인자를 활용하여 국내에서 발생한 돌발가뭄 (Flash Drought)를 감지하고 분석하고자 하였다. 돌발가뭄을 분석하기 위하여 선행연구에서 제시한 가뭄 관련 주요인자 기준 유형, 증발산량 기반 가뭄지수를 활용한 유형 등을 활용하였으며, 지상관측자료로는 국내 76개 종관기상관측 자료를 활용하였다. 또한, 토양수분 자료는 GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) 위성영상 자료를 취득한 후 5 km 공간해상도 자료로 활용하였다. 가뭄지수의 경우 증발산 기반 가뭄지수 중 표준강수증발산지수 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration), 증발스트레스지수 ESI (Evaporative Stress Index) 등을 활용하여 국내 돌발가뭄 유형에 대한 분석에 적용하였다. 본 연구를 통하여 아직 명확하게 정의되지 않은 돌발가뭄에 대한 유형별 분석 및 국내 돌발가뭄의 수문기상학적 특성을 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.408-408
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• 2017

기후변화에 따른 극한 기후의 시 공간적 변동성과 패턴의 이상변화가 가속화되고 있으며, 이에 따른 물 순환 특성의 변화는 이수, 치수, 환경 그리고 친수 등 다양한 분야에서도 예측할 수 없는 결과를 초래하고 있다. 특히, 치수 및 이수 등 국내 수자원 관리의 대부분을 담당하고 있는 다목적댐 운영에서도 기후변화에 따른 유입량의 불확실성 증가로 안정적인 용수공급에 대한 어려움이 점차 증가하고 있는 추세이다. 유역 내의 수문학적 반응은 기상 및 지표 수문 인자의 물리적 상호메카니즘에 의해 발생하게 된다. 특히, 강우, 기온, 습도, 바람 등 기상학적 인자들은 유역 내의 수문 변동성에 직 간접적으로 영향을 주는 대표적인 인자이며, 이들 기상인자의 변동 특성을 반영하기 위한 기후지수(Climate Index, CI)는 지표수문인자인 유출과의 상관관계 분석에 유용하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역 다목적댐을 대상으로 AR5 RCP 시나리오 기반의 기상인자에 대한 기후지수(CI)를 산정하고 다목적댐 유입량과의 상관성을 분석하였다. 대상유역의 기상 및 유입량 관측자료(1976-2005)는 기상청과 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)를 이용하였으며, AR5 RCP 시나리오 기반의 유입량 자료(2005-2099)는 통계적 기법(QDM)으로 상세화된 기상자료를 입력인자로 수문모형(PRMS)을 통해 산정하였다. 또한, 기후지수(CI)와 유출지수(Standardized Streamflow Index, SSI)의 상관성 분석을 위해 Pearson 적률상관 분석방법을 적용하였으며, 통계적 유의성 검증은 Student t 검정방법을 적용하였다. 본 연구의 방법론과 결과는 기후변화에 따른 다목적댐 안정적인 용수공급을 위한 다양한 기술개발 시 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.