The paper describes the process and issues encountered during the design and construction of seven kilometres of canal to convey 2.5 cumecs of flow to two power stations. The location of the scheme above the primary reservoir of the Waipori Hydropower scheme in Otago, New Zealand, utilising an existing stream diversion into this reservoir, means that no new water abstraction or diversion consents were required. This mini hydro development associated with the existing Waipori scheme was partly justified by an allocation of carbon credits. The scheme controls are slightly more complicated than many canal and penstock schemes as the canal lengths are considerable in relation to the gradient.

The fundamental objects of the Korean Grand Canal (KGC) Project are the rehabilitation(or restoration) of river corridor ecology, improvement of river water quality, reduction of flood damages, countermeasure of the huge rise in energy price and the high discharge of $CO_2$ due to the vast use of energy for highway logistics. The other important objects, like an increase of water in the river channel, are to provide people with the pleasure of seeing the water and intimacy (touchiness) with it, an increase of flood controllability, effects of dilution of river pollutants, dredging out sedimentary pollutant from the river bottom, the function of infrastructure to pare down the logistics (distribution) costs, and the opportunity to expand tourism. These kinds of fundamental concepts must be evaluated as future values in Korea and elsewhere.

Nihombashi district, which is located in a heart of Tokyo Metropolitan area, has been flourished as a Japanese economic and cultural center since Tokyo was developed as a capital. Nihombashi district has still remained the Edo idea of stylishness since the government of Edo was established in 1603. During Edo period, population of Edo (former name of Tokyo) reached one million. Edo became one of big city around the world. Nihombashi district has been transformed as economical, financial and cultural center, along with modern transformation of Tokyo. During high economic growth (1955-1975), Nihombashi Bridge and River, which used to a symbol of Tokyo, have been covered with elevated highways. The river was polluted whereas the river does not have any relationship with people's daily activities. Since Japan has focused on environment concern in 80's, people and companies in Nihombashi district and Nihombashi River also requested to restore Nihombashi district and Nihombashi River. There are a lot of projects going on related to regenerate the river and the community, such as to remove highways covered with the river, restore river environment and run water navigation. This article mentioned to introduce the project of Nihombashi River and Nihombashi district that regenerate the community to capitalize history and geographic characteristics in Nihombashi district, to run water navigation through the river, and to review outcomes through various projects.

Middle Route Project, the largest water conveyance system in China delivers the water of Changjiang River to North China. In order to create canal operation simulation system, mathematical models are established based on the analysis of hydraulics about steady flow, unsteady flow, and check gate. By simulating the canal operation behavior, we improved the check gate control algorithm and predicted the change process of water surface and flow profile which is very valuable to actual canal operation.

Most New Zealanders reside in coastal regions and four of the larger cities are situated on active floodplains. There have been many recent storm events with rainfall AEPs of 1/150 or rarer and there have been recent flood-related disasters. Insurance claim statistics indicate that the frequency of floods is increasing. Such statistics are alarming local government authorities, insurance companies and populations in low-lying areas. The underlying physical and hydrologic causes of the flood disasters are investigated. It is found that the present numbers of rare rainfall events are not unexpected and there does not appear to be any significant trend evident in the occurrence of river floods. What is revealed is that the river floods appear clustered in certain decades. The clusters do not occur at the same times in different parts of the county. Recently there have been more floods in the north of New Zealand which is where more of the population lives. Also, the increase in population has seen more houses built in locations prone to flooding. Thus the increase in flood-related insurance claims is attributed to more people getting in the way of floods, rather than an increase in the number of floods that have occurred.

The Waimea Basin is located on the northern tip of the South Island of New Zealand. It is a highly productive area with intense water use with multi-stakeholder interest in water. Irrigation from the underground aquifers here makes up the largest portion of used water; however the same aquifers are also the key urban and industrial sources of water. The Waimea/Wairoa Rivers are the main sources of recharge to the underlying aquifers and also feed the costal springs that highly valued by the community and iwi. Due to the location of the main rivers and springs close to the urban centre the water resource system here has high community and aesthetic values. Recent enhanced hydrological modelling work has shown the water resources in this area to be over allocated by 22% for a 1:10 year drought security for maintaining a minimalistic flow of 250 l/s in the lower Waimea River. The current irrigated land area is about 3700 hectares with an additional potential for irrigation of 1500 hectares. Further pressures are also coming on-line with significant population growth in the region. Recent droughts have resulted in significant water use cutbacks and the threat of seawater intrusion in the coastal margins. The Waimea Water Augmentation Committee (WWAC) initiated a three year stage 1 feasibility study in 2004/2005 into the viability of water storage in the upper parts of the catchment for enhancing water availability and its security of supply for consumptive, environmental, community and aesthetic benefits downstream. The project also sought to future proof water supply needs for the Waimea Plains and the surrounding areas for a 50 - 100 year planning horizon. The broad range stage 1 investigation programme has identified the Upper Lee Catchment as being suitable for a storage structure to provide the needs identified and also a possibility for some small scale hydro electricity generation as well. The stage 2 detailed feasibility investigations that are underway now (2007/2008), and to be completed in two years is to provide all details for progressing with the next stage of obtaining necessary permits for construction and commissioning a suitable dam.

The function of river navigation is being reconsidered from the viewpoints of environment-friendly and energy-efficient, easing traffic congestion, emergency transport in disaster, and supporting tourism and recreation activities, etc. The purpose of this study is to identify current trends and problems of river navigation in Japan and indicate the role that river navigation should play in future and the directionality of development. This study focused on disaster prevention function with especially high importance degree in metropolitan area from among various functions of river navigation, and showed potential of river navigation corresponding to stranded commuter who is examined as a serious problem in government.

A country's macro developing strategies will greatly impose upon its water resources allocation. Based upon the relationship between national macro developing strategies and water diversion projects layout, the paper discusses the vital influence of water diversion projects caused by China's food security and sustainable development strategy implemented in recent years, and points out that it is an inevitable choice of constructing inter-basin water diversion projects in north China in view of local water resources can't meet the demand of socio-economic development and eco-environment protection, and then recommends China's water diversion projects layout in the current and future, which attaching most importance to the South-to-North Water Diversion Project.

The regional-scale transient groundwater-river interaction model is developed to gain a better understanding of the regional-scale relationships and interactions between groundwater and river system and quantify the residual river flow after groundwater abstraction from the aquifers with climate variability in the Waimea Plains, New Zealand. The effect of groundwater abstraction and climate variability on river flows is evaluated by calculating river flows at the downstream area for three different drought years (a 1 in 10 drought year, 1 in 20 drought year, and 1 in 24 drought year) and an average year with metered water abstraction data. The effect of future water demand (50 year projection) on river flows is also evaluated. A significant increase in the occurrence of zero flow, or very low flow of 100 L/sec at the downstream area is predicted due to large groundwater abstraction increase with climate variability. Modeling results shows the necessity of establishing dynamic cutback scenarios of water usage to users over the period of drought conditions considering different climate variability from current allocation limit to reduce the occurrence of low flow conditions at the downstream area.

The water shortage in mega cities in Asia, which face a rapid growth in urban population, is an outstanding problem. It is important, therefore, to accurately estimate the water balance in each city in order to use the limited water resources effectively. In this study, we estimated the potential water resources in し sixteen mega cities in Asia. The target cities were Delhi and Calcutta, India; Colombo, Sri Lanka; Dhaka, Bangladesh; Yangon, Myanmar; Bangkok, Thailand; Kuala Lumpur, Malaysia; Singapore; Jakarta, Indonesia; Hanoi, Vietnam; Beijing and Hong Kong, the People's Republic of China; Seoul, the People's Republic of Korea; Manila, the Philippines, and Sapporo and Tokyo, Japan. The potential water resources were estimated by subtracting the actual evaporation from the amount of rainfall. The actual evaporation was estimated using the potential evaporation obtained by Hamon's equation which requires the air temperature and the possible hours of sunshine. When the results of Hamon's and Penman's evaporation equations were compared, a considerable error appeared in the low latitude region. The estimation using Hamon's equation was corrected with the linear regression line of Hamon's and Penman's equations. A classification of the land cover was carried out based on satellite photographs of the target cities, and the volume of surface runoff for each city was obtained using the runoff ratios which depended on the land cover. As a result, the potential water resources in the above mega cities in Asia were found to be greater than the world average. However, the actual water resources which are available for one person to use are probably very limited.

This paper sought to provide information regarding the water resources in the Philippines, focusing on the issues of water quality, status of water use and water scarcity, and other threats to water availability. Although the country has sufficient amount of water resources, it was found out that water availability is still threatened by some major water resources problems: increasing water demand due to drastic growth in population, water resources pollution, droughts and flooding and weak institutional framework to address these problems. Water quality problems include increasing groundwater and surface water pollution. Moreover, drought and flooding have also increased damages in recent years due to deteriorating watersheds and high economic and population growth. In relation to these, the Government enacted national laws to define and deal with water control and quality management. The objective of this research was to present and evaluate current conditions and issues on Philippine water resources.

최근에 이상기후로 인한 집중호우는 단시간의 높은 강우 강도의 발생을 증가시켜 재해 유발의 측면에서 뿐만 아니라 유역 내 비점오염원이 합류식 관거의 월류수인 CSOs(Combined Sewer Overflows)의 형태로 강우와 함께 유입되어 수질 및 환경을 오염시키는 문제점이 발생한다. 이에 따라 월류수의 유출특성에 대한 정량적인 분석을 통하여 유량 및 수질 등의 오염부하량에 대한 적절한 저감 방안이 요구되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 비점오염원의 농도가 상대적으로 높은 도시유역에 강우로 인한 월류수의 유출 특성 변화를 분석함과 동시에 월류수가 하천에 방류되었을 때의 하천에 미치는 영향 분석을 통하여 하천의 효율적인 수질 관리 방안을 제시하고자 한다. 경기도 구리시를 대상유역으로 선정하였으며, 도시 강우-유출 모델인 SWMM을 사용하여 유역의 유출량 및 월류수의 수질 모의를 수행하였으며, 유역의 최종 방류구에 비점오염 저감을 위해 설치된 저류지를 통해 하천으로 배출되는 유출수와의 연계는 미국 환경청에서 개발된 WASP 모델을 적용하여 왕숙천 본류에 대한 월류수 변화가 하천에 미치는 영향을 분석하였다. 저류지 설치 전 후의 하천에 월류수가 미치는 영향을 BOD 농도를 중심으로 비교 분석하였다. 분석 결과 저류지 설치 후 BOD 농도의 저감율은 설치 전 보다 최소 1.9%, 최대 81.2%의 저감 효과가 있는 것으로 분석되었다. 향후 신뢰도 높은 수질모의를 위해서는 월류수 발생시 월류수와 하천의 지속적인 모니터링을 통해 현장 여건을 반영할 수 있는 입력변수의 도출이 매우 중요한 것으로 나타났다.

본 연구에서는 대상 하천인 경기도 가평천에 대해 상류역, 중류역, 하류역으로 3개의 조사지점을 선정하여 각각의 수심, 유속, 하상재질 (모래, 자갈, 호박돌 등)의 구성비, DO를 측정하여 저서성 대형무척추동물의 서식처 환경을 조사하였다. 이를 통하여 대상 하천에 서식하는 저서성 대형무척추동물의 하천 유형별 서식 분포를 확인할 수 있었으며, 시기별(2007년 9월, 10월, 2008년 3월, 4월)로 하천의 수리학적 특성을 파악하였다. 저서성 대형무척추동물은 유속과 수심, 하상의 재료 등 하천의 수리학적 특성에 따라 다른 종류의 무리들이 서식하는 것으로 관찰되었다. 헤엄치는 무리는 주로 유속에 의하여 그 서식영역이 결정되었고, 굴파는 무리는 하상재료가 모래나 점토인 곳을 선호하고 하상바닥이나 약간 위쪽에서 서식영역이 결정되었다. 기는 무리는 하상재료가 주로 자갈이나 호박돌인 곳을 선호하고 유속이 $0.05m/s{\sim}0.15m/s$에서 서식하였다. 붙는 무리는 하상재료가 조약돌이나 자갈인 곳을 선호하고 유속이 $0.07m/s{\sim}0.15m/s$에서 서식하였다.

본 연구는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에서 공간입력자료의 다양한 해상도에 의한 수문-수질 모의결과를 비교분석 하고자 하였다. 경안천유역 상류의 농촌 소유역($1.21\;km^2$)을 대상으로 Case A(2m DEM, QucikBird 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case B(10m DEM, 1/25,000 토지이용도, 1/25,000 토양도), Case C(30m DEM, Landsat 토지이용도, 1/25,000 토양도)에 해당하는 해상도별 공간입력자료를 구축하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 먼저, 경안수위관측소 상류유역($255.44km^2$)을 대상으로 $1999{\sim}2002$년까지 4개년의 자료를 이용하여 유출량 및 Sediment, T-N, T-P에 대한 모형의 검보정을 실시하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 평균 0.59의 결과를 얻었으며, Sediment, T-N, T-P는 각각 2.08 tons/yr, 4.30 tons/yr, 0.70 tons/yr의 RMSE 오차로 검보정되었다. 모형의 검보정 후, 농촌 소유역을 대상으로 다양한 공간자료(Case A, B, C)를 적용하여 수문, 수질모의를 실시한 결과, 유출량은 토지이용도 해상도에 의한 모의결과의 불확실성이 가장 큰 것으로 분석되었다. QuickBird 토지이용의 유역평균 CN값이 1/25,000과 Landsat 토지이용에 비해 0.4, 1.8 더 크게 분석됨으로서 총유출량도 증가하였다. 유사량과 영영물질 오염부하량에 대한 수질모의 결과는 USLE 인자의 평균 LS 및 K, CFRG 값의 순서로 해상도별 모의결과의 불확실성이 가장 컸으며 토지이용도에 의한 평균 C값에는 큰 변화가 없는 것으로 분석되었다. Case A의 유사량은 B와 C에 비해 23.7%, 50.6% 증가하는 것으로 나타났으며, 유사량 증가에 따른 T-N, T-P 부하량 역시 Case A, B, C 순으로 높게 평가되었다.

