• 한국수자원학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.75-89
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• 2023

강우-유출 해석은 하천 홍수예경보, 댐 유입량 산정 및 방류량 결정 등 수자원 관리 및 계획수립에 있어 중요한 과정이며, 밀도높은 강우관측망으로부터 수집된 강우 자료는 정확한 강우-유출 해석을 위한 가장 중요한 기초 자료로 활용된다. 본 연구 대상 지역인 메콩강 유역은 국가공유하천으로 강수 자료수집이 어렵고, 구축된 자료의 양적, 질적 품질이 국가별로 상이하여 수문해석 결과의 불확실성을 높일 우려가 있다. 최근 원격탐사 기술의 발달로 격자형 글로벌 강수자료의 획득이 용이해졌으며, 이를 활용한 미계측 유역 또는 대유역에서의 다양한 수문해석 연구들이 수행된 바 있다. 본 연구에서는 미계측 대유역 수문해석에 있어 격자형 강수자료의 적용성을 평가하기 위하여 3개의 위성 강수자료(TRMM, GSMaP, PERSIANN-CDR)와 2개의 지점 격자형 강수자료(APHRODITE, GPCC)를 수집하고, APHRODITE를 관측값으로 합성곱 신경망 모형인 ConvAE 알고리즘을 이용하여 위성 강수자료의 시·공간적 편의보정을 수행하였다. 또한, 메콩강 본류의 주요지점인 Luang Prabang, Pakse, Stung Treng, Kratie 4개 수위 관측소를 선정하여 SWAT 모형의 매개변수를 보정(2004~2011)하고 지점 격자형 강수자료 및 위성 강수자료의 보정전·후의 유출모의(2012~2013) 결과를 비교·분석하였다. 그 결과 원시위성 강수자료 및 GPCC는 APHPRODITE에 비해 정량적으로 과소 또는 과대추정되거나 공간적으로 매우 상이한 패턴을 나타낸 반면, GSMaP과 ConvAE를 이용하여 보정된 위성 강수자료의 경우, APHPRODITE에 대한 시·공간적 상관성이 개선된 것으로 분석되었다. 또한 유출모의의 경우, 모든 지점에 대해서 ConvAE로 보정된 위성 강수자료를 이용한 유출모의 결과가 원시 위성강수자료를 이용한 유출결과 보다 정확도가 향상된 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 제시하는 격자형 위성 강수자료 보정기법과 연계한 강우-유출 해석은 향후 다양한 위성 강수자료를 활용한 미계측 대유역 수문해석에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권5호
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• pp.311-323
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• 2023

집중호우, 홍수 및 도시침수와 같은 재해를 저감시키기 위하여 자연 재난으로 인한 재해의 발생 여부를 사전에 파악하는 것은 중요하다. 현재 국내는 기상청에서 운영하고 있는 호우주의보 및 호우경보를 발령하고 있지만, 이는 전국에 일괄적인 기준으로 적용하고 있어 사전에 호우로 인한 피해를 명확하게 인지하지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 일괄된 기준을 지역적 특성을 반영한 호우특보 기준으로 재설정하고 1시간 후에 강우로 발생할 수 있는 피해의 규모를 예측하고자 하였다. 연구 대상 지역으로는 호우피해가 가장 빈번하게 발생하였던 경기도 지역으로 선정하였고, 강우량 및 호우 피해액 자료를 활용하여 지역적 특성을 고려한 시간단위 재해 유발 강우를 설정하였다. 강우에 의한 호우피해 발생 여부를 예측하는 모형을 개발하기 위해 재해 유발 강우 및 강우 자료를 활용하였으며, 머신러닝 기법인 의사 결정 나무 모형과 랜덤 포레스트 모형을 활용하여 분석 및 비교하였다. 또한 1시간 후의 강우를 예측하기 위한 모형으로는 장단기 메모리, 심층 신경망 모형을 활용하여 분석 및 비교하였다. 최종적으로 예측 모형을 통해 예측된 강우를 훈련된 분류 모형에 적용하여 1시간 후 호우에 의한 규모별 피해 발생 여부를 예측하였고, 이를 1ST-모형이라고 정의하였다. 본 연구를 통해 개발된 1ST-모형을 활용하여 예방 및 대비 차원의 재난관리를 실시한다면 호우로 인한 피해를 저감하는데 기여 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제14권1호
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• pp.112-127
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• 1998

