• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.421-425
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• 2009

수자원의 효율적인 관리를 위해서는 홍수량 자료뿐만 아니라 저 평수량의 자료도 매우 중요하며, 이는 최근의 가뭄 발생으로 인하여 용수공급 및 하천수질관리 문제에서 저수위 유량자료의 파악이 중요한 관심 대상이기 때문이다. 이를 위해서는 저수위에 대해 유량측정을 실시하여 유량자료를 확보해야 하며, 이와 더불어 연속적인 유량자료를 얻기 위해서는 신뢰성 있는 수위-유량관계곡선식이 필수적이다. 일반적으로 자연하천에서 수위-유량관계는 수위의 상승 및 하강에 따라 유량변화가 일정한 경향성을 가지고 변동을 하기 때문에 단일함수 관계로 설명이 가능하다. 하지만 갑문 조작에 영향을 받는 구간에서는 수위와 유량만의 단일함수 관계가 아닌 갑문의 개 폐에 따라 수위와 유량이 변동하는 특성을 가지고 있어 일반하천에 비해 수위-유량관계를 규명하는 것이 매우 어려운 문제이다. 최근에 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 및 유속지수법을 이용한 자동유량측정시설이 국내에 도입됨에 따라 저 평수량에 대한 연속측정이 가능하게 되었으나, 측정된 수위-유량자료를 이용하여 수위-유량관계곡선식을 개발하는 것은 아직까지 국내 외를 막론하고 명확히 해결하지 못하는 문제점이 남아 있다. 본 연구는 갑문의 조작에 따라 크게 영향을 받는 저 평수량에 대하여 수위-수면경사-유량관계를 이용한 산정방법과 자동유량측정시설에 의한 유량산정방법에 대하여 비교 검토하였으며, 이를 검증하기 위하여 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 이용하여 갑문 개 폐에 따른 연속 측정을 수행하였다. 이와 같은 유량 산정방법과 검증을 통하여 보다 신뢰도가 높은 저 평수량을 산정하는 것이 목적이다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.33 no.4
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• pp.627-638
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• 2023

This study aimed to evaluate the spatial variability of downstream river flow resulting from the operation of the Gimcheon Buhang Dam in the Gamcheon watershed. The dam's effects on flood reduction during the flood season and on increasing streamflow during the dry season-two main functions of multipurpose dams-were quantitatively analyzed. Streamflow data from 2013 to 2021 for the study waterhsed were simulated on a daily basis using SWAT-K (Soil and Water Assessment Tool - Korea) model. Comparison of the simulated and observed values found goodness of fit values of 0.75 or higher for both the coefficient of determination and the Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient. The spatial analysis of the dam's effect on flood reduction focused on the annual maximum flood: rates of flood reduction at the four stations ranged from 8.5% to 25.0%. The evaluation of streamflow increase during times of low flow focused on flow duration curves: in particular, compared to the case without an upstream dam, the average low flow at the four sites increased from 33% to 198%.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.8
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• pp.565-575
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• 2022

Recently, in the field of water resource engineering, interest in predicting time series water levels and flow rates using deep learning technology that has rapidly developed along with the Fourth Industrial Revolution is increasing. In addition, although water-level and flow-rate prediction have been performed using the Long Short-Term Memory (LSTM) model and Gated Recurrent Unit (GRU) model that can predict time-series data, the accuracy of flow-rate prediction in rivers with rapid temporal fluctuations was predicted to be very low compared to that of water-level prediction. In this study, the Paldang Bridge Station of the Han River, which has a large flow-rate fluctuation and little influence from tidal waves in the estuary, was selected. In addition, time-series data with large flow fluctuations were selected to collect water-level and flow-rate data for 2 years and 7 months, which are relatively short in data length, to be used as training and prediction data for the LSTM and GRU models. When learning time-series water levels with very high time fluctuation in two models, the predicted water-level results in both models secured appropriate accuracy compared to observation water levels, but when training rapidly temporal fluctuation flow rates directly in two models, the predicted flow rates deteriorated significantly. Therefore, in this study, in order to accurately predict the rapidly changing flow rate, the water-level data predicted by the two models could be used as input data for the rating curve to significantly improve the prediction accuracy of the flow rates. Finally, the results of this study are expected to be sufficiently used as the data of flood warning system in urban rivers where the observation length of hydrological data is not relatively long and the flow-rate changes rapidly.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1239-1243
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• 2007

