• 한국환경농학회지
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• 제25권2호
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• pp.138-146
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• 2006

오염부하가 심한 서낙동강 수계에서의 농산물 안전생산 및 건전한 농업환경유지를 위하여 수계내 오염원 및 수질을 조사하고 이를 수질성분 분포도로 작성한 결과는 다음과 같다. 1. 서낙동강 수계의 주오염원은 인구의 도시집중에 따른 생활하수 발생이 가장 많은 양을 차지하고 있었으며 이는 호계천, 신어천의 수질악화 및 하수종말처리장 방류수로 인한 조만강 하류의 수질 중 T-N, T-P 증가에도 영향을 미치고 있었다. 또한 서낙동강 수계 수질의 또 다른 문제인 염농도는 갈수기에 급격히 증가하여 갈수기의 서낙동강 중 하류 및 하류에 연결된 지천인 조만강과 평강천의 EC는 농업용수로 사용하기 어려운 수준으로 증가하였다. 부산 강서구의 동계 시설재배밀집지에서 사용되는 농업용수 수질 또한 EC가 서낙동강 중류 이후부터 1.0 ds/m를 초과하고 T-N함량도 $4{\sim}8mg/L$의 높은 수준이었다. 2. 서낙동강 수계 지류 중 T-N 및 T-P의 유달부하량은 조만강이 지류전체 부하량의 각각 56%, 61%으로 가장 많았으며, 이는 조만강의 유량이 많았던 것에 기인하였다. 3. 서낙동강 수계 수질을 N과 EC성분분포를 기초로 로 서낙동강 수계 지류별수질 취약분포도를 작성한 결과, 신어천, 호계천 등은 적극적인 영양염류 저감대책이 수립되어야 할 지역으로 나타났으며, 서낙동강 중류 및 평강천 일원은 영양염류 및 염류장애 우려지역, 서낙동강 하류는 염류장애 대책지역으로 나타났다. 4. 수질현황 및 수질환경 관련 인자를 지리정보가 결합된 분포도로 표현하면 정보의 전달이 명료하면서도 그 자체로도 오염 개선기술 개발 필요지 구분과 같은 message를 전달할 수 있었고, 공간적 분포에 따른 수질변화를 오염원의 공간적 분포와 match시켜 이의 원인을 해석하고 그에 따른 대책을 수립하기 쉬운 장점이 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.799-803
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• 2006

국내 유량자료는 아직 장기간의 유출량 자료가 확보되어 있지 못하며, 미계측 유역에서의 유출량에 대한 해결책이 마련되어 있지 못한 실정이다. 따라서 국가 수자원 계획이나 효율적인 물관리를 위한 장기유출해석을 위해 유출모형이 사용되고 있다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원에서 개발한 SWAT-K 모형을 이용하여 팔당댐 지점을 최종출구점으로 하는 한강유역의 자연유출량을 산정하고자 하였다. 여기에서는 유역내 인위적인 저류시설물인 댐이 없는 상태를 자연유량이 가정하고 팔당댐 지점에서의 자연유량을 산정하여 그 결과를 검토하였다. 대상유역으로 선정된 한강유역(팔당댐 상류유역)의 경우, 유역내 다목적댐, 용수전용댐, 발전전용댐 등 다수의 댐이 위치하고 있다. 기존 사용되어 오고 있는 집중형 모형으로는 대상유역 내의 댐을 고려할 수 없으며, 유역출구점에서의 유출량만을 모의할 수 있다. 그러나, SWAT-K 모형은 유역내 댐고려가 가능한 저수지 모듈을 포함하고 있으며, 유역내 사용자가 원하는 지점에서의 유출량을 모의할 수 있다. 먼저 자연유량을 산정하기 앞서, 댐이 위치하고 있는 대상유역에 대하여 모형에서 고려할 수 있는 댐운영 방법별로 모의유량과 관측유량을 이용하여 댐운영 모의능력을 검증하였다. 또한, 대상유역의 최종출구점인 팔당댐 지점과 유역내에 위치하고 있는 댐지점에 대하여 각각 관측유량과 모의유량을 비교 검토하여 모형의 적용성을 확인할 수 있었다. 따라서, 최종적으로 보정된 매개변수를 이용하여 댐이 없는 상태의 한강유역에 대하여 자연유량을 산정하여, 팔당댐 지점을 중심으로 댐의 유무에 따른 유량의 변화를 고찰하였다. 시범수행에서는 10개의 트렌치를 설치하여 그 효과를 분석하였다. 9번 소유역 145번 지점의 유황을 분석한 결과 저수량$(Q_{275})$은 $0.0177m^3/s$에서 $0.0190m^3/s$로, 갈수량$(Q_{355})$은 $0.0176m^3/s$에서 $0.0189m^3/s$로 약 7%가 증가하는 것으로 분석되었다. 결과로부터 침투 트렌치는 저수량 및 갈수량을 증가시키는 보조수단이 될 수 있다.해 보았다. 뿐만 아니라 이와 관련된 수문요소기술을 확보할 수 있을 것이다.역의 물순환 과정을 보다 명확히 규명하고자 노력하였다.으로 추정되었다.면으로의 월류량을 산정하고 유입된 지표유량에 대해서 배수시스템에서의 흐름해석을 수행하였다. 그리고, 침수해석을 위해서는 2차원 침수해석을 위한 DEM기반 침수해석모형을 개발하였고, 건물의 영향을 고려할 수 있도록 구성하였다. 본 연구결과 지표류 유출 해석의 물리적 특성을 잘 반영하며, 도시지역의 복잡한 배수시스템 해석모형과 지표범람 모형을 통합한 모형 개발로 인해 더욱 정교한 도시지역에서의 홍수 범람 해석을 실시할 수 있을 것으로 판단된다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험 지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 있을 것으로 판단되었다.4일간의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권5호
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• pp.383-396
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• 2007

