• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.915-927
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• 2004

남한강 수계를 대상으로 대표 어종의 하천 어류 서식처 환경에 대한 서식처 적합도 기준을 작성하고, 어류 서식을 위한 최적유량의 산정방법을 확립하기 위하여, 생태학적 접근 방법 중 어류서식처 환경평가방법의 한가지인 점유량점증론적방법론(IFIM)의 물리적서식처모의시스템(PHABSIM)을 적용하여 어류서식처 보호 및 유지를 위한 최적유량을 산정하였다. 서식처 평가에 요구되는 수리인자의 모의를 위해 2차원 동수역학적 모델을 이용하였으며, 현장조사를 실시하여 대표어종으로 선정된 피라미의 단일변량곡선법을 적용한 서식처 적합도 기준을 작성하였다. 이러한 결과를 토대로 유황변화에 어류 서식환경이 가장 민감하게 반응하는 여울 구간과 여울이 형성되지 않음으로서 어류의 서식처 평가의 고려대상에서 제외되었던 본류 구간을 동시에 모의하여 상$\cdot$하류간의 수문학적 물질균형이 이루어짐을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.589-589
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• 2015

물은 인간생활에 있어 반드시 필요한 존재이다. 용수 수요량은 도시화로 인한 인구증가와 기상 이상화 현상으로 인해 점증되고 있는 실정이다. 특히 우리나라의 연평균강우량 2/3가 6, 7, 8월에걸쳐 3개월 동안의 강우량에 따라 가뭄빈도가 잦아지고 있어 이에 대한 피해는 앞으로 증가될 것으로 예상되어지고 있다. 실제로 2012년 5 ~ 6월 충남 서부지역에서는 예년평균의 20%로 관측되어 전국최대의 가뭄피해가 발생하였다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 방법으로 수자원의 안정적인 확보와 하천의 효율적인 이용 및 보전계획 등에 대한 관심이 증가되어지고 있다. 이러한 실정을 고려하여 한국건설기술연구원과 SEI-B(Stockholm Environment Institute-Boston Center)가 공동으로 개발한 통합수자원평가계획모형인 K-WEAP(Korea-Water Evaluation And Planning System) 을 이용하여 물수지 분석하였다. 본 연구에서는 K-WEAP 모형을 이용하여 금강유역의 물수지 분석을 기존 수자원장기종합계획의 중권역 단위의 물수지 분석에서 시군 행정구역단위로 분석을 통한 구체적인 공급방안 제시하였다. 이 때 이용된 권역별 유출량 자료는 강우-유출 모형인 Tank 모형을 통해 산정하였으며, 네트워크는 시군 행정구역단위 모의 목적에 따라 구현하여 적용하였다. 물수지 계산시간 간격은 최대 갈수년 1967년을 설정하여 목표연도 2025년까지 총 45년간 반순단위로 물수지 분석을 수행하였다. 개선된 물수급 분석 방안에 의한 산정결과 생공용수의 지역적 물수급 불균형과 농업용수의 월별 물부족량이 발생하는 것으로 검토되어 가뭄에 대비한 중장기적 이수전략, 다양한 수원을 이용한 수자원 안정성을 확보하는데 필요한 참고자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.403-403
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• 2023

도시화로 인한 생활, 공업, 농업용수의 수요는 증가하지만, 이를 해결하기 위한 댐 건설은 생태계의 단절, 수몰 지역 생성 등의 이유로 비판적인 여론이 많아 신규 수자원 확보가 어려워지고 있다. 따라서 우리는 신규 수자원을 확보하기보다 기존 수자원의 물관리 체계를 개선하고 합리적인 물 배분 기술을 개발할 필요가 있다. 이중 농업용수의 회귀 수량에 대하여 알아볼 필요가 있다. 수리 시설물에서 공급된 농업용수는 전량 작물에 의해 소비되는 것이 아니며, 포장으로 공급되지 않고 용수로를 통해 배수되기도 한다. 포장으로 공급된 수량은 물꼬를 넘어 배수되기도 하고, 일부는 침투되어 지하수를 통해 흘러나가기도 한다. 이 와 같이, 농업용수 공급량 중 소모되지 않고 하천으로 유입되는 수량을 관계 회귀 수량이라 한다. 따라서 본연구에서는 농업에 소모되지 않고 하천으로 유입되는 회귀수량을 정확히 조절할 수 있도록 농업용수 회귀수량을 계산하는 모델을 구현하였다. SWMM(Storm Water Management Model)은 도로, 도랑, 관로, 초지 등 주로 도시지역의 강우-유출-지표면 유출을 해석하는 모델이며 농지의 수로네트워크 특성을 잘 반영할 수 있다는 장점이 있다. 이번 연구에서는 용수로를 개수로로 고려하여 테스트베드 모형을 구축할 것이다. SWMM은 농업용수 물순환 모의를 위해 이미 활용되고 있으나 논에서의 증산량이 미반영되며 수혜지역 내의 지하수위가 미반영 되는 등 정확한 물순환 모의를 위해서 한계점 개선이 필요하다. 이 한계점 개선을 위해서 회귀수량 공식을 c언어로 구현 후 EPA SWMM의 소스코드를 활용하여 회귀수량 추정이 가능한 SWMM을 구현하였다. 해당 연구를 통해 농업용수의 회귀수량을 계산하여 정확한 물수지 분석이 가능하여 농업지역의 수자원 확보에 도움을 줄 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.513-513
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• 2022

