• 한국물환경학회지
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• 제30권6호
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• pp.665-672
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• 2014

Elemental cellular stoichiometry of natural phytoplankton communities was examined in six large dam reservoirs in the Han River system. Carbon (C) and nitrogen (N) contents of the phytoplankton-dominated seston from Lake Soyang was higher than that from other lakes. Phosphorus (P) content showed slight variations among six lakes in the range of $0.04{\sim}0.18{\mu}mol$ P mg $DW^{-1}$. The phosphorus concentrations of lake water showed obvious positive relationship with P and C contents of the phytoplankton-dominated seston. In all six lakes, N:P ratios and C:P ratios in the phytoplankton-dominated seston were more than 23 and 133 respectively, indicating the phytoplankton communities in six lakes have been exposed in phosphorus limited condition. The relative abundance of diatoms showed significant negative correlation with C, N, P contents of the phytoplankton-dominated seston and that of cyanobacteria showed significant positive correlation. Elemental stoichiometry of diatoms-dominated seston showed distinctive less content than that of cyanobacteria-dominated seston. The cellular N:P ratios of diatoms- and cyanobacteria-dominated seston indicate that both main classes of phytoplankton in six lakes are in phosphorus deficiency. Elemental stoichiometry of the phytoplankton-dominated seston in this study could be used for the further ecological stoichiometric studies in six lakes.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권5호
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• pp.481-493
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• 2012

가뭄의 불확실성은 우리가 관리할 수 있는 범위를 넘어서는 현상으로 용수공급시스템의 불확실성 역시 우리가 제어할 수 있는 한계를 벗어날 수 있다. 따라서 수자원 시설물 운영에 필요한 의사결정은 여러 가지 불확실한 상황을 고려하여 다루어져야한다. 특히 극단적 강우 부족이나 저유량 상황이 장시간 지속되는 경우에는 수자원 공급에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 하천오염, 수생태계파괴, 저수지고갈, 용수공급 장애 그리고 하천미관의 악화 등이 포함될 수 있다. 그중 극한가뭄의 지속으로 인해 용수공급의 중단과 같은 사태가 발생할 경우 피해한계를 예측할 수 없는 매우 심각한 결과가 초래될 수 있다. 이런 측면을 고려하여 본 연구는 장기지속가뭄을 포함하여 극한 가뭄사상에 대한 한강수계 용수공급 시스템의 가뭄 영향을 종합적으로 평가하였다. 이를 위해 5개 소유역에 대한 추계학적 수문시계열모형을 이용하여 월 유량 기준의 지속기간별, 재현기간별 가뭄 시나리오를 개발하여 팔당댐을 기준지점으로 하는 한강유역 용수공급 시스템에 적용하여 용수공급의 이행도를 평가하였다. 평가결과 예기치 못한 가뭄의 영향을 알기 위해서는 수문학적 다양성을 반영하는 장기지속가뭄에 대한 평가가 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권11호
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• pp.1017-1026
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• 2014

본 연구에서는 한강수계의 팔당댐 상류를 대상으로, 상류 댐들의 운영 및 하천수 사용이 하류구간의 유출에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. SWAT-K 유역모형을 적용하여, 2001~2009년에 대해 상류댐 운영 및 하천 취수량 적용 유무에 따른 조건별 모의결과를 분석한 결과, 소양강댐과 충주댐 등 다목적댐 운영에 따른 방류량이 갈수기와 홍수기의 하류구간 유출에 가장 크게 영향을 주는 것으로 나타났다. 이로 인해 갈수량이 팔당댐 지점에서 $100.57m^3/s$, 북한강 종점 $33.01m^3/s$, 양평수위표 지점 $49.66m^3/s$만큼 증가하는 것으로 나타났다. 반면, 하천수 사용에 따른 영향은 북한강 지역은 거의 나타나지 않았으며, 남한강 지역도 양평수위표 지점에서 $0.98m^3/s$의 갈수량 감소가 나타나 팔당댐 유입량에는 큰 영향이 없었다. 따라서, 장기간의 유출 및 유황분석에서는 횡성댐과 같이 규모가 작은 댐 운영이나 하천수 취수 영향은 제외시켜도 무방할 것으로 생각된다. 그러나 물이용이 집중되는 특정기간의 정교한 수문해석이나 취수량이 많은 하천구간을 대상으로 하는 유출 분석에서는, 취수량은 물론 유역내 물이동량에 대한 정보가 필수적으로 고려되어야 할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.439-447
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• 2011