현재 우리나라에는 기능을 상실하고 노후화된 보가 경제적인 문제 등으로 인하여 철거되거나 적정한 위치로 이동되지 않고 그대로 방치되어 있다. 이러한 다수의 보는 상 하류간 단절을 가져와 하천 경관을 나쁘게 하고 국부적인 세굴로 인하여 하상을 불규칙하게 만든다. 본 연구에서는 공주시의 대표적인 관광지인 공산성이 위치하고 있는 금강의 중류를 대상구간으로 설정하였으며, 해당 구간에는 2003년에 설치된 돌보를 기준으로 하류부에 불량한 경관이 발생하고 있다. 공산성 앞의 하천 구간은 공주대교 아래에 설치된 돌보로 인하여 보의 상류는 충분한 유량으로 인해 하천경관이 좋은 반면, 하류는 경관을 위한 유지유량이 부족하여 아름다운 하천 경관을 창출하지 못하고 있다. 따라서 경관 향상을 위한 유량을 확보하기 위하여 보의 철거나 위치변화가 필요한 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 공주대교 아래에 설치된 보의 위치를 공산성 하류로 이동시키는 대안을 선정하여 그 적정성을 검토하였다. 보 위치변화의 적정성을 검토하기 위한 2차원 해석 모형으로는 하천의 흐름특성 및 하상변동을 모의할 수 있는 SMS(Surface Water Modeling System ver.8.1)의 RMA2와 SED2D를 이용하였다. 2차원 해석 결과 보를 공산성 하류로 이동시켰을 때 유량의 증가와 하상복원으로 인하여 수위가 상승되는 것으로 나타났다. 대상구간에서의 모의 결과 보의 위치변화가 적정한 것으로 판단되었으며, 이로 인하여 공산성에서 바라보는 금강의 경관이 개선될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.276-276
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• 2020

공유하천유역에서의 수자원 관리는 두 국가의 제도적 및 기술적 차이로 인하여 다른 유역에서의 수자원 관리보다 복잡하고 어렵다. 특히 두 국가 사이의 공유하천에서의 유량의 변화는 실질적인 측정을 이용하여 면밀하게 측정됨으로써 신뢰도 높은 자료를 통해 지속적으로 분석되어야 궁극적으로 공유하천에 대한 두 국가 간의 이해관계를 바탕으로 한 대책을 수립할 수 있다. 북한강 유역의 상류유역은 북한에 속해 있고, 특히 임남댐 건설 이후 화천댐 유입량은 지속적으로 감소하고 있어 이에 대한 물순환 영향을 면밀히 분석하고 대책을 수립할 필요가 있다. 물순환에 영향을 미치는 원인과 결과를 분석하는 기존의 연구들은 대부분 강우-유출모형을 사용하고 있어 모형의 구축 및 매개변수의 보정과 검증에 많은 노력이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상자료만을 이용하여 유량의 변동성분을 정량화할 수 있는 수문학적 민감도 분석기법을 화천댐 상류유역에 적용하고 화천댐 유입량에 대한 1967년~017년 동안의 변동량을 자연적 요인과 인위적 요인으로 분리하여 제시하였다. 다양한 변동점 탐색기법을 사용한 결과 1999년이 통계적으로 유의한 변동점으로 탐색되었으며, 이를 활용하여 수문학적 민감도 분석을 5가지의 Budyko 함수를 이용하여 산정한 결과 평균적으로 18.99 억 ㎥/y의 유입량 감소가 임남댐 건설로 인하여 발생된 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 기존 연구자들의 화천댐 유입량 감소량에 비해 다소 크게 산정된 결과이며, 이는 2000년대 이후 증가된 강우량 및 화천댐유입량의 감소가 주된 영향을 미친 결과로 추정된다. 향후 월별, 계절별 단위의 분석이 추가로 연구될 필요가 있으며, 미래의 기후변화 상황을 고려한 예측을 통한 실효성 있는 계획이 수립될 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.612-616
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• 2007