국가물관리기본법에 의거하여 통합물관리 정책에 부합하는 농어촌용수 계획 및 관리 요구에 따른 유역 및 용수구역 단위의 물관리 필요하며, 국가수자원계획의 물수급 정책 수립시 농업용수의 공급, 이용 및 관리 특성 고려되어야 한다. 현재 농업용수는 개수로 방식 용수공급체계 및 수문 직접조작에 의한 용수배분체계로 공급량 대비 사용량(벼의 생육에 사용된 수량)의 비율이 48%에 불과하고, 농경지 상류와 하류의 공급량 차이가 크게 발생하며, 경지면적 감소가 공급 필요량 감소로 연결되지 않는다. 현재 국가유역수자원모델 (K-WEAP, K-MODSIM)은 모델이 가진 분석 능력의 한계로 인하여 농업용수 물수급 해석에 왜곡이 발생하기 때문에, 농업용수 특성이 반영된 농업용수 수요·공급 표준화 모형이 필요하다. 본 연구에서는 기존 유역물수지모델 현황 및 농업용수 적용의 한계점을 파악하고, 농업용수의 공급 및 이용을 고려한 유역 물수지 모형 개발을 목표로 한다. 기존 농업용수 물수지 분석은 순물소모량 개념 적용에 따른 회귀수량 획일화와 이에 따른 공급량 왜곡, 유역내 복잡하고 다양한 농업용수 공급체계를 하나의 가상저수지로 단순화 함으로서 유역내 들녘별 농업용수 과부족 분석 불가능, 하천과 저수지 공급 우선순위 현장과 불일치, 노후된 기초자료 등의 한계가 존재하며, 이를 위한 개선방안을 도출하고자 한다. 또한, 농업용수 회귀수량의 경우 실측기반의 회귀수량 산정 방법을 제시하고자 하며, 단일 수원공 및 복합 수원공의농업용수 물수지 분석 방법을 개발하고자 한다. 본 연구의 목적은 농업용수 물수급 특성이 국가수자원계획에 반영할 수 있도록 기본 수자원모델(K-MODSIM)과 연계가능한 농업용수 표준 모형개발로써, 향후 국가수자원계획(국가물관리기본계획, 전국하천유역수자원관리계획, 농어촌용수이용 합리화계획 등) 수립에 반영될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.329-329
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• 2022

Accurate characterization of terrestrial precipitation variation from high spatial resolution satellite sensors is beneficial for urban hydrology and microscale agriculture modeling, as well as natural disasters (e.g., urban flooding) early warning. However, the widely-used top-down approach for precipitation retrieval from microwave satellites is limited in several hydrological and agricultural applications due to their coarse spatial resolution. In this research, we aim to apply a novel bottom-up method, the parameterized SM2RAIN, where precipitation can be estimated from soil moisture signals based on an inversion of water balance model, to generate high spatial resolution terrestrial precipitation estimates at 0.01º grid (roughly 1-km) from the C-band SAR Sentinel-1. This product was then tested against a common reanalysis-based precipitation data and a domestic rain gauge network from the Korean Meteorological Administration (KMA) over central South Korea, since a clear difference between climatic types (coasts and mainlands) and land covers (croplands and mixed forests) was reported in this area. The results showed that seasonal precipitation variability strongly affected the SM2RAIN performances, and the product derived from separated parameters (rainy and non-rainy seasons) outperformed that estimated considering the entire year. In addition, the product retrieved over the mainland mixed forest region showed slightly superior performance compared to that over the coastal cropland region, suggesting that the 6-day time resolution of S1 data is suitable for capturing the stable precipitation pattern in mainland mixed forests rather than the highly variable precipitation pattern in coastal croplands. Future studies suggest comparing this product to the traditional top-down products, as well as evaluating their integration for enhancing high spatial resolution precipitation over entire South Korea.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권6호
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• pp.173-183
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• 2015