변화할 것으로 예측되고 있는 기후환경에서 현재 수공구조물의 적응능력을 평가하고 지속가능한 시스템을 만들고자 하는 것은 최근의 수자원 관리의 핵심이다. 본 연구에서는 한강수계 5개의 댐을 대상으로 다양한 유입량에 따른 방류량 및 저류량의 변화를 퍼지 추론 시스템을 이용하여 분석하였다. 유입량의 변화에 대한 최대 저류량 및 최소 저류량의 변화를 저수지의 적응능력이라 정의하여 분석한 결과, 저류용량이 상대적으로 작은 광동댐은 유입량의 급격한 증가를 감당하기 어려우며, 소양강댐은 강우량 변화에 대한 적응능력이 가장 뛰어난 것으로 판단되었다. 그러나 퍼지 추론 시스템은 소속함수를 임의로 지정하고, 과거 자료를 이용하여 검증하기가 용이하지 않으므로, 보다 정확하고 효율적인 모의를 위해 소양강댐을 대상으로 적응 신경망-퍼지추론 시스템을 구축하여 적응능력을 평가하였다. 과거 자료의 빈도분석 결과와 기후변화 시나리오를 바탕으로 구축된 9개의 강우 시나리오에 대해 소양강댐의 방류량 및 저류량을 모의한 결과, 유입 시나리오에 따라 매우 상이한 저수지 운영결과를 나타냄을 알 수 있으며, 적응 신경망-퍼지 추론 시스템이 변화하는 강우량과 패턴에도 불구하고 안정적으로 저수지를 운영함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.301-316
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• 2012

본 연구에서는 한강수계 팔당댐 상류의 자연유출량에 대해 기존의 연구 결과를 바탕으로 TANK 모형 결과와 SWAT 모형결과를 비교함으로써, 기존 TANK 모형이 가지고 있는 한계및 문제점을 현실적으로 제시하고, 향후 SWAT 모형의 적용성 및 활용에 대해 검토하였다. TANK 모형의 매개변수 최적화가 이루어진 보정유역들(충주댐 및 소양강댐)의 모의결과를 볼 때 두 모형 모두 모형효율 0.8 이상의 높은 정도의 모의가 가능한 것으로 나타났으며, 첨두유량이 발생하는 홍수기에는 TANK의 결과가 SWAT보다 관측치에 근접하는 것으로 나타났다. 그러나 TANK 모형의 경우 주로 평수기 이상의 유량을 대상으로 보정을 수행하여 갈수기에 관측유량과 많은 차이를 보였으며, 특히 일정 유량 이하로 모의되지 않는 한계를 나타내었다. 반면, SWAT 모형은 일부 홍수사상을 제외하고 대체로 관측치의 경향을 잘 따르고 있으며, 유역 최종 출구인 팔당댐(한강F)에서의 상류댐 방류량을 고려한 모의유입량이 실제 관측유입량과 잘 일치하는 것으로 나타나(모형효율 0.9 수준), 댐 방류량과 인위적인 용수 수요가 없는 상태의 자연유출량의 추정이나 댐개발 전후에 따른 유량변동 평가 등에 있어 매우 높은 신뢰성을 보장하는 것으로 판단되었다. 아울러, TANK 모형의 최적화된 매개변수를 전이시켜 이용하는 대상유역들(평창A, 달천B, 섬강B, 인북A, 한강D, 홍천A)에 대한 결과를 SWAT 모형 결과와 비교할 때, 일부 홍수기를 제외하고는 평수기 이하에서 매우 불안정한 모의 결과를 나타내었으며, 보정유역들에 대한 결과와 마찬가지로 갈수기에 일정 유량이하로 모의되지 않는 문제가 나타났다. 이는 수자원 계획 및 관리의중요한 지표인 갈수량의 산정에 있어 TANK 모형의 적용에 많은 불확실성이 있음을 보여준다. 따라서 복잡 다양한 국내 유역의 특성을 보다 현실적으로 반영하고, 향후 유역내 도시화 등에 따른 토지이용 및 용수이용의 변화, 기후변화 등에 따른 수자원 계획 및 관리에 효율적으로 대처하기 위해서는 TANK와 같은 기존의 개념적 집중형 모형보다는 SWAT과 같은 물리적 기반의 유역모형 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제45권4호
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• pp.474-481
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• 2012

