• 교육녹색환경연구
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• 제16권3호
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• pp.61-68
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• 2017

본 연구는 초등학생들에게 체험을 통한 안전교육을 일상적이고 반복적으로 제공하여 안전행동을 습관화하고 위기상황에 대응하는 능력을 제공하기 위해 학교 안전체험교육 공간 운영에 필요한 방안을 제시하기 위한 것이다. 이를 위하여 전라북도 내 안전체험교육 공간 여건과 타시도 사례를 조사하여 학교 안전체험교육 공간을 운영하기 위한 요소로서 장소 및 규모, 체험장 및 거점운영 등을 도출하였다. 이에 대한 적정성을 밝히기 위하여 해당지역의 교사들을 대상으로 설문을 진행하였다. 분석결과 학교 안전체험교육 공간 운영으로 장소와 규모에 있어서 교실 2실 정도를 활용하되 학교 형편에 따라 복도, 다목적실, 체육관 등 다양한 장소를 모색해야 하는 것으로 나타났다. 체험장은 초등학생 맞춤형으로 운영하되 전문적 시설이나 대규모를 요구하는 경우는 전문 안전체험시설을 이용해야 하는 것으로 나타났다. 효율적인 운영을 위하여 거점 학교는 타학교 학생들의 접근이 용이한 곳에 위치하여야 하고 충분한 공간이 있는 학교가 선정되기를 바라고 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.469-469
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• 2012

제주 지역은 대부분 지하수를 이용하고 있으며, 제주 서부지역의 경우, 지하수의 과다한 취수로 인해 지하수 하강은 물론 해수침투현상도 나타나고 있다.(제주미디어 2009.10) 제주지역의 지하수 적정 개발량은 약 97%에 이르고 있어 국지적으로는 지하수 개발이 한계에 이른 것으로 평가된다. 따라서, 농촌용수 공급을 위한 사업이 필요하며, 농업 환경 피해를 최소화할 수 있는 방안이 필요하다. 또한 농촌지역의 도시화에 따라 하수처리장의 농촌지역에도 늘어가고 있으며 이제는 농촌지역과 도시지역이 구분되지 않고 혼합되어 있는 형태로 발전하고 있기 때문에 과거의 농업활동도 변화되고 있으며, 하천에서 취수하는 용수중에서 농업용수로의 사용이 부적합한 용수가 취수되고 있다. 따라서 하수처리수의 농업용수 재이용시스템과 같이 수처리를 이용한 농업용수의 공급방안이 확대될 것으로 판단된다. 한국농어촌공사 농어촌연구원에서는 (주)필로스, (주)블루인바이로먼트엔텍과 함께 글로벌탑 환경기술개발사업의 과제를 수행하고 있으며, 본 연구를 통하여, 고내구성 고기능성의 복합막 기능이 부여된 UF/NF 분리막 소재 및 모듈을 개발하고 전기분해/오존조합에 의한 에너지 절약형 재이용수 공정기술을 개발하여, 판포하수처리장을 Test-bed로 선정하여 개발 기술을 적용하고자 한다. 제주도 한경면 판포리에 위치한 판포하수처리장은 하수재이용 사업을 통해 수처리 및 용수 공급 관로가 설치되어 있으며, 개발한 재이용수를 현지에서 공급 활용할 수 있어, 연구개발에 국한되지 않고 실증 플랜트에서 용수 사용자까지 연결이 가능하여 최적의 입지 연건을 가지고 있다. 개발될 시스템은, 유입조, ECR 반응조, AOPs, 나노버블을 이용한 막세정 시스템, UF/NF 시스템으로 공정이 설계되며, 제염처리는 물론 제주지역의 농업용수로써 안정적인 용수를 확보할 수 있는 시스템을 구축하고 있다. 본 연구개발을 통한 최종 목표는 하수처리장의 방류수 고도처리를 통해 도시, 농촌지역에 필요한 고품질 맞춤형 재이용수로 공급하고, 국내 외 하수 재이용시장으로 진출하는데 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.128-132
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• 2012

