• 대한환경공학회지
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• 제34권1호
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• pp.23-31
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• 2012

새만금 유역은 BOD와 TP의 비점오염배출 비중이 각각 68.4와 61.4% (2009년 기준)로 점오염원에 비해 높게 나타나므로 새만금 수질관리를 위해서는 비점오염원에 대한 대책수립이 시급하다. 본 연구에서는 새만금 유역 최적관리기법 대상지 선정을 위해 비점오염원의 영향이 큰 농업지역을 중심으로, 그리고 부영양화에 주요인자인 총인(TP)을 기준으로 농업비점오염대책 우선지구를 선정하고자 하였다. 우선지구 선정방안은 의사결정에 의한 오염영향 지수를 이용한 정성분석 방법으로 수계에 비점오염원(TP기준)이 작용하는 단계를 크게 발생, 배출, 유출 관련지표로 구분하여 비점오염원 영향지수(NPSI; Non-point Source Index)를 산정하였으며, 전문가 AHP (Analytic Hierarchy Process)분석을 통해 지표의 가중치를 결정하였다. NPSI 산정에는 행정구역 745개의 동리단위 기준으로 비점발생특성(해당 지역의 액비살포 면적, 축사 면적, 논면적, 밭면적, 인산질 비료사용량), 비점배출특성(수질오염 총량관리제의 축산계 비점오염원 배출부하량, 토지계 배출부하량), 비점유출특성(토양유실량, 불투수율, 유출곡선지수, 유달거리, 유효강우비)의 총 12개의 지표가 적용되었다. GIS (Geographical Information System) 분석을 이용한 NPSI 산정결과 새만금 유역 농업비점관리지역 우선지구 후보지로 만경강 5지점과 동진강 5지점을 선정하였다. 우선지구 후보지의 선정원인은 주로 축산에서 기인한 것으로 나타났으며, 이는 AHP 분석결과 축산관련 지표의 가중치가 높았기 때문으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.321-330
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• 2015

최근 수질 및 수문에 있어 도시화에 미치는 영향을 도시 지역 내 저영향개발 기법을 이용한 저감효율에 관하여 연구가 진행되고 있다. 하지만 저영향개발 기법의 정량적 효율성을 증명할 수 있는 방법이나 기준 설정과 관련한 논문은 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수문순환 체계를 재현 및 정량화할 수 있는 강우-유출 시뮬레이터를 개발하였고 실제 투수성 블록에 적용하였다. 이는 일반 블록과의 지표유출 및 중간유출 등 수문순환의 요소에 대하여 정량적으로 산정 및 비교함으로써 기기를 통한 투수성 블록의 효율성 분석을 실시하였다. 본 연구의 결과로 투수성 블록의 경우 강우강도가 크고 지속시간이 길어질수록 지표유출량의 저감효과를 뚜렷이 확인할 수 있었으며, 50 mm/hr의 강우강도로 1시간동안 분사하여도 지표 유출이 전혀 발생하지 않도록 제어할 수 있었다. 그리고 본 연구에서 사용한 기기의 강우검증 과정을 통해 결과의 신뢰성을 높이고 투수성 블록뿐만 아니라 여러 LID 요소 효율성 검증에도 활용할 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 기기를 활용하여 저영향개발 요소기술별 유출의 저감효과분석을 위한 효율성 검증의 표준화를 정립하는 기초 연구로 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1036-1040
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• 2008

