• 한국수자원학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.267-278
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• 2022

최근 국내에서는 집중호우로 인해 홍수피해가 자주 발생하고 있으며 피해규모가 증가하고 있다. 특히 도시지역은 인구와 재산이 밀집되어 있어 홍수에 매우 취약한 지역이며, 매년 하수관거 설계빈도 이상의 강우 발생 등으로 인해 내수침수 피해가 발생하고 있다. 각 지자체에서는 홍수피해 저감을 위해 기상청에서 전국적으로 동일한 강우기준에 따라 발령하는 호우특보를 통해 홍수피해 대비 및 대응을 실시하고 있다. 하지만 서울특별시는 25개 자치구가 밀집되어 있지만 자치구별로 기후, 지형, 방재 등 지역특성 및 홍수피해 특성이 상이한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 서울특별시 25개 자치구를 대상으로 지역특성을 고려한 엔트로피 가중치 및 유클리드 거리를 활용하여 자치구별 홍수취약도를 산정하고, 확률강우량 및 과거 홍수피해 강우량을 기반으로 강우기준을 산정하였다. 그 결과 자치구별 2단계 강우기준은 기상청의 호우주의보 기준, 4단계 강우기준은 호우특보 기준과 크게 차이가 나지 않는 것으로 분석되었다. 또한 기후노출이 높고 적응도가 낮은 서울 북부지역이 상대적으로 홍수취약도가 높아 강우기준이 낮게 산정되었다. 이에 따라 서울 북부지역은 상대적으로 낮은 강우기준에 따라 선제적으로 홍수대응이 가능할 것으로 판단된다. 향후 지역특성 및 피해특성을 고려하여 산정된 자치구별 강우기준을 활용하여 기상예측자료의 적용성을 검토하고, 선제적인 홍수대응방안 마련을 위한 연구를 수행할 예정이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.291-300
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• 2022

산지의 인위적인 교란은 양토 비율이 적은 심토를 지표에 노출시켜 침식의 민감도를 증가시킨다. 본 연구는 강우유입 면상흐름에 의해 발생하는 세류간 침식에 있어서 사질토(sand)와 양질사토(loamy sand)의 침식성(erodibility)을 평가하고자 강우모의 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 사질토와 양질사토의 평균입경은 각각 0.936 mm와 0.611 mm이고, 유기물함량은 각각 2.0%와 4.2%이었다. 실험 플롯에서 지표흐름의 유출계수는 양질사토가 사질토보다 1.16 배 증가하였다. 면상침식에 의한 양질사토와 사질토의 평균 토사유출량은 각각 3.71kg/m²/hr와 1.13kg/m²/hr 이었다. 강우침식능인자에 대한 토사유출량의 비인 침식성은 양질사토가 사질토보다 평균 3.65 배 컸다. 급경사면의 경사도가 24°에서 28°로 증가함에 따라 두 토양에 대한 유사농도와 침식성은 약 20%정도 증가하였다. 소규모 플롯에 대한 사질토양의 침식성인자 K 는 실측 침식성에 비해 과대 산정되었다. 이 결과는 RUSLE가 사질토양에서 면상침식에 의해 발생하는 토사유출량을 과대평가할 수 있음을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.335-335
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• 2022

