• 한국물환경학회지
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• 제27권1호
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• pp.61-72
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• 2011

유역 단위 수문 및 수질 평가 모형인 SWAT 모형을 이용한 유역 내 정확한 수문과 비점오염원 거동을 평가하기 위해서는 유역 적용에 앞서 모형의 정확성 평가가 우선시 되어야 한다. SWAT 모형의 수문 보정및 검정 시, Nash-Sutcliffe의 효율계수(EI)가 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 EI 값은 비교되어지는 값들의 범위 중 큰 값 즉, 수문 분석에 있어 고유량에 대해 민감하게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 그리하여 본 연구에서는 보다 정확한 수문 분석을 위해 K-means 군집화 알고리즘을 이용한 웹기반의 EI 평가시스템을 개발하였고, 이를 SWAT 모형의 수문 평가에 적용하였다. 본 연구의 결과 전체 유량의 EI 값은 높았지만, 수문성분에 따른 EI 값은 높지 않았다. SWAT 모형의 수문 보정 및 검정에 널리 활용되고 있는 SWAT auto-calibration tool은 전체 유량에 대해서는 높은 EI 값을 산정하는 것으로 보이지만, 직접유출과 기저유출 각각에 대한 유량 그룹 I 과 II 에 대해서는 대부분 음수(-)의 EI 값을 보였다. 그리하여 본 연구 결과를 통해 SWAT 모형의 수문성분 평가에 있어 보다 정확한 평가를 위해서는 직접유출과 기저유출에 대한 각각의 유량 그룹에 대해 양수(+)의 EI 값이 산정되도록 모형 보정 및 검정의 수행 필요할 것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.529-536
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• 2013

본 연구는 준분포형 강우-유출 모델인 SWAT 모형을 섬강시험유역에 적용하였다. 대상기간 강우-유출모의에 앞선 선행모의 기간에 따른 유출량의 변화는 나타났지만 선행모의 기간에 따른 총 유출량의 변화는 크지 않았다. 선행모의의 필요성은 없는 것으로 판단된다. 토양이용도 사용층의 개수에 따른 총 유출량의 변화가 다소 있었지만, 층수의 사용개수에 따른 총 유출량의 변화는 크지 않았다. 유출량을 지배하는 7가지 매개변수(CANMX, $CN_2$, ESCO, GW_REVAP, SOL_ALB, SOL_AWC, SOL_K)의 확인과 민감도 분석을 실시하였다. SWAT-CUP 모형의 SUFI-2 알고리즘을 이용하여 SWAT 모형의 최적매개변수를 도출하였다. 모의값과 실측값과의 비교분석결과 NS, $R^2$은 각각 0.92, 0.98로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 모형의 불확실도를 나타내는 지표 P-factor와 R-factor는 각각 0.85, 0.06으로 모형의 신뢰성이 높게 나타났다. SWAT-CUP의 SUFI-2에 의해 산정한 매개변수의 적용결과에서 RMSE의 개선이 있어 모형의 적용성이 높은 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2068-2072
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• 2009

본 연구에서는 국내에서 널리 사용되는 대표적 유역모형인 SWAT 모형의 한계를 인식하고 유출해석모듈과 하도수질모듈을 개선한 SWAT-K(Korea) 모형이 현재 오염총량관리 대상물질로 지정되어 있는 BOD 모의에 미치는 영향을 분석하기 위하여 충주댐유역을 대상으로 각 개선모듈별 BOD 모의 결과를 분석하였다. 유출해석모듈의 개선결과 하도의 흐름을 따라 이동하는 BOD 항목의 모의 특성 상 유출 구조의 개선에 의하여 BOD 부하량의 지체가 감소되며 첨두 부하량이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 하도수질모듈의 개선결과 저유량 시 매개변수 산정에도 불구하고 증가하지 않던 값들이 모형의 개선에 의하여 정상적인 범위로 상승한 것을 확인할 수 있었다. 전체적인 개선에 의하여 각 모듈별 개선효과와 함께 충주댐 지점의 개선 전 후 일대일 비교를 수행한 결과 결정 계수($R^2$)가 0.54에서 0.88로 상승하며 개선 후 모의값이 실측값에 근사하게 모의되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권3호
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• pp.136-145
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• 2006

