• 한국수자원학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.503-514
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• 2018

최근 기후변화 및 유역개발로 인하여 메콩강 유역의 수문환경이 급격히 변화하고 있으며, 메콩강을 공유하는 국가의 수재해 예방 및 지속가능한 수자원개발을 위해서는 메콩강 주요지점에서의 유량 정보의 분석 및 예측이 요구된다. 본 연구에서는 물리적 기반의 수문모형인 SWAT과 데이터기반 딥러닝 알고리즘인 LSTM을 이용하여 메콩강 하류 Kratie 지점의 유출모의를 수행하고, 유출모의 정확도 및 두 가지 방법론의 장 단점을 비교 분석한다. SWAT 모형의 구축을 위해 범용 입력자료(지형: HydroSHED, 토지이용: GLCF-MODIS, 토양: FAO-Soil map, 강우: APHRODITE 등)을 이용하였으며 warming-up 및 매개변수 보정 후 2003~2007년 일유량 모의를 수행하였다. LSTM을 이용한 유출모의의 경우, 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 TensorFlow를 활용하여 Kratie 지점기준 메콩강 상류 10개 수위관측소의 두 기간(2000~2002, 2008~2014) 일수위 정보만을 이용하여 심층신경망을 학습하고, SWAT 모형과 마찬가지로 2003~2007년을 대상으로 Kratie 지점에 대한 일수위 모의 후 수위-유량관계곡선식을 이용하여 유출량으로 환산하였다. 두 모형의 모의성능 비교 검토를 위하여 모의기간에 대해 NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency)을 산정한 결과, SWAT은 0.9, LSTM은 보다 높은 0.99의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 메콩강과 같은 대유역의 특정 지점에 대한 수문시계열 자료의 모의를 위해서는 다양한 입력자료를 요구하는 물리적 수문모형 대신 선행 시계열자료의 변동성을 기억 학습하여 이를 예측에 반영하는 LSTM 기법 등 데이터기반의 심층신경망 모형의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권4호
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• pp.59-67
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• 2002

분산지수는 해수침투 범위를 파악하기 위한 수리동역학적 모델링을 실행하는데 필요한 매개변수이며. 이를 현장실험으로 구하기 위해서는 많은 시간과 비용을 필요로 하기 때문에 종종 기존의 실험과 이론적 연구에서 제시된 것을 이용한다. 그러나 그 분산지수가 실제 대수층의 특성을 나타내지 못할 경우, 모델링 결과에 많은 오차가 발생할 가능성이 크다 본 연구에서는 수치모델링에서 모사된 해수침투 범위와 현장측정치 및 겉보기비저항 단면도를 비교하여 이용된 분산지수의 타당성을 검증하였다. 수치모델링 결과, Neuman의 종분산지수보다 Xu의 종분산지수를 적용한 TDS분포가 연구지역내 관측공과 모니터링 우물에서의 현장측정치와 비교하였을 때 더 유사한 값을 나타내었다. Xu의 분산지수를 이용한 수치모델링에서 해수침투 범위는 건기인 5월에는 TDS 1000mg/L 등치선이 해안에서 약 480m 지점에 위치하며, 7월에는 해안에서 약 390m 지점에 위치한다. 이 차이는 강우에 의한 수리경사의 계절적인 변화에 의해서 해수와 담수의 경계면이 7월에 약 90m 정도 해안쪽으로 더 이동하였기 때문에 나타났다. 겉보기비저항 단면도에서는 해수와 담수의 경계로서 15 ohm-m 등치선을 이용하여 해수침투 범위를 설정하였으며, 그 결과 해수침투 범위가 해안으로부터 약 450m 지점에 위치하였다. 이것은 Xu의 분산지수를 이용한 수치모델링에서 모사된 해수침투 범위와 유사한 결과이다. 따라서 수리동역학적 모델링에서 분산지수에 따라 해수침투 범위가 차이를 보이는데, 본 연구지역에서는 Xu의 공식을 이용하여 산출된 분산지수가 해수침투의 범위를 결정하는데 더 유효하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제20권3호
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• pp.192-200
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• 2001

우리 나라의 농업지대 소유역에서 질소와 인의 부하에 대한 농업비점오염 모형 AGNPS의 적용 가능성을 검토하고자 경북 영천군 임고천 유역에서 조사된 실제 강우사상에 대하여 강우사상별로 실측치와 모형의 예측치를 비교하였다. CN 식에 대한 보정을 거친 모형을 적용한 결과, 첨두유량은 강우에 따라 다소 차이는 있었으나 예측치는 모형효율 0.97로 실측치와 거의 일치하였다. 이는 유역의 특성을 고려하여 CN 식을 수정하였고 유역의 동질성을 위해 격자망을 비교적 세분화하였기 때문으로 판단된다. 총 질소와 총인 농도의 경우의 실측치와 예측치를 비교하면 모형효율은 각각 0.93과 0.74였으며, 총인의 경우 총질소에 비해 결정계수가 비교적 낮은 것은 토지 이용에 따른 시비 및 생활 및 축산 오수 유입 등의 차이에 상대적으로 민감하게 영향을 받았기 때문으로 판단된다. 농업비점오염 부하를 예측하는 모형인 AGNPS는 적용 대상 유역의 특성을 잘 고려하여 매개변수들을 적절히 보정하고 정확한 입력자료를 확보하면 우리 나라 소규모 농업 유역에서도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제1권1호
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• pp.59-73
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• 2010

