• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.694-698
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• 2005

본 연구에서는 우리나라 5대강 유역에 대한 홍수예경보시스템의 홍수추적방법으로 이용되고 있는 물리적인 모형인 저류함수법의 한계점을 극복하고, 영산강 유역의 본류를 대표하는 나주지점과 황룡강 유역을 대표하는 선암지점에 대하여 유역의 수문학적 구조를 나타내지 않는 인공신경망 이론을 이용하여 강우-유출 과정의 비선형 모형을 개발하였다. 또한, 신속한 홍수유출량 예측과 예측 결과에 따른 현장 적용이 가능하도록 CS(Client-Server) 기반에서 인공신경망에 대한 원시코드(source code)를 GUI(Graphical User Interface)화하여 홍수예측시스템(Flood Forecasting System : FFS)을 개발하였다. 본 연구결과 나주지점에서는 Model II의 ANN_NJ_9 모형이 선암지점에서는 Model III의 ANN_SA_9 모형이 강우-유출 특성을 가장 잘 반영하였다. 또한, 본 연구에서 개발한 GUI_FFS에 대하여 기 확보된 2004년도 강우 및 유출량 적용한 결과 0.98이상의 $R^2$값을 보임으로서 향후 수자원 및 하천계획 수립과 그에 따른 운영 및 관리에 효율성을 더할 수 있을 것이라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권3B호
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• pp.283-296
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• 2008

본 연구에서는 현재의 하천상태를 진단할 수 있는 도시하천 평가기법을 제시하였다. 이를 위해 국내 외 하천평가에 대한 문헌 및 연구자료를 조사하고 비교 분석하였으며, 예비하천조사를 실시하고 도시하천의 특성 및 하천의 치수기능 등을 고려하여 하천의 상태를 평가할 수 있는 평가인자를 도출하였다. 도시하천 평가기법은 상위단계, 중간단계, 하위단계의 3단계로 구성하였다. 상위단계에서 하천의 기능을 고려하여 제방, 하천, 생태환경의 3개 특성으로 구분하고, 중간단계에서는 3개 특성이 변형되고 훼손된 정도를 설명할 수 있는 10개의 평가부문(제방, 수로, 흐름, 하상, 비인공화 정도, 저수로변과 홍수터, 하천주변, 동물상, 식물상, 수질)으로 나누었으며, 하위단계에서는 도출된 53개의 평가항목을 구성요소로하여 단계적 평가가 가능한 평가기법을 제시하였다. 특성간, 평가부문간 가중치를 산정하기 위하여 하천전문가를 대상으로 설문조사를 실시하고, 이를 AHP(Analytic Hierarchy Process)를 이용하여 분석하였다. 하천의 규모와 복원정도를 고려하여 수원천, 안양천, 중랑천을 대상하천으로 선정하고 평가를 실시하여 도시하천 평가기법의 적용성과 평가정보의 가치 수준을 확인하였다. 평가결과는 항목지수, 부문지수, 특성지수, 총괄지수 및 평가등급으로 하천의 상태를 나타냈다. 본 연구에서 제시한 하천평가기법에 따른 하천평가결과는 하천이 변형되고 훼손된 부분과 정도를 파악함으로써 도시하천의 복원과 관리에 필요한 기초자료로 활용되어 질 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2012

기후변화로 나타나게 될 댐 저수지의 수질 및 생태환경 변화에 대한 분석은 국가 수자원관리 측면에서 우선적으로 대비해야할 중요한 문제로써, 수자원을 안정적이고 효과적으로 관리 및 활용하기 위해서 기후변화로 인한 댐 저수지의 수환경 변화의 정확한 분석과 취약성 평가가 필수적이다. 이러한 기후변화로 인한 신뢰성 있는 영향평가를 위해서는 기후변화시나리오 분석, 댐 유역의 오염물질 유출을 시 공간적으로 해석할 수 있는 유역 모델과 댐저수지로 유입된 이후 오염물질 거동 분석을 위한 저수지 모델이 필요하며, 특히 다양한 기후변화 시나리오하에서의 미래 전망과 발생가능한 취약성을 예측 및 평가하는 기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 총 7개의 다목적댐 유역과 저수지에 대하여 기후변화로 인한 신뢰성이 있는 영향평가를 위해서 기후변화 시나리오의 상세화를 통한 상세지역의 기후예측, 댐 유역 모형에서의 유출, 토사 및 오염물질예측과 저수지모형을 통한 미래의 저수지내 오염/영양물질순환 및 분포예측을 통해 기후변화에 의한 다목적댐 취약성을 평가하고자 한다. 총 7개의 다목적댐 유역의 기후변화 시나리오 적용에 따른 유출변화 및 하천수질 전망을 위해 인공신경망 방법에 의해 상세화된 기후자료를 검보정된 SWAT 모형에 적용하였다. 이때, 기준년에 해당하는 Baseline 기간은 인공신경망 학습기간(1990-2010)과 동일하게 모의하였으며, 미래 분석기간 역시 마찬가지로 2011-2040, 2041-2070, 2071-2100의 3개 기간으로 구분하였다. 또한, 미래 전망결과에 대한 분석은 각 30년 일별 모의결과에 대한 월 평균, 계절 평균으로 분석하였다. 유출변화 전망은 댐유역별 월별 총유입량 변화와 함께 유황분석을 통해 미래 댐유입량에 대한 규모 및 변동성 분석을 실시하였으며, 하천수질 변화 전망을 위해 호소유입 하천의 Sediment, TN, TP 월별 오염부하량 변화 분석을 실시하였다. 또한 댐유입 총량에 대한 변동성을 분석한 후, 저수지수질모델의 입력경계조건에 해당하는 각 댐저수지 유입 하천의 미래 유출량 및 수질농도 변화를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.463-463
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• 2022