수질 개선을 위한 많은 노력과 투자를 하고 있다. 하지만 농경지의 부적절한 관리로 인한 토양유실로 발생하는 오염은 여전히 큰 비중을 차지하고 있다. 특히 강원도는 산이 많아 농경지의 대부분이 경사지에 위치하고 있다. 경사진 농경지는 그 특성상 토양유실이 일어나기 쉬운 조건에 있다. 경사지의 토양 유실은 지력을 저하시킨다. 또한 토양과 함께 유실되는 유기물 및 양분은 농경지의 손실이며 주변 수역으로 유입되어 수질 오염의 원인이 된다. 이런 토양 유실은 직접유출량과 큰 연관이 있다. 본 연구에서는 강우강도, 경사도, 피복도를 동일하게 조정할 수 있는 실내 인공강우 시험기를 사용하여 직접유출율을 산출하였다. 피복재료는 볏짚거적을 사용하였다. 강우강도는 30 mm/h와 60 mm/h 그리고 경사도는 10 %와 20 %를 사용하였다. 볏짚거적 피복처리는 0 kg/ha (나지), 3,000 kg/ha (볏짚 1겹), 6,000 kg/ha (볏짚 2겹), 10,000 kg/ha (볏짚 3겹) 이었다. 강우강도 30 mm/h, 경사도 10 % 인 시험포는 볏짚 1겹으로만 피복하여도 직접유출율이 0.77 %로 유출이 거의 발생하지 않았다. 강우강도 30 mm/h, 경사도 20 % 인 시험포의 직접유출율은 피복이 볏짚 1겹인 경우 16.9 %, 볏짚 2겹인 경우는 0 %로 매우 낮았다. 강우강도 60 mm/h, 경사도 10 % 인 시험포는 피복이 볏짚 2겹인 경우 3.4 % 로 매우 낮았다. 강우강도 60 mm/h, 경사도 20 % 인 시험포는 피복이 볏짚3겹인 경우 16.58 % 로 나타났으며, 볏짚 피복을 4겹 이상으로 할 경우 더 큰 저감 효과를 가져 올 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 결과로 경사진 농경지의 직접유출량을 저감시켜 토양유실과 탁수를 줄이기 위한 방법으로 볏짚 피복을 선택하면 효과적인 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.232-232
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• 2023

고속도로 및 편의시설 건설로 불투수층의 면적이 증가하여 강우 시 고속도로 및 편의시설에서 발생하는 오염원에 의한 하천의 수질 영향도 커지고 있다. 특히 휴게소에서는 자동차의 급가속, 급감속으로 더욱 많은 분진과 오염물질이 발생할 수 있으며 타이어 마모 입자, 자동차 배기가스, 중금속 및 오일류 등이 휴게소나 도로 지표에 집적되어 있다. 이렇게 발생한 오염물질은 우기에 강우와 함께 불투수면을 침투하지 못하고 배수로를 통해 유출되어 인근 하천의 수생태 및 토양의 주요 오염원으로 작용하고 있다. 이에 따라 고속도로 및 인근 휴게소의 비점오염 저감대책이 필요하며 효율적인 비점오염원 저감을 위해 장기적인 모니터링, 지속적인 자료 수집 및 분석이 필요하다. 본 연구에서는 강원지역 고속도로 및 인근 휴게소에서 강우 시 강우유출수 모니터링을 통해 강우유출수 유량가중평균농도 (Event Mean Concentration) 산정하고 강우유출수 수문곡선 (hydrograph)을 작성하였다. 또한 강우사상에 따른 분석항목별 초기세척효과(First Flush Effects)와 오염부하량을 산정하였다. 추가적으로 차량 기인 입자를 확인하기 위해 μ-FT-IR 현미경 분석 실험을 하였다. 모니터링 장소는 휴게소 및 고속도로 일원이며, 모니터링은 선행무강우일수 2일 이상, 강우량 10mm 이상일 때 실시하였으며 2022년 6월부터 10월까지 총 4회 실시하였다. 모니터링 결과 타이어 및 브레이크 패드 마모와 관련된 중금속인 Zn, Cu, Pb 등의 중금속이 높게 분석되었으며 이러한 중금속의 오염부하량 역시 높게 산정되었다. 강우유출수 수문곡선에서 강우 초기 오염물질의 세척효과가 나타났다. MFFn 산정 결과 강우 30% 구간에서 초기세척효과를 보였다. μ-FT-IR 현미경 분석 결과 PE (Polyethylene)가 가장 많이 검출되었고 PP (Polypropylene), PS (Polystyrene) 순으로 검출되었다. 이러한 강우유출수 모니터링 데이터는 향후 고속도로 휴게소 및 고속도로 주변 오염저감 시설 설치 및 사회적 동참을 위한 타당한 근거 확보를 위한 기초자료로서 제공될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.462-462
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• 2021