기존의 댐 계획이나 운영에서는 댐의 홍수조절 효과분석을 위해 댐 홍수조절 기여도 평가, 유황변화, 환경생태학적 변화 및 댐 하류의 수위저감효과를 사용하고 있다. 그러나 이와 같은 분석방법은 댐의 홍수조절에 의한 경제석 효과를 명확하게 제시할 수 없기 때문에, 댐의 치수역할과 필요성에 대한 국민적 공감대 형성이나 댐 사업의 타당성을 정확하게 평가하고 알리기에는 한계가 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 댐의 홍수조절에 의한 효과를 보다 분명하고 정확하게 산정하기 위하여 기존의 수위저감효과와 더불어 홍수피해 절감량이 얼마나 발생하였는지를 정량화할 수 있는 방법론을 개발하였다. 제안된 방법론에서는 홍수위 조건에 따라 위험상태기준을 잠재안전, 상대위험, 절대위험의 세 가지 상태로 정의하여 이에 따라 홍수피해 절감량을 제시한다. 구축된 방법을 남한강 유역의 2006년 7월 집중호우를 대상으로 충주댐의 홍수조절에 의한 여주지점에서의 수위차감효과와 이에 따른 경제적 효과를 분석하였다. 적용결과 피해경감량은 4조 1,890억원으로 산정되었다. 본 연구에서 제시한 댐의 홍수조절에 대한 경제적 효과분석은 댐의 홍수조절 효과나 증요성을 이해하는데 큰 기여가 될 수 있을 것이다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권8호
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• pp.925-935
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• 2013

In this study, a comprehensive field monitoring was conducted to understand habitat conditions of fish species in up and downstream of Hoengseong Dam. Based on the monitoring data, riverine health conditions such as composition ratio of fish species, bio-diversity (dominance index, diversity, evenness and richness), index of biological integrity (IBI) and qualitative habitat evaluation index (QHEI) were assessed, and optimal ecological flowrates (OEF) were estimated using the habitat suitability indexes (HSI) established for three fish species Coreoleuciscus splendidus, Pungtungia herzi and Microphysogobio longidorsalis selected as icon species using the physical habitat simulation system (PHABSIM). The total number of species sampled was 20 species, and two species of Zacco platypus (30.4%) and C. splendidus (20.9%) dominated the fish community. As a result, it was revealed that IBI and QHEI values decreased from upstream to downstream along the river. The estimated IBI value ranged from 24 to 36 with average being 30.9 out of 50, rendering the site ecologically fair to good health conditions. HSI for C. splendidus were determined according to three different month in terms of season: Spring (April), Summer (August) and Autumn (October). HSI for flow velocity were estimated at 0.7 to 0.8 m/s for the Spring, 0.5 to 1.0 m/s for the Summer and 0.8 to 0.9 m/s for the Autumn. HSI for water depth were estimated at 0.3 to 0.5 m for the Spring; 0.3 to 0.5 m for the Summer; and 0.3 to 0.4 m for the Autumn. OEF was estimated at 4.2 and $6.5m^3/s$ for the Spring and Autumn, and $12.0m^3/s$ for the Summer. Overall, it was concluded that the Hoengseong Dam has been relatively well protected from the anthropogenic disturbance for the legally protected species including the endemic species studied in this study.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.261-261
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• 2020