SWAT은 유역의 지형자료와 시계열 자료 및 토지경작과 오염물질의 거동에 관계하는 많은 매개변수를 포함하고 있으며, 모형의 구동을 위해서는 다양한 공간, 비공간 자료 및 시계열 자료가 요구된다. 지리정보시스템과 SWAT을 연계 운영할 경우 SWAT 구동에 필요한 많은 자료를 데이터베이스화 하여 이용할 수 있으며, 자료의 생성과 입력 및 구동 결과의 분석까지 일괄적으로 수행할 수 있다. 본 연구에서는 HyGIS와 SWAT 모형의 연계 시스템인 HyGIS-SWAT의 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위하여 HyGIS-SWAT 데이터 모델을 기반으로 하는 시스템의 운영 프로세스를 정립하였으며, 이에 따른 데이터베이스를 설계 및 구축 하였다. 연구결과 HyGIS-SWAT 시범 시스템을 개발하였으며, HyGIS 데이터 모델과 HyGIS-Model의 운영 환경이 HyGIS-SWAT 개발에 효과적으로 이용될 수 있는 것으로 나타났다. 또한 본 연구의 수행 과정에서 축적된 기술은 HyGIS와 다양한 수자원 모형의 연계 시스템을 개발할 때 기반기술로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.2014-2017
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• 2009

유출량과 수질자료는 하천을 관리하는데 있어 필수적인 수문자료이다. 미계측 유역의 경우 유출량은 면적비유량법 및 강우-유출모형을 통해서 유출량을 산정하고 있다. 강우-유출 모형에는 HEC-1, HEC-HMS, SWMM등의 여러 가지 모형이 쓰이고 있으며, 수질자료는 Qual2K, Qual2E 등의 모델을 이용하여 자료를 산출하고 있다. 기존의 모델들은 토지이용과 토양의 특성을 반영하기 어렵다. 토지이용과 토양의 특성을 반영하기 어려웠던 기존의 모형과는 달리 SWAT(Soil And Water Assessment Tool) 모형의 경우 GIS(Geographic Information system)를 이용함으로써 정확한 토지이용과 토양특성을 적용할 수 있다는 장점이 있으며, 시 공간적 변화를 고려할 수 있다. 또한, 유역을 소유역으로 세분화함으로써 수문학적 응답 단위(Hydrologic Response unit : HRU)로 계산이 가능하여 더욱 세밀한 모의가 가능하다. 본 연구에서는 SWAT모형을 전남 나주시와 화순군에 걸쳐 흐르는 지석천 유역에 적용하여 유출량과 수질을 모의함으로써 실제유역과 유사한 물리적 모의를 실행하였다. 그 결과 SWAT모형이 대상지역의 부하량과 유출량 모의에 높은 적용성을 나타냈다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2010년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.325-327
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• 2010

장기강우유출 현상에 대한 정확한 이해는 수자원의 질과 양적 관리를 위한 필수적 사항으로 수자원 분야에서 활발히 연구되어 왔다. 특히 수자원의 보존 및 관리측면에서 장기강우에 의한 정확한 유출량 예측은 매우 중요하다. SWAT 모형은 토양과 토지이용 및 관리상태에 따라 복잡하게 반응하는 유역의 유출거동 모의를 위해 개발된 모델이다. 본 연구에서는 GIS를 이용하여 복잡한 유역에 대한 지형인자정보를 효과적으로 구축하여 SWAT 모형을 사용함으로써 진양호의 일유입량을 추정하였다. GIS와 연계된 SWAT 모형을 통해 남강댐으로 유입되는 일유입량을 예측하고자 관련매개변수들을 최적화하였으며, 검증기간에 대한 모의를 통하여 본 모델이 장기 일유출량 뿐만 아니라 유역의 연유출량 추정에도 효과적으로 적용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.251-263
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• 2007

