• 한국수자원학회논문집
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• 제55권5호
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• pp.321-331
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• 2022

본 연구에서는 유역단위의 물수지 분석과 농업용수의 수문학적 매커니즘을 모의 할 수 있는 유역 모델링 방법을 이용하여 회귀수량 산정기법을 제시하고자 하였다. SWAT 모델을 이용하여 영산강수계 대표적인 농업지역인 만봉천 표준유역 (97.34 km²)에 대해 담수 논 모의가 고려된 유역물수지 분석을 실시하였다. 회귀수량 산정에 앞서, 나주 유량관측소의 일 유량 자료를 이용하여 SWAT을 검·보정하였다. R², Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), Root-Mean-Square Error (RMSE)는 각각 0.73, 0.70, 0.64 mm/day으로 분석되었다. 3년 동안(2015~2017) 모의 결과를 토대로 관개기간(4/1~9/30)에 대한 신속 회귀수량과 공급량 대비 회귀율을 산정하였고, 평균 53.4%로 분석되었다. 본 연구에서 제시한 유역 회귀수량 모델링 기법은 향후 합리적인 유역물관리를 위한 최적 농업용수 공급방안에 대한 기초자료 구축에 활용될 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.94-104
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• 2018

강우-유출 모의를 수행할 때 기상 및 강우관측소의 자료를 이용하는 것이 일반적이다. 그러나 유역면적이 클 경우 기상 및 강우관측소의 자료만으로 신뢰성 있는 유출량을 산정하기란 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이용되는 강우자료에 따라 준분포형 모형에 의해 산정되는 유출량에 미치는 영향을 검토하기 위해 대상유역에 위치하고 있는 기상관측소의 강우자료, 기상 및 강우관측소의 강우자료, 크리깅 기법에 의해 기상 및 강우관측소의 강우자료를 공간적으로 분포시켜 얻은 가상지점의 관측 강우자료를 이용해 각 소유역의 면적 강우량을 산정하였다. 또한 각각의 강우자료들을 비교하였으며, 분포형 모형인 SWAT모형을 이용하여 각각의 강우자료에 따른 유출량을 비교 분석하였다. 본 연구는 공간 분포된 면적강우량을 이용해 산정된 유출량의 정확성을 검토하기 위한 것으로써 분석 결과, 공간 분포된 면적 강우량을 이용한 유출량이 기상 및 강우관측소의 강우량을 이용한 유출량보다 실제 유출량을 보다 더 잘 모의하는 것으로 나타났다. 이는 공간 분포된 강우가 실제 강우패턴을 가장 잘 반영한다고 할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.815-820
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• 2015

제주도의 효율적 수자원 관리 기반을 구축하기 위해서는 지표수의 유출 특성과 증발산량, 지하수 함양량, 지하수 유출량의 상호관계를 정확하게 제시할 필요가 있다. 이 중 식생에 의한 차단(interception)효과는 증발산량에 직결되는 영향 인자임에도 정량적 분석의 어려움 때문에 유역단위로 정량화된 사례는 드물다. Von Hoyningen-Huene (1981)이 엽면적지수와 차단저류량의 관계를 밝혔고, LAI는 차단, 증산의 핵심요소로 다양한 수문모형에 활용되고 있다. 본 연구에서는 Kozak et al. (2007)이 제시한 엽면적 지수(LAI: Leaf Area Index)에 따른 차단저류량의 관계식을 이용하여 한국형 유역수문모형 SWAT-K (Soil and Water Assessment Tool-Korea)내에 식생에 의한 차단량 산정모듈을 개선하였다. 제주도 천미천 유역을 대상으로 적용한 결과 천미천 유역의 차단증발량은 85~104mm로서 전체 증발산량(993~1062mm)의 약 8~11% 만큼 차지하는 것으로 분석되어 전체 물수지 성분에 영향인자로 고려되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권6호
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• pp.517-529
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• 2012

기후변화는 유역의 수문과정에 영향을 줄 수 있으며, 최적의 수자원 관리를 위해서는 이와 같은 기후변화로 인한 수환경 영향을 예측 및 분석하기 위한 통합적인 모의체계의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강 수계의 남강댐 유역을 대상지역으로 선정하여, 기후변화 취약성을 평가하기 위하여 SWAT 모형을 이용하여 유출량 변화를 예측하였다. 기후시나리오 생산을 위하여 지역기후모형(RCM)의 분석 및 인공신경망을 통한 상세화기법을 적용하여 예측인자들에 대한 모의결과로부터 미래 기상자료를 구축하였다. 또한 강우의 경우 총량에 대한 보정을 위해 분위사상법을 적용하였다. 이와같은 시나리오를 검보정이 완료된 SWAT 모형에 적용하여 기후변화에 따른 유출량 변화를 예측하였다. 본 연구의 결과를 이용하여 기후변화에 대한 효율적인 대책을 제시하여 최적의 수자원관리방안을 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권9호
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• pp.743-752
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• 2014

