• 한국수자원학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.149-160
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• 2009

본 연구에서는 미계측유역에 대한 준분포형 강우-유출모형을 적용하기 위한 방법으로 두 개의 다변량 통계기법인 주성분분석과 계층적 군집분석을 연계한 매개변수 지역화 기법을 제안하였다. 109개 중권역 유역에 대해 7개 유역특성인자(유역면적, 평균표고, 평균경사, 산림면적비, 포화토양수분량, 포장용수량, 영구위조점)를 추출하였으며 주성분분석을 수행한 결과 제1, 2 성분이 전체자료의 82.11%를 설명하는 것으로 나타났다. 제1성분은 유역위치, 제2성분은 유역규모와 관계가 있는 것으로 분석되었으며 이들 성분점수로부터 군집분석을 이용하여 103개 미계측유역을 6개 계측유역으로 분류한 결과 괴산댐 23개, 안동댐 6개, 임하댐 5개, 합천댐 21개, 용담댐 4개, 섬진강댐 44개의 미계측 유역을 포함하는 것으로 나타났다. 유출모형은 SWAT 모형을 선정하였으며 6개 계측유역에 대한 매개변수를 추정하였다. 매개변수 지역화 결과의 적용성을 평가하기 위해 미계측유역으로 가정한 소양, 충주, 대청댐 상류유역에 대해 지역화된 매개변수를 이용하여 유출해석을 수행한 결과 모형효율성계수가 0.8 이상으로 관측치와 적합도가 매우 높게 나타났다. 이상의 결과로부터 다변량 통계분석을 이용한 유출매개변수 지역화 방법은 미계측유역의 유출모의시활용 가능함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.25-35
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• 2014

본 연구는 TOPLATS 지표해석모형의 물수지와 에너지수지 해석에 따른 수문기상성분 비교를 통해 그 적용성을 평가하는데 목적이 있다. 대상지역은 낙동강유역을 선정하였으며 2003~2012년에 대해 1시간, 1 km의 고해상도 수문기상성분을 산출하였다. 안동댐과 합천댐유역의 관측 일/월단위 댐유입량과 모의유량 비교하여 두 유역의 모의치가 관측값과 유사함을 보였다. 또한 C3와 C4지점의 에너지성분에 대한 Diurnally 분석을 수행한 결과 에너지수지 해석에 따른 순복사량, 현열, 잠열의 일중 변화패턴이 물수지 결과에 비해 정확도가 높은 것으로 나타났다. 특히 C4지점의 순복사량과 잠열의 평균제곱근 오차는 각각 22.18 $W/m^2$와 7.27 $W/m^2$로 매우 낮게 나타났다. 여름철과 겨울철의 계절평균 토양수분과 증발산량은 각각 36.80%, 33.08%와 222.40 mm, 59.95 mm로 산정되었다. 이상의 결과로부터 고해상도의 수문기상성분 모의 시 에너지수지 해석방법을 이용하는 것이 더 합리적인 것으로 판단되며 본 연구 결과는 공간수문기상정보를 활용한 홍수 및 가뭄 등의 재해기상 감시 및 예측에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.681-692
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• 2021

식생 프로세스는 증발산 제어를 통해 강우 유출 프로세스에 상당한 영향을 미치지만, 개념적인 집중형 수문 모형에서는 거의 고려되지 않는다. 본 연구는 인공위성에서 원격으로 감지된 엽면적지수 자료를 표현하는 생태 모듈을 수문 분할 모듈에 통합하여 합천댐 유역에 대한 모형 성능을 평가하였다. 제안된 생태 수문 모형은 습윤 지역의 생태수문 프로세스를 더 잘 표현하기 위하여 크게 세 가지 주요한 특징을 가진다. 1) 식생의 성장률은 유역의 물 부족 스트레스에 의해 제약을 받는다. 2) 식생의 최대 성장은 유역 기후에 의한 에너지에 의해 제약을 받는다. 3) 식생과 대수층의 상호작용이 반영된다. 제안된 모형은 유역 단위의 수문 성분과 식생 동역학을 동시에 모의한다. SCEM 알고리즘에 의해 추정된 모형 매개변수를 이용한 검증 결과로부터 아래와 같은 발견할 수 있었다. 1) 엽면적지수와 하천유량 자료를 이용하여 생태수문모형의 매개변수를 추정하는 것이 생태 모듈이 없는 수문 모형과 비슷한 정확도 및 견고함으로 하천유량을 예측할 수 있다. 2) 필터링이 안된 원격으로 감지된 엽면적지수를 그대로 입력자료로 이용하는 것은 하천유량 예측에 도움이 안된다. 3) 통합된 생태수문모형은 엽면적지수의 계절적인 변동성에 대한 우수한 추정치를 제공할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.379-385
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 설계빈도보다 높은 강우가 발생하고, 하천설계 기준을 초과한 홍수 피해가 발생하고 있다. 따라서 자연기반해법(NbS, Nature-based Solutions)을 통해 지속가능한 하천관리와 환경 및 사회적 문제를 생태계의 서비스를 통해 해결하고자 하는 개념이 주목받고 있다. 이에 본 연구는 합천댐 하류의 황강을 대상으로 자연기반해법을 활용한 하천관리 방안의 홍수저감 효과를 정량적으로 분석하고자 하였다. 자연기반해법 기술에 포함되는 범람원 굴착(Floodplain excavation)과 제방후퇴(Dyke relocation)를 HEC-GeoRAS를 통해 황강의 홍수 위험 지역에 적용하였으며, HEC-RAS의 부정류 흐름(Unsteady flow) 해석을 통해 하천 홍수위를 도출하였다. 그 결과, 홍수 부담이 큰 황강하류에서 약 8cm의 홍수위 저감효과를 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 하천관리 사업의 진행 시 기존의 하천관리 방법이 아닌 자연기반해법을 통한 관리 방안으로 도입할 수 있는 근거로 충분히 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국환경생태학회지
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• 제36권2호
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• pp.150-164
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• 2022

