• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.507-519
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• 2013

본 연구에서는 SWAT 모형과 MODSIM-DSS 모형을 이용하여 금강유역(9,865 $km^2$)의 농업용수 공급능력을 평가하고자 하였다. 하천유역 네트워크 물수지 모형인 MODSIM-DSS를 이용하여 금강유역을 14개의 소유역으로 구분하고 다목적댐과 농업용 수리시설을 고려한 물수지 네트워크를 소유역별로 구성하여 물수지 분석을 수행하였다. MODSIM-DSS의 유역별 유입량(공급량) 자료는 SWAT 모형의 소유역별 유출결과를 사용하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 금강유역 내 위치하는 2개의 다목적댐(용담, 대청)의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하여 모형의 보정(2005~2007)과 검증(2008~2010)을 실시하였다. 이후 MODSIM-DSS를 이용하여 8개년(2004~2011) 동안의 물수지 분석을 수행한 결과 과거 실제로 가뭄이 발생했던 기간인 2006년, 2008년, 2009년에 농업용수 부족량이 평년에 비해 많이 발생하는 것으로 나타났으며, 부족량은 각각 282 $10^6m^3$, 286 $10^6m^3$, 329 $10^6m^3$로 분석되었다. 유역평균 농업용수 공급능력이 86.4%인데 비해 2006년, 2008년, 2009년에 각각 81.6%, 81.5%, 78.5%로 농업용수 공급능력이 떨어지는 것을 알 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제17권4호
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• pp.325-331
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• 2015

불투수면의 증가와 도시화 현상은 지하수량의 감소, 지표수의 고갈, 홍수의 증가 등과 같은 자연적인 물순환 시스템에 변화를 가져왔다. 또한, 인간이 사용할 수 있는 수량의 감소 또한 초래하게 되었다. 이에 빗물의 적절한 처리와 재활용은 최근 발생되는 수문학적 문제의 해결에 도움이 될 수 있을 것으로 예상되어왔다. 따라서 본 연구는 지붕빗물유출수를 침투 및 저류 기작으로 처리하여 자연적인 물순환의 회복을 이루고자 침투화분 기술을 개발하였다. 연구결과, 침투화분 기술은 평균 79% 정도의 강우유출유량 저감효과가 있는 것으로 분석되었다. 또한 유출유량 지연효과 및 첨두유량 지연효과도 발생하였는데, 약 3시간의 유출지연효과와 38%의 유량 저감효과가 발생하는 것으로 나타났다. 한편, 침투화분의 오염물질 처리효율은 TSS 97%, BOD 및 CODcr 94%, TN 86%, TP 96%, Total Cu, Total Zn, Total Pb의 중금속은 약 93% 처리되었으며, 처리수의 오염물질 농도는 TSS 13.3mg/L, BOD 3.6mg/L, TN 4.7mg/L 및 TP 0.1mg/L로 분석되어 도시재이용수, 조경용수, 공업용수로서 사용이 가능할 것으로 분석되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권3호
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• pp.164-171
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• 2005

벼농사가 주변 수계의 수질에 미치는 영향을 평가하기 위해 경기도 이천시 부발읍의 광역 논을 대상으로 2002년 5월부터 2003년까지 9월까지 벼 재배기간 동안 논에서 양분물질인 질소와 인의 유입 및 유출부하량을 조사하였다. 재배기간 동안 평균 시비량은 질소가 2002년에 $129.0kg\;ha^{-1}$ 그리고 2003년에 $145.1kg\;ha^{-1}$이었으며, 인은 각각 $56.5kg\;ha^{-1}$와 $55.1kg\;ha^{-1}$로서, 질소 시비량은 2003년에 약간 많았으나 인 시비량은 비슷하였다. 조사기간 동안 물 수지는 2002년에 강우량 888 mm, 관개수량 1,321 mm, 침투수량 1,028 mm, 지표유출량 677 mm, 증발산량은 342 mm이었고, 2003년에 강우량 1,115 mm, 관개수량 1,493 mm, 침투수량 1,147 mm, 지표유출량 865 mm, 증발산량은 276 mm 이었다. 강우량과 지표배출수량은 2002년과 2003년 모두 결정계수($r^2$)가 각각 0.92와 0.81로 선형적인 양의상관으로 나타나 재배기간 중 논에서의 배출수량은 강우량이 증가할수록 선형적으로 증가하였다. 강우, 관개수, 지표 배출수, 침투수 및 작물흡수량의 질소 부하량은 2002년에 각각 9.9, 41.6, 22.1, 5.5, $123.6kg\;ha^{-1}$이었으며, 2003년에는 각각 15.8, 55.4, 17.3, 7.5, $119.1kg\;ha^{-1}$이었다. 강우, 관개수, 지표 배출수, 침투수 및 작물흡수량의 인 부하량은 2002년에 각각 2.1, 13.0, 3.6, 1.8, $64.0kg\;ha^{-1}$이었으며, 2003년에는 각각 1.6, 15.0, 5.0, 1.2, $61.4kg\;ha^{-1}$이었다. 강우량 및 배출수량과 양분물질 배출 부하량과의 관계는 강우량 및 배출수량이 증가할수록 논에서의 양분물질 배출 부하량은 선형적으로 증가하였다. 또한, 재배시기별 질소와 인의 유입 부하량과 유출 부하량 차이는 전 생육기간동안 유입 부하량이 유출 부하량보다 많아 논은 양분물질을 흡수하는 기능을 가지고 있었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제18권1호
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• pp.156-169
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• 2015

