• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.289-289
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• 2011

토지이용의 변화는 강우에 의한 유역의 수문 및 수질에 많은 영향을 미친다고 알려져 있다. 최근에 도시유역 뿐만 아니라 농촌유역에서도 도시화 및 시설재배지의 증가 등으로 인하여 토지이 용의 변화가 급격히 일어나고 있으며, 이는 곧 유역의 물 순환에 다양한 영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구에서는 AGNPS 모형을 이용하여 토지이용 특성의 변화가 농촌유역 수문 및 수질 환경에 미치는 영향을 평가하였다. 시험유역은 서울대학교 지역시스템공학과에서 운영하고 있는 발안 유역의 HP#6 소유역으로 다양한 토지이용상태를 보이고 있다. 본 연구에서는 선정된 시험유역에 대해 수문 수질 자료와 기타 수집된 자료를 이용하여 유출량, 유사량, 그리고 영양물질에 대해 보정과 검정을 실시하였다. 시험유역의 비점오염 배출특성을 고려하여 토지이용의 변화 시나리오를 구성하여 분석하였다. 선정된 시나리오는 유역 상류에 위치한 나지의 피복상태를 초지로 개선하는 경우(시나리오 I), 현재의 논이 비닐하우스 등 시설재배지로 변경되어 불투수면이 증가하는 경우(시나리오 II), 시나리오 I과 시나리오 II가 복합적으로 일어나는 경우(시나리오 III) 등으로 구성하였다. 각각의 시나리오를 통하여 유역 내 토지이용의 변화에 따른 수문 및 수질영향을 정량적으로 예측 및 평가하였다. 본 연구를 통해 농촌유역 미래의 토지이용 변화가 물 순환에 미치는 영향을 분석함으로서 지속가능한 농촌유역의 개발 계획 수립 및 물환경 정책 결정 등에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.117-117
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• 2012

본 연구에서는 도시화가 진행중인 경안천($561.1km^2$)유역과 안성천($909.1km^2$) 유역을 대상으로 토지이용 변화를 분석하고 그에 따른 유출특성을 파악하는데 있다. 경안천과 안성천 유역의 과거(1975, 1980, 1985, 1990, 1995, 2000)의 토지이용 분석결과 도시지역 면적이 각각 6.9%와 8.3%씩 증가하였다. 본 연구에서는 미래토지이용 예측을 위하여 CLUE-S (Conversion of Land Use Change and its Effects)모델을 이용하였다. 과거 토지이용 변화 특성을 분석하여 토지피복의 변화와 전이 특성값을 결정하였고, 이를 바탕으로 토지면적 시나리오, 변화 제한지역, 회귀식 결과와 토지이용 변화 특성 값을 CLUE-S 모델에 입력하여 미래의 토지이용변화를 모의하였다. 예측된 토지이용 정보를 가지고 2040s (2020-2059)와 2080s (2060-2099)의 기간으로 나누어 수문모의가 가능한 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형에 적용 및 그에 따른 유출특성을 파악하였다. SWAT 모형의 적용성 평가를 위하여 안성천과 경안천 유역을 대상으로 1998~2005의 기간 동안 일별 유출, 자료에 대한 보정 및 검증을 실시하였다. 미래의 토지이용 변화에 따른 유역의 유출특성의 영향은 도시의 비율이 큰 유역에서 더 많이 나타날 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1361-1364
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• 2009

최근 몇 년동안 지속가능하고 효과적인 수자원 관리는 전체적인 접근방법이 요구되고 있으며, 사회와 경제발전과 생태계 보호 및 토지이용과 수자원 이용의 적절한 관리와 연결된 개념이 필요하다. 이러한 관점에서 유역을 간단한 고정된 지역적인 문제라고 생각하는 것보다 전체로서의 유역 기능을 개선하는데 노력이 필요하다. 또한 사회와 경제발전으로 인해 도시화, 여가 관광지역 및 사회기반시설의 확장 그리고 자연환경의 변화가 발행하고 있다. 효과적인 토지이용 배분과 자연지역의 보호도 중요하지만 잠재적인 홍수피해 저감도 중요한 문제이다. 토지이용의 변화는 많은 이해관계자들로부터 유발되는 문제이기 때문에 거시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 논문은 다양한 관계자와 자연환경과의 연결과 상호작용 유형을 이해하고 다양한 정책선택과 자연환경 상태가 토지이용 변화에 미치는 영향을 이해하고자 한다. 인간의 활동으로 인해 발생하는 토지이용의 변화를 모의하기 위해서 행위자기반모형(Agent based Model, ABM)으로 접근하고자 한다. ABM은 유역관리의 이해당사자간의 정책과정을 도출하고 다양한 유역관리 대안을 평가하기 위해서 홍수위험, 자연개발 및 비용과 같은 유역관리의 영향을 설명하는 통합된 유역모델이다. 여기서 토지이용은 경제적, 지형학적 상황, 공간계획 및 홍수방어정책에 좌우되며, 토지의 속성과 규칙을 통해 토지이용이 선택되게 된다. 본 모형을 통해 공간적으로 분포된 행위자의 운영을 기반으로 종합적인 토지이용 패턴을 분석하였다, 이를 통해 토지이용 결정에 영향을 주는 인자를 추정하여 통합홍수관리 목적에 맞는 관리 대책의 결정 및 설계를 가능토록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.561-561
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• 2015