남한상세 기후변화 전망보고서(2021)는 2100년대 강원도 강수량이 현재보다 19% 증가하고, 평균기온이 현재보다 6.5℃ 상승할 것으로 공표했다. 강원도는 영동지역과 영서지역으로 분리돼 기후 차이가 분명하다. 기상청 ASOS 데이터(1986~2020)를 이용해 기후 특성을 확인한 결과 영동지역 강수량은 1,463mm, 평균기온은 10.5℃, 상대습도는 66%로 분석됐고, 영서지역 강수량은 1,307mm, 평균기온은 11℃, 상대습도는 68%로 분석됐다. 영동지역 강수량이 영서지역 강수량보다 약 156mm 더 많으며, 이는 영동지역에서 큰 규모의 우심 피해가 발생할 가능성이 존재함을 의미한다. 강원도 평년 우심 피해 현황을 살펴본 결과 영동지역은 5회(피해액: 62억 원), 영서지역은 24회(피해액: 62억원)가 발생했다. 이는 미래로 갈수록 더 심해질 것으로 판단되며, 이런 기상 재난을 객관적으로 판단할 수 있는 기준이 필요하다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 강원도 기후 재난취약성을 평가했다. 이를 위해 기후변화 위험성, 기후변화 민감도, 기후변화 적응능력 지표를 활용해 기후변화 취약성 지표를 선정했다. 기후변화 위험성 지표는 홍수(CWD, Rx5day, R30mm), 가뭄(CDD, SU, TX90p), 폭염(SU, TR, TN90p), 한파(ID, TX10p, FD)로 RCP 8.5 기후변화시나리오를 ETCCDI 지수에 적용했다. 기후변화 민감도와 기후변화 적응능력 지표는 국가통계포털, 강원통계정보, WAMIS에서 자료를 수집해 선정했다. 또한 재난취약성 지표를 4단계(Very Low, Low, High, Very High)로 구분했다. 홍수 취약성 평가 결과 2090년대 원주시, 춘천시, 횡성군이 Low에서 Very High로 단계가 격상됐다. 가뭄 취약성 평가 결과 2090년대 양양군, 영월군, 정선군이 Very Low에서 Very High로 단계가 격상됐다. 폭염 취약성 평가 결과 2090년대 삼척시, 태백시, 영월군이 Very Low에서 Very High로 단계가 격상됐다. 한파 취약성 평가 결과 삼척시, 태백시, 영월군이 High에서 Very Low로 단계가 격하됐다. 고로 강원도는 기후 재난취약성 평가 결과에 따른 미래 기후변화를 대비하고, 각 지역 특성에 맞는 복원력 관점 기후 재난 관리가 필요하다고 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권8호
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• pp.509-520
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• 2023

가뭄은 강수량, 토양수분 그리고 유출량 등 여러 가지 요인으로부터 영향을 받으며, 가뭄의 상황 판단을 위하여 다양한 가뭄지수가 널리 활용되고 있다. 가뭄지수의 산정에 활용되는 수문기상학적 자료와 가뭄지수 산정공식에 따라서 지수값은 달라지며, 가뭄 상황에 대한 판단에도 차이가 발생 할 수 있다. 본 연구에서는 국내외에서 널리 활용되는 표준강수지수(SPI)의 산정과정에서 결정해야 하는 강수량의 자료길이, 누적기간, 확률분포 모형, 매개변수 추정기법 등을 불확실성 영향 요인으로 가정하고, 각각의 조합에 대한 불확실성을 평균제곱근오차와 선형혼합모형(LMM)을 활용하여 평가하였다. 평균제곱오차는 SPI 산정과정에 발생되는 전반적인 오차를 추정하며, LMM은 영향 요인들의 상대적인 불확설성을 평가하는데 활용되었다. 그 결과, SPI 산정에 활용된 자료의 기간과 누적기간이 길어질수록 평균제곱오차가 감소하였다. LMM을 통하여 불확실성 영향요인들의 기여도를 비교한 결과, SPI의 불확실성에는 자료기간의 영향이 가장 크게 나타났다. 또한, 자료기간이 증가하면, 자료기간에 의한 불확실성은 감소하고 누적기간과 매개변수 추정기법에 의한 불확실성이 상대적으로 증가하였다. 본 연구 결과, SPI 산정과정에서 발생되는 불확실성을 줄이기 위해서는 장기간의 자료 확보가 우선이며, 자료의 특성을 적절히 반영하는 확률분포모형과 매개변수 추정기법이 적용되어야 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.871-881
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• 2023

본 연구에서는 영주댐 하류 하천을 대상으로 2차원 수치모형인 Nays2DH를 적용하여 펄스방류 등 다양한 유량 조건에서 하류 하천의 역동성을 파악하기 위해 하도의 지형변화 특성 및 하상기복지수를 분석하였다. 수치모의에 적용되는 유량패턴은 등류 흐름, 정규화된 단일홍수, 펄스방류, 그리고 정규화된 펄스방류 등 4개의 유형이다. 수치모의 결과, 정규화를 적용한 펄스방류 조건일 때 하상고 및 하도의 변화가 가장 큰 것으로 나타났다. 총 하상 변화량은 등류 흐름 조건일 때 29.88 m, 정규화된 단일 홍수 조건일 때 27.46 m, 펄스 방류일 때 29.63 m 그리고 정규화된 펄스 방류일 때 31.87 m로이며, 이 조건에서 세굴과 퇴적의 변동 폭이 가장 크게 나타났다. 하상기복지수(BRI)를 분석한 결과, 등류 조건, 펄스방류, 그리고 정규화된 펄스방류 조건은 시간이 지날수록 BRI가 증가한다. 그러나, 정규화된 단일홍수에서는 첨두유량(14 hrs) 이후 30 hrs 까지 BRI가 급격하게 증가하지만, 그 이후부터는 증가 폭이 점점 감소하고, 56 hrs부터는 감소하였다. 수치모의가 끝날 때(72 hrs) BRI는 등류일 때 2.95, 정규화된 단일홍수일 때 3.31, 펄스방류일 때 3.34, 정규화된 펄스방류일 때 3.78이다. 따라서, 정규화된 펄스방류가 단일홍수나 등류보다 더 큰 역동성을 줄 수 있고, 하류로 갈수록 역동성이 커지면서 댐 하류하천의 환경개선에 효과를 가져올 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.845-853
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• 2023