도시하천은 급속한 경제성장과 개발 등 여건변화에 따라 크게 변화되어왔다. 이에 하천은 본연의 모습과 가치를 잃고 인공적인 모습으로 변해 하천의 주요 기능인 자정작용, 생태계 건강성 유지 등의 기능을 잃고 도시 활동에 따른 오염물질에 노출되어가고 있는 실정이다. 이로 인한 부정적인 영향으로 도시민의 삶의 질과 만족도 또한 하락되고 있다. 본 연구에서는 부산의 대표하천인 수영강을 대상으로 도시하천 수질 개선을 위한 도시민의 지불의사를 추정하였다. 비시장가치를 추정하기 위해 조건부가치측정법(CVM, Contingent Valuation Method)을 적용하여 수질개선에 따른 지불의사(WTP, Willingness To Pay)를 파악하고 경제적 가치를 추정하였다. 가상시나리오는 EPA, water quality ladder의 개념을 이용하여 현재 수영강 수질이 오염된 물(4등급)이라고 가상시장을 설정하고 낚시가 가능한 수준(2등급)까지 개선을 시키고자 할 때의 지불의사를 물었다. 이때 지불수단은 기부금의 형태로 연 1회 향후 5년간 지불기간을 설정하였다. WTP 모형추정은 KDI에서 제시하고 있는 로지스틱분포 함수와 스파이크 모형을 사용하여 WTP를 추정하였다. 스파이크 모형의 추정결과 평균 지불의사액은 12,255원으로 부산광역시 전체 가구 수인 1,392,291가구(2019년)에 적용할 경우 향후 5년간 연 170억 원의 재원을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 지불의사 추정결과 수영강 인접 지역주민의 지불의사가 높게 추정되었고, 부산시민이 수영강을 자연과 생태보전 기능하천으로 인지하고 있음(56.5%)을 고려 할 때, 하천환경개선을 통한 지불의사의 상승은 도시하천 가치 향상이 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 도시민의 기대수준 충족과 더불어 도시하천 가치상승을 위한 부족한 재원까지도 조달 할 수 있는 방안의 기초를 마련 할 수 있을 것이라 판단된다.

• 청정기술
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• 제25권4호
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• pp.302-310
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• 2019

호기조와 혐기/무산소조를 직렬로 연결한 인공습지를 이용하여 크게 오염된 하천수를 처리하였다. 호기조는 자연 공기 배출 시스템을 통하여 공기가 연속적으로 공급되어 호기성 상태가 유지되었다. 인공습지의 성능에 영향을 미치는 최적의 영향인자를 조사하기 위하여 체류시간을 다르게 한 5개의 파일럿 플랜트를 사용하였다. 호기조에서 BOD (biochemical oxygen demand)와 COD (chemical oxygen demand)의 제거율은 1차 반응 속도식을 나타내었고, COD 제거 속도 상수는 BOD보다 약간 낮았다. 온도 의존성은 COD (θ = 1.0079)와 BOD (θ = 1.0083)제거에 대한 값이 거의 동일했으나 T-N 제거의 온도 의존성(θ_N)은 1.0189로 다소 높게 나타났다. SS제거율은 98%로 높았고 수력학적 부하 속도(Q/A)가 증가함에 따라 제거 효율이 증가하는 경향을 보였다. 혐기/무산소조에서 BOD와 COD 제거의 주요 메커니즘은 호기조와 완전히 다르게 나타났다. 혐기/무산소조에서 COD와 COD는 생물학적 탈질을 위한 탄소원으로 공급되었고 T-P는 혐기/무산소조 내의 orthophosphate와 자갈 사이의 양이온 교환에 의해 제거되는 것으로 조사되었다. 인공습지는 여과된 고형물에 의해 막힘 없이 성공적으로 운영되었고 고형물들은 매우 빠르게 연속적으로 분해되었다.

