• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.65-74
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• 2020

지속가능한 하천수 관리를 위해서는 연속적이고 정확한 하천수 사용량 계측자료가 필요하다. 하천수 사용지점별로 적용가능한 계측 방법이 상이하나, 일정규모 이상의 주요 개수로 지점에서는 보다 정밀한 직접 계측방법이 요구된다. 하천수 사용자는 사용량 계측을 위해 적정한 직접 계측방법을 선정해야 하는데, 이에 대한 표준 및 검증 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 만경강 상류의 시험유역에 직접 계측방법인 수위-유량관계법, 초음파법, 전자파법을 적용하였고, 계측방법별로 산정된 유량자료간의 절대오차 비교를 통해 계측자료의 정확도를 비교 평가하였다. 점단위 산정유량 비교시 초음파법이 실측값에 가장 근사한 결과를 보였다. 연속적인 계측을 통해 일단위와 월단위의 총량을 비교하였고, 초음파법과 전자파법이 정확도가 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 토대로 초음파법과 전자파법이 수위-유량관계법에 비해 비교적 높은 비용이 투입되는 것을 감안하여 하천수 사용시설의 중요도에 따라 적정한 직접 계측방법을 선정할 수 있기를 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.156-156
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• 2012

최근 우리나라의 대부분을 차지하는 중소규모 하천 또는 도시하천은 하천수 및 하천변 지하수 이용의 증가와 토지이용변화 등으로 인해 하천의 건천화가 점증하고 있어 하천의 생태와 건전한 환경이 악화되고 있는 실정이다. 본 연구는 이러한 중소규모 하천 또는 도시하천의 도시화율에 따른 정량화된 건천화의 평가지표를 제시하고 하천 관리지표로 활용하며, 건천화 원인을 분석하여 실용적인 건천화 해소대책을 제시하는데 그 목적이 있다. 이를 위하여 건천화 원인조사 및 원인별 영향 평가에 대하여 국내외 연구사례를 조사, 분석하여 도시화율에 따른 건천화 평가 기준을 개발하고, 연구지역에 적용하여 도시화율에 따른 정량적인 건천화 평가를 수행하였다. 본 연구의 대상유역은 남천, 갑천, 경안천, 왕숙천으로 총 4개 유역으로 최근 도시화에 따라 불투수율 증가, 지하수 사용량 증가 등으로 건천화가 진행중인 하천이다. 각 유역은 본 연구에서 제안하는 건천화 평가기법에 따라 본 연구에서 제안하는 건천화 등급 1~5심도로 평가되었으며, SWMM_GE 프로그램으로 분석된 유출량과 다변량 분석 방법을 이용하여 불투수율과 지하수사용량에 따른 기저유출 관계식을 산출하였다. 연구 결과는 향후 대상유역의 하천유지유량 확보 등 유역의 물건전화 정책에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.102-102
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• 2015