최근 화학사고 증가와 함께 사고로 인한 재해에 대한 건수가 2012년부터 계속적으로 증가하고 있으며 국내 화학물질 사고 대표 사례인 구미 불산 사고를 보았을 때, 사고현장에 적용 가능한 기술이 미흡하여 피해가 확산되었다는 결과가 발생하였다. 따라서 본 논문에서 수질오염사고 대응체계를 위치기반에 맞춰 화학사고 발생 시 수환경에서 실시간 대응을 위한 위치기반의 지표측정방식의 GPS전자부자를 이용한 대체지표 추적에 대한 측정방법과 그에 대한 연구결과를 소개하고자 한다. 연구대상지는 불산사고가 발생했었던 지역인 구미시를 대상으로 김천시와 구미시 등 2개 시 로 이루어진 감천을 선정하였고 해당 대상지에 수질-수리 측정을 통해 GPS전자부자를 이용한 대체추적물질 추적에 대한 실험을 진행하였다. 이를 통해 GPS전자부자를 이용한 추적자실험에 있어 수질-수리 측정이 동시에 가능하며, 특히 해당 연구결과를 통해 GPS 전자부자를 활용한다면 하천 분야에서의 유출사고에 대한 재난대응체계에 상당히 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권3호
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• pp.195-207
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• 2024

본 연구는 전남지역 지역을 대상으로 과거에 발생했던 주요 가뭄사상을 선정하여 기상학적 가뭄과 수문학적 가뭄 발생 메커니즘을 분석하였다. 강우량 및 댐저수량을 입력자료로 일단위의 가뭄지수를 산정하였으며 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄으로의 가뭄전이특성을 분석하였다. 최근에 전남지역에서 발생하여 심각한 피해를 야기한 2022~23년의 가뭄 특성을 평가하였으며, 과거에 발생했던 가뭄과 비교하면, 수문학적 가뭄의 지속기간은 2017~2018년 다음으로 장기간인 334일 지속되었고, 가뭄 심도는 -1.76으로 가장 심각한 것으로 평가되었다. 또한, 기상학적 가뭄지수인 SPI (Standardized Precipitation Index)와 수문학적 가뭄지수인 SRSI(Standardized Reservoir Storage Index)를 연계분석한 결과, 수문학적 가뭄 대응을 위한 SPI(6)의 선행적 활용방안을 제시할 수 있었다. 더우기, SRSI와 SPI(12)의 가뭄감시의 유사성을 통하여 미계측 유역의 수문학적 가뭄감시에 SPI(12)의 적용가능성도 확인하였다. 본 연구결과를 통하여 여름철 우기에 발생하는 장기간의 건조현상은 심각한 수준의 수문학적 가뭄으로의 전이가 될 수 있음을 확인했다. 따라서 선제적 가뭄대응을 위해서는 다양한 가뭄지수 실시간 모니터링 결과를 활용하고, 기상-농업-수문학적 가뭄으로의 전이현상을 이해하여 충분한 대응기간을 확보할 필요가 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.321-332
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• 2024