비점오염원은 불특정 장소에서 불특정하게 수질오염물질을 배출하는 배출원을 의미한다. 비점오염원은 주로 강우에 의해 하천에 유입되며, 토지이용별로 다른 유출특성을 가지는 것으로 알려져 있다. 환경부에서는 토지이용별 비점오염 유출 특성을 파악하기 위하여 단일토지피복에 대한 모니터링을 오랜 기간 실시하고 있다. 하지만 복합토지피복 유역에서 각 토지이용의 비점오염 기여 특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 복합토지피복 유역을 대상으로 비점유출 모니터링을 실시하고, 유량가중평균농도 (EMC) 등을 활용해 토지이용에 따른 비점오염원의 유출 특성을 분석하고자 한다. 연구대상지로는 청미천 상류 유역을 선정하였고, 상류에서 하류 방향으로 4개 지점을 모니터링 지점으로 선정하였다. 유역 특성 파악을 위해 GIS를 이용하여 모니터링 지점별 집수구역의 토지이용을 분석하였고, 통계자료를 통해 주거, 축산 등의 유역현황 자료를 구축하였다. 또한 원단위를 이용하여 모니터링 지점별 배출부하량을 산정하였다. 각 모니터링 지점에서 유량 및 수질모니터링을 실시하였으며, 분석된 자료를 바탕으로 BOD, T-N, T-P의 강우사상별 EMC 및 유출부하량을 계산하였다. 모니터링 지점별 EMC는 각 집수구역의 토지이용과 비교하여 분석하였고, 유출부하량은 유역의 토지이용 및 원단위를 이용해 산정한 배출부하량과 비교하여 청미천 상류 유역의 토지이용에 따른 비점오염원 유출 특성을 분석하였다. 본 연구에서 제시한 방법은 복합토지이용유역에서의 토지이용별 비점유출 영향 분석 및 저감 대책 수립의 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.102-102
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• 2015

최근 중소규모 하천은 하천수 및 하천변 지하수 이용의 증가와 토지이용변화 등 유역 내 수문인자의 특성 변화로 인해 하천의 건천화가 점증하고 있어 하천 환경이 악화되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 격자기반의 분포형 장기수문 모델(PGA-CC)을 이용하여 과거 수십년동안 토지이용변화에 따른 하천 건천화 영향을 평가하였다. 실제 건천화가 진행되고 있는 삽교천 상류유역($358.8km^2$)을 선정하였고 토지이용변화분석을 위해 과거 1975년 토지이용도(Past), 현재 2008년 토지이용도(Present)를 구축하였다. 각각의 토지이용 항목 중 변화율이 가장 높은 도시비율은 과거 토지이용도에서는 2.6 %였으며 현재 토지이용도에서는 11.3 %로 8.7 %가 증가하였다. 모델 검보정은 최근 7년(2005-2011)동안 최종유역출구지점에서 유출 검보정을 실시하였다. 그 결과 NSE (Nash-Sutcliffe model efficiency)은 평균 0.71로 유출량의 모의값과 실측값이 유효한 것으로 나타났다. 건천화를 평가하기 위해 시험유역에서의 5 WPs (Watching Points)를 선정하여 과거 및 현재 토지이용조건을 모의하고 유황분석을 통한 갈수 변화량 분석을 실시하였다. 건천화 빈도분석을 위해 GEV (Generalized Extreme Value) 갈수빈도분석을 실시하여 과거 토지이용 모의결과 산정된 평균 갈수량($m^3/s$) 이하로 낮아지는 유출량 일수를 계산하였다. 최종유역출구에서 과거 및 현재 토지이용도에서 모의된 평균갈수량은 각각 $3.27m^3/s$ 및 $3.11m^3/s$로 나타났다. GEV 갈수빈도분석결과 과거 토지이용조건에서의 평균갈수량은 $3.20m^3/s$(재현기간 2.33년)으로 나타났다. 도시증가에 따른 인구증가는 지하수 사용량에 증가를 가져온다. 이는, 건천화에 영향을 미치며 본 연구에서는 지하수이용량 자료(1998-2011)를 이용하여 도시면적과 지하수이용량의 선형회귀분석을 실시하여 과거 22년 지하수 사용량을 예측하였다. 그 결과 지하수사용량 증가는 토지이용변화와 복합적으로 상류유역에 하천의 변화를 가속시키는 것으로 나타냈다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.924-928
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• 2012