최근 도시화 및 불투수면의 증가와 지하수의 과다한 사용으로 직접유출이 증가하고, 침투량이 감소하며, 하천의 건천화가 발생하고 있다. 이에 환경부에서는 이러한 물순환의 왜곡을 막기위해 물환경보전법상의 물순환율을 정의하고 물순환 관리목표를 설정하였다. 하지만 지역 별 물순환 특성을 반영한 관리계획이 부족하고, 현재 제한된 재원의 효율적 활용을 위해서는 물순환 관리지역에 대한 우선순위 결정도 필요하다. 본 연구에서는 PSR framework를 통해 유역 물순환 평가방법론을 만들고 이를 활용한 지역별 관리계획 및 우선순위를 결정하고자하였다. PSR framework는 지속가능성을 위해 OECD가 개발한 개념 모형이며, Pressure, State, Response 세 가지 요소로 구분해 평가하게된다. PSR framework의 기본 개념은 인간의 활동들이 환경에 압력 (P)를 주고, 이로 인해 자연의 질과 영향 (S)을 미치며, 이에대한 회복을 위해 인식과 행동을 통해 정책과 제도 등을 통해 반응 (R)한다는 것이다. 유역 물순환을 4가지 그룹 (기후, 수문학적, 사회경제학적, 환경적)으로 구분하고 각 그룹 별 평가요소에 대하여 도출하였다. 기후그룹은 강우, 수문학적 그룹은 증발산, 토지이용, 유출특성을, 사회경제학적 그룹은 재정, 사회구조, 기반시설, 정책을, 환경적 그룹은 수질, 수생태계를 선정하였다. 이후 각 요소 별 평가를 위해 다양한 지표를 고려하여 선정하였으며, 각 지표를 PSR framework에 맞춰 재분류하였다. 각 지표를 하나의 점수로 통합하기 위해 지표 별 가중치를 산정하였으며, 이때 연구자의 주관이 반영되지않는 엔트로피 기법을 이용하여 산정하였다. 구한 식을 통해 우리나라 소유역구분을 기준으로 모든 지표를 계산하였으며, 각 지표에 가중치를 적용해 유역 종합점수를 산정하고 유역 별 취약지역 및 취약요소를 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.312-312
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• 2020

최근 우리나라의 계절적 강우변동폭이 점점 커져 홍수, 가뭄의 발생빈도와 심도가 증가하고 있다. 특히, 도시화에 따른 토지이용변화, 산업구조변화 등은 수자원의 수요량 및 공급량 불균형으로 이어져 수자원 관리에서 제약조건으로 작용하고 있다. 유역 내의 물순환을 평가에 있어서 물수지 모델 구축과 함께 정확한 강우-유출 분석은 매우 중요한 분석단계라 할 수 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 국내외 주요 연속강우-유출모형의 특성을 파악하고 모형 최적화를 통해 계측유역에 대해서 적합성을 평가하였다. 미계측유역의 불확실성을 고려한 유량 시나리오를 제시하기 위하여 다수의 모형을 활용하는 앙상블 개념을 도입하였으며, 향후 미계측유역으로 모형의 확장성을 고려하여 매개변수 개수 및 관측 유량에 대한 재현능력 특성 등을 종합적으로 평가하였다. 본 연구에서는 40개 이상의 국내외 연속강우-유출모형을 소양강댐에 적용하였으며, 통계적 지표를 이용하여 모형을 1차적으로 선정하였다. 선정된 모형을 대상으로 매개변수의 개수 및 저유량, 중간유량, 고유량으로 분리하여 재현성을 평가하고 최종적으로 앙상블모형을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.470-470
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• 2012