물은 생물의 생존을 위해 필수적인 요소로 인류가 시작된 이래로 물을 효율적으로 이용하고 안전하게 관리하기 위한 노력은 계속되어 왔다. 최근 지구 온난화가 주요 원인으로 알려진 국지성 집중호우의 피해는 매우 심각하며, 이로 인해 치수에 대한 중요성은 날로 커지고 있다. 지금까지 사용해 왔던 홍수 예 경보 과정은 특정 지점의 유출량을 예측하기 위해서 강우-유출 모형을 운영하였다. 그러나 물리적 모형의 경우 운영에 필요한 매개변수의 결정과정이 복잡하고, 매개변수 결정을 위해 많은 자료를 필요로 한다. 또한 그 매개변수의 결정과정은 많은 불확실성을 포함하고 있어서 모형의 운영을 위한 전처리과정과 계산과정을 거치는 동안 발생한 오차가 누적되어 결과물 속에는 많은 오차가 포함되어 있다. 본 연구에서는 기존의 홍수 예 경보 시스템의 문제점과 불확실성을 최대한 감소시키고 더 우수한 유출량 예측을 위해 neuro-fuzzy 추론 기법을 이용한 모형인 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)를 사용하여 하천수위를 예측하였다. ANFIS는 신경회로망과 퍼지이론을 결합한 기법으로 신경회로망의 구조와 학습 능력을 이용하여 제어환경에서 획득한 입 출력 정보로부터 언어변수의 membership 함수와 제어규칙을 제어 대상에 적합하도록 자동으로 조종하는 기법이다. 본 연구에서는 ANFIS를 사용하여 탄천 하류에 위치한 대곡교의 수위를 예측하였다. 분석을 위해 2007년부터 2011년까지의 탄천 유역의 관측 강우자료와 수위 자료 중 강우강도와 지속시간, 강우 형태에 따라 7개의 강우사상을 선정하였다. 학습자료 및 보정자료의 변화에 따른 예측 오차를 비교하여 모형의 적용성과 적정성을 평가하였다. 적용결과 입력자료 구성의 경우 해당 시간의 강우량 및 수위자료와 10분 전 강우자료를 이용한 모델이 가장 우수한 예측을 보였고, 학습자료의 경우 자료의 길이가 길고, 최대홍수량이 큰 경우 가장 우수한 예측 결과를 보였다. 본 연구의 적용결과 가장 우수한 모형의 경우 30분 예측 첨두수위 오차는 0.32%, RMSE는 0.05m 이고 예측시간이 길어짐에 따라 오차가 비선형적으로 증가하는 경향을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.213-213
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• 2015

밭에서의 점적 관개를 이용한 노지 재배의 경우 적정 관개 계획 수립을 위해서는 작물 및 토양의 수분 정보에 대한 정확한 파악이 필요하다. 본 연구에서는 밭 토양을 GIS(Geographic Information System)를 통해 격자 형태로 분할하여 작물의 증발산량 및 토양의 수분함량을 모의할 수 있는 격자 기반 토양 물수지 모형을 개발하였다. 본 모형을 통해 작물의 소비수량 및 필요 수량을 파악함으로써 작부기간 중 필요한 관개수량을 제시하는 것이 가능하다. 고도화 기상자료로는 국가농림기상센터에서 운영 중인 고해상도 WRF(Weather Research and Forecasting) 모형에서 생산된 격자 형태의 복사, 온도, 바람, 강수 자료를 사용하였고 고도화 기상자료의 격자 해상도 별로 모의되는 작물 및 토양의 수분 정보 간 비교 및 분석을 실시하였다. 토양 물수지 모형에 입력되는 격자형태의 자료로는 기상, 토성 및 토지이용 자료가 있으며 기상자료의 경우 가로 및 세로의 크기가 각 270, 810, 2430m로 동일한 3가지 경우로 나누어 적용했으며 토성 및 토지이용 자료의 경우 기상 격자의 최소 크기에 맞춰 가로 및 세로의 크기가 각 270m인 격자로 분할하였다. 이와 같은 과정에 의한 모의 결과 각 격자별 작물 증발산량, 토양수분함량 및 관개수량의 일 연별 시계열 자료를 얻을 수 있으며 동시간대 격자별 수문인자 값을 산정하고 위치에 따른 공간적 상호 상관성을 분석하였다. 결과적으로, 고도화 기상자료의 격자 크기에 따른 밭 토양 물수지 분석 결과를 통해 고도화 기상 격자의 규모별 밭 토양 물수지 분석 효용성을 파악하고자 하였다. 더불어, 시험 지역(Test Bed) 선정을 통해 토양수분 및 증발산량을 실측하고 본 모형의 모의 결과와 비교함으로써 검정하는 것을 향후 연구 계획으로 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.251-251
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• 2018