오랫동안 홍수조절, 용수공급, 전력생산, 레저 활동을 위해 건설된 댐들은 하천이나 호소의 생태적 기능보다는 치수 및 이수기능이 중요시되면서 운영 관리되어 왔다. 하지만 최근 들어 선진국을 중심으로 환경 및 생태의 중요성이 인식되면서 하천생태계 보호를 위한 환경유량 산정이 언급되고 있는데 이는 하천이 동 식물의 서식처로서 적절한 수질뿐만 아니라 수심, 유속, 하상재료, 먹이원, 어류를 보호할 수 있는 휴식 및 은신처 등의 다양한 조건을 제공할 수 있어야 한다고 제시되고 있다. 이들 조건 중 유량(Flow)은 하천에서 생물집단을 구성하는데 있어 물리적 서식조건의 주요한 결정인자로 작용하는데, 댐 하류하천의 자연유량(natural flow)을 변화시키면 생태학적 측면에서 기대치 않던 영향을 야기할 수 있다. 따라서 댐 건설 전 후의 자연유량과 조절유량 사이에서 생태학적 어류조사연구를 통한 차이점을 찾는 것은 매우 중요하다고 볼 수 있다. 본 연구의 최종목적은 수계 내 댐 건설 전 후의 어류군집과 유량 등 수리조건과의 연관성을 분석하여 하천구간별로 어류생태에 적합한 유량을 산정하는 것이다. 조사대상 구간은 금강본류를 대상으로 하되 용담댐과 대청댐을 중심으로 하여 10개 구간을 선정하였고. 과거로부터 2000년도까지와 용담댐 건설후인 $2002{\sim}2004$년도에 조사된 어류생태자료를 활용하였다. 용담댐 상류로부터 대청댐 하류에 이르기까지 전 구간을 대상으로 조사된 자료를 분석한 결과 총 20과 82종이 출현하였고, 이중 종 45종(54.9%)이 잉어과에 해당하며 미꾸리과(6종), 동자개과(4종), 망둑어과(5종)를 제외한 대다수의 분류군(Family)들은 단일 또는 2종으로만 구성되었다. 이들 중 천연기념물 제 259호로 지정되어 법적으로 보호되고 있는 어름치(금강에서 서식한 어름치를 따로 천연기념물 238호로 지정함)를 비롯하여 다묵장어를 포함한 7종의 멸종위기종이 확인되었다. 또한 각시붕어 등 총 29종(39.4%)의 높은 한국고유종 출현과 6종의 외래도입종도 확인되었다. 금강의 중 상류에 해당하는 구역을 포함하는 대청댐 상 하류 구간에서 대청댐 건설 전(1980년 이전)을 포함하는 2000년 이전 조사 자료가 가장 다양한 어류상과 특이어종(멸종위기종 및 한국고유종)을 보였고, 최근자료$(2002{\sim}2004)$를 살펴볼 때 용담댐 상 하류에서보다 대청댐 상 하류에서 멸종위기종(7종$\rightarrow$1종) 및 한국고유종(28종$\rightarrow$16종)의 출현감소와 외래도입종의 출현증가(1종$\rightarrow$6종)와 같은 주요한 어류군집 변화를 보였다. 이는 댐 건설에 따라 주로 계류성 어종을 중심으로 정수역 구간에서 인근 지류로 이동하게 되고 일부는 제한된 서식공간과 하천교란으로 인해 개체군이 극감하거나 일부 소멸된 종이 발생하였을 것으로 사료된다. 실측 유량자료 분석에 의하면 홍수기 최대유량 변화는 크지 않으나, 갈수기 최소유량은 크게 증가한 것을 알 수 있었고, 대다수 어류의 산란기인 봄철(5월, 6월) 최소유량은 증가하였으나, 최대유량은 감소한 것으로 분석되었다. 이러한 변화는 어류생태계에 긍정적인 면과 부정적인 면이 있으며, 향후 이러한 영향을 분석하기 위해 선택어종(Target species)별 생태환경 서식조건을 확인할 수 있는 조사기법 및 자료구축이 절실히 필요한 실정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.456-456
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• 2021

