• Proceedings of the Korean Institute of Landscape Architecture Conference
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• 2021.03a
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• pp.43-44
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• 2021

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.208-208
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• 2023

북한강 유역은 대한민국을 대표하는 한강의 제1지류로 상류에 북한산이 위치하여 풍부한 자연환경과 생태계를 보유하고 있다. 해당 유역은 수력 및 다목적댐이 위치하여 수력발전과 수도권 물공급에 있어 중요한 역할을 하고 있다. 더욱이, 상수원보호구역으로 지정되어 있어 수질오염 예방을 위한 수질 관리가 필요하다. 기존 연구의 경우 북한강 유역 내 1개 다목적댐(소양강댐) 지점에 대한 수량 및 수질 매개변수 검·보정을 수행한 사례가 있으나 다목적댐 및 수력댐을 모두 고려한 사례는 없어 관련 연구가 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 SWAT 모형을 활용한 북한강 유역 내 수량·수질을 분석 및 평가하고자 한다. 대상유역은 북한강 유역이며 저류를 하지 않는 평화의 댐을 제외한 5개 댐(화천댐, 춘천댐, 소양강댐, 의암댐, 청평댐)에 대해 모형에서 고려하였다. 자료평가기간은 1983년부터 2021년이며 기상 및 지형자료, 저수지 자료, 점오염원 자료를 입력자료로 활용하였다. Penman/Monteith 방법, SCS 방법, Muskingum 방법, 저수지 운영 방법(일 단위 관측 방류량 입력 및 목표 저수량 유지)을 활용하여 모형 모의를 수행하였다. 매개변수 검·보정은 수량(댐 유입량 및 방류량, 저류량) 및 수질(유사량, 총질소, 총인) 자료를 활용하여 수량 9개 지점과 수질 6개 지점, 댐 저수지 5개 지점을 중심으로 수행하였다. 수량 및 수질에 대한 도시적 및 통계적 평가를 통해 관측 및 모의 간의 정확도를 평가하였다. 평가결과, 수량은 임남댐의 영향을 받는 일부 댐을 제외한 대부분의 댐 유역에서 관측 및 모의 유량 간의 적합도가 우수하게 나타났다. 수질은 수량의 영향을 직접적으로 받아 일부 지점을 제외한 대부분 지점에서 관측 및 모의값 간의 적합도가 높게 나타났다. 검·보정 적절성 판단을 위한 정량적 평가결과, 수량의 경우 결정계수(R²) 0.64~0.94, 용적오차(PBIAS) 0.09%~15.77%로 적정한 것으로 나타났다. 수질의 경우 용적오차 0.00%~29.14% 사이로 적정범위 안에 포함된 것으로 나타났다. 본 연구결과는 기후변화와 연계하여 미래 기간의 수량 및 수질 분석 연구에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.224-224
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• 2023

국내·외로 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모델은 유역 단위에서 유출 및 수질을 예측하는데 활용되고 있다. 하지만 SWAT 모델의 결과물은 데이터 테이블 형식으로만 이루어져 있기 때문에 모델 사용자가 유역 내 하천별 수문 모의 결과물을 직관적으로 확인하기 어렵다는 단점이 있다. 최근 다양한 분야에서 3D 가상환경을 구축하는데 디지털 트윈 기술의 활용성이 증가하고 있다. 디지털 트윈 기술은 현실의 공간을 가상환경으로 구축해 실시간 현실의 상황을 파악하여, 의사결정 지원을 제공한다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 디지털 트윈 기술과 SWAT 모델을 연계하여, 모델의 결과값을 가상환경 3D 지도인 CESIUM에 실시간으로 표출할 수 있는 디지털 트윈 기반 SWAT 모델 수문 모의 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 3D 지형에 SWAT 모델을 통해 모의 된 하천의 수위 및 SS에 대한 표출이 가능할 뿐만 아니라 기후나 유역환경에 따른 유역 내 수문 변화를 시·공간적으로 파악할 수 있는 장점이 있다. 향후 본 연구에서 개발된 디지털 트윈 기반 SWAT 모델 수문 모의 시스템은 홍수 및 가뭄과 같은 재해에 대응할 수 있는 유역 및 하천관리 대책을 효율적으로 수립하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2111-2116
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• 2008

