• 물과 미래
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• 제29권2호
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• pp.143-151
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• 1996

중간류 유출, 지표표화지역, 흙수분저류량들의 동적 반응을 Richards 방정식을 이용한 수치실험을 통하여 유도하였다. 그리고 수치실험에서 경사면 모양, 토양종류, 경계조건 등을 변화시켜서 지표포화지역-중간류유출 동적 관계 및 지표포화지역-흙수분저류량 동적 관계를 결정하였다. 모의결과에 의하면, 지표포화지역-중간류유출 동적 관계 및 지표포화지역-흙수분 저류량 동적 관계는 각 관계들의 정상류 관계에 의해 근사적으로 설명될 수 있다. 그리고 강우양상이 단순한 펄스입력일지라도 중간류유출 및 지표포화지역의 동적 반응은 중복첨두치에 의해 특징지어지며, 중복첨두치의 발생에 대한 물리적 메케니즘은 "variable source area"의 개념을 이용하여 설명하였다.용하여 설명하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.436-436
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• 2022

셀룰러 오토마타(Cellular Automata; CA)는 격자(cell)에 대해 사전 정의된 규칙을 바탕으로 이웃 격자 간 상호작용을 해석하여 복잡한 동력학적 현상을 효과적으로 재현할 수 있는 이산형(discrete) 모의 기법이다. CA 기법은 격자 구조에 수치표고 자료 및 토양수분 정보 등을 직접 매칭 후 상호관계를 해석하기 때문에 공간정보를 최대한 활용하여 불균질성을 나타내는 것이 가능하다. 따라서, 도시 유출해석에 있어서 높은 정확도와 빠른 계산속도를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 CA 기반 고해상도 물순환·침수 연계 해석 framework 개발 방향 및 CA 기반 prototype 모형의 사면유출 적용 사례를 소개한다. 개발 중인 CA 모형에서는 격자별 침수 깊이, 침투, 토양수분 저류, 지표 유출 등의 물순환 요소를 모의할 수 있다. 기존의 집중형(lumped) 모형은 지표-지표하 유출에 대한 routing algorithm이 없고 각 셀의 물수지 모형 내 파라미터가 많은 단점이 있다. 따라서 개발 중인 CA 모형에서는 cell state 내 fast reservoir와 slow reservoir를 통해 지표-지표하 상태를 구현하고 단순화된 물수지 모형 및 흐름 방향 알고리즘을 적용함으로써 실제 현장에서 발생하는 다중 피크 형태의 지표 유출을 모사한다. 최적의 지표수 흐름 방향 알고리즘 선정을 위해 3개의 다중 흐름 방향 알고리즘(D4, D8, 4+4N)을 정량적으로 비교·분석한다. 이번 발표에서는 CA 모형을 소규모 산지 사면과 도심지 등 다양한 규모의 테스트베드에 적용하여 모형의 장단점을 평가한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권7호
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• pp.595-604
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• 2015

강우에 의한 세류간 토양침식은 운동에너지를 갖는 빗방울이 지표면을 타격하여 발생하는 빗물튀김의 박리현상과 지표유출수의 면상흐름에 의한 토사입자의 운반으로 구분할 수 있다. 강우운동에너지는 토양입자를 토양체로부터 분리시키기 위한 강우의 잠재적인 능력의 지표로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 강우운동에너지가 세류간 토양침식에 미치는 영향을 파악하기 위해 강우의 충돌을 제어하는 스트립 커버를 이용한 토양침식 강우모의 실험을 수행하였다. 강우모의에 의한 강우운동에너지는 자연강우에 비해 0.58배 규모로 재현되었다. 강우강도가 증가함에 따라 지표유출량은 증가하고 지표하유출량은 상대적으로 감소하였다. 지표커버가 없는 사면으로부터 발생한 지표유출량이 지표커버가 있는 경우에 비해 평균 1.82배 증가하였다. 강우운동에너지는 지표유출 및 지표하유출 발생시간에도 영향을 끼쳤다. 빗물튀김과 면상흐름의 상호작용으로 토사유출량이 3.6~5.9배 증가하였으며 그 증가폭은 강우강도의 증가에 따라 감소하였다. 단위수류력과 토사유출량의 관계분석 결과 강우운동에너지는 빗물튀김에 의한 토양입자의 분리침식을 증가시킬 뿐만 아니라 지표유출수 증가에 따른 토사이송능력을 가중시켜 토사유출량을 크게 증가시키는 것으로 확인되었다.