수질오염총량관리제는 오염원에 대한 농도규제 방식에서 탈피하여 수계전체의 환경용량을 감안하여 원하는 목표수질을 유지하기 위해 허용할 수 있는 오염총량을 해당 배수구역에 할당하고 초과량은 적정수준으로 삭감토록 하는 광범위한 유역관리 기반의 수질정책이다. 금강수계에서는 1차 수질오염총량관리 기본계획($2004{\sim}2010$)하에 시행계획 및 이행평가가 진행 중에 있으나, 시행초기부터 현재에 이르기까지 제도정착을 위한 현안 문제점들이 제기되어 왔다. 지자체간 갈등을 줄이고 지역균형발전과 광역적 수질관리정책을 합리적으로 수행하기 위해서는 제기되어온 문제점들이 해결되어야 한다. 본 연구에서는 합리적인 오염배출부하량 산정을 위하여 2007년 청주시의 모든 동단위 오염원자료를 구축하고 오염부하량을 배출특성을 분석하였다. 또한 강우배출특성을 적용하기 위하여 하수 발생유량 실측자료와 오염원자료에 반영된 자료를 기초로 산정한 하수발생유량을 비교분석 하였다. 청주시 지역의 강우배출특성을 고려하여 보다 과학적이고 합리적인 방법으로 오염부하량을 산정함으로써 현상을 보다 정확히 반영하여 수질오염총량관리 시행상의 실용적인 오염부하량 산정 방안을 모색하고자 한다.

최근 기후변화 등의 영향으로 전 세계 많은 지역에서 집중호우로 인한 홍수 피해가 증가하고 있으며, 국내에서도 홍수 피해액이 지속적으로 증가하는 추세이다. 이러한 집중호우로 인한 홍수의 피해를 줄이기 위해서는 보다 정확한 강수 예측이 선행되어야 하며, 국내에서는 레이더와 인공위성 자료를 이용한 강수 예측기법에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 이러한 강수 예측기법은 공간적으로 균일한 자료를 획득할 수 있는 장점이 있으나, 아직까지 정확도측면에서 활용성에 한계가 있어서 지상 관측소 자료를 이용하여 보정과정을 거친 후 예측에 활용하고 있다. 본 연구에서는 조밀한 지상 관측망을 보유한 서울지역의 실시간 관측 자료를 이용하여 단시간 강수예측을 수행할 수 있는 방법론을 제시하였다. 이 방법은 지상관측자료와 이류 모델을 이용하여 강수를 예측하는 기법이다. 이를 위해 본 연구에서는 47개 지점의 서울시 홍수정보시스템의 자료를 이용하여 단시간 강수량 예측의 방법론과 적용 방법을 제시하고자 하였다.

강우빈도해석기법 중 지점빈도해석은 대상지점의 확률강우량을 추정하기 위한 방법으로, 이를 위해서는 특정 지속시간에 대해 구축된 강우자료가 필요하나 현실적으로 대상지점의 특정 지속시간에 대한 자료가 구축되어 있지 않거나, 휴전선 부근의 지역과 북한지역은 강우자료를 구축하기 어려우므로 인근 지점의 자료를 이용하여 빈도해석을 실시하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 강우자료간의 스케일 성질을 이용하여 특정 지속시간에 대한 연최대강우자료 추정의 정확성을 판단해 보았고, 강우의 스케일 성질을 이용하여 북한지역의 평강, 원산, 장전에서 특정 지속시간에 대한 연최대강우량을 추정하기 위해 세계기상통신시스템(GTS: Global Telecommunication System)을 통하여 자료를 수집한 북한지역 3개 지점에 대해 강우의 스케일 성질을 적용해 보았다.

본 연구에서는 대기대순환모형(GCM) 모의결과를 활용하여 한반도 지역의 강수량과, 온도에 대하여 분위사상법(Quantile mapping)과 상세화기법(downscaling)을 적용하였다. GCM 모의자료는 캐나다기후센터(CCCma; Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis)의 CGCM2 A2, B2시나리오의 $2001{\sim}2100$년 자료를 사용하였으며, GCM 모의결과값과 국내관측값과의 계통적오차(systematic bias)를 보정하기 위하여 분위사상법을 적용하였다. 강수자료의 경우 한반도의 강수특성을 반영하기 위하여 홍수기, 비홍수기로 구분지어 감마분포를 이용하였고, 온도자료의 경우 계절적 특성을 반영하기 위하여 봄/가을, 여름, 겨울로 구분지어 표준정규분포를 이용하여 분위사상법을 적용하였다. 강수자료의 경우 과거($1965{\sim}1989$:25개년)의 31개소의 일평균강우 자료를, 온도자료의 경우 과거($1965{\sim}1989$)의 11개소의 일평균온도 자료를 사용하였다. 이러한 분위사상법의 적용으로 GCM 모의결과값과 관측값사이의 계통적오차를 보정하였으며, 그 결과 강수자료의 홍수기의 경우 모의결과값과 관측값의 차이가 3.79mm/day에서 0.62mm/day로, 비홍수기의 경우 0.24mm/day에서 0.02mm/day로 각각 83%, 92% 보정된것을 확인하였으며, 각각의 확률분포 매개변수를 추출하였다. Random Cascade 모형의 자기유사성 및 무작위 변동성계수를 추정하기 위하여 2002년 8월 6일 00:10부터 8월 9일 24:00까지 432장의 레이더 스캔을 사용하여 스케일분석을 실시하였으며, 모형적용결과 연평균 강우량의 변화는 A2의 경우 797.89mm에서 1297.09mm로 B2의 경우 815.02mm에서 1383.93mm로 나타났다.

최근 국내외 많은 연구자들에 의해 기후변화와 도시화에 따른 기후특성의 변화에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있으며 이러한 연구들은 주로 기후변화와 도시화의 영향으로 강수량이 증가하는 쪽으로 변화한다는 연구결과를 발표하였다. 강우특성의 변화는 필연적으로 유출의 특성에도 영향을 미치게 되며, 유출의 변화는 소규모 수공구조물의 안전성과 CSO 처리시설 등의 용량산정 등에 있어서 필히 검토되어야 하는 문제이다. 이에 따라 본 연구에서는 현재 서울 기상청에 구축되어 있는 장기간의 실측 시강우자료(Data 1, 1961년-2006년 4-10월)와 특성변화가 진행되었다고 판단되는 1990년 이후의 강우자료(Data 2, 100년치 4-10월 모의 발생)를 이용하여 대상유역의 유출량 및 CSOs 발생량을 산정하였다. 모의강우에 의해 산정된 유출량 및 CSOs 발생량은 전기간 강우자료를 이용하여 산정한 것보다 비초과확률 0.8, 0.5에 대하여 각각 $317.6{\times}10^3\;m^3$, $135.9{\times}10^3\;m^3$ 크게 산정되었으며, CSOs 발생량은 $176.9{\times}10^3\;m^3$, $72.3{\times}10^3\;m^3$ 크게 산정되었다.

제주도는 표고가 높은 산악지형으로 이루어져 있으며, 산악지형에서의 강수 발생일수와 강수량 값은 평지보다 월등히 높으므로 수자원 설계시 표고에 따른 강우 보정을 실시한다. 그러나 현재 실무에서 적용되고 있는 시우량 자료를 이용한 표고와 연강우량의 관계에 따른 보정 방법은 여러 문제점을 야기시키고 있다. 이에 본 연구에서는 크리깅 기법을 이용하여 새로운 강우보정 방법을 제시하였으며, 격자형 강우보정계수를 산정하여 보정된 강우를 분포형 모형에 적용하였다. 제주도내 17개 강우관측소 및 제주 재난안전대책본부 41개 관측소의 강우자료를 이용하여 공동크리깅을 수행하였고, 격자 형태의 강우보정계수를 산정하였다. 제주 관측소의 강우자료로 확률강우량을 산정하여 강우보정을 하였고, 분포형 모형에 적용하여 유출량을 산정하였다. 또한, 기존 고도보정 방법 및 HEC-HMS 모형으로 산정된 유출량과 비교하였다. 본 연구에서 제시한 강우보정 방법으로 지속시간에 따른 강우 증가를 고려할 수 있을 뿐만 아니라 고도에 따른 강우보정시 홍수량이 과대 산정되는 문제점을 해결할 수 있었다.

최근 들어 이상기후로 인한 집중호우가 빈발하고 있으며, 이로인한 피해가 증가하고 있다. 실례로 2002년 발생한 태풍 루사의 경우, 가능최대강수량(PMP)에 근접한 강우강도를 보였으며, 최근 발생하고 있는 국지성 호우의 경우도 시간을 고려할 때 상당히 큰 강우강도를 보이고 있음을 알 수 있다. 이에 본 연구에서는 가능최대강수량과 댐과의 관계를 분석하기 위하여 태풍 루사의 강우 사상을 대상으로 소양강 댐의 붕괴를 고려한 시나리오와 붕괴되지 않은 시나리오로 구분하여 홍수량을 모의하였다. 강우사상의 경우, 건교부에서 2004년에 제시한 방법을 이용하여 공간분포를 시킨 후, 공간 분포된 강우를 대상으로 Huff 2분위를 적용하여 시간분포 시켰다. 또한 공간분포를 적용하지 않은 강우를 같은 방법으로 시간분포를 시킨 후, 각각의 결과를 비교분석하였다. 댐 붕괴해석을 위한 모형으로는 미육군공병단(USACE)에서 제공하는 HEC-HMS 3.1.0을 사용하였다. 분석결과 댐 붕괴를 하지 않았을 때 공간분포를 적용하는 경우가 공간분포를 적용하지 않는 경우에 비해서 지속시간이 1시간$\sim$18시간 까지는 가능최대강수량 및 첨두홍수량이 작게 모의되었으며, 18시간 이상의 지속시간을 가지는 경우에는 각각 더 크게 모의됨을 알 수 있었고 댐이 붕괴하는 경우에는 불규칙한 값을 갖게 되는 것을 볼 수 있다. 또한 태풍 루사시 소양강 댐이 붕괴되었다면, 첨두 홍수량은 2.5배가량 증가된 것으로 모의되었다.

빗물 유출량 제어를 위한 빗물 저류 시설에서 지금까지는 저류되는 용량이 주된 관심사였다. 많은 물을 순간적으로 저류하여 지체시킴으로서 유출량을 감소시키는 것이 목적이었다. 하지만 이러한 빗물저류시설은 저류기능 뿐만 아니라 침전에 의한 수질개선효과도 가지고 있다. 이렇게 저류된 물을 갈수기에는 화장실 용수나 잡용수로 사용할 수도 있고, 수질 개선을 통하여 하수 오염 부하량의 경감효과까지 노릴 수 있다. 이러한 수질개선 효과를 알아보기 위해서는 빗물 저류시설의 수리학적 흐름특성과 입자의 거동파악이 필수적이다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamic)를 이용하여 빗물저류시설 중 하나인 빗물저장조의 수리학적 흐름특성 및 입자의 거동을 살펴보았다. 빗물저장조는 유출입패턴이 불규칙하다. 이를 크게 네 가지 경우로 나누어 살펴보면, 유입만 있고 유출이 없는 경우(Case 1), 유입과 유출이 동시에 있는 경우(Case 2), 유출입이 모두 없는 경우(Case 3), 유출만 있고 유입이 없는 경우(Case 4)로 살펴 볼 수 있다. 기존의 수량 측면에만 한정되었던 빗물 저류 시설에 대한 연구를 수자원 절약과 수질 개선을 통한 하수도 오염 부하량 감소의 측면을 덧붙여 빗물 저류 시설의 목적 범위를 확장할 수 있다.

본 연구에서는 레이더 강우를 이용하여 시공간적 변동성을 고려한 격자형 면적강우량을 산정하기 위하여 추계학적 방법인 칼만필터 기법을 이용하여 지상 강우 관측망과 레이더 강우 관측망을 조합하여 면적강우량을 산정하였다. 또한 전통적인 지상 강우량을 면적강우량으로 전환하는 기법인 Thiessen법, 역거리법, 크리깅 기법을 이용하여 면적강우량을 산정한 후 칼만필터 기법에 의해 보정된 면적 레이더 강우와 비교 하였다. 그 결과, 칼만필터 기법에 의해 보정된 레이더 강우는 실제 강우 분포와 유사한 공간분포를 가지는 원시 레이더 강우 분포를 잘 재현하면서도 강우 체적(볼륨)은 우량계 자료의 체적과 유사하게 나타났다. 그리고 칼만필터 기법에 의해 보정된 레이더 강우를 물리적 기반의 분포형 모형인 $Vflo^{TM}$ 모형과 준분포형 모형인 ModClark 모형에 적용하여 홍수유출을 모의하였다. 그 결과, $Vflo^{TM}$ 모형은 첨두시간과 첨두치가 관측 수문곡선과 유사하게 모의되었으며 ModClark 모형은 총 유출체적에서 좋은 결과를 나타냈다. 그러나 매개변수 검증에서는 $Vflo^{TM}$ 모형이 ModClark 모형보다 관측 수문곡선을 잘 재현하였다. 이를 통해 지상강우와 레이더 강우를 적절하게 조합하여 정확도 높은 면적강우량을 산정하고 분포형 수문모형과 연계하여 홍수유출모의를 실시할 경우 충분한 적용성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

현재 홍수예경보에서는 강우-유출 모형, 통계학적 모형 등 다양한 모형을 사용하고 있으며, 우리나라에서는 특히 저류함수모형을 사용하여 홍수예보를 수행하고 있다. 이에 본 연구에서는 저류 함수모형과 Tank 모형, SSARR 모형을 이용해 금강유역의 미호천 유역, 일본의 Kusaki 댐 유역, 베트남의 Ta Trach 유역에 대하여 홍수모의예측을 수행하였다. 강우-유출 모형인 저류함수모형과 Tank 모형, SSARR 모형의 경우 매개변수 보정에 대한 연구를 추가하여 홍수예측 모형의 효율성의 증대를 도모 하였다. 매개변수 보정을 위하여 유전자 알고리즘, Pattern Search multi-start, SCE-UA등의 최적화 기법들을 이용하였고, 목적함수로는 WSSR과 SSR를 적용하여 그 결과를 비교, 분석하였다.

