• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.103 no.1
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• pp.98-104
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• 2014

This study aims to predict the amount of soil loss from Mt. Palgong's small basin, by using influence factors derived from related models, including RUSLE and MUSLE models, and verify the validity of the model through a comparative analysis of the predicted values and measured values, and the results are as follows: The amount of soil loss were greatly affected by LS factor. In comparison with the measured value of the amount of total soil loss, the predicted values by the two models (RUSLE and MUSLE), appeared to be higher than those of the measured soil loss. Predicted values by RUSLE were closer to values of measured soil loss than those of MUSLE. However, coefficient of variation of MUSLE were lower, but two model's coefficient of variation in similar partial patterns in the prediction of soil loss. RUSLE and MUSLE, prediction soil loss models, proved to be appropriate for use in small mountainous basin. To improve accuracy of prediction of soil loss models, more effort should be directed to collect more data on rainfall-runoff interaction and continuous studies to find more detailed influence factors to be used in soil loss model such as RUSLE and MUSLE.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.8
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• pp.747-755
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• 2010

Distributed Models have relative weak points due to the amount of computer memory and calculation time required for calculating water flow using a numerical analysis based on kinematic wave theory when compared to the conceptual models used so far. Typically, the distributed models have been mainly applied to small basins. It was necessary to decrease the resolution of the grid to make it applicable for large scale watersheds, and because it would take up too much time to calculate using a higher resolution. That has been one of the more difficult factors in applying the model for actual work. In this paper, MPI (Message Passing Interface) technique was applied to solve the problem of calculation time as it is one of the demerits of the distributed model for performing physical and complicated numerical calculations for large scale watersheds. The comparison studies were performed a single domain and a divided small domain in Yongdam Dam watershed in case of typoon 'Ewiniar' at 2006. They were compared to analyze the application effects of parallelization technique. As a result, a maximum of 10 times the amount of calculation time was saved but keeping the level of quality for discharge by using parallelization code rather than a single processor.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.211-211
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• 2017

장기유출해석 모델은 수자원의 안정적인 확보와 이용, 유역단위 기초자료 조사관리 등을 위하여 수자원 장기종합계획 및 전국유역조사사업 등에 활용되고 있다. 주로 국외에서 개발된 모형이 활용되고 있어, 국내의 여건에 맞추어 편의성이 개선된 모형을 찾는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 유출해석을 수행하기에 앞서 지속적으로 업데이트된 모델에 대한 객관적인 평가를 수행한 사례는 드물다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 주로 활용되고 있는 장기유출해석모델(TANK, SWAT, SSARR, PRMS 등)에 대한 비교검토를 토대로 각종 사업과의 연계성, 계산의 효율성, 정확도 등을 고려하여 USGS에서 개발한 PRMS v.4.0.2를 기반으로 국내유역에 활용이 가능하도록 개선한 $K-BASIN^{RR}$ 및 입력자료 전처리기를 개발하였다. PRMS 모형은 융설 및 지하수 흐름 등 다양한 기능을 포함하여 강우유출 분석에 활용성 높은 모형으로 평가받고 있으나, 국내 OS환경 및 활용 단위계에서 활용성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 소스코드 개선 및 GUI구축을 통하여 PC 환경에서 구동이 쉽도록 재구성하였고, 사용자 편의성 확보를 위한 입력자료 전처리기를 개발함으로써 수자원단위지도 3.0, 임상도 재분류 테이블, 토양도 재분류 테이블의 DB화 및 모형의 구동을 위한 HRU분할, 입력자료 생성이 가능하도록 하였다. 매개변수 최적화를 위하여 하천 유량뿐만 아니라 기저유출량을 대상으로 Monte-Carlo 시뮬레이션 기반의 매개변수를 최적화 기능을 탑재하였다. 개발된 모형의 적용성 평가를 위하여 용담댐 시험유역을 대상으로 11년 간(2005-2015)의 강우 및 온도자료를 입력자료로 활용하여 모의한 결과 샘플의 개수에 따라 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 0.9까지 추정이 가능함을 파악하였다. 또한, 유출량과 기저유출에 대하여 동시에 최적화를 수행하는 경우 NSE를 유출량에 대하여 0.8, 기저유출량에 대하여 0.6까지 추정이 가능하였다. 최적화된 모의 결과에 대한 검토를 위하여 계산증발산량을 측정증발산량과 비교한 결과, 유사한 패턴을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 $K-BASIN^{RR}$을 활용하는 경우 장기유출해석 업무에 효율성 및 정확도를 향상할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.361-361
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• 2018

