• 한국지리정보학회지
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• 제24권3호
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• pp.41-57
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• 2021

본 연구는 대청호 상류에 있는 서화천 유역을 대상으로 SWAT(Soil and Watershed Assessment Tool) 모형을 이용한 수질 관리 대책 적용 및 부하지속곡선(LDC, Load Duration Curve)을 이용한 대책의 효율을 평가하였다. 수질 관리 대책으로는 인공습지, 방치 축분 저감, 비닐하우스 유출량 저감, 생태하천 복원, LID(Low Impact Development) 기술 적용, 점오염원 관리를 적용하였다. 적용된 기술은 부하지속곡선을 통해 유황별 목표 수질 초과율 및 부하량 저감 정도를 이용하여 수질 개선대책의 효율을 평가하였다. 부하지속곡선은 SWAT를 이용하여 장기 유량지속곡선(FDC, Flow Duration Curve)을 만들고 목표 수질을 곱하여 작성하였으며 목표 수질은 서화천 하류에 있는 옥천천 수질 관측지점의 10년간 자료를 사용하여 60분위에 해당하는 값을 목표 수질로 설정하였다. 본 연구를 통하여 여러 가지 수질 대책을 SWAT 모형을 통해 적용 가능성을 확인할 수 있으며 부하지속곡선을 통하여 유황에 따른 시기별 적용 가능성을 검토할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.605-609
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• 2010

기상변화와 지구온난화로 인해 국지성 호우의 강도와 빈도가 늘어나고 있으며 이로 인해 소양강, 도암댐, 임하댐 유역의 탁수 문제 등, 토양 유실에 관한 문제가 심각해지고 있다. 정확한 토양 유실 모의를 위하여 지난 수 십 년간 Universal Soil Loss Equation(USLE) 등의 모형이 사용되었지만 이러한 모형들에 관한 연구 중 강한 집중 호우에 의해 발생하는 걸리 침식(Gully Erosion)을 적용한 경우는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 및 유사량 산정을 위하여 입력자료가 간단하고 ArcView GIS를 기반으로 융합이 가능한 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) system, nLS, Unit Stream Power-based Erosion/Deposition (USPED) 연계 모형을 개발하여 강원도 양구군 해안면 유역에 적용하였다. 기존 SATEEC system에서는 강우 시 유역에서 발생하는 면상 침식(Sheet Erosion), 세류 침식(Rill Erosion)의 모의만이 가능하였지만, 본 연구에서 개발한 연계모형에서는 nLS 모형을 이용한 걸리 헤드 발생 지역 선정과 USPED 모형을 이용한 걸리 발생 지역에서의 토양 유실량 산정이 가능하기 때문에, 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 산정이 가능하다. 연계 모형의 모의 결과 해안면 유역의 최종 유출구에서 발생하는 평균 유사량은 101,933 ton/year 로 산정 되었다. 토양 유실량과 유사량을 모의함에 있어, 면상, 세류, 걸리 침식을 종합적으로 고려해야 실제 지형에서 발생하는 토양 유실량 및 유사량을 좀 더 정확하게 예측할 수 있을 것이며, 본 연구에서 개발된 연계 모형을 이용한다면 실제 유역에서 발생하는 여러 형태의 토양 유실을 모의 할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제15권2호
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• pp.271-280
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• 2013

본 연구에서는 기후변화가 수생태의 서식환경 변화에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 환경부에서 제시한 대표 기후변화 지표종 중에서 금강모치를 선정하고 금강모치에 대한 생태서식 특성과 서식 제한조건을 조사하였다. 그리고 기후변화 시나리오를 수질모의가 가능한 SWAT 모형에 적용하여 평창강 상류를 대상으로 미래 유량과 수질을 모의하였다. 대상 하천에 대한 분석 결과 미래의 유량, BOD, 수온의 증가와 DO의 감소 특성을 확인할 수 있었다. 수생태 서식 적합성 검토를 위해 대표어종인 금강모치에 대한 생태서식 환경의 제한 조건을 산란기인 4월과 5월의 수질로 설정하였다. 미래 수질 분석에 대한 평가 결과, BOD와 DO는 1급수 수준으로 양호한 것으로 나타났기 때문에 수온에 대한 제한조건을 통하여 금강모치의 서식이 가능한 공간을 구분하였다. 그 결과, 대상하천 구간내에서 현재 약 50~60% 정도가 금강모치의 생태 서식이 가능한 구간인 것으로 분석되었지만 미래로 진행될수록 서식처가 점차 감소하는 것으로 나타났으며 장기적으로는 극히 일부구간에서만 서식 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권10호
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• pp.863-874
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• 2018