우수관거 시스템에서의 신뢰도 분석에 대한 기존 연구들은 시스템의 설계상에서의 각종 매개변수들에 대한 불확실성 분석에 기초하여 왔다. 그러나 본 연구에서는 동일한 설계빈도하에 설계된 우수관망이라 하더라도 관망의 노선 선정에 따라서 유출구에서의 첨두유출량 및 초과강우사상에 따른 침수 발생량이 달라질 수 있다는 점에 주목하였다. 그러므로 신뢰도 높은 우수관망을 설계하기 위해서는 이러한 침수 발생 확률을 줄일 수 있도록 하여야 하며, 이를 위해서는 관망 구성에 따라 달라지는 신뢰도를 하나의 정량화된 수치로 나타야 한다. 본 연구에서는 설계빈도를 초과하는 강우사상들에 대하여 해당 우수관망의 월류 발생 정도를 정량적으로 평가함으로써 상대적인 신뢰도를 하나의 지표로서 나타내고자 하였다. 이때 고려되는 것은 초과강우사상 발생 시 해당 관망에서의 월류 발생량 및 월류 발생 지점 개수이다. 또한 이때 고려 대상이 되는 월류량 및 월류 발생지점 수는 서로 다른 척도를 갖는 항목이므로 이에 대한 종합적인 고려를 위하여 본 연구에서는 다기준의사결정기법 중 하나인 DMM(Distance Measure Method)을 이용하였다. 본 연구에서 개발한 우수관망 신뢰도의 산정 절차는 다음과 같다. step 1) 초과빈도별 월류 발생량 및 월류 발생 지점 수 산정 step 2) 빈도별 월류발생량 비율( ) 및 월류발생지점 비율($N_i$) 산정 $$V_i$$ $$V_o/V/R$$ $$N_i=N_o/N_T/R$$ 여기서, $V_i$는 적용된 강우량당 유역의 전체 유출량 대비 월류발생량을 나타내며, $N_i$는 적용된 강우량당 해당 관망의 전체 지점 수 대비 월류 발생지점 수를 나타낸다. step 3) 중심점(central point)에 대하여 DMM을 이용한 치수안전성 산정 $$Reliability\;of\;Sewer\;Networks=1-\;{(1-N_i)^2+(1-V_i)^2\atop2}$$.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.384-384
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• 2020

갈수량은 연간 355번째에 해당하는 일유량으로 연중 10일은 유지할 수 있는 유량을 의미한다. 갈수량은 하천유지유량을 결정하고 다목적댐의 이수안전도를 평가하는 기준으로 활용되는 지표로 활용되고 있으나 현재 기준으로는 과거사상에 초점을 맞추어 산정되고 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 수문사상의 변화로 인한 미래 극한사상에 대비한 평가기준 마련을 위하여 CMIP5의 GCM 자료를 활용한 한강수계의 소양강댐의 실제증발산량을 추정하고, 이를 고려한 갈수량을 전망하고자 한다. 실제증발산의 경우 관측자료가 부재하므로 증발산 보완관계 가설 기반의 간접계산을 통해 추정하였으며, 잠재증발산량은 FAO Penman-Monteith 공식, 습윤증발산량은 Priestley-Taylor공식을 활용하여 산정하였다. 기준기간(1974-2000년) GCM 자료의 보정은 강우 및 증발산에 대하여 정상성 분위사상법을 적용하였으며, 우리나라의 홍수기 특성을 반영하기 위하여 홍수기(6~9월) 및 비홍수기(10~5월)로 구분하였다. 소양강댐 유역에 대한 연단위 원시 GCM의 경우, 연단위 강우와 실제증발산 각각 -20.0%, +17.3%의 오차율을 보였으나, 지역오차보정 후 각각 -1.2%, -0.2%로 개선되었다. 전망기간(2011-2100년)에 대해서는 비정상성 분위사상법을 적용하였으며, 지역오차보정 과정을 거친 강우 및 실제증발산 자료는 장기유출모형의 입력자료로 활용되었다. 실제증발산을 고려한 유출량을 산정하기 위해 IHACRES 모형을 활용하였으며, 갈수량은 모형으로부터 산정된 유출 시계열에 대한 lognormal 분포의 누적확률밀도함수의 3%에 해당하는 값으로 결정하였다. 전망결과는 근미래(Near future, 2011~2040년), 중미래(Midcentury future, 2041~2070년), 먼미래(Distance future, 2071~2100년)로 나누어 제시하였으며, 미래구간별 추세를 반영한 증감율을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.909-913
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• 2009

