• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.363-363
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• 2018

본 연구에서는 제주도 지역을 대상으로 현재의 용수공급 보장량을 기준으로 미래 인위적 자연적 요인에 따른 수요량의 변화를 고려하여 농업용수 과부족을 분석하였다. 인위적인 요인으로서 작물재배면적의 변화를 고려하였으며, 자연적인 요인으로서는 기후변화 영향을 고려하였다. 제주도의 유출특성과 지질특성, 물이용 특성 등을 고려하여 유역 물수지 기반의 순물소모량 개념을 활용하여 수요량을 추정하였으며, 농업용수 보장량(공급량)은 "제주특별자치도 농업용수 관리계획(2013-2022)"에서 제시하는 값을 적용하였다. 순물소모량 산정에 필요한 실제증발산량 및 잠재증발산량 등은 유역모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 산정하였다. 인위적인 변화로서 2020년 작물재배면적 추정치를 적용하여 용수 과부족을 분석한 결과, 구좌읍과 성산읍 2개 지역에서 수요량이 보장량을 초과하는 것으로 나타났다. 참고로 기존의 필요수량 개념의 수요량을 적용했을 때에는 제주시 동지역, 구좌읍, 조천읍, 서귀포시 동지역, 성산읍, 표선면, 남원읍, 안덕면, 대정읍 등 9개 지역에서 용수가 부족할 것으로 분석된 바 있다. 미래 기후변화 영향을 고려하기 위하여 IPCC (International Panel on Climate Chnage) CMIP5(the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project)에서 제시하는 대순환모델 중 9개 모형의 결과를 활용하여 미래(2010~2099년)의 수요량을 산정하고, 앞서 적용한 2020년 재배면적 추정치와 보장량을 기준으로 지역별, 시기별로 농업용수 과부족을 분석하였다. 기후변화 시나리오는 RCP 4.5와 RCP 8.5 결과를 적용하였다. 인위적인 영향에 대한 분석과 마찬가지로 구좌읍과 성산읍을 제외하고는 수요량 대비 보장량이 충분한 것으로 분석되었다. 시나리오에 따른 영향은 RCP 8.5 보다는 RCP 4.5 시나리오에서의 보장률이 상대적으로 높게 나타났으며, 2개 시나리오 모두 미래 후반기로 갈수록 수요량의 증가에 따라 보장률이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 다만, 이 분석은 재배면적의 변화가 없이 단순히 기상조건의 변화만을 적용한 전망으로서, 향후 실제 기상여건과 재배면적, 물이용, 용수공급체계, 물관리 정책방향 등의 변화에 따라 좌우될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.315-315
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• 2020

기후변화로 인하여 전 세계적으로 이상기후가 진행되고 있다. 우리나라의 경우 홍수와 가뭄 등의 이상 강수가 빈번히 발생하고 있으며, 이로 인한 비점오염물질의 유출과 집적이 발생하고 있다. SWAT (Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF (Hydrological Simulation Program)등의 다양한 모델이 비점오염의 유출을 모의하기 위하여 활용되고 있으나, 농장 단위에서 유역 단위까지 다양한 대상지역에 대한 장기 모의와 BMP적용에 따른 효율평가가 어려운 실정이다. Texas A&M Agrilife Research에서 개발한 APEX(Agricultural Policy Environmental eXtender model) 모형의 경우, 농장 단위에서 유역 단위의 대상지역에 대하여 최대 100년까지 일단위 모의가 가능한 특징이 있다. 하지만 APEX 모형은 개발된지 상당한 시간이 지났으며, 데스크탑 기반의 모형이므로 다양한 플랫폼에서의 활용이 어려운 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 1. 기존 데스크탑 기반의 APEX 모형을 웹에서 구동할 수 있도록 웹 기반 시스템을 구축하였으며, 2. 양분유출에 대한 모의 평가가 가능하도록 결과를 시스템화하는 모듈을 추가하였다. 또한, 3. 웹 기반 APEX 모형의 활용도를 위하여 최적관리기법을 적용할 수 있는 모듈을 개발 및 추가하였다. 본 연구의 결과는 향후 농업비점오염원 지역의 양분유출을 확인·예측하고 관리하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대하며, 최적관리기법을 활용한 저감 정책을 수립하기 위한 평가도구로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 기존 데스크탑 기반의 모형을 웹 기반으로 이전하였으므로, APEX 모형 혹은 다른 데스크탑 기반 모형들의 웹 이전을 통한 사용자 편의성 증대를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 아울러 본 연구의 결과는 APEX 모형의 작물 매개변수가 국내 환경에 최적화 되어있지 않으므로 정확한 BMP 저감효과 모의에는 한계가 있으므로, 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.240-240
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• 2021

