• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.107-107
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• 2019

하천은 과거부터 현재까지 인간의 삶에 있어서 중요한 공간이며 환경적, 생태적으로도 중요한 가치를 지니고 있다. 특히, 하천은 물과 흙으로 이루어져 있기 때문에 수생물이 살아갈 수 있는 독특한 생태 서식처 공간을 제공한다. 국내에서는 1980년대 말부터 하천환경의 개선 및 복원에 대해 관심과 인식을 높이고 공감대를 형성하여 훼손된 하천을 원래 모습으로 되돌리는 사업을 수행하였다. 이러한 하천복원사업이 하천에 서식하는 수생물의 어떠한 영향을 주는지 분석하기 위해 최근에는 다양한 물리서식처 분석이 수행되고 이를 통해 각종 복원계획을 수립하고 있다. 하천복원사업을 통한 생태유량 재산정, 보 철거의 영향, 다양한 복원기법을 통한 수생물에 미치는 영향 파악 등을 들 수 있다. 그러나 이러한 기존 연구들은 하천복원사업으로 인한 수리특성과 수생 서식처의 변화를 살펴보는 간접적인 영향에 대한 내용이었다. 그러나 직접적으로 영향을 미치는 하도의 단면을 재설계하고 다양한 복원기법을 적용하여 그 영향을 파악하는 연구도 수행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구는 수리학적으로 유리한 저수로 물길 조성 및 다양한 저수로 조성기법의 적용을 통해 우점종의 서식처에 미치는 영향에 대해 원주천을 대상으로 물리서식처 분석을 수행하였다. 대상구간은 원주천 중 상류에 위치한 900 m 구간으로, 대상 어종은 원주천의 중 상류에 서식하는 우점종인 참갈겨니를 목표로 하였다. 수리분석과 서식처분석은 각각 River2D 모형과 서식처 적합도 모형을 사용하였다. 서식처 적합도 모형에 사용된 서식처 적합도 곡선은 Gosse (1982)의 방법을 이용하여 구축하였으며, 수심, 유속, 기층을 모두 고려하여 물리 서식처 분석을 수행하였다. 저수로 물길 복원 조성을 위하여 수리학적으로 유리한 저수로 단면으로의 복원 및 거석, 여울/소 구조, 단면의 확폭을 통해 기존 자연형 하천과는 다른 복원을 조성하였다. 수리학적으로 유리한 저수로 물길 복원을 조성한 결과를 이용하여 물리서식처 분석을 수행하였을 때, 기존 자연하천인 현상태 대비 약 37% 가중가용면적이 악화되는 것으로 나타났다. 그러나 수리학적으로 유리한 저수로 단면의 설계 조건에서 거석, 여울/소 구조 및 단면의 확폭의 복원을 수행하였을 때 서식처가 최소 약 3%에서 최대 21%까지 가중가용면적이 향상되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.1 no.1
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• pp.39-48
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• 2014

In order to establish fundamental data for stream restoration and environmental flow, we investigated optimal ecological flowrate (OEF) and riverine health condition in the Chogang Stream, a tributary to Geum River, Korea. The number of fish individuals sampled in this period were 4,669 in 36 species of 9 families. The most abundant species was Korean chub (Zacco koreanus, 34.0%) followed by pale chub (Z. platypus, 22.6%) and Korean shinner (Coreoleuciscus splendidus, 13.3%). Index of biological integrity (IBI) and qualitative habitat evaluation index (QHEI) values decreased from upstream to downstream along the stream. The estimated IBI value ranged from 27.9 to 38.6 with average 32.2 out of 50, rendering the site ecologically fair to good health conditions. OEF was estimated by the physical habitat simulation system (PHABSIM) using the habitat suitability indexes (HSI) of three fish species Z. koreanus, C. splendidus and Pseudopungtungia nigra selected as indicator species. In Z. koreanus, HSI for flow velocity and water depth were estimated at 0.1 to 0.4 m/s and 0.2 to 0.4 m, respectively. In P. nigra, HSI for flow velocity, water depth and substrate size were estimated at 0.2 to 0.5 m/s and 0.4 to 0.6 m and fine gravel to cobbles, respectively. OEF values increasing from up to downstream was found to increase, weighted usable area (WUA) values increased accordingly.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.484-484
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• 2022