유역통합관리 계획 수립시 하천의 현재 뿐만 아니라 미래에 대한 환경변화도 고려되어야 한다. 즉, 하천 유역에 발생될 미래의 강우량과 토지이용변화, 인구 증가 등도 종합적으로 고려하여 유역통합관리 계획을 마련하여야 한다. 본 연구에서는 미래의 환경변화를 고려한 유역통합관리 계획의 기초 연구로서, 미래의 기후변화 및 토지이용변화 시나리오에 따른 목감천 유역의 유출특성을 분석하였다. 즉, 목감천 유역의 장기유출모의를 2020년~2039년의 20년 동안의 수행하였다. 이때 기후변화 시나리오는 GCM의 A1B, A2를 사용하였고 토지이용변화 시나리오는 ICM의 3단계, 즉, 불투수면적이 변하지 않는 경우(Case 1), 1 단계 증가하는 경우(Case 2), 2단계 증가하는 경우(Case 3)를 고려하였다. 모의 결과를 살펴보면, A1B의 기후변화 시나리오를 이용하였을 경우 최대 유출량은 $177m^3/s{\sim}190m^3/s$이 발생되며, 토지이용변화에 따른 유출 증가율은 Case 1에서 Case 2으로 변할 경우 1.7%, Case 2에서 Case 3으로 변할 경우 5.3% 증가하는 것으로 나타났다. 또한 A2의 기후변화 시나리오를 이용하였을 경우 최대 유출량은 $167m^3/s{\sim}173m^3/s$이 발생되며, 토지이용변화에 따른 유출 증가율은 Case 1에서 Case 2으로 변할 경우 1.2%, Case 2에서 Case 3으로 변할 경우 2.3% 증가하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.771-775
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• 2005

도시화에 따른 인간의 개발 활동에 의하여 자연적인 토지피복 뿐만 아니라 식생 및 토지이용 형태의 변화를 일으키게 되었다. 개발 목적으로 과거 농경지나 산림지역이 주거지 및 상업지역으로 그 미용이 변화되면서 토양침식의 증가는 물론이고, 불투수층의 증가로 인한 토양저류능의 감소와 강우로 인한 유출 도달시간의 감소의 인해 폭우에 의한 홍수 및 침수의 피해가 야기된다. 이에 따라 다양한 관측결과를 기초로 도시지역의 물순환계를 구성하는 인자간의 관계를 정량적으로 명시하고, 유역 물순환계의 특징을 이해함과 동시에 물순환계의 일부 변화가 다른 부분에 미치는 영향, 특히 토지이용변화가 물순환 구조 변동에 미치는 영향을 평가하여 유역 전체의 건전한 물순환 체계를 위한 대책을 검토하는 과정에 있어서 의견을 모으는 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 1970년대부터 현재까지의 RS(Remote Sensing) 토지피복자료를 이용하여 청계천 유역의 시대별 토지이용변화 변화에 따른 수문환경의 변화가 물순환에 가져오는 영향을 예측하고 이를 토대로 수자원의 유효 이용, 평상시 유량의 확보, 홍수제어, 수자원의 보전과 개발 등과 같은 유역전체에 관계된 문제점을 파악하여 유역에 적합한 물순환계 개선을 위한 다양한 정보를 제공하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.635-635
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• 2012

최근 공공분야 및 민간분야에서 고해상도 위성영상의 활용이 높아짐에 따라 이를 이용하여 수자원 분야의 치수계획 및 안전도 평가, 유역 홍수대응기술 분야에서의 다양한 활용이 비약적으로 증대되고 있는 실정이다. 고해상도 위성영상의 활용은 국지적 규모의 토지이용 변화 및 대기 상태의 모니터링을 위한 효과적인 기술로 인식되어 왔다. 우리나라의 KOMPSAT-2 위성은 GSD(Ground Sample Distance) 1m급의 전정색 영상과 4m급의 다중분광 영상을 동시에 제공하는 고해상도 위성이다. 그러나 다중분광센서의 복잡성과 보안성에 의해 영상이 제한적으로 제공되고 있어 KOMPSAT-2 위성영상을 이용한 다양한 연구가 미흡한 실정이다. 한편, 토지이용도의 제작은 다중분광 영상을 제공하는 위성영상을 이용하여 제작된다. 다중분광 영상이 제공하는 분광정보 및 공간정보 등으로 토지이용분류를 수행하거나 멀티센서 자료의 통합을 통한 토지이용분류 기법을 개발하여 제작하였다. 그러나 대부분 GSD 10m급 이상의 중 저해상도 위성영상을 이용하여 제작이 이루어져 수평위치 정확도 및 세부정보의 제공이 낮으며, 정보의 최신성이 결여되어 있다. 특히, 유역 치수안전도 평가를 위한 토지이용도 작성은 매우 중요한 부분을 차지하고 있으므로 이에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 섬강유역을 대상으로 KOMPSAT-2 영상을 이용하여 유역 치수안전도 평가 및 치수계획 수립기술을 위한 토지이용도를 작성하고자 한다. 토지이용 분류방법은 감독분류와 무감독분류 방법을 조합하여 분류정확도를 개선시키는 하이브리드분류(hybrid classification) 방법을 이용하였으며, 분류기준의 선정은 환경부 토지이용분류 기준을 참고하여 1단위와 2단위 분류체계를 혼용하였다. 또한, 분류 후 후처리를 통하여 잡음을 제거하고 환경부의 토지이용도를 참조하여 육안판독으로 오분류된 지역을 보정하였다. 새롭게 작성된 토지이용도는 기존의 토지이용도와 비교 분석하여 토지이용변화 상황을 파악하고, 이를 통하여 KOMPSAT-2 영상의 토지이용도 개선 가능성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.164-164
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• 2021