도로설계기준(2012)에 따르면 노면 배수시설은 측구, 집수정, 배수관, 배수구(빗물받이, 맨홀) 등으로 구성되며 중앙분리대 배수에서 구조가 방호벽일 경우 원칙적으로 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수한다. 최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우로 교량 배수시설의 배수능력 부족으로 교량의 노후화, 노면의 체수와 수막현상을 야기한다. 교량 설계 시, 교량의 외관은 점배수에 의한 배수불량으로 막힘부에서의 식물생육, 부식, 배수구의 오염 등으로 심미성에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국토교통부 도로 배수시설 설계 및 관리지침에서는 기존의 집수정으로 유도하여 배수하는 점배수 형태에서 우수의 지체시간을 저감하기 위해 배수구로 즉시 배수되어 배수 효율을 증가시켜주는 선배수시설을 권장하고 있다. 그러나 선배수 구조의 일반적인 내용만을 기술하고 있으므로 보다 상세한 설계기준이 필요하다. 또한 국내에서는 교면 배수를 위한 횡배수구의 배수능력에 관한 설계 개념은 미국의 빗물받이 설계 개념을 그대로 적용하고 있어서 교량 배수시설의 배수능력 증대를 위한 수치 및 수리실험에 관한 기술적인 자료가 부족한 실정이다. 따라서 도로의 흐름해석 및 선배수를 위한 측구 횡배수관의 흐름개선에 관한 구체적인 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 배수로 전반의 유향 분석 및 횡유입관 유입부에서의 상세한 흐름해석과 통수능력을 분석하기 위해서는 수리실험을 통한 연구가 필요한 실정이다. 그러나 최적 횡배수관의 형상 및 간격 설정에 대한 수리실험의 물리적 및 시간적 한계를 극복하기 위해 Fluent 모형(Ansys Workbench 13.0)을 활용한 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 다상유동 해석을 위해 VOF(Volume of Fluid)방법을 적용하였고, 수치해석 방법으로는 비정상류, 난류 모형으로는 standard ${\kappa}-{\varepsilon}$모형을 적용했다. 도로 형상에 따른 우수유출량을 비교 분석하기 위하여 횡경사는 2%로 고정하고 종경사를 2%로 선정하여 수치모의를 통한 배수능력을 분석하고 설계에 직접적인 적용성을 검토하였다. 횡배수관의 간격변화 및 배수공의 위치 변화 등에 따른 차집량을 분석하였으며, 개략적인 수리실험 결과와 수치모의의 차집율을 비교 및 분석하여 Fluent 모형의 적용성을 확인하였다. 또한, 횡배수관의 유입부에서의 유속 변화 및 유출부에서의 유속이 모의가 가능하므로 배수시설에서 보다 정확한 흐름 해석이 가능하여 보다 적정한 배수능력 분석이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.104-104
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• 2023