본 연구에서는 미계측 유역의 유량 산정 및 평가를 위해 강우, 유출 및 댐 및 물이용 요소를 포함한 유역통합 수문모형(SWAT-Nak Dong)을 낙동강 전체 유역을 대상으로 구축하고, 유역내 댐방류 및 인위적인 물이용 요소를 고려한 물수지 시나리오에 따른 유황변동을 정량적으로 파악하는데 그 목적이 있다. 본 연구에서 적용한 SWAT 모형은 대규모 복잡한 유역에서의 장기간에 걸친 토지관리, 기후 변화 등에 따른 수자원 및 비점오염 평가, 관리를 위해 1990년대초 개발된 연속형 장기유출 모형이다. 구축된 유역통합 수문모형과 다양한 물수지 시나리오를 이용하여 댐 및 유역내 물이용이 하천유량 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.137-145
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• 2012

본 연구에서는 2005년부터 2006년까지 충청남도 공주시 반포면에 위치한 봉곡천 유역의 경사지 밭을 포함하고 있는 산지하천에서 유출량, 총인, 총질소를 측정하였고 측정된 자료는 SWAT 모형을 통하여 장기간의 배출부하량 산정을 위해 모형의 보정 및 검정자료로 사용하였다. SWAT 모형의 보정 및 검정결과는 유출량은 일별자료를 이용하여 보정 및 검정을 실시하였다. 그 결과 결정계수 ($R^2$)가 0.80~0.83의 값을 보였으며 일별 T-N, T-P 부하량에 대한 보정 및 검정결과는 결정계수 ($R^2$)가 0.62~0.86의 값을 보였다. 모형의 보정 및 검정을 통해 결정된 최적매개변수를 적용하여 1997년부터 2006년까지 관측된 강우자료로 장기간의 유출량, T-N, T-P 배출부하량에 대한 SWAT 모형 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 이를 바탕으로 하여 산지와 밭에 대한 원단위를 산정하였으며, 그 결과 산지에 대한 T-N의 원단위는 3.29 $kg/km^2/day$이었고 T-P에 대한 원단위는 0.15 $kg/km^2/day$로 나타났다. 또한 밭에서의 T-N에 대한 원단위는 11.15 $kg/km^2/day$이었고 T-P에 대한 원단위는 0.70 $kg/km^2/day$로 나타났으며 강우의 시간 및 공간적 변화에 따른 유출량을 고려한 산지와 밭에서의 영양염류 배출부하량을 산정하는데 SWAT모형을 적용하는 것이 타당성이 있는 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권10호
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• pp.969-982
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• 2008