서식지적합도지수(Habitat Suitability Index, HSI)는 어류의 환경생태유량(Environmental Ecological Flow) 산정과 관련해 국내외에서 PHABSIM (Physical Habitat Simulation System)이나 River2D 모형과 같은 생태수리 모형에 적용되고 있으며, 특히 물리적서식지모의시스템은 흐름특성(유량유속, 수심 등)의 변화에 대한 하도구간 내 대표어종의 물리적 서식지 변화를 예측하여 대상 어종에 대한 가용서식지면적(어류가 살 수 있는 서식지 면적, Weighed Usable Area, WUA)유량 관계를 통해 서식에 필요한 최적 유량을 산정하는 데 목적이 있다. 물리적 서식지적합도지수 산정과 화학적 서식지적합도지수 산정방법은 WDFW (Washington Department of Fish and Wildlife, 2004)방법과 IFASG (Instream Flow and Aquatic Systems Group, 1986)의 방법으로 산정하였다. 섬진강에서 2020년에는 3개지점, 2021년에는 2020년 3개지점과 새로운 3개지점에 대하여 각각 4, 5, 6, 9, 10 및 11월에 어류 조사 및 물리적 조건 등에 대하여 현장 모니터링을 실시하였다. 2차년도 동안 모니터링 결과 섬진강에서는 줄납자루, 섬진자가사리, 참중고기, 참몰개, 잉어, 붕어, 칼납자루, 큰납지리, 누치, 모래무지, 피라미, 치리, 블루길, 배스 14종에 대하여 물리적 및 화학적 HSI를 산정하였다. 주요종의 WDFW 방법에 따른 큰줄납자루는 수심 0.3~0.6 m, 유속 0.1~0.4 m/s, 섬진자가사리는 수심 0.2~0.5 m, 유속 0.3~0.7 m/s, 참중고기는 수심 0.4~0.8 m, 유속 0.1~0.6 m/s, 피라미는 수심 0.3~0.7 m, 유속 0.1~0.5 m/s로 산정되었다. IFASG 방법으로 큰줄납자루는 섬진강에서는 수심 0.64 m에서 최대의 출현도를 보였으며, HSI는 0.46~0.83 m, 유속은 0.59 m/s에서 최대의 출현도를 보였고, HSI는 0.38~0.83 m/s, 하상기질의 선호도는 평균입경(𝚽m) -1.14(grevel)에서 최대의 출현도를 보였으며, HSI -3.35~0.65(grevel~sand)로 산정되었다. 화학적 HSI 산정결과 큰줄납자루는 BOD는 1.0 mg/L에서 최대 출현도를 보였고, HSI는 0.7~1.2 mg/L, T-N은 0.925 mg/L에서 최대 출현도를 보이며 HSI는 0.604~1.277 mg/L, T-P는 0.028 mg/L에서 최대 출현도를 보이며 HSI는 0.021~0.034 mg/L, SS는 3.6 mg/L에서 최대 출현도를 보이며, HSI는 2.1~5.2 mg/L의 범위로 산정되었다. 산정된 범위는 환경부 생활환경기준 BOD 매우좋음(Ia)~좋음(Ib), T-P 매우좋음(Ia)~좋음(Ib) 등급으로 각각 확인되었다. 본 과제는 3차년(2022년)이 아직 남아 있어 HSI에 대하여 약간 보정이 있을 것이며, 최종 HSI가 산정이 되면 향후 환경적 기능을 고려한 중장기 정부 정책의 활용성 높은 기초자료가 될 것이다.

• International Journal of High-Rise Buildings
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• v.11 no.4
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• pp.241-263
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• 2022

The conventional wind and twisted-wind effect on aerodynamic properties of neighboring buildings arranged in side-by-side and tandem systems at 2B and 5B spacings are systematically investigated by large eddy simulation. Different physical interactions between different wind profiles and neighboring buildings will be deeply understood. The neighboring-building system under two different types of wind profiles, i.e., conventional wind profile (CWP), twisted wind profiles (TWP) with the maximum twisted angle of 30°, is used to evaluate the variation of physical mechanism between wind and buildings. Aerodynamic characteristics including mean and RMS pressure coefficient, and velocity field were systematically analyzed and compared between different scenario. It was found that the distribution of mean pressure, root-mean-square x velocity and the streamline of wind flow for TWP greatly deviated from CWP, and the effect of TWP on the downstream building, was drastically different from that of CWP, such as the size of vortexes after the lower stream building being bigger when exposed to TWP, and the mean pressure distribution on the building surfaces are also different. Moreover, evidence of buildings arranged in side-by-side and tandem configurations having interchangeable properties under TWP was also discovered, that two buildings being arranged side-by-side exposed to TWP could be identified as being arranged in tandem with a different wind twist angle, or vice versa.

