• 한국수자원학회논문집
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• 제42권1호
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• pp.21-31
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• 2009

지표수-지하수 상호작용의 특성과 강도 및 방향은 지하수두, 수리전도도와 하상지형에 의해 영향을 받게 된다. 이러한 요소들은 공간적으로 매우 불균질하여 결과적으로 상호작용은 유역 전체 물수지에도 영향을 준다. 그러나 지표수-지하수 상호작용의 시공간적인 범위나 강도에 관한 조사 및 연구는 매우 제한적이며 대개 작은 하천 구간의 단면해석으로만 치우쳐 유역기반의 지표수-지하수 상호작용에 대한 포괄적인 연구가 필요한 시점이다. 본 연구에서는 완전연동형 지표수-지하수 결합모형인 SWAT-MODFLOW를 안양천 유역에 적용하여 하천과 대수층의 상호작용의 범위와 강도를 분석하였다. 분석결과 안양천 유역은 강수집중 기간을 제외하면, 연중 기저유출의 공급으로 인해 이득하천의 특성을 잘 나타내는 것으로 나타났으며, 지표수-지하수 상호작용의 영향범위는 표고가 낮은 하류로 갈수록 점점 커지는 것으로 확인되었다.

• 농업과학연구
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• 제36권1호
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• pp.99-109
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• 2009

논산시의 논산천 도심구간의 하천유지유량을 확보하기 위해 상류의 계룡지, 경천지, 대둔지와 탑정지 등을 증고하여 저수량을 확보하는 시나리오별로 상류의 저수지 군을 직렬, 병렬 연계 운영을 고려하여 논산 지점의 유량을 1966년부터 2007년까지 일별로 모의하여 유황을 분석하고 유지유량의 증가 효과를 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 유역 내 하천유량의 관측자료가 없어 유입량을 DAWAST 모형에 의하고 관개용수를 공급할 때 탑정지의 저수량 변화를 모의하여 관측-모의의 저수량 오차를 목적함수로 함으로써 모형 매개변수를 구해 적용한 결과 Nash-Schcliffe 모형효율은 0.661, 관측-모의 저수량의 등가선의 결정계수는 0.666로 되는 모형의 검증을 거쳐 저수지 유입량, 하천유량 모의에 사용하였다. 둘째, 계룡지 2 m, 5 m, 대둔지 5 m, 탑정지 1 m 등을 증고하는 시나리오를 설정하였고, 상류 저수지에 의한 저수량 확보 시나리오별로 단일 및 연계 저수지 운영을 모의한 결과 하천유지유량을 연평균 최대 59.85백만 $m^3$까지 공급할 수 있는 것으로 분석되었다. 셋째, 논산 지점의 하천 유황은 갈수량 기준으로 저수지를 증고하지 않은 현재 상태는 $1.086m^3/s$이었으나 대둔지가 준공되면 $1.809m^3/s$로 증가되고, 계룡지를 2 m, 5 m로 증고하면 각각 $1.841m^3/s$, $1.862m^3/s$로 증가되고, 추가로 탑정지를 1 m 증고하면 각각 $1.978m^3/s$, $2.011m^3/s$로 증가되고, 추가로 대둔지를 5 m 증고하면 각각 $2.183m^3/s$, $2.218m^3/s$ 증가되는 것으로 분석되었다. 요약하면 계룡지를 2 m, 대둔지를 5 m, 탑정지를 1 m 각각 증고하여 17.132백만 $m^3$의 저수량을 추가로 확보함으로써 논산 지점의 하천유지유량을 현재의 2배 정도로 증가시킬 수 있다는 결과를 얻었다.