1975년부터 2011년 11월까지 37년간의 한강 본류의 유기오염물질의 장기변동을 평가하기 위하여 BOD와 COD 항목에 대해 서울시 보건환경연구원 분석 자료와 환경부의 연간평균자료를 이용하여 비교하였다. 한강본류의 유기물질 비교지점은 상수원인 팔당댐(PD)을 기점으로 구의(KU), 잠실(JS), 뚝도(DD), 보광(BK), 노량진(NR), 영등포(YD), 가양(GY) 등 총 8개 지점을 선정하였다. 한강 본류의 연평균 BOD는 상류인 팔당댐에서 하류인 가양지점으로 유하하면서 증가하였다. 연도별로는 1984년에 최고치를 나타낸 후 점차 감소하기 시작하여 팔당댐에서 뚝도까지는 하천의 생활환경기준 1b인 '좋음'을 유지하고 있었다. 하류인 보광~가양구간은 II등급 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 반면 연평균 COD의 농도는 BOD와 달리 1992년에 최저치를 나타낸 후 1993년부터 증가하는 경향을 나타내었다. 현재는 팔당댐, 잠실, 뚝도는 1b인 '좋음', 구의, 보광, 영등포는 II등급인 '약간좋음', 노량진과 가양은 III등급인 '보통'을 유지하고 있었다. 37년간 생분 해성 유기물의 지표인 BOD의 경우 꾸준히 감소($r^2$=0.646)하고 있고 총 유기물을 대표할 수 있는 COD농도도 감소추세($r^2$=0.260)를 유지하는 것으로 나타났다. 반면 팔당댐의 경우 1990년대 이후부터는 BOD는 감소 추세를 유지하고 있으나 COD농도는 1991년 $1.7mg\;L^{-1}$ 이후 2011년 $3.9mg\;L^{-1}$으로 약 2배 이상 증가추세를 보이고 있는 것으로 확인되어 팔당댐 수계내의 난분해성 물질에 대한 체계적인 관리가 필요할 것으로 사료된다. 계절별 BOD, COD농도는 봄>겨울>여름, 가을 순으로 높았으며 시계열 자료분석을 통해 12개월 주기로 강한 상관관계가 있고 장기간에 걸쳐 주기성이 나타나고 있음을 확인하였다. 팔당댐 방류량이 많을수록 한강본류의 BOD와 COD농도는 낮아지는 경향을 나타내고 적을수록 높아지는 경향을 보이고 있다. 따라서 한강수질관리에 있어 팔당댐 방류량의 유기적 조절이 필요한 것으로 사료된다. 비록 1975년부터 2011년까지의 한강본류의 BOD의 장기 변동만 고려할 때 한강수질이 나아지기는 했으나 팔당댐 COD는 상대적으로 증가하고 있으므로 수질이 개선되었다고 보기에는 무리가 있다. 따라서 고도하수처리 시설 등 수질개선을 위한 시설 확충과 비점오염원 원인분석 및 저감 대책과 더불어 주변 환경 및 각종 요인을 정확히 분석하고 총체적인 검토가 이루어져야 할 것으로 보이고 앞으로의 수질정책에 있어 중요한 요소라고 생각된다.

• 생태와환경
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• 제38권2호통권112호
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• pp.181-187
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• 2005

한강 중하류의 남조류 및 환경요인의 연간변화 (2000 ${\sim}$ 2003)를 파악하기 위하여, 2000년 4월부터 2003년 10월까지 4년간 성수대교에서 성산대교까지 총 5개 지점을 선정하여, 수계의 기초환경요인 및 식물플랑크톤 현존량 변화를 조사하였다. 조사기간 동안, 남조류의 현존량은 점차적으로 감소하여 장기간 강우가 가장 많았던 2003년에는 거의 관찰되지 않았으며, 총 식물플랑크톤 현존량에 대한 남조류의 기여도는 약 10%범위내였다. 이러한 현상은 매년 강우집중기 동안 팔당댐으로부터 많은 방류수가 유입됨으로서 수온감소는 물론 광량감소, 영양염류 희석 등에 의한 남조류의 성장이 제한된 것으로판단되며, 동일시기에 다른 조류 (녹조, 규조 등)의 높은 성장으로 엽록소 a와 식물플랑크톤 현존량이 뚜렷하게 증가하였다. 따라서 한강 하류의 고온기 동안 남조류 성장은 잦은 강우와 방류에 의해 제한을 받지만 규조나 녹조와 같은 다른 조류들의 높은 성장으로 대치되는 천이현상을 보였으며, 기후영향을 크게 받는 전형적인 하천생태계의 특성을 나타냈다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.415-415
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• 2018