강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 분석하는 것은 수문연구에서 중요한 주제 중 하나이며 댐유역에 대해 기상 및 유출자료를 사용하여 이를 상세히 분석함으로써 이수기에 필요한 수자원을 예측 및 확보하는 것은 중요하다. 강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 상세히 분석하기 위해서는 댐유역의 상류부터 하류까지 많은 유출관측지점의 자료를 사용해야 하지만 상류의 소유역들은 대부분 미계측유역이라는 문제점이 있다. 본 연구에서는 자료공간확장 방법을 사용하여 미계측유역의 유출자료를 생성하고 이 자료들을 분석함으로써 강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 자세히 분석하였다. 먼저 안동댐유역내 관측유역인 안동댐, 도산, 소천유역을 대상으로 1989년부터 2009년까지의 기간 중 20개의 사상에 대하여 분포형 모형인 GRM 모형의 적용성을 조사하였으며 전반적으로 0.5 Nash-Sutcliffe 계수 이상의 타당한 모형효율성 결과를 얻었다. 그 후 자료공간확장 방법을 사용하여 안동댐 상류에 위치한 47개의 미계측 소유역들의 유출자료를 생성하였으며 세 관측유역을 포함한 총 50개 유역의 유출자료를 연구에 사용하였다. 그리고 총 50개 유역의 평균강우량 시계열 자료를 생성하고 이동평균방법을 사용하여 이 평균강우량 자료를 강우강도-지속시간 곡선으로 변환하였다. 강우패턴과 유출반응간의 관계를 분석하기 위해 합리식의 유출계수와 강우강도비율을 사용하였으며 유출계수와 강우강도비율을 계산하기 위해 유역별 도달시간을 사용하였다. 여기서 강우강도비율은 강우강도지속시간 곡선을 사용하여 첨두강우강도를 도달시간에 해당하는 평균강우강도로 나눠준 값이다. 그리고 이 유출계수와 강우강도비율을 유역면적에 대해 도시함으로써 그 경향을 조사하였다. 그 결과 20개 사상은 유출계수, 강우강도비율과 유역면적을 사용하여 물리적으로 타당한 네 가지의 타입으로 분류될 수 있었다. 이 네 가지 타입은 강우의 이동 및 분포와 상관이 있었는데 첫번째 타입은 안동댐 유역전체에 강우가 거의 등분포하는 경우, 두 번째는 강우가 유역의 상류방향으로 이동하는 경우, 세 번째는 강우가 유역의 하류방향으로 이동하는 경우, 그리고 네 번째는 강우가 유역에 무작위로 분포하는 경우였다. 이것은 어떠한 사상에 대해서도 유출계수와 강우강도비율을 유역면적에 대해 도시함으로써 강우패턴과 유출간의 관계를 분석할 수 있다는 것을 나타낸다. 그리고 이 네 가지 타입에 대한 강우사상들의 비율은 각각 65%, 20%, 10%, 그리고 5% 였다. 이 타입별 강우사상의 비율은 향후 강우-유출관계에 의한 수자원 예측 및 확보에 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.294-294
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• 2019

The system for predicting flood of river at Flood Control Office is made up of a rainfall-runoff model and FLDWAV model. This system is mainly operating to predict the excess of the flood watch or warning level at flood forecast points. As the demand for information of the management and operation of riverside, which is being used as a waterfront area such as parks, camping sites, and bike paths, high-level forecasts of watch and warning at certain points are required as well as production of lowland flood forecast information that is used as a waterfront within the river. In this study, a technology to produce flood forecast information in lowland areas of the river used as a waterfront was developed. Based on the results of the 1D hydraulic analysis, a model for performing spatial operations based on high resolution grid was constructed. A model was constructed for Andong district, and the inundation conditions and level were analyzed through a virtual outflow scenarios of Andong and Imha Dam.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.5
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• pp.289-299
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• 2021