환경부에서 시행하는 수질오염총량관리제도를 효과적으로 운영하기 위해서는 하천기초자료들과 함께 오염원 자료가 필요하다. 현재 오염원 자료는 체계화되어 있지 않으므로 필요할 때마다 여러 자료에서 뽑아 쓰고 있다. 따라서 GIS를 이용하여 데이터베이스화하여 물수지 모형 및 수질모형의 입력자료와 연계하여 유역의 오염부하량을 산정하도록 할 필요가 있다. 본 연구에서는 영산강유역을 대상지역으로 GIS를 이용하여 각 오염원에 대한 자료 데이터베이스를 구축하였다. 오염원 자료들을 행정구역별, 오염총량관리유역별로 DB를 구축한 후 이를 이용하여 발생부하량을 산정하였으며, 그 결과를 광주광역시 및 전라남도 영산강 오염총량관리 기본계획 보고서의 발생부하량값과 비교하였다. 두 값의 상대오차를 계산한 결과 $0.003{\sim}4.273%$ 정도로써 계산 결과의 차이가 많지 않았다. 발생부하량 산정결과 생활계와 토지계 발생부하량은 영본B에서 가장 높은 값을 보였으며 축산계 발생부하량은 영본E에서 가장 높은 값을 나타내었다. 생활계, 축산계, 토지계발생부하량 합산결과 생활계와 토지계에서 가장 높은 값을 보인 단위유역은 영본B 지역과 축산계에서 가장 높은 값을 나타낸 영본E로서 수질오염 위험지역으로 분석되어 수질관리를 위한 정화시설 및 저류지 조성이 필요할 것으로 판단할 수 있다. 본 연구의 결과를 이용하여 미래 오염부하량을 예측하는데 활용할 수 있을 것이고 물수지 분석을 위한 모델의 입력자료로 활용 가능하며, 하천의 유역관리 및 영산강유역의 오염총량관리를 위한 기초자료로서 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.6-6
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• 2022

최근 수재해에 대응하기 위한 물관리 환경은 기후변화에 따른 홍수 피해 심화와 댐과 하천 시설의 노후화 점증, 하천관리일원화 등 정책적 변화, 그리고 포스트코로나 디지털 혁신 등 복합적 대전환 시대 진입에 따라 복잡다단한 양상을 보이고 있다. 디지털 트윈은 디지털 대전환(digital transformation) 시대 다양한 산업 영역에서 지능화와 생산성 향상을 목적으로 도입되고 있다. 본 국가 시범사업에서는 170 km에 달하는 섬진강 유역 전체를 대상으로 홍수에 대응하기 위한 디지털 트윈 플랫폼(K-Twin SJ)을 구축하고 있다. 본 플랫폼은 국가 인프라 지능정보화 사업의 일환으로 시작되었으며, 공간정보와 시설물 모델링, 홍수 분석 등 수재해에 대응하기 위한 수자원 분야의 다학제적인 강소기업들과 K-water에서 컨소시엄을 구성하여 추진하고 있다. 본 사업의 내용은 섬진강 댐-하천 유역에 대하여 고정밀도 3D 공간정보화, 실시간 물관리 데이터 연계, 홍수 분석 시뮬레이션, AI 댐 운영 최적화, AI 사면 정보 생성, 하천 제방 안전성 평가, AI 지능형 CCTV 영상분석, 간이 침수피해 예측, 드론 제약사항 조사 체계 개발을 포함하고 있다. 물관리 데이터와 하천 시설정보를 트윈 플랫폼 상에서 위치기반으로 시각화 표출하기 위해서는 유역의 공간정보를 3차원으로 구축하는 과정이 필수적이다. 따라서 GIS 기반의 섬진강 하천 중심 공간정보 구축을 위해 유역의 국가 정사영상과 5m 수치표고모형(DEM)은 최신성과를 협조 받아 적용하였으며, 홍수 분석을 위한 하천 중심 공간정보는 신규 헬기에 LiDAR 매핑을 수행하여 0.5m 급 DEM을 신규 구축하였다. 또한 하천 시설물 중 섬진강댐과 79개 주요 하천 횡단 교량과 3개 보 시설을 지상기준점 측량과 드론 매핑, 패턴 방식의 경량화 작업을 통해 트윈에 탑재할 수 있는 시설물 3D 객체 모델을 제작하였다. 홍수 분석을 위해서는 섬진강 유역에 대해 K-Drum, K-River, K-Flood 모델을 구축하였으며, AI 하천 수위 예측 학습 모델을 개발하였다. 섬진강 디지털 트윈 유역 물관리 플랫폼을 통해 데이터 기반의 똑똑한 물관리를 구현하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.322-322
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• 2023