갈수관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 하천유량을 예측할 수 있는 방안을 마련하는 것이 중요하다. 하천유량 예측을 위해서는 강수량에 대한 예측 값을 활용하는 방안이 가장 적합하다고 할 수 있으나 강수량 예측에 대한 불확실성은 하천유량 예측의 정확도 확보에 있어 한계로 작용하고 있다. 강수량 예측에 대한 불확실성 극복을 위해서는 다양한 강수 시나리오를 설정하여 활용하는 방안을 검토할 수 있으며, 유량 예측을 하고자 하는 유역에 대해 과거 발생했던 강수량이 반복된다는 가정 하에 유량 예측을 제한적으로 수행하고 있는 상황이다. 이와 함께 강수 시나리오의 다양성 확보 차원에서 하천유량을 예측하고자 하는 유역에 대해 가뭄빈도 강수량을 사전에 산정한 후 유량 예측 과정에 활용하는 방안도 고려해볼 수 있는 방안이다. 이에 본 연구에서는 2016년 수립된 수자원장기종합계획(국토교통부, 2016)에서 제시된 중 권역별 일 강수량 자료를 이용하여 중권역별로 월 강수량을 산정한 후 월별 가뭄빈도분석을 수행하였다. 1966~2015년까지의 기간에 대한 월 강수량 자료를 이용하여 월별로 가뭄빈도분석을 수행하였으며, 빈도분석 방법으로는 확률가중모멘트법을 이용하여 적정 분포형 결정 및 갈수빈도별 강수량을 산정하여 제시하였다. 이때 빈도 강수량의 재현기간은 총 7가지 빈도(2년, 5년, 10년, 20년, 50년, 80년, 100년)를 고려하였다. 산정된 빈도 강수량을 이용하여 월 유출모형에 적용함으로써 월 유출 전망 자료 생산이 가능하며, 금강수계의 용담댐유역에 시범 적용하여 그 결과를 검토하였다. 검토 결과, 중권역별로 산정된 월별 가뭄빈도 강수량을 활용한 하천유량 예측 방법은 갈수예보에 있어 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권6호
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• pp.779-793
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• 1998

본 연구에서는 용수공급을 위한 이수관점에서 수력발전의 경제적 운영과 더불어 용수수요에 효과적으로 대처할 수 있는 댐군의 경제적 연계운영 최적화 모형을 제안한다. 제안된 모형은 댐군의 연계운영을 통한 발전방류의 최대화, 용수 수요량에 대한 물부족량(shortfall)의 최소화, 불필요한 여수로 방류량의 최소화, 홍수기를 대비한 저수지의 여유공간 확보, 그리고 발전효율을 높일 수 있는 저수위의 확보 등을 고려하였다. 제안된 최적화 모형은 구조적으로는 최적화 모형이지만, 실질적으로는 댐군의 연계운영의 행태를 표현한 시뮬레이션 모형이라 할 수 있으며, 용수공급계획 수립시 최대 용수공급 가용량 산정에 활용하기 위해서 개발된 모형이다. 최적화모형은 약 3,920개의 혼합정수변수와 약 7만$\times$13만 Node-Arc Incidence Matrix로 표현되는 네트워크 모형을 포함하는 여러 기간에 걸친 혼합정수계획 문제 (multi-period mixed integer programming)로 설계되었으며, 대형문제로부터 야기되는 수많은 자료를 효과적으로 처리하기 위하여 DBMS를 활용하였다. 본 모형의 효과를 검토하기 위하여 한강수계에 위치한 댐들 중에서 2개의 다목적 댐과 3개의 발전용 댐들의 연계운영에 실험하여 보았다. 실험결과, 본 연구에서 수립된 모형의 현실적인 이용을 위한 수정 보완과, 효과적인 댐 유역별 중장기 유입량 예측시스템이 개발되어 실시간으로 운영될 수 있도록 수정, 보완된다면 현재의 운영방법보다 더 좋은 운영방안을 제시하므로써, 환경보존에 따른 이득은 물론 용수공급 능력을 증대시킬 수 있는 대안이 될 수 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제26권2호
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• pp.317-325
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• 2010

This study was to investigate phytoplankton communities and to evaluate the effects of hydrological and physical-chemical environmental factors in major five dam reservoirs in the Han River water system. Annual average of chlorophyll a concentration in Lake Paldang, Lake Cheongpyeong and Lake Doam was higher than that of Lake Chungju and Lake Hoengseong. The opposite seasonal variation patterns of phytoplankton growth were observed in dam reservoirs; the highest biomass in spring of dry season in Lake Paldang, Lake Cheongpyeong which are the river-type reservoirs and Lake Doam where turbidity was high throughout the year, and in summer and autumn of rainy season in Lake Chungju and Lake Hoengseong which are the lake-type reservoirs, indicating that the seasonal pattern for growth of phytoplankton in on-river reservoirs is mainly determined by hydrologic characteristics. The dominant species of phytoplankton in Lake Paldang, Lake Cheongpyeong and Lake Doam, where the concentration of nutrients was relatively high, were Bacillariophyceae such as Stephanodiscus hantzschii, Aulacoseira granulata var. angustissima in Lake Paldang and Lake Cyeongpyeong and Nitzschia spp. in Lake Doam throughout all season. The dominant species of phytoplankton in Lake Chungju and Lake Hoengseong which showed the oligo-mesotrophic state, were Bacillariophyceae such as Stephanodiscus hantzschii, Cyclotella pseudostelligera in spring and winter, but Cyanophyceae such as Microcystis spp. in summer.