최근 중소규모 하천은 하천수 및 하천변 지하수 이용의 증가와 토지이용변화 등 유역 내 수문인자의 특성 변화로 인해 하천의 건천화가 점증하고 있어 하천 환경이 악화되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 격자기반의 분포형 장기수문 모델(PGA-CC)을 이용하여 과거 수십년동안 토지이용변화에 따른 하천 건천화 영향을 평가하였다. 실제 건천화가 진행되고 있는 삽교천 상류유역($358.8km^2$)을 선정하였고 토지이용변화분석을 위해 과거 1975년 토지이용도(Past), 현재 2008년 토지이용도(Present)를 구축하였다. 각각의 토지이용 항목 중 변화율이 가장 높은 도시비율은 과거 토지이용도에서는 2.6 %였으며 현재 토지이용도에서는 11.3 %로 8.7 %가 증가하였다. 모델 검보정은 최근 7년(2005-2011)동안 최종유역출구지점에서 유출 검보정을 실시하였다. 그 결과 NSE (Nash-Sutcliffe model efficiency)은 평균 0.71로 유출량의 모의값과 실측값이 유효한 것으로 나타났다. 건천화를 평가하기 위해 시험유역에서의 5 WPs (Watching Points)를 선정하여 과거 및 현재 토지이용조건을 모의하고 유황분석을 통한 갈수 변화량 분석을 실시하였다. 건천화 빈도분석을 위해 GEV (Generalized Extreme Value) 갈수빈도분석을 실시하여 과거 토지이용 모의결과 산정된 평균 갈수량($m^3/s$) 이하로 낮아지는 유출량 일수를 계산하였다. 최종유역출구에서 과거 및 현재 토지이용도에서 모의된 평균갈수량은 각각 $3.27m^3/s$ 및 $3.11m^3/s$로 나타났다. GEV 갈수빈도분석결과 과거 토지이용조건에서의 평균갈수량은 $3.20m^3/s$(재현기간 2.33년)으로 나타났다. 도시증가에 따른 인구증가는 지하수 사용량에 증가를 가져온다. 이는, 건천화에 영향을 미치며 본 연구에서는 지하수이용량 자료(1998-2011)를 이용하여 도시면적과 지하수이용량의 선형회귀분석을 실시하여 과거 22년 지하수 사용량을 예측하였다. 그 결과 지하수사용량 증가는 토지이용변화와 복합적으로 상류유역에 하천의 변화를 가속시키는 것으로 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.359-359
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• 2017

하천관리청은 유량변동이 큰 환경에서도 평상시 하천의 기능을 유지하고 안정적인 용수공급이 이루어지도록 하천수 허가관리를 수행하고 있다. 이때, 하천수 사용허가 검토시 기준으로 사용되는 유량은 자연상태의 기준갈수량에서 하천유지유량을 감안하여 적용하고 있는데, 이는 하천유량의 변동에도 최대 용수수요를 만족할 수 있게끔 관리하기 위한 것으로 최대 사용량일 때의 물의 과부족을 계산하여 허가 여부를 결정한다. 본 연구에서는 Park et al.(2016)이 제안한 시기별(홍수기/이수기, 비관개기/관개기 고려) 하천수 사용허가 기준유량 설정방법을 기반으로, 수질오염총량제(Total Maximum Daily Loads, TMDLs)에서 적용하는 안전율(Margin of Safety, MOS)의 개념을 접목하여 허가기준유량의 불확실성을 정량적으로 고려할 수 있는 방법을 제시하였다. 허가기준 유량은 수문모델에 의해 자연상태의 모의유량을 유황분석하여 도출하게 되므로 유량의 연도별 변도성(Margin of Variability, MOV)과 예측모델 매개변수의 불확실성(Margin of Uncertainty, MOU)을 고려하는 Walker Jr.(2003)의 안전율 산정방법을 적용하였다. 본 연구에서는 금호강 유역을 대상으로 시기별 자연유량 산정시 고려한 SWAT 모형결과를 기반으로 하였으며, 모의자료의 변이계수를 산정하여 시간적 변동성에 의한 불확실성을 도출하고 SWAT-CUP모형을 활용하여 모형의 불확실성을 도출하여 안전율을 계산하였다. 단, 기준갈수량이 허가기준유량으로 사용되는 기간(1월 1일~3월 31일)에는 안전율까지 고려할 경우 지나치게 보수적이라고 판단되어 적용에서 제외하였다. 본 연구에서 제안된 불확실성을 고려한 하천수 관리방법론은 시기별 하천수 허가기준유량 설정에 대한 의사결정자들의 판단을 지원하는데 기여함으로써 정책적 활용도를 높일 뿐만아니라 탄력적인 하천유량관리를 위한 기초연구로 활용될 수 있을 것이며, 타 분야 기술과의 융합이라는 점에서도 의의를 가질 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1688-1692
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• 2009