• 생태와환경
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• 제38권1호통권110호
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• pp.118-127
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• 2005

관개방법이 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관개용수가 풍부한 지표수 관개지역과 관개용수가 부족한 지하수관개지역에서의 물수지 및 영양물질수지 분석을 실시하였다. 지표수 관개논은 영농 기간동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개논은 영농초기에만 이루어졌으며, 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다. 지표수의 영양물질 농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5 ${\sim}$ 6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다. 외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다. 그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면수의 유출을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.331-344
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• 2002

본 연구의 목적은 홍수유출해석을 위한 확정론적 유출모형의 개발에 있으며, 유출과정은 비 선형으로 취급하여 단순화시킨 개념적 모형을 유역유출모형으로 제시하였다. 개념적 모형의 구조는 지표유출을 일으키는 지표면과 지표하유출을 일으키는 토양층으로 구분하고 이들 각 구조를 지표와 지표하로 나누어 유출과정을 개념화하였으며, 지표흐름의 지체효과는 부탱크를 도입하여 나타내었다. 지표하 구조에서 중간 및 지표하 흐름의 성분들은 수치 filter를 이용하여 분리하였다. 유출계수 $\alpha$$_2$는 선행강우지수의 함수로 표현하였으며, 지표흐름에 관계되는 매개변수인 유출계수($\alpha$$_1$, $\alpha$$_{11}$)는 민감도를 분석하여 결정하였다. 본 연구에서 개념적 모형의 알고리즘은 효용도를 기준으로 자동 추출되게 하였으며, 개념적 모형에서 시뮬레이션시킨 결과는 실측 홍수수문곡선에 매우 접근하고 있음은 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.170-170
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• 2021

본 연구에서는 토지이용변화 예측 모형으로 산출된 토지이용도를 사용하여 용담댐 소유역의 지표유출량을 비교 및 분석하였다. 토지이용예측모형은 DynaCLUE 모형을 사용하였으며, 토지이용 면적 시나리오는 2000년, 2007년 및 2013년 실제 중분류 토지이용도를 기반으로 회귀식을 산정하였다. 모의된 토지이용도는 실제 토지이용도와 공간적인 분포 및 면적 비교를 통해 변환 탄성계수와 변환 행렬을 수정하여 검·보정하였다. DynaCLUE 모형으로 모의된 토지이용도는 공간적인 분포에서 초지가 실제 토지이용도와 차이가 발생하였으나, 각 토지이용별 면적을 비교한 경우 모의 토지이용도와 실제 토지이용도가 매우 유사하게 나타났다. CLUE 모형으로 모의된 토지이용도에서 발생하는 공간적인 불확실성은 복잡한 용담댐 소유역의 토지이용을 반영할 Driving factor가 부족하여 발생하는 것으로 판단된다. 산출된 모의 토지이용도를 SWAT 모형의 입력 자료로 사용하여 2013년 용담댐의 소유역 지표유출량을 모의하였다. SWAT으로 산정된 유출량의 보정은 SWAT-CUP의 SUFI-2 알고리즘을 이용했으며, 보정된 모의 지표유출량과 실제 유량 측정값을 비교한 결과 유의미한 비교 결과가 나타났다. 향후 토지이용예측모형을 이용하여 토지이용 변화를 수문 분석에 반영하는 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1089-1092
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• 2009

유역유출 상황 모듈은 금강수계의 강우-유출 예측 시스템에 의해 모의된 소유역 및 지점에 대한 유출량과 관측유출량 및 강우량에 대한 상호관계를 물관리를 위한 운영자의 의사결정 보조 도구로 활용하고자 한다. 유역유출 상황 모듈은 하천현황, 강우, 유출, 용수부분으로 구분하여 소유역 및 지점별 면적 강우량과 유출량에 관한 분석으로 구성되어 있다. 유역유출 상황 모듈의 기본 요소는 강우량과 유출량의 분석을 위해 사용된 지표인 강우비와 유출비로 하였다. 이들 지표는 해당월평년과 해당월에 대한 값의 비로 하였다. 강우비와 유출비의 변화에 의해 소유역 및 지점의 유출상황을 판단할 수 있으며 이에 따른 의사결정에 도움이 될것으로 판단된다. 유역유출 상황 모듈의 최종적인 목적은 현재 한국수자원공사 수자원연구원에서 생산중인 유출월보의 콘텐츠인 용수이용량, 월별유출량, 지점별 강우-유출 현황을 원활하게 생산 할 수 있도록 지원하는 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1954-1958
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• 2006

