• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.162-162
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• 2020

토양수분은 TDR(Time Domain Reflectometry)이나 Tensiometer 등의 장비를 이용하여 측정을 시행하고 있으나, 이를 위해서는 많은 인력과 경제적 자원이 소비될 뿐만 아니라 시공간적으로 측정할 수 있는 범위에 한계가 있다. 지상 관측의 대안으로 MIRAS(Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis)나 SMAP(Soil Moisture Active Passive), AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2) 등의 수동 마이크로파 위성 센서를 이용한 공간 토양수분 관측이 수행되었으나, 낮은 공간 해상도(9~36km)는 지역 규모의 토양수분 분포를 나타내기 충분하지 않고, 높은 불확실성을 내포하고 있다. 본 연구에서는 금강 상류의 용담댐 유역(930.0㎢)을 대상으로 Sentinel-1 C-band SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용한 토지 피복 및 토양 속성을 고려한 10m 해상도의 토양수분 산출을 수행하였다. 용담댐 유역은 산림 79.7%, 논 9.0%, 밭 5.4%, 주거지 2.9%의 토지 피복 비율을 가지며 토양은 사양토(66.6%)와 양토(20.9%)가 우세하다. Sentinel-1 C-band SAR 영상은 SeNtinel Application Platform(SNAP)을 이용하여 전처리 후, 후방산란계수로 변환하였다. 토양수분 알고리즘은 TU-Wien change detection algorithm과 Regression model을 활용하였고, 검증을 위한 실측 토양수분 자료는 한국수자원공사(K-water)에서 제공하는 5년(2014~2018)간의 토양수분 관측자료를 이용하였다. 산출된 토양수분은 결정계수(Coefficient of determination, R²) 및 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE)를 이용하여 실측 토양수분과 비교하였다. Sentinel-1 C-band SAR 영상을 이용한 고해상도의 토양수분 산출은 토지 피복 및 토양 속성을 고려한 지역 규모의 공간 토양수분 분포 및 시간적 변화를 표현 가능할 것으로 판단된다.

• 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.469-469
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• 2022

하구담수호는 하천의 종점에서 해양과 만나는 곳에 방조제를 건설해 담수를 유도하여 형성되는 인공호수이다. 유역 말단에 위치하기 때문에 유역에서 유출되는 모든 수자원을 확보할 수 있는 장점이 있지만, 유역에서 발생하는 오염물질이 모두 유입되고 인공적인 담수의 특성 때문에 수질이 악화되기 쉬운 조건을 지니고 있다. 담수호의 수질관리는 유입되는 오염물질의 양이 많고 담수된 수자원량도 많으므로 부분적인 방법으로는 개선이 어려우며, 유역과 호소를 포함한 종합적인 대책이 필요하다. 담수호의 수질관리대책 수립은 크게 상류 유역에 대한 대책과 호소에 대한 대책으로 구분된다. 대표적인 대책으로는 상류 유역의 하수처리장, 축사, 농경지 관리를 통한 배출부하량 감소와 호소 내 수질개선을 위한 습지, 저류지 건설 및 준설을 통한 내부부하 감소 등이 있다. 이처럼 담수호의 수질관리를 위해서는 상류 유역에서 호소까지 종합적으로 고려해야 한다. 본 연구에서는 유역모형과 호소모형의 연계를 통해 간월호 유역을 모의하였다. 유역모형은 HSPF(Hydrological Simulation Program-FORTRAN) 모형을 사용하였으며, 유역 내 3개의 하수처리장과 1개의 분뇨처리장을 고려하였으며, 4개 지점에 대하여 보정 및 검정을 시행하였다. 호소모형은 EFDC-WASP 연계모형을 이용하였으며, HSPF에서 모의 된 유입량과 호내 설치된 4개의 양수장, 배수갑문 운영일지를 고려하여 모의하였다. 호소 내 수질 측정지점에 대하여 T-N, T-P에 대하여 보정 및 검정을 수행하였다. 본 연구는 담수호 수질관리를 위한 분석시스템 구축으로 추후 대책에 따른 효과분석에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2022

