• 한국습지학회지
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• 제25권2호
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• pp.121-131
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• 2023

본 연구에서는 토심 대신 유효토심을 사용함에 따라 발생하는 강우-유출 해석과정의 문제를 VIC(Variable Infiltration Capacity) 모형을 가지고 살펴보았다. 이러한 연구목적을 달성하기 위해 모형의 매개변수를 다음과 같이 결정하였다. 먼저, 가용한 수치 정보를 이용하여 결정할 수 있는 매개변수는 고정하였다. 직접유출 및 기저유출 등에 관여하는 매개변수는 VIC 모형의 추천값을 적용하였다. 토심의 경우 (1) 유효토심을 적용하는 경우, (2) 토양층 연직 구조 특성을 반영하여 유효토심의 1.5배를 적용하는 경우 및 (3) 유효토심의 1.25배를 가정한 토심을 적용하는 경우, (4) 유효토심의 2.0배를 가정한 토심을 적용하는 경우 총 4가지를 고려하였다. 본 연구는 한강 유역의 충주댐 유역 및 소양강댐 유역을 대상으로 1983년에서 2020년까지의 기간에 대해 모의를 수행하였다. 연구 결과, 토심 대신 유효 토심을 적용하는 경우 직접유출과 기저유출에는 정반대의 영향을 미치며, 직접유출에는 3% 이상의 증가, 기저유출에는 동일 규모의 감소가 발생하는 것을 확인하였다. 추가로 충주댐과 소양강댐 유역의 유효토심 추정에 있어 가장 큰 영향을 미치는 것은 암석노출지의 비중으로 나타났으며, 그 영향으로 두 유역의 직접유출률과 기저유출률의 차이가 크게 다른 것으로 확인할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제31권1호
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• pp.12-18
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• 2015

도시화는 자연적 물순환을 왜곡하고 다양한 오염물질을 배출하여 환경 및 생태계에 영향을 끼친다. 특히 도시화로 인한 수문특성의 변화는 지하수위 저하, 첨두유량 증가로 인한 도시홍수 유발, 비점오염물질 배출 부하량 증가 등의 영향을 끼치기에 한국을 비롯한 선진국에서는 강우유출수 관리방안으로 LID 적용을 국가적 목표로 하고 있다. 그러나 LID를 적용하였을 때의 수문학적 물순환 개선 및 환경적 효과에 대한 실험적 검증결과가 부족하여 LID의 적용과 확산이 낮은 수준이다. 따라서 본 연구에서는 LID 기술 중에서 침투도랑과 나무여과상자를 적용한 이후 수문학적 효과를 실험적으로 분석하였다. 본 연구에 적용된 침투도랑과 나무여과상자는 배수면적의 약 1%에 해당하는 면적을 가진 규모이며, 수문학적 효과 평가는 2010년 7월부터 2014년 7월까지 수행된 총 22회의 강우사상 모니터링 결과를 이용하였다. LID 적용 이후 침투와 저류로 인하여 첨두유량은 크게 감소하였으며, 첨두유량 발생시간도 크게 지체되는 것으로 나타났다. 또한 LID 시설의 침투와 저류기능은 강우유출수의 발생빈도, 유출발생시간 및 유출량을 크게 낮춘 것으로 나타나 LID 적용이 수문기능 회복에 크게 기여하는 것으로 분석되었다. 최대 첨두유량의 저감의 경우, 강우량이 30~40mm 정도일 때 침투도랑에서 약 61%였으며, 나무여과상자에서 33%였다. 이러한 연구결과로 볼 때 LID는 수문기능 개선에 크게 기여하는 것으로 평가되었으며, LID 설계시 저류능력과 배수면적이 중요한 설계인자가 될 수 있다는 결론을 도출하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제34권6호
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• pp.569-578
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• 2018

To minimize the negative alterations in hydrologic and water quality environment in urban areas due to urbanization, Low Impact Development (LID) techniques are actively applied. In Korea, LID facilities are classified as Non-point Pollution Reduction Facilities (NPRFs), and therefore they are evaluated using the performance evaluation method for NPRFs. However, while LID facilities are generally installed in small, distributed configuration and mainly work with the infiltration process, the existing NPRFs are installed on a large scale and mainly work with the reservoir process. Therefore, some limitations are expected in assessing both facilities using the same method as they differ in properties. To solve these problems, in this study, a new method for performance evaluation was proposed with focus on bio-retention LID facilities. EPA SWMM was used to reproduce the hydrologic and water quality phenomena in study area, and SWMM-LID module used to simulate TP interception performance by installing a bio-retention cell under various conditions through long-term simulations. Finally, an empirical formula for Load Capture Ratio (LCR) was derived based on storm water interception ratio in the same form as the existing method. Using the existing formula in estimating the LCR is likely to overestimate the performance of interception for non-point pollutants in the extremely low design capacity, and also underestimate it in the moderate and high design capacity.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.986-990
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• 2009

