• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.164-164
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• 2021

우리나라는 최근 도시화 및 산업화 등과 같은 유역개발이 가속화되면서 유역환경의 급격한 변화를 가져왔다. 도시화는 지표면의 불투수 면적을 증가시키고, 농업지역의 확대는 비료 및 농약의 사용을 증가시키고, 강우시 토양침식에 따른 흙탕물과 비점오염원의 수계 유출로 인해 수질악화 등의 문제를 야기시킨다. 이와 같은 유역환경의 변화는 수질에 직접적인 영향을 끼치므로, 미래 토지이용의 변화에 따른 하천유역의 유출특성과 영향 인자를 규명해야 효율적인 하천유역관리를 할 수 있다. 하지만 우리나라는 기후적 특성상 계절에 따른 수질 및 기후변수의 편차가 크기 때문에 하천유역관리에 있어 어려움이 많다. 특히 남한강 유역은 산림 및 고랭지밭 비중이 높은 지역이며, 여름철에는 강우로인한 토양침식이 심각하여 수질 및 수생태계 건강성을 악화시킨다. 남한강 상류 유역에는 송천과 도암호, 골지천과 같은 비점오염관리지역이 위치하고 있으며 현재까지도 하천유역관리가 어려운 지역에 해당한다. 본 연구는 남한강 유역에 위치한 17개 수질측정망을 대상으로 GIS시스템을 이용해 17개의 소권역으로 나누어 분석하였다. 토지이용자료는 환경공간정보 서비스의 2010년대 말 자료를 이용하였으며, 수질 자료는 유역환경 변화에 영향을 미칠 것이라 판단되는 수질 변수를 선별하여 10년동안의 장기간 수질 데이터를 이용하여 분석하였다. 16개의 수질변수는 정규성을 검증한 후 pairwisse t-test를 이용한 시기별 수질의 차이를 비교하였으며, 수질변수들과 토지이용매개변수 간에 상관관계를 찾아 유의관계가 있는지 확인함으로써 서로 다른 변수간에 상관성을 파악하고자 하였다. 유역의 특성별 상관도를 평가하고 해석하기 위하여 주성분 분석(Principal component analysis, PCA)을 실시하였다. 통계적 방법을 통해 시기에 따른 수질과 토지이용간의 관계를 밝힘으로써 미래하천유역관리에 기초자료로 활용될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.364-364
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• 2022

최근 기후변화에 따른 잦은 이상 가뭄으로 물 부족 현상이 심화되고 있어 물 안보가 중요한 사회적 이슈로 부각되고 있다. 물 부족에 대비하기 위해 수자원은 인류가 마음대로 사용할 수 있는 자유재가 아니라 보호·관리하여야 하는 대상으로, 보유한 미사용량을 회수·재배분하여 물 이용의 공정성을 강화 등 물 이용 제도의 전반에 대한 검토·개선이 필요한 실정이다. 하지만 일부 유역에서는 하천수 사용량이 정확하게 계측되지 않아 공정한 하천수 배분 등에 한계가 발생하고 있다. 본 연구에서는 충주댐 하류 유역에 위치한 자동유량측정소 원주시(남한강대교)와 여주시(남한강교) 상·하류 유량자료를 검토·분석하여 하천수 사용허가권에 등재된 하천수 이용량을 검토하고자 한다. 아울러 상·하류 자동유량관측소 내 지류 하천(섬강, 청미천)이 유입되고 있어, 추가 유입량을 고려한 물수지 분석을 위해 원주시(문막교)수위관측소, 여주시(원부교)수위관측소의 유량자료를 이용하였다. 상·하류 유량자료 검토 결과, 지류 유입량 + 하류 여주시(남한강교)) 유량이 상류 원주시(남한강대교) 유량보다 작은 상·하류 유량이 역전('19~'20, 평균 787,753m³/day)되는 흐름이 발생하였다. 구간 내 등재된 취수시설물(11개소) 허가량(39.66×10⁶m³) 보다 실재 사용량은 많을 것으로 추정되며 상·하류 역전 흐름에 직접적인 영향을 준 것으로 판단된다, 또한 현장 조사에서 허가대장에 미등재된 다수의 시설을 발견하였으며 이는 하천수의 효율적인 관리에 장애요인으로 작용된다. 하천수 사용은 복합허가사항으로 홍수통제소에서 사용허가부터 관리까지 실시하고 있는데 하천수 허가 신청량은 계획수요량 산정과 물수지 분석결과를 통하여 적정성 검토가 이루어지고 있다. 그러나 하천수 사용허가량 대비 실제 하천수 취수량이 얼마나 되는지 파악은 불가능한 실정이다. 결국 하천 유량을 관리하기 위해 강수량, 수위, 유량 등 많은 수문요소를 정확하게 측정하는 것도 필요하지만 이처럼 하천수 이용을 위해 취수되는 양을 정확하게 계측하지 않는다면 효율적인 하천수 관리는 어렵다. 하천수를 관리하고 효율적으로 이용하기 위해 하천수 이용에 대한 제도적인 보완이 필요해 보인다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권1호
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• pp.61-73
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• 2014

