• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.357-357
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• 2018

기후변화의 영향으로 기온과 강수량의 증가가 나타나고 있으며, 이러한 변화는 수문 순환 및 강우-유출의 변화로 인해 하천의 수질에도 영향을 미치게 된다. 수질 오염원 중 배출원의 형태가 명확하지 않은 비점오염원은 강우의 유출과 함께 발생하는 특징을 띤다. 비점오염원은 지표면에 존재하던 오염 물질이 지표면에서 유출이 발생함에 따라 하천으로 유입되는 오염물이다. 이에 따라 강우량에 비례하는 특성을 띠며 점 오염원과 달리 변동 폭이 크다. 대표적인 비점오염물로 알려진 질소, 인과 같은 영양물질은 하천으로 유입 시 부영양화를 야기하는 물질로 우리나라와 같이 계절별 강수량의 차이가 큰 환경에서 비점오염물의 지속적인 관리는 필수적이라 할 수 있다. 비점오염원은 오염원을 특정할 수 없기 때문에 하천으로의 유입을 최소화하는 최적관리기법(Best Management Practices)을 통해 관리한다. 국내외에서 가장 널리 이용되는 비점오염원 최적관리기법은 식생형 시설로, 나지에 식물체를 파종함으로써 토양의 유실을 방지하여 비점오염물의 하천 유입을 저감시키고, 자연경관으로써 기능한다. 미래 수자원의 효과적인 이용을 위해서는 기후변화에 따른 수문 변화, 그로 인한 수질 변화 특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 기후변화 시나리오를 통해 기온, 강수, 습도와 같은 기후 조건의 변화를 고려하여 예측되는 비점오염물의 유출 저감 대책의 영향을 분석하고자 한다. 이 때, 기후변화 시나리오는 그 자체로 불확실성을 포함하는 자료이기 때문에 특정 시나리오를 분석하기 보다는 기후변화 진행 정도에 따른 비점오염물 유출을 산정하고 저감 대책의 영향을 분석한다. 연구를 수행하기 위해 장기간의 강우-유출 특성의 모의가 가능하고 저감 대책을 제공하는 SWAT 모형을 이용한다. SWAT 모형에서는 여러 최적관리기법을 제공하는데, 가장 널리 이용되는 것이 식생형 시설인 것에 기초하여 적용할 저감 대책으로 계단식 산비탈(Terracing)을 선정하였다. 저감 대책의 적용으로 비점오염물질이 적게는 약 30%에서 많게는 60%까지 변화하며 매우 효율적으로 저감되는 것이 확인되었다. 저감 시설의 적용을 통해 총 량 뿐만 아니라 시간에 따른 비점오염물 유출의 변동성 또한 감소시킬 수 있음이 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.320-320
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• 2016

본 연구에서는 자연환경, 수생태환경과 관련된 모니터링자료 및 수문/수질 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델링 자료를 이용하여 유역건전성을 평가하기 위한 지수를 개발하고, 한강유역($34,148km^2$)을 대상으로 표준유역단위 유역건전성 평가를 수행하였다. 본 연구에서는 미국 EPA(Environmental Protection Agency)의 유역건전성 분석 사례를 개선하여 우리나라에 유역 특성에 맞는 통합 유역건전성 평가지수를 개발하였다. 본 연구에서 분석하고자 하는 유역건전성은 유역이 본래 가지고 있는 자연적인 건전성을 평가하고자 하는 것으로, 평가를 위한 지표로 자연토지피복, 하천환경, 수문, 수질, 서식지, 수생태 관련 요소를 각각 선정하였다. 자연토지피복 및 하천, 서식지 유역건전성 평가를 위해서 DEM, 토지이용도, 하천도, 저수지, 습지자료를 이용하였고, 수생태 유역건전성 평가를 위해서는 6년간(2008년~2013년) 모니터링 된 TDI, BMI, FAI 자료로 이용하였다. 수문/수질 유역건전성 평가를 위해서는 SWAT 모형의 장기모의 결과를 활용하였으며, 30년간(1985년-2014년) 모의된 강수량, 총유출, 지표유출, 침투, 토양수분, 중간유출, 침루, 지하수 충진, 기저유출, Sediment, T-N, T-P 결과를 이용하였다. 각 평가지표로부터 표준유역별 sub-index를 도출하였으며, 6가지 sub-index를 이용하여 통합 유역건전성 지수를 산정하였다. 산정된 지수는 0부터 1까지의 값으로 나타나며, 1에 가까울수록 유역건전성이 좋은 유역을 의미한다. 연구결과 한강유역의 통합 유역건전성은 상류에서 하류로 갈수록 건전성이 안 좋아지는 것으로 분석되었으며, 특정 표준유역에 대하여 자연환경, 수문, 수질, 수생태환경 각각의 유역건전성을 평가할 수 있었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.1
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• pp.155-165
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• 2014