지난 5월 20일과 21일에 일본 삿포로시에서 평성(平成)10년도(年度) 사방학회연구발표회(砂防學會硏究發表會)가 개최되어 기획발표 21편과 일반발표 185편의 논문이 발표되었다. 기획발표로는 화산방재(火山防災) 일반(一般) 6편, 지진사방연구회(地震砂防硏究會) 활동보고(活動報告) 6편, 수변지역(水邊地域)의 관리(管理)와 지침(指針) 5편 및 평성(平成)9년도(年度) 토사재해(土砂災害) 4편이 각각 발표되었으며, 일반과제로는 사면안정(斜面安定) 10편, 사면붕괴(斜面崩壞) 10편, 지진(地震) 9편, 환경사방(環境砂防) 41편, 토사유출(土砂流出) 25편, 경계(警械) 피난(避難) 11편, 사방계획(砂防計劃) 10편, 사방사업(砂防事業) 11편, 사방구조물(砂防構造物) 10편, 화산사방(火山砂防) 12편, 녹화(綠化) 4편, 수문(水文) 4편, 눈사태 4편, 땅밀림 4편, 토석류(土石流) 18편 및 유학생(留學生) 2편 등이 발표되었다. 특히 기획발표중 "수변지역(水邊地域)의 관리(管理)와 지침(指針)"에서는 "수변지역(水邊地域)의 구조(構造)와 기능(機能)", "홍수(洪水)와 수변형성(水邊形成)의 상관관계(相關關係)", "토사관리(土砂管理)의 장(場)으로서의 계반지역(溪畔地域)과 유로정비(流路整備) 방법(方法)", "주민참가(住民參加)에 의한 자연림(自然林) 재생(再生) 노력(努力)", "수변완충지역(水邊緩衝地域) 설정(設定)의 제도적(制度的) 사회적(社會的) 과제(課題)" 등 5편이 발표되었다. 이는 우리 나라의 사방분야(砂防分野)에 있어서 앞으로의 산지급류소하천(山地急流小河川)을 친환경적(親環境的)인 방법으로 정비하는 데에 중요한 자료이므로 그 내용을 요약 정리하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권4호
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• pp.81-94
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• 2006

본 연구에서는 도암댐 유역에서의 산림파편화에 따른 수(水)환경 영향을 평가하였다. 이를 위해서 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형을 이용하였다. 도암댐 유역에서 산림파편화에 따른 수환경 영향만을 평가하기 위해서는 먼저 기상변화에 따른 영향을 배제시켜야 한다. 1985년과 2000년 강수량 분석결과 계절별 강수량에 상당히 많은 차이가 나타나, 본 연구에서는 1985년 기상자료를 이용하여 산림파편화에 따른 수환경 영향을 평가하였다. 산림 파편화에 따른 영향은 시간적 공간적으로 변화하기 때문에 본 연구에서는 수환경의 시 공간적 영향을 분석하였다. 도암댐 수계중 산림파편화가 가장 많이 발생한 소유역에서는 산림파편화로 인하여 유출량이 겨울철, 봄철, 여름철, 가을철 각각 $8,366m^3/month$, $72,763m^3/month$, $149,901m^3/month$, 그리고 $107,109m^3/month$ 증가하였다. 이렇게 증가된 유출량으로 인하여 상당한 양의 토양유실이 발생하여 하천의 부영양화 등을 초래한 것으로 판단된다. 이러한 토양유실로 인하여 가장 많은 산림파편화가 일어난 소유역에서 겨울철, 봄철, 여름철, 그리고 가을철, 유사농도가 각각 5.448mg/L, 13.354mg/L, 20.680mg/L, 그리고 24.680mg/L 증가하였다. 봄철 유사농도가 많이 증가한 이유는 산림지역과는 달리 농경지에서의 봄철 융설로 인한 토양유실이 많이 발생하였기 때문이다. 여름철과 가을철 유사농도가 증가한 이유 또한 과거 산림지역이었던 곳이 산림파편화로 인하여 상당부분 농경지로 전환되었으며, 이 지역에서의 영농에 따른 토양유실 증가로 유사농도가 증가한 것으로 판단된다. 본 연구의 결과를 종합해 보면 홍수조절, 토양유실 저감, 수질 개선과 같은 산림 고유의 기능은 유역내 산림파편화로 인하여 매우 빨리 손실될 수 있다. 따라서 도암댐 유역 내에서 산림 파편화에 따른 부정적 영향을 최소화시키기 위해서는 복합적인 토지이용계획을 수립하여 이행되어야 한다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제29권
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• pp.11-19
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• 2011