본 연구에서는 SWAT 모형과 random forest를 이용하여 미래 기후변화에 따른 한강유역($34,148km^2$)의 수생태계 건강성을 평가하였다. 국립환경과학원에서 8년간(2008~2015년) 봄철(4~6월)에 모니터링한 부착돌말류 지수(TDI), 저서형 대형무척추동물지수(BMI), 어류평가지수(FAI)는 0~100점, A~E등급으로 평가되며, 이를 본 연구에서 사용하였다. 수생태 건강성에 영향을 미치는 변수로는 수질(T-N, $NH_4$, $NO_3$, T-P, $PO_4$)과 수온을 선정하였으며, 수질 오염도가 낮은 경우에는 수생태계 건강성 점수가 광범위하게 분포되지만 수질 오염도가 높은 경우 수생태계 건강성 점수가 낮아지는 역상관관계를 확인하였다. 기계학습의 분류 분석 기법 중 하나인 random forest 모델을 이용한 세 개의 수생태 건강성 지수 등급분류 결과 정밀도, 재현율, f1-score 모두 0.81 이상의 예측 정확도를 나타내었다. 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용한 미래 SWAT 수문, 수질 결과 기저유출의 증가로 인해 질소 계열 수질 농도는 기준년도 대비 최대 43.2% 증가하였고, 지표유출 감소로 인해 인 계열수질 오염도는 최대 18.9% 감소하는 것으로 분석되었다. 미래 FAI, BMI의 등급은 개선되는 경향을 보이지만 TDI는 등급이 악화되는 것으로 나타났다. 이를 통해 TDI는 질소 계열 수질에 민감하고 FAI, BMI는 인 계열 수질에 더 민감하다고 판단하였다.

• 지질공학
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• 제24권2호
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• pp.217-225
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• 2014

대규모 수막재배 시설은 동절기 수막재배 기간 동안 군집 취수정의 영향으로 지하수위가 하강하고 이로 인해 지하수 취수량 확보에 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 동절기 수막재배지역에서의 집중취수에 따른 정밀한 지하수위 변화 분석을 수행하고자 한다. 대상지역인 청원군의 수막재배지역을 포함한 소유역의 지하수 유동을 모의하기 위해 3차원 유한차분모형인 MODFLOW를 구축하였으며, 중요한 입력자료인 지하수 함양량 시계열 자료는 유역수문모형 SWAT모형을 이용하여 구하였다. 여기에 수막재배지의 일최저기온과 취수가동시간과의 관계를 통해 지하수 이용량을 추정한 선행 연구(Moon et al., 2012)를 참고하여 취수계획을 수립, 지하수 모델링에 반영하였다. 부정류 모델링의 적합도를 평가하기 위해 동절기의 모의된 지하수위 강하 패턴을 관측지하수위 자료와 비교하였다. 모델링 기간은 수막재배가 본격적으로 이루어지는 2012년 11월부터 2013년 3월까지의 107일간으로 정하였다. 모의결과 동절기 지하수위 관측값과 비교적 유사한 지하수 하강을 재현할 수 있었고, 일최저기온을 이용한 취수계획방식이 다른 수막재배지역의 지하수 유동해석에도 적용가능할 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.935-946
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• 2006

본 연구에서는 도시하천의 건천화 방지를 위한 지속가능한 수자원계획을 수립하기 위한 절차를 Heathcote가 제안한 다음과 같은 7단계를 토대로 제시하였다. 단계별 절차는 (1) 유역의 물순환 관련 요소 파악, (2) 문제점 도출 및 우선순위의 결정, (3) 분명하고 구체적인 목표의 설정, (4) 모든 대안의 제시, (5) 가능한 대안의 선별, (6) 선별된 대안의 효과분석, (7) 최종대안의 수립으로 이루어져 있다. 대상 유역의 정량적인 평가를 위한 건천화 지수 산정(2단계)과 대안의 효과 평가(7단계)에 지속가능한 개발 개념인 PSR 모형을 사용하여 각각의 인자를 결정할 것을 제안하였으며, 정량적인 평가에는 복합계획법의 사용을 제안하였다. 구체적인 목표 설정(3단계)을 위해 국내에서 이수관리를 위해 고시하고 있는 하천유지유량을 PHABSIM과 갈수량 산정방식을 이용하여 결정하도록 하였으며, 대안들의 효과 분석(6단계)에는 정확한 연속유출모의뿐만 아니라 토지이용 변화, 저수지 건설 및 운영 등의 대안을 모의할 수 있는 SWAT과 같은 정밀한 수문모형을 제안하였다. 제안된 절차는 다음 논문을 통해서 안양천 중상류 유역에 적용될 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권11호
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• pp.923-934
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• 2006