In this study, using a complex of physical, chemical, and biological evaluation factors, the ecological vulnerability to climate change were evaluated at each river in the Nakdong river basin. First, runoff, sediment rate, and low flow discharge changes according to AIB climate change scenario using the SWAT model were simulated. Also, for the assessment of chemical and biological factors, 48 points that water quality monitoring sites and ecological health measurement points are matched with each other was selected. The water quality data of BOD and T-P and the biological data of IBI and KSI in each point were reflected in the assessment. Also, the future rise in water temperature of the rivers in Nakdong river basin was predicted, and the impact of water temperature rise on the fish habitat was evaluated. The top 10 most vulnerable points was presented through a summary of each evaluation factor. This study has a contribution to river restoration or management plan according to the characteristics of each river.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.53 no.6
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• pp.75-84
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• 2011

The objective of this study is to evaluate the hydrologic impacts of climate and land use changes in a rural small watershed. HadCM3 (Hadley Centre Coupled Model, ver.3) A2 scenario and LARS-WG (Long Ashton Research Station - Weather Generator) were used to generate future climatic data. Future land use data were also generated by the CA-Markov (Cellular Automata-Markov) method. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used to evaluate hydrologic impacts. The SWAT model was calibrated and validated with stream flow measured at the Baran watershed in Korea. The SWAT model simulation results agreed well with observed values during the calibration and validation periods. In this study, hydrologic impacts were analyzed according to three scenarios: future climate change (Scenario I), future land use change (Scenario II), and both future climate and land use changes (Scenario III). For Scenario I, the comparison results between a 30-year baseline period (1997~2004) and a future 30-year period (2011~2040) indicated that the total runoff, surface runoff, lateral subsurface runoff, groundwater discharge, and evapotranspiration increased as precipitation and temperature for the future 30-year period increased. The monthly variation analysis results showed that the monthly runoff for all months except September increased compared to the baseline period. For Scenario II, both the total and surface runoff increased as the built-up area, including the impervious surface, increased, while the groundwater discharge and evapotranspiration decreased. The monthly variation analysis results indicated that the total runoff increased in the summer season, when the precipitation was concentrated. In Scenario III, the results showed a similar trend to that of Scenario II. The monthly runoff for all months except October increased compared to the baseline period.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.10
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• pp.877-889
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• 2009

This study is to assess the future potential impact of climate change on stream water quality for a 6,581.1 km$^2$ dam watershed using SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. The ECHAM5-OM climate data of IPCC (The Intergovernmental Panel on Climate Change) A2, A1B, and B1 emission scenarios were adopted and the future data (2007-2099) were corrected using 30 years (1977-2006, baseline period) weather data and downscaled by Change Factor (CF) method. After model calibration and validation using 6 years (1998-2003) observed daily streamflow and monthly water quality (SS, T-N, and T-P) data, the future (2020s, 2050s and 2080s) hydrological behavior and stream water quality were projected.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.385-385
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• 2011

유역 스케일의 실제 증발산량을 산정하는 대표적인 방법으로 관측 강우량과 유출량의 관계로부터 증발산량을 간접적으로 추정하는 물수지(water balance)법, 증발력과 토양수분량의 변화량 (soil moisture accounting)을 고려한 유역 수문모델링을 이용하는 방법, 잠재 증발산량과 실제 증발산량간 보완관계식(complementary relationship)을 이용하는 방법 등이 있다. 물수지법은 관측치를 기반으로 한다는 점에서 신뢰도가 높다고 할 수 있으나, 기본적으로 유역 저류량의 변화를 무시하기 때문에 연 단위와 같이 긴 시간 스케일에 적용 가능하고 작은 시간 스케일에는 적용성이 떨어진다. 유역 수문모델링을 이용하는 방법은 기상, 토양 및 식물 조건을 모두 고려하는 방법으로 유역의 불균질성을 반영할 수 있고 일 단위 등의 비교적 작은 시간 스케일에 대해서도 증발산량을 산정할 수 있는 장점이 있으나, 수많은 입력자료가 필요하며 간접적인 추정 방식이기 때문에 모형의 정확한 검증과 상당한 숙련도가 뒷받침되어야 한다. 잠재 증발산량과 실제 증발산량간 보완관계식을 이용하는 방법은 토양이나 식물 등의 지표면 조건에 대한 정보를 필요로 하지 않으며 단지 기상자료만을 이용하는 방법으로 적용하기 쉽다는 장점이 있으나 잠재 및 실제 증발산량간의 보완피드벡 매카니즘이 존재한다는 가정이 수반되어 있어 적용시 이를 입증해야 하는 어려움이 있다. 이 처럼 각기 장단점을 가진 여러 방법으로 증발산량을 산정하고 있지만, 각 방법 간의 연결고리를 맺는 연구는 심도 있게 수행되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 상기 언급한 증발산량 산정 방법 중 보완관계식을 이용하는 방법과 유역수문모형에 의한 방법 간의 연관성을 평가하고자 하였으며, 이를 위해 충주댐 상류유역에 대해서 SWAT-K에 의한 증발산량 모의치가 보완관계식을 따르는 지에 대해 고찰하였다. 모의기간동안 계산된 잠재 및 실제 증발산량을 습윤지수(humidity index)에 따라 함께 도시해본 결과, 연 단위의 경우에는 건조할수록 잠재 증발산량은 점차 커지고 실제 증발산량은 작아지는 것으로 나타나 보완관계가 성립하였고, 월 단위 경우에는 강우에 비해서 비교적 증발산량이 큰 5, 6월에 가장 명확한 관계가 보여 늦은 봄과 초여름에 보완적 관계가 뚜렷하게 발생하는 반면에 동절기에는 보완관계가 성립하지 않는 것으로 나타나는 등 분석 단위기간별로 보완관계의 성립여부를 판별할 수 있었다.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.31 no.2
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• pp.166-180
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• 2015