A better approach for assessing meteorological drought occurrences is increasingly important in mitigating and adapting to the impacts of climate change, as well as strategies for developing early warning systems. The present study defines meteorological droughts as a period with an abnormal precipitation deficit based on monthly precipitation data of 18 gauging stations for the Han River watershed in the past (1974-2015). This study utilizes a Bayesian parameter estimation approach to analyze the effects of climate change on future drought (2025-2065) in the Han River Basin using the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) with four bias-corrected general circulation models (GCMs) under the Shared Socioeconomic Pathway (SSP)2-4.5 scenario. Given that drought is defined by several dependent variables, the evaluation of this phenomenon should be based on multivariate analysis. Two main characteristics of drought (severity and duration) were extracted from precipitation anomalies in the past and near-future periods using the copula function. Three parameters of the Archimedean family copulas, Frank, Clayton, and Gumbel copula, were selected to fit with drought severity and duration. The results reveal that the lower parts and middle of the Han River basin have faced severe drought conditions in the near future. Also, the bivariate analysis using copula showed that, according to both indicators, the study area would experience droughts with greater severity and duration in the future as compared with the historical period.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.510-511
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• 2022

물관리기본법의 시행 및 제1차 국가물관리기본계획의 이행에 따라 물관리 자료의 정보화 요구가 증가하고 있다. 과거 농업용수관리는 기초자료의 오류, 계측데이터의 부족 등이 한계점으로 지적되었으며, 과학화·표준화된 농업용수 물수급 분석 체계 구축 및 물정보의 정확성이 요구된다. 최근 통합물관리 국가정책 대응을 위한 물수급 분석 기반 마련을 목적으로 한국농어촌공사에서는 농업용수 용 배수 계통 정밀조사, 공간자료 재구축 등을 통한 농업용수 디지털 정보체계 구축 사업이 진행되고 있다. 연속수치지형도 및 토지피복, 스마트팜맵 등의 디지털 공간자료를 수집하고 현장조사와 영농조사를 바탕으로 최신화된 용배수계통도, 수혜면적 자료를 구축하였다. 본 연구에서는 디지털화한 용배수계통도를 이용하여 수리해석 모델 기초자료를 구축하고, 들녘단위 (주·보조수원, 저수지 및 양수장 등) 용수계통도 구현함으로써 수원공별 용수공급 네트워크를 분석하고자 한다. 농업용수 공급체계 반영이 가능한 EPA-SWMM (United States Environmental Protection Agency Storm Water Management Model)을 활용하여 다양한 물공급 시나리오를 적용하여 최적의 물관리 방안을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 경기도 안성시 고삼저수지를 대상으로 연속수치지형도, 농경지전자지도, 고해상도 DEM 등을 활용한 디지털 조사와 수로 표고, 길이 및 너비 등 현장조사를 수행하였으며, 현장 물관리 방안을 적용하여 물분배 모의가 가능한 EPA-SWMM 기반 수원공-용수로-수혜구역을 연결하는 용수공급 네트워크를 구축하였다. 농촌용수종합정보시스템 (Rural Agricultural Water Resource Information System, RAWRIS)에서 제공하는 계측 자료를 활용하여 관개기간의 강수량, 소비수량, 증발산량, 공급량 등을 적용하여 농업용수 공급량, 배분량을 추정하였다. 본 연구의 결과는 물관리 담당자에게 상세한 현행 용수공급량 및 용수공급체계 정보 제공과 향후 국가물관리기본계획, 농어촌용수이용합리화계획의 물수급 분석 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제66권4호
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• pp.1-15
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• 2024

In recent years, climate change has been responsible for unusual weather patterns on a global scale. Droughts, natural disasters triggered by insufficient rainfall, can inflict significant social and economic consequences on the entire agricultural sector due to their widespread occurrence and the challenge in accurately predicting their onset. The frequency of drought occurrences in South Korea has been rapidly increasing since 2000, with notably severe droughts hitting regions such as Incheon, Gyeonggi, Gangwon, Chungbuk, and Gyeongbuk in 2015, resulting in significant agricultural and social damage. To prepare for future drought occurrences resulting from climate change, it is essential to develop long-term drought predictions and implement corresponding measures for areas prone to drought. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Sixth Assessment Report outlines a climate change scenario under the Shared Socioeconomic Pathways (SSPs), which integrates projected future socio-economic changes and climate change mitigation efforts derived from the Coupled Model Intercomparison Project 6 (CMIP6). SSPs encompass a range of factors including demographics, economic development, ecosystems, institutions, technological advancements, and policy frameworks. In this study, various drought indices were calculated using SSP scenarios derived from 18 CMIP6 global climate models. The SSP5-8.5 scenario was employed as the climate change scenario, and meteorological drought indices such as the Standardized Precipitation Index (SPI), Self-Calibrating Effective Drought Index (scEDI), and Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) were utilized to analyze the prediction and variability of future drought occurrences in South Korea.

