• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.187-191
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• 2011

현재 국내 하천은 급격한 산업화 도시화 및 하천의 난개발로 인해 하천 고유의 자연성이 훼손되어 수질오염이 심각한 경우가 많으며, 특히 저 갈수기에는 하천 수량이 부족하여 하천수질이 더욱 악화되는 실정이다. 이러한 원인은 우리나의 개발 우선주의에 의한 하천의 난개발 및 인식 부족이 주 원인으로 이를 개선하기 위한 노력이 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 섬진강 본류구간을 연구대상 구간으로 선정하여 목표수질 달성 및 생태건강성 확보를 위한 하천유지유량 산정을 위해 Qual2K 모형을 적용하였다. 섬진강은 국내의 타하천에 비해 생태 건강성이 뛰어난 편이며, 수질 또한 양호한 상태로 섬진강의 자연성 보전 및 유지가 반드시 필요한 실정이다. Qual2K는 미국환경청(US-EPA)에서 개발한 모형으로 Qual2E 모형의 단점을 보완한 것으로 사용자가 하천의 지형 특성을 충분히 반영할 수 있으며, 정확한 오염원의 유출입 지점을 특정할 수 있으며, 수질 반응을 개선한 모델이다. QUAL2K 모델에 이용된 오염원 및 부하량은 제2단계 섬진강 수질오염총량제의 값을 이용하였으며, 섬진강의 생태건강성 유지를 위한 하천유지유량의 산정은 수질오염총량제에서 제시한 목표수질보다 강화된 목표수질을 만족할 경우의 유량을 하천유지유량으로 설정하여 추정하였다. 수질모의는 섬본E, 섬본D의 BOD 목표수질이 1.2mg/L일 경우에 대해 모의를 실시하였으며, 그 결과 BOD 농도 1.0mg/L의 청정수는 섬진강댐에서 $0.5m^3/s$, 주암댐에서 $1.0m^3/s$의 유지수를 도입할 경우 섬본E, 섬본D지점에서 BOD 1.2mg/L를 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국지리정보학회지
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• 제15권3호
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• pp.1-12
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• 2012

본 연구에서는 비점오염원 평가에서 기대평균농도 적용에 필요한 토지피복 클래스를 추출하기 위해 Landsat TM 영상의 근적외선밴드 자료를 이용하여 농경지를 논과 밭으로 분류하였다. 환경부의 대분류와 중분류 자료를 이용하여 영상에서 분류한 토지피복도의 정확도를 평가한 결과, 각각 83.96%와 78.41%로 높은 정확도를 확보할 수 있었다. 그리고 영상분류를 통해 추출한 토지피복도를 기초로 하여 유출곡선지수와 직접유출을 평가한 결과 동복댐과 동복천 유역이 높게 분석되었다. 또한 유역별 기대평균농도 분석에서는 BOD, TN, TP 모두 겸백 수위표와 보성강상류 유역이 높게 나타났으며, 직접유출과의 조합을 통한 비점오염원 분석에서도 겸백 수위표와 보성강 상류 유역이 높게 분석되어 비점오염원 관리를 위한 중점 대상지역으로 선정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.611-611
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• 2012

지구온난화에 따른 기후변화로 인해 자연재해는 빈번히 발생하고 있으며, 그 피해규모는 증가하고 있는 추세로 나타나고 있다. 이로 인하여, 최근 빈발하는 집중호우에 의한 자연재해는 생명과 재산에 직접적인 피해를 입히게 된다. 따라서, 기후변화에 따른 강수량 특성이 반영된 홍수량 및 홍수위 산정은 미래 기후변화가 유역에 미치는 영향을 파악하고, 이 치수 계획수립 등의 수자원 계획에 있어 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 미래 기후변화가 섬진강 유역의 수리 수문학적 변화에 미치는 영향을 평가하고자 국가하천인 섬진강(송정수위표~섬진강댐 하류)을 포함한 섬진강 유역의 중하류부에 위치한 요천(섬진강 합류점~이백교), 보성강(섬진강합류점~주암댐 하류) 구간을 모의대상으로 선정하고 모형을 구성하였다. 기상청에서 제공하는 KMA-RCM 기후자료를 바탕으로 목표기간(목표I :1979~2008년, 목표 II:2011~2040년, 목표 III:2041~2070년, 목표 IV:2071~2100년)에 따라 HEC-HMS를 이용하여 홍수량을 산정하였고, 이를 HEC-RAS에 적용하여 기후변화에 따른 홍수위 변화를 대상 유역의 유역출구점인 송정 수위관측소를 기준으로 산정 및 검토하였다. 산정된 결과를 섬진강 유역의 기 수립된 계획과 비교 검토를 하였으며, 목표기간별 홍수량 및 홍수위 변화양상을 제시하였다. 본 연구결과는 기후변화 시나리오를 고려한 목표기간별 수공시설물의 방재기준 개선 방안 및 재설정 기준 마련에 있어 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.143-143
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• 2023