Using artificial rainfall simulator, the soil loss, which is deemed as most cause of muddy water problem among Non-point source(NPS) pollutant, was studied by the analysis of direct runoff flow, groundwater runoff, and groundwater storage properties concerned with rainfall intensity, slope of area, and land cover. The direct runoff showed increasing tendency in both straw covered and bared boxes which are 5%, 10%, and 20% sloped respectively. Also the direct runoff volume from straw covered surface boxes were much lower than bared surface boxes. It's deemed as that the infiltration capacity of straw covered surface boxes were increased, because the surface sealing by fine material of soil surface didn't occurred due to the straw covering. Under the same rainfall intensity and slope condition, 2.4 ${\sim}$ 8.2 times of sediment yield were occurred from bared surface boxes more than straw covered surface boxes. The volume of infiltrated were increased due to straw cover, the direct runoff flow were decreased with decreasing of tractive force in surface. To understand of relationship the rate of direct runoff flow, groundwater runoff, and groundwater storage by the rainfall intensity, slope, and land cover, the statistical test was performed. It shows good relationship between most of factors, expect between the rate of groundwater storage and rainfall intensity.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.1412-1419
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• 2005

Preventing the infiltration of rainwater into the landfill site is the main purpose of the final cover in landfill sites. Compacted clay layer or geomembrain have been used as a conventional landfill final cover. But they have several disadvantages when damages might occur due to puncturing, differential settlement and desiccation or freeze and thaw. For this reason, as an alternative method SRSL(Self Recovering Sustainable Liner) has been developed. Adopting the precipitation reaction of two chemical material, by forming precipitates that fill the pores, and lower the overall permeability of the liner. The advantage of this method is that when fracture of the liner occurs the remaining reactants of the two layers form precipitates that fill the fracture and recover the low permeability of the liner. In this study, the recovering ability of the SRSL with a crack due to the seasonal variation or differential settlements was investigated by permeability tests. And in order to estimate the durability of the SRSL after freeze/thaw and desiccation, uniaxial compression strength tests were performed.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.160-160
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• 2017

본 연구는 앙상블 칼만필터(Ensemble Kalman Filter)를 통해 인공위성 기반 토양수분 자료를 수문모형에 동화하여 단위 격자에 대한 수문인자를 산출하고자 한다. 수문모형은 Variable Infiltration Capacity(VIC) model을 대상으로 수행하였으며, 시범 유역으로는 소양강댐 유역을 선정하였다. 입력자료는 2007년 이후 8년간 자료를 수집하였으며, 2007-2010년 관측 유량 자료를 사용하여 모형을 보정하고, 2011-2014년 자료를 통하여 검증하였다. Isolated-Speciation Particle Swarm Optimization(ISPSO) 기법을 통하여 매개변수를 추정하였고, 보정기간 뿐 아니라 검증 기간에 대해서도 높은 모형효율성계수를 얻을 수 있었다. VIC 모형 자료 동화 대상 자료로는 AMSR2 위성 토양 수분 자료, 지상관측 토양수분 보간자료 및 조건부합성방법을 통한 위성/지점 융합 토양수분을 선정하였다. 위성 토양 수분 자료는 값을 과대 추정하는 경향이 있었으며, 지상관측 보간 자료는 유량이 큰 사상에 대한 첨두 유량을 과소 추정하는 경향을 보였다. 인공위성자료와 지상 자료를 합성한 조건부합성기법 토양수분자료는 더 정확한 추정이 가능하여 모의의 정확도가 향상되었다. 본 연구를 통해서 미계측 유역에 대해 격자별 수문기상인자 정보를 제공할 수 있으며, 데이터베이스를 구축하여 다양한 수문분석에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.282-282
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• 2016

지표수문해석모형이란 전 지구를 대상으로 수문해석 및 예측이 가능한 분포형 수문모형이다. 본 연구에서는 CSEOF(Cyclostationary Empirical Orthogonal Functions) 분석 방법을 이용하여 지표수문해석 모형 중 하나인 VIC(Variable Infiltration Capacity)모형의 토양수분 모의 성능을 평가해보고자 한다. 이를 위하여 먼저 남한에 대한 VIC 모형으로 모의한 토양수분 예측 결과와 관측자료를 수집하였다. 모의 성능 평가 기간은 1976년부터 2006년까지이다. 이후 본 연구에서는 수집된 VIC 모형의 예측 결과와 관측 자료에 대한 CSEOF 분석을 수행하여 각 자료의 월별 주된 변동 특성을 추출하였다. VIC 모형의 예측 결과와 관측자료의 상관관계는 CSEOF 분석 결과에 대한 Pattern Correlation으로 정량화되었다. 이와 더불어 본 연구에서는 모형의 모의 성능 평가에 주로 사용되는 NRMSE(Nomalized Root Mean Square Error)를 산정하여 예측 결과의 오차를 평가하였다. Pattern Correlation과 NRMSE를 모두 고려하여 VIC 모형의 성능을 평가해본 결과, 건기에 해당하는 기간과 우기에 해당하는 기간의 모의 성능이 다르게 나타났다. 본 연구의 결과는 추후에 지표수문해석 모형의 예측 결과를 이용하는 기후변화 관련 연구에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.301-301
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• 2018