• 대한지리학회지
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• 제42권1호
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• pp.121-132
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• 2007

본 연구는 금강하구에서 인공구조물 축조로 인해 야기된 수심 변화의 시 공간분포 특성을 평가하고자 한다. $1979{\sim}2004$년 해도로부터 수심 데이타를 추출하여 GIS환경에서 퇴적층의 변화추세가 평가되었다. 하구둑 전면과 장항항-군산내항 사이의 공사중인 인공섬 북측, 개야수로 일부, 대죽사주 등 대부분의 연구지역에서 1979년에 비해 2m이상 퇴적층이 쌓이면서 수심이 얕아진 경향이 나타나 하구역이 점점 더 퇴적작용이 우세한 환경으로 변이되는 것이 확인된다. 하구둑-군산내항 수역에서 수심이 얕아진 지역이 79%, 깊어진 지역이 21%로 이 구간의 퇴적양상이 가장 문제가 되고 있다. 하구둑을 통한 하천수의 유출이 진행되는 방향에 위치하는 군산내항을 거쳐 개야수로에 이르는 하구 내측에 퇴적이 집중되고 있어 하구둑의 건설 이후에도 하천으로부터 퇴적물 공급이 완전하게 차단되지 않고 하천유로를 통해 지속적으로 공급되는 것을 확인할 수 있었다. 이 연구는 하구 둑이 건설된 이후 연구지역에서 전체적으로 침식보다는 퇴적 작용이 우세하다는 기존의 연구에서 나아가 인공구조물과 연계되어 퇴적과정이 활성화되는 지역과 그렇지 못한 지역의 공간적 변이를 규명하였다. 결국 GIS 기반의 수심환경 평가가 기존의 미시적 인 데이터에 의거한 퇴적환경 연구결과를 객관화하고 정량적인 근거를 제시하는 도구로 활용될 수 있었다.

• 한국공간정보시스템학회 논문지
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• 제10권4호
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• pp.27-35
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• 2008

현재 시행되고 있는 하천의 정비는 하천 고유의 특성을 간과한 채 이용적 측면에서 진행되고 있으며 그 결과 하천의 인공화 및 생태계의 악영향이 심화되고 있다. 친환경적인 하천 복원의 개념이 국내에 도입되었고 이를 위한 기술 개발 연구가 진행 중이지만 현재 인위적인 하천교란의 요인과 하천교란에 따른 영향 등의 정량적 평가 기술의 수립은 아직 미흡한 상태이다. 이러한 정량적 평가 기술의 수립을 위해서는 하천 교란의 요인 및 그 영향을 판단하기 위한 하천의 변화 양상 분석이 우선되어야 한다. 이를 위해 항공사진 및 GIS기법을 이용하여 국내 주요 하천의 교란에 따른 하천의 평면 변화 양상을 조사하고 분석함으로써 하천교란 조사기술 개발에 응용할 수 있는 방안을 제시하고자 하는 연구가 선행된 바 있다. 본 연구에서는 하천 교란이 발생한 댐 하류의 지역을 추가로 선정하여 선행 연구와 같은 방법으로 하천 교란 실태를 분석함으로써 GIS를 이용한 하천 교란 실태 분석 방법의 효용성을 확인하고자 하였다. 연구 결과 하천의 변화 양상을 확인하였으며 대상 하천의 사행도 및 저수의 구체적인 제반 수치를 제시할 수 있었다. 또한 분석 결과를 바탕으로 현재 이루어지고 있는 하천의 정비 및 복원 사업이 하천의 흐름에 어떠한 영향을 미치는 지 예측을 가능하게 하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 GIS기반의 하천 교란 평가 기법 정립을 위한 추가 연구가 필요하며, 이를 통하여 보다 효율적인 하도 안정문제에 관한 대책 수립 및 친환경적 하천 복원이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.561-564
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• 2010

하천의 본류와 1개 이상의 지류가 만나는 합류부에서는 본류 흐름과 지류 흐름이 충돌함에 따른 흐름 정체가 빈번하게 일어난다. 이로 인하여 태풍이나 집중호우 시 유속저하와 수위증가로 통수능이 크게 저감되어 홍수피해위험이 크게 증가하는 경향을 보인다. 도류제는 흐름의 원활한 소통을 위하여, 흐름방향을 조정해주는 인공구조물로서 수제의 한 종류이며, 합류부에서의 흐름 정체현상을 해소할 수 있는 한 방법으로 알려져 있으나, 국내에서는 도류제의 적용이 주로 해안의 사빈방지 등에 이루어지고 있으며, 하천의 합류부에서의 적용사례를 찾아 보기는 힘들다. 이 연구에서는 본류와 지류가 만나는 합류구간을 지닌 자연형 사행하천을 대상으로 한 수리모형 실험장치를 이용하여, 도류제의 합류부의 흐름개선 효과를 분석하였다. 수리모형실험의 조건은 도류제 설치 전 후, 도류제 길이 변화에 따라 구성되었으며, 실험결과 도류제의 설치는 본류흐름, 지류흐름, 합류 후 흐름의 수위, 유속, 흐름방향 등의 흐름 특성을 변화시켰다. 특히, 실험조건에 따라 하도의 통수능 증대효과가 다르게 나타났으며, 도류제 설치길이에 따른 변화를 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 하천 합류부에 도류제 등의 홍수저감시설을 적용할 시 합류부의 수위 및 유속 등의 수리특성 변화를 예측함으로 합류부 흐름개선을 위한 하천개수계획 등에 유용한 자료로 활용될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1274-1278
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• 2010