하상 변화는 유량이나 유사의 흐름에 따라 침식, 운반, 퇴적되어 변화하며, 하상변동에 의한 결과는 하천의 형태 (직렬,복렬, 곡렬 등)나 서식처의 구조 (여울과 소, 웅덩이, 습지 등) 형성 로 나타난다. 이어서 서식처 구조의 다양성은 생물다양성에 긍정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 수리 (유량이나 유사량)-지형(서식처 구조)-생태 (생물다양성)을 연계하여 관리하기 위한 생태적인 하천관리 프레임을 제시하기 위하여, 지형과 생물상의 관계를 우선 파악하고자 한다. 국내 하천은 수생태 건강성 평가 중 서식 및 수변환경 지수(HRI, Habitat and Riparian Index)를 활용하여 하천의 형상 및 자연성을 평가한다. 해당 지수는 하천의 자연성을 판단할 수 있으나 유량이나 유사량 등과 같이 수리적 조건과 연계하여 하천환경 변화를 예측하기 어렵기 때문에, 본 연구에서는 하천의 자연성을 판단하는 지형변수들을 제안하고, 생물상과 상관관계를 분석한다. 수질 변화가 급격하지 않는(년간 변화폭이 일정한) 금강 유역의 지천 (갑천, 미호천, 논산천, 유구천 등) 중 생태계 건강성 평가 지수가 산정되어 있는 지점을 기준으로 상·하류 약 5 km 구간들을 대상으로 한다. 지형 변수로는 (항공사진을 이용한)사주 비율(사주면적/제방 내 홍수터 면적), 사주 식생비율(식생면적/사주면적)과 사주 변동량(연간 사주 이동량), 서식처 구조의 다양성(여울, 소, 웅덩이 등), 기존의 서식 및 수변환경 지수 등을 활용하고, 생물 변수로는 저서동물지수(BMI, Benthic Macroinvertebrate Index), 저서동물의 우점도, 어류생물지수(FAI, Fish Assessment Index), 어류생물지수에 활용하는 국내종의 총 종수, 여울성 저서종수, 민감종수 등을 활용한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.200-200
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• 2023

기후변화로 홍수 및 가뭄의 빈도 증가로 인해 수자원 부족 현상이 지속되고 있다. 하천유량은 기저유출과 직접유출으로 구성되어 있으며 갈수기의 유량의 대부분은 기저유출로 이루어져 있다. 기저유출의 감소는 어류의 서식지 감소, 수질 악화 등 부정적인 영향을 하천 환경에 준다. 하천의 유역별로 직접유출과 기저유출을 분리하여 기저유출량을 정량적으로 산정하고 그 변동성을 해석하는 것은 유역관리에 있어 반드시 필요하다. 기저유출 분리 방법 중 BFlow (Baseflow filter program)는 유역 단위 모형인 SWAT과 연계되어 장기유출에 대한 기저유출 특성을 파악하는데 사용되어 왔다. BFlow는 유역의 특성에 따라 총 3개의 filter 중 한 개를 선택하여 하천유량에 대한 filter의 통과량으로 기저유출을 계산하며 총 세 번의 filter값을 각각 pass 1 ~ 3로 표현한다. 기존의 연구에서는 pass 1, pass 2를 이용해서 기저유출을 산정하였으나 pass 2보다 pass 1의 첨두가 하천유출수문곡선의 하강부에 있는 변곡점에 접근하여 기저유출이 분리된다. 또한, BFlow에서 기저유출 분리시 단일 β parameter가 적용되며 수문곡선의 감수부에 민감도가 높은 변수이다. SWAT 모형을 통해 모의된 유출량은 실측자료를 기반으로 검,보정하였고 모의 결과의 기저유출량과 BFlow의 β parameter를 유황별로 적용한 pass 1의 기저유출량 결과를 비교하였다. 기존 SWAT 기저유출량보다 수정된 BFlow를 통해 하천유량에서 기저유량을 분리한 결과가 수문곡선감수부의 변곡점에 기저유출 첨두가 위치되는 것으로 분석되어 유황별로 β parameter를 적용시켜 감수부 특징을 반영할 수 있게 수정하였다고 판단된다. 본 연구의 결과는 하천 및 유역 환경 관련 정책 수립 시 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.312-312
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• 2023