본 연구에서는 위성 기반 토양수분 자료를 수문모형에 자료동화하여 격자 단위에서 수문기상인자를 산출하고 그 정확성을 평가하였다. 수문모형으로는 Variable Infiltration Capacity(VIC) model을 선정하여 국내 주요 8개 댐 유역에 구축하였으며, 입력자료는 2008년 이후 10년간 자료를 수집하였으며, 2008-2012년의 관측 유량 자료를 사용하여 모형을 보정하였다. 모형의 보정을 위해 Isolated-Speciation Particle Swarm Optimization(ISPSO) 기법을 적용하여 매개변수를 추정하였고, 2013-2017년의 관측유량 자료를 통하여 모형의 성능을 검증하였다. VIC 모형에 자료 동화한 토양수분 자료는 AMSR2 위성 토양 수분 자료와 지상관측 토양수분 자료를 합성한 자료를 사용하였으며, 인공위성자료와 지상 자료를 조건부합성기법으로 합성한 토양수분자료는 각 격자별 토양수분을 더 정확히 산정하여 자료동화시 모형의 모의 정확도가 향상되는 경향을 보였다. 본 연구결과는 지상관측자료를 통해 보정된 위성관측 토양수분자료를 자료동화하여 수문모형의 정확도를 향상시키고, 미계측 유역에 대한 향상된 수문기상인자 정보를 제공함으로써 다양한 수문분석의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권1호
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• pp.31-44
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• 2019

The main objective of this research is to develop a hydroclimate drought index (HCDI) using the gridded climate data inputs in a Variable Infiltration Capacity (VIC) modeling platform. Typical drought indices, including, Standardized Precipitation Index (SPI), Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), and Self-calibrated Palmer Drought Severity Index (SC-PDSI) in South Korea are also used and compared. Inverse Distance Weighting (IDW) method is applied to create the gridded climate data from 56 ground weather stations using topographic information between weather stations and the respective grid cell ($12km{\times}12km$). R statistical software packages are used to visualize HCDI in Google Earth. Skill score (SS) are computed to evaluate the drought predictability based on water information derived from the observed reservoir storage and the ground weather stations. The study indicates that the proposed HCDI with the gridded climate data input is promising in the sense that it can help us to predict potential drought extents and to mitigate its impacts in a changing climate. The longer term drought prediction (e.g., 9 and 12 month) capability, in particular, shows higher SS so that it can be used for climate-driven future droughts.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.187-187
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• 2021

최근 기후 변화로 인한 한반도의 극한 홍수 및 가뭄의 발생 빈도가 급증하고 있다. 이와 같은 이상 기후의 발생으로 연간 강수량의 편차가 더 커지면서 장래 물 부족 문제가 더욱 심화될 전망이다. 따라서 본 연구에서는 한강 유역의 수문 모형 구축을 통해 미래 물수지 변화를 정량적으로 예측함으로써 기후 변화가 한강 유역의 수문순환요소와 수자원에 미치는 영향을 분석하고 평가하였다. 레이더 강우 시계열 자료의 활용을 위하여 격자 단위로 분석이 가능한 분포형 수문 모형 VIC (Variable Infiltration Capacity)을 사용하였고 모형 구축에는 레이더 강우와 종관기상관측소의 강우 자료에 조건부 합성 기법(Conditional Merging, CM)을 적용하여 보정된 강우 자료를 사용하였다. 제공되는 VIC의 토양, 식생 변수는 공간 해상도가 너무 낮고 유역 내에서도 공간적인 변동성이 크지 않아 침투에 관련된 매개변수를 토지 피복과 연관 지어 격자마다 적정한 매개변수를 회귀 분석하여 새로 산정하였다. 먼저 보정 기간 6년(2009-2014)에 대해 보정을 하고 이후 검증 기간 6년(2014-2019)에 대해 검증을 진행하였다. 보정, 검증 기간에 대한 NSE 값은 각각 0.968, 0.569로 양호한 결과를 보여주었다. 구축된 수문 모형에 기후 변화를 고려하기 위해 GCM 기반의 CMIP6 미래기상자료를 입력해서 미래의 물 수지와 수문순환요소의 변화를 모의하였고 모의 결과, 미래 기간에는 강수의 편차가 더욱 심화되면서 가뭄이 더 빈번하게 발생하는 경향을 보였다.