• 생태와환경
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• 제40권1호
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• pp.155-162
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• 2007

산림 수자원의 효율적인 관리를 위해서는 산림유역에서 발생하고 있는 수문현상에 대한 정확한 정보가 필요하다. 본 연구에서는 수문모형을 이용하여 산림유역의 식생 및 지형에 따른 수문반응을 해석하였다. 이를 위하여 결정론적, 총괄형 모형인 BROOK90모형을 선정하였으며, 산림소유역인 북문골 유역(15ha)에서 측정된 일별 하천유량 자료를 이용하여 모형의 매개변수 보정과 검증을 실시하였다. 북문골 소유역의 실측 유출량과 BROOK90모형에 의해 추정된 일별 평균 유출량의 편차는 모형의 보정기간에 대하여 -1.7%이었으며, 검증기간에 대해서는 4.6%로 나타났다. 한편, 월 평균 유출량의 상관계수와 모형효을을 이용하여 모형의 적용성을 분석하였다. 보정기간에 대한 상관계수와 모형효율은 각각 0.922와 0.847이었으며, 검증기간에 대해서는 그 값이 각각 0.941, 0.871로 나타났다. 북문골 소유역의 일별 유출량 자료를 이용하여 BROOK90모형의 적용한 결과, BROOK90모형은 우리나라와 같이 사면의 경사가 급하고 토층이 얕은 산림유역의 유출량 추정에 잘 활용될 수 있으며, 벌채나 기후변화 등에 따른 산림유역의 수문반응을 평가하는 도구로 활용할 수 있을 것으로 보인다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권2호
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• pp.85-96
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• 2019

일사량은 자연 생태계와 농업 생태계에서 에너지 수지와 물 순환을 추정하는데 중요한 변수이다. 일별 일사량을 추정하기 위해 심층 신경망(DNN) 모델이 개발되었다. 일조시간 등의 변수보다 기상 관측소에서의 가용성이 더 높은 온도와 강수량이 심층 신경망 모델의 입력 자료로 사용되었다. five-fold crossvalidation 을 사용하여 심층 신경망을 훈련시키고 검증하였다. 국내 15 개의 기상 관측소에서 30 년 이상 장기간의 기상 자료가 수집되었다. Cross-validation을 통해 얻어진 심층 신경망 모델은 수원 지역 기상 관측소의 일별 일사량 추정치에 대해 비교적 작은 RMSE($3.75MJ\;m^{-2}\;d^{-1}$) 값을 가졌다. 심층 신경망 모델은 수원 지역 기상 관측소의 일사량의 변위의 약 68%를 설명했다. 1985 년과 1998 년의 일사량 관측값은 일조시간에 비해 상당히 낮은 값이 관측되었다. 이는 후속 연구에서 일사량 관측 데이터의 품질 평가가 필요할 것임을 시사했다. 해당 연도의 데이터를 분석에서 제외했을 때, 심층 신경망 모델의 추정값은 통계적 수치가 약간 높게 나타났다. 예를 들어, $R^2$ 와 RMSE 의 값은 각각 0.72 와 $3.55MJ\;m^{-2}\;d^{-1}$ 이었다. 심층 신경망 모델은 기온과 강수량을 통해 일사량을 추정하는데 유용하며, 이는 미래 기후 시나리오 자료에 대해서 활용할 수 있을 것이다. 따라서, 공간에 대한 제약이 완화된 심층 신경망 모델은 작물 모델의 입력 자료로 일사량이 필요한 작물 생산성에 대한 기후 변화 영향 평가에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권5호
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• pp.19-32
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• 2007

