• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.103-103
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• 2020

Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking (DrySAT-WFT)은 하천건천화 평가 및 예측을 위해 개발된 물수지 기반의 분포형 수문모형이다. 그러나 물수지 모형의 특성상 토양층 사이를 이동하는 수직적인 물의 거동은 파악하기 용이하나, 하천 및 지표를 따라 이동하는 물의 수평적인 거동 추적에는 한계가 있다. 본 연구에서는 DrySAT-WFT 모형에 댐·보 방류량을 고려한 하도 갈수량 추적 알고리즘을 적용하여 유출 모의 성능을 개선하고, 개선된 유출 모형을 금강 유역(9,915.5 ㎢)에 적용하여 건천화 원인 추적 및 평가를 수행하였다. 하천건천화 원인 추적을 위한 영향요소로 1976년부터 2015년까지 구축한 산림높이, 도로망, 지하수 이용량, 토지이용, 토심, 기상 자료를 활용하였다. 건천화 영향요소를 적용하기 전 기상자료만을 활용해 모의한 유출결과를 기준 시나리오로 설정하고 댐·보 지점을 대상으로 검보정을 진행하였다. 이후 각 건천화 영향요소를 적용한 유출 시나리오별 유량의 감소 비율과 건천화 기여 비율을 산정하여 영향평가를 수행하였다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.21 no.4
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• pp.50-63
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• 2018

The rapid urbanization had led to a distortion of natural hydrological cycle system. The change in hydrological cycle structure is causing streamflow depletion, changing the existing use tendency of water resources. To manage such phenomena, a streamflow depletion impact assessment technology to forecast depletion is required. For performing such technology, it is indispensable to build GIS-based spatial data as fundamental data, but there is a shortage of related research. Therefore, this study was conducted to use the use of GIS-based time series spatial data for streamflow depletion assessment. For this study, GIS data over decades of changes on a national scale were constructed, targeting 6 streamflow depletion impact factors (weather, soil depth, forest density, road network, groundwater usage and landuse) and the data were used as the basic data for the operation of continuous hydrologic model. Focusing on these impact factors, the causes for streamflow depletion were analyzed depending on time series. Then, using distributed continuous hydrologic model based DrySAT, annual runoff of each streamflow depletion impact factor was measured and depletion assessment was conducted. As a result, the default value of annual runoff was measured at 977.9mm under the given weather condition without considering other factors. When considering the decrease in soil depth, the increase in forest density, road development, and groundwater usage, along with the change in land use and development, and annual runoff were measured at 1,003.5mm, 942.1mm, 961.9mm, 915.5mm, and 1003.7mm, respectively. The results showed that the major causes of the streaflow depletion were lowered soil depth to decrease the infiltration volume and surface runoff thereby decreasing streamflow; the increased forest density to decrease surface runoff; the increased road network to decrease the sub-surface flow; the increased groundwater use from undiscriminated development to decrease the baseflow; increased impervious areas to increase surface runoff. Also, each standard watershed depending on the grade of depletion was indicated, based on the definition of streamflow depletion and the range of grade. Considering the weather, the decrease in soil depth, the increase in forest density, road development, and groundwater usage, and the change in land use and development, the grade of depletion were 2.1, 2.2, 2.5, 2.3, 2.8, 2.2, respectively. Among the five streamflow depletion impact factors except rainfall condition, the change in groundwater usage showed the biggest influence on depletion, followed by the change in forest density, road construction, land use, and soil depth. In conclusion, it is anticipated that a national streamflow depletion assessment system to be develop in the future would provide customized depletion management and prevention plans based on the system assessment results regarding future data changes of the six streamflow depletion impact factors and the prospect of depletion progress.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.23 no.2
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• pp.53-69
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• 2020