하천 공간의 지표 피복 현황 파악은 하천 관리 및 홍수 재해 예방에 필수적이다. 기존 조사 방법은 전문가에 의한 식생 판독을 통한 식생도 작도 방법이나 식생지수를 활용하는 방법이 활용되어 왔으나, 역동적으로 변화하는 하천 환경을 반영하기에 한계가 있다. 이러한 배경에서 본 연구는 내성천을 대상으로 위성영상 자료를 활용한 랜덤 포레스트 기법을 활용하여 다수 연도의 하천 내 식생 분포를 파악하고, 적용성을 검토하였다. 원격탐사 자료 Sentinel-2 위성 영상을 사용하였으며, 지상 참값(ground truth)은 2016년 내성천 지표 피복 자료를 활용하였다. 랜덤 포레스트 머신러닝 알고리듬을 활용하여 미리 선정된 10개 샘플링 영역으로부터 분류군 별로 1,000개의 표본을 추출하여 훈련 및 검증하였으며, 민감도 분석, 연도별 지표 피복 분석, 정확도 분석을 통하여 적용성을 평가하였다. 연구 결과, 검증 자료 기반의 정확도는 85.1%로 나타났다. 트리 수, 샘플 수, 하천 구역에 대한 민감도 분석 결과, 각각 30개, 800개, 하류에서 효율성이 높았다. 지표 분류 유형은 6개 항목에서 높은 정확도를 보여 지표 피복 분류 결과가 실제 하천 환경을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 정확도 분석 결과, 전체 샘플 중 14.9%의 경계오류와 내부오류를 확인하였으며, 지표 피복 분류 중 산발 식생과 초본 식생을 제외한 항목들은 높은 정확도를 보였다. 본 연구에서는 단일 하천을 대상으로 적용하였지만, 보다 정확하고 많은 자료의 구축을 위해서는 다수의 하천에 대해 지표 피복 분류 기법의 적용이 요구된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.229-238
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• 2024

이 연구에서는 박테리아 기반 악취저감 키트의 악취제거 성능을 평가하였다. 박테리아는 악취오염원인 암모니아(NH₃), 황화수소(H₂S), 총질소(T-P) 및 총인(T-N)을 제거할 수 있는 Rhodobacter capsulatus, Paracoccus limosus 및 Brevibacterium hankyongi를 사용하였다. 사용된 소재들은 박테리아와 다공성골재(팽창질석, 제올라이트 비드, 활성탄)이며, 제거 메커니즘에 따라 소재들의 융합을 달리하였다. 물리적 흡착 메커니즘을 갖는 소재들(제올라이트 비드 및 활성탄)은 악취오염원(NH₃, H₂S, T-P 및 T-N)의 농도 저감율이 점차 둔화되어 48시간 이후부터 더 이상의 악취오염원의 농도의 저감 효과가 없었다. 생물학적 흡착 메커니즘으로 악취를 제거하는 박테리아가 고정화된 팽창질석은 지속적인 농도 저감으로 108시간 이후에 악취오염원의 농도가 0 ppm에 도달하였다. 결과적으로 실제 하천수에서 물리적 흡착 메커니즘을 갖는 소재들의 악취제거 성능은 환경부에서 제시하고 있는 악취 배출허용 기준을 만족하지 못한 반면, 박테리아가 고정화된 팽창질석은 악취 배출허용 기준을 만족하였으며, 수질도 1등급으로 평가되었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제23권4호
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• pp.353-364
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• 2009

본 연구는 산지황폐계류에 시공한 사방공작물이 계곡생태계에 미치는 영향을 분석하고자 시공 전후를 기준으로 조사지점별로 저서성 대형무척추동물의 출현종의 변화분석 및 생물학적 수질평가를 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 시공 전 출현한 저서성 대형무척추동물의 총 수는 4문 6강 11목 22과 25종 3,086개체였으나 시공 후 조사에서는 4문 6강 10목 17과 19종 1,208개체로 감소하였다. 특히, 직접적인 사방공작물의 시공이 이루어진 조사지점에서는 시공 후 생물종이 전혀 출현하지 않거나, 극소량만이 채집되어 서식종의 현존량을 기초로 하는 다양도 지수, 풍부도 지수, 균등도 지수가 감소 또는 산출되지 않았다. 저서생물의 군집분석 결과 및 저서성 대형무척추동물의 생태점수(ESB)는 모든 조사지점에서 시공전보다 시공 후에 오수생물계열, 환경상태, 수질등급과 같은 계곡환경질이 저하된 것으로 나타났다. 즉, 시공전 상류는 양호 및 다소 양호, 중류는 다소 불량, 하류는 불량 및 매우 불량으로 분석되었으나, 시공 후 상류 일부 지역을 제외한 나머지 수역은 매우 불량으로 분석되었다. 또한 대상 계류의 수질등급의 경우 시공 전에는 $I{\sim}III$등급 사이로 분류되었으나, 시공 후 대조군을 제외하고는 모두 $IV{\sim}V$등급으로 악화되었다 이와 같이 사방공작물의 시공후 모든 조사지점에서 발생한 저서성 대형무척추동물의 서식 환경 파괴는 개체수의 감소와 수질악화로 이어졌다. 이 결과는 사방공작물의 시공 직후에 조사 분석한 것이므로, 향후 장기간의 모니터링을 통하여 시공한 사방공작물의 재해방지 효과와 함께 계류 생태계의 회복과정에 대한 지속적인 연구가 이루어져야 할 것이다.