최근 기상 이변으로 인한 재해 피해에 따라 기후변화에 대한 경각심이 높아지고 있으며, 국내 농업분야에서는 식량안보와 물이용에 대한 기후변화 영향을 완화할 실질적인 대책이 필요하다. 기후변화 적응 전략으로 생육기간 조절(TDS, Transplanting date shift)이 평가되었으나 유출, 관개량, 쌀 생산량 등에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구는 기후 변화에 대한 실질적인 적응 전략으로서 TDS뿐만 아니라 대표적인 논 BMP(Best management practice)인물꼬높이 조절(DOR, Drainage outlet rasing)도 평가하고자 하였다. 기후변화 적응 전략 평가를 위한 시나리오는 10개의 GCM과 APEX-Paddy 모형을 사용하여 TDS와 DOR을 조합하여 총 12개 시나리오를 구성하고 기후변화가 유출, 관개량 및 용수생산성에 미치는 영향을 분석하였다. 유출은 각 미래기간 (2020s, 2030s, 2040s) 동안 다르게 나타났으나 현재기간보다 증가하는 추세를 나타냈다. 쌀 생산량은 CO2 상승으로 인해 온도가 상승하면서 지속적으로 감소하였으나, TDS로 인해 상당한 양의 관개량이 절약되는 것을 나타냈다. 또한, DOR에 따라 미래기간의 유출량, 관개 요구량은 크게 감소된 반면 쌀 생산량은 소폭 증가하는 것을 나타냈다. DOR과 40일이 지연된 TDS를 포함하는 RM5 시나리오는 유출 감소 및 용수생산성 증가에 대한 영향이 가장 높은 시나리오로서 본 연구에서 가장 효과적인 BMP(Best Management Practice)로 평가되었다. 본 연구의 결과는 기후 조건을 고려하여 TDS와 DOR의 적절한 조합이 기후 변화의 부정적인 영향을 완화할 수 있을 것으로 시사한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.322-322
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• 2022

유역 모형은 강우가 유출에 이르는 과정을 수문학적으로 재현해낼 수 있는 도구이다. 초기의 모형은 간단한 수준에서 유출과정을 모의하는데 그쳤으나, 기술이 발전함에 따라 유역 모형에 적용되는 매개변수의 수가 점차 늘어나게 되며 이론적 신뢰성과 복잡성을 동시에 갖게 되었다. 유역 모형은 집중형 모형과 분포형 모형으로 대별할 수 있는데, 기존에는 저류 함수법을 근간으로 하는 개념 기반의 HEC-HMS HEC-RAS 등과 같은 집중형 모형을 널리 사용한 반면, 점차 격자 기반에서 물리적 계산을 통해 유출 과정을 모의할 수 있는 GSSHA, Vflo, SWAT과 같은 분포형 모형의 활용이 늘어나고 있는 추세이다. 집중형 모형은 관측자료를 통해 산정된 경험식에 의존하고 있는 반면, 분포형 모형의 경우 각 격자가 가지고 있는 시·공간적 매개변수를 통해 물리적으로 유출과정을 계산하여 신뢰성을 확보하기에 유리하며, 미계측 유역에서도 활용이 가능하다. 지하수는 유역 모형의 댜양한 매개변수들 중 지표면 유출량에 밀접한 영향을 미치는 인자이다. 그럼에도 아직까지 경험식에 의존한 집중형 모형이 주를 이루고 있는 국내에서는 분포형 모형에 적용가능한 매개변수 최적화에 대한 연구는 미진한 실정이다. 이에 본 연구에서는 분포형 유역 모형의 침투모의 과정에 관여하는 공간 매개변수 중 밀접한 연관을 띠고 있는 대수층 깊이에 대하여 분석하였다. 여러 공간매개변수 중 침투능과 관계가 깊은 대수층 깊이에 대해 가장 적합한 매개변수 값을 도출해 내는 것이 본 연구의 최종 목적이라고 할 수 있으며, 분석은 국내 자연하천 유역을 대상으로 분포형 유역 모형에 일반적인 수준으로 적용할수 있는 범위를 검토하였다. 본 연구를 통하여 분포형 유역 모형에서 하나의 매개변수인 대수층 깊이의 정량화에 기여되기를 바란다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.158-158
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• 2022

