• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.13 no.7
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• pp.39-47
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• 2012

Six land use data for a total of twenty five years were reviewed from 1975 to 2000 by dividing the period by 5-year unit; the land use variation was schematized; the watershed hydrological parameters were extracted by the representative rainfall years(maximum, average, driest year) by analyzing the recent thirty years'(from 1980 to 2010) climate data of the study region with SWAT model to investigate the effect of the precipitation change on the characteristics of groundwater recharge. In addition Markov Chain model was used to estimate the future land use; the predicted land use was applied to study the effect of the land use variation on the characteristics of groundwater recharge. For the research of this, long-term characteristics of groundwater recharge were estimated for the study region; the obtained results can be described as follows. The study region was divided into typical three area using SWAT model; yearly land use conditions were applied to the meteorological data of 1975 to 2010 and analyzed, producing the average rate of groundwater recharge of 30% for the applied period. This number is way lower than that of the earlier studies on the groundwater recharge for Jeju Island, which is 40-50%. Thirty percent (30%) is low considering the geological characteristics of Jeju, water-permeable vesicular strata, the reason of which must be the type of development is non-permeable paving.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.16 no.3
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• pp.25-39
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• 2013

In this study, the change of the discharge according to the land cover change which acts as one of dominant factors for the outlook of future discharge was analyzed using SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model for Yongdam and Daecheong Dam Watershed in the Geum River Basin. The land cover maps generated by Landsat TM satellite images in the past 1990 and 1995 were used as observed data to simulate the land cover in 2000 by CA-Markov serial technique and after they were compared and verified, the changes of land cover in 2050 and 2100 in the future were simulated. The discharge before and after the change of land cover by using input data of SWAT model was compared and analyzed under the A1B scenario. As a result of analyzing the trend in the elapses of year on the land cover in the Geum River Basin, the forest and rice paddy class area steadily decreased while the urban, bare ground and grassland classes increased. As a result of analyzing the change of discharge considering the future change of the land cover, it appeared that the discharge considering the change of land cover increases by 1.83~2.87% on the whole compared to the discharge not considering the change of land cover.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.2B
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• pp.187-197
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• 2008

This study is to assess the impact of future land use change on hydrology and water quality in Gyungan-cheon watershed ($255.44km^2$) using SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. Using the 5 past Landsat TM (1987, 1991, 1996, 2004) and $ETM^+$ (2001) satellite images, time series of land use map were prepared, and the future land uses (2030, 2060, 2090) were predicted using CA-Markov technique. The 4 years streamflow and water quality data (SS, T-N, T-P) and DEM (Digital Elevation Model), stream network, and soil information (1:25,000) were prepared. The model was calibrated for 2 years (1999 and 2000), and verified for 2 years (2001 and 2002) with averaged Nash and Sutcliffe model efficiency of 0.59 for streamflow and determination coefficient of 0.88, 0.72, 0.68 for Sediment, T-N (Total Nitrogen), T-P (Total Phosphorous) respectively. The 2030, 2060 and 2090 future prediction based on 2004 values showed that the total runoff increased 1.4%, 2.0% and 2.7% for 0.6, 0.8 and 1.1 increase of watershed averaged CN value. For the future Sediment, T-N and T-P based on 2004 values, 51.4%, 5.0% and 11.7% increase in 2030, 70.5%, 8.5% and 16.7% increase in 2060, and 74.9%, 10.9% and 19.9% increase in 2090.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.159-159
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• 2012