• 환경정책연구
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• 제10권1호
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• pp.49-70
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• 2011

농업 지역에서의 비점 오염원에 대한 기작과 발생을 해석하기 위해 많은 노력이 진행되고 있다. 또한 우리나라뿐 아니라 다른 나라에서도 수질 악화가 점점 심해지고 있는 것이 사실이다. 비점 오염물질은 직접유출과 기저유출로 분리되어 하천으로 이동된다. 보통 지하수는 지표수에 비여 수질이 양호하다고 여기지만 농업지역에서의 오염된 하천 주위의 지하수 오염은 심각할 수 있다. SWAT 모형은 용성 및 정확도가 높기 때문에 수문 및 수질 연구에 있어 국내외에서 널리 사용되고 있다. 하지만 SWAT 모형은 소유역별 수문학적 반응단위인 HRU를 이용하여 유역 내 수문 및 수질을 평가하는데, 소유역 내 HRU의 공간적인 정보를 표출하도록 되어 있지 않기 때문에 다양한 영농방법이 지표수 및 지하수에 미치는 영향을 공간적으로 분석하는 데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 SWAT 모형의 단점을 개선할 수 있는 SWAT HRU Mapping module을 개발하였으며 이를 횡계 2리 유역에 적용하여 지하수 함양량 및 대수층 유입 $NO_3-N$ 부하량 및 농도를 분석하였다. 이에 따라 농경지에서 대수층으로 유입되는 $NO_3-N$ 부하량이 산림에 비해 상당히 많은 것으로 분석되었다. 또한 같은 밭 지역이라고 해도 재배되는 작물의 종류 및 시비량 등에 따라 대수층으로 유입되는 오염부하에는 상당히 다른 영향이 있을 수 있으며, 재배작물과 토양 특성에 따라 $NO_3-N$이 대수층으로 유입될 것으로 판단된다. 본 연구에서 개발된 SWAT HRU Mapping module은 유역에서의 기저유출을 통한 오염원의 시공간적 분석을 하는 데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권3호
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• pp.344-350
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• 2004

본 연구는 혼합이온교환수지 캡슐이 수질 모니터링 도구로 활용가능한지를 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 수지의 질소$(NH_4\;^+-N,\;NO_3\;^--N)$와 인산$(PO_4\;^{3-}-P)$에 대한 물리적, 화학적 반응 특성을 구명하고, 현장적용시험을 수행하였다. 실험결과 유속이 증가함에 따라 수지의 이온 흡착량은 감소하였으며, 이온 종류에 따른 흡착량은 $NO_3\;^--N\;>\;NH_4\;^+-N\;>\;PO_4\;^{3-}-P$ 순으로 나타나 수지의 흡착 선택성과 일치하였다. 온도와 시간에 따른 이온의 농도 변화를 일차반응속도모델에 적용하였을 때, 반응비상수$({\kappa})$는 반응온도가 증가함에 따라 증가하였고, 이온의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 온도가 증가함에 따라 ${\Delta}H^{o\ddag}$값과 ${\Delta}G^{o\ddag}$값은 증가하였으나, $E_a$값과 ${\Delta}S^{o\ddag}$값은 감소하여 열역학 이론과 일치하였다. $E_a$는 $155.38{\sim}682.89\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}H^{o\ddag}$는 $153.03{\sim}680.54\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}S^{o\ddag}$는 $525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1},\;K^{-1}\;{\Delta}G^{o\ddag}$는 $525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1}$의 범위를 나타냈다. 현장적용시험에서 삽입시간과 수지흡착량의 관계는 Langmuir 형태를 따랐으며, 질소는 24시간 경과 후, 인산은 8시간 후에 의사평형에 도달하였다. 따라서 현장에서의 최대 삽입시간은 인산의 평형 도달시간과 하천 내 인산 농도에 의해 결정될 것으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 이온교환수지를 수질 중 질소와 인의 모니터링 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 실제 현장에 활용하기 위해서는 온도, 유속, 삽입시간 등의 인자와 하천수 내 이온조성과의 상관관계에 대한 규명과 경험상수의 도출이 필요할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제43권2호
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• pp.279-287
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• 2010