Ecological drought consequences have received a lot of attention in recent years. Thus, ecological drought was proposed as a new drought category to characterize the impact of drought on ecosystems. The current study used a unique drought index, the standardized supply-demand water index (SSDI), and a run theory to detect ecological drought occurrences and characteristics such as drought-affected area, drought severity, drought duration, drought frequency, and drought orientation in the Hwang River, an environmentally valuable region. Hence, to assess drought-prone areas, the bivariate probability and return period will be calculated using a two-dimensional joint copula. The core results show that (a) the Spatio-temporal characteristics of ecological drought were successfully recognized using the spatial and temporal identification approach; (b) in comparison to the SPEI meteorological drought index, the SSDI is more credible and can more readily and effectively capture the entire properties of ecological drought information; (c) the Hwang river had seen the most severe drought occurrences between the late 1990s and the mid-2020s, with 48.3 percent occurring before the twenty-first century; (d) Severe ecological drought occurrences occurred more frequently in most areas of the Hwang River (e) Only the drought duration and severity in the Hwang area were more responsive to temperature when temperatures rise around 1.1℃, the average drought duration and severity rise around 16 % and 26 %, respectively. This suggested that the Hwang River has been exposed to more severe heat stress in the twenty-first century. Thereupon droughts in the twenty-first century occurred with bigger affected regions, longer durations, higher frequency, and more intensity.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.10 no.1
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• pp.10-21
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• 2007

The Doam-dam watershed, located at Kangwon Province, Korea, has been experiencing significant changes in land uses, conversion from forest to agricultural/urban areas, with human involvements. However, no thorough investigation of the landscape impacts of land use changes was performed at this watershed using the scientific analytical tool. Thus, the FRAGSTATS model was utilized to quantitatively analyze the landscape impacts of forest fragmentation in this study. To provide the detailed explanations for 11 landscape indices considered in this study, two artificial and simplified landscapes, before and after fragmentations, were constructed. Using these 11 indices, the landscape impacts of forest fragmentation in 19 subwatersheds of the Doam-dam watershed were analyzed. The S1 subwatershed, one of 19 subwatersheds of the Doam-dam watershed, was found to have experienced the significant forest fragmentation from 1985 to 2000 based on landscape analysis using the FRAGSTATS model. The results obtained in this study can be used to evaluate the water quality impacts of forest fragmentations/land use changes at watershed scale level, and establish environment-friendly land use planning based on the results obtained using landscape analytical tool, FRAGSTATS.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.39 no.6
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• pp.725-733
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• 2019

Sand dams are structures that can be used as auxiliary water resources in case of drought as sand accumulates due to barriers crossing valley rivers and valley water is stored in the voids, increasing the water level. This structure, which is mainly used in arid regions such as Africa, has not been installed in Korea. In Korea, there are only a few cases where water is taken from debris barriers that prevent debris flow. The purpose of this study is to evaluate the effect of water supply when the sand dam is installed downstream of the existing intake barrier in Seosang-ri valley, Chuncheon. For this purpose, modeling was performed by linking the basin hydrologic model and reservoir routing model. Changes in the water level, storage and discharge in the sand dam reservoir according to the size and intake of the sand dam are presented on a case-by-case basis. As a result of application, it was found that the water supply capacity due to the sand dam installation was improved at 95% reliability. Especially, when the size is L × B × H_o = 25 m × 15 m × 1 m and the pumping rates from intake barrier and sand dam are (Q₁, Q₂) = (30, 20), (35, 15) ㎥/day, the efficiency was the best for water supply of 50 ㎥/day.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.7 s.156
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• pp.517-526
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• 2005