본 연구는 항공 초분광영상을 사용한 수질추정 활용을 검토하고 한강일부분에 대해 가용한 측정자료를 이용하여 초분광영상 기반의 수질추정을 테스트하였다. 원격탐사에 의한 수질추정은 수체에 대한 downwelling과 수체 내에서의 산란과 반사에 대한 관측정보를 이용하는 방법과 원격탐사 센서에 도달하는 upwelling과 수질측정정보와의 선형적 회귀분석을 구하는 방법이 선호된다. 두 방법 모두 유의미한 결과를 도출하지만 수질정보나 산란정보 등 추정에 필요한 보조자료에 의한 영향이 더 클 것으로 판단되었다. 수질 추정 테스트는 팔당댐 하류에 위치한 한강의 일부분에 대해서 적용되었다. AISA eagle 초분광센서로 취득된 자료와 수질관측정보를 선형적 회귀분석을 통한 방법을 적용하였다. 기존 문헌에서 제시된 밴드조합에 대해서 회귀분석한 결과 유의미한 밴드조합으로 $-24.847+0.013L_{560}$의 회귀식을 얻었다 ($L_{560}$은 560 nm 파장에서의 radiance로 $R^2$=0.985). 다중분광영상을 이용했을 경우의 결과와 비교하기 위해서 spectral resampling을 통해 Landsat TM 영상을 생성하여 -55.932 + 33.881(TM, TM3)의 회귀식을 얻을 수 있었다(TM, TM3는 radiance로, $R^2$=0.968). 부유물질 농도는 수질측정지점에서 약 3.75 mg/l 이고, 초분광영상으로 추정된 농도는 약 3.65 mg/l, 시뮬레이션된 TM은 약 5.85 mg/l 로 다중분광영상을 이용했을 경우 과대 추정하는 경향을 보였다. 항공 초분광영상의 활용가치를 높이고 보다 정밀한 값을 추정하기 위해서 영상 전반에 걸친 sun glint 와 같은 영향을 최소화하기 위해 태양고도각을 고려하여 정교한 비행계획을 구성하고 체계적 전처리와 검 보정 체계를 갖출 필요가 있다고 사료된다. 일반적으로 적용된 방법에 따른 테스트로, 대기보정의 정밀성과 부족한 수질측정 샘플자료, 분광밴드의 검색, 적합한 선형회귀모델의 선택, 그리고 정량적 검증방법과 같은 몇 가지 문제점과 제약사항들을 발견할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제25권3호
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• pp.339-347
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• 2015

최근 수자원확보 방안으로 강변여과수를 활용하는 방식이 적용되고 있으나 취수원의 철/망간 함량이 높아 다양한 문제가 야기되고 있다. 이에 경기도 평택시와 안성시에 위치한 안성천 강변여과수 개발 Test Bed에서 주입 산소수의 산소농도와 주입량을 변화시키면서 철/망간 지중제거의 효과 및 효율을 평가하였다. 철/망간의 제거시험은 3단계로 이루어지며 주입단계, 정지단계, 양수단계를 반복적으로 수행하였다. 현장시험 결과 Fe²⁺ 농도는 양수기간 동안 0.3 mg/L 이하를 유지하였으며 망간은 0.8 mg/L 이하로 농도가 저감되었다. 또한, 주입-양수시험을 반복할수록 철의 농도는 먹는물 수질기준(0.3 mg/L 이하)을 만족하는 양수량이 증가하였으며, 산소수 주입량의 최대 5배 이상 양수가 가능하였다. 망간의 경우 철과 동일한 기준까지 감소되지는 않았으나, 양수에 따라 농도가 저감되는 경향성을 보였다.