본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 임하댐 유역($1,355.5km^2$)을 대상으로 RCP(AR5) 기후변화 시나리오에 따른 미래 수문순환 영향을 평가하였다. 3지점의 실측된 유출량을 활용하여 모형의 보정(2002~2007년) 및 검증(2008~2013년)을 실시하였다. 검 보정 결과 결정계수($R^2$)는 0.70~0.85로, Nash-Sutcliffe 모형 효율(NSE)은 0.67~0.82로 분석되어 신뢰성 있는 유출량 모의 결과를 나타내었다. 기후변화 시나리오는 기상청에서 제공하는 HadGEM3-RA 모형의 RCP 4.5 및 8.5 시나리오를 수집하여, 과거 34년(1980-2013, baseline period)의 기상자료를 기준으로 편이보정(Bias Correction)하여 SWAT모형에 적용하였다. 기후변화 분석 결과 강수량과 평균기온이 10.8%, $4.9^{\circ}C$ 증가하였으며, 강수량과 기온의 증가로 증발산 11.2%, 토양수분 1.9%, 지표유출 10.0%, 중간유출 12.1%, 회귀유출 18.2%이 각각 증가함에 따라 총 하천유출량이 11.2% 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.145-145
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• 2018

Small islands rely heavily on groundwater resources in addition to rainwater as the source of freshwater since surface water bodies are often absent. The groundwater resources are vulnerable to sea level rise, coastal flooding, saltwater intrusion, irregular pattern of precipitation resulting in long droughts and flash floods. Increase in population increases the demand for the limited groundwater resources, thus aggravating the problem. In this study, the effects of climate change on Tongatapu Island, Kingdom of Tonga, a small island in Pacific Ocean, are investigated using a sharp interface transient groundwater flow model. Twenty nine downscaled General Circulation Model(GCM) predictions are input to a water balance model to estimate the groundwater recharge. The temporal variation in recharge is predicted over the period of 2010 to 2099. A set of GCM models are selected to represent the ensemble of 29 models based on cumulative recharge at the end of the century. This set of GCM model predictions are then used to simulate a total of six climate scenarios, three each (2010-2039, 2040-2069, and 2070-2099) under RCP 4.5 and RCP 8.5. The impacts of predicted climate change on groundwater resources is evaluated in terms of freshwater volume changes and saltwater ratios in pumping wells compared to present conditions. Though the cumulative recharge at the end of the century indicates a wetter climate compared to the present conditions the large variability in rainfall pattern results in frequent periods of groundwater drought leading to saltwater intrusion in pumping wells. Thus for sustaining the limited groundwater resources in small islands, implementation of timely assessment and management practices are of utmost importance.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.80-80
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• 2022