유역의 도시화는 지체시간, 첨두유량 및 총 유출량 등 홍수 유출특성 뿐만 아니라 개발행위에 따른 토사유출특성 변화를 초래하는 등 다양한 문제를 유발하고 있다. 또한 인구증가, 산업발달, 교통량 증가로 인한 화석연료의 소비증가로 대기 중의 이산화탄소의 농도가 급증하여 기후변화에도 큰 영향을 미치고 있다. 이러한 지나친 도시화 진행을 억제하고 웰빙과 건강에 대한 관심 증대에 따라 저탄소 녹색사업의 일환으로 도시 녹지조성 계획이 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 도시하천인 중랑천 ($288km^2$) 유역을 대상으로 도시화 진행에 따른 토지이용 변화가 강우-유출 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해, 중랑천 유역의 과거 (1975, 1980, 1985, 1990, 1995, 2000) 토지 이용도로부터 각 항목별 면적변화 추이를 분석한 결과, 17.8%의 도시지역 면적 증가가 나타났다. 미래토지이용 예측을 위하여 CLUE-s (Conversion of Land Use change and its Effects) 모델을 이용하였다. 과거 토지이용 변화 특성을 분석하여 토지피복의 변화와 전이 특성값을 결정하였고, 이를 바탕으로 토지면적 시나리오, 변화 제한지역, 회귀식 결과와 토지이용 변화 특성에 따른 CLUE-s 모델을 이용하여 미래 토지이용변화 (2040, 2080) 모의를 실시하였다. 이러한 토지이용 변화에 따른 유출특성변화 모의를 위해, 물리적 기반의 준분포형 강우-유출 모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하였다. 모형의 적용성 평가를 위해, 매개변수 민감도 분석에 따른 도시유역 최적의 유출관련 매개변수를 선정하고 중랑교 지점의 일별 유출량자료(2000~2009)를 이용하여 보정 및 검증을 실시하였다. SWAT 모형의 검보정 후, 예측된 미래 토지이용도를 적용하여 과거와 현재, 미래 토지이용변화에 따른 유출특성변화를 비교분석하였다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.117-123
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• 2007

최근 도시화 산업화가 진행됨에 따라 급격한 토지이용 변화가 발생되어 이로 인한 수질악화 등의 문제가 대두되면서 효율적인 수자원 관리를 위한 대책이 필요한 실정이다. 특히, 비점오염물질로 인한 수질악화는 수문현상 및 토지이용변화와 밀접한 관련이 있어 그 발생량을 추정하기에 매우 어려움이 많았다. 근래 수문 수질관리를 하기 위한 방법으로 GIS기반의 수질모형을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 SWAT(Soil and Water Assesment Tool)모형은 다양한 토지이용변화로 인한 장기유출과 수질모의가 가능한 모형으로서 적극 활용되고 있다. 본 연구에서는 경안천 유역을 대상으로 ArcView기반의 AVSWAT2000모형을 이용하여 미래 토지이용변화가 수문-수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. Landsat TM, $ETM^+$ 위성영상으로부터 시계열 토지이용도를 작성하고, CA-Markov기법을 이용하여 2030, 2060, 2090년도의 미래 토지이용변화를 예측하였다. 모형의 입력 자료인 수문 기상자료와 지형자료(DEM, 토양도, 하천도 등), 수질자료(TN, TP, SS)를 구축하여 미래 토지이용변화에 따른 유출량과 비점오염 부하량의 변화를 예측하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.170-170
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• 2021

본 연구에서는 토지이용변화 예측 모형으로 산출된 토지이용도를 사용하여 용담댐 소유역의 지표유출량을 비교 및 분석하였다. 토지이용예측모형은 DynaCLUE 모형을 사용하였으며, 토지이용 면적 시나리오는 2000년, 2007년 및 2013년 실제 중분류 토지이용도를 기반으로 회귀식을 산정하였다. 모의된 토지이용도는 실제 토지이용도와 공간적인 분포 및 면적 비교를 통해 변환 탄성계수와 변환 행렬을 수정하여 검·보정하였다. DynaCLUE 모형으로 모의된 토지이용도는 공간적인 분포에서 초지가 실제 토지이용도와 차이가 발생하였으나, 각 토지이용별 면적을 비교한 경우 모의 토지이용도와 실제 토지이용도가 매우 유사하게 나타났다. CLUE 모형으로 모의된 토지이용도에서 발생하는 공간적인 불확실성은 복잡한 용담댐 소유역의 토지이용을 반영할 Driving factor가 부족하여 발생하는 것으로 판단된다. 산출된 모의 토지이용도를 SWAT 모형의 입력 자료로 사용하여 2013년 용담댐의 소유역 지표유출량을 모의하였다. SWAT으로 산정된 유출량의 보정은 SWAT-CUP의 SUFI-2 알고리즘을 이용했으며, 보정된 모의 지표유출량과 실제 유량 측정값을 비교한 결과 유의미한 비교 결과가 나타났다. 향후 토지이용예측모형을 이용하여 토지이용 변화를 수문 분석에 반영하는 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.49-49
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• 2016