The increase of the impermeable area due to industrialization and urban development distorts the hydrological circulation system and cause serious stream drying phenomena. In order to manage this, it is necessary to develop a technology for impact assessment of stream drying phenomena, which enables quantitative evaluation and prediction. In this study, the cause of streamflow reduction was assessed for dam and weir watersheds in the five major river basins of South Korea by using distributed hydrological model DrySAT-WFT (Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking) and GIS time series data. For the modeling, the 5 influencing factors of stream drying phenomena (soil erosion, forest growth, road-river disconnection, groundwater use, urban development) were selected and prepared as GIS-based time series spatial data from 1976 to 2015. The DrySAT-WFT was calibrated and validated from 2005 to 2015 at 8 multipurpose dam watershed (Chungju, Soyang, Andong, Imha, Hapcheon, Seomjin river, Juam, and Yongdam) and 4 gauging stations (Osucheon, Mihocheon, Maruek, and Chogang) respectively. The calibration results showed that the coefficient of determination (R²) was 0.76 in average (0.66 to 0.84) and the Nash-Sutcliffe model efficiency was 0.62 in average (0.52 to 0.72). Based on the 2010s (2006~2015) weather condition for the whole period, the streamflow impact was estimated by applying GIS data for each decade (1980s: 1976~1985, 1990s: 1986~1995, 2000s: 1996~2005, 2010s: 2006~2015). The results showed that the 2010s averaged-wet streamflow (Q95) showed decrease of 4.1~6.3%, the 2010s averaged-normal streamflow (Q185) showed decreased of 6.7~9.1% and the 2010s averaged-drought streamflow (Q355) showed decrease of 8.4~10.4% compared to 1980s streamflows respectively on the whole. During 1975~2015, the increase of groundwater use covered 40.5% contribution and the next was forest growth with 29.0% contribution among the 5 influencing factors.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.29-29
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• 2019

급격한 도시화와 기후변화로 인한 자연적인 물순환 구조의 변화는 기존 수자원 이용 경향을 변화시키며 하천건천화 현상을 유발하고 있다. 이를 관리하기 위해 하천건천화 평가 및 예측이 가능한 영향 평가 기술이 필요하며, 국내에서는 GIS 기반의 분포형 수문 모형인 Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking (DrySAT-WFT)이 개발되어 활용되고 있다. 그러나 격자기반의 물수지 모형은 단위 cell 안의 수직적인 물의 거동은 파악하기 용이하나, 모형의 특성상 저수지, 댐, 보와 같은 수리 시설물의 방류량에 따른 하도의 흐름 추적에는 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 DrySAT-WFT 모형에 댐?보 방류량 자료와 연계한 하도추적 알고리즘을 개발하여 모형의 유출 모의 성능을 개선하고, 1976년부터 2015년까지의 유출 모의를 통해 전국 표준유역을 대상으로 각 유역에 대한 하천건천화 원인 추적 및 평가를 수행하고자 한다. 하천건천화영향요소를 고려하기 위한 모형의 입력 자료로 산림높이, 도로망, 지하수 이용량, 토지이용, 토심, 기상 변화에 대해 1976년부터 2015년까지 구축한 시계열 전국 자료를 활용하였으며, 일별 강우량, 상대습도, 평균풍속, 평균 및 최고, 최저 기온, 일조시간의 기상자료를 구축하였다. 개선된 DrySAT-WFT 유출 모의 결과는 선행 연구와의 비교를 통해 모의 개선점을 정량적으로 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.753-758
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• 2004