최근 대청댐('17), 평림댐('19) 등 광역 취수원에서 망간의 먹는 물 수질기준(0.05mg/L 이하) 초과 사례가 발생되어, 다수의 민원이 제기되는 등 취수원의 망간 관리 중요성이 부각되고 있다. 특히, 동절기 전도(Turn-over)시기에 고농도 망간이 발생되는 경우가 많은데, 현재 정수장에서는 망간을 처리하기 위해 유입구간에 필터를 설치하고 주기적으로 교체하는 방식으로 처리하고 있다. 그러나 단기간에 고농도 망간 다량 유입 시 처리용량의 한계 등 정수장에서의 공정관리가 어려워지므로 사전 예측에 의한 대응 체계 고도화가 필요한 실정이다. 본 연구는 광역취수원인 주암댐을 대상으로 망간 예측의 정확도 향상 및 예측기간 확대를 위해 다양한 머신러닝 기법들을 적용하여 비교 분석하였으며, 독립변수 및 초매개변수 최적화를 진행하여 모형의 정확도를 개선하였다. 머신러닝 모형은 수심별 탁도, 저수위, pH, 수온, 전기전도도, DO, 클로로필-a, 기상, 수문 자료 등의 독립변수와 화순정수장에 유입된 망간 농도를 종속변수로 각 변수에 해당하는 실측치를 학습데이터로 사용하였다. 그리고 데이터기반 모형의 정확도를 개선하기 위해서 성층의 수준을 판별하는 지표로서 PEA(Potential Energy Anomaly)를 도입하여 데이터 분석에 활용하고자 하였다. 분석 결과, 망간 유입률은 계절 주기에 따라 농도가 달라지는 것을 확인하였고 동절기 전도시점과 하절기 장마기간 난류생성 시기에 저층의 고농도 망간이 유입이 되는 것을 분석하였다. 또한, 두 시기의 망간 농도의 변화 패턴이 상이하므로 예측 모델은 각 계절별로 구축해 학습을 진행함으로써 예측의 정확도를 향상할 수 있었다. 다양한 머신러닝 모델을 구축하여 성능 비교를 진행한 결과, 동절기에는 Gradient Boosting Machine, 하절기에는 eXtreme Gradient Boosting의 기법이 우수하여 추론 모델로 활용하고자 하였다. 선정 모델을 통한 단기 수질예측 결과, 전도현상 발생 시기에 대한 추종 및 예측력이 기존의 데이터 모형만 적용했을 경우대비 약 15% 이상 예측 효율이 향상된 것으로 나타났다. 본 연구는 머신러닝 모델을 활용한 망간 농도 예측으로 정수장의 신속한 대응 체계 마련을 지원하고, 수처리 공정의 효율성을 높이는 데 기여할 것으로 기대되며, 후속 연구로 과거 시계열 자료 활용 및 물리모형과의 연결 등을 통해 모델의 신뢰성을 제고 할 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.381-381
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• 2021

영산강 유역은 타수계에 비해 농경지 비율이 높으며, 영산강 하류에는 나주평야 등 논농사를 하고 있어 농업용수 위주의 물이용율이 높다. 또한 4대호(광주호, 장성호, 담양호, 나주호) 이외의 대규모 다목적댐이 없어 수자원 확보에 어려움이 있다. 섬진강 유역은 유역변경으로 대부분 타수계로 물 공급이 이루어져 하천유량 부족, 섬진강 하류 생태계 피해로 물문제가 지속되고 있다. 이러한 물문제를 해결하기 위해 물관리 일원화에 따른 물이용, 수량, 수질 등을 모두 고려한 효율적인 통합 물관리 방안이 제시되고 있다. 통합 물관리를 위해 유역 내 수자원 이용현황과 물 문제해결 등을 고려한 용도별 최적 물이용 계획 및 효율적인 물관리 운영방안이 중요시되고 있다. 이를 위해서는 지역의 여건 및 특수사항을 고려한 장래 물공급량 변화 및 과부족량에 대해 분석하는 것이 필요하다. 이에 본연구에서는 대상지역인 영산강·섬진강 유역 특성 및 물공급체계를 파악하고 이를 반영한 물수지 분석체계를 구축하여 유역 내 수자원 현황을 파악하고자 한다. 본 연구에서는 실제 물이용체계를 반영하고 용수계통에 따라 자기유역 내 또는 타수계에 대해 용도별 수요량에 따른 공급량, 부족량을 산정하여 그 적용성을 평가하고자 한다. 이를위해 1) 하천수는 유수와 저수로 구분하고 유수는 하천 취수시설의 실사용량을 유역단위 수요량으로 추정, 저수는 다목적댐은 계약량, 농업용저수지는 필요공급량을 개별시설의 수요량으로 설정하여 각각의 수원(저수/유수)에 대한 수요량 대비 공급량과 부족량을 분석하였다. 2) 댐과 저수지는 용수공급조정기준에 따라 공급량을 탄력적으로 적용하고 농업용저수지는 가뭄등급에 따라 하천유지용수를 고려하였다. 3) 주암본댐과 섬진강댐은 송정 수위관측지점의 유량 상황에 따라 환경대응용수를 고려하였다. 4) 주안본댐과 주암조절지댐의 연계 운영을 고려하였다. 물수지 분석 결과 검증을 위해 주요 지점의 관측유량과 물수지 분석을 통해 계산된 유량을 비교하여 적용성 분석을 진행한 결과 상관관계가 높게 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 영산강·섬진강 유역 내 효율적인 물관리 방안 수립에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2017