• Spatial Information Research
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• v.6 no.1
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• pp.77-90
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• 1998

The complex interactions of climate, topography, geology, biota and hwnan activities result in the land cover patterns, which are impacted by natural disturbances such as fire, earthquake and flood. Natural disturbances disrupt ecosystem communities and change the physical environment, thereby generating a new landscape. Community ecologists believe that disturbance is critical in determining how diverse ecological systems function. Fires were once a major agent of disturbance in the North American tall grass prairies, African savannas, and Australian bush. The major focus of this research was to develop stochastic model of spatial process of disturbance or spatial events and simulate the process based on the developed model and it was applied to the fire arrival process in the Great Victoria Desert of Australia, where wildfires generate a mosaic of patches of habitat at various stages of post-fire succession. For this research, Landsat Multi-Spectral Scanner(MSS) data covering the period from 1972 to 1994 were utilized. Fire arrival process is characterized as a spatial point pattern irregularly distributed within a region of space. Here, nonhomogeneous planar Poisson process is proposed as a model for the fire arrival process and rejection sampling thinning the homogeneous Poisson process is used for its simulation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.212-216
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• 2011

현재 하천 건천화에 따른 수생태계 교란 및 수질악화 등의 근본적인 문제가 발생하고 있으며, 최근 정부의 저탄소 녹색성장기조에 따라 조성되고 있는 신도시, 소규모 및 대규모 택지개발사업의 경우는 환경 친화적인 단지조성 요구에 부응하기 위해 기존 도심하천의 복원 및 인공하천의 녹색성장을 고려한 친환경적 생태하천으로 조성하고자 하는 다양한 노력이 시도되고 있으나 안정적인 생태복원의 수원확보 방안을 마련하지 못해 실제 설계가 반영되지 못하고 있다. 또한, 조성하고자 하는 소하천 혹은 실개울 등의 수질보전 및 생태계 보호 등 하천이 본래의 기능을 유지할 수 있도록 생태하천유량을 확보하는 다양한 기술들이 개발되어 있지만, 공사 유형과 주변 환경에 적합한 생태하천유량 확보 방안을 선정할 수 있는 비구조적 대책마련이 부족한 실정이다. 이러한 실정과 문제점을 고려해 볼 때, 조성하고자 하는 도시 내 자연하천 및 인공하천 조성 등 수변환경을 고려한 단지조성에 맞는 생태하천유량 확보 방안 및 평가에 대한 연구가 단계적으로 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 생태하천유량 확보와 하천수질 개선이 필요한 특정 지역 또는 다양한 유형의 공사 지구 내 하천이 정상적인 기능을 수행할 수 있도록 적용 가능한 생태하천유량 확보 방안들과 수리해석 모델인 HEC-RAS(River Analysis System), 생태하천유량 산정 모델인 PHABSIM(Physical HABitat SIMulation)을 연계한 물리서식처 평가 모듈을 개발하고, 이를 기초로 가중치부여매트릭스 평가(국토해양부, 2006) 기법을 적용한 최적의 생태하천유량 확보 방안과 수질개선 방안을 제시해 줄 수 있는 의사결정지원 시스템을 구축 하고자 한다. 본 연구에서 개발된 최적의 생태하천유량 확보 방안 도출을 위한 의사결정지원 시스템의 활용으로 필요유량은 물론, 기준을 만족하는 수질의 확보가 절실히 요구되는 중 소규모 하천에 실질적으로 적정수질의 생태하천유량을 확보함으로서 하천으로서의 역할을 위한 본 기능의 회복과 동시에 소하천, 도심하천 및 인공하천 등 중 소규모 수계의 수문순환을 정상화하여 하천의 지속 가능한 개발과 관리가 효율적으로 이루어지도록 하는데 이용될 수 있을 것으로 예상되어진다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.156-156
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• 2023

본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)과 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System)을 활용하여 남강댐유역(2,983.0 km²)을 대상으로 유역환경변화에 따른 환경생태유량 확보량을 산정하였다. 유역환경변화를 고려하기 위해 유역환경변화 요인(토지이용, 지하수 이용, 산림생장, 도로개발, 토양깊이)를 1980s(1976~1985), 2010s(2006~2019)로 구분하여 보정된 SWAT에 적용하였다. 유역환경변화 분석결과 토지이용은 1980s 대비 2010s에서 도시와 농업지역은 증가하였으나, 산림과 수역은 감소하였다. 지하수 이용은 1980s 대비 2010s에서 +18.9 백만 m³/년 증가한 평균 31.5 백만 m³/년으로 분석되었고, 산림높이는 1980s 대비 2010s에서 +0.6 m 증가한 평균 12.4 m의 수고를 가지는 것으로 분석되었다. 토양깊이와 도로망의 경우 각각 1980s 대비 2010s에서 -0.2 cm, +29.2 km 증가한 61.3 cm, 51.5 km로 나타났다. 유역환경변화 요인을 SWAT에 적용한 결과, 남강댐유역의 평균 유량은 1980s 대비 2010s에서 -9.5 m³/sec 감소한 77.3 m³/sec로 분석되었다. 남강댐유역의 환경생태유량을 산정하기 위해 하류에 위치한 정암교가 위치한 하천에 대해 PHABSIM을 구축하였고, 대표어종인 피라미에 대한 서식처적합도지수를 적용하여 환경생태유량을 산정하였다. 최적 환경생태유량은 21.0 m³/sec로 나타났고, 가중가용면적-유량 관계를 활용하여 가중가용면적 비율별(100%~25%) 환경생태유량을 산정하였다. 2010s에서 환경생태유량을 만족하지 못하는 73일(Q293~Q365)에 대하여 각 유황과 환경생태유량과의 차이를 일별로 계산한 후 10일 간격의 차이의 총합을 확보량으로 정의하여 산정하였다. 100% 환경생태유량 기준일 때 평균 확보량과 확보기간은 각각 5.36 m³/sec, 73일로 나타났고, 80% 기준일 때 평균 확보량과 확보기간은 각각 2.75 m³/sec, 20일로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.51-51
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• 2021