현재 미래 기후변화에 따른 수자원을 전망하고, 이에 대한 적응 전략을 수립하는 연구의 가장 중요한 핵심은 바로 '불확실성'이다. 이 때문에 각 연구마다 상이한 결과를 나타내고 있으나, 이러한 불확실성을 줄이는 연구는 국내에서는 매우 미진한 상태이다. 이러한 불확실성의 근본 원인은 배출 시나리오, GCM(General Circulation Model), 상세화 기법, 강우-유출 모형 등을 각 연구마다 다르게 사용했기 때문이다. 본 연구에서는 IPCC 기후 시나리오 중 A, B 배출 시나리오를 바탕으로 생산되는 51개의 GCM 시나리오를 다운로드 받아 2001년부터 2008년까지 월평균 온도와 강수량에 대하여 한반도를 대상으로 분석하였다. 비교 결과, 온도 전망은 실측과 비슷한 경향성을 보였으나, 강수량은 홍수기를 모의하지 못하는 것으로 나타났다. 한반도에 적합한 GCM 시나리오를 선정하기 위해 효율성 계수, PDF, Relative Entropy를 이용한 방법을 적용하였다. 세 방법으로 선정된 시나리오 중 공통된 4개의 GCM 시나리오, 즉 CGCM2.3.2(MRI-M, B1), MIROC3.2medress(NIES, B1), CGCM2.3.2(MRI-M, A2), CGCM2.3.2(MRI-M, A1B)를 최종 선정하였다. 2040년 강수 전망에 있어서도 GCM 시나리오마다 최대 27.36%부터 최소 12.49%까지 서로 다른 증가 전망을 나타냈다. 선택된 GCM 시나리오는 한반도 지역이 대상이나 이수기의 모의결과에서 이질성(heterogeneity)을 나타내고 있어, 본 연구의 결과로 하나의 GCM 시나리오만으로 미래 기후를 전망한다는 것이 얼마나 위험한지 알 수 있다. 따라서 본 연구에서 정량적으로 제시된 GCM 시나리오들이 미래 한반도 이수기 물 공급과 가뭄 재해 정책 수립에 우선적으로 활용해야 함을 제시하였다.

• 대기
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• 제34권3호
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• pp.305-317
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• 2024

The study examines the effects of parameters that define the characteristics of raindrops on the simulated precipitation during the summer season over Korea using the Weather Research and Forecasting (WRF) Double-Moment 6-class (WDM6) cloud microphysics scheme. Prescribed parameters, defining the characteristics of hydrometeors in the WDM6 scheme such as a_R, b_R, and f_R in the fall velocity (V_R) - diameter (D_R) relationship and shape parameter (𝜇_R) in the number concentration (N_R) - D_R relationship, presents different values compared to the observed data from Two-Dimensional Video Disdrometer (2DVD) at Boseong standard meteorological observatory during 2018~2019. Three experiments were designed for the heavy rainfall event on August 8, 2022 using WRF version 4.3. These include the control (CNTL) experiment with original parameters in the WDM6 scheme; the MUR experiment, adopting the 50th percentile observation value for 𝜇_R; and the MEDI experiment, which uses the same 𝜇_R as MUR, but also includes fitted values for a_R, b_R, and f_R from the 50th percentile of the observed V_R - D_R relationship. Both sensitivity experiments show improved precipitation simulation compared to the CNTL by reducing the bias and increasing the probability of detection and equitable threat scores. In these experiments, the raindrop mixing ratio increases and its number concentration decreases in the lower atmosphere. The microphysics budget analysis shows that the increase in the rain mixing ratio is due to enhanced source processes such as graupel melting, vapor condensation, and accretion between cloud water and rain. Our study also emphasizes that applying the solely observed 𝜇_R produces more positive impact in the precipitation simulation.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.859-866
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• 1994

대부분의 중소규모 하천 유역에서는 수위 또는 유량 등의 실측자료가 빈약한 상태이기 때문에 홍수시의 유출량을 정확히 추정하고, 홍수피해를 경감시키기 위한 적절한 대책을 세우기가 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 부산지방에 위치한 온천천 유역을 대상으로 하여 중소 하천 유역에 대한 선형 이산화 입력-출력 모형의 매개변수를 추정하고자 하였으며, 1993년 6월부터 실측한 유출량 자료와 저류함수법에 의해 산정한 유효강우량을 사용하여 선형 이산화 입력-출력 모형의 매개변수를 최소자승법과 상관함수법에 의해 추정하였다. 선형 이산화 입력-출력 모형에 의한 유출 수문곡선은 실측 수문곡선을 잘 재현한 것으로 나타났다. 또한 추정된 매개변수와 강우자료만을 사용하여 모의발생시킨 수문곡선 역시 실측 수문곡선과 잘 일치함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.55-64
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• 1987