• 한국산림과학회지
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• 제101권1호
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• pp.113-120
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• 2012

이 연구는 경상남도 산청군 홍계 계곡에 설치한 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방공작물의 설치 전 후의 계류수질, 어류, 수서생물 등 계류생태계의 변화를 밝힘으로써 산림내 계류수질 보전 및 관리방안 마련을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행하였다. 연구결과, 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방공작물은 시공 후 2년이 경과한 뒤에도 계류수의 pH는 하천수질환경기준 상수원수 1급수의 범위 내였다. 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방공작물의 시공 후 2년이 경과하는 동안 계류수의 용존산소량은 거의 변화하지 않았으며, 전기전도도는 오염원이 없는 맑고 깨끗한 일반적인 계류수에서의 전기전도도의 범위 내에 포함되었다. 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방공작물은 어류 및 다슬기가 소상하는데 아무런 영향을 주지 않은 것으로 나타났다. 아울러 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방공작물을 설치한 계류수는 오염되지 않은 일반적인 계류수질과 유사하고 어류 및 다슬기의 소상에 영향하지 않아, 이러한 야계사방공작물 설치에 따른 계류수질 오염 및 계류생태계의 영향은 나타나지 않은 것으로 분석되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제100권1호
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• pp.105-111
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• 2011

이 연구는 경상남도 산청군 홍계 계곡에 설치한 맞춤형 테트라블럭을 이용한 야계사방구조물의 설치 전 후의 계류수질 변화를 밝힘으로써 산림내 계류수질 보전 및 관리방안 마련을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행하였다. 연구결과, 맞춤형 테트라블록(Tetrapod)을 이용한 야계사방구조물을 시공한 후에도 계류수의 pH는 하천수질환경기준 상수원수 1급수의 범위 내였다. 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방구조물의 시공 후 계류수의 용존산소량 (Dissolved Oxygen)은 거의 변화하지 않았으며, 전기전도도(Electrical Conductivity)는 오염원이 없는 맑고 깨끗한 일반적인 계류수에서의 전기전도도의 범위 내에 포함되었다. 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방구조물을 설치한 후 계류수 하류의 평균 음이온량(Average of total amount of anion)은 약 3.07/2.30~3.60 mg/L로 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방구조물을 설치하기 전과의 차이는 약 0.24 mg/L로 그 양도 미미한 것으로 분석되었다. 아울러 맞춤형 테트라블록을 이용한 야계사방구조물을 설치한 계류수는 오염되지 않은 일반적인 계류수에서의 수질과 유사하여, 이러한 야계사방구조물 설치에 따른 계류수질 오염의 영향은 나타나지 않은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권spc1호
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• pp.1195-1204
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• 2021

최근 이상기후로 인한 국지성호우가 잦아져 하천변 사회기반시설을 포함한 인적·물적 피해가 급증하고 있다. 본 연구에서는 해당 시설들의 침수 피해를 예측·방지하고자 기계학습 중 시계열자료에 특화된 LSTM(Long Short- term Memory)기법을 활용하여 수위 예측 알고리즘을 개발하였다. 연구대상지는 잠수교로 연구기간은 총 6년(2015년~2020년)의 6, 7, 8월로 3시간 후의 잠수교 수위를 예측하였다. 입력자료(Input data)는 잠수교 수위(EL.m), 팔당댐 방류량(m³/s), 강화대교 조위(cm), 서울시 트윗의 개수로 기존 연구에 주로 사용된 정형자료뿐만 아니라 워드클라우드를 통해 구축된 비정형자료도 함께 사용하여 상호 보완형 자료를 구축하고, 비정형자료 활용 유무의 비교·분석을 통해 비정형자료의 역할도 제시하였다. 잠수교의 수위 예측 시 상호 보완형의 자료가 정형자료만을 사용한 경우에 비해 예측 정확도가 향상하였는 데, 이는 인명 피해를 감소시킬 수 있는 보수적인 예/경보가 가능함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 하천변 사회기반시설의 이용자 안전 및 편의 제공에 상호 보완형 자료의 사용이 보다 효과적이라 판단하였다. 향후에는 비정형자료의 종류를 추가하거나 입력자료의 세밀한 전처리를 통하여 더욱 정확한 수위 예측을 기대해본다.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권2호
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• pp.170-176
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• 1998