물관리의 기본이 되는 연속적인 유량 자료 확보를 위해서는 정확도 높은 수위-유량 관계 곡선식 개발이 필수적이다. 수위-유량 관계곡선식은 모든 수문시설 설계의 기초가 되며 홍수, 가뭄 등 물재해 대응을 위해서도 중요한 의미를 가지고 있다. 그러나 일반적으로 유량 측정은 많은 비용과 시간이 들고, 식생성장, 단면변화 등의 통제특성(control)이 변함에 따라 구간분리, 기간분리와 같은 비선형적인 양상이 나타나 자료 해석에 어려움이 존재한다. 특히, 국내 하천의 경우 자연적 및 인위적인 환경 변화가 다양하여 지점 및 기간에 따라 세밀한 분석이 요구된다. 머신러닝(Machine Learning)이란 데이터를 통해 컴퓨터가 스스로 학습하여 모델을 구축하고 성능을 향상시키는 일련의 과정을 뜻한다. 기존의 수위-유량 관계곡선식은 개발자의 판단에 의해 데이터의 종류와 기간 등을 설정하여 회귀식의 파라미터를 산출한다면, 머신러닝은 유효한 전체 데이터를 이용해 스스로 학습하여 자료 간 상관성을 찾아내 모델을 구축하고 성능을 지속적으로 향상 시킬 수 있다. 머신러닝은 충분한 수문자료가 확보되었다는 전제 하에 복잡하고 가변적인 수자원 환경을 반영하여 유량 추정의 정확도를 지속적으로 향상시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 본 연구는 머신러닝의 대표적인 알고리즘들을 활용하여 유량을 추정하는 모델을 구축하고 성능을 비교·분석하였다. 대상지역은 안정적인 수량을 확보하고 있는 한강수계의 거운교 지점이며, 사용자료는 2010~2018년의 시간, 수위, 유량, 수면폭 등 이다. 프로그램은 파이썬을 기반으로 한 머신러닝 라이브러리인 사이킷런(sklearn)을 사용하였고 알고리즘은 랜덤포레스트 회귀, 의사결정트리, KNN(K-Nearest Neighbor), rgboost을 적용하였다. 학습(train) 데이터는 입력자료 종류별로 조합하여 6개의 세트로 구분하여 모델을 구축하였고, 이를 적용해 검증(test) 데이터를 RMSE(Roog Mean Square Error)로 평가하였다. 그 결과 모델 및 입력 자료의 조합에 따라 3.67~171.46로 다소 넓은 범위의 값이 도출되었다. 그 중 가장 우수한 유형은 수위, 연도, 수면폭 3개의 입력자료를 조합하여 랜덤포레스트 회귀 모델에 적용한 경우이다. 비교를 위해 동일한 검증 데이터를 한국수문조사연보(2018년) 내거운교 지점의 수위별 수위-유량 곡선식을 이용해 유량을 추정한 결과 RMSE가 3.76이 산출되어, 머신러닝이 세분화된 수위-유량 곡선식과 비슷한 수준까지 성능을 내는 것으로 확인되었다. 본 연구는 양질의 유량자료 생산을 위해 기 구축된 수문자료를 기반으로 머신러닝 기법의 적용 가능성을 검토한 기초 연구로써, 국내 효율적인 수문자료 측정 및 수위-유량 곡선 산출에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 수자원 환경 및 통제특성에 영향을 미치는 다양한 영향변수를 파악하기 위해 기상자료, 취수량 등의 입력 자료를 적용할 필요가 있으며, 머신러닝 내 비지도학습인 딥러닝과 같은 보다 정교한 모델에 대한 추가적인 연구도 수행되어야 할 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권2호
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• pp.70-77
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• 2008

본 연구에서는 낙동강 하구역의 해난사고 방지대책 마련의 일환으로 사주지형변동 예측을 위한 기초적 연구로서, 진우도를 대상으로 장기간의 지형변동 모니터링과 외해측 정점 St. S1에서 대조기 및 소조기시 해수유동 및 부유사 농도의 현장조사결과로부터 부유사 수송량(SS flux)을 산정하여 진우도의 사주지형변동 특성에 대하여 검토하였다. 진우도의 장기간 지형변동 모니터링을 통해 얻어진 연간 평균지반고 변화량과 퇴적속도는 각각 141 mm, 0.36 mm/day로서 북측을 제외한 모든 방향으로 퇴적현상이 활발한 것으로 나타났다. 그리고 대조기 및 소조기시 St. S1 정점에서 25시간 연속 조류관측 및 SS농도 측정결과를 바탕으로 산정한 동서방향 및 남북방향의 SS flux($SS_{LH}$ 및 $SS_{LV}$)를 살펴보면, 대조기시의 $SS_{LH}$는 대체로 전 수심에 걸쳐 평균 28 $kg/m^2/hr$로 동측으로 이동하였으며, $SS_{LV})$는 약 11.1 $kg/m^2/hr$로 북측으로 이동하는 것으로 나타나, $SS_{LH}$가 $SS_{LV}$에 비해 약 2.5배 수송량이 많은 것으로 나타났다. 또한 소조기시의 $SS_{LH}$ 및 $SS_{LV}$는 대조기시와 유사하게 동 북측으로 각각 평균 약 4.8 $kg/m^2/hr$ 및 1.5 $kg/m^2/hr$의 범위로 $SS_{LH}$의 수송량이 $SS_{LV}$에 비해 약 3.2배 크게 산정되었다. 한편 진우도 외해측에서 부유사 수송량은 대조기시가 소조기시보다 약 6배 많았으며 전체적으로 $SS_{LH}$ 및 $SS_{LV}$가 저층부근에서 최대값을 나타내어, 창조류시 저층에서의 강한 흐름에 의한 저층 퇴적물의 재부상 과정이 진우도 남측 사주지형의 퇴적변화에 크게 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제16권4호
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• pp.303-318
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• 2014