본 연구는 SWAT모형을 이용하여 기상, 지하수 취수량, 토지이용 변화에 대한 건기 총유출량의 민감도를 제시하였으며 더 나아가 건기의 총 유출량을 추정하기 위해 건기 총강우량, 전 우기 총강우량, 평균 일 최대온도, 일평균 태양복사량과 같은 기상 변수들과 지하수 취수량 및 도시면적 비율을 이용하여 회귀식을 도출하였다. 도출된 식을 이용하여 기후변화에 대한 건기 총유출량 변화를 살펴보기 위하여 온도와 강우량의 변화에 대한 건기 총유출량의 변화율을 제시하였는데 기후변화로 인해 온도가 상승할 경우 건기의 총 유출량은 감소하는 것으로 나타났다. 지하수 취수량은 총 유출량과 관계가 높은데 반해 토지이용 변화는 산간유역인 대상유역의 경우 크게 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 본 연구에서 제안된 식은 기저유출에 영향을 크게 미치는 강우와 기온 및 태양복사량을 포함하는 기상상태, 지하수 취수량, 도시면적 비율을 변수로 갖는 식이므로 기후변화를 비롯한 유역의 다양한 수문학적 변화에 대해 대상유역의 미래 건기의 수자원 확보량을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제53권6호
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• pp.75-84
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• 2011

The objective of this study is to evaluate the hydrologic impacts of climate and land use changes in a rural small watershed. HadCM3 (Hadley Centre Coupled Model, ver.3) A2 scenario and LARS-WG (Long Ashton Research Station - Weather Generator) were used to generate future climatic data. Future land use data were also generated by the CA-Markov (Cellular Automata-Markov) method. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used to evaluate hydrologic impacts. The SWAT model was calibrated and validated with stream flow measured at the Baran watershed in Korea. The SWAT model simulation results agreed well with observed values during the calibration and validation periods. In this study, hydrologic impacts were analyzed according to three scenarios: future climate change (Scenario I), future land use change (Scenario II), and both future climate and land use changes (Scenario III). For Scenario I, the comparison results between a 30-year baseline period (1997~2004) and a future 30-year period (2011~2040) indicated that the total runoff, surface runoff, lateral subsurface runoff, groundwater discharge, and evapotranspiration increased as precipitation and temperature for the future 30-year period increased. The monthly variation analysis results showed that the monthly runoff for all months except September increased compared to the baseline period. For Scenario II, both the total and surface runoff increased as the built-up area, including the impervious surface, increased, while the groundwater discharge and evapotranspiration decreased. The monthly variation analysis results indicated that the total runoff increased in the summer season, when the precipitation was concentrated. In Scenario III, the results showed a similar trend to that of Scenario II. The monthly runoff for all months except October increased compared to the baseline period.

• 한국관개배수논문집
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• 제13권2호
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• pp.262-273
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• 2006

The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model has been widely used in hydrology and sediment simulation worldwide. In most cases, the SWAT model is first calibrated with adjustments in model parameters, and then the validation is performed. However, very little study regarding the effects on SWAT estimation of subwatershed delineation was performed. Thus, the SWAT model was applied to the Doam-dam watershed with various threshold values in subwatershed delineation in this study to examine the effects on the number of subwatershed delineated on SWAT estimation. It was found the flow effect of subwatershed delineation is negligible. However there were huge variations in SWAT estimated sediment, T-N, and T-P values with the use of various threshold value in watershed delineation. Sometimes these variations due to watershed delineation are beyond the effects of parameter adjustment in model calibration and validation. The SWAT is a semi-distributed modeling system, thus, the subwatershed characteristics are assumed to be the same for all Hydrologic Response Unit (HRU) within that subwatershed. This assumption leads to variations in the SWAT estimated sediment and nutrient output values. Therefore, it is strongly recommended the SWAT users need to use the HUR specific slope length and slope value in model runs, instead of using the slope and the corresponding slope length of the subawatershed to exclude the effects of the number of subwatershed delineated on the SWAT estimation.

• 한국농공학회논문집
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• 제59권6호
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• pp.9-18
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• 2017

The objective of this study was to estimate the climate change impact on inflow to Namgang Dam using SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model. The SWAT model was calibrated and validated using observed flow data from 2003 to 2014 for the study watershed. The $R^2$ (Determination Coefficient), RMSE (Root Mean Square Error), NSE (Nash-Sutcliffe efficiency coefficient), and RMAE (Relative Mean Absolute Error) were used to evaluate the model performance. Calibration results showed that the annual mean inflow were within ${\pm}5%$ error compared to the observed. $R^2$ were ranged 0.61~0.87, RMSE were 1.37~7.00 mm/day, NSE were 0.47~0.83, and RMAE were 0.25~0.73 mm/day for daily runoff, respectively. Climate change scenarios were obtained from the HadGEM3-RA. The quantile mapping method was adopted to correct bias that is inherent in the climate change scenarios. Based on the climate change scenarios, calibrated SWAT model simulates the future inflow and evapotranspiration for the study watershed. The expected future inflow to Namgang dam using RCP 4.5 is increasing by 4.8 % and RCP 8.5 is increasing by 19.0 %, respectively. The expected future evapotranspiration for Namgang dam watershed using RCP 4.5 is decreasing by 6.7 % and RCP 8.5 is decreasing by 0.7 %, respectively.