본 연구에서는 관개블럭에서의 유출량을 추정할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발된 모형은 관개량 자료, 기후 자료, 강우량 자료, 토양특성 자료 등을 입력받아 관개블럭의 담수심, 증발산량, 심층 침루량, 측방침윤량, 지표배수량 등을 모의하여 유출량을 추정할 수 있도록 구성하였다. 논에서의 물수지방정식을 기본으로 담수심을 추정하고, FAO 수정 Penman식을 이용하여 증발산량을 산정하며, 근역(root zone)의 토양수분을 고려하여 실제증발산량을 산정할 수 있도록 하였다. 심층 침루량(deep percoloation)은 정상상태의 흐름방정식과 Richard식을 이용하여 산정하며, 지표배수량은 광정웨어공식과 Runge Kutta법을 이용하여 추정한다. 관개블럭에서의 최종유출량은 지표배수 관개량, 지표배수량, 침윤손실량의 합으로 계산하도록 모형을 구성하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1760-1763
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• 2010

산지환경급변지역에서 집중호우에 의한 다량의 토사유출은 하천유역내 사회기반시설을 파괴하는 재해요인으로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 산지환경급변지역 중 인위적인 지표교란 지역으로 대표되는 도로공사지역을 선정하여 집중호우가 발생하는 6월, 7월, 8월의 강우사상별 강우에너지와 토양침식 및 토사유출의 관계를 조사하였다. 조사결과 강우에너지가 커질수록 토양침식 및 토사유출량이 증가하는 결과를 나타내고 있다. 토양침식 조사를 위한 조사구에서 토양침식량은 식생요인과 관리상태에 따라 크게 영향을 받았다. 일반적으로는 강우에너지 증가에 따라 토양침식량이 증가한다. 도로공사지역에서는 심각한 지표교란뿐만 아니라 선행강우, 세류의 존재 여부, 그리고 외부적 요인들 때문에 상대적으로 작은 규모의 강우에 대해서도 다량의 토양침식량이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 교란이 발생하지 않은 인근 산지의 대조구와 공사에 의한 교란 나지사면 조사구를 비교해보았을 때, 평균 토양침식량은 약 7,352배의 차이를 보였으며, 섬유매트처리 및 사면포장처리 조사구처럼 인공적인 관리를 수행한 조사구와는 약 132배의 차이를 보였다. 또한, 인공적인 관리를 수행한 조사구는 지표사면관리의 영향과 야생종의 유입으로 지표가 안정되어 나지사면 조사구에 비해 상대적으로 적은 양의 토양침식이 발생하였다. 이는 지표교란이 심한 공사활동 지역에서는 지표특성에 따른 적합한 사면 응급처리 기법의 적용이 중요함을 나타내는 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권1호
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• pp.53-64
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• 2012

본 연구 (II)에서는 앞선 연구 (I)에서 개발된 지표 및 지표하 유출해석 모듈의 적용성과 수치해석적인 안정성에 대한 분석하였다. 개발 모듈의 유출해석에서 기존 강우-유출해석 모형에 비해 특징적인 침투해석에 관한 모의를 위해 침투해석 방식이 서로 다른 FFC2Q 모형과 $Vflo^{TM}$을 비교대상으로 선정하여 동일한 투수층 유역에 적용하여 모의 결과를 비교분석해 보았으며, 강우의 크기와 토양의 유효토심 및 강우발생시점부터 강우종료 후 경과시간에 대한 모의조건을 설정하여 개발모듈의 적용성과 해석결과의 안정성을 검토해 보았다. 이상의 테스트에서 본 연구의 개발 모듈은 침투과정을 물리적으로 나타내는 전형적인 형태를 잘 나타내었으며, 토양조건 별 포화시점도 상이하였고, 수두가 증가되는 기울기도 다르게 구현함으로써 토양별 특성치를 비교적 잘 보여주었다. 또한, 강우강도가 유출에 미치는 영향과 시간분포에 대한 모의결과도 잘 반영하였으며, 마지막으로 타 모형과의 비교결과에서도 강우-유출해석에 대한 정확도가 높게 평가될 만한 결과를 도출하였다.