건천화란 하천이 건천이 되어가는 과정이라고 할 수 있다. 그러나 이의 정량적 접근이 어려운 이유는 건천이 되어가는 과정에 대한 현상을 지속적으로 관찰하기 어렵고, 순수한 자연현상이라기보다 인위적 요소가 간섭한 결과이기 때문이다. 본 연구는 건천이 되어가는 하천 중에서도 도시화에 의한 건천화의 영향이 큰 것으로 보이는 우이천 유역에 대해 건천화의 원인을 분석하여 몇 가지 결론과 대책을 제시하였다. 우이천은 유역면적 $27.67km^2$, 유로연장 11.75km의 비교적 좁은 면적 내에 인구 461,351명이 거주하고 주변 행정구역 총 인구가 604,282명인 지방2급하천이다. 유역 내 북부와 북서부의 산악지역을 통과하는 상류는 대부분 계류(溪流)로서 자연상태를 유지하고 있으나, 중${\cdot}$하류는 양안의 셋방, 복개, 직강화, 보 및 낙차공 등 인공구조물로 인해 하천형상이 크게 왜곡되어 있는 전형적인 도시하천유역이다. 본 연구는 우이천에 대한 건천화 원인분석을 위해 크게 4가지 방봅으로 접근하였는데 반분포형 유출모형인 TOPMODEL에 의한 장기유출분석, 수문${\cdot}$기상자료에 의한 분석, 인문${\cdot}$사회자료의 분석, 지하수위 분석 등이었다. 분석결과 우이천 유역과 같이 장기간에 걸쳐 도시화가 진행된 유역은 수문순환계의 왜곡이 돌이킬 수 없는 수준이므로, 적절한 건천화 방지대책의 방향은 건천화의 원인이 되는 인자를 제거함으로써 줄어든 유량을 회복하는 방안보다는 인위적이고 강제적인 방식으로 추가적인 하천수량을 확보하는 것이 타당하다 사료된다. 하천의 건천화는 하나의 주된 원인이 지배적일 수도 있지만 간접적인 영향이 많고, 하나의 원인이 다른 인자에 영향을 주어 연쇄적인 영향을 미칠 수도 있는 복잡한 현상이다. 따라서 다양한 각도에서 다양할 접근방식으로 방지대책을 수립하여야 할 것이다.적에 따른 임계지속기간과 유출량의 변화를 검토해 보았다.이를 각각의 경우의 해석해 결과와 비교${\cdot}$분석하였다. 후방추적 퍼프모형은 전방추적 퍼프모형에 비하여 사용된 퍼프수와 관계없이 작은 오차를 발생하였으며, 전체적으로 퍼프 모형이 입자모형보다는 훨씬 적은 수의 계산을 통해서도 작은 오차를 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있었다. 그러나 Gaussian 분포를 갖는 퍼프모형은 전단흐름에서의 긴 유선형 농도분포를 모의할 수 없었고, 이에 관한 오차는 전단계수가 증가함에 따라 비선형적으로 증가하였다. 향후, 보다 다양한 흐름영역에서 장${\cdot}$단점 분석 및 오차해석을 수행한 후에 각각의 Lagrangian 모형의 장점만을 갖는 모형결합 방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.mm/$m^{2}$로 감소한 소견을 보였다. 승모판 성형술은 전 승모판엽 탈출증이 있는 두 환아에서 동시에 시행하였다. 수술 후 1년 내 시행한 심초음파에서 모든 환아에서 단지 경등도 이하의 승모판 폐쇄 부전 소견을 보였다. 수술 후 조기 사망은 없었으며, 합병증으로는 유미흉이 한 명에서 있었다. 술 후 10개월째 허혈성 확장성 심근증이 호전되지 않아 Dor 술식을 시행한 후 사망한 예를 제외한 나머지 6명은 특이 증상 없이 정상 생활 중이다 결론: 좌관상동맥 페동맥이상 기시증은 드물기는 하나, 영유아기에 심근경색 및 허혈성 심근증 또는 선천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌관상동맥-대동맥 이식술로 수술적 교정을 해줌으로써 좋은 성적을 기대할 수 있음을 보여주었다.특히 교사들이 중요하게 인식하는 해방적 행동에 대한 목표를 강조하여 적용할 필요가 있음을 시사하고 있다.교하여 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 또한 HSP 환자군에서도 $IL1RN^{*}2$ allele 빈도와 carria

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.35-35
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• 2019

본 연구에서는 분포형 수문 모형 Drying Stream Assessment Tool and Water Flow Tracking (DrySAT-WTF)을 활용해 우리나라의 1976년부터 2015년까지의 유출량을 산정하고, 이를 다층퍼셉트론(Multi Layer Perceptron) 인경신경망 모형(Artificial Neural Network Model)에 적용해 미래 유출을 예측하였다. DrySAT-WFT은 전국 표준 유역을 대상으로 하천 건천화 원인 추적 및 평가를 위해 개발된 모형으로 유출모의를 위한 기상자료 외에 건천화 영향 요소를 고려하기 위한 산림 높이, 도로망, 지하수 이용량, 토지이용, 토심 변화에 대한 DB를 적용 가능한 것이 특징이다. DrySAT-WFT를 위한 기상자료로 모의 기간에 대한 일별 강우량, 상대습도, 평균풍속, 평균 및 최고, 최저 기온, 일조시간을 구축하였으며, 연대별 건천화 영향 요소 DB를 구축하여 적용하였다. 전국 다목적 댐 보 12지점의 유량을 활용해 모형의 보정(2005-2010) 및 검증(2011-2015)을 실시한 결과, 평균 결정계수(Coefficient of determination, $R^2$)는 0.76, 모형효율성계수(Nash-Sutcliffe efficiency, NSE)는 0.62, 평균제곱근오차(average root mean square error, RMSE)는 3.09로 신뢰성 있는 유출 모의 결과를 나타내었다. 미래 유출량 예측을 위한 MLP-ANN은 1976년부터 2015년까지의 유출 모의 결과를 Training Set으로 훈련하여 $R^2$가 0.5 이상이 되어 신뢰성을 확보하였고, 2016년부터 2018년까지의 기간을 1개월 단위로 실제 유출량과 예측 유출량을 비교하며 적용성을 검증 및 향상시켰다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.2143-2147
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• 2009