This study analyzes bifurcation characteristics of the Seolmacheon experimental catchment by extracting the shape variation of channel network due to variable scale of source basin or threshold area. As the area of source basin decreases, a bifurcation process of channel network occurs within the basin of interest, resulting in the elongation of channel network (increase of total channel length) as well as the expansion of channel network (increase of the source number). In the former case, the elongation of channel reaches overwhelms the generation of sources, whereas, in the latter case, the drainage path network tends to fulfill the inner space of the basin of interest reflecting the opposite trend. Therefore, scale invariance of natural channel network could be expressed to be a balanced geomorphologic feature between the elongation of channel network and the expansion of channel network due to decrease of source basin scale. The bifurcation structure of the Seolmacheon experimental catchment can be characterized by the coexistence of the elongation and scale invariance of channel network, and thus a further study is required to find out which factor is more crucial to rainfall transformation into runoff.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.202-202
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• 2018

본 논문에서는 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)(최윤석, 김경탁, 2017)을 이용해서 낙동강 유역을 대상으로 대유역 홍수해석시스템을 구축하고, 유출해석을 위한 실행시간을 평가하였다. 유출모형은 낙동강의 주요 지류와 본류를 소유역으로 구분하여 모형을 구축하고, 각 소유역의 유출해석 결과를 실시간으로 연계할 수 있도록 하여 낙동강 전체 유역의 유출모형을 구축하였다. 이와 같이 하나의 대유역을 다수의 소유역시스템으로 분할하여 모형을 구축할 경우, 유출해석시스템 구성이 복잡해지는 단점이 있으나, 소유역별로 각기 다른 자료를 이용하여 다양한 해상도로 유출해석을 할 수 있으므로, 소유역별 특성에 맞는 유출모형 구축이 가능한 장점이 있다. 또한 각 소유역시스템은 별도의 프로세스로 계산이 진행되므로, 대유역을 고해상도로 해석하는 경우에도 계산시간을 단축할 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 20개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 4개)의 소유역으로 분할하여 계산 시간을 검토하였으며, 최종적으로 21개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 5개)의 소유역으로 분할하여 유출해석시스템을 구축하였다. 댐 상류 유역은 댐하류와 유량전달이 없이 독립적으로 모의되고, 댐과 연결된 하류 유역은 관측 방류량을 상류단 하천의 경계조건으로 적용한다. 지류 유역은 본류 구간과 연결되고, 지류의 계산 유량은 본류와의 연결지점에 유량조건으로 실시간으로 입력된다. 이때 본류와 지류의 유량 연계는 데이터베이스를 매개로 하였다. 유출해석시스템의 성능을 평가하기 위해서 Microsoft 클라우드 서비스인 Azure를 이용하였다. 낙동강 유역을 20개 소유역으로 구성한 경우에서의 유출해석시스템의 속도 평가 결과 Azure virtual machine instance DS15 v2(OS : Windows Server 2012 R2, CPU : 2.4 GHz Intel $Xeon^{(R)}$ E5-2673 v3 20 cores)에서 1.5분이 소요 되었다. 계산시간 평가시 GRM은 'IsParallel=false' 옵션을 적용하였으며, 모의 기간은 24시간을 기준으로 하였다. 연구결과 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축이 가능했으며, 계산시간도 충분히 단축할 수 있었다. 또한 추가적인 CPU와 병렬계산을 적용할 경우, 계산시간은 더 단축될 수 있으며, 이러한 기법들은 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.282-282
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• 2021