In Korea, the methods of estimating groundwater recharge can categorized into two groups. One is baseflow separation method by means of groundurater recession curve, the other is water level fluctuation method by using the data from groundwater monitoring wells. Baseflow separation method is based on annual recharge and lumped concept, and water-table fluctuation method is largely dependent on monitoring wells rather than water budget in watershed. However, groundwater recharge rate shows the spatial-temporal variability due to climatic condition, land use and hydrogeological heterogeneity, these methods have various limits to deal with these characteristics. For this purpose, the method of estimating daily recharge rate with spatial variability based on distributed rainfall-runoff model is suggested in this study. Instead of representative recharge rate of large watershed, the subdivided recharge rate with heterogeneous characteristics can be computed in daily base. The estimated daily recharge rate is an advanced quantity reflecting the heterogeneity of hydrogeology, climatic condition, land use as well as physical behaviour of water in soil layers. Therefore, the newly suggested method could be expected to enhance existing methods.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.25 no.3
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• pp.441-451
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• 2009

To evaluate the soil erosion best management practices, many computer models has been utilized over the years. Among those, the USLE and SWAT models have been widely used. These models estimate the soil erosion from the field using empirically-based USLE/MULSE in it. However, these models are not good enough to estimate soil erosion from highland agricultural watershed where severe storm events are causing soil erosion and muddy water issues at the receiving watersheds. Thus, physically-based WEPP watershed version was applied to a watershed, located at Jawoon-ri, Gangwon with very detailed rainfall data, rather than daily rainfall data. Then it was validated with measured sediment data collected at the sediment settling ponds and through overland flow. In this study, very detailed rainfall data, crop management data, soil data reflecting soil reconditioned for higher crop production were used in the WEPP runs. The $R^2$ and the EI for runoff comparisons were 0.88 and 0.91, respectively. For sediment comparisons, the $R^2$ and the EI values were 0.95 and 0.91. Since the WEPP provides higher accuracies in predicting runoff and sediment yield from the study watershed, various slope scenarios (2%, 3%, 5.5%, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 23%, 25%, 28%, 30%) were made and simulated sediment yield values were analyzed to develop appropriate soil erosion management practices. It was found that soil erosion increase linearly with increase in slope of the field in the watershed. However, the soil erosion increases dramatically with the slope of 20% or greater. Therefore special care should be taken for the agricultural field with slope greater than 20%. As shown in this study, the WEPP watershed version is suitable model to predict soil erosion where torrential rainfall events are causing significant amount of soil loss from the field and it can also be used to develop site-specific best management practices.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.7
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• pp.503-511
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• 2017

In order to estimate the demand for water resources planning and operation, methodology for determining the size of water supply facilities has been mainly applied to agricultural water, unlike living and industrial water, which reflects actual usage trends. This inevitably leads to an overestimation of agricultural water and can lead to an imbalance in the supply and demand of each use in terms of the total water resources plan. In this study, the difference of approaches of concept of net consumption was examined in comparison with the existing methodology and the characteristics of agricultural water demand were analyzed by applying it to whole Jeju Island. SWAT model was applied to estimate the amount of evapotranspiration, which is a key factor in estimating demand, and watershed modeling was performed to reflect geographical features, weather, runoff and water use characteristics of Jeju Island. For the past period (1992~2013), demand of Jeju Island as a whole was analyzed as 427 mm per year, and it showed a relatively high demand around the eastern and western coastal regions. Annual demand and seasonal variation characteristics of 10 river basins with watershed area of $30km^2$ or more were also analyzed. In addition, by applying the cultivated area of each crop in 2020 in the future, it is estimated that the demand corresponding to the 10-year frequency drought is 54% of the amount demanded in the previous research. This is due to the difference in approach depending on the purpose of the demand calculation. From the viewpoint of water resource management and operation, additional demand is expected as much as the net consumption. However, from the actual supply perspective, it can be judged that a facility plan that meets the existing demand amount is necessary. In order to utilize the methodologies and results presented in this study in practice, it is necessary to make a reasonable discussion in terms of policy and institutional as well as engineering verification.