최근 전 세계적 이상기후로 인한 가뭄 또는 집중호우에 따른 하천의 건천화 및 홍수범람은 국가의 인명 및 재산에 상당한 피해를 야기 시키고 있으며 이로 인한 하천환경의 급격한 변화는 생태파괴의 주된 원인이 되고 있다. 따라서 제방의 안정성을 확보하며 유로를 제어할 뿐만 아니라 퇴적 및 세굴 등에 의한 하상고의 변화를 최적화할 수 있는 기법이 요구되는 실정이다. 이와 같은 제방과 하도의 안정성 확보를 위한 구조적 대책으로 수제가 많이 알려져 있으나 국내에서는 제한적인 연구와 극히 소수의 수제설치가 시도되었을 뿐 실용화를 위한 요소기술 개발이 부족한 실정이다. 본 연구에서는 국내외의 수제 실내실험 및 설치사례조사를 통하여 각 국의 친환경적 하천관리 방안에 관한 수제설치 형태 및 기법을 검토하였다. 본 연구에서는 국내의 연구 및 설치사례조사는 물론 유럽, 미주 및 아시아의 수제 실내실험 및 설치사례조사와 수제설치에 따른 수리학적 변화양상 및 설계가이드라인에 관한 자료를 검토하였다. 사례분석을 통해 축적된 자료를 통하여 수제 설치에 따른 개선효과 및 수제의 형태·기법에 따른 수리학적 영향을 검토하였으며 향후 국내 하천별 특성에 적합한 수제형태를 검토하였다. 이상의 검토과정을 통해 수제의 지배 인자를 도출함으로써 각 인자의 영향을 정량화 할 수 있는 지속가능한 수제설계 요소기술 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.464-464
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• 2021

우리나라는 최근 도시지역의 광역화로 인해 시가화 지역이 지속적으로 증가하고 있으며, 이로 인해 증가한 불투수면적은 이수 및 치수 측면에서 다양한 문제를 야기하여 유역의 물순환 체계를 왜곡하고 있다. 더불어 하천의 건천화에 따른 하천 유지유량의 감소 및 공공수역으로 방출되는 오염물질의 증가는 하천의 다양한 환경적, 생태학적 문제를 야기하고 있다. 따라서 최근에는 유역 물순환 관리가 국가 물관리 정책의 핵심 전략으로 부각되고 있으며, 적절한 물순환 관리를 위해서는 물순환 건전성이 취약한 우선관리 유역을 도출하고, 해당 유역을 중심으로 보다 체계적이고 통합적인 유역관리 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 유역 물순환에 영향을 미치는 주요 요소들을 기후, 수문, 수질 및 사회·경제적 요인 측면으로 구분하고, Pressure-State-Response (PSR) framework를 적용하여 각 요소 별 주요 평가 지표들을 압력 (Pressure), 상태 (State) 및 반응(Reponse) 요인으로 분류하였다. 또한 전국 소권역 단위에 대하여 각 지표들을 분석하여 기후, 수문, 수질 및 사회·경제적요인 별 물순환 건강성 점수를 산정하였다. 한편, 지역 및 요인별 물순환 건강성 점수를 기반으로 핫스팟 분석 (Hot Spot Analysis)을 수행하여, 통계적으로 유의미한 패턴을 나타내는 지역을 중심으로 우선관리가 필요한 지역을 도출하였다. 본 연구에서 도출한 물순환 건강성 평가 요소별 점수 및 핫스팟 분석 결과는 향후 물순환 우선관리 지역 선정에 있어 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.499-499
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• 2022