강우시 농경지와 축산시설로부터 유출되는 비점오염물질은 하류 수계의 수질과 수생태계에 악영향을 미친다. 이에 따라 환경부에서는 비점오염원관리지역을 지정하고 다양한 비점오염 저감 대책을 시행하고 있다. 본 연구에서는 비점오염원관리지역으로 지정된 안동댐 하류 중 송야천 유역을 대상으로 강우유출수 모니터링을 수행하였으며, 모니터링 결과를 바탕으로 강우시 비점오염물질 유출 특성을 분석하였다. 모니터링 기간은 2020년 6월부터 11월까지 총 5회의 강우사상에 대하여 상·하류와 유입하천을 포함한 총 8개의 모니터링 지점을 대상으로 강우사상별 유량가중평균농도(Event Mean Concentration, EMC), 오염부하, 단위면적당 오염부하를 산정하였으며, 오염원 그룹별 비점배출부하를 산정하여 오염 기여도를 분석하였다. 강우유출수 조사결과를 이용한 EMC 농도 산정 결과 유입하천인 오산천 지점이 SS와 TOC 항목을 제외한 모든 수질항목의 EMC 농도가 가장 큰 것으로 나타났다. 단위면적당 오염부하를 산정하여 비교 분석한 결과 T-P 항목의 단위면적당 오염부하는 물한천 지점(0.69 kg/ha)과 오산천 지점(0.69 kg/ha)이 크게 나타났다. 결과와 같이 오산천 지점과 물한천 지점이 오염정도가 큰 것으로 나타났으며, 이에 따른 상류 오염원 현장 정밀조사를 수행하였다. 조사 결과 강우발생시 상류에 위치한 농경지와 축사에서 발생하는 오염원이 하천으로 유입되고 있었으며, 여러 축사에서 배출되고 있는 유입수를 채취하여 분석한 결과 T-P 농도가 평균 0.935 mg/L로 높게 나타났다. 전국오염원조사자료(국립환경과학원, 2017) 내용을 참조하여 송야천 유역의 오염원 그룹별 비점배출부하를 산정해 오염 기여도를 분석한 결과, T-P 항목의 경우 축산계와 토지계의 비점배출부하가 전체 비점배출부하의 약 63%와 37%를 차지해 비점배출부하 기여도가 큰 것으로 나타났다. 이와 같이 송야천 유역의 경우 강우시 농경지와 축산시설에서 배출되는 오염물질이 하천 수질오염에 상당한 기여를 하고 있는 것으로 보여지며, 비점오염원 발생에 대한 대책 마련이 필요할 것으로 사료된다. 본 연구 결과는 송야천 유역의 비점오염 저감 대책 수립을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.57 no.1
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• pp.28-38
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• 2024

In this study, in order to analyze the water purification efficiency according to the influent water conditions of artificial wetlands, the purification efficiency was compared at two points where sewage treatment water flows in and one point where good effluent flows in. As a result of reviewing the results of the analysis of influent and effluent and the removal efficiency, the T-N and T-P removal efficiency was calculated at 54.7% and 77.4%, respectively, for the two points where sewage treatment water was treated, the treatment efficiency of SS 90.8%, BOD 51.1%, TOC 30.6%, T-N 38.8%, T-P 55.3% was shown. As a result, the efficiency of removing pollutants in the artificial wetland was found to be proportional to the concentration of influent water, and in order to create an efficient artificial wetland, it is judged that thorough review and management at the design stage are necessary considering that the removal efficiency of high-concentration contaminated water was high.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.1
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• pp.43-54
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• 2023

Due to climate change, drought and flood occurrences have been increasing. Accurate projections of watershed discharges are imperative to effectively manage natural disasters caused by climate change. However, climate change and hydrological model uncertainty can lead to imprecise analysis. To address this issues, we used two lumped models, IHACRES and GR4J, to compare and analyze the changes in discharges under climate stress scenarios. The Hapcheon and Seomjingang dam basins were the study site, and the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) and the Kling-Gupta efficiency (KGE) were used for parameter optimizations. Twenty years of discharge, precipitation, and temperature (1995-2014) data were used and divided into training and testing data sets with a 70/30 split. The accuracies of the modeled results were relatively high during the training and testing periods (NSE>0.74, KGE>0.75), indicating that both models could reproduce the previously observed discharges. To explore the impacts of climate change on modeled discharges, we developed climate stress scenarios by changing precipitation from -50 % to +50 % by 1 % and temperature from 0 ℃ to 8 ℃ by 0.1 ℃ based on two decades of weather data, which resulted in 8,181 climate stress scenarios. We analyzed the yearly maximum, abundant, and ordinary discharges projected by the two lumped models. We found that the trends of the maximum and abundant discharges modeled by IHACRES and GR4J became pronounced as changes in precipitation and temperature increased. The opposite was true for the case of ordinary water levels. Our study demonstrated that the quantitative evaluations of the model uncertainty were important to reduce the impacts of climate change on water resources.