The aim of this study was to develop a soil moisture simulation model equipped with meteorological data enhanced by WRF (Weather Research and Forecast) model, and this soil moisture model was applied for quantifying soil moisture content and irrigation requirement. The WRF model can provide grid based meteorological data at various resolutions. For applicability assessment, comparative analyses were conducted using WRF data and weather data obtained from weather station located close to test bed. Water balance of each upland grid was assessed for soils represented with four layers. The soil moisture contents simulated using the soil moisture model were compared with observed data to evaluate the capacity of the model qualitatively and quantitatively with performance statistics such as correlation coefficient (R), coefficient of determination (R2) and root mean squared error (RMSE). As a result, R is 0.76, $R^2$ is 0.58 and RMSE 5.45 mm in soil layer 1 and R 0.61, $R^2$ 0.37 and RMSE 6.73 mm in soil layer 2 and R 0.52, $R^2$ 0.27 and RMSE 8.64 mm in soil layer 3 and R 0.68, $R^2$ 0.45 and RMSE 5.29 mm in soil layer 4. The estimated soil moisture contents and irrigation requirements of each soil layer showed spatiotemporally varied distributions depending on weather and soil texture data incorporated. The estimated soil moisture contents using weather station data showed uniform distribution about all grids. However the estimated soil moisture contents from WRF data showed spatially varied distribution. Also, the estimated irrigation requirements applied WRF data showed spatial variabilities reflecting regional differences of weather conditions.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권5B호
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• pp.459-469
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• 2010

본 연구에서는 GIS 공간자료(수치표고모델, 토지이용도, 토양도)와 Terra MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상에 의한 식생활력도를 이용하여 유역의 일단위 유출량을 모의하는 격자기반의 분포형 일유출 모형을 개발하고 그 적용성을 평가하였다. 모형은 격자단위로 지표유출, 중간유출 및 기저유출, 증발산량 그리고 토양수분의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있다. 모형은 크게 유출, 증발산, 토양수분의 3개 주요모듈로 구성하였다. 유출은 강우전의 토양수분을 추적하여 지표하 저류능을 계산하므로서, 총 유출체적에서 각 유출량을 배분하는 감수곡선을 도입하여 모의하도록 하였으며, 증발산은 MODIS 엽면적지수(Leaf Area Index; LAI)를 고려한 Penman-Monteith 증발산량을 산정하도록 하였다. 매일의 토양수분은 전일의 토양수분에서 당일의 유출량과 증발산량을 계산하는 물수지 방정식을 이용하여 추적하도록 하였다. 이 모형에 대한 적용성 평가는 유역면적 930 $km^2$의 용담댐 유역을 대상으로 수행하였다. 공간해상도를 1 km로 맞춘 GIS 입력자료(토지피복도, 토양도, 경계자료 등)와 RS 입력자료(LAI)를 구축하였으며, 2000년부터 2008년까지의 기상자료를 수집하여 IDW 방법으로 공간분포화 하여 모형에 적용하였다. 검보정은 유역 출구 지점의 유출량 자료를 모의치와 비교하여 수행되었고, 보정결과에 따른 모형의 적합성과 상관성을 판단하기 위한 목적함수로는 결정계수($R^2$)와 평균제곱근오차 (RMSE : Root Mean Square Error)를 사용하였으며, 모형의 효율성 검증을 위해 Nash와 Sutcliffe(1970)가 제안한 모형 효율성 계수를 사용하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.78~0.93로 모의치가 실측치의 경향을 잘 표현하는 것으로 나타났다. 유출량 분포도는 강우와 토양에 매우 민감하게 모의 되었다.