동진강 유역은 김제평야를 품고 있어 다른 지역에 비해 농지면적이 차지하는 비중이 크며, 이에 따라 전체 용수 사용량에서 농업용수의 비중이 절대적으로 높은 유역이다. 낙양 보는 동진강 중·상류에 위치한 이수시설로 상류에 위치한 섬진강댐과 같이 동진강 유역의 농업용수 공급에 중요한 역할을 하고 있다. 낙양 보는 현재 동진강 방수문 4문, 김제간선 취입수문 2문, 정읍간선 취입수문 1문이 설치되어 있다. 관개기에는 동진강 도수로의 수문을 폐쇄하여 동진강 본류로의 하천유지용수를 차단하고 김제 배수로의 수문을 운용하여 농업용수를 공급하고 있으며 수혜구역의 용수수요 변화 및 기상상황, 하천상황에 따라 탄력적으로 운영하고 있다. 이러한 가동 보 운영으로 인하여 다양한 수위-유량관계의 변동성이 발생한다. 본 연구에서는 가동 보 운영에 따른 수위-유량관계 곡선식의 변동성을 확인하기 위해 동진강 유역 낙양보 상류에 위치한 정읍시(거산교)관측소를 대상관측소로 선정하였다. 정읍시(거산교)관측소는 2012년에 개발된 수위-유량관계곡선을 2021년까지 사용하였고, 2022년 수위-유량관계곡선식 검증과 재개발을 위하여 유량측정을 실시하였다. 2012년에 개발된 수위-유량관계곡선은 검토 결과 강우에 의한 수위 상승시 보 완전 개방 상태의 측정성과를 확보하여 수위-유량관계 곡선식을 개발하였다. 그 결과 가동 보를 운영하는 3월~9월은 상류에 위치한 정읍시(행정교)관측소와 상하류 역전 현상이 발생하였고, 매년 비정상적인 유량이 산정되는 결과를 초래하였다. 2022년 신뢰도 높은 유량자료와 수위-유량관계곡선식 개발을 위해 낙양 보 완전개방 및 부분개방에 따른 다양한 유량측정성과와 낙양 보 수문 모니터링 결과를 확보하였다. 낙양 보는 2022년 1월~3월, 10월~12월은 수문 6문을 완전 개방하여 동진강에 하천유지용수를 공급하고, 4월부터 동진강 방수문을 폐쇄하여 농번기 농업용수를 확보한 후, 5월~9월에 확보된 농용수를 김제 배수문 2문을 부분개방하면서 공급하는 방식이다. 이 기간동안 낙양 보 수문에 대한 모니터링을 위해 정읍시(거산교)관측소 수위자료에 대한 검토를 실시하였으며, 유량측정시에는 정확한 유량측정성과와 곡선식 확인을 위하여 동일한 위치에서 측정을 수행하였다. 또한, 수위 또는 유량이 변하는 구간은 연속측정을 실시하였으며, 모니터링 결과와 유량측정성과를 바탕으로 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 그 결과 저수위1식은 수문 완전개방, 저수위2식은 수문 완전폐쇄, 저수위3~6식은 수문 부분개방 곡선식을 개발하였으며, 저수위 구간은 낙양보 운영에 따라 총 27차례 기간분리가 발생하였다. 결과적으로 본 연구에서는 낙양 보 운영에 따른 다수의 유량측정성과와 모니터링 자료를 확보하였으며, 확보한 유량측정성과의 분석을 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.488-493
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• 2010

하천 유량자료는 조사 목적에 따라 시간, 일, 월 등 다양한 시간범위를 갖는다. 이러한 특성을 갖는 유량 자료를 확보하기 위해 정해진 시간에 유량측정을 시행하는 것은 경제적, 기술적으로 매우 어려운 일이다. 따라서 연속적인 유량생산은 상대적으로 연속측정이 용이한 수위자료를 연속측정하고, 간헐적인 유량측정을 통하여 수위-유량관계를 수립하여, 수립된 관계를 연속적으로 측정된 수위자료에 대입하여 이루어진다. 그러나 준설에 의한 하상변동, 가물막이 등 하천횡단 구조물 설치에 따른 통제특성 변화, 공사 등에 의한 하천경사 변화 등에 의해 수위-유량관계의 연속적인 변화가 발생할 경우 하나의 수위-유량관계로 연속적인 유량환산이 불가능하게 된다. 따라서 자연현상 및 각종 공사에 의해 하도 특성이 변화할 경우 신뢰도 높은 유량을 신속하게 제공할 수 있는 새로운 기법 적용이 요구된다. 본 연구에서는 4대강 사업구간에 위치한 유량관측소에서 전통적인 수위-유량관계 곡선법, 기간분리에 의한 방법, Stout 방법, 비유량법 등 다양한 방법을 활용하여 연속 유량자료를 생산 기법을 제시하고자 한다.