근대적 기상관측이 시작된 1905년 이후 우리나라의 연평균 강수량은 증가하고 있으나 강수량 변동폭 또한 커지면서 최갈수 기간의 영향을 받는 댐 등 대규모 수공구조물의 용수공급능력은 감소되고 있다. 또한 지역별 강수량과 인구 편차로 공간적으로 이용 가능한 수자원의 불균형이 발생하고 있어 지역적인 물 공급의 안정성과 형평성은 여전히 취약한 상황이다. 하지만 사회적 공감대 형성이 쉽지 않은 대규모 수자원개발 추진은 어려운 여건이며 국민들의 안전하고 맑은 물에 대한 수요 또한 지속적으로 증대되고 있어 이를 해소하기 위한 다각적인 대책 마련이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 기 확보된 수자원의 효율적이고 공평한 활용을 위해 국내 용수공급의 중추적인 역할을 담당하고 있는 댐을 대상으로 댐간 연결을 통한 용수공급 방안을 제시하였다. 이를 위하여 소양강댐, 충주댐 등 다목적댐 16개 및 광동댐, 영천댐 등 용수댐 12개 총 28개댐의 용수공급능력 평가와 장래 용수수요량 조사를 실시하였으며 장래 용수부족 지역 해소를 위한 상시공급과 극한가뭄 등 재난 대처를 위한 비상시공급 방안을 검토하였다. 상시공급은 댐 용수공급능력 평가를 통하여 기본계획공급량 대비 여유수량을 갖는 댐에서 장래 용수수요 증가, 용수공급능력 감소 등으로 공급 용수가 부족한 인근 댐으로 공급하는 방식이며 용수 공급량은 저수지 모의운영을 통하여 양댐의 이수안전도(분석 기간중 1회에 한하여 물 부족 허용)를 충족시키는 수량을 산정하였다. 비상시공급은 타수계 및 근거리간 연결, 가뭄 예상지역을 기준으로 대상 댐을 검토하였으며 용수 공급량은 공급댐의 유지용수와 관개용수를 이용하여 공급받는 댐의 생 공용수 20% 공급가능시 공급량으로 산정하였다. 검토 결과 상시공급은 소양강댐에서 횡성댐으로 86천$m^3$/일, 장흥댐에서 주암본댐으로 127천$m^3$/일, 남강댐에서 수어댐으로 $140m^3$/일, 비상시 공급은 충주댐과 대청댐, 충주댐과 안동댐간 각각 500천$m^3$/일 공급을 통하여 장래 용수부족 지역의 물 부족 해소와 극한가뭄 등 비상상황의 대처가 가능한 것으로 분석되었다. 본 연구는 기후변화와 사회가치적으로 변화하고 있는 수자원 환경에 능동적으로 대처하기 위한 대책의 일환으로 고안된 것이며, 향후 유역간 물 이동에 따른 현행 수리권제도 및 어류, 수질변화에 따른 환경영향 등에 대하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.401-409
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• 1997

본 연구는 하천 및 저수지의 하상변동을 예측하기 위하여 하천을 단일 수로로 취급하였으며 저수지는 몇 개의 수로로 나누어 유량의 합성모형, 2차원 분류모형 및 1차원 밀도류모형을 이용하였다. 수치모형은 유량의 연속방정식과 운동량방정식을 double-sweep method로 유량과 수위의 변동량을 구한 후, 수위 및 유량의 변동량을 유사의 연속방정식에 적용하여 하상의 세굴 및 퇴적으로 인한 하상고의 변동량을 예측하였다. 본 연구대상 구역은 보성강댐에서 주암댐의 상류지역인 문덕교까지 약 31km구간을 선정하였으며 하천이 약 13km, 저수지 부분이 약 18km이다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권12호
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• pp.1331-1336
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• 2006