우리나라에서 대표적으로 사용되어 온 지하수 함양량 산정방법은 지하수 감수곡선에 의한 기저유출분리법, 유역내의 집중형 개념모형에 의한 물수지 분석, 그리고 지하수위 변동곡선법으로 대별된다. 지하수 함양량은 기후조건, 토지이용 그리고 수문지질학적 불균질성에 따르는 시공간적인 변동성을 나타내므로 전술한 방법들은 이같은 특성을 다루기에는 많은 제약을 가진다. 이 같은 단점을 극복하기 위해 본 연구에서는 통합 지표수-지하수 모형인 SWAT-MODFLOW로부터 얻어진 물수지 성분을 기초로 한 새로운 함양량 추정방법을 제시하고자 한다. 하천변에 위치한 지하수위는 하천흐름과 유사한 동적변화를 나타내는 반면 보다 상류부에 위치한 지하수위는 강수에 대하여 일정한 지체현상을 나타낸다. 이와 같은 지하수위 변동의 특징은 함양의 물리적 특성과 관련되므로 이 같은 현상을 설명하기 위해서는 토양층을 통과한 물이 대수층 함양에 도달하는데 걸리는 시간적 지체를 설명하는 것이 필요하다. SWAT 모형에서는 주어진 날에 대해 물이 토양층을 통과하여 대수층으로 함양되는 과정을 설명하기 위해 지수형태의 감쇠가중함수를 가진 단일 저수지 저류 모듈을 사용한다. 그런데 이 모듈은 지체시간이 긴 경우나 추정된 함양의 시계열이 지하수위 시계열과 잘 맞지 않는 제한 사항을 가지므로, 본 연구에서는 비포화대를 통과하는 시간 지체를 보다 현실적으로 반영할 수 있는 다단 저수지 저류 추적 모듈을 개발하여 SWAT모형에 탑재하였으며, 이 모듈내의 시간지체와 관련된 매개변수는 관측지하수위와 모의 함양량의 상관관계를 검토함으로써 최적화가 이루어지도록 하였다. 본 연구방법의 최종 단계는 모의 지하수위와 관측 지하수위, 그리고 관측 유역유출량과 모의 유출량을 검증함으로써 종결된다. 새롭게 제안된 방법을 우리나라 미호천 유역에 적용하여 지하수 함양량의 시공간적 분포를 추정하였는데 제시된 방법이 유역 모형의 효율성과 지하수위 변동법의 정확성이라는 장점을 모두 가진 방법이어서 추정된 일 함양량은 수리지질학적 불균질성, 기후조건, 토지이용과 토양층과 대수층의 거동까지 반영한 매우 개선된 값으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제56권4호
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• pp.435-445
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• 2023

삼각주는 하천이 운반하던 퇴적물이 호수나 바다, 하천의 본류와 같은 상대적으로 저 에너지의 환경을 만나 쌓인 퇴적 지형이다. 그 중 하천의 합류 지역에 생긴 삼각주는 하천 기하와 수리학적 특성에 큰 영향을 줄 수 있기 때문에 하천 관리 및 연구에서 중요하게 다루어진다. 최근 낙동강 내 대규모 준설과 보 건설로 하천 합류 지역의 평형상태가 깨지고 있다. 하지만 하천의 자연 회복성으로 인한 지속적인 퇴적으로, 인위적인 준설 이전의 자연상태로 되돌아가고 있다. 시계열 관측 결과 합류 지역의 삼각주는 준설 이후 지속적으로 성장하다가, 일정 크기에 도달하면 전반적인 크기의 변화없이 소규모의 성장과 후퇴를 반복하는 동적 평형상태에 이른다. 본 연구에서는 합류 지역 삼각주가 지류의 유사량과 본류의 유량에 따라 체결된 동적 평형 상태에 도달한다는 가정을 바탕으로 합류 지역의 퇴적-침식 작용을 설명하는 모델을 개발하였다. 모델은 지류 공급 퇴적물의 퇴적과 본류로 인한 침식 작용, 두 가지 기작을 토대로 한다. 모델에 사용된 낙동강을 대표하는 침식 계수는 낙동강 내 주된 합류 지역을 이용하여 추정했다. 개발된 모델을 이용하여 지류 유사량과 본류 유량에 따른 합류 지역 삼각주 평형 위치의 민감도 분석을 수행했고, 이후 주된 합류 지역의 연평균 유량, 유사량 데이터를 활용하여 낙동강 합류부 삼각주들의 동적 평형 위치를 예측하였다. 마지막으로 감천-낙동강에 기록된 일별 유량과 유사량 데이터를 활용하여 감천-낙동강 삼각주의 발달에 대한 모의 실험을 진행하였다. 모델을 통해 각 합류부 삼각주의 형성 여부를 예측하였고, 감천-낙동강 삼각주의 거동의 경향 또한 잘 예측하였지만, 단순화 과정에서 발생한 오차와 한계로 인해 감천-낙동강 삼각주에서 실제 발생하는 후퇴를 정확히 예측하지는 못하였다. 본 연구 결과는 합류 지역을 통한 낙동강 본류의 유사 공급량에 대한 기초 정보를 제공하여 하천 정비 및 유지에 기초 모델로 사용할 수 있다.