본 연구에서는 2-방정식 난류모형을 이용하여 사면을 따라 발달하는 하층밀도류의 시간에 따른 이동현상에 대해 살펴보았다. 이를 위해 타원형의 편미분 방정식을 지배방정식으로 구성하고, 난류 완결을 위해 k-$\varepsilon$ 난류모형을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 경사의 사면을 따라 진행하는 연속 유입 밀도류를 수치모의 하였다. 완전 발달된 하층밀도류의 거리에 따른 주흐름방향 유속 분포, 체적 농도를 계산하였고, 이를 기존의 실험결과와 비교하였다. 실험과 수치모의 결과가 잘 일치함을 확인하였다. 또한, 불연속 유입 밀도류의 시간에 따른 진행 상황을 수치모의하여 밀도류와 주변수체의 경계부에서 Kelvin-Helmholtz 불안정에 의한 와(渦)가 형성되는 것을 확인하였으며, 밀도류 선단부의 진행 속도와 주변수체의 유입에 대해 고찰하였다.

일반적으로 확률강우량은 관측지점에서 관측된 연최대 강우량자료를 바탕으로 빈도해석을 적용하여 산정한다. 그러나 국내에서는 매시각별로 관측된 자료가 대부분이기 때문에 단기간 혹은 장기간의 지속기간에 대한 확률강우량을 산정하는 것은 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 매시각단위의 지속기간 강우자료를 바탕으로 다양한 지속기간에 대한 확률 강우량을 산정할 수 있는 스케일 성질을 적용하여 확률강우량을 산정하여 정확성을 판단하였다. 강우자료는 비교적 신뢰성이 높고 자료기간이 긴 기상청 지점 22개 자료를 사용하였으며, 2003년까지의 관측된 자료를 이용하여 확률강우량을 산정한 후 지점빈도해석 프로그램인 FARD2006과 비교하여 지점빈도해석의 결과 값을 참값으로 절대상대오차를 산정하여 비교하였다. 산정한 방법은 기준이 되는 확률강우량을 산정한 후 그보다 긴 지속기간에 대한 확률강우량을 산정하는 방법인 상향스케일링 (Up-scaling)과 그 보다 짧은 지속기간에 대한 확률강우량을 산정하는 방법인 하향스케일링(Down-scaling)의 두 가지 방법으로 확률강우량을 산정하였다. 두 방법 모두 1시간$\sim$24시간의 지속기간에 대한 확률강우량을 2년$\sim$500년의 재현기간에 대하여 확률강우량을 산정하였으며, 빈도해석으로 산정한 FARD2006의 결과값과 비교하여 절대상대오차를 산정하였다. 그 결과, 시간단위자료를 사용할 경우 대부분 절대상대오차가 10% 미만인 결과를 얻을 수 있었으며, 14개의 재현기간 중에서 8개 이상의 재현기간에 대해 적용이 가능한 것으로 나타났다. 지속기간 1시간 강우자료를 기준 지속기간으로 1시간 미만의 지속기간에 대한 확률강우량을 추정한 결과 10분을 제외하고는 대부분 절대상대오차가 10% 내외의 정확도를 가지는 것으로 나타났다. 따라서 스케일 성질을 이용하여 미계측 강우지속기간의 확률강우량을 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 저수량 지역 빈도분석(regional low flow frequency analysis)을 수행하기 위하여 일반최소자승법(ordinary least squares method)을 이용한 Bayesian 다중회귀분석을 적용하였으며, 불확실성측면에서의 효과를 탐색하기 위하여 Bayesian 다중회귀분석에 의한 추정치와 t 분포를 이용하여 산정한 일반 다중회귀분석의 추정치의 신뢰구간을 비교분석하였다. 각 재현기간별 비교결과를 보면 t 분포를 이용하여 산정된 평균 추정치와 Bayesian 다중회귀분석에 의한 평균 추정치는 크게 다르지 않았다. 그러나 불확실성 측면에서 평가해볼 때 신뢰구간의 상한추정치와 하한추정치의 차이는 Bayesian 다중회귀분석을 사용한 경우가 기존 방법을 사용한 경우보다 훨씬 작은 것으로 나타났으며, 이로부터 저수량(low flow) 지역 빈도분석을 수행하는 경우 Bayesian 다중회귀분석이 일반 회귀분석보다 불확실성을 표현하는데 있어서 우수하다는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 낙동강 유역에 2개의 미계측 유역을 선정하고 구축된 Bayesian 다중회귀모형을 적용하여 불확실성을 포함한 미계측 유역에서의 저수량(low flow)을 추정하였으며 이와 같은 방법이 미계측 유역에서의 저수(low flow) 특성을 나타내는 데 있어서 효과적일 수 있음을 입증하였다.

확률도시위치는 주로 도시적 해석을 통한 연최대홍수량 또는 연최대강우량의 초과확률의 추정치 산정에 사용되며 빈도해석을 통해 선정된 적정 확률분포형과 표본자료의 개략적인 적합도를 도시적으로 파악할 수 있도록 해주기 때문에 오래 전부터 널리 이용되어 왔다. 본 연구에서는 Gumbel 분포에 적합한 도시위치공식을 새롭게 추정하기 위해 Gumbel 분포의 order statistic과 확률가중모멘트를 이용하여 다양한 표본크기에 대한 도시위치공식의 기본식을 유도하였고, 최적화 기법 중 하나인 유전자 알고리즘을 이용하여 유도된 도시위치공식의 매개변수를 추정하였다. 또한 본 연구에서 추정된 도시위치공식과 기존에 널리 사용되고 있는 도시 치공식의 정확도를 비교하기 위해 reduced variate 간의 오차를 계산하여 비교 검토하였다. 그 결과, 금회 추정된 도시위치공식은 높은 순위에서는 기존의 도시위치공식에 비해 더 정확도가 높은 것으로 나타났고, 표본크기에 대한 순위를 모두 고려할 경우에는 기존의 도시위치공식에 비해 정확도가 높은 것으로 나타나 Gumbel 분포에 대해서 높은 정확도를 보이는 것으로 나타났다.

지구온난화로 인한 기후변화가 기정사실화 되면서 이러한 기후변화에 대비하기 위한 다양한 연구가 진행중이다. 수자원과 관련된 기후변화 연구를 살펴보면 초기에는 장기적 관점에서 기후변화가 유출에 미치는 영향에 대한 연구가 대부분을 이루고 있었으나 2003년을 기점으로 유럽을 중심으로 기후변화가 홍수량에 미치는 영향에 대한 연구가 시작되었다. 기후변화가 홍수에 미치는 영향을 평가하는데 가장 중요한 것은 수문시계열 자료의 해상도라고 할 수 있다. 이러한 시공간적 해상도 문제를 해결하기 위해서 세계 각국은 각국의 상황에 맞는 RCM을 개발하고 있으며 자국에 적합한 축소기법을 개발하고자 노력하고 있다. 따라서 본 연구에서는 고해상도 수문기상자료의 생성을 위하여 기후변화 모형으로부터 생성된 일 단위 강우자료를 시자료로 분해하기 위한 기법을 제시하고자한다. 지난 수십년 동안 강우나 기타 수문시계열 자료를 다양한 해상도의 자료로 변환하기 위한 연구가 진행되어왔다. 그러나 이러한 연구의 가장 큰 한계점은 대부분의 시계열 자료가 추계학적 특성을 가지고 있다고 가정한 후, 분석을 진행했다는 것이다. 이렇게 되면 강우발생에 따른 물리적 과정을 모형의 구조에 반영하는데 한계점을 드러내게 된다. 따라서 본 연구에서는 해상도를 변화시키는데 따른 강우의 운동역학적 특성을 고려하기 위하여 카오스를 기반으로 한 분해기법을 제시하고자 한다. 우선 카오스 분석을 통해서 지점 강우자료의 카오스 특성을 확인한 후, 현재까지 관측된 강우를 기반으로 $2CO_2$에서의 일 강우를 일 단위 보다 작은 단위로 분해하였다.

추계학적 시계열 분석은 크게 수문자료의 장기간 합성과 실시간 예측으로 구분해 볼 수 있다. 장기간 합성은 주로 수문자료의 추계적 특성을 반영한 수자원 시스템의 운영율 개발에 이용되어 왔다. 반면에 실시간 예측은 수자원 시스템의 순응적(adaptive) 관리에 적용되고 있다. 두 개념의 차이로 전자는 시계열 자료를 합성하여 발생 가능한 모든 수문조합을 얻고자 하는 것이라면 후자는 전 시간의 수문량을 조건으로 하는 다음 시간의 값을 순응적으로 예측하는 것이라 할 수 있다. 수문자료의 합성과 예측에는 크게 결정론적, 확률론적 방법의 두 가지 대별될 수 있다. 결정론적 모델링 방법에는 인공신경망이나 Fuzzy 기법 등을 이용할 수 있으며, 확률론적 방법에는 ARMAX 등의 모수적 기법과 k-NN(k-nearest neighbor bootstrap resampling), KDE(kernel density estimates), 추계학적 인공신경망 등의 비모수적 기법으로 분류할 수 있다. 본 연구에서는 대표적 비모수적 기법인 k-NN를 이용하여 충주댐을 대상으로 월 및 일 유입량 자료의 예측 정도를 살펴보았다. 전 시간 관측치를 조건으로 하는 다음 시간의 조건부 확률분포를 구하여 평균값을 계산한 후 관측치와 비교함으로써 모형의 정도를 살펴보았다. 그리고 실시간 저수지 운영에 이 기법의 활용성과 장단점도 살펴보았다. 모형개발 절차로 모형의 보정을 거쳐 검증을 실시하였다. 결론적으로 월 및 일 유입량 예측에 k-NN 기법이 실무적으로 적용될 수 있었으며, 장점으로는 k-NN 기법이 다른 기법보다 모델링 절차가 비교적 쉬워 저수지 운영 최적화 등 타 시스템과의 연계에 수월함이 인식되었다.

본 연구는 충주댐 유역을 대상으로 미래의 기후변화, 그에 따른 식생상태, 그리고 미래의 토지이용 변화를 고려한 상태에서 SWAT-K 모형에 의한 수문순환인자들의 변화가 댐의 유입량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. SWAT 모형의 검보정은 6년간($2000{\sim}2006$, 2001년 제외)의 댐유입량 자료를 이용하여 실시하였으며, Nash_Sutcliffe 모형효율은 $0.52{\sim}0.88$의 범위로 검보정되었다. 기후변화 시나리오는 IPCC에서 제공하고 있는 GCM들 중에서 CCCma CGCM2의 A2, B2 시나리오를 이용하였으며, 댐유역의 기후변화를 모의하기 위하여 과거 30년간($1977{\sim}2006$)의 기상자료 통계정보를 기준으로 Change Factor Downscaling 기법을 적용하여 2030년, 2060년, 2090년 전후의 각 30년간의 미래 정보를 재생산하였다. 미래의 식생정보는 7년($2000{\sim}2006$)간의 MODIS 위성 영상에 의한 엽면적 지수를 월단위로 구축하여 엽면적 지수와 평균기온간의 상관회귀식을 도출하여 미래 기후변화에 따른 식생의 활력도를 예측하였다. 미래의 토지이용 변화는 CA-MArkov 기법을 개선, 적용하여 총 9개의 토지이용 항목에 대하여 각 항목별 예측을 실시하였다. 2000년의 기상자료 및 댐유입량을 기준으로 이상의 미래기후, 식생, 토지이용 에측 정보를 적용하여 미래의 댐유입량을 모의한 결과를 분석하였다. 그 결과 강수량 및 온도의 변동이 가장 크게 영향을 주어 유입량의 변화가 모의되었으며, 이에 따른 수문인자의 변동은 2000년 기준으로 증발산량, 토양수분의 변동을 분석하였다. 미래의 수문순환에 가장 큰 영향을 주는 수문인자는 토양수분으로 나타나, 미래에는 산림지역 및 토지이용 개발에 따른 토양수분의 함양량 유지를 위한 유역관리가 중요한 요인이 될 것으로 나타났다.

Significant soil erosion and water quality degradation issues are occurring at highland agricultural areas of Kangwon province because of agronomic and topographical specialities of the region. Thus spatial and temporal modeling techniques are often utilized to analyze soil erosion and sediment behaviors at watershed scale. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model is one of the watershed scale models that have been widely used for these ends in Korea. In most cases, the SWAT users tend to use the readily available input dataset, such as the Ministry of Environment (MOE) land cover data ignoring temporal and spatial changes in land cover. Spatial and temporal resolutions of the MOE land cover data are not good enough to reflect field condition for accurate assesment of soil erosion and sediment behaviors. Especially accelerated soil erosion is occurring from agricultural fields, which is sometimes not possible to identify with low-resolution MOD land cover data. Thus new land cover data is prepared with cadastral map and high spatial resolution images of the Doam-dam watershed. The SWAT model was calibrated and validated with this land cover data. The EI values were 0.79 and 0.85 for streamflow calibration and validation, respectively. The EI were 0.79 and 0.86 for sediment calibration and validation, respectively. These EI values were greater than those with MOE land cover data. With newly prepared land cover dataset for the Doam-dam watershed, the SWAT model better predicts hydrologic and sediment behaviors. The number of HRUs with new land cover data increased by 70.2% compared with that with the MOE land cover, indicating better representation of small-sized agricultural field boundaries. The SWAT estimated annual average sediment yield with the MOE land cover data was 61.8 ton/ha/year for the Doam-dam watershed, while 36.2 ton/ha/year (70.7% difference) of annual sediment yield with new land cover data. Especially the most significant difference in estimated sediment yield was 548.0% for the subwatershed #2 (165.9 ton/ha/year with the MOE land cover data and 25.6 ton/ha/year with new land cover data developed in this study). The results obtained in this study implies that the use of MOE land cover data in SWAT sediment simulation for the Doam-dam watershed could results in 70.7% differences in overall sediment estimation and incorrect identification of sediment hot spot areas (such as subwatershed #2) for effective sediment management. Therefore it is recommended that one needs to carefully validate land cover for the study watershed for accurate hydrologic and sediment simulation with the SWAT model.