본 연구는 2020년 5월부터 10월까지 4대강 사업의 하나로 준공된 8개의 낙동강 보 구간에 서식하는 저서성 대형무척추동물의 생물다양성 변화와 군집분석을 수행하였으며, 2010년부터 2020년까지 약 10년간의 저서성 대형무척추동물 주요 분류군에 대한 변화상을 분석하였다. 조사결과 저서성 대형무척추동물은 총 3문 5강 18목 52과 83속 97종 128.1개체/m²가 출현하였으며, 오염지표생물인 깔따구류(Chironomidae sp.)와 실지렁이류(Tubificidae spp.)가 전체적으로 우점하였다. 군집분석결과 우점도지수는 평균 0.62±0.20이고 다양도지수는 1.87±0.63로 낙동강 보 상류에서 가장 안정적으로 분석되었다. 낙동강 보 중앙부에서는 실지렁이가 우점하였으며, 칠곡보와 강정고령보에서 가장 불안한 군집구조가 나타났다. 군집안정성 분석결과 상대적 회복력과 저항력이 높은 특성군I이 높게 나타났으며, 저항력과 회복력이 낮은 특성군III이 소수 분포하는 것으로 나타나 현재 낙동강 보 구간의 군집은 매우 불안한 상태로 분석되었다. 섭식기능군에서는 잡아먹는무리가 비교적 높게 출현하였고, 썰어먹는무리, 모아먹는무리, 걸러먹는무리는 낮게 나타났다. 서식기능군에서는 굴파는무리와 기어오르는무리가 우세하게 출현하여 대부분 용존산소가 낮은 정수생태계에서 출현하는 기능군들이 많이 분포하고 있는 것으로 나타났다. 주요 법적보호종으로는 상주보와 낙단보에서 멸종위기야생생물 II급인 노란잔산잠자리(Macromia daimoji)가 분포하고 있는 것으로 확인되었다. 과거부터 10년간의 분석결과 종수와 개체수는 댐 공사 직후에는 증가하였지만, 2016년 이후부터 급감하면서 다시 안정화되고 있는 것으로 나타났다. 우점종으로는 깔따구류가 모든 지점에서 우점하는 것으로 나타났으며, 현재 약 50% 수준의 비율로 유지되고 있는 것으로 나타났다. EPT 그룹은 2011년을 기점으로 대폭 감소하였으며, 이중 강도래목과 날도래목은 회복하지 못하는 것으로 분석되었다. 오염지표생물인 실지렁이류는 2012년 공사 완료 후 증가 추세를 보였으며, 2015년과 2020년에 개체수가 폭발적으로 증가하였다. 멸종위기야생생물 I급으로 지정된 귀이빨대칭이(Cristaria plicata)는 2011년 합천창녕보에서 출현 후 관찰되지 않았으며, 멸종위기야생생물 II급인 노란잔산잠자리는 2015년까지 7개의 구간에서 드물게 확인되었으나 현재 분포 서식처가 급격히 줄어든 것으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.43-54
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• 2023

기후변화가 고착화되면서 강수와 기온 변동으로 인한 가뭄 및 홍수 발생이 증가하고 있다. 유역 단위의 유출량 예측은 기후변화로 인한 자연재해에 대비하기 위한 수자원 관리의 시작이라 할 수 있다. 하지만, 기후변화와 유출모형의 불확실성은 정확한 유출 분석을 어렵게 한다. 본 연구에서는 이러한 불확실성을 완화하기 위하여 기후 스트레스 시나리오에 따른 두 개의 집중형 수문모형, 즉 IHACRES와 GR4J를 이용하여 강수 및 기온 변화에 따른 유출량 변화를 비교, 분석하였다. 연구 대상 지역은 합천댐과 섬진강댐 유역이며, Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) 및 Kling Gupta Efficiency (KGE)를 목적함수로 하여 각 모형의 매개변수를 최적화하였다. 모형의 보정과 검정은 20년(1995년-2014년)의 유출자료를 활용하였으며, 보정 및 검정 기간은 각각 7:3 비율로 설정하였다. 두 모형 모두 보정과 검정 기간에 비교적 높은 신뢰도(NSE>0.74, KGE>0.75)를 보여, 모형이 과거 사상을 재현하기에 적합하고, 모의 결과가 비교적 유사함을 확인하였다. 다음으로, 기후변동이 유출에 미치는 영향을 평가하기 위해 동일한 모의 기간에 대해 강수는 -50 %에서 +50 %의 범위를 1 %씩, 기온은 0 ℃에서 8 ℃까지 0.1 ℃씩 구분하여 총 8,181개의 기후조건 시나리오를 구축하였다. 이후, 기후 스트레스 시나리오에 따른 두 모형의 최대유량, 풍수량, 평수량을 비교 및 분석하였다. 기후 스트레스 영향을 반영한 연최대유량과 풍수량의 경우, 강수 감소에 따른 유출 패턴은 두 모형에서 비슷하였으나, 강수와 기온이 증가할수록 상이한 결과를 얻었다. 이와 반대로, 풍수량의 경우 강수와 기온 변화의 차이가 커질수록 두 모형은 유사한 결과를 얻었다. 즉, 유역의 탄력적 기후변화 대응을 위해서는 모형의 불확실성에 대한 정량적 평가가 필요하다는 것을 시사한다.