기후변화와 도시화는 기저유출이 하천유량에 미치는 계절별 특성에 변동성을 초래한다. 이러한 기저유출의 변동성은 수생태의 혼란을 유발할 뿐만 아니라 불안정한 수자원 관리를 초래할 수 있다. 토지이용변화는 직접유출과 기저유출에 영향을 주며, 결과적으로 다른 수문순환 요소들에게 미치게 된다. 일반적으로 기저유출은 관측된 하천유량을 통해 산정되지만, 모델링의 유량 예측을 통해서 미계측 유역의 기저유출량 산정에 유용하게 사용 될 수 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 1) RECESS 통해 alpha factor를 산정한 후, SWAT 모형에 적용하여 보정 예측을 향상시키고, WHAT 시스템을 미계측 유역의 적용하여 기저유출을 분석하며, 3) 토지이용변화에 따른 기저유출 특성을 평가하는 것이다. 이러한 목적으로 미계측 지역인 갑천 유역에 Period 1(1990-1996)과 Period 2(2000-2006)로 설정하여 적용하였다. RECESS를 통해 alpha factor를 산정한 후, SWAT 모형 보정에 적용한 결과는 유량예측의 정확성을 향상시키고, 기저유출의 특성인 감수부분도 반영되었다. 두기간 사이의 연평균 기저유출을 비교했을 때 토지이용변화는 연평균 기저유출량에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 그러나 두기간 사이의 계절별 기저유출의 분포를 비교했을 때 토지이용변화는 기저유출의 계절별 특성에서 큰 상이성을 초래했다. 따라서 토지이용변화로 인한 갑천 유역의 유량 및 기저유출의 변동성은 금강 본류로 전달되기 때문에 계절별 변화에 따라 전략적으로 분석 및 관리가 필요하다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권1호
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• pp.29-43
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• 2007

한국 남해의 연안역(진해만에서 부산연안)에 있어서 효율적인 수질관리를 위해서, 3차원 생태-유체역학 모델을 적용하여 하계 수질을 예측하고, 목표 수질회복을 위한 오염부하 삭감량을 산정하였다. 현재의 오염부하량 조건하에서 연안해역의 수질(화학적 산소요구량과 영양염류 농도 등)은 설정된 해양환경수질기준을 초과하였고, 또한 부영양화 상태에 있기 때문에 유입하는 오염부하량의 저감이 필요하였다. 이러한 배경하에서, 모델이 적용되어 보정과 검증과정을 통해 연구해역의 유동장과 수질 분포를 유사하게 모의하였다. 시나리오 분석결과, 진해만 해역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;3\;mg\;1^{-1}$ 이하를 동시에 만족하기 위해서는 육상 점오염원으로부터 90% 정도의 오염물질 저감뿐만 아니라, 장기간 오염물질의 유입으로 인한 베이스 농도 자체가 높아서 이를 저감하기 위한 퇴적물로부터 용출되는 질소와 인도 약 70% 정도 삭감해야 하는 것으로 나타났다. 낙동강 하구해역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;2\;mg\;1^{-1}$ 이하를 만족하기 위해서는 낙동강 자체의 유입부하량을 약 80% 정도 저감해야 하며, 낙동강 하구해역을 제외한 부산 연안역은 $Chl-{\alpha}\;10{\mu}g\;1^{-1}$와 $COD\;1\;mg\;1^{-1}$ 이하를 만족하기 위해서는 유입부하의 70% 정도의 삭감이 이루어져야 하는 것으로 예측되었다. 연구해역의 수질이 공간적으로 차이가 있으나 대체적으로 상당히 오염된 상황이라 이러한 삭감량은 매우 커서 현실적으로 단기간에 달성하기는 어려울 것이다. 그러므로 장기적인 관점에서 지속적인 노력 즉, 해역으로 유입하는 미처리된 오염물질 차단, 수처리시설의 확충과 제거 능력 향상 및 오염된 퇴적물 정화 등이 필요하다.