최근 2017년 청주, 천안의 홍수, 2020년 용담댐 상류와 대청댐 상류의 홍수, 2022년 청주의 도시침수를 비롯한 서울 도심의 침수피해와 같은 홍수 발생은 지역의 국민들에게 막대한 재산상의 피해를 입히고 있다. 국가적 차원에서 치수의 목적을 달성하고 경제적으로 적절한 규모의 수리구조물을 설계하기 위해 하천의 주요지점에 대한 신뢰성 있는 설계홍수량의 제시는 반드시 필요한 현실에 직면해 있다. 특히 해당 지점의 수리시설물은 점빈도분석에 의한 설계홍수량을 적용하나, 관측자료가 없는 미계측 지점에 위치한 수리시설물은 지역빈도분석에 의한 설계홍수량을 산정하여 적용해야 한다. 이에 본 연구에서는 금강 유역을 대상으로 점빈도분석과 지역빈도분석에 의한 설계홍수량 결과를 비교·분석하고자 한다. 지역빈도분석을 위한 수위관측소의 선정은 금강유역 80개 수위관측소 중 장기간 연최대홍수량 자료가 있고 유량자료의 연결성 및 신뢰성이 확보된 46개수위관측소를 대상으로 하였다. 46개 수위관측소의 연최대홍수량 계열을 대상으로 동질성, 독립성 및 이상치 검정을 수행하였으며, 세 가지 검정 모두 적절한 수위 관측소 지점은 36개 지점으로 분석되었다. 36개 수위관측소의 기본통계치(평균, 표준편차, 분산, 왜곡도 및 첨예도)를 산정한 후 3변수 Gamma 분포 계열인 GEV, GLO, GPA의 확률 분포를 적용하였다. 확률 분포별 매개변수는 전산화를 통해 L-모멘트의 차수를 0~4까지 변화시켜 LH-모멘트법에 적용하였다. LH-모멘트법에 의해 산정된 확률 분포들의 매개변수를 적용하여 적합도 검정을 수행하였다. 지역빈도분석을 위해 36개 수위관측소를 K-Means clustering 방법을 통해 4개 지역으로 구분하였다. 이를 통해LH-모멘트의 적정차수와 확률 분포에 따른 점빈도분석(지점 대상)과 지역빈도분석(지역 대상) 결과인 설계홍수량을 산정하였으며, 점빈도분석과 지역빈도분석에 의해 산정된 설계홍수량간의 분석결과를 제시하였다. 본 연구를 통해 수리구조물 설계 시 안정적인 조건 제시 및 관리체계 구축에 기여하고 방재대책 수립 시 경제·사회적 요소를 반영한 합리적 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.483-483
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• 2023

2020년 8월 섬진강 유역에서 100년 빈도 이상의 대홍수가 발생함에 따라 제방이 붕괴되거나 하천 범람이 발생하는 피해가 발생하였다. 8월 홍수를 대상으로 섬진강 본류 남원(신덕리) 수위국에서 기존의 수위-유량 관계 곡선식(이하 Rating curve)의 최대 적용 가능 수위는 2.53m 이지만, 해당 기간 첨두 수위는 10m 이상을 기록하였다. 이러한 대홍수의 경우 기왕의 관측데이터가 없을 뿐만 아니라 기존의 Rating curve를 외삽하여 활용하는 것에도 한계가 있어 간접적으로 유량을 산정할 수 있는 기법이 필요하다. 본 연구에서는 이와 같이 유량측정이 어려운 지점을 대상으로 주어진 유량에 대하여 수위를 재현할 수 있는 K-water에서 개발된 K-River모형(1차원 하천수리해석모형)과 Monte Carlo 시뮬레이션 기법을 활용하여 간접적으로 유량을 산정할 수 있는 기법을 개발하였다. 개발된 방법론은 고수위 구간에 대한 Rating curve의 불확실성으로 인하여 본류와 지류의 유입량 추정이 어려웠던 섬진강 요천 합류부에 적용하였다. 대상구간은 본류(섬진강) 26km 및 지류(요천) 15km로 구성되어 있으며, 본류와 지류의 상류인 수위국 남원(신덕리) 관측소와 남원(동림교) 관측소에는 각각 기존의 Rating curve가 존재한다. 불확실성이 높은 Rating curve의 고수위 구간에 대한 매개변수를 조정하여 다수의 Rating curve를 생성하고, 이를 기반으로 관측수위를 다수의 상류 시계열 유량자료(경계조건)로 환산하였다. 다음으로 이 유량자료를 기반으로 앙상블 모의를 수행 후 대상구간의 중간지점에 위치한 수위국(고달(고달교) 관측소, 송동(요천대교) 관측소, 곡성(금곡교) 관측소)에서 수위재현성(NSE, RSR등 활용)을 평가하여 최적 샘플 추출을 추출하였다. 추출된 샘플로부터 상류 경계지점의 적정 Rating curve 선정과 각 지점에서의 시계열 수위 및 유량을 역으로 추정하였다. 이를 통해 실제 유량측정결과 없이도 간접적으로 신뢰도 높은 유량 자료를 확보할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 향후 수자원의 효율적 관리 및 홍수관리를 위하여 효율적으로 활용이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국가스학회지
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• 제28권2호
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• pp.24-31
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• 2024