환경생태유량은 수생태 건강성 유지를 위한 최소한의 유량으로 K-water에서는 유량증분방법론 기반의 1차원 물리적 서식처 모형인 PHABSIM(Physical habitat simulation system)을 이용해 고시지점에 대해 환경생태유량을 산정하여 제시하고 있으나, PHABSIM을 이용하여 환경생태유량을 산정하기 위해서는 지형, 수문 및 어류조사와 같은 현장조사를 지속적으로 실시해야한다는 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 안동댐 하류유역(4,565.7 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and water assessment tool)과 PHABSIM을 연계하여 수문모형을 이용한 유량 모의에 따른 대상 어종의 환경생태유량을 산정하고자 한다. SWAT 구축을 위해 DEM과 토양도 및 토지이용자료와 유역 내 위치한 7개의 기상관측소에 대한 40년(1980~2019)의 기상자료를 수집하여 적용하였으며, SWAT의 검보정을 위해 유역내 위치한 2개의 다목적 댐(안동댐, 임하댐)의 실측 운영자료와 1개의 수위관측소의 유량자료를 수집하였다. PHABSIM의 경우, 안동댐 하류유역에 대한 하천정비기본계획 보고서에 기반하여 지형자료를 입력하였으며 문헌조사를 통해 대상어종의 서식적합도지수를 수집하여 적용하였다. 3개 지점에 대한 SWAT 검보정결과, 평균 R², NSE 및 RMSE는 각각 0.51~0.76, 0.47~0.74, 0.61~1.84 mm/day로 나타났다. PHABSIM과의 연계를 위해 검보정된 SWAT의 하천유량에 대해 유황분석을 실시하였고, 산정한 Q10과 Q355를 유량의 최대·최소 범위로 설정하여 PHABSIM의 유량 경계조건으로 활용하였다. 이를 이용하여 SWAT과 PHABSIM의 연계모델링 적용성을 평가하고 대상어종의 환경생태유량을 산정할 예정이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.10
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• pp.819-833
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• 2021

This study is to evaluate applicability of linkage modeling using PHABSIM (Physical Habitat Simulation System) and SWAT (Soil and Water Assessment Tool) and to estimate ecological flow for target fishes of Andong downstream (4,565.7 km²). The SWAT was established considering 2 multi purpose dam (ADD, IHD) and 1 streamflow gauging station (GD). The SWAT was calibrated and validated with 9 years (2012 ~ 2020) data of 1 stream (GD) and 2 multi-purpose dam (ADD, IHD). For streamflow and dam inflows (GD, ADD and IHD), R², NSE and RMSE were 0.52 ~ 0.74, 0.48 ~ 0.71, and 0.92 ~ 2.51 mm/day respectively. As a result of flow duration analysis for 9 years (2012 ~ 2020) using calibrated streamflow, the average Q185 and Q275 were 36.5 m³/sec (-1.4%) and 23.8 m³/sec (0%) respectively compared with the observed flow duration and were applied to flow boundary condition of PHABSIM. The target stream was selected as the 410 m section where GD is located, and stream cross-section and hydraulic factors were constructed based on Nakdong River Basic Plan Report and HEC-RAS. The dominant species of the target stream was Zacco platypus and the sub-dominant species was Puntungia herzi Herzenstein, and the HSI (Habitat Suitability Index) of target species was collected through references research. As the result of PHABSIM water level and velocity simulation, error of Q185 and Q275 were analyzed -0.12 m, +0.00 m and +0.06 m/s, +0.09 m/s respectively. The average WUA (Weighted Usable Area) and ecological flow of Zacco platypus and Puntungia herzi Herzenstein were evaluated 76,817.0 m²/1000m, 20.0 m³/sec and 46,628.6 m²/1000m, 9.0 m³/sec. This results indicated Zacco platypus is more adaptable to target stream than Puntungia herzi Herzenstein.