• 한국농공학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.51-59
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• 2014

도시화는 불투수면적의 증가로 인해 수문학적 변화를 초래하며 또한 지하수량의 감소와 지표유출의 증가와 같은 현상이 발생한다. 따라서 본 연구의 목적은 일유량을 기본으로 한 토지이용 변화 현상에 대한 영향을 정량적이고 공간적으로 다른 토지이용도를 이용하여 산정하는 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 ARCSWAT의 SWAT2005 버전을 이용하여 갑천 유역을 일유량으로 모의 하였다. 모형의 검보정 후, 1997년부터 2001년 일유량으로 모의된 결과를 통계학적으로 분석하였고, 모의된 유량은 Mann-Whiteny method로 테스트 하였다. 도시 면적이 28 % 차이가 있는 경우 SWAT의 유량 모의 결과는 5 % 유의수준에서 도시화의 영향이 모의된 유량에 크게 영향을 주는 것으로 나타났다. 그러나 도시화의 공간적 변화는 5 % 유의수준에서 유량의 변화에 미치는 영향이 거의 없는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권8호
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• pp.605-616
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• 2020

본 연구에서는 만경강유역(1,602 ㎢)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 미래 극한 기후변화 시나리오와 유역간 물이동 감소에 따른 유역의 수문 수질 변화를 미래기간(S1: 2010~2039, S2: 2040~2069, S3: 2070~2099)로 구분하여 평가하였다. 이를 위해 유역간 물이동량, 유역내 취수량, 점 오염원 등을 고려하여 SWAT 모형을 구축 후 수위 관측소 2지점(대천, 전주), 수질 관측소 2지점(삼례, 김제)에 대하여 유출량과 부하량을 보정(2012~2014년) 및 검증(2016~2018년)하였다. 검보정 결과 유출량의 평균 R²는 0.7, NSE는 0.51이었으며, SS, T-N, T-P의 평균 R²는 0.72, 0.80, 0.72로 분석되었다. 미래 기후변화에 따른 연평균 유출량은 최대 459 mm/yr 증가하였으며, 연평균 SS, T-N, T-P 부하량은 각각 최대 19,548 ton/yr, 68,748 kg/yr, 13,728 kg/yr 증가하였다. 미래 유역간 물 이동량이 감소하였을 때, 봄과 겨울에 유출량이 감소하였으며, 미래 수질 부하량은 강수량의 영향으로 과거 관측 기간보다 증가하였다. 유출량 감소와 부하량 증가로 인한 수질 악화를 개선하기 위해서는 유역간 물이동이 일정 수준으로 지속되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.149-160
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• 2009

본 연구에서는 미계측유역에 대한 준분포형 강우-유출모형을 적용하기 위한 방법으로 두 개의 다변량 통계기법인 주성분분석과 계층적 군집분석을 연계한 매개변수 지역화 기법을 제안하였다. 109개 중권역 유역에 대해 7개 유역특성인자(유역면적, 평균표고, 평균경사, 산림면적비, 포화토양수분량, 포장용수량, 영구위조점)를 추출하였으며 주성분분석을 수행한 결과 제1, 2 성분이 전체자료의 82.11%를 설명하는 것으로 나타났다. 제1성분은 유역위치, 제2성분은 유역규모와 관계가 있는 것으로 분석되었으며 이들 성분점수로부터 군집분석을 이용하여 103개 미계측유역을 6개 계측유역으로 분류한 결과 괴산댐 23개, 안동댐 6개, 임하댐 5개, 합천댐 21개, 용담댐 4개, 섬진강댐 44개의 미계측 유역을 포함하는 것으로 나타났다. 유출모형은 SWAT 모형을 선정하였으며 6개 계측유역에 대한 매개변수를 추정하였다. 매개변수 지역화 결과의 적용성을 평가하기 위해 미계측유역으로 가정한 소양, 충주, 대청댐 상류유역에 대해 지역화된 매개변수를 이용하여 유출해석을 수행한 결과 모형효율성계수가 0.8 이상으로 관측치와 적합도가 매우 높게 나타났다. 이상의 결과로부터 다변량 통계분석을 이용한 유출매개변수 지역화 방법은 미계측유역의 유출모의시활용 가능함을 확인하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.57-66
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• 2009