본 연구는 농촌경관의 잔여경관요소로서 중요한 기능을 수행하고 있는 경작지 내 소규모 습지 및 소하천의 경관생태적 특성 및 가치분석을 토대로 현실적인 개선방안을 제시해 보는데 가장 큰 의의를 두고있다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 총 7개의 공간에서 출현하고 있는 습지비오톱의 경관생태적 특성분석 결과, 일례로 사례지 5의 경우 수면의 크기가 $10,600m^2$로 비교적 넓게 형성되어 있었으며, 수변의 기울기, 띠숲의 폭, 식생조성상태 등에서 매우 양호한 것으로 평가되었다. 또한 굴곡성은 사례지 8-1에서 주요 돌출부의 수가 2개로 가장 높았으며, 형태적 다양성 역시 1.47로 가장 높은 값을 보였다. 2) 습지비오톱의 문제점 분석 결과, 대부분의 습지들은 여과기능을 수행하기 위한 초본 띠숲의 폭이 1m 내외로 조성상태가 미흡한 것으로 분석되었으며, 특히 사례지 8에서 나타나고 있는 4곳의 습지들은 수변의 기울기가 $45^{\circ}$ 이상으로 사면식생이 생육하기에는 어려움이 있는 것으로 나타났다. 3) 총 6개의 공간에서 출현하고 있는 소하천의 경관 생태적 특성분석 결과, 일례로 사례지 4의 경우 수변 폭은 55m로 가장 넓었으며, 흙, 돌, 자갈 등의 자연재료로 형성되어 있는 것으로 조사되었다. 반면 사례지 2-2의 경우 수변 폭은 4m로 가장 좁았으며, 사면의 경사각은 $90^{\circ}$로 직각의 형태를 이루고 있었다. 또한 식생의 생육이 이루어지고 있지 못한 것으로 나타났던 바, 생태적 가치는 매우 낮은 것으로 평가되었다. 4) 소하천의 문제점 분석 결과, 사례지 2-1은 수변 띠숲의 폭이 5m 정도로 수변 폭에 비해 매우 좁았으며, 주변 경작지로부터 유해 화학물질이 여과없이 방류되고 있었다. 또한 사례지 2-2는 전구간이 콘크리트 포장면으로 형성되어 있으며, 직선적인 하천구조로 인해 자연정화 능력, 홍수방지, 생물서식공간 확보의 측면에서 그 기능이 매우 미약한 것으로 분석되었다. 5) 이상과 같은 경관생태적 특성분석, 문제점 분석 결과를 토대로, 습지의 경우 크게 형상, 식생, 지형구 조적 측면에서, 소하천의 경우 크게 종단구조, 횡단구조적 측면에서 주요 개선방안을 설정하였다. 본 연구의 결과는 최근 농촌지역의 대규모 개발사업, 농지정리사업 및 도로건설 등에서 야기되는 습지및 소하천의 훼손을 방지할 수 있는 기초자료를 제공해 줄 수 있을 것을 판단되며, 또한 이들의 추가조성을 위한 가이드라인을 제시해 줄 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 본 연구의 결과를 타 지역으로 확대 적용해 나가기 위해서는 무엇보다 다양한 사례연구를 통한 객관화된 모형개발 및 검증이 뒷받침되어야 할 것으로 생각된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제22권4호
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• pp.39-58
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• 2019

본 연구에서는 GPM 위성자료 및 분포형 강우-유출 모형 KIMSTORM2(KIneMatic wave STOrm Runoff Model2)을 이용하여 용담댐 유역(930㎢)을 대상으로 유출모의를 수행하였다. 모형의 유출해석은 2014년 08월 25일 05:00~17:00, 2017년 09월 11일 01:00~12:00, 2018년 06월 26일 23:00~06월 27일 10:00 총 3개의 집중호우 기간으로, 4가지 공간자료: (a) 7개의 지상관측소 강우를 Kriging 기법으로 공간내삽한 자료, (b) 원 GPM 자료, (c) 조건부합성(Conditional Merging, CM)으로 보정한 GPM(CM-GPM) 자료, (d) 지리적편차(Geographical Differential Analysis, GDA)로 보정한 GPM(GDA-GPM) 자료를 각각 준비하였다. 유출 보정은 유역내 3개의 수위관측지점(천천, 동향, 용담댐)을 대상으로 실시하였으며, 4가지 공간자료에 대하여 모형의 매개변수인 초기 토양수분량, 하천 Manning 조도계수, 유효투수계수를 각각 보정하였다. 보정결과는 결정계수(Determination coefficient, R²), Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE) 및 유출용적지수(Volume Conservation Index, VCI)를 산정하였다. 그 결과, 3개의 강우에 대한 Kriging, GPM, CM-GPM 및 GDA-GPM의 평균 NSE는 0.94, 0.90, 0.94, 0.94, R2는 0.96, 0.92, 0.97, 0.96, VCI는 1.03, 1.01, 1.03, 1.02로 보정되었다. R², NSE 및 VCI에 있어, CM-GPM과 GDA-GPM이 원 GPM보다 첨두유출량 및 유출용적에 있어 보다 잘 보정되었다.