유역의 증발산량 자료는 물순환 과정을 규명하는 매우 중요한 자료 중의 하나이며, 물순환 성분별 명확한 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 설마천 유역(전적비교 수위관측소 기준, 유역면적 8.48km²)의 5개년(2018~2022) 기상관측자료를 이용하여 증발산량을 산정하였으며, 그 외 강우량, 하천유출량, 지하수함양량 자료를 이용하여 물수지 분석도 수행하였다. 증발산량 산정은 세계식량기구(FAO)에서 제시한 Penman-Monteith equation을 적용하여 일별 증발산량을 산정하였으며, 작물의 종류에 따른 계수는 잔디의 경우를 채택하였다. 본 방법을 통해 산정된 증발산량(ET₀)은 기준작물에 수분의 공급에 제한이 없는 상황에서 산정된 기준 증발산량(reference evapotranspiration)을 의미하며, 기준 증발산량을 실제 증발산량으로 변환하기 위해서는 작물계수를 고려해야 한다. 작물계수는 식생의 높이, 알베도, 식생의 저항, 토양으로부터의 증발 등의 영향을 받게 되나, 더욱더 명확하게는 식물에서의 증산을 설명하는 기본 작물계수와 토양에서의 증발을 설명하는 토양계수의 합을 통해 계수를 산정하게 된다. 설마천 유역에 공간적으로 분포된 작물계수를 정확히 산정하기에는 한계가 있으므로 잔디의 경우로 한정하여 산정된 기준증발량은 885.9mm(5개년 평균값)이다. 각 물순환 성분별로 생성된 설마천 유역의 5개년 평균값인 유역평균강우량은 1,307.3mm이며, 하천유출량은 799.7mm(유역평균강우량 대비 61.2%), 실제 증발산량은 469.5mm(유역평균강우량 대비 35.9%, 기준 증발산량 대비 약 53.0%), 유역저류량은 38.1mm(유역평균강우량 대비 2.9%)이다. 유역평균강우량은 3개 관측소(감악산, 설마리, 전적비교) 강우량의 유역평균값이며, 하천유출량은 유역출구의 수위-유량관계곡선식 환산유량, 유역저류량은 과거년(2012~2018)의 지하수 관측자료를 통해 산정된 지하수함양량을 기초로 하였다. 그리고 실제 증발산량은 기준 증발산량 산정값과 전체적인 물수지 분석을 통해 얻어진 값이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.31 no.5
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• pp.358-363
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• 2009

The HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model was applied to the Kyoungan stream watershed to analyze effects of watershed management plans on receiving water qualities. Utilizing BASINS 3.1 GIS program, the Kyoungan stream watershed was divided into 57 sub-basins and model input parameters were obtained, from DEM (Digital Elevation Model), land use type, stream map, and wastewater treatment facilities, etc.. The hydrologic module of the model was validated based on the measured meteorological data and stream flow data. Then the model was calibrated and verified against the field measurements of water qualities, including temperature, DO, BOD, $NO_3-N$, $NH_3-N$, Org-N, TN and TP. In most cases, there were reasonable agreements between measurements and predictions. The validated model was used to analyze the water quality improvements in the main stream of Kyoungan stream according to the watershed management plans in sub-basins, which are three different scenarios: water quality improvement in tributaries through watershed management activities, expansion and up-grade of wastewater treatment plants, and application of first and second scenarios together. It was concluded that expansion and upgrade of wastewater treatment plants would be more effective than watershed management activities. In order to improve water qualities to the satisfactory level, both watershed management and point source control must be required in the Kyoungan stream.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.492-492
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• 2023