유역 내에서 효율적인 물관리를 수행하기 위해서는 하천을 중심으로 이루어지는 물 이용량에 대한 파악이 선행되어야 한다. 현재 우리나라에서는 홍수통제소를 중심으로 하천수 사용 관련 허가 및 실적 관리업무가 이루어지고 있으며, 이를 통해 하천수 이용에 대한 관리를 수행하고 있다. 하천수 이용 허가 관련 시설물 중 절반 이상은 농업용수 공급을 위한 시설물이며, 수자원장기종합계획 등 수자원 관련 계획을 살펴보면 우리나라 용수 이용량의 절반 이상이 농업용수 이용량인 것으로 나타나고 있다. 따라서 농업용수 이용량에 대한 파악은 한정된 수자원의 효율적 활용 및 관리 측면에서 매우 중요한 요소라 할 수 있다. 하지만 농업용수 이용량에 대한 모니터링은 거의 이루어지고 있지 않으며, 농업용수 용도의 하천수 취수량에 대해서만 하천수사용실적관리시스템을 통해 월 1회 사용량 보고가 이루어지고 있는 실정이다. 농업용수는 그 특성상 강수 등 기상상황의 영향을 크게 받는다. 즉, 강수량이 풍부할 경우 하천으로부터 인위적으로 취수하는 양은 상대적으로 적으며, 무강우가 오래 지속될 경우 하천수에 대한 의존도가 크게 높아진다. 이러한 농업용수 이용 특성을 고려하여 기상조건과의 관계를 정량화할 경우 농업용수 이용량에 대한 개략적인 추정이 가능할 수 있다. 농업용수 이용량에 대한 추정은 평저수기 및 갈수기 효율적인 하천수 관리 업무 수행을 위해 필수적인 사항이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 강수량 등의 기상조건과 농업용수 이용량 간의 관계를 분석하여 제시함으로써 기상조건에 따른 농업용수 이용량 추정 방안을 검토하여 제시하였다. 농업용수 이용량 추정 방안은 상대적으로 강수량의 영향을 크게 받는 논 용수 이용량에 대해서만 검토하였으며, 반순별 이용량을 바탕으로 관계 분석을 수행하였다.

• 수도
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• 통권36호
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• pp.23-36
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• 1986

본 논문은 한국의 급수 문제와 앞으로의 계획을 제시하고 있다. 한국의 지하수 사용량은 전체 상수원의 약 2%에 불과하며 인구 과밀지역이 주로 하천 하구에 위치하므로 많은 수처리 및 수질문제와 원거리 송수시설이 예상된다. 개발이 용이한 수자원은 이미 개발이 완료되었기 때문에 새로운 계획에 투자되는 단가는 과거에 비해 훨씬 높아질 것으로 예상된다. 본 논문은 앞으로의 문제점과 제약조건 등을 논의하였으며 특히, 주민참여의 필요성을 논의 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.249-249
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• 2018

기존의 하천수사용량 자료의 계측은 하천수 사용자의 취수여건을 고려하여 유량계 외에 가동시간에 따른 환산유량 등의 간접적인 계측방법을 인정하고 있어 자료의 객관화가 어려운 실정이다. 이에 초음파 유속계를 활용하여 기존에 사용하는 간접적인 계측방법을 평가하고 적절한 환산식을 제공하기 위하여 시험유역을 선정하고 계측시설을 설치 및 운영하였다. 하천수 사용량 수집을 위한 시험유역은 만경강의 고산~봉동 수위관측소 구간과 영산호~영암호 구간 연락수로에 ADVM(Acoustic Doppler Velocity Meter) 초음파유속계를 설치하여 실시간 자동유량측정시설을 운영하였다. 만경강의 고산~봉동 수위관측소 구간은 양수장 1개소 및 취입보 3개소의 농업용수 사용과 취수장 1개소의 공업용수 사용이 활발하게 이루어지며, 구간 내 약 20개의 배수통문 및 배수통관 그리고 하천변을 따라 수지상으로 다수의 농수로가 존재하고 있어 하천유량 파악이 매우 어렵다. 또한 영산호 홍수조절을 위한 영산호와 영암호 배수갑문 연계 운영을 위해 영산호~영암호 구간의 연락수로 유입량을 파악이 필요하나 영산호와 영암호 배수갑문 운영 및 연락수로의 제수문 운영에 따라 연락수로 유입량 파악이 어렵다. 따라서 고산~봉동 수위관측소 구간은 2015년, 영산호~영암호 구간은 2017년부터 실시간 유량계측을 통해 유량자료를 측정하고 구간 내 하천수사용량을 파악하고 있다. 본 연구에서는 2017년 운영성과를 연구범위로 하였으며, 그 결과 기존에 파악이 어려운 유량자료를 직접적인 계측방법을 통해 자료를 객관화 할 수 있었으며 추가적인 물수지 분석을 통해 효율적인 하천유량관리가 가능할 것으로 기대하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.45-45
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• 2022