The impact of land cover changes on streamflow of the Akaki catchment will be assessed using Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model. The study will analyze the historical land cover changes (1993 to 2016) that have taken place in the catchment and its effect on the streamflow of the study area. Arc GIS will be used to analysis the satellite images obtained from the United States Geological Survey (USGS). To investigate the impact of land cover change on streamflow the model set up will be done using readily available spatial and temporal data, and calibrated against measured discharge. Two third of the data will be used for model calibration (1993?2000) and the remaining one-third for model validation (2001?2004). Model performance will be evaluated by using Nash and Sutcliff efficiency (NS) and coefficient of determination (R2). The calibrated model will be used to assess two land cover change (2002 and 2016) scenarios and its likely impacts of land use changes on the runoff will be quantified. The evaluation of the model response to these changes on streamflow will be presented properly. The study will contribute a lot to understand land use and land cover change on streamflow. This enhances the ability of stakeholder to implement sound policies to minimize undesirable future impacts and management alternatives which have a significant role in future flood control of the study area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.137-141
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• 2007

우리나라는 지역적 특성상 여름철에 강수량이 편중되어 있어 계절별로 하천유량의 편차가 매우 크게 나타나고 있다. 또한 계속되는 도시화와 산업화로 인하여 하천에서 다양한 형태의 취수와 이용이 이루어지고, 국민들의 수질향상 등에 대한 기대가 커짐에 따라 하천유량에 대한 양적 질적 요구가 증대되고 있다. 이에 효율적인 수자원운영을 위하여 다양한 형태의 수자원확보가 이루어지고 있으며, 이중 가장 대표적인 댐을 이용하여 운영에 따른 하류 하천에서의 유황개선효과에 대해서 유역 장기분포모의 모형 중 하나인 SWAT모형을 밀양강유역에 적용하여 일 유출량 모의를 수행하였다. 모형의 구축은 $2000{\sim}2005$년의 밀양강유역 기상자료를 활용하였으며, 건교부에서 운영하는 Wamis를 이용하여 DEM, 토지이용도, 토양도를 취득하였다. 또한 밀양댐, 운문댐 유입량과 밀양2지점의 측정유량을 이용하여, SWAT의 다양한 매개변수 중 SOL_AWC, ESCO, CH_K등을 수정하여 Calibration을 실시하였으며, 밀양강유역 오염총량지점인 밀양A지점과 밀양B지점의 측정유량을 이용하여 Validation을 실시하였다. 그 결과, 댐의 경우 0.9이상의 선형상관관계를 나타내었으며, 오염총량지점의 경우 0.6이상의 선형상관관계를 나타내어 모형의 적용성이 양호함을 알 수 있었다. 과거 39년간의 강수량자료를 이용, 구축된 모형의 유역모의운영을 통해 밀양강 유역의 밀양댐과 운문댐이 있음으로 해서, 댐이 없는 경우와 비교, 하류 지점별 유황개선에 어느 정도 효과가 있는지 댐의 순기능에 대한 정량적인 분석을 수행하였다. 또한 댐별 방류량을 변동하여 하류 주요지점에 미치는 유황개선효과를 정량화하였다. 마지막으로 댐의 효율을 최대화한 하류확보가능하천유지유량을 월별평균량으로 산정하였다. 이는 향후 오염총량제 기준유량 및 환경용수의 법제화를 통한 하천유지용수의 증가시 비구조적 대책의 공급가능 최대량으로 활용가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.24-24
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• 2018