수자원의 60% 이상을 지표수로부터 충당해야 하는 국내 여건 상 하천수로부터의 취수가 불가피하므로 자연하천에서의 동수역학적 흐름 해석은 지천 합류량 뿐만 아니라 취수장으로부터 유출되어 빠져나가는 취수량을 함께 고려해야 한다. 본 연구에서는 상류단 경계조건으로 입력되는 본류 유량에 생성과 소멸로 작용하는 지천유입량과 취수량을 포함하여 지천유입량 및 취수량이 하천흐름 유속분포에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 팔당댐 직하류부터 잠실수중보 구간에 RMA-2 모형을 적용하였다. 취수장에서 빠져나가는 유량을 포함하여 모의한 경우 구의, 자양, 풍납취수장 부근에서 취수에 의한 유량 손실로 인하여 유속구조가 심하게 교란되었으며 취수를 고려하지 않은 경우에 비해 유속은 평균 25 % 낮게, 수위는 1.5 cm 높게 나타났다. 자연하천의 흐름해석 결과는 오염확산 및 하상변동을 위한 입력자료로 활용되는 경우가 많으므로 취수량을 반영한 유속구조의 해석이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.435-435
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• 2022

디지털 필터 기반의 기저유출 분리 기법은 하천유량으로부터 기저유량을 분리하는 기법으로서 적절한 분석을 위해서는 필터 매개변수에 대한 추정이 요구된다. 이 연구에서는 비교적 간단한 방법으로 기저유출을 분리할 수 있는 단일 매개변수를 가진 디지털 필터 기반의 기저유출 분리 기법에 대하여 민감도 분석을 수행하였으며, 민감도 분석 결과를 바탕으로 적정 매개변수 범위를 결정하였다. 적용된 디지털 필터 기반의 기저유출 분리 기법은 Lyne-Hollick(LH), Chapman, Chapman-Maxwell(CM), EWMA 기법이다. 분석 대상 지점은 낙동강 지류 하천 중 8년이상 연속된 유량측정 기록이 존재하는 25개 수위관측소이다. 민감도 분석을 위한 기저유출 분리 기법별 매개변수 범위는 과거 연구 사례에 근거하여 LH, Chapman, CM 기법의 경우 0.9 ~ 0.99, EWMA 기법은 0.003 ~ 0.015로 선정하였다. 기저유출 분리 기법별 민감도 분석 결과, EWMA 기법이 매개변수 변화에 따른 기저유출 지표의 변화가 가장 적은 것으로 분석되었으며, LH 기법이 민감도가 가장 큰 것으로 분석되었다. 또한, LH 기법과 EWMA 기법은 수위관측소에 따라 산정된 기저유출 지수가 큰 차이를 보였으며, 이는 각 수위관측소의 유황곡선에서 10%와 90%에 해당하는 유량의 무차원 변동량에 기인한 것으로 분석되었다. 각 기저유출 분리 기법별 적용성 검토 결과, Chapman과 CM 기법은 기저유출만 존재하는 비 강우 기간에서 기저유출을 분리하는 오류가 확인됨에 따라, 비교적 유량 변동이 큰 우리나라의 유출 특성상 Chapman과 CM 기법의 적용은 부적절한 것으로 판단된다. LH 기법과 EWMA 기법은 홍수 수문곡선 상승부에 대한 기저유출의 비율, 비 강우 기간에 대한 기저유출 분리 오류 등을 검토하여, EWMA 기법은 0.012 ~ 0.015, LH 기법은 0.950 ~ 0.975로 선정하였다.