Pollutant in watersheds comes from two major sources which are NPS (nonpoint source pollution) and PS (point source pollution). Most of the pollutant can be treated by wastewater treatment plants. However, wastewater treatment plants may not be an appropriate practice to improve water quality for the watersheds with large portion of NPS pollutant and NPS pollution from direct runoff and baseflow has different characteristics. Therefore the practices to improve water quality need to be comprehensive for pollutants by both direct runoff and baseflow. Riparian buffer, one of practices to manage pollutant in watershed, has been applied to reduce pollutant not only from direct runoff but also baseflow. In this study, the scenarios for pollutant reduction by wastewater treat plants and the nitrogen reduction by riparian buffer were simulated using SWAT-REMM to suggest an effective plan for pollutant reduction from baseflow. Riparian buffer provided nitrogen reduction of 0.2~75.0% in YbB watershed and 38.0~47.0% in GbA watershed. The result indicates that riparian buffer is effective to reduce the pollutant especially from baseflow, and it suggested as suitable for the a watershed which WWTP discharge is not capable to reduce enough pollutant.

• Journal of Environmental Science International
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• v.23 no.4
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• pp.723-735
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• 2014

Sediment discharge by long-term runoff in the Nakdong River watershed should be predicted for the maintenance and management of the Nakdong River newly changed by the four major river restoration project. The data establishment by the analysis of runoff and sediment discharge using the long-term watershed model is necessary to predict possible problems by incoming sediments and to prepare countermeasures for the maintenance and management. Therefore, sediment discharges by long-term runoff in the main points of the Nakdong River were calculated using SWAT(soil and water assessment tool) model and the relations and features between rainfall, runoff, and sediment discharge were analyzed in this study. As a result of sediment discharge calculation in the main points of the Nakdong River and tributaries, the sediment discharge at the outlet of the Naesung Stream was greater than the Jindong Station in the Lower Nakdong River from 1999 to 2008 except the years with low precipitation. The sediment discharge at the Nakdong River Estuary Barrage (NREB) was corresponding to 20% of the Jindong Station which is located about 80 km upstream from NREB.

• Economic and Environmental Geology
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• v.44 no.6
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• pp.525-532
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• 2011

In this study, the usefulness of underground dam as a means for the sustainable development of groundwater, and its performance in the management of groundwater resources were analyzed. The fully integrated SWAT-MODFLOW was applied to the Ssangcheon watershed in Korea to evaluate the effectiveness of groundwater dam construction. After construction, the groundwater level raised in the upstream area of groundwater dam while lowered in the downstream area. Also, it is shown that the exchange rate of river-aquifer interactions increased in the upper area of the dam. Since the storage capacity of the aquifer largely increased in the upper area of the dam, the exploitable groundwater could be greatly increased as much. This study demonstrated that a groundwater dam was a very useful measure to increase the available storativity of groundwater aquifers. It also represented that the combined analysis using SWAT-MODFLOW was helpful for the design and opeation of groundwater dam in the Ssangcheon watershed.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.32 no.2
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• pp.149-162
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• 2016

In recent years, there has been demand for precise estimations of pollutant loads on nationwide scale for the development of appropriate site specific (watershed specific) policies to reduce the negative impact of pollutant loads. River flow data and water quality data that were previously collected by various research institutes and universities for specific research purposes for a limited period was utilized in this study. However, only TMDL 8-day interval flow and water quality data were available in national scale. Three watersheds were selected and pollutant loads were calculated by two methods i.e., Numeric Integration (NI) method and Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Subsequently, the results were compared to determine the appropriate method for monitoring nonpoint source networks nationwide. The SWAT model was calibrated and its estimated daily flow data were used in the NI method with estimated sediment data for 8-day monitoring data for three watersheds. The results indicated that the quantity of pollutant loads estimated with the NI and SWAT are different to some degrees especially during the summer season for all the three study watersheds. Thus, more frequent sampling of water quality is needed for nonpoint source pollutant estimation.