우리나라는 최근 도시화 및 산업화 등과 같은 유역개발이 가속화되면서 유역환경의 급격한 변화를 가져왔다. 도시화는 지표면의 불투수 면적을 증가시키고, 농업지역의 확대는 비료 및 농약의 사용을 증가시키고, 강우시 토양침식에 따른 흙탕물과 비점오염원의 수계 유출로 인해 수질악화 등의 문제를 야기시킨다. 이와 같은 유역환경의 변화는 수질에 직접적인 영향을 끼치므로, 미래 토지이용의 변화에 따른 하천유역의 유출특성과 영향 인자를 규명해야 효율적인 하천유역관리를 할 수 있다. 하지만 우리나라는 기후적 특성상 계절에 따른 수질 및 기후변수의 편차가 크기 때문에 하천유역관리에 있어 어려움이 많다. 특히 남한강 유역은 산림 및 고랭지밭 비중이 높은 지역이며, 여름철에는 강우로인한 토양침식이 심각하여 수질 및 수생태계 건강성을 악화시킨다. 남한강 상류 유역에는 송천과 도암호, 골지천과 같은 비점오염관리지역이 위치하고 있으며 현재까지도 하천유역관리가 어려운 지역에 해당한다. 본 연구는 남한강 유역에 위치한 17개 수질측정망을 대상으로 GIS시스템을 이용해 17개의 소권역으로 나누어 분석하였다. 토지이용자료는 환경공간정보 서비스의 2010년대 말 자료를 이용하였으며, 수질 자료는 유역환경 변화에 영향을 미칠 것이라 판단되는 수질 변수를 선별하여 10년동안의 장기간 수질 데이터를 이용하여 분석하였다. 16개의 수질변수는 정규성을 검증한 후 pairwisse t-test를 이용한 시기별 수질의 차이를 비교하였으며, 수질변수들과 토지이용매개변수 간에 상관관계를 찾아 유의관계가 있는지 확인함으로써 서로 다른 변수간에 상관성을 파악하고자 하였다. 유역의 특성별 상관도를 평가하고 해석하기 위하여 주성분 분석(Principal component analysis, PCA)을 실시하였다. 통계적 방법을 통해 시기에 따른 수질과 토지이용간의 관계를 밝힘으로써 미래하천유역관리에 기초자료로 활용될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1263-1268
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• 2010

불투수면 비율은 유역의 건전성을 나타내는 중요한 지표로서 도시화에 따른 도시유출의 특성을 추적하는 모델에서 널리 이용되어 왔고, 기존의 많은 연구를 통해서 수환경과의 밀접한 관계가 검증되었다. 불투수율은 비교적 쉽고 빠르게 측정할 수 있으며 유역계획에서 여러 가지 대안 적용이 가능하다는 점에서 유용한 지표로 이용되고 있다. 오늘날 토지이용변화로 인해 발생하는 유역생태계 변화 분석 등은 시, 공간적 제약으로 인해 명확하게 이루어지지 못하고 있어 인간활동에 의한 토지이용의 파편화(Fragmentation)가 어느 정도 발생하고 있는가를 파악하고, 이를 토대로 파편화에 따른 영향을 최소화하거나 사전에 예방하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 경관분석 프로그램인 FRAGSTATS의 적용을 위한 경관요소로서 토지피복을 선정하여, 불투수면을 나타내는 시가화지역과 투수면을 나타내는 산림지역을 대상으로 1) 갑천 유역의 토지피복 변화에 따른 경관구조, 변화 양상을 분석하고, 2) 갑천 유역 내 6개 단위유역별로도 경관 생태학적 지표를 선정하여 이를 평가하였다.