수위관측지점의 수위-유량관계는 하천단면 형태와 경사에 따라 1개의 유량곡선이 형성될 수도 있으나, 저수위, 평수위, 고수위 등 여러 개 구간의 곡선이 각각 다른 형태로 구성될 수 있다. 또한 이러한 곡선의 연결접점에서 연결이 연속적이어야 하고 부드러워야 한다고 알려져 있다. 각 수위구간에서 유도된 수위-유량관계곡선이 수위구간을 나눈 경계수위에서 곡선식이 일치하지는 경우가 종종 나타난다. 본 연구에서는 경계수위와 곡선접점이 일치하는지 여부를 판단하고 오차의 크기를 확인하기 위하여 할선법을 적용하여 Excel의 VBA로 프로그램을 작성하여 사용하였다. 한편, 수위유량곡선의 연결부에서 부드럽게 연결되는 것이 바람직 하지만, 지금까지 실무에서는 경계수위에서 기울기가 급변하는 형태의 수위-유량관계곡선을 사용하고 있다. 왜냐하면 최소자승회귀분석을 통하여 유도되는 과정에서 경계수위지점의 1차 도함수를 일치시키는 것은 현실적으로 불가능하기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 회귀분석으로 지수함수의 형태로 유도된 수위-유량관계곡선으로부터 수위와 유량의 대표 값을 계산하고 이들 대표 값들을 3차 스플라인 보간법을 이용하여 1차 도함수를 접점에서 일치시키는 부드러운 연결과 함께 수위-유량관계곡선과도 잘 일치하는 새로운 대안을 제시하였다. 2006년도 한국수문조사연보(유량편)의 자료를 검토하여 문제점들을 도출하고, 본 연구에서 제안한 방법들을 적용하여 보았다.

오염총량관리제의 효율적인 추진을 위해서는 단위유역별로 정확한 배출부하량 산정, 오염부하량 할당 및 이행평가가 필요하고 이를 위해서는 정확하고 정기적인 유량자료의 확보가 필요하다. 이러한 이유로 낙동강 수계총량센터에서는 2004년 8월부터 현재까지 평균 8일 간격(30회 이상/년)으로 오염총량관리 단위유역 41개 지점과 시도요구 6개 지점 등 총 47개의 지점에 대해 직 간접적으로 유량자료를 생산하고 있다. 이렇게 획득된 실측유량은 낙동강에서 시간에 따른 지점별 유량 변동추세 파악의 근거자료가 되며, 10년 평균 저수량과 같은 기준유량 산정의 기초 자료를 제공하여 주요 수질정책 자료로 활용될 수 있도록 하고 있다. 본 연구에서는 2004년부터 2007년까지 총 4년간 수행된 낙동강수계 단위유역별 유량측정성과에 대한 평가 및 수행결과에 대해 소개하고자 한다.

재현기간이 수백년 이상인 이상홍수의 초과확률을 추정하기 위해서는 재현기간 이상의 홍수자료를 이용해 내삽(interpolation)을 해야 하지만 현재 우리나라의 체계적(systematic) 관측자료 기간은 이에 훨씬 미치지 못한다. 따라서, 역사 자료(historical data)를 이용해 자료 길이를 확장하는 방법, 홍수자료에 비해 비교적긴 강우자료와 유출 모형에 의한 합성자료를 이용하는 방법 등이 사용되어 왔다. 본 연구에서는 역사 자료와 체계적 관측자료를 효율적으로 결합할 수 있는 EMA(Expected Moment Algorithm) 기법을 연구하였다. EMA는 Cohn 등(1997)에 의해 제안된 방법으로 미국의 공식 분포인 LP3(Log-Pearson type 3) 분포를 대상으로 반복 계산을 통해 매개변수를 추정하는 기법으로서 본 연구에서는 LP3 분포 대신에 최근 국내 홍수빈도해석 시 많이 쓰이고 있는 GEV(Generalized Extreme Value) 분포를 대상으로 EMA 절차를 이론적으로 유도하였다.

하천의 유황특성을 평가 하는 것은 하천생태계의 인위적인 변형을 이해하고 예측하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 댐 건설에 따른 하류하천의 영향을 분석하고자 수문변화 지표모형을 이용하여 용수 전용댐인 영천댐을 대상으로 댐 건설전 후의 유황변동을 분석하였다. 분석결과는 다음과 같다. (1) 월 평균유량은 갈수기와 홍수기 모두 댐건설 후 감소하였다. (2) 연 극치유량의 크기와 기간 분석결과, 댐 건설전 후의 1일 최소유량은 $3.48\;m^3/sec$와 $0.89\;m^3/sec$ 이였으며, 1일 최대유량은 $833.1\;m^3/sec$와 $672.1\;m^3/sec$ 이었다. (3) 연극치 유량의 발생시기 분석결과, 최소유량의 Julian Day는 댐 건설전 180 일(6월), 댐 건설 후 257 일(9월)이었으며, 최대유량의 Julian Day는 댐 건설전 209 일(7월), 댐 건설 후는 217 일(8월)에 발생하였다. (4) 홍수맥파의 빈도와 기간의 분석결과, 저맥파(Low Pulse)의 발생횟수는 댐 건설전 3회, 지속기간은 23 일, 댐 건설 후에는 7회, 지속기간 61 일 이었으며, 고맥파(High Pulse)의 발생횟수는 댐 건설 전 4회 지속기간은 2 일, 댐 건설후에는 2회 1.2 일로 분석되었다. (5) 변화율과 빈도의 분석결과, 상승율은 댐 건설 전, 후의 각각 39.27 %와 19.36 %로 댐 건설 전에 수문변동이 크게 발생하였으며, 감소율은 각각 -15.85 %와 -8.16 %로 분석되었다. (6) 분산정도를 변동계수로 분석하였으며, 1일 최소 최대유량은 0.9054에서 0.6314와 1.0440에서 0.9617로 모두 감소하였으며, 연 극치유량 발생시기는 댐 건설전 후 최소유량은 0.269에서 0.282, 최대유량은 0.069에서 0.153으로 댐건설이후 변동계수가 증가하였다.

본 연구에서는 수문변화 지표법을 적용하여 11개 주요 다목적댐의 월 유량 크기, 연 최소 대유량 크기와 지속기간, 고 저맥파 빈도와 주기, 수문곡선 변화 비율과 빈도를 분석하였다. 월 유량변화 분석 결과, 갈수기에 해당하는 10월부터 다음 해의 6월까지는 유입량이 $6.38\;m^3/sec{\sim}39.84\;m^3/sec$이었으나, 방류량은 $20.36\;m^3/sec{\sim}49.43\;m^3/sec$로 $1.84%{\sim}200.98%$까지 증가하였다. 우기철인 7월부터 9월까지는 유입량이 $79.06\;m^3/sec{\sim}137.12\;m^3/sec$이었으나, 방류량은 $65.32\;m^3/sec{\sim}80.16\;m^3/sec$로 $18.19%{\sim}40.39%$가 감소하였다. 년 최소 최대 유량변화 분석 결과는 1일 최소유량이 $82.86%{\sim}2,950%$까지 증가하였으며, 년 최소 및 최대 유량변화는 1일 최소유량은 $82.86%{\sim}2,950%$까지 증가하였으나, 1일 최대유량은 $34.78%{\sim}83.96%$까지 감소하였다. 고 저맥파의 빈도와 주기의 분석 결과, 저맥파의 발생 횟수는 댐 조절후 $29.67%{\sim}99.07%$가 감소하였으며, 고맥파의 발생횟수도 $4.6%{\sim}92.35%$가 감소하였다. 수문곡선 변화 비율과 빈도의 분석 결과 상승률은 $15.84%{\sim}79.31%$가 감소하였으며, 하강율은 $1.97%{\sim}107.10%$가 감소하였다. 유량변화정도 분석 결과는 1일 최소유량은 $0.60{\sim}2.67$ 증가하였으며, 1일 최대유량은 $0.50{\sim}1.00$으로 감소하였다.

2007년 세계경제포럼(WEF)은 우리가 직면한 최우선 해결과제로 기후변화를 언급하였다. 최저 기온 상승과 가뭄 영향 지역 확대, 폭염일수와 지역적 홍수 위험 증가 등 각종 이상기상이 야기하는 피해 확대에 대한 예상과 우려 때문이다(IPCC, 2007). 세계적으로 고온극한과 호우빈도 증가, 태풍 세기가 강화될 것으로 전망되고 있으며(IPCC, 2007), 국내의 경우 겨울철 한파 감소와 대설 피해 증가, 여름철 집중호우의 강도 심화, 가을철 초대형 태풍 발생으로 인한 피해 가능성이 예측 되고 있다(기상연구소, 2007). 현재, 이러한 현상들을 가시화하고 대처방안을 마련하기 위한 일환으로 기후변화 시나리오(GCM)가 작성되어 연구에 이용되고 있다. 그러나 GCM의 경우, 공간적 해상도가 낮아 지형학적 특성 등을 충분히 반영하지 못하는 단점이 있어 최근에는 공간 해상도가 GCM보다 높은 RCM(Regional Climate Model, 지역기후모델)자료를 적용한 연구도 진행되고 있다. 본 논문에서는 SRES A2 온난화가스시나리오 기반의 기상청 RegCM3 RCM($27km{\times}27km$)로 부터 일(daily)단위 자료를 각각 모의하여 비교하고, BLRPM을 이용하여 일(daily)단위 자료를 시(hourly)단위로 분해(disaggregation)하였다. 그리고 이들을 이용하여 지속기간별 확률강우량을 산정하여 미래 기후변화가 극한 강우에 미치는 영향을 평가하였다.

기상청은 작년 말 전국 60개 지점 기상관측 자료 분석결과로부터 2007년 평균기온($13.5^{\circ}C$)이 1998년($13.6^{\circ}C$)에 이어 두 번째로 높게 나타났으며, 2007년 전국 강수량(1498.5mm)은 평년보다 13.9% 증가한 것을 확인하였다. 그리고 한반도 기후변화의 특징으로 기상 사상의 극값이 증가하고 있음을 추가로 언급한 바 있다. 과거에는 발생하지 않았던 고강도의 강우, 기온 상승과 같은 극치 사상의 잦은 출현빈도가 원인이 되고 있다. 그러나 이들 현상들은 일정한 패턴과 규칙에 따라 발생하지 않아 판단기준이나 경향성을 객관화 또는 정량화하기에 무리가 따른다. 본 논문에서는 기후변화가 우리나라의 극한 사상 변동과 그 영향을 분석하기 위하여 SRES B2 온난화가스시나리오와 YONU CGCM 으로부터 모의된 강우 시계열 자료를 이용하여 미래의 극치 사상의 경향성을 계절에 따라 비교 분석하였다.

The energy conservation theory is introduced for investigating processes of runoff and soil erosion on the hillslope system changed vegetation condition by wildfire The rainfall energy, input energy consisted of kinetic and potential energy, is influenced by vegetation coverage and height. Output energy at the outlet of hillslope is decided as the kinetic energy of runoff and erosion soil, and mechanical work according to moving water and soil is influenced dominantly by the work rather than the kinetic energy. Relationship between output and input energy is possible to calculate the energy loss in the runoff and erosion process. The absolute value of the energy loss is controlled by the input energy size of rainfall because energy losses of runoff increase as many rainfall pass through the hillslope system. The energy coefficient which is dimensionless is defined as the ratio of input energy of rainfall to output energy of runoff water and erosion soil such as runoff coefficient. The energy coefficient and runoff coefficient showed the highest correlation coefficient with the vegetation coverage. Maximum energy coefficient is about 0.5 in the hillslope system. The energy theory for output energy of runoff and soil erosion is presented by the energy coefficient theory associated with vegetation factor. Also runoff and erosion soil resulting output energy have the relation of power function and the rates of these increase with rainfall.

본 연구는 용담호 유역을 대상으로 BMP 기법 중 하나인 수변구역이 호수수질의 개선효과를 규명하였다. 용담호의 수변구역 조성은 호수주변 1km, 금강본류 양안 500m로 지정되었고, 지정된 수변구역으로 인해 개발이 억제되며, 비점오염물질의 원인이 되는 논, 밭, 과수원, 기타재배지, 기타나지를 초지로 변경하여 호수로 유입되는 비점오염원을 제한한다. 저감되는 비점오염물질량을 정량화 하기 위하여 유역모형인 SWAT 모형으로 호수로 유입되는 부하량의 감소를 산정하였고, 감소된 유입부하량을 호수모형인 WASP 모형에 연계하여 개선된 호수수질을 정량화 하였다.