우리나라는 국토의 60% 이상이 산지로 구성되어 있다. 현재 국내에서는 홍수유출 해석 시 집중형 모형을 주로 이용하고 있다. 집중형 모형은 대개 유역 최하류 지점의 유출구를 기준으로 홍수유출 해석 모형의 매개변수 추정 및 검증이 이루어지며, 유역의 매개변수를 소유역별로 동일하게 가정하여 입력 자료를 구성한다. 따라서 산지하천 유역의 홍수유출 해석 및 예측 시 경사가 급하고 고도가 높으며 집중시간이 빠른 산지하천의 지형적 요소 및 특징을 적절히 고려하지 못하여 정확한 예측 및 해석을 하는데 어려움이 발생한다. 분포형 모형은 하나의 유출구가 아닌 임의의 지점에서 홍수유출 해석이 가능하며, 강우자료 입력 시 유역 평균강우가 아닌 분포형 강우, 즉 역거리자승법, 크리깅 기법 등을 사용하여 분포형 강우로 변환한 지점강우와 레이더 강우를 사용하여 보다 정확한 홍수유출 해석이 가능하다. 그리고 분포형 모형은 입력하는 모든 매개변수를 지형 자료에서 추출하여 사용하기 때문에 인공적인 해석을 배제할 수 있어 인위적인 오차를 줄일 수 있다. 본 연구에서는 평창강 상류유역을 시험유역으로 선정하여 연구를 수행하였으며, 분포형 모형의 하나인 $Vflo^{TM}$를 사용하여 홍수유출해석을 수행하였다. 지형자료만을 사용하여 특정 지점이 아닌 유역 내 임의 지점의 홍수유출량과 집중시간, 홍수위를 산정할 수 있어 산지하천에서 돌발적으로 발생하는 홍수를 신속하게 예측할 수 있었다. 또한 임의의 지점에서의 설계홍수량을 손쉽게 산정하여 수공구조물 설계 시 이용할 수 있으므로 홍수에 의한 인적 물적 피해를 최소할 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.48-48
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• 2018

하천생태계가 호수나 습지생태계와 비교하여 갖는 가장 큰 특징은 '흐름'이 강하게 존재한다는 점이다. 댐과 보 등의 인공물은 하천 내 흐름을 변화시키고, 유량을 조절함으로써 하류에서의 퇴적물 축적, 입자크기, 강의 경사 등의 환경적인 요인이 변화하게 된다. 낙동강 하류는 상류부에 설치되어 있는 안동, 임하, 합천, 밀양 및 남강댐 등 다목적댐과 그 사이에 설치된 보에 의해 지속적으로 하천 유량이 조절되고 있다. 댐/보와 하구둑이 연계된 정체성 조절하천 시스템인 낙동강의 경우, 기후변화와 그에 따른 강우패턴의 변화에 직접적인 영향을 미친다. 특히, 다기능보는 하천을 횡단하는 수공구조물로써 보의 수문운영 방식에 따라 유량이 변화하여 하상변동 및 유사이동 형태의 변화 가능성이 있다. 그러나 기후변화에 따른 유출량 변화와 하상변동을 연계하여 분석한 연구는 매우 드물기 때문에 본 연구가 충분히 가치가 있다고 판단된다. 본 연구에서는 낙동강 유역의 구미보 하류와 칠곡보 구간에서 미래기후시나리오를 예측하여 SWAT 모형에 적용하여 수문모의를 통한 유출량 분석을 수행하였다. 미래 유출량 분석결과를 하상변동 모델인 GSTARS의 입력자료로 적용하여 유출량 변화에 따른 하상변동 양상을 분석하고자 하였다. GSTARS 모델의 수류튜브와 유사량 공식을 적용하여 연구구간에서의 최심하상고 분석과 주요지점에서의 횡단면 사행분석을 수행하여 유출량 변화에 따른 하상의 변화와 그에 따른 수리계수들의 변화를 분석하였다.