산업화에 따른 화학물질 사용량의 증가는 담수로의 유해화학물질 유출사고의 위험을 증가시키며, 이러한 사고는 하천수 수질과 수환경 생태계에 심각한 위해와 손상을 야기한다. 이러한 수질사고 발생시 신속 대응을 위해, 하천에 유입된 물질의 거동을 신속하게 예측하는 것이 필요하며 이 경우 1차원 추적모형이 주로 사용된다. 1차원 물질혼합 모형은 하천을 하나의 유선으로 보며, 복잡한 하천흐름의 시스템을 현상학적으로 해석하고, 오염물질의 이송 및 혼합 메카니즘을 모델 매개변수에 반영하여 모형화한다. 이러한 매개변수들은 직접적으로 측정하기 어려우며, 이론에 기반한 매개변수 산정 기법이 구축되지 않은 실정이다. 따라서 대부분의 연구에서는 추적자 실험을 실시하여 유한한 하천구간에서 추적자의 시간-농도곡선(Breakthrough curve, BTC)을 취득하고, 이를 통하여 대상 구간의 매개변수를 역산하는 최적화 기법에 의존하고 있다. 하지만, 모든 하천구간에 대하여 추적자 실험을 수행하여 데이터를 확보하는 것이 어렵기 때문에 최적화 기법의 적용성에 한계가 있다. 본 연구는 흐름정보가 제공되지 않은 미계측 하천구간에서 BTC를 신속하게 예측할 수 있는 회귀모형을 구축하는 것을 목표로 한다. 국내 하천에서 수행한 4회의 추적자 실험으로부터 취득한 28개 구간 케이스의 데이터에 대하여 농도곡선 전처리를 수행하고 14개의 통계적 특징을 추출하였으며, 계측된 흐름특성과의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과, 대상 구간에서의 BTC의 변화가 추적자의 유하거리에 매우 높은 상관관계를 보였으며, 이를 이용하여 회귀모형을 제시하였다. 제안된 회귀모형을 적용하여 하류의 지점에서의 BTC를 예측하였으며, 1차원 이송-분산 방정식과 하천저장대모형을 활용한 예측결과와 비교하여 검증하였다. 그 결과, BTC의 변화특성을 활용한 회귀적 예측이 하천 지형 및 흐름의 변동성이 작은 구간에서 1차원 혼합모형들을 이용한 예측보다 더 높은 정확도를 보였으며, 이러한 장점은 장거리 예측에서 더 분명하게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.343-343
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• 2021