홍수량산정과 관련하여 국내 실무에서 어려움을 겪는 가장 큰 문제는 설계강우의 결정이다. 설계강우와 관련하여 세부적으로 살펴보면 크게 강우의 시간분포(예를 들면 Huff, Mononobe, 교호블록 등), 강우의 공간분포(ARF 적용 등)의 두가지 문제로 집약될 수 있다. 본 논문에서는 강우의 시간분포와 공간분포에 관련된 문제를 동시에 해결할 수 있는 방법으로 교호블록형 이동설계강우에 대한 적용 방법을 제안하고 그 적용성을 검토하였다. 본 연구에서는 국내에서 연구된 강우의 이동속도와 여름철 저기압기단과 태풍의 이동속도 등을 감안하고 나아가 표준화된 방법으로서 적용의 용이성 등을 고려하여 강우의 이동속도 $\upsilonv\;=\;10km/hr$, $\Delta\;=\;10km$ 간격으로 직사각형 띠 형태로 연결되는 이동강우를 채택하였다. 강우의 이동방향은 서$\rightarrow$동, 남$\rightarrow$북, 남서$\rightarrow$북동의 3가지 방향을 기준하였다. 유역특성 이동강우 3가지(서$\rightarrow$동, 남$\rightarrow$북, 남서$\rightarrow$북동)와 정체강우 2가지(유역평균, 유역특성) 등 총 5가지 경우에 대하여 100년 빈도 48시간 설계강우를 한강유역의 분포형 강우-유출 모형에 적용하여 그 결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 정체강우에 있어서 유역평균강우와 유역특성강우에 대한 홍수량 비교를 통하여 해당 유역의 홍수량과 강우량과의 관계를 판단할 수 있었다. 충주댐유역의 경우 한강유역 전체에 대한 평균 100년 빈도 강우가 내린다면 23,000cms까지도 발생할 수 있으나 충주댐유역 100년 빈도에 해당하는 강우량으로는 18,000cms 정도의 홍수량이 발생하여 상대적으로 강우량이 적은 지역으로 나타났다. 반면에 임진강하류부는 한강유역평균강우 보다 더 많은 강우량이 내림으로 인하여 홍수량이 증가하는 유역임을 알 수 있었다. (2) 이동설계강우에 대하여 분석한 결과 유역이 매우 크거나 매우 작으면 강우의 이동방향에 대한 영향이 상대적으로 감소해가는 반면에 중규모 유역에서 상대적으로 영향이 크게 나타났다. 한강하구와 같은 대유역의 경우 여러 방향의 유역들이 유출에 기여하기 때문에 강우의 이동방향에 대한 영향이 상쇄되기 때문으로 분석되었다. 반면에 매우 작은 소유역의 경우는 전체 유역이 단일 강우강도의 영향권에 놓이게 되므로 이동방향의 영향이 나타나지 않는 것으로 나타났다. (3) 정체설계강우와 이동설계강우의 비교를 통하여 한강하구와 같은 대유역의 이동강우에 대한 ARF 효과를 간접 측정할 수 있었다. (4) 정체설계강우 보다 이동설계강우가 오히려 더 큰 첨두홍수량을 발생시키는 유역들이 있었다. 이와 같은 수문현상은 기존 정체형 설계강우로는 분석이 어려운 현상으로서 강우와 유역특성에 대한 보다 심층적인 연구 필용성을 제기하고 있다.

최근 국내에서 사용되고 있는 격자분포형 강우-유출 모형 $Vflo^{TM}$을 실무에 효율적으로 적용하기 위하여 매개변수값의 결정과 그 민감도를 분석하고, 중랑천 유역의 토지이용 및 지형특성을 고려한 적정 크기의 격자에 대한 연구를 수행하였다. 연구대상유역으로는 토지이용현황이 상이한 중랑천 상류(자연유역), 우이천(복합유역) 및 청계천(도시유역) 유역을 선택하였다. $2003{\sim}2006$년까지 5개 호우사상의 실측자료로부터 매개변수값의 최적화를 실시하였으며 수치모의된 결과로 부터 조도계수, 투수계수, 초기함수비 등의 매개변수에 의한 계산치의 민감도를 분석하였다. 검토결과 지표면 조도계수가 가장 예민했으며, Green-Ampt식에 적용되는 투수계수의 영향이 큰 것으로 분석되었다. 또한, 수문학적 지형특성 반영을 위한 적정 격자크기는 자연유역(중랑천 상류)과 복합유역(우이천)에서는 100과 200 m에서 관측 유출수문곡선과 대체로 일치하나, 격자크기가 300 m에서는 지형특성을 반영하지 못해 유출수문곡선이 왜곡되는 경향을 나타내어 불투수율 80% 이하인 자연 및 복합유역에서는 DEM 격자크기를 $200{\sim}300\;m$이하로 적용하는 것이 적정하다고 판단된다.

본 연구는 격자기반 운동파 강우유출모형 KIMSTORM(grid-based KIneMatic wave STOrm Runoff Model)의 기능을 개선하고 적용성을 평가하는 것이다. KIMSTORM은 김성준(1998)이 개발한 분포형 강우유출모형으로 포화상태의 지표흐름 및 토양수분상태의 시공간적인 분포를 파악할 수 있다. UNIX C++ 언어로 개발되었으며, GRASS 형태의 ASCII Grid를 입출력하도록 구성되어 있는 모형으로 UNIX 운영체제에서 구동이 가능하다. 그러나 UNIX와 GRASS는 최근에 많이 이용되지 않는 추세로 KIMSTORM 모형을 이용한 홍수유출해석이 적극적으로 활용되는데 주요 제약사항이 되어 왔다. 본 연구에서는 KIMSTORM을 윈도우즈 환경에서 운영될 수 있도록 FORTRAN 90을 이용하여 재개발하였으며 주요개선 사항으로, ESRI ASCII Grid 형태의 GIS(geographic information system) 자료 입력, 물리적 침투모의 방법인 GAML (Green-Ampt and Mein- Larson) 적용, 공간강우 입력가능, 정렬 알고리즘을 이용한 계산속도의 개선, 모형 자료입력 등 전처리 기능개선, 계산결과의 자동평가 및 분포도출력 등 후처리 방식개선으로 요약할 수 있다. 개선된 모형 GAML에 의한 침투방법을 적용하여, 남강댐유역($2,293\;km^2$)의 6개 강우사상을 대상으로 결정계수, Nash & Sutcliffe 모형효율계수, 용적편차, 첨두유량의 상대오차, 첨두시간의 절대오차를 이용하여 적용성을 평가하였으며, 민감도분석결과 초기토양수분조건과 하천조도계수가 가장 큰 민감도를 나타내었다.

최근 기후변화로 인해 집중호우, 태풍, 폭설 등 악기상 발생이 빈번해지고 있으며, 특히 태풍은 단일 기상현상 가운데 가장 강력하며, 태풍으로 인하여 집중호우 폭풍 및 해일 등 부차적 악기상이 함께 발생하여 인명 및 경제 사회적인 피해 또한 막대하지만, 태풍으로 인한 강수량 측정은 다른 현상에 비해 정확한 측정이 어렵다. 이것은 태풍이 발생에서 소멸까지 일생의 대부분을 해상에서 보내, 육상 관측으로는 정확한 강수량 측정이 어렵기 때문이다. 그러나 위성자료를 활용하면 해상에서의 태풍 구름에 의한 강수분포를 추정할 수 있으며, 특히 구름을 투과하여 아래 내부구조 파악이 가능한 마이크로파 영역의 적외복사에너지를 이용하면 좀더 정확한 강수량 자료를 얻을 수 있을 것이다. 그러나 관측영역 확대를 위해서는 가능한 마이크로파위성자료를 합성처리하여 활용하는 것이 효과를 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 현재 기상청에서 수신하고 있는 Aqua/AMSR-E, SSM/I, TMI, QuilSCAT 등에서 산출되는 강수량을 상호 검증기법을 이용하여 합성처리 하였다. 위성자료마다 정확도와 해상도가 다른 것에 대해서는 높은 정확도에 가중치를 주고, 고해상도 자료에 맞추어 픽셀 크기를 맞추었다. 사용한 자료는 2005년$\sim$2007년 간 발생한 태풍 중에서 우리나라에 영향을 준 나비, 나리, 에위니아 등 3개 사례이며, 검증은 자동관측자료(AWS : Automatic Weather Station)자료와 일본 AWS자료(AMEDAS : Automatic Measurement Data Aquisition System) 및 미해군 연구소 발표자료를 이용하여, 시계열오차 분석 및 산포도를 분석하였다.

미래 발생 가능한 수문 및 기상현상의 예측과정은 지식의 부족과 자연현상의 다양성으로 인해 불확실성을 포함하게 된다. 하지만 많은 예측들은 아직까지 확정적으로 제공되고 있으며, 결과적으로 예측결과의 불확실성 정도를 제공하지 못하고 있다. 앙상블 유량예측(ESP, Ensemble Streamflow Prediction)은 이러한 불확실성을 고려하여 수자원시스템의 의사결정에 있어 중요한 요소 중 하나인 유량예측을 수행할 수 있는 방법이다. 하지만 ESP의 결과는 기상자료, 유역 초기조건, 수문모형의 매개변수, 단순화된 수문모형에 의해 비교적 큰 불확실성을 포함하게 되며, 따라서 실제적인 현업에서의 사용을 위해서는 불확실성 정도를 줄이기 위한 사전 및 사후처리 과정이 요구된다. 본 연구에서는 국내에서 활용 가능한 기후 예보자료를 사용하여 앙상블 유량예측에 적용할 수 있는 사전처리 방안들을 검토하고, 국내에서 사후처리를 위해 적용되었던 최적선형 보정기법에 더해 다양한 기법들을 강우유출모형인 TANK모형의 모의결과 보정에 적용하였다. 사전 및 사후처리를 적용한 결과 기상자료와 유량예측과정에 존재하는 불확실성을 저감시키는 것이 가능하였다. 특히 사전 및 사후 처리가 동시에 적용되었을 경우 그 향상 정도가 단순히 각각의 방법에 의한 향상 정도를 합한 것보다 높게 나타날 수 있음이 확인되었다. 사전 및 사후처리를 동시에 적용한 경우 이수기에는 RPS(Ranked Probability Score) 평가방법 내에서 54%를, 홍수기에는 8%를 향상시키는 것이 가능하였다.

기상청(KMA, Korea Meteorological Administration)에서는 기상수치예보모델을 적용하여 수치예보를 하고 있으며 전지구 모델로는 GDAPS(Global Date Assimilation and Prediction System)를 지역모델은 RDAPS(Regional Date Assimilation and Prediction System)를 사용하고 있다. 수치예보결과를 이용하여 유출량을 예측할 경우 일반적으로 해상도가 높은 지역모델인 RDAPS의 수치예보 결과값을 사용한다. RDAPS는 00UTC와 12UTC에 3시간으로 누적된 자료를 30km 격자에 대하여 예측시간으로부터 48시간에 대하여 자료를 생성한다. 일강우자료를 입력자료로 사용하는 강우-유출 모형의 경우 3시간 누적 자료를 나타나는 RDAPS 수치예보 결과를 이용 시 3시간 scale에서 일(day)시간 scale로 변환시켜주어야 한다. 본 연구에서는 RDAPS의 수치예보 결과의 일(day)시간 scale 변환 방법에 따른 정확도를 비교하여 RDAPS 수치예보 결과의 일(day)시간 scale 변환에 대한 정확도를 비교하여 일(day)시간 scale 변환에 대한 지침을 제공하고자 한다. RDAPS 수치예보 결과값의 특징을 이용하여 RDAPS 결과값을 일(day)시간 scale로 변환하는 방법으로 총 9개방법을 적용하였으며, 참 값으로는 기상청 강수자료를 사용하였으며, 금강유역을 대상으로 유역평균강수량을 계산하여 각 변환 방법에 따른 정확도를 비교하였다.

현대 강우관측 자료를 빈도분석할 때 나타나는 가장 큰 문제는 관측기간이 짧기 때문에 고빈도 확률강우량 추정이나 장기간의 경향성 예측시 신뢰성 부족하다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 현대 강우자료의 문제점를 보완하기 위한 방법으로 측우기 관측기록을 활용하기 위한 방안을 검토하였다. 빈도해석을 통한 확률강우량의 결정을 위해서는 연최대치 계열의 작성이 선행되어야 한다. 측우기 강우자료는 강우시작시점과 종료시점 그리고 그 사이의 강우량으로 구성된 펄스 형태로 기록되어 있기 때문에 이를 이용하여 빈도해석을 하려면 전통적인 빈도해석 방법과는 다르게 독립호우사상을 적절하게 정의하는 것이 필요하다. 독립호우사상에 대한 기존 연구결과에 기초하여 무강우지속기간 10시간을 기준으로 측우기 관측기록과 현대 관측기록으로부터 이를 추출한 후 총강우량과 강우강도 두 가지를 대상으로 이변량 지수분포를 적용하였다. 그리고 각 호우사상의 재현기간을 산정하고, 연도별로 최대 재현기간을 가지는 호우사상을 연최대 호우사상으로 결정하였다. 이변량 지수분포의 매개변수 산정시 전기간에 대해 매개변수를 산정하는 경우보다 연도별로 매개변수를 산정하는 경우가 강우발생의 변동양상 및 수문학적인 극한호우의 정의를 반영하기에 적합한 것으로 검토되었고 또한 그로 인해 얻어진 연최대 호우사상이 이변량 극치분포를 보다 잘 따르는 것으로 나타났다. 연도별 매개변수 추정결과를 우기해와 건기해로 나누어 살펴보면 우기해에는 강우강도가 재현기간 산정에서 상대적으로 영향이 크고, 건기해에는 총강우량과 관련된 영향이 큰 것으로 나타났다. 연최대 호우사상의 변동성을 살펴보면 현대자료에서 강우지속기간은 점점 증가하고 강우강도는 감소하며 이에 따른 호우사상의 총강우량은 증가하는 특징을 보였다. 그러나 측우기 자료에서는 이러한 변화양상이 반복순환하는 것으로 나타났으며 이와 관련된 별도의 연구가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 측우기 자료를 이용한 빈도해석의 선행작업으로서 연최대 호우사상 계열의 결정 과정을 살펴보았으며 이렇게 얻어진 연최대 호우사상은 현대자료와 어우러져 보다 신뢰성 높은 설계호우사상을 결정하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

국외를 중심으로 기존 GCM보다 해상도가 높은 Regional Climate Model(RCM)을 이용한 분석이 일부 시행되고 있으나, 국내에서는 이를 이용한 연구가 아직 미비한 실정이다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 27km의 해상도를 갖는 기상청 RegCM3 RCM에서 도출된 기후변화 SRES 시나리오 자료를 이용하고자 한다. 수자원의 장기 거동을 강우-유출 모형으로 모사하기 위해서는 입력 자료인 일 강수자료 계열을 모의발생이 필요하며 본 연구에서는 천이확률 및 강수 모의에 이용되는 Gamma 확률분포와 같은 분포형의 매개변수들이 외부 인자 즉 기후변화 시나리오에 따라 조건부로 변동할 수 있는 CWGEN(Cross-validated Canonical Correlation Analysis-Weather Generator) 강수 모의기법을 도입하여 이용하였다. RCM 자료 그 자체는 일반적으로 시 공간적으로 왜곡되어 있어 Quantile Mapping을 통하여 수정을 하였다. 최종적으로 모의된 결과를 바탕으로 기후변화에 따른 극치사상들에 대한 정량적인 거동을 추정하고 평가하였다.