급격한 도시화와 이로인한 불투수면의 증가는 유역의 물순환을 왜곡시키고 있다. 직접유출의 증가와 침투량 감소로 이어지며 이는 지하수 함유량의 감소와 하천건천화를 유발한다. 환경부는 더 이상의 물순환 왜곡을 막기위해 물환경보전법상의 물순환율을 정의하고 물순환 관리목표를 설정하였으며, 제3차 강우유출 비점오염원관리 종합대책에서 물순환 사업 추진을 위한 소권역 별 우선순위산정을 과제로써 제시하고 있다. 대표적인 물순환 사업은 저영향개발기법 설치이다. 저영향 개발기법은 토지 및 공간을 이용해야하기 때문에 설치비용이 높고 위치선정에 제약이 많으며 유지관리도 어렵다. 이에 물순환 사업에는 단순 불투수면 뿐만아니라 사회, 경제적 요소까지 고려하여야한다. 본 연구에서는 물순환 우선순위를 산정하기위해 불투수면뿐만 아니라 사회, 경제적 요소까지 고려한 종합적인 우선순위를 산정하였다. 유역 물순환 평가를 위해 PSR framework을 이용하였다. PSR framework는 OECD가 개발한 지속가능성 평가 개념이며, 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. 본 연구에서는 PSR framework의 평가요소 Pressure는 불투수면 및 강우, State는 물순환, 하수관거, 수질, 수생태계, Response는 협력, 인식, 재정, 토지로 구분하여 평가하였다. 최종적으로 불투수면적 감축 대상 소권역('30년 무대책 불투수면적률 25% 이상)소권역에 대하여 최종우선순위를 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1630-1634
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• 2007

도시유역에서의 장기간에 대한 물순환 해석 기술은 도시하천의 복원 및 건천화 방지 사업의 점증적인 요구에 따라 필수적으로 확보하여야 하는 기술이지만, 관련 연구와 실무에서의 이해도는 미진하다. 따라서, 사업의 계획과 실무 설계를 위하여 도시유역의 물순환에 대한 이해와 기술을 지원할 수 있는 체계적인 지침이 필요하다. 외국의 사례를 살펴보면 일본의 경우 1995년 건설성의 주요 정책으로 "도시에서 적정한 물순환계 재생에의 노력"을 추진하였으며, "도시의 물순환 재생 구상 책정 매뉴얼"을 작성하여 사례 연구로 6개 유역을 대상으로 검토하였고, 2000년에는 "도시유역 물순환계의 정량화 방안"을 우수저류침투기술협회에서 주관하여 물순환계 재생구상 또는 물순환계 마스터플랜을 수립함에 있어서 필요로 하는 물순환계의 해석적인 평가방법의 해설서를 발간하였다. 호주의 경우는 1999년부터 WSUD(Water Sensitive Urban Design)란 개념을 도입하여, 정부 및 각 지방별로 프로그램을 진행하고 있으며, 지침서와 기술지도서를 작성하여 교육을 하고 실무에 활용하고 있고, 사례 연구와 학술회의를 통하여 기술 교류를 활발히 하고 있다. 자연적인 요소와 인공적인 요소가 복잡하게 조합되어있는 도시지역의 물순환의 상태를 파악하기 위해서는 유역의 자연특성과 사회특성 등에 관한 기초 자료의 수집이 선행되어야 하며, 다양한 관측결과를 기초로 물 순환계의 구조, 인과관계를 알기 위해, 또 물순환계 구성요소의 일부가 변화한 경우 다른 부분에 미치는 영향을 정량적으로 평가하기 위해서는 모델링이 필요하다. 또한 이 같은 해석 모형을 이용하여 여러 가지 물순환 개선 정책의 효과를 평가하고 그 결과를 시각적으로 나타내는 것이 가능하다면 정책의 입안에 관계하는 사람들에 있어 공통의 의사결정 지원 도구가 될 것이다. 따라서, 본 연구에서는 도시유역의 물순환 해석을 위한 일련의 과정, 즉 자료의 조사 및 취득에서부터 물순환 해석 모형을 이용한 정량적 현황파악, 물순환 개선 기법 및 평가를 수행함에 있어 주요 착안점 및 실무에서의 기술적 가이드를 제공하고자 하였으며, 보다 세밀한 도시유역의 물순환 해석을 위하여 우리나라와 일본에서 적용이 활발한 물리적 기반의 분포형 모형(WEP, SHER, SWMM)의 적용사례를 통하여 국내 도시하천의 물순환 해석에 활용함에 있어서의 실질적인 적용절차 등을 제시하고자 하였다.