• 농촌계획
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• 제23권1호
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• pp.85-96
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• 2017

Existing agricultural reservoirs are considered as alternative source for the water welfare of rural area. In this study, domestic water supply potential of 476 reservoirs, which has storage capacity more than one million cubic meter, out of 3,377 agricultural reservoirs managed by Korean Rural Community Corporation (KRC) were investigated. Among them water quality of 136 reservoirs met the criteria of domestic water source which show less than COD 3 ppm. Available amount for domestic water of reservoirs, which meet the water quality, for ten year return period of drought was analyzed with reservoir water balance model. The results showed that 116 reservoirs has potential for supplementary domestic water supply while satisfying irrigation water supply. Finally, economic analysis using Net Present Value (NPV), Benefit-Cost (B/C) ratio, Internal Rate of Return (IRR), and Profitability Index (PI) methods was also conducted. The analysis showed that 19 reservoirs satisfied economic feasibility when water is provided from reservoir outlet but only 9 reservoirs meet the economic feasibility if water delivered from a reservoir to treatment plant by newly built conveyance canal. In order to supply the domestic water through the agricultural reservoirs managed by KRC, it is necessary to flexibly interpret and operate the 'Rearrangement of Agricultural and Fishing village Act'. Also, it is reasonable to participate in the water service business when there is a supply request from other Ministries. In addition, the KRC requires further effort to change the crop system for saving water and improve efficiency of irrigation systems.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.232-232
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• 2019

The persistence of drought periods and water scarcity is a growing public concern, as climate change projections indicate a more critical scenario in the future. The sustainability of water resources for the increasing population, and to ensuring crop production will unarguably be a daunting task for the water resources managers, with a projected 9.8 billion people by 2050 as well as the need to increase food production by 70 to 100%. Consequently, there is a need for significant irrigation water use for more crop production in the face of stiff competition among water users. However, the available natural resources are already over-constrained, and the allocation of more resources for food production is not feasible. Currently, about two-thirds of global water withdrawer is used by the agricultural sector while 48% of water resources in Korea is used for agricultural production. Despite the apparent ecological deficit and unfavorable conditions of resources utilization, a staggering amount of food waste occurs in the country. Moreover, wastage of food translates to waste of all the resources involved in the food production including water resources. Food waste can also be considered a serious potential for economic and environmental problems. Hence, exploring an alternative approach to efficient resources utilization in a more sustainable way can ensure considerable resources conservation. We hypothesized that reducing food waste will decline the demand for food production and consequently reduce the pressure on water resources. We investigated the food wastage across the food supply chain using the top-down datasets based on the FAO mass balance model. Furthermore, the water footprint of the estimated food wastage was assessed using the representative of selected food crops. The study revealed that the average annual food wastage across the food supply chain is 9.05 million tonnes, signifying 0.51 kg/capita/day and 48% of domestic food production. Similarly, an average of 6.29 Gm3 per annum of water resources was lost to food wastage, which translates to 40% of the total allotted water resources for agriculture in the country. These considerable resources could have been conserved or efficiently used for other purposes. This study demonstrated that zero food waste generation would significantly reduce the impact on freshwater resources and ensure its conservation. There is a need for further investigation on the food waste study using the bottom-up approach, specifically at the consumer food waste, since the top-down approach is based on estimations and many assumptions were made.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.408-408
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• 2019

The persistence of drought periods and water scarcity is a growing public concern, as climate change projections indicate a more critical scenario in the future. The sustainability of water resources for the increasing population, and to ensuring crop production will unarguably be a daunting task for the water resources managers, with a projected 9.8 billion people by 2050 as well as the need to increase food production by 70 to 100%. Consequently, there is a need for significant irrigation water use for more crop production in the face of stiff competition among water users. However, the available natural resources are already over-constrained, and the allocation of more resources for food production is not feasible. Currently, about two-thirds of global water withdrawer is used by the agricultural sector while 48% of water resources in Korea is used for agricultural production. Despite the apparent ecological deficit and unfavorable conditions of resources utilization, a staggering amount of food waste occurs in the country. Moreover, wastage of food translates to waste of all the resources involved in the food production including water resources. Food waste can also be considered a serious potential for economic and environmental problems. Hence, exploring an alternative approach to efficient resources utilization in a more sustainable way can ensure considerable resources conservation. We hypothesized that reducing food waste will decline the demand for food production and consequently reduce the pressure on water resources. We investigated the food wastage across the food supply chain using the top-down datasets based on the FAO mass balance model. Furthermore, the water footprint of the estimated food wastage was assessed using the representative of selected food crops. The study revealed that the average annual food wastage across the food supply chain is 9.05 million tonnes, signifying 0.51 kg/capita/day and 48% of domestic food production. Similarly, an average of $6.29Gm^3$ per annum of water resources was lost to food wastage, which translates to 40% of the total allotted water resources for agriculture in the country. These considerable resources could have been conserved or efficiently used for other purposes. This study demonstrated that zero food waste generation would significantly reduce the impact on freshwater resources and ensure its conservation. There is a need for further investigation on the food waste study using the bottom-up approach, specifically at the consumer food waste, since the top-down approach is based on estimations and many assumptions were made.