연도별 COD 변화 추세선에서 1992년도의 COD농도 2.31 mg/L에서 2005년 2.72 mg/L로 13년간 0.23 mg/L 증가한 것으로 분석되었다(실제 분석결과는 2.3 mg/L에서 2.5 mg/L로 0.2 mg/L증가). 추세선에서 2010년에는 COD농도가 3.0 mg/L 이상으로 나타나지만 상관도는 매우 낮다(결정계수 $r^2$=0.3669). 주암호 댐 앞의 Chl-a와 COD농도의 상관관계는 $r^2$=0.8141로 높았으며, Chl-a농도가 5.5 $mg/m^3$ 이하일 때 호소 생활환경 2급수인 COD농도 3 mg/L 이하를 유지하나, Chl-a 농도가 46.5 $mg/m^3$을 초과할 경우에는 상수 3 mg/L 이하를 유지하기 힘든 것으로 나타나 하절기 안정적인 수질을 유지하기 위해서는 조류의 제어가 중대한 인자임을 알 수 있었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권2호
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• pp.53-69
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• 2020

산업화와 도시개발로 인한 불투수층 면적의 증가는 수문순환 체계를 왜곡시켜 심각한 건천화를 야기한다. 이를 관리하기 위해 건천화의 정량적인 평가 및 예측이 가능한 하천건천화 영향평가 기술이 필요하다. 본 연구에서는 분포형 수문모형(Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking, DrySAT-WFT)과 시계열 GIS자료를 활용하여 전국 5대강 유역의 댐·보 유역을 대상으로 하천유입량 감소원인 평가를 실시하였다. 이를 위해 5개 하천건천화 영향요소(토양침식, 산림성장, 도로-하천 단절, 지하수이용, 도시개발)를 선정하여 1976년부터 2015년까지 GIS 기반의 시계열 공간자료를 연대별로 구축하였다. DrySAT-WFT는 2005~2015년까지 8개의 다목적댐(충주댐, 소양강댐, 안동댐, 임하댐, 합천댐, 섬진강댐, 주암댐, 용담댐) 및 4개의 유량 관측지점(오수천, 미호천, 마륵, 초강)에 대해 하천유량 검보정을 실시하였고, 검보정 결과 결정계수(R²)는 평균 0.76(0.66~0.84), Nash-Sutcliffe 모형효율은 평균 0.62(0.52~0.72)의 값을 보였다. 이를 토대로 2010년대(2006~2015)의 기상조건을 기준으로 연대별(1980년대: 1976~1985, 1990년대: 1986~1995, 2000년대: 1996~2005, 2010년대: 2006~2015) GIS자료를 이용하여 댐·보 유역의 하천유입량 변화를 계산하므로서 각 영향요소별 하천유입량 감소 기여비율을 산정하였다. 모의결과, 1980년대를 기준으로 5대강 유역평균 2010년대 풍수량(Q95)은 4.1~6.3%의 감소율을 보였고, 평수량(Q185)은 6.7~9.1%의 감소율을 보였으며, 갈수량(Q355)은 8.4~10.4%의 감소율을 보였다. 하천건천화 영향요소 중에서 지하수 이용량의 증가로 인한 기저유량 감소(하천건천화 기여율: 40.5%)가 가장 큰 영향을 주었으며, 다음으로는 산림성장에 의한 증발산량 증가(하천건천화 기여율: 29.0%)로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권1B호
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• pp.41-51
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• 2012

다양한 대안이 고려되는 SOC사업을 종합적으로 진행할 시 투입가능한 재원의 한계는 개별사업의 중요도를 바탕으로 한 투자우선순위를 필요로 한다. 특히, 댐 직하류 하천정비사업과 같이 내재된 가치가 복합적이고 판단기준이 다양한 경우 의사결정의 어려움에 직면할 수 있는데, 이는 다기준의사결정 기법을 활용함으로써 해결할 수 있다. 본 연구에서는 다기준의사결정 기법 가운데 다양한 대안을 고려할 수 있고, 투자우선순위 결정에서 장점이 있는 PROMETHEE을 활용하여 댐 직하류 하천정비사업 33개 대안에 대한 투자우선순위를 결정하였다. 이를 위해 댐 직하류 하천정비사업의 목적과 기능에 입각하여 7가지 세부 평가기준과 평가속성을 결정하였고, 평가기준별 가중치는 AHP 기법에서 제안하는 고유벡터법에 의해 산출하였다. 이를 바탕으로 PROMETHEE를 수행한 결과, 총 33개 대안 가운데 주암조절지댐, 운문댐, 용담댐 순으로 투자우선순위가 높은 것으로 나타났다. 본 연구에서 제시한 댐 직하류 하천정비사업의 투자우선순위는 향후 우선순위가 높은 대안을 대상으로 동시투자 혹은 단계적으로 투자하기 위한 의사결정자의 정책결정에 도움을 줄 것으로 판단된다.