1997년 5월 20일에서 8월 30일까지 북한강 지천인 율문천의 수위변동과 유속을 측정하고, 수문 자료 수집과 오염부하량을 예측하고 9개 지점에서 수질시료를 시기별로 채취하여 분석하였다. 율문천 소유역은 임야 60%, 주거지와 밭 20%, 논 20%였으며, 농가수 366 가구, 비농가수 322가구, 그리고 인구는 2,622명이었다. 조사기간(1997년 5월 20일~8월 30일)중 유역의 총강수량은 18.000 천$m^3$였고, 하루 최대 유출일은 7월 1일로 129.8 천$m^3$, 최소 유출일은 8월 17일로 0.4 천 $m^3$가 유출되었으며, 전체 유출율은 72% 이었다. 조사 기간중 모든 지점에서 $NO_3-N$ $1.4{\sim}12.6mg\;{\ell}^{-1}$, $NH_4-N$ $0.84{\sim}2.52mg\;{\ell}^{-1}$, T-P는 불검출~$2.20mg\;{\ell}^{-1}$. T-N은 $8.40{\sim}27.30mg\;{\ell}^{-1}$의 범위를 보였다. 이에 따른 T-N 부하량은 최대 $1,512kg\;day^{-1}$, 최소 $5kg\;day^{-1}$, 그리고 T-P의 부하량은 최대 $67.4kg\;day^{-1}$, 최소 $0.3kg\;day^{-1}$로 계산되었다. 강수중 $NO_3-N$의 농도는 $0.7mg\;{\ell}^{-1}$, $NH_4-N$은 $1.12mg\;{\ell}^{-1}$이었고, 농업지대 유출수는 각각 8.5, $2.0mg\;{\ell}^{-1}$로 강수의 13.5배와 1.8배 수준을 나타냈다. 소유역의 토양유실 예측량은 연간 12,635 Mg 으로 추정되고, 농업부분에서 N부하량은 101,210 kg로 전체 N부하량의 52.3% 였으며, 특히 토양유실과 비료에 의한 오염부하가 42%로 높게 추정되었다.

• Spatial Information Research
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• 제21권6호
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• pp.91-98
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• 2013

우리나라는 2004년부터 오염총량관리가 가능한 수질오염총량관리제를 도입하였으며 지방자치단체는 수질모델을 이용하여 소유역별 기준배출부하량을 산정하고 있다. 그러나 수질모델의 입력자료 중 하천 모식도 작성은 대부분 수작업으로 이루어지고 있어 많은 시간과 비용이 투자된다. 따라서 본 연구에서는 하천 네트워크 분석이 가능한 한국형 Reach File을 이용하여 수질모델의 모식도 작성을 자동화하는 알고리듬을 개발하고자 하였다. 또한 GIS를 활용하여 직선형태의 기존 모식도 대신 하천형태를 가지고 있는 모식도를 작성하였다. 이것은 오염원, 취수원 등 다양한 공간정보와 중첩하여 분석이 가능하다. 본 연구에서는 우선적으로 한국형 Reach File의 선형 도형자료를 이용하여 동일한 거리를 가진 요소를 분할할 수 있는 요소 자동 분할 알고리듬을 개발하였다. 이후 한국형 Reach File의 점형 도형자료를 이용하여 수질모델 모식도의 순서와 유형을 자동으로 입력할 수 있는 요소 속성 자동입력 알고리듬을 개발하였다. 알고리듬을 검증하기 위해 개발된 알고리듬을 경안천 유역에 적용하고 그 결과를 확인하였다. 본 연구 결과 모식도 작성의 자동화가 가능하였으며 이는 수질모델링의 비용과 시간을 절약할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 모식도를 이용한 수질모델 입력자료 자동작성 시스템 개발이 이루어진다면 빠르고 편리한 수질모델링이 가능할 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제20권1호
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• pp.61-69
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• 2011

Integrated stream naturalness based on abiotic and biotic factors were developed. Abiotic factors considered in this study were types of land use in the riparian area, river bank and high water bed streamside, revetment, bed substrate and artificial construction of streamside. Biotic factors included types of vegetation, assemblages of fish, macroinvertebrate, bird and mammal(Otter) in streams. The presence/absence of legal species and biological assessment index were also weighted as important parameters in this study. Scoring criteria selected for each matrix was five rating system; 1=poor, 2=moderate, 3=fair, 4=good, 5=excellent. Numerical ratings for the matrix were then summed. This resulted in a minimum score of 13 if all matrix at a site were poor, and a maximum score of 65 if all matrix were excellent. Five grade system from poor(I) to excellent condition(V) was employed. To verify its validity in natural environment, the evaluation system was applied to the Gapchun stream which is a test bed selected. Our result showed that stream naturalness of each reach was clearly distinguished by biotic and abiotic characteristics. Determination of correlation coefficient between abiotic and biotic factors was also high ($R^2=0.96$, p<0.05). In conclusion, assessment for stream naturalness reflecting abiotic and biotic factors was useful method representing stream integrated.