• 생태와환경
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• 제39권4호통권118호
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• pp.498-507
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• 2006

본 연구에서는 2002년 8월부터 2003년 7월까지 우포늪 수계에서의 이온농도, 부유물 농도 및 서식지 특성에 대한 계절성 강우패턴의 영향을 평가하였다. 총부유물질(TSS)의 공간적 변이는 하절기의 장마기간 동안 가장 현저하게 나타났다. TSS 중 무기부유물의 상대비율(ISS:TSS)은 크게 증가했으며 이는 상류에서 하류로 갈수록 증가하는 양상을 보였다. 이런 현상은 낙동강 본류로부터 역류하는 탁수에 기인하는 것으로 사료되었다. 장마기간 동안 ISS:TSS의 비율은 상류(43%)보다 하류(92%)에서 크게 증가한 수치를 보였다. 또한 투명도는 하류역으로 갈수록 감소였으며 (평균=0.13 m, 범위=0.08-0.21), 탁수는 조류생장 및 1차생산력에 직접적으로 영향을 미쳐 낮은 엽록소-a값 (범위=$4.2-8.6\;{\mu}g\;L^{-1}$)을 보였다. 2차 조사 시 ISS 농도는 평균 4 mg $L^{-1}$ (범위=3.3-4.8 mg $L^{-1}$)였고, 이런 값은 홍수기 조사인 1차 조사에 비해 14배나 감소한 수치였다. 한편, ISS는 크게 감소한데 비해 OSS의 상대비는 높게 증가했다. 이러한 현상은 3차 조사에서도 같은 양상으로 나타났으나 5월에 실시된 4차 조사에서는 상이한 결과를 보였다. 10개 변수를 기반으로 한 정량적 서식지 평가에 따르면, QHEI는 4차 조사에서 최대값을 보였으며, 2차 조사에서는 가장 큰 공간적 변이를 보였다. 결과적으로, 장마기간의 집중강우는 토평천과 우포늪에서의 토사 침전 및 영양물질 순환에 크게 기여하는 것으로 사료되었다.

• 생태와환경
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• 제43권1호
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• pp.129-135
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• 2010

국제적 중요성을 가지는 우포 습지에서 강우량과 동물 플랑크톤 동태 간의 상호관계를 파악하였다. 현장 조사는 우포 습지 내 조사지점에서 2002년 1월부터 2007년 12월까지 격주 간격으로 수행되었다. 조사기간 동안 연평균 강우량은 1,324 mm 이였으며, 총 강우량은 2003 년에 1,766 mm로 가장 높았던 반면 2005년에는 975 mm로 낮게 나타났다. 육수학적 요인(수온, 용존산소, pH, 전기 전도도 그리고 탁도)은 여름의 강우량과 홍수에 의해 크게 영향을 받는 것으로 파악되었다. 동물플랑크톤 밀도와 총 강우량은 통계적으로 유의한 계절성과 연간변이성을 보였다 (ANOVA, P < 0.05). 동물플랑크톤 밀도는 여름에 높고(평균${\pm}$표준편차; $1,594{\pm}1,598\;Ind.\;L^{-1}$) 겨울에 낮았으며(평균${\pm}$표준편차;$246{\pm}234\;Ind.\;L^{-1}$), 조사지점의 총 동물플랑크톤 밀도 중 47%가 여름에 출현하였다. 윤충류의 계절적 변화는 전체 동물플랑크톤의 양상과 유사하였고 총 동물플랑크톤 밀도(연 평균: $398{\pm}1,139\;Ind.\;L^{-1}$, n=149)의 약 65%를 윤충류가 차지하였으며, 다음으로 지각류 ($65{\pm}140\;Ind.\;L^{-1}$가 및 요각류 ($58{\pm}84\;Ind.\;L^{-1}$) 순으로 나타났다. Keratella cochlearis, Polyarthra spp. 그리고 Brachionus calyciflorus와 같은 부유성 윤충류는 겨울부터 봄까지 우점하였고 Lecane spp., Monostyla spp. 그리고 Trichocerca spp.와 같은 부착성 윤충류는 주로 봄부터 가을에 걸쳐 출현하였다. 여러 환경요인 중여름의 강우량 변동이 우포 습지의 동물플랑크톤 군집 동태의 특성 결정에 중요한 역할을 하눈 것으로 사료된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제14권2호
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• pp.111-117
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• 2008