수학적 모델은 수량과 수질의 예측을 위해 현장 조사의 대안으로 사용되어지며 이러한 모델의 사용과 실측에 불확실성이 존재하게 된다. 불확실성에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔으나 시나리오에 의한 모델링 과정에서 발생하는 불확실성에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 산림이 농경지와 목초지로의 변화에 따른 시나리오를 설계한 후 시나리오 적용에 따른 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 매개변수의 불확실성을 분석하고자 하였다. 몬테카를로 기법 (Monte Carlo simulation)을 이용하여 각 매개변수별 1,000개의 난수를 발생하였으며 앙상블 유량모의 기법을 이용하여 미국 Alabama주 카하바강 상류 (50,967ha)를 대상으로 각 난수별 100개의 유량을 통해 불확실성을 분석하였다. 분석 결과 산림지역이 농경지와 목초지로 변화 되었을 때 유출량이 증가하는 것으로 분석되었으며, 임야가 목초지 보다 농경지로 변화되었을 때 유출량은 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 각 시나리오별 SWAT 매개변수의 불확실성은 AWC (Available water capacity), CN (Curve number), GWREVAP (groundwater re-evaporation coeffeicient), REVAPMN (minimum depth of water in shallow aquifer for re-evaporation to occur)순으로 크게 나타났으며, Ksat (Saturated hydraulic conductivity)와 ESCO(Soil evaporation compensation factor)는 유출량의 변화에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 분석되었다. 토지피복별 산림 면적이 클 경우 불확실성이 크게 나타나 산림이 목초지와 농경지로 변함에 따라 불확실성은 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.594-598
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• 2016

기후변화는 사회 경제 환경부분에 영향을 미치며 수자원 부문에서는 안정적인 물 공급에 위기가 발생할 것으로 전망되고 있다. 인간이 이용하는 수자원은 강우에 의해 가장 민감하게 반응하므로 지속적이고 안정적인 수자원을 이용하기 위해서는 통합적이고 탄력적인 대응방안이 요구되고 있다. 특히 우리나라와 같은 여름에 집중적 강우가 나타나는 지역에서의 용수수급에 대한 중요성은 더욱더 커질 것이다. 또한 앞으로 1인당 물 수요량의 증가할 것으로 예상됨에 따라 용수수급 관리를 위한 적응전략 수립은 반드시 필요할 것이다. 본 연구에서는 수문모형인 SWAT을 이용하여 자연유량을 산출하기 위해 SWAT-CUP을 이용한 검보정을 수행하여 모형의 적용성을 검토하였다. 기후변화 시나리오인 RCP시나리오를 이용하여 기간별 자연유량을 산정하였다. 유역의 생활용수, 공업용수, 농업용수 및 하천유지유량 데이터를 수집하여 물 분배 모형인 K-MODSIM 모형에 적용하였다. 2011년부터 2100년까지 월별로 유역의 물 수급의 과부족을 산정하였다. 용수의 부족이 나타난 지역에 대한 수요관리와 공급관리 방안을 수립하였고 대안을 적용한 후 용수 공급에 미치는 영향을 다시 분석하였다. 수문모의 결과 RCP 시나리오별로 자연유량을 산정한 결과 시간의 흐름에 따라 물 공급량이 감소할 것으로 분석되었고 계절별로 차이는 더 크게 나타났다. 특히 갈수기인 봄과 겨울철의 유량감소가 나타났다. 모의된 월별 자연유량을 K-MODSIM에 입력하여 월별 모의를 수행한 결과 각 용수별로 부족현상이 나타났다. 생활용수의 부족이 나타난 경우 수요관리를 통해 물 수요량을 줄이는 적응전략을 수립하였고 부족량이 크게 나타나는 농업용수와 하천유지유량의 경우 공급량을 늘리는 공급관리를 통한 적응전략을 수립하여 효과분석을 수행하였다. 단계별로 용수공급에 대한 효과가 나타났다. 하지만 본 연구에서는 경제성 분석을 제외한 용수공급에 중점을 둔 적응전략을 수립하였으므로 이를 포함한 분석이 포함된다면 실제 용수공급 대안 선정을 위한 의사결정에 도움이 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1038-1041
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• 2009

현재 수자원 분야에서는 기후변화와 이에 대비한 안정적인 물공급을 위한 수자원 계획이 요구되는 시점이다. 따라서, 신뢰성있는 장기간의 유량자료를 확보하기 위하여 추계학적 기상모의자료를 이용하여 유역의 장기간에 걸친 공간적인 유량자료를 생성하고자 하였다. 본 연구에서는 한강유역에 대하여 추계학적인 방법을 이용하여 장기간의 기상자료(강수량, 최대/최소 온도, 일사량, 상대습도, 풍속)를 생성하였다. 기상모의생성을 위하여 WXGEN(Sharply와 Williams, 1990)을 이용하였다. 기상모의 발생순서는 우선 강수량을 독립적으로 모의생성하였다. 이후 최대/최소 온도, 일사량, 상대습도는 약한 상관성을 가진다는 가정으로 모의생성한 후, 해당일의 강수유무를 기준으로 값을 조정하였다. 마지막으로 풍속은 독립적으로 모의생성하였다. 모의생성된 장기간의 기상자료를 장기유출모형인 SWAT-K의 입력자료로 활용하여 한강유역에 대하여 장기간의 유량자료를 모의 분석하였다. 이러한 연구는 추계학적 방법과 확정론적 방법의 연계적용으로 수자원 설계 및 계획에 적극 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.991-995
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• 2010