레이더 강우의 편의 추정은 근본적으로 레이더 강우의 평균과 참값으로 가정되는 우량계 강우의 평균과의 차이를 결정하는 문제이다. 두 관측치의 차이를 정확히 결정하기 위해서는 두 관측치의 차이에 대한 분산이 매우 작아야 하며, 따라서 비교되는 관측치의 수가 충분히 확보되어야 한다. 즉, 이 문제는 두 관측치의 차이에 대한 분산의 규모를 주어진 조건에 맞추기 위해 필요한 우량계의 수를 결정하는 것이 된다. 본 연구에는 특히 일부 지역에만 우량계의 설치가 가능한 경우를 대상으로 하고자 한다. 이는 임진강 유역에 대해 강우레이더를 운영하는 경우에 해당하는 문제이며, 또한 바다와 접한 지역에서 레이더를 설치 운영할 경우에도 발생하는 문제이다. 본 연구에서는 임진강 유역을 대상으로 하였으며, 전체 유역의 약 1/3정도인 하류유역에서만 우량계 자료가 가용한 경우와 전체 유역에 대해 우량계 강우가 가용한 경우의 차이를 비교하였다. 이러한 분석결과를 토대로 임진강 유역 전체 지역에 고르게 우량계가 분포할 경우의 관측정도를 얻기 위한 하류유역의 우량계 밀도를 제시하였다.

현재 기후변화는 점점 가속화되고 있으며, 이로 인해 향후 홍수피해는 더욱 증가될 가능성이 높은 것으로 알려져 있다. 장기적이 측면에서 이러한 홍수피해에 대비하기 위해서는 유역별 홍수에 대한 취약성을 평가하고, 기후변화의 영향을 고려하여 유연한 적응 정책을 마련하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내유역의 홍수 취약성을 평가하는 방법으로 지표를 이용한 방법을 제안하였다. 이 방법은 기후변화에 따른 홍수 취약성을 민감도(sensitivity), 노출(exposure), 적응능력(adaptation)의 함수로 정의하고, 각 유역별 지표들을 이용하여 상대적인 취약성 정도를 평가하는 것이다. 본 연구에서는 유역의 민감도와 노출정도가 클수록 기후변화에 대한 홍수피해에 취약하고, 적응능력이 클수록 취약성이 낮다고 판단하였다. 본 연구에서 제안한 방법으로 국내 139개 유역에 대해 상대적인 홍수피해 취약성을 평가한 결과 과거 유역별 홍수 피해액의 분포와 유사한 것으로 나타났다. 또한, A2 시나리오를 이용하여 미래 기후변화 상황에서의 홍수피해 취약성에 대해 평가한 결과 국내 유역의 홍수피해는 증가될 가능성이 있는 것으로 전망되었으나 유역별 공간적인 취약성은 크게 변화지 않는 것으로 나타났다.

Snow cover is a potential water resource for later spring and summer seasons as well as a thermal mirror with high reflectivity causing decreases of surface air temperature during cold winter seasons. In this study, current and future changes in Northern Hemisphere snow extent and their potential linkages with atmospheric circulation are examined. The NOAA AVHRR visible snow extent (1967-2006) data as well as observational (NCEP-DOE 1979-2006) and modeled (GFDL 2.1 2081-2100) pressure and surface air temperature data are used. Analyses of observational data demonstrate that the snow extent in meteorological spring (March to April) and summer (June to August) has significantly decreased since the late 1980s. The offset of snow seasons (the timing of snow melt in spring) have also significantly advanced particularly in Europe, East Asia, and northwestern North America. Analyses of pressure fields reveal that the spatial patterns of the earlier snow melt are associated with changes in atmospheric circulation such as the Arctic Oscillation (AO). In the positive winter AO years, multiple positive pressure departure cores in the upper troposphere (200hPa) are observed over the mid-latitude regions from March to mid-April, while a negative pressure departure core (70hPa) prevails over the Arctic Ocean. The reversed anomaly patterns related to later snow melt occur in negative winter AO years. The comparison between current and future thermal spring onsets suggest that snow melt patterns will intensify with larger greenhouse gas emissions, indicating earlier hydrological spring onset.

In this study, an uncertainty assessment for surface air temperature(T2m) and precipitation(PCP) over East Asia is carried out. The data simulated by the intergovermental Panel on Climate Change (IPCC) Fourth Assessment Report (AR4) Atmosphere-Ocean coupled general circulation Model (AOGCM) are used to assess the uncertainty. Examination of the seasonal uncertainty of T2m and PCP variabilities shows that spring-summer cold bias and fall warm bias of T2m are found over both East Asia and the Korea peninsula. In contrast, distinctly summer dry bias and winter-spring wet bias of PCP over the Korea peninsula is found. To investigate the PCP seasonal variability over East Asia, the cyclostationary empirical orthogonal function(CSEOF) analysis is employed. The CSEOF analysis can extract physical modes (spatio-temporal patterns) and their undulation (PC time series) of PCP, showing the evolution of PCP. A comparison between spatio-temporal patterns of observed and modeled PCP anomalies shows that positive PCP anomalies located in northeastern China (north of Korea) of the multi-model ensemble(MME) cannot explain properly the contribution to summer monsoon rainfalls across Korea and Japan. The uncertainty of modeled PCP indicates that there is disagreement between observed and MME anomalies. The spatio-temporal deviation of the PCP is significantly associated with lower- and upper-level circulations. In particular, lower-level moisture transports from the warm pool of the western Pacific and corresponding moisture convergence significantly contribute to summer rainfalls. These lower- and upper-level circulations physically consistent with PCP give a insight of the reason why differences between modeled and observed PCP occur.

기존의 태풍예측과 관련된 연구들은 전 지구적인 흐름이 직접적으로 계산되지 않은 중규모 기상모형이나 태풍모형들을 이용하여왔다. 하지만 최근 전 세계적으로 전구 규모의 모형들이 40km 이하의 고해상도 모형들이 개발되어 20km이하의 초고해상도 시물레이션이 가능해짐에 따라 지역적인 기상현상들을 전구모형을 통해서 재현해 내고 있다. 따라서 본 연구에서는 고해상도 전구모형을 이용하여 태풍 실험을 하고자 하며, 독일기상청에서 개발된 Icosahedral-hexagonal 격자체계의 GME전구 모형을 이용한 태풍모의 결과를 기상청 태풍 best track과 비교 분석 하였다. 실험에 사용된 모형 분해능은 연직 47layer (7 soil layer 포함), 수평 약 40km와 20km으로 구성되었다. 최근 3년($2005{\sim}2007$)간의 동아시아지역을 지나간 태풍을 대상으로 하였다. 태풍모의 시작시간은 각 TD(Tropical Depression)발생 24시간 전 자료를 이용하였으며, 각 태풍의 소멸 24시간 후까지 모의하였다. GME 모형을 이용한 태풍모의 결과에서 best track의 경우 모의 시작 후 약 168시간 forcast 결과가 매우 유사한 경로를 따라 진행해 가고 있으며, 태풍의 전향이 이루어지는 시각은 ${\pm}3$시간 내외의 오차를 보이고 있다. 태풍경로의 경우 40km 결과에 비해 20km 모의 결과가 best track에 더 가까운 결과를 보이고 있다. 중심기압변화의 경우 40km의 결과가 20km 결과에 비해 변화경향이 유사한 형태를 보이고 있으며, 20km 결과의 경우 중심기압의 변화가 다소 급하게 나타나는 경향을 보이는 특성을 가지고 있지만 40km결과에 비해 최저 중심기압이 더욱 뚜렷하게 나타나고 있으며 특히, MANYI case의 경우 관측값 930hPa보다 더 낮은 911.4hPa의 결과를 보이고 있다. 풍속의 경우도 중심기압변화와 유사한 결과를 보이고 있으나, 최대 풍속의 경우 40km 결과에 비해 20km결과가 관측과의 오차범위가 $2{\sim}3\;m/s$ 내외로 나타나고 있다. 그리고 GME모형의 경우 태풍(TD) 발생 약168시간 이전에 예측이 가능한 결과를 보인다. 이 연구의 결과는 다른 기상모형에서 태풍 강도가 약하게 모의되던 현상이 상당히 개선된 것을 알 수 있으며, 이는 20km 고해상도 GME 모형이 태풍예측모형으로 활용이 간능 할 것으로 사료 된다.

본 논문의 목적은 ENSO의 영향에 의한 우리나라 강우의 특성을 분석하는 것이다. 따라서 우리나라 기상관측소의 강우량 자료를 Warm(El Nino), Cold(La Nina), Normal 에피소드에 따라 기간별로 분류하였다. 또한 이렇게 분류한 자료는 Markov Chain 모형을 이용하여 100년의 자료로 모의 발생하였고 에피소드별로 빈도분석을 실시하였다. 빈도분석 결과 에피소드에 따라 각 기상관측소별로 강우의 크기에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 또한 군집분석을 실시하여 각 에피소드의 공간적인 영향에 대해서 분석하였다. 결과적으로 Warm(El Nino), Cold(La Nina) and Normal 에피소드로 대표되는 ENSO는 우리나라의 강우특성에 크게 영향을 미치는 것으로 파악되었다.

물은 인간생활에 있어 없어서는 안 될 매우 중요한 요소로서 물 수요에 대한 안정적인 공급은 국가 및 지역의 수자원 계획에 있어 주요 목표가 되어 왔다. 최근 사회, 경제의 발전과 함께 국민 생활수준의 향상으로 물 수요는 점차 증가하는 추세에 있으며, 용도 또한 다양화 되고 있다. 그러나 우리나라의 기후 및 지형조건은 효율적인 수자원 관리에 매우 어려운 상황으로 이를 극복하기 위해 다양한 대책이 마련되어 시행되고 있다. 과거 우리나라에서는 부족한 수자원을 확보하고 안정적인 물 공급이 가능하도록 하기 위하여 다목적댐을 건설하여 운영하여 왔으나 댐을 통해 확보할 수 있는 물 공급 안정성에 대한 정량적인 평가가 상대적으로 미흡하여 보다 효과적인 수자원 관리의 제약으로 작용하고 있다. 물공급능력지수(Water Supply Capacity Index, WSCI)는 극심한 기상조건 하에서 저수지가 수요량에 대해 어느 정도의 기간동안 용수를 공급할 수 있는 가를 평가할 수 있도록 개발된 정량적인 지표이다. 물공급 능력지수는 가뭄기간 동안 저수지의 용수공급능력을 모니터링 할 수 있도록 하기 위한 목적으로 개발되었으며, 가뭄기간의 저수지 운영 의사결정에 대해 유용한 정보를 제공할 수 있고 저수지에서 용수를 공급받는 지역의 가뭄단계 설정에 활용될 수 있는 지표이다. 본 연구에서는 다목적댐에 대한 물공급능력지수를 산정하여 분석하였으며, 이를 통해 각 댐의 물 공급 안정성을 평가하였다. 물 공급 안정성의 평가는 각 댐별로 산정된 물공급능력지수의 과거 시계열 자료를 검토하고 각 댐의 월별 지수에 대한 변동 분석을 통해 댐별 물 공급 안정성을 판단하였다. 또한 월별로 산정된 각 댐별 물공급능력지수를 비교하여 월별 각 댐의 물 공급 수준을 판단하였다.

본 연구는 인접한 저수지 간의 연계운영을 통해 홍수조절능력을 제고시키기 위한 저수용량 공유기법 개발의 일환으로서 안동댐과 임하댐의 병렬저수지 시스템을 연구대상유역으로 선정하였다. 홍수조절에 의한 병렬저수지의 연계운영기법으로서 홍수시 임하댐의 저수량을 안동댐으로 전환시켜 임하댐의 홍수조절능력을 제고시키고 안동댐의 저수량을 확보하여 용수공급능력을 제고시킬 수 있는 방법을 연구하였다. 임하댐의 유입량 중 안동댐으로 전환되는 유량비를 최적화계수 a로 두고 재현기간별로 유량전환비를 산정한 결과 최적화계수로 제안한 유량전환비 a는 재현기간 T=50년일 때 $a_{50}=0.310$, T=80년일 때 $a_{80}=0.185$, T=100년일 때 $a_{100}=0.130$, T=150년일 때 $a_{150}=0.035$로 산정되었으며, T=200년일때는 유량전환에 의한 홍수조절 효과가 없음을 알 수 있었다. 이러한 계산결과는 홍수규모가 클 경우에 안동댐 저수량(위) 증가로 인하여 임하댐의 유량전환비가 감소하기 때문임을 알 수 있었으며, 그 유량전환비가 거의 0이 될 경우는 홍수규모가 재현기간 T=200년 빈도 이상에서 나타나고 있음을 알 수 있었다. 이로 인한 홍수조절효과는 임하댐의 경우 재현기간 T=50년 일 때 4.1%, T=80년일 때 2.8%, T=100년일 때 2.1% 및 T=150년일 때 0.7%로 증가한 것으로 나타났으며, 안동댐의 경우 재현기간 T=50년일 때 14.4%, T=80년일 때 8.6%, T=100년일 때 6.0% 및 T=150년일 때 1.6%로 증가한 것으로 분석되었다.