본 연구는 최근 11년간 (1996년${\sim}$2006년)의 낙동강 하구둑 방류량 자료를 바탕으로 하구둑 방류량의 경년변동 및 월별특성 즉, 낙동강 하구둑 월별총방류량, 일일평한방류량, 일일최대방류량을 산출하였으며, 하구둑 방류와 하천수 유입에 직접적인 영향을 미치는 기상인자들과의 상관성을 검토하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과는 다음과 같다. (1) 낙동강 하구둑으로부터의 11년간 총 방류량은 $224,576.8{\times}10^6m^3$이며 가장많이 방류된 연도는 2003년으로 $56,292.3{\times}10^6m^3$이다. 월별로는 8월이 23.4%의 $52,634.2{\times}10^6m^3$으로 가장 많고 7월이 23.1%, 9월이 17.0%의 순이었다. (2) 방류량 패턴을 시기별로 살펴보면 $7{\sim}9$월은 유하량이 많은 홍수기(방류란 $100{\times}10^6m^3$/day이상), $4{\sim}6$월 및 10월은 유하량이 보통수준인 평수기(방류량 $30{\times}10^6m^3$/day이상), $12{\sim}3$월은 유하량이 적은 갈수기(방류량 $16{\times}10^6m^3$/dayy미만)로 구분할 수 있다. (3) 방류량과 기상인자와의 상관성 비교에 있어서는 대체로 기온이 높고 증발량이 적으며 일조시간이 적은 시기에 많은 방류가 이루어짐을 알 수 있다 (4) 방류량이 많을 경우 주 풍향은 NNE 및 SW, SSW 였다. 이러한 결과는 풍항에 따른 취송류의 영향으로 북풍이 불 경우 담수의 하구 집적화와 남풍이 불 경우 담수가 외해로 유출될 가능성이 높음을 시사한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권12호
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• pp.1193-1207
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• 2013

지나친 도시개발은 불투수면적의 증가로 인한 유출 증가를 야기하며 이는 홍수 및 비점오염에 대한 문제 및 기저유출감소로 인한 지하수위 감소에 따라 하천을 건천화시키는 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 저영향개발(LID, Low Impact Development) 기법이 제시되고 있다. 즉, LID 기법을 적용함으로써 개발 이전의 수문순환 상태를 모사하여 개발로 인한 영향을 최소화하고 물 순환구조를 개선하고자하는 연구가 진행되고 있다. 국내에서도 LID 개념의 도입이 지속적으로 증가함에 따라 소규모 배수 분구를 중심으로 연구가 진행되고 있다. 또한, 중규모 이상의 유역에 LID 기법을 적용 시 유역 내 수문학적 유출 특성과 오염 발생 특성 변화에 대한 분석 방안이 요구되지만 하수처리분구 단위의 수문학적 영향을 분석 할 수 있는 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 하수처리 구역 내 LID 기법의 적용에 따른 물순환 개선효과와 비점오염 저감효과 분석 및 기존 관리기법과의 비교를 통해 유역관리 측면에서의 적정 LID 설치면적 추정 방안을 검토하였다. LID 적용효과 분석을 위하여 소규모 배수 분구인 부산시 동래천 유역과 하수처리구역인 온천천 유역을 대상유역으로 선정하였으며 동래천 유역을 대상으로 LID 요소기술의 적용가능 면적을 추출하고 비율로 환산한 후 온천천 유역으로 확대 적용하였다. LID 요소기술 중 우리나라의 토지이용 밀집도를 고려하여 적용이 용이한 Green Roof와 Porous Pavement 및 도로에 설치되는 Street Planter를 선정하였으며 유역별로 구축된 LID 기법 기반의 SWMM 모형을 이용하여 토양특성과 강우특성을 고려한 물순환 기능 개선효과 및 비점오염량 저감효과를 분석하였다. 또한 온천천 유역을 대상으로 기존 비점오염 관리방안인 오염원 및 방류량에 따른 처리효율과 LID 적용 시의 처리효율을 비교하였으며 비교자료를 토대로 유역관리와 비용적인 측면을 고려한 적정 LID 설치비율로서 기존 비점오염 관리방안의 처리효율을 만족하는 LID 설치비율을 선정하고 이에 대한 적용 가능성을 검토하였다.