본 연구는 한강유역 (35,770 km²)을 대상으로 RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)과 WATEM/SEDEM (The Water and Tillage Erosion Model and Sediment Delivery Model)의 유사이동식을 활용하여 인간활동과 기후변화로 인한 유사량을 평가하였다. 대상유역에 영향을 주는 16곳의 기상관측소에서 제공하는 분 단위 누적강수량 (2000-2019), 농촌진흥청 토양도, 국토지리정보원 DEM (Digital Elevation Model), 환경공간정보서비스 (EGIS) 2020년 세분류 토지이용도를 활용하여 RUSLE과 WATEM/SEDEM 유사이동식에 필요한 강우침식인자(R), 토양침식인자 (K), 지형인자 (L·S), 식생피복인자 (C), 그리고 보전관리인자 (P)를 구축하였으며, SWAT (Soil and Water Assessment Tool)으로 모의한 표준유역 단위 연도별(2000-2019) 유사량 결과를 기준으로 WATEM/SEDEM 유사량 계수 (KTC)를 검·보정하였다. 토양침식 산정 입력자료 중 강우량으로 산정하는 강우침식인자는 기후변화를 보여주는 인자, 토지피복에 따라 다른 식생피복인자와 보전관리인자는 인간활동을 나타내는 인자로 설정하였다. 강우침식인자는 2010년대 평균값을 활용하여 현재의 유사량을 평가하였으며, 분 단위 자료가 없는 과거의 경우 직접적인 계산에 어려움이 있어, 연평균 강수량과의 관계로 추정한 1980년대 평균값을 활용하여 기후변화로 인한 영향을 평가하였다. 식생피복인자와 보전관리인자는 1980년대 토지이용도를 활용하여 산정한 결과로 인간활동에 의한 유사량 평가에 사용되었다. 대상유역의 유사량은 RUSLE 모형의 토양침식량과 WATEM/SEDEM 유사이동량을 mass balance로 분석하며, 다른 인자들은 고정한 상태로 과거 강우침식인자, 식생피복인자와 보전관리인자를 적용하여 인간활동과 기후변화로 인한 유사량 변화를 분석하고자 한다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제17권5호
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• pp.29-41
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• 2014

최근 생태계 서비스의 가치를 정량화하고, 경제적 보상을 통해 보전할 수 있도록 하는 생태계 서비스 직불제 (Payment for Ecosystem Services, PES)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PES를 정책에 반영시키는 것은 생태계 보전과 빈곤경감을 동시에 달성할 수 있는 방안으로 여겨지면서, 주로 개발도상국에서 적극적으로 도입하고 있다. 그 중, 베트남은 선구적으로 PES를 범국가적인 법 제정을 통해 시행하고 있으나, 공간적 정량화를 통한 광범위한 생태계 서비스 평가는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 북부 베트남에서 수도 하노이를 흐르는 홍강(Red River)의 상류인 Da 강 유역을 중심으로 수문학적 생태계 서비스를 평가를 통해 우선보전산림을 설정하고자 하였다. 우선 평가를 위해 기본적인 최신의 토지피복지도를 구축하고자 Landsat영상을 통해 토지피복분류를 수행하였다. 그리고 이 지역의 수자원공급 및 토사 유실량 방지의 수문학적 생태계서비스를 평가하기 위해 물수지이론 및 USLE 공식을 도입하였으며, 이를 통해 도출된 서비스량을 산림지역에 한정하여 서비스공급 우위지역을 도출함으로써 우선보전 산림지역으로 설정하도록 제안하고자 하였다. 그 결과, 산림지역 내에서도 지형, 기후, 토지피복에 따라 생태계서비스공급량의 범위가 달라짐을 확인하였으며, 수문학적 생태계 서비스 공급우위지역은 푸롱산(Mt. Phu Luong), 판시판산(Mt.Fanxipan), 호앙리엔 국립공원(Hoang Lien National Park) 등으로 나타났다. 이 연구의 결과는 Da 강 유역에서 생태계 서비스 보전을 위한 우선 지역을 확인하는 것뿐만 아니라, 어느 지역의 토지소유주가 더 보상받아야 하는지를 판별하는데 이용함으로써 보상공유(Benefit Sharing) 달성에 기여할 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.449-456
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• 2014

기후변화로 인한 국지적인 이상가뭄 빈발 및 물수지 관련 불확실성 증가 등으로 각국에서는 사용가능한 담수량 확보, 즉 물안보 문제가 크게 대두되고 있다. 사용가능한 담수량 중 상당부분이 전력을 생산하는 발전 분야에도 사용되기 때문에 그 중요성이 점차 증대하고 있다. 신재생에너지원인 태양광발전은 설비제조, 설치 및 운전의 전 과정(life cycle)에서 수자원을 소비하지만 전통적인 에너지원인 화력발전이나 원자력발전에 비하면 상대적으로 수자원을 적게 사용한다는 장점이 있다. 본 연구에서는 태양광시스템의 원료채취부터 운영발전까지 물 사용량을 알아보기 위해 전 과정의 물 발자국을 측정하여 그 결과를 분석했다. 물 발자국 산정결과 태양광시스템의 전체 물 발자국은 $0.989m^3/MWh$이며, 폴리실리콘과 태양전지 공정에서 물 발자국이 높게 나타났다. 폴리실리콘 공정은 에너지 다소비 공정이기 때문에 냉각수 사용량이 많았고 태양전지 공정에서는 고효율 결정질 실리콘 세척을 위한 탈 이온수(deionized water) 사용량이 많았기 때문에 물 발자국이 높은 것으로 보인다. 태양광발전은 기존 에너지원보다 물 사용량이 적은 발전원임을 확인할 수 있었으며, 에너지 분야의 물 사용량을 절감할 수 있는 가치를 가지고 있음을 알 수 있다. 향후 에너지정책 결정에 있어서 신재생에너지의 부가적인 가치로서 물 발자국 개념의 도입이 중요하다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권6호
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• pp.439-446
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• 2009