충주댐 유역을 대상으로, SWAT-K 모형의 적용을 통해 신뢰성 있는 장기간의 유량 및 수질모의자료를 기반으로 오염물질의 거동 특성을 파악하는 한편, 각 하천구간내 오염물질의 침식과 퇴적, 생물학적 변환 및 자정작용 등을 고려한 하천구간별 유달율을 산정하였으며, 각 하천구간별 유달 특성을 이용하여 점원 비점원에 의한 배출부하량 및 토지이용별(논 밭 산림) 배출부하량이 유역 하류측 충주댐 지점에서의 총 유달부하량에 미치는 영향을 평가하였다. 오염원별 기여도 분석 결과, 전체 유사량의 84%, 총질소의 93%, 총인인 92% 정도가 비점오염원에 의한 영향으로 나타났으며, 토지이용별로는 유사나 총인은 밭의 기여도가 높게 나타난 반면, 총질소는 유역내 면적비중이 큰 산림에 의한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다.

• 한국물환경학회지
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• 제29권3호
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• pp.365-376
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• 2013

The purpose of this study was to evaluate effects of spatio-temporal changes in land uses and rainfall magnitude using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Prior of application of the model to real-world problem, the model should be calibrated and validated properly. In most modeling approaches, the validation process is done assuming no significant changes occurring at the study watershed between calibration and validation periods, which is not proper assumption for agricultural watersheds. If simulated results obtained with calibrated parameters match observed data with higher accuracy for validation period, this does not always mean the simulated result represents rainfall-runoff, pollutant generation and transport mechanism for validation period because temporal and spatial variables and rainfall magnitude are often not the same. In this study SWAT was applied to Mandae study watershed in Korea to evaluate effects of spatio-temporal changes in landuses using 2009 and 2010 crop data for each field at the watershed. The Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) values for calibration and validation with either 2009 or 2010 was evaluated and the NSE value for calibration with 2009 and calibration with 2010 were compared. It was found that if there is substantial change in land use and rainfall, model calibration period should be determined to reflect those changes. Through these approaches, inherent limitation of the SWAT, which does not consider changes in land uses over the simulation period, was investigated. Also, Effects of changes in rainfall magnitude during calibration process were analyzed.

• 한국물환경학회지
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• 제29권1호
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• pp.88-96
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• 2013

Much attention has been needed in water resource management at the watershed due to drought and flooding issues caused by climate change in recent years. Increase in air temperature and changes in precipitation patterns due to climate change are affecting hydrologic cycles, such as evaporation and soil moisture. Thus, these phenomena result in increased runoff at the watershed. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model has been used to evaluate rainfall-runoff at the watershed reflecting effects on hydrology of various weather data such as rainfall, temperature, humidity, solar radiation, wind speed. For bias-correction of RCP data, at least 30 year data are needed. However, for most gaging stations, only precipitation data have been recorded and very little stations have recorded other weather data. In addition, the RCP scenario does not provide all weather data for the SWAT model. In this study, two scenarios were made to evaluate whether it would be possible to estimate streamflow using measured precipitation and long-term average values of other weather data required for running the SWAT. With measured long-term weather data (scenario 1) and with long-term average values of weather data except precipitation (scenario 2), the estimate streamflow values were almost the same with NSE value of 0.99. Increase/decrease by ${\pm}2%$, ${\pm}4%$ in temperature and humidity data did not affect streamflow. Thus, the RCP precipitation data for Hongcheon watershed were bias-corrected with measured long-term precipitation data to evaluate effects of climate change on streamflow. The results revealed that estimated streamflow for 2055s was the greatest among data for 2025s, 2055s, and 2085s. However, estimated streamflow for 2085s decreased by 9%. In addition, streamflow for Spring would be expected to increase compared with current data and streamflow for Summer will be decreased with RCP data. The results obtained in this study indicate that the streamflow could be estimated with long-term precipitation data only and effects of climate change could be evaluated using precipitation data as shown in this study.

• 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.