댐으로 인한 인공호수는 주위의 지역사회는 물론 타지역으로부터의 친수공간으로 활용될 수 있는 충분한 여건을 가지고 있음에도 불구하고 여러 가지 법적인 규제로 인해 극히 제한적으로 활용되고 있는 실정이다. 본 연구는 댐 호소의 관광자원화를 통한 친수공간의 확보와 국민복지증대 및 지역사회의 경제발전을 함께 도모할 수 있는 방안을 모색하였다. 만약 댐 호소에 대한 규제완화가 환경적인 영향이 크지 않고 경제적인 가치가 크다면 현 제도의 개선은 국민후생의 증대효과와 비점오염원의 관리를 통해 수질개선효과에 영향을 미칠 수 있음을 제시하였다.

본 연구에서는 도플러 방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter) 및 이동시간차방식 초음파유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)의 유량자료 검증을 위해 두 가지 방식이 적용된 한강대교와 여주대교의 2007년 운영성과를 검토하고 측정된 결과분석을 통해 자동유량측정시설의 유량측정자료를 검증하였다. 측정된 유량의 검증을 위해 평 저수시 유속계 측정 및 이동 ADCP법에 의한 연속 유량측정결과와 비교하였으며, 또한 봉부자를 이용한 측정결과와의 비교를 통해 홍수시 측정결과를 검토하였다. 또한 댐방류량, 하수처리장 방류량, 각종 취수량을 이용한 물수지 분석을 통해 자동유량측정에 의해 산정된 유출량과 비교하였다. ADVM 방식이 적용된 한강대교의 조위영향에 따른 수위변화를 고려하여 한 주기에 대한 측정을 수행하여 이를 비교한 결과, 흐름이 정체되는 일부구간의 측정결과를 제외하면 대부분 상대오차가 10% 내외가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 월별 물수지 분석을 수행한 결과, 설치초기 시스템 안정화작업으로 인해 결측이 많이 발생한 $3{\sim}4$월을 제외하면 10%내외의 오차가 발생하였으며, 홍수기인 $6{\sim}7$월 사이에는 $1.9{\sim}5.5%$의 상대오차를 보여 자동유량측정시설의 측정결과가 매우 양호한 것으로 나타났다. 여주대교의 UVM 방식의 경우 측정장비의 안정화가 이루어진 5월부터 9월까지의 측정결과는 수위유량관계곡선으로 산정된 유량과 비교하였을 때 10%내외의 상대오차를 보인 것으로 나타났다. 아울러 월별 물수지 분석결과에서도 결측이 많이 발생한 5월의 23.7%의 오차를 제외하면, $5{\sim}10%$내의 오차를 보인 것으로 나타났으며 홍수기인 $6{\sim}8$월의 경우 5%이내의 오차가 발생한 것으로 나타났다.

댐에는 하류 홍수피해 경감을 위한 방류설비와 댐에 저장된 물을 생활 농업 공업용수로 활용하기 위한 취수설비가 구축되어 있다. 취수설비는 고객의 요구에 부응하기 위해 여러 종류의 개선사례와 형식변경을 통해 날로 발전을 거듭하고 있다. 1970년대 소양강댐이 건설된 후 1990년대 중반까지는 수력발전을 목적으로 수차발전기 분해점검을 위한 수리용 게이트가 채택되어 저수지 중층부에 설치한 사례가 많다. 경제부흥 초창기 우리나라가 해외차관으로 건설한 소양강댐, 안동댐, 대청댐 등의 취수설비가 이에 해당한다. 이후 1990년대 말까지 하류 농작물 냉해방지를 위해 상온수의 물을 취수하는 표면취수설비가 임하댐, 주암댐, 용담댐 등에서 채택 운영되고 있다. 그러다가 횡성댐, 장흥댐 등이 건설되는 2000년대 초부터 기존의 냉해방지와 조류 등 환경변화에 대처가 가능하도록 저수지 전 구간을 수심별로 구분 선택하여 취수하는 다공식 취수설비와 표면취수설비가 동시에 설치되는 복식형 취수설비가 채택 운영됨에 따라 단순 수리용 게이트에서 복합적인 기능을 갖춘 취수설비로 발전을 하였다. 2002년 태풍 '루사'와 2003년 태풍 '매미'로 인해 유입된 고탁도수가 장기간 댐 내에 체류하여 하류용수공급에 심각한 문제점이 발생되고, 부영양화로 인한 적조현상 등이 사회적으로 크게 이슈화됨에 따라 임하댐과 용담댐에서는 표면취수설비를 중간구간 취수가 가능한 분리형 선택취수설비로 개선한 결과(임하댐(2006), 용담댐(2008)) 댐 본래의 순기능인 청정수 담수가 가능해졌을 뿐만 아니라, 하류생태계 보존에도 크게 이바지하였다. 또한, 최근에는 전 구간 선택취수가 가능하도록 화북댐에는 정류판형 선택취수설비, 부항댐 및 성덕댐에는 실린더 게이트가 국내 최초로 도입되는 전환기를 맞이하게 되었다.

최근의 급속한 도시화로 인한 불투수면적의 증가는 첨두유량의 증가, 홍수도달시간의 단축을 야기해 도시유역의 홍수 피해를 증가시키고 있다. 특히 하천 홍수위 상승에 의한 외수피해와 순간적인 집중호우에 의해 도로 노면수의 배수불량에서 기인하는 내수피해가 겹치는 경우 도시유역의 홍수피해는 더욱 가중된다. 이러한 도시홍수의 피해를 방지하기 위해서는 구조적 또는 비구조적인 대책수립이 필요하다. 구조적 대책의 경우 효과적이나 예산과 공기 등의 문제가 있으며, 중추적인 해결책이 되지 않으므로 도시홍수예보 시스템의 개발이 필요하다. 일반적으로 홍수예보에는 유출해석모형이 활용되고 있다. 유출해석모형 중 SWMM 모형은 맨홀 및 우수관망의 고려가 가능하여 하천과 우수관로가 연계된 도시 유출특성의 모의가 가능하여 도시홍수예보에 적합한 모형이다. 그러나 SWMM은 소배수유역의 분할 및 계산시간의 제약으로 대체적으로 유역면적이 $100km^2$ 내에 적용되는 한계를 가지고 있다. 따라서 본류 및 지류하천과 우수관로가 연계되는 $100km^2$ 이상인 도시유역의 홍수예보를 위해서는 우수관망 해석 및 하천흐름해석의 연계가 필요하다. 본 연구에서는 중규모 유역의 도시홍수예보를 위해 SWMM과 HEC-RAS 모형을 연계하는 방안을 제시하였다. 중랑천 유역을 대상으로 SWMM 모형을 이용하여 소유역의 지표 및 관망유출과 지류하천의 유출 분석을 수행하였고, 중랑천 본 류구간에 대해서는 HEC-RAS 모형을 구축하여 하천의 부정류 해석을 수행하였다. 또한, SWMM으로 계산된 배수구역별 유출해석 결과를 HEC-RAS의 지류유입량으로 활용하여 본류의 지류유입 영향을 고려하도록 하였으며, 원할한 연계를 위해 SWMM과 HEC-RAS를 연계한 시스템을 구축하였다. 결과적으로 SWMM과 HEC-RAS를 연계시스템 통한 모의유량이 관측유량과 유사한 결과를 보였으며, 도시홍수예보를 위한 SWMM과 HEC-RAS의 연계는 복잡한 도시유역의 홍수관리에 활용성이 클 것으로 판단된다.

미래의 기후변화 영향평가에 있어 전지구모형(General Circulation Model)은 가장 중요한 자료 중 하나이다. 즉, 온실가스 방출(emission) 시나리오에 기초한 전지구모형의 모의결과를 이용하면 미래 수자원에 대한 정보를 얻을 수 있다. 하지만 미래 수자원은 방출 시나리오, 상세화(downscaling) 기법, 강우-유출모형, 전지구모형의 종류에 따라 크게 달라질 수 있어 매우 큰 불확실성(uncertainty)을 포함하고 있다. 이러한 불확실성을 줄이는 방법 중 하나로 전지구모형의 모의능력에 따라 가중치(weight)를 부여하고 결합(combining)하는 multi-model 앙상블(ensemble) 기법이 선진국을 중심으로 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 우선 기후변화 영향평가를 위하여 국내에서 사용가능한 전지구모형을 조사하고 그 중CCSM3, CSRIO, ECHAM4, GFDL, MIRCO를 선택하였다. 한강 충주댐 유역에 대하여 과거($1980{\sim}1999$년)와 미래($2030{\sim}2049$년) 기간에 대하여 전지구모형의 기후정보를 간단한 선형보간법을 이용하여 상세화하였다. 다음으로 multi-model 앙상블 기법을 조사하였다. 본 연구에서는 Giorgi et al.(2002)이 제안한 Reliability Ensemble Average(REA) 기법을 적용하여 선형보간법으로 상세화한 전지구모형의 모의결과에 가중치를 주어 불확실성을 줄이는 연구를 수행하였다. 특히 REA를 구성하는 식 중 모형의 편차(bias) 뿐만 아니라 분산(variance)까지 고려함으로서 이를 개선하는 Modified-REA를 제안하였다. 제안한 방안을 이용하여 결합한 전지구모형의 모의결과가 기존 REA의 결과보다 기후정보의 불확실성을 더 줄일 수 있는 것으로 나타났다.

가뭄관리에서 가장 중요한 요소는 1) 강수량, 지표수, 지하수, 댐수, 토양수분 등 물 공급량의 시 공간적 모니터링과 2) 이용가능한 물 공급량 약화 정도에 따라 적시적소에 물 이용자가 취해야할 행동요령을 제시하는 것이다. 가뭄지수는 가뭄관리에서 종합적인 물 공급량 정보를 하나의 수치로 정량화하여 가용 수자원의 악화정도를 나타내어 가뭄경보의 기준으로 활용된다. 현재까지 개발된 대표적인 가뭄지수들은 PDSI(Palmer Drought Severity Index), SPI(Standardized Precipitation Index), SWSI(Surface Water Supply Index) 등이 있다. PDSI는 여러 가지 제한점을 가지고 있지만 가뭄지수 개발의 시발점이 되었다는 점에서 전세계적으로 이용하고 있고 국내에서도 기상청의 공식적인 가뭄지수로 발표되고 있다. PDSI는 복잡한 물수지 모형에 의해 산정되며, 이용되는 매개변수는 지역의 기후상황, 보정자료기간 등에 민감하게 작용하고 있으나 이들에 대한 국내기후 환경에서의 평가가 선행되어 있지 않고 있다. PDSI는 가뭄과 습윤 기간의 시작과 종료 시점을 확률적으로 산정하여 이를 기반으로 가뭄경보에 활용하고 있다. 또한, 이들 확률은 기상학적 가뭄상황을 나타내는 PDSI에 후행하는 하천유출, 저수지 수위, 지하수 등의 수문학적 가뭄을 표현하는 PHDI(Palmer Hydrological Drought Index)를 산정하는 데 이용된다. Z-지수 역시 PDSI에서 얻을 수 있는 가뭄지수로 단기간의 가뭄특성에 의한 농업가뭄을 표현하는 데 적합한 지수로 알려져 있다. 본 연구에서는 PDSI의 제한점들을 살펴보고 우리나라의 기후상황, 자료보정기간 등에 따른 PDSI의 제매개변수들을 재산정하여 계산된 PDSI의 변동성을 검토한 후 이를 Palmer(1965)가 제시한 PDSI 산정식과 비교 평가하였다. 또한 가뭄의 시작과 종료 확률 개념에 의하여 산정된 PDSI를 기상청에서 제공하고 있는 PDSI와 비교 분석하여 개선점을 도출하였다.