최근 국내외적으로 발생되는 대규모의 가뭄에 대하여 여러 과학자들은 자연적인 현상의 가뭄이 아니라 인간의 영향으로 변형된 유역 상황으로 증발산과 토양수분량 그리고 하천유량 등이 자연적인 상태와 다르게 변화되면서 지속된 가뭄으로 평가하고 있다. 우리나라는 대부분의 지역에서 댐과 저류지를 중심으로 수자원 관리가 이루어지고 있으며, 자연적인 수문과정에 의한 유출에 따른 수문학적 가뭄과는 차이가 존재한다. 사회경제적 인자(인구밀도, 농업 및 산업 경제규모 등)는 댐 및 저수지의 용수사용에 큰 영향을 미치며, 저류지의 저류량을 활용하여 판단한 인위적 용수사용이 고려된 수문학적 가뭄(인위적 수문학적 가뭄)과 자연 상태로의 수문학적 가뭄의 특성은 크게 다를 수 있다. 하지만, 사회경제적 인자들이 수문학적 가뭄에 미치는 영향에 대하여 비교한 연구는 상관성 분석을 토대로한 연구가 대부분이다. 본 연구에서는 인자들이 인위적 수문학적 가뭄에 미치는 정도를 정량적으로 비교하기 위하여 베이지안 네크워크 모형을 활용하여 사회경제적 인자와 인위적 수문학적 가뭄과의 관계를 분석하였다. 해당 관계를 바탕으로 코플라 함수를 활용함으로써 베이지안 네트워크 내의 결합확률을 산정하였다. 다양한 사회경제적 인자들에 중에서 인과지도를 바탕으로 활용 가능한 인자로 농업용수 사용량, 생공용수 사용량 자료를 구축하였으며, 기상학적 가뭄지수를 추가적으로 고려하여 한강유역 충주댐 유역에 적용하였다. 그 결과 기상학적 가뭄과 농업용수 사용량과 생공용수 사용량은 값이 증가함에 따라 인위적 수문학적 가뭄의 발생확률이 증가하였다. 사회경제적 인자 중에서는 생공용수 사용량(0.39~0.49)이 전반적으로 농업용수 사용량(0.36~0.48)보다 인위적 수문학적 가뭄에 보다 큰 영향을 미치고 있으며, 값이 적을수록 생공용수 사용량의 영향이 보다 더 크다는 것이 확인되었다. 이를 바탕으로 인위적 수문학적 가뭄의 대응을 위해서는 농업용수 사용량보다 생공용수 사용량의 감축이 우선적으로 이루어져야 그 효과가 클 것으로 판단된다. 본 연구에서 제시한 모형은 베이지안 네트워크를 기반으로 하므로, 둘 이상의 인자에 대하여 복합적으로 가뭄에 영향을 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권12호
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• pp.975-984
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• 2019

하천수의 체계적이고 통합적인 관리를 위한 필수 전제로, 하천으로 공급되고, 하천에서 방류되는 유량 등의 기초자료 확보가 필요하다. 현행되는 하천수 사용 허가제도에 의하면 2017년 허가시설 중 59.1%는 유량 계측기기가 없는 것으로 확인되었고, 특히 농업용수의 경우, 보고량의 상당부분이 사용자의 자발적인 보고로 이루어져 신뢰성 있는 자료의 확보가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 양수장의 전력사용량을 통해 유량을 산정하는 간접 유량 계측방법을 적용하여 경제적이고 신뢰성 있는 유량자료의 확보에 대한 연구를 수행하였다. 특히, 전력량법에 의해 산정된 유량이 하천의 수위에 따라 실측 유량과 차이가 나는 점에 집중하여, 하천수위를 반영한 전력량법의 개선 및 유량자료의 정확도 향상에 대한 적용성 연구를 수행하였다. 하천수위를 고려한 전력량법으로 산정된 유량을 회귀분석, 백분율 차이, 평균 제곱근 오차 등의 상관성 분석 방법 등을 이용하여 분석한 결과, 기존의 전력량법과 비교하여 보다 더 실측 유량에 근사한 결과를 산정하는 것으로 확인하였다. 이를 통해, 양수장에서는 기존의 전력량법으로도 신뢰성 있는 유량 자료를 확보할 수 있지만, 하천의 수위 변동폭이 큰 지점에서 개선된 전력량법을 사용한다면, 보다 정확한 하천수 취수량 자료를 확보할 수 있을 것으로 기대한다.