본 연구는 형산강 수계 6개 지점을 선정하고, 2009년 4월과 9월에 조사를 실시하여 이 화학적 수질, 물리적 서식지 분석을 통하여 어류 분포특성 및 생태 건강도를 진단하였다. 생물통합지수(Index of Biological Integrity, IBI) 모델 분석은 국내 하천의 특성에 맞게 수정 보완하여 8개 다변수 메트릭 모델을 이용하였고, 물리적 서식지 평가지수(Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI)분석은 11개의 다변수 메트릭 모델을 적용하였다. 형산강의 1, 2차 생태 건강도 조사 결과 평균 25.4(n=6)로 "보통상태" (C)로 나타났다. 1차 조사 결과 평균 25로 "보통상태" (C), 2차 조사 결과 평균 25.7로 "보통상태" (C)로 나타났다. 물리적 서식지 평가 결과 최상류 H1에서 150.5로 "양호상태" (B)로 나타났으며, 하류인 H6에서 76으로 "보통상태" (C)로 나타나 하류로 갈수록 감소하는 경향을 보였다. 이 화학적 수질 분석은 형산강 수계의 환경부 수질 측정망 자료 중 2000년부터 2009년까지 10년간의 자료를 이용하여 분석하였다. 형산강의 지난 10년간 평균 BOD 값은 2.4 $mgL^{-1}$ (범위: 0.3~13.8 $mgL^{-1}$)로서 우리나라 수질기준(2010년 1월의 환경부 기준고시)에 의거할 때 II (약간 좋음) 등급을 보였고, COD 역시 큰 변이를 보이며(범위: 0.6~12.8 $mgL^{-1}$), BOD와 유사한 경향을 보였다. TN의 평균값은 3.0 $mgL^{-1}$ (범위: 0.3~10.4 $mgL^{-1}$)이고, TN 역시 형산강이 경주시를 지나면서 TN이 증가한 후 감소하는 경향을 보였다. TP의 평균값은 103.5 ${\mu}gL^{-1}$(범위: 0~606 ${\mu}gL^{-1}$)로 TN과 비슷한 양상을 보였다. SS는 7.5 $mgL^{-1}$ (범위: 0.1~25.2 $mgL^{-1}$)로 하류로 갈수록 증가하는 경향을 보였다. 전체적으로 본류 지점은 하류로 갈수록 건강성이 악화되는 것으로 나타났는데 이는 경주시를 관통하면서 수질이 악화되었고, 생활하수, 산업폐수 및 분뇨처리수가 유입되어 이와 같은 결과가 나타난 것으로 사료되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제100권1호
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• pp.52-61
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• 2011

수변역을 구성하는 중요한 요소인 유목은 유역의 생태적 환경에 영향을 미치는 동시에 재해의 요인으로서 인간생활권에 악영향을 미치기도 한다. 그럼에도 불구하고 우리나라에서는 유목의 발생, 이동 및 체류특성에 대한 구체적인 연구가 진행되고 있지 않다. 따라서 이 연구에서는 산지계류에 있어서 유목체류의 종단적 분포의 이질성에 영향을 미치는 인자를 규명하고, 그에 따른 유목체류량의 변화를 해석하기 위해 강원도 인제군에 위치한 기룡산 유역을 대상으로 유목의 종단적 분포특성을 파악하였다. 조사 결과, 조사구간의 평균계폭, 직경 1 m 이상의 거력의 개수 및 이들 간의 상호관계가 유목체류량을 설명하는 최적의 예측자로서 나타났다. 일반적으로 산지계류에 분포하고 있는 거력은 유목의 이동을 방해하는 장해물로서 유목체류에 적절한 물리적 환경을 조성한다. 그러나 이 연구에서는 이러한 거력의 영향이 산지계류의 규모에 따라 다르게 나타나는 것으로 나타났다. 즉 계폭이 좁은 구간의 경우 산지계류 내에 분포하는 거력의 개수가 증가함에 따라 유목체류량 역시 지속적으로 증가한 반면, 계폭이 큰 구간의 경우 유목체류량에 미치는 거력의 개수의 영향이 작은 것으로 나타났다. 이는 계폭이 다른 두 지역에 있어서 동일한 양의 거력들이 존재할 경우 이들에 의한 계폭의 감소비율이 다르기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 이러한 유목의 종단적 분포특성 및 이에 영향을 미치는 생태적 물리적 환경을 고려한 계통적이고 체계적인 사방사업이 실시되어야 할 것이다.