화학 산업에서는 각종 화학제품 생산 중에 폭주반응으로 인해 화재·폭발이 끊임없이 발생하고 있다. 이를 예방하기 위하여 많은 연구가 진행되었으며, 각 물질에 대한 폭주반응의 가능성을 검토하고 이상 반응에 대비한 연동장치를 설치함으로써 화재·폭발에 대비하고 있다. 그러나 법적, 기술적 안전장치에도 불구하고 매년 폭주반응으로 인한 사고는 여전히 발생하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 스티렌모노머 반응기 화재·폭발사고 사례를 바탕으로 폭주반응 시 배출 용량을 실험, 시뮬레이션 및 그래프를 통하여 검토하였다. 일반적으로 계산되는 화재 식과 다르게 급격한 압력 및 온도 증가하는 폭주반응 시에는 단일 상이 아닌 2상(2 Phase)으로 배출되기 때문에 파열판의 크기 역시 증가하여야 하며, 압력용기 상부에 파열판이 설치되기 전 오리엔테이션 조절을 통해 위치 조정이 필요함을 알 수 있었다.

• 농업생명과학연구
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• 제46권3호
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• pp.129-141
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• 2012

본 연구에서는 농촌 소하천의 적정 환경유지용수 산정을 위한 기초조사로 경상남도 고성군 하이면 와룡리에 위치한 봉현저수지를 수원으로 하는 봉현천과 하이저수지를 수원으로 하는 석지천을 시기적 우기이면서 농번기인 2011년 3월에서 9월까지 총 7회에 걸쳐 8개 지점을 선정하여 하천조사와 수문, 수질 모니터링을 실시하였다. 관개기와 비관개기로 구분하여 유량측정을 분석한 결과, 관개기는 선행강수량이 비교적 많았으나 7월을 제외한 기간에 대부분의 측점지점에서 유량을 측정할 수 없을 만큼 하천이 메말라있었고 비관개기에는 선행강수량이 적거나 없어 전 측점지점의 계측이 불가능했다. 유량의 차이가 수질의 변화에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위해 수질항목들의 변화양상을 살펴보고자 수질관측지점별 pH, BOD, COD, TOC, SS, T-N, T-P 등 총 7항목에 대한 상관분석을 실시하였다. 하이저수지의 경우 탁도와 T-N, 및 탁도와 BOD의 상관계수가 각각 0.771 및 0.781로 유의수준 0.05에서 유의함을 나타내었고, 봉현저수지의 경우 TOC와 T-N의 상관계수가 -0.769로 유의수준 0.05에서 유의한 음의 상관관계를 나타내었다. 그러나 전체 조사기간 중 7월만 전 하천지점에 대해 수질시료를 채취할 수 있었고 그 외 기간은 결측값이 존재하여 정밀한 분석이 불가했다. 이는 농촌 소하천의 건천화 현상으로 하천 유지용수의 부족을 나타내며 향후 지속적이고 장기적인 현장 모니터링을 통해 농어촌환경용수 공급을 위한 적정 유지유량 산정의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 농업생명과학연구
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• 제45권6호
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• pp.237-249
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• 2011

본 연구에서는 농촌 소하천의 적정 환경유지용수 산정을 위한 기초조사로 경상남도 고성군 하이면 와룡리에 위치한 봉현저수지를 수원으로 하는 봉현천과 하이저수지를 수원으로 하는 석지천을 대상으로 시기적 우기이면서 농번기인 2010년 5월에서 10월까지 총 6회에 걸쳐 18개 지점을 선정하여 하천조사 및 유량 모니터링을 실시하였다. 그 결과 선행 강수량이 많을 경우 하천의 전 구간에 유량이 증가하였고, 선행 강수량이 적거나 없는 경우에는 계측이 불가능할 정도로 하천이 메말라 있었다. 각 하천의 상류부의 경우에는 항시 일정량의 유량을 확인 할 수 있었는데 이는 댐 침윤에 기인한 것으로 추정되었다. 유량 프로파일을 작성한 결과 봉현천 하류부 2,000 m 지점과 3,500 m 지점, 석지천 하류부 1,200 m 지점에서 주변 참다래 과수원의 관개용수 양수, 참다래 보관 및 선별공장에서의 취수 및 관측지점 상류부의 연속적인 보의 영향으로 유량이 감소하는 것을 확인할 수 있었고, 봉현천 하류부 4,200 m 지점에서는 유량이 증가하였는데 이는 배수로를 통한 유출수의 유입에 의한 것으로 추정되었다. 향후 지속적이고 장기적인 현장 모니터링을 통하여 농어촌환경용수 공급을 위한 적정 유지유량을 산정하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.