단위도합성(單位圖合成)을 위하여 기존(旣存) 지형학적(地形學的) 순간단위도(瞬間單位圖)의 개념(槪念)을 도입(導入)하였다. 이를 위한 하천차수(河川次數)의 기법(技法)은 Strahler의 차수법칙(次數法則)을 이용(利用)하였으며, 하천수(河川水)의 동적상태(動的狀態)를 나타내기 위하여 평균유출속도(平均流出速度)가 사용(使用)되었다. 지형학적(地形學的) 특성인자(特性因子)들로부터 결정(決定)된 순간단위도(瞬間單位圖)를 IHP 대표시험유역(代表試驗流域)인 경안천(慶安川), 무심천(無心川), 위천유역(渭川流域)에 적용(適用)하여 첨두유량(尖頭流量) 및 도달시간(到達時間)을 계산(計算)하였고, 실측자료(實測資料)와의 비교검토(比較檢討)를 통하여 GUH의 적용성(適用性)을 입증(立證)하였으며, 증감(增減)된 평균류출속도(平均流出速度)와 가정(假定)된 손실율(損失率)을 적용(適用)시키므로써 수문곡선(水文曲線)의 첨두유량(尖頭流量)의 변화(變化)는 일정손실율(一定損失率) 보다 평균유출속도(平均流出速度)에 따라 크게 좌우(左右)됨을 알 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권1호
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• pp.54-61
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• 2016

미국의 수질교환법의 제정 이후 이 법안의 적용을 위하여 많은 파일럿 프로그램과 프로젝트가 생성되었으나 실제로 수질교환이 이루어 지는 경우는 흔치 않은 현실이다. 수질교환법의 적용이 용이하지 않은 이유로 가장 큰 것은 교환 지역 양측간의 공정성을 확보하기가 쉽지 않기 때문이다. 또한 도시개발로 유발되는 비점오염원의 유출량으로 인한 하천의 환경영향의 불확실성이 정책입안자의 법안 적용을 더욱 어렵게 하고 있다. 본 논문은 수질 모델링 프로그램 중 도시의 불투수면의 유출을 모의하기에 유용한 Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF)을 이용하여 미래의 도시개발 시나리오에 대응하는 점오염과 비점오염원 유출량을 도출하였다. 도시개발의 정도와 강우강도에 따른 부유탁도의 증가분을 계산 함으로써 향후 도시개발이 미치는 수질 영향을 하천 상 하류 간의 수질교환 단위로 전환하여 제시하였다. 제시된 지역 특화된 수질교환단위는 정책입안자와 이해관계자들에게 수질교환법 적용을 위한 정책결정 시스템으로 사용될 수 있다.

• 한국물환경학회지
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• 제28권4호
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• pp.495-504
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• 2012

In recent years, urbanization has been a hot issues in watershed management due to increased pollutant loads from impervious urban areas. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model has been widely used in hydrology and water quality studies at watershed scale. However, the SWAT has limitations in simulating water flows between HRUs and hydrological effects of LID practices. The Storm Water Management Model (SWMM) has LID capabilities, but it does not simulate non-urban areas, especially agricultural areas. In this study, a SWAT-SWMM coupled model was developed to evaluate effects of LID practices on hydrology and water quality at mixed-landuse watersheds. This coupled SWAT-SWMM was evaluated by comparing calibrated flow with and without coupled SWAT-SWMM. As a result of this study, the $R^2$ and NSE values with SWAT are 0.951 and 0.937 for calibration period, and 0.882 and 0.875 for validation period, respectively. the $R^2$ and NSE values with SWAT-SWMM are 0.877 and 0.880 for validation period. Out of four LID scenarios simulated by SWAT-SWMM model, the green roof scenario was found to be most effective which reduces about 25% of rainfall-runoff flows.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권11호
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• pp.1121-1130
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• 2012

낙동강 미래 기후변화 시나리오 추출을 위해 CGHR(T63) 모형과 A1B 온실가스 배출시나리오를 통계적 규모내림방법으로 대상유역의 규모로 축소 변환한 후, 수문 수질의 거동변화 등의 영향을 모의하기 위해 SS와 T-P를 대상으로 SWAT 모델을 적용하였다. 과거 30년 자료와 비교한 결과, 지표유출은 지역에 따라 최대 60%까지, 오염배출부하는 TSS와 T-P의 경우 각각 35~45%, 5~20%정도 변화되어, 미래 기후변화로 인한 지표유출과 오염부하 배출은 향후 뚜렷한 증가가 예상된다. 또한, 그 증가 경향은 낙동강 하류지역보다 상류지역에 크게 나타나며 계절별로는 겨울과 봄철의 증가가 크고 먼 미래로 갈수록 증가하는 반면, 여름과 가을철에는 먼 미래로 갈수록 증가율이 감소하는 경향을 나타내어 갈수기 지표수 수질에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예측된다.