최근 10년간 우리나라에 빈번하게 발생한 가뭄 가운데 2014년과 2015년에 발생한 가장 극심한 가뭄으로 금강유역은 평년의 84.4%의 강수량을 기록하였고, 특히 2015년 6월부터 9월까지의 강수량은 343.1 mm로 평년 대비 38.3% 수준에 머물렀다. 금강유역 내에 위치한 보령댐은 충남 서부지역 8개 시 군에 생활용수와 공업용수를 공급하고 있는 중요한 수원으로 현재 심각한 물 부족으로 저수율이 30%를 밑돌고 있어 대상지역의 현재 및 장래 물 부족 대책이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 보령댐 유역($297.4km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델과 GCM(General Circulation Model) 기후변화 시나리오를 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 내한능력을 평가하고자 하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 보령댐 유역을 대상으로 기상자료, 보령댐 운영자료를 수집하였으며. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 보령댐의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고 유입량 및 방류량 자료를 활용하여 모형의 보정(2005~2009)과 검증(2010~2017)을 실시하였다. 기후변화에 따른 내 저수지 내한능력평가를 위해 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP(Representative Concentration Pathway) 4.5와 RCP 8.5 시나리오 특성을 분석하여 극한 기후 시나리오를 선정하여 Historical 기간(1980~2017)과 미래 기간(2000~2099)을 대상으로 극한 기후변화 사상에 따른 보령댐 유역의 내한능력을 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1457-1460
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• 2010

최근 기후변화로 인해 태풍 등과 같은 집중성 강우가 많이 발생하고 있고, 강우시 유출 등으로 인한 유역내 발생하는 토양침식으로 인해 유역의 하천을 비롯하여 유출구에서의 탁수 및 유사 발생 문제는 우리나라 뿐만 아니라 전 세계적으로 심각한 환경문제로 대두되고 있다. 강우시 유역에서 발생하는 이러한 탁수문제를 효과적으로 해결하기 위하여 여러 최적관리기법 (Best Management Practices, BMPs) 들이 제안되어왔다. 본 연구의 목적은 볏짚매트 사용으로 인한 토양유실 저감 실측자료를 바탕으로 볏짚매트를 다양한 경사지 밭에 적용하였을 경우 유역에서의 토양유실 저감효과를 평가하기 위한 모델링 기법을 개발하는데 있다. 볏짚 매트의 효과를 Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형으로 모의하기 위해서는 볏짚매트의 효과를 모형에서 반영할 수 있는 인자를 선택하여 최적의 인자값을 산정해야 한다. 본 연구에서는 유사 저감 효과 실험 결과를 VFSMOD-W 모형을 이용하여 USLE P 인자값을 도출하였으며, 경사도에 따른 USLE-P 값을 산정하여, SWAT 모형에 입력자료로 사용하였다. 분포형 모형과는 달리 준분포형 모형인 SWAT 모형은 소유역내 수문학적 반응단위별로 유출, 유사, 그리고 비점오염 발생을 평가하는데 이때 Hydrologic Response Unit (HRU)의 지형정보가 활용된다. 이 지형정보는 SWAT 유사 평가시 매우 민감한 변수중의 하나이기 때문에 유역 단위 유사 평가시 정확한 지형자료의 입력이 요구된다. 그러나 SWAT 모형은 소유역내 HRU의 경사도 및 경사장을 직접 산정하지 않고, 소유역의 평균경사도를 기준으로 하여 산정된 경사도를 소유역내 모든 HRU에 동일하게 적용하는 단점이 있다. 본 연구에서는 준분포 모형인 SWAT 모형의 단점을 개선하기 위하여 SWAT Spatially Distributed (SD)-HRU를 적용하였다. 이를 통해 다양한 경사지 밭에서의 볏짚매트의 효과를 분석할 수 있게 되었다. 볏짚매트 미적용시 모의 기간내 유사량 총합은 74,954.42 ton 이고, 월평균 유사량은 814.72 ton 으로 산정되었고, 볏짚매트를 적용하였을 경우 모의 기간내 (2000년 1월 - 2007년 8월) 유사량 총합은 48,460.55 ton 이고, 월평균 유사량은 526.75 ton 으로 볏짚매트를 적용하지 않았을 때보다 약 35.35 % 저감된 값을 보였다. SD-HRU를 적용하고 각 농경지의 경사도에 따라 USLE P 값을 수정하여 볏짚매트에 의한 효과를 분석하였을 때, 볏짚매트를 적용하지 않았을 때 보다 볏짚매트를 적용하였을 때 모의 기간내 약 35% 정도의 유사량이 감소된 것을 알 수 있었다. 본 연구결과에서 보여주는 바와 같이 고랭지 지역에서의 영농활동 시 볏짚매트를 설치한다면 강우시 발생하는 토양유실을 효과적으로 저감시킬 수 있을 것이라 판단된다.