• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.155-165
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• 2014

본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 물리, 화학, 생물학적의 복합적인 평가요소를 이용하여 수생태 관련 기후변화 취약구간을 선정하였다. 먼저 SWAT 모형을 이용하여 A1B 기후변화 시나리오에 따라 각 소유역별로 유출량, 유사량, 갈수량 변화를 모의하였다. 또한 환경부의 수질 측정망과 수생태 건강성 측정 지점이 서로 일치하는 48개 지점을 대상으로, BOD 및 TP 등의 수질 데이터와 IBI, KSI의 수생물 데이터를 평가에 반영하였다. 한편, 미래 기온 상승에 따른 낙동강 유역 하천에서의 수온 상승 폭을 예측하였고, 이로 인한 수생물 서식처 영향을 분석하여 평가에 반영하였다. 각 평가요소를 종합하여 가장 취약한 상위 10개 지점을 제시하였다. 본 연구는 하천 생태복원을 위한 취약구간 평가 및 종합적인 평가 결과를 토대로 각 하천 특성에 맞는 하천 관리 계획을 수립하는데 있어 효과적일 것으로 사료된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제53권6호
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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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권10호
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• pp.877-889
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• 2009

본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 미래 기후변화가 충주댐 유역(6,585.1 km$^2$)의 하천수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 미래 기상자료는 IPCC에서 제공하는 A2, A1B, B1 배출시나리오를 포함하는 ECHAM5-OM 모형의 결과를 과거 30년(1977-2006, baseline period) 기후자료를 바탕으로 편이보정(bias correction)과 Change Factor Method로 Downscaling 하였다. 6년(1998-2003) 동안의 일별 유출량 및 월별 수질(SS, T-N, T-P) 자료를 이용하여 모형의 보정 및 검증을 실시한 후, Downscaling된 ECHAM5-OM의 A2, A1B, B1 시나리오에 대해 2020s, 2050s, 2080s로 대별되는 미래의 수문학적 거동 변화 및 하천수질 변화를 전망하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.

• 한국물환경학회지
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• 제31권2호
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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.

• 한국환경과학회지
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• 제23권4호
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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.

• 자원환경지질
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• 제44권6호
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• pp.525-532
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• 2011

지속가능한 지하수 자원의 개발과 관리능력의 수단으로서의 지하댐의 이용과 그 효율성에 관한 분석을 수행하기 위해 완전연동형 지표수-지하수 통합해석 모형인 SWAT-MODFLOW를 쌍천유역에 적용하여 지하댐 건설에 따른 영향평가를 수행하였다. 지하댐 건설 후에는 댐 상류의 지하수위 상승이 일어나며 하류부는 지하수가 감소하는 현상이 나타난다. 이에 따라 지표수-지하수의 상호교환량은 상류에서 더 커지는 것으로 나타났다. 지하댐 건설에 따라 상류부 대수층의 저류량이 증가함으로써 가용한 지하수의 개발량은 그만큼 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 지하댐의 기능이 대수층의 가용 저류량을 증대시키는 매우 유용한 시설임을 확인할 수 있었고, 통합 수문해석 방법론은 지하댐 건설에 따른 영향 뿐 아니라 설계와 운영을 평가하기 위한 적절한 기법으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권2호
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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.