수문 모형의 발전이 거듭되면서, 최적 수자원의 관리를 위한 적정한 방법으로 인식되고 있다. 특히 수자원관리에 있어서 토지이용 변화 및 기후 변화에 따른 수문학적 영향 평가에 대한 요구가 증가하고 있다. 이 영향들을 평가하기 위해서는 우선 적용된 수문 모형의 강력한 검증이 요구된다. 그리고 수문모형의 적용 시 많은 지점에서 유량이 미 계측 되었거나, 측정된 자료마저 많은 오차를 포함하고 있는 경우가 있기 때문에 모형의 예측 값을 이용하여 수문분석이 이루어지는 경우가 많다. 이와 같은 경우에는 모형 결과 값에 대한 오차를 줄이기 위해서 강력한 모형 검증방법이 요구된다. 본 연구에서는 다른 물리적 특성을 가진 두 유역을 대상에 측정 유량을 통한 SWAT 모형의 검증 방법을 증명하고자 하였다. 이를 위하여, 금강유역에 위치한 수문학적 특징이 상이한 갑천유역과 용담유역을 선정하여, 먼저 갑천유역에 대하여 정밀한 검 보정을 실시하고, 갑천유역에서 개발된 방법론을 용담유역에 적용하여 모형의 검증을 시도하였다. 용담유역에 대하여 SWAT 모형을 적용한 결과 각 소유 역에서 $R_{eff}$는 0.49$\sim$0.85, $R^{2}$는 0.49$\sim$0.84로 모형은 관찰 값을 양호하게 모의하고 있는 것으로 나타났다. 그리고 모의 결과는 첨두유량 값은 다소 과소 산정하였지만, 전체적인 경향 및 기저유출량을 잘 모의하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과로부터 SWAT모형은 향후 토지이용변화 및 기후변화에 따른 유역특성변화 분석에 사용될 수 있을 것으로 판단된다. 하지만, 본 연구에서 사용된 혼용기법의 신뢰성을 높이기 위해서는 향후 추가적인 유역에 대한 방법론의 타당성 검증 절차를 거쳐야 할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.301-316
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• 2012

본 연구에서는 한강수계 팔당댐 상류의 자연유출량에 대해 기존의 연구 결과를 바탕으로 TANK 모형 결과와 SWAT 모형결과를 비교함으로써, 기존 TANK 모형이 가지고 있는 한계및 문제점을 현실적으로 제시하고, 향후 SWAT 모형의 적용성 및 활용에 대해 검토하였다. TANK 모형의 매개변수 최적화가 이루어진 보정유역들(충주댐 및 소양강댐)의 모의결과를 볼 때 두 모형 모두 모형효율 0.8 이상의 높은 정도의 모의가 가능한 것으로 나타났으며, 첨두유량이 발생하는 홍수기에는 TANK의 결과가 SWAT보다 관측치에 근접하는 것으로 나타났다. 그러나 TANK 모형의 경우 주로 평수기 이상의 유량을 대상으로 보정을 수행하여 갈수기에 관측유량과 많은 차이를 보였으며, 특히 일정 유량 이하로 모의되지 않는 한계를 나타내었다. 반면, SWAT 모형은 일부 홍수사상을 제외하고 대체로 관측치의 경향을 잘 따르고 있으며, 유역 최종 출구인 팔당댐(한강F)에서의 상류댐 방류량을 고려한 모의유입량이 실제 관측유입량과 잘 일치하는 것으로 나타나(모형효율 0.9 수준), 댐 방류량과 인위적인 용수 수요가 없는 상태의 자연유출량의 추정이나 댐개발 전후에 따른 유량변동 평가 등에 있어 매우 높은 신뢰성을 보장하는 것으로 판단되었다. 아울러, TANK 모형의 최적화된 매개변수를 전이시켜 이용하는 대상유역들(평창A, 달천B, 섬강B, 인북A, 한강D, 홍천A)에 대한 결과를 SWAT 모형 결과와 비교할 때, 일부 홍수기를 제외하고는 평수기 이하에서 매우 불안정한 모의 결과를 나타내었으며, 보정유역들에 대한 결과와 마찬가지로 갈수기에 일정 유량이하로 모의되지 않는 문제가 나타났다. 이는 수자원 계획 및 관리의중요한 지표인 갈수량의 산정에 있어 TANK 모형의 적용에 많은 불확실성이 있음을 보여준다. 따라서 복잡 다양한 국내 유역의 특성을 보다 현실적으로 반영하고, 향후 유역내 도시화 등에 따른 토지이용 및 용수이용의 변화, 기후변화 등에 따른 수자원 계획 및 관리에 효율적으로 대처하기 위해서는 TANK와 같은 기존의 개념적 집중형 모형보다는 SWAT과 같은 물리적 기반의 유역모형 적용이 필요할 것으로 판단된다.