벼농사가 수질에 미치는 영향을 평가하기 위하여 지역별 논의 질소수지를 평가하였다. 질소의 유입량은 비료 시용량, 강우 및 관개에 의한 수계공급량, 토양질소의 무기화량 및 질소 고정량 등을 합하여 추정하였고, 질소의 유출량은 배출수나 지하침투수를 통한 수계유출량, 암모니아 휘산과 탈질에 의한 대기 중으로의 손실량, 무기질소의 유기화 및 작물에 의한 흡수량을 합하여 평가하였다. 지역별 환경 특성은 토양 중 유기물함량, 쌀 수확량, 관개수 중의 질소함량, 토양통 분포면적에 의한 토양침투속도 등을 이용하여 추정하였다. 지역별로 환경특성을 고려하여 벼농사가 수질에 미치는 영향을 평가한 결과 경기도와 충청남도의 질소 수지가 각각 -5.4와 $-8.3kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$으로 이 지역에서의 벼농사는 주변 수계로부터 질소를 흡수하여 농업에 활용하는 수질정화의 기능이 다른 지역에 비해 상대적으로 큰 것으로 평가되었다. 반면 강원도와 경상남도는 각각 4.9와 $14.0kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ 으로 유입량보다 유출량이 오히려 많아 질소를 배출하는 것으로 평가되었다. 시비량이 $110kg\;ha^{-1}$로 동일하다는 조건하에 우리나라 관개수 중의 질소함량이 평균 $1mg\;L^{-1}$ 증가할 경우 벼농사는 $-2.9kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$의 수질 개선효과가 있으며, 전국적으로는 벼논의 질소 흡수량이 연간 2,616 Mg이나 증가하는 것으로 추정되었으며, 농업용수의 오염도가 상대적으로 높은 도시인근 지역이 관개수가 깨끗한 지역보다 벼농사에 의한 수질정화 효과가 크다는 것을 알 수 있었다. 동일한 수확량 조건에서 시비량을 $110kg\;ha^{-1}$에서 $90kg\;ha^{-1}$으로 줄일 경우 질소정화 기능은 전국적으로 10,600 Mg이 증가하고 수질정화 기능을 수행하는 면적도 확대됨을 알 수 있었다. 또한, 쌀 수확량 $5,000kg\;ha^{-1}$을 100%로 가정할 경우 질소 시비량은 $110kg\;ha^{-1}$, 수확량이 100%인 경우 질소수지는 $-0.3kg\;ha^{-1}$이었지만 시비량을 $90kg\;ha^{-1}$으로 줄이고 수확량도 100%에서 90%와 85%로 줄이면 질소수지는 각각 -11.7, -2.3 및 $2.4kg \;ha^{-1}$으로 시비량을 줄여도 수확량을 동시에 줄이면 질수수지의 개선효과가 떨어지며, 수량을 85%로 줄이면 수질에 미치는 영향을 나타내는 질소수지는 $110kg\;ha^{-1}$을 시비할 때보다 오히려 더 나빠지는 것으로 평가되었다. 이상의 결과들로 볼 때 벼농사가 수질환경에 미치는 영향은 관개수 수질, 토양물리 및 화학성 등의 자연환경에 따라 달라지므로 지역의 자연환경 특성을 최대로 활용하여, 벼 재배에 의한 수질정화기능을 최대로 활용하는 영농기술도입이 필요한 것으로 판단된다. 또한 현재 시비량을 줄이고 이에 따라 수확량도 줄어들 것이라는 전제의 영농방법으로서는 벼농사에 의한 수질오염 방지를 효과적으로 달성할 수 없으며, 시비량은 줄이되 토양과 관개수 중의 영양물질을 최대한으로 활용하여 최고의 수확량을 유지하는 것이 벼농사의 주변 수계에 대한 오염물질 발생을 줄이고 수질정화 기능을 증대시키는 가장 좋은 친환경농업라고 판단된다.

• 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.