함양 지체시간은 강우로부터 지표면을 지나 지하수면으로 도달하는 침투수의 통로 역할을 하는 비포화대를 통과할 때 발생하는 시간지연을 의미한다. 함양 지체시간을 직접적으로 측정하는 것은 불가능하기 때문에 본 연구는 고도와의 단순회귀분석을 이용하여 지체시간에 대한 경험식을 유도하였다. 이를 위하여 제주도 내에 4개의 유역(한천, 강정천, 외도천, 천미천)을 선정하여 총 18개의 관측지점에 대한 지체시간을 산정하였다. 또한 제안된 회귀식을 검증하기 위하여 선형 저수지 이론으로부터 유도된 방정식을 적용하여 구한 지체시간과 본 연구에서 유도된 경험식으로부터 산정된 지체시간을 이용하여 각각 산정한 지하수 함양량을 비교한 결과 상관성이 높은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 유도한 경험식을 이용하여 SWAT모형의 지체시간 매개변수에 적용할 경우 지하수 함양의 공간적 지연효과를 잘 반영할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권4호
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• pp.367-381
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• 2010

최근 들어 도시화와 이상기후의 영향으로 유역에서의 유출특성과 오염물질 발생특성도 변화하고 있고 이에 따라 정교한 유역 수질분석이 요구되고 있다. 유역의 비점오염원 관리를 위하여 충분조건을 갖추어야 할 정량분석이 선행되어야 하나 점오염원 관리와 달리 자연 내의 복잡한 현상을 반영하여야 하기 때문에 비점오염원의 정량화 해석에 어려움을 겪어왔다. 강우 및 유출량 관계와 덧붙여 오염물질이 하천수질에 영향을 미치기까지 도달시간 해석 및 점오염원과 비점 오염원의 분리가 용이하지 않기 때문이다. 본 연구의 목적은 토양도, 토지이용도 자료 등을 이용하여 유역의 비점오염원을 정량화하고, 비점오염원 관리를 위한 기반자료로 활용하기 위함에 있다. 이를 위하여 유역모형 SWAT (Soil and Water Assessment Tools) 모형을 이용하여 비점오염원 정량화를 수행하였다. 유역의 비점오염원 비율은 국립환경과학원에서 조사된 비점오염원 비율인 22~37%정도와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타나고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.260-264
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• 2012

전 지구적으로 지구온난화로 인해 기후변화가 일어나고 있으며 이에 대해 다양한 방면에서 기후변화에 대한 대응, 적응, 극복을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 선진국에서는 일찍이 기후 변화관련 영향을 정량적으로 평가하고 치수정책에 반영하고자 노력하고 있으며, 우리나라의 경우도 2000년에 들어서 기후변화 관련 연구를 본격적으로 시작하였다. 지난 100년 동안 한반도 기온은 약 $1.7^{\circ}C$ 상승하여 세계온도의 증가율에 비해 2.3배 상승하였고, 최근 50년 동안 우리나라 강수량을 분석한 결과 전국적으로 강수일수는 감소하고 일강수량 80mm 이상인 호우발생 빈도는 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 남부지역에서는 연강수량이 7% 증가하고 연 강수일수는 14% 감소하며 강수강도는 18% 증가하는 것으로 분석되었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, 우리나라는 기후변화의 영향으로 강우일수는 감소하고 연강우량은 증가하는 것을 알 수 있으며, 이는 곧 강우강도가 강해짐에 따라 홍수와 가뭄의 발생가능성이 증가될 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 따른 홍수와 가뭄 발생에 대응하기 위한 기초자료를 제공하고자 지석천 유역의 기후변화 시나리오에 따른 유출량 변화를 모의하였으며, 이를 위해 분포형 장기 강우-유출모형인 SWAT(Soil And Water Assessment Tool)모형을 이용하였다. 기후변화 시나리오 자료는 국내 기상청에서 제공하는 수평격자 27km의 고해상도 RCM A1B 시나리오 자료를 사용하였으며, 1971~2010년 기간의 기후변화 시나리오 자료를 지석천 유역에 인접한 광주기상청 실측 기상자료와 비교하여 편이보정 후 2011~2100년 기간의 유출량을 모의하였다. 유출량 모의값에 대한 검 보정을 위하여 지석천유역의 하류지점인 남평지점의 실측 유량을 이용하여 검 보정을 실시하였으며, 2002~2005년 기간의 자료를 이용하였다. 검 보정 결과 2002~205년 기간 동안의 유출량 모의값은 실측유량값과 유사한 경향을 나타내었으며 본 연구의 목표인 2011~2100년까지의 유출량은 기후변화 시나리오의 내용과 비슷한 첨두유량이 증가함을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.572-572
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• 2016