담수 생물종 시식역의 보전을 위해 하천 연결성 유지와 회복이 중요하지만, 하천관리에 있어 이를 고려하기 위한 기초자료나 관련 연구가 부족한 실정이다. 특히 인공장벽(artificial barrier) 영향에 대한 대부분의 연구는 어류이동에 초점을 두고 있거나, 그 공간적 범위를 제한하는 경향이 있다. 본 연구는 강과 하천을 연속체 개념으로 접근하여 생태학적 과정을 방해할 수 있는 모든 인위적 구조물을 인공장벽으로 간주하고, 댐과 저수지, 보와 같이 하천의 종적 연결성을 저해하는 3개 유형의 인공 구조물에 대해 공간자료를 구축하였다. 수치지형도로부터 하천중심선과 수리시설물(보), 호소 및 저수지 경계를 교차(intersection) 분석하여 유형별 구조물의 위치 정보를 추출하고, 기존 자료와의 비교·검증을 통해 자료의 신뢰성을 도모하였다. 인공장벽에 대한 공간자료는 구조물의 유형에 따라 국가하천과 지방하천, 소하천으로 구분하고 낙동강 대권역 내 총 195개 표준유역에 대해 밀도(barrier density)를 계산하였는데, 여기서의 밀도는 하천 연장에 대한 총 인공장벽의 수로 정의(barriers/km)된다. 본 연구의 주요 결과는 낙동강 유역 내 인공 장벽의 밀도와 유형, 하천별 공간분포에 대한 정량적 평가를 포함하고 있으며, 이를 기반으로 수생태계 연결성 회복을 위한 하천관리방안을 모색하고자 하였다. 분석 방법과 결과 등 자세한 내용은 발표를 통해 제시될 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.648-651
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• 2007

하천의 정상적인 기능을 회복시켜 하천 생태계 보전과 환경적으로 안정된 하천 조성이 이루어지도록 하기 위해서는 하천을 보다 자연스럽고 지속적으로 관리하기 위한 효율적인 환경유량의 관리가 필요하다. 본 연구의 목적은 수리구조물에 의한 하천유황 및 하천환경의 변화를 분석하는 기법을 제안하는데 있다. 이를 위하여 먼저, KModSim모델을 이용하여 금강수계에 위치한 대청댐과 용담댐의 운영 전후 가정조건하에서 1984년부터 2006년까지 22년간의 유량자료를 수통지점과 공주지점에 대하여 생산한 후, 환경유량 설정 도구로서 호주 eWater CRC에서 개발한 RAP(River Analysis Package)을 이용하여 금강유역의 유황변화를 통계적으로 분석하였다. 본 연구결과는 향후 수질, 서식처 등 하천환경 변화를 포함하여 하천의 건강성 평가를 위한 기초자료로 사용될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.37-37
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• 2018

메콩강 유역은 중국, 미얀마, 라오스, 태국, 캄보디아 및 베트남의 6개국이 공유하는 국제하천으로 각국의 안보, 경제성장 및 발전 등에 밀접한 영향을 주며 유역의 개발과정에서 국가별 개발전략 및 경제발전의 차이, 환경문제에 대한 입장의 차이로 인한 다양한 문제가 발생하고 있다. 특히 상류인 중국의 댐 건설 이후 갈수기에 메콩 강 하류지역의 수위가 매년 하락하는 현상이 발생하면서 중국의 수자원 무기화에 대한 우려가 심화되고 있다. 이와 같은 수자원의 통제는 메콩 강 하류 국가의 홍수나 가뭄조절에 대한 대응을 어렵게 하며 최근 급격한 기후변화로 인한 재난위험의 증가는 이에 대한 우려를 심화시키고 있다. 이에 대한 대응으로 하류 국가들 또한 메콩 강 곳곳에 댐을 건설하려는 계획을 수립하고 있어 메콩 강 유역의 무분별한 댐 건설에 대한 문제들이 제기되고 있다. 이러한 문제의 해결방안 마련을 위해서는 기후변화 또는 유역개발이 사회 경제 및 환경에 미치는 영향에 대한 사전분석이 매우 중요하며 기본적으로 강우-유출해석 시스템의 구축을 통한 사회 경제적 영향에 대한 예측 및 검토는 정책결정 및 수자원관리측면에서 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 메콩강 유역을 대상으로 준 분포형 모형인 SWAT 모형에 전 세계적으로 구축되어 제공되는 범용 공간정보자료 및 기후변화 시나리오를 이용하여 강우-유출해석 시스템을 구축하고 메콩강 유역의 2100년까지의 미래 유출변화를 분석하였다. 이를 위해 메콩강유역을 총 33개의 소유역으로 분할하고 HadGEM의 RCP45 및 RCP85 기후변화시나리오를 소유역별 과거자료를 이용한 임의보정의 과정을 거쳐 적용하였다. 본 연구의 결과는 미래 메콩강 유역개발 및 수자원 관리 및 다양한 시나리오 적용을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 앞서 밝힌바와 같이 현재 메콩 강은 댐에 의한 수자원 통제의 영향이 커지고 있음에도 불구하고 방류데이터 등의 비공개로 이에 대한 영향은 고려하지 못하는 한계가 존재하기에 향후 이와 관련한 시나리오의 적용 등 추가적인 연구 또한 필요하다고 판단된다.