청미천 유역은 다양한 수계로 구성된 대유역에 해당되며 농업 및 공업활동에 따른 오염원을 가진다. 본 연구에서는 오염원 중 비점오염원이 가지는 특성을 기후변화 시나리오에 따라 모의 및 분석한다. 비점오염원의 모의를 위해서는 SWAT 모형이 이용된다. 기후변화 시나리오로는 RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오가 적용된다. SWAT 모형은 유역 모의를 위한 모형으로 대규모의 복잡한 유역에서의 장기간 모의를 수행할 수 있으며 다양한 조건의 토양 및 토지이용 상태를 고려할 수 있는 장점을 가진다. 본 연구에서는 강유-유출모형과 수질모형 등을 GIS와 연계한 호환모형을 이용하며 유출에 따른 비점오염원의 거동을 해석하고자 한다. SWAT 모형을 이용한 모의를 위해 필요한 매개변수는 관측소 현황, 강우, 기온, 습도, 일사량, 풍속 등이다. 이중 일사량에 대한 정보를 가정하여 본 연구를 수행하였고 나머지 매개변수는 청미천 유역의 특성치를 조사하여 입력하였다. 청미천 유역의 수질 오염원에 대한 기여도를 분석하기 위해서 시설용량이 일정 크기 이상인 하수처리장을 조사하였고, 이에 대한 정보가 모의시 검토되었다. 청미천 유역 전체 오염원에 대한 점오원의 비율을 검토한 결과 홍수기에 점오염원의 영향이 낮다는 점을 확인할 수 있다. 이는 홍수기에 불특정 지점에서 유출되는 비점오염원의 기여도가 큰 것으로 이해할 수 있다. 하지만 소규모 산업단지의 배출량 등에 대한 자료가 보완될 때 보다 신뢰성 있는 모의 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 총질소와 총인의 경우에도 하계 홍수기에 크게 증가하는 사실을 확인할 수 있으며 부유물질의 경우는 그 변동 폭이 다른 항목에 비해 크게 나타나며 9월에도 증가하는 경향을 나타낸다. 본 연구를 보다 고도화하기 위해서는 다양한 알고리즘을 통해 매개변수를 보정하는 과정이 필요하며 점오염원을 포함하여 다양한 오염원에 대한 정확한 정보가 구축되는 과정 역시 중요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.164-164
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• 2017

토지이용 및 토지피복 변화는 인간의 활동에 따른 결과를 반영하며 자연환경의 변화와도 밀접한 관련이 있다. 수문환경의 변화는 수로 건설이나 하천정비, 사진개간, 도시화 등과 같은 인위적인 변화와 지구온난화에 따라 변화하는 기후 패턴에도 많은 영향을 받고 있다. 본 연구에서는 안성천 공도수위관측소 상류유역을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment) 모형을 이용하여 현재의 유역 수문환경조건을 보다 현실적으로 분석하기 위해 연구를 실시하였다. 유역의 수문환경 조건을 정량적으로 파악하기 위하여 CLUE-s 모형을 이용한 토지이용변화가 기후변화 시나리오에 따른 수문학적 거동(지표유출, 증발산량, 총유출량, 수질거동)에 미치는 영향을 SWAT모형을 이용하여 파악하고자 하였다. 안성천의 공도 수위관측소($366.5km^2$)을 대상으로 유역 내 3지점의 기상관측소(이천, 수원, 천안)를 대상으로 40년(1976~2015)동안의 일 기상자료를 수집하여 SWAT 모형을 구축하였다. 평년 및 가뭄년을 포함하는 선별된 기간에 대하여 다양한 목적함수($R^2$, NSE, RMSE)를 활용하여 일반적인 전체기간 검보정 방법이 아닌 각각의 조합된 기간의 극단적 유출특성에 초점을 맞추어 검보정을 수행하였다. 이와 같이, 앞서 실시한 연구로 모형의 매개변수들을 해당 유역에 가뭄과 같은 극단적 유출상황에 따라 선행보정 실시하였으며, 이는 이번 연구에서의 모형의 신뢰성 있는 수문 및 수질 거동 분석을 할 수 있을 것이라 생각된다. 선행 연구 자료를 이용하여 토지이용변화를 고려한 본 연구를 통해 미래의 유역 수문환경조건 변화에 따라 수자원을 정량적으로 파악하는 데에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2006년도 추계 학술발표회 발표논문집
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• pp.225-227
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• 2006