홍수는 인간이 지구상에 생존하기 전부터 발생하여왔다. 그러나 최근 들어 홍수 규모가 대형화되었고, 그 발생빈도도 증가하고 있다. 최근에는 지구온난화가 가속화 되면서 전 세계적으로 높은 강도의 기상이변들이 속출하고 있다. 우리나라도 예외는 아니어서 지난 100년 동안 기온이 약 $1.5^{\circ}C$ 가량 상승하였고, 집중호우나 태풍과 같은 극단적인 기상현상들로 인한 피해가 날이 갈수록 심해지고 있다. 이러한 이상기후에 따른 태풍, 집중호우 등의 대규모 호우로 인해 댐 및 제방 붕괴와 같은 비상상황이 초래될 수 있다. 잇따른 피해들을 통해 홍수침수 범위의 예측 분석을 통한 홍수위험 및 다양한 홍수위험지도 작성의 필요성이 대두되었다. 본 연구에서는 다양한 종류의 홍수위험지도의 개발을 위해 금호강과 태화강을 대상유역으로 선정하고, 1차원 분석(하천흐름)에는 미국 기상청의 FLDWAV 모형을 적용하였고 2차원 분석(범람흐름)에는 2차원 비정형 격자기법 침수해석 모형을 적용하였다. 1차원 및 2차원 수치해석 모형을 대상유역에 적용한 모의를 통하여 실제 홍수에 대한 제방의 붕괴 및 월류에 따른 유량을 산정하였고, '침수심 지도'와 '홍수유속 지도'를 작성하였으며, 또한 홍수위험 강도를 표현하기 위해 유속과 수심을 이용하여 홍수위험에 대한 '홍수위험강도 지도'를 작성하였다. 다양한 홍수위험지도는 홍수방어대책에 대한 평가와 개발, 또한 개발지역에 대한 선택에 이용될 수 있으며, 실제 홍수시 홍수위험지도에 나타난 긴급대피지역의 모든 주민들에 대해서 피난경고를 미리 발령하는 등의 방법으로 이용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 천변저류지 조성에 따른 홍수기의 홍수위 저감효과와 조성된 천변저류지를 비 홍수기에 습지로 활용 가능한가를 검토하기 위한 수문분석에 의한 저류지내 유지유량을 분석하였다. 대상유역은 경남 창녕군에 위치하고 있는 토평천 유역에 위치한 우포늪 주변지역이다. 홍수기의 홍수위 저감효과를 분석하기 위해서 1차원 수리모형인 HEC-RAS 모형의 부정류 해석을 이용하였으며, 비 홍수기의 습지로의 활용 가능성을 검토하기 위한 수문분석은 SWAT 모형을 이용하여 수행하였다. HEC-RAS 모형을 이용한 홍수위 저감효과 분석은 천변저류지 조성 위치와 크기에 따른 시나리오별로 모의를 수행하였으며, 각 시나리오별 홍수위 저감효과를 분석한 결과 최대 약 56cm 정도의 홍수위 저감효과를 나타내는 것으로 분석되었다. SWAT 모형을 이용한 수문분석은 조성된 천변저류지가 습지로 활용 가능한가를 검토한 것으로써 2004년 8월 1일 $\sim$ 2005년 7월 31일까지의 모의 기간에 대한 물수지 분석을 수행하였으며, 이를 통하여 천변저류지 조성지역의 수심변화를 분석하여 1년간의 유지유량을 검토하였다. 물수지 분석 결과 1년 동안에 천변저류지의 최저수심이 1.3m 정도 유지되는 것을 알 수 있었다.

본 연구는 감조하천에서 조위의 영향을 크게 받는 저 평수위의 수위-유량관계곡선식 개발의 한계를 극복하기 위해 조위의 영향을 고려한 다변수 복합 수위-유량관계곡선식을 개발하였다. 곡선식 개발은 수위-수면차-수위차-유량의 관계를 통해 지수형 곡선식을 개발하였다. 여기서 수면차는 조위와 수위와의 차이며, 이때 조석파의 전파시간에 대한 지체시간을 고려하였다. 수위차는 대상 수위관측소의 전 시간과의 수위차이다. 또한 조위에 의해 발생되는 역유량 자료를 이용한 지수형 곡선식을 개발하고자 유량 조정변수를 추가하였다. 개발된 수위-유량관계곡선식을 한강대교에 적용하여 자동유량측정시설에서 측정된 유량자료와 비교 검토한 결과 경향성에서 일치하였으며, (-)유량의 산정도 가능하였다. 분석기간내의 총 유출량 검토 결과 8.3%의 오차를 보여 본 과업에서 제시된 복합 수위-유량관계곡선식의 적정성을 파악할 수 있었다.

기존에는 잠재위험도와 해당지역 하나의 강우관측소에서의 기왕최대강우량을 이용하여 계획빈도를 결정하였다. 그러나 기왕최대강우량은 이미 발생한 최대강우량이기 때문에 안전치를 고려해 산정한 계획빈도를 따라가지 못하였고, 잠재위험도에 따른 계획빈도의 범위가 매우 작은 문제점이 있었다. 따라서 본 연구에서는 문산천 유역의 기왕최대강우량과 잠재위험도를 이용하여 계획빈도를 산정하는데 필요한 가중치를 결정하였다. 본 연구에서는 수도권지역 6개의 기상청 강우관측소 강우량 자료를 사용하여 크리깅기법으로 공간분포를 시키고자 하였다. 또한, 기왕최대강우량으로 계획빈도를 연결시키는데 있어서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 계획빈도의 가중치를 산정하고자 하였다. 문산천 유역에 잠재위험도 산정에 따라 계획빈도를 결정한 결과, 크리깅기법으로 문산천 유역에 기왕최대강우량에 해당하는 계획빈도는 160년 정도이며, 회귀식으로 각 소유역별로 계획빈도를 산정한 결과 약 110년에서 120년까지 분포하였다. 이렇게 산정된 계획빈도를 공시지가와 홍수량으로 가중치를 구하여 소유역별로 분포시킨 계획빈도 값은 대략 100년에서 200년으로 산정되었다. 잠재위험도와 피해액 산정기법을 이용하여 문산천에 최적 홍수방어대안을 선정하고자 하였다. 최적 대안을 선정하기 위한 방법론을 제시하고 이에 따라 잠재위험도를 산정하고 유역 분담량을 결정하여 적합한 구조적 홍수방어시설물을 Decision Tree라는 의사결정을 통하여 계획하고 조합하여 3개의 적정 홍수방어대안을 선정하였다.

본 연구의 목적은 3차원 수리 모델인 ELCOM(Estuary, Lake and Coastal Ocean Model)과 물질 전달모델인 CAEDYM(Computational Aquatic Ecosystem Dynamic Model)을 이용하여 성층화된 저수지로 밀도류 형태로 유입한 부유사의 이송과 확산 그리고 침강특성을 해석하는데 있다. ELCOM은 3차원 수리동력학 모델로써 시공간적인 유속과 수온변화를 예측하는데 사용되었으며, CAEDYM과 매 계산시간 마다 동적으로 연결(Dynamic coupling)되어 부유입자의 이송, 확산, 침강 과정을 모의하였다. 개발된 3차원 모델의 예측 성능은 2004년 홍수기 동안 대청호에서 실측한 자료를 사용하여 검증하였다. 모델의 모의변수는 입자크기별로 구분된 부유물질(SS) 그룹이며, 현장 실측자료인 탁도($C_T$)와 모델 변수인 SS간의 변환을 위해 저수지 지점 별로 측정한 SS-$C_T$ 상관관계를 사용함으로써 부유 입자의 크기분포의 공간적 변동 특성을 반영하였다. 모델은 탁수가 유입하는 환경에서 저수지 성층구조의 변화와 유입 탁수의 밀도류 거동특성, 유입한 부유사의 이송과 확산 그리고 침강특성을 비교적 잘 모의하였다. 저수지로 유입한 부유입자 중 입경이 $20{\mu}m$ 이상인 입자는 매우 빠른 속도로 저수지 바닥에 퇴적된 반면, $10{\mu}m$ 이하의 입자들은 중층에 오랜 시간 부유하며 장기탁수문제를 유발하는 원인이 되었다.

생활수준이 향상되면서 물의 양과 질에 대한 국민의 요구수준은 높아지고 있으나, 우리의 하천유지유량은 일본의 1/3에 불과하며, 평갈수기의 하천유량 증대가 물관리의 주요 관심사로 떠오르고 있다. 댐 저수지의 저류와 생공용수의 회귀수에 의해 평갈수기의 하천유량을 크게 개선시킬 수 있는 바, 본 연구에서는 수계별로 그 현황과 향후 개선방안 도출을 위해 무수한 하천지점에서 용수수급 현황을 쉽게 분석, 평가할 수 있는 시스템을 개발하였다. 개발된 시스템은 용수수요 추정 모듈, 일 유출 모의 및 하천 유황분석 모듈, 기존댐 저수량 변화 모의 모듈, 신규 댐 규모 모의 모듈 등으로 구성되어 있다(그림 1). 분석 대상 하천 지점 유역의 논 용수, 생활 용수, 공업 용수의 수요량을 일별로 추정할 수 있으며, 이들의 회귀수를 고려한 하천유량을 일별로 모의하여 유황을 분석할 수 있고, 상류에 기존 댐 및 저수지가 있는 경우 이의 저수량을 모의하여 하류 방류량을 고려한 하천유량을 분석할 수 있고, 하천유황이 목표 값에 미치지 못하는 경우 신규 댐 및 저수지를 계획하여 이로부터 유량을 공급받아 하천유황을 유기적으로 아주 쉽게 분석할 수 있도록 하였다. 또한 저수량 변화 모의의 필수 자료인 저수지 표고별 저수면적, 저수량 자료를 신속하게 수집, 정리할 수 있도록 DEM을 활용하는 모듈을 장착하였다(그림 2). 수계별로 수많은 하천 지점의 유지유량 확보를 위한 다양한 용수공급 시나리오를 신속하게 분석, 평가하는데 편리한 도구로 활용할 수 있을 것이다. 개발된 시스템은 금강 유역의 하천유지유량 확보 방안 수립에 활용하고 있으며, 향후 전 수계에 적용될 수 있도록 보완할 것이다.

The purpose of this research was to develop a methodology to determine whether conjunctive surface water and groundwater management could significantly reduce deficits in a river basin with a relatively limited alluvial aquifer. The Geum River basin is one of major river basins in South Korea. The upper region of the Geum River basin is typical of many river basins in Korea where the shape of river basin is narrow with small alluvial aquifer depths from 10m to 20m and where most of the groundwater pumped comes quickly from the steamflow. The basin has two surface reservoirs, Daecheong and Yongdam. The most recent reservoir, Yongdam, provides water to a trans-basin diversion, and therefore reduces the water resources available in the Geum River basin. After the completion of Yongdam reservoir, the reduced water supply in the Geum basin resulted in increasing conflicts between downstream water needs and required instream flows, particularly during the low flow season. Historically, the operation of groundwater pumping has had limited control and is administered separately from surface water diversions. Given the limited size of the alluvial aquifer, it is apparent that groundwater pumping is essentially taking its water from the stream. Therefore, the operation of the surface water withdrawals and groundwater pumping must be considered together. The major component of the conjunction water management in this study is a goal-programmin g based optimization model that simultaneously considers surface water withdrawals, groundwater pumping and instream flow requirements. A 10-day time step is used in the model. The interactions between groundwater pumping and the stream are handled through the use of response and lag coefficients. The impacts of pumping on streamflow are considered for multiple time periods. The model is formulated as a linear goal-programming problem that is solved with the commercial LINGO optimization software package.

하천은 물을 활용하기 위한 이수기능과 홍수방어를 위한 치수기능, 그리고 자연생태계를 유지하기 위한 환경기능 등 크게 3대 기능으로 나뉜다. 그러나 이러한 기능을 수행하기 위해서 물이 흐르지 않는다면 불가능 하다. 따라서 이러한 기능을 충분히 수행하기 위해서는 얼마나 많은 물이 흘러야 하는 가에 대하여 조사 분석을 통하여 하천유지유량이라는 것을 제안하고 이를 법으로 고시하고 있다. 이러한 하천유지유량은 각 나라의 기후나 지형학적 특성 때문에 나라별로 다양한 방법을 적용하고 있으며 또한 지형학적, 생태학적, 신미적인 기능 등 각자의 필요하고 중요하게 생각하는 인자들을 기준으로한 유량 계산의 틀을 제안하고 있다. 우리나라에서도 최근 하천법 개정에 따라서 하천유지유량의 개념을 재 정립하고 그 유량을 산정방안 및 지침 등에 대하여 제안하였다. 그러나 이렇게 방안에 의해 제안되는 유량의 경우 근본적으로 상류로부터 흐러 내려오지 않는다면 아무리 좋은 방법에 의해 산정되고 고시되는 하천유지유량은 무용지물이 된다. 따라서, 본 연구에서는 하천유지유량을 충분히 흘려보내 줄 수 있는지를 분석한 하천유지가능유하량의 개념을 제안하고 산정방법을 제안하고자 한다.

댐 군 연계운영을 위한 기존의 많은 최적화 모형은 경제성에 기반을 둔 단일 목적 함수를 가정함으로써 현실과는 동떨어진 결과를 도출하곤 하였다. 따라서 보다 현실적인 최적화 모형이 되기 위해서는 실제 운영과정을 모사할 수 있도록 적절한 초기 가중치를 부여하여 모형을 구축하고, 상충되는 목적간의 절충안으로 파레토 프런티어(Pareto-frontier)를 제시할 수 있는 다중목적 의사결정 기법이 요구된다. 본 연구의 목적은 댐 군 연계 운영을 위한 최적화 모형으로 소개된 CoMOM(Coordinated Multi-reservoir Operating Model)의 다중목적함수에 적합한 초기 가중치를 도출할 수 있는 시스템을 제안하는 것이다. 본 연구에서는 최적화 모형에 적합한 가중치를 결정함에 있어 댐의 초기저수량과 미래의 예상 유입량과 같은 수문 조건을 감안할 필요가 있음에 주목하였다. 이것은 초기저수량과 미래에 예상되는 유입량이 작을 경우 가급적 저수에 중점을 두고, 그 반대일 경우는 발전방류에 주안점을 두는 것이 바람직하다는 사실에서 추정해 볼 수 있는 가정이다. 따라서 댐의 초기 저수량 조건과 유입량 시나리오의 다양한 수문 조건별로 가장 적합한 가중치를 찾아본 후, 수문 조건을 입력요소로, 최적 가중치를 출력요소로 갖는 신경망 모형을 활용해서 수문 조건에 적합한 가중치를 예측할 수 있는 절차를 제안한다. 이 과정에서 최적 가중치를 도출하는 것이 관건이 될 수 있는데, 이를 위해 전승목 (2008)등이 제안한 DEA기반 순위결정 절차를 활용해서 최선의 파레토 최적해와 이에 대응되는 가중치를 찾아 이를 신경망 모형의 출력요소 값으로 활용하였다. 본 연구에서 제안하는 신경망 모형은 임의의 수문 상황에 대해 이에 적합한 CoMOM의 초기 가중치를 결정해 줌으로써 CoMOM과 같은 최적화 모형의 가중치 선정에 따르는 어려움을 극복하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

우리나라의 도시는 리우선언이후 지속가능한 개발 원칙아래 친수와 생태를 모티브로 하여 급격히 변화되어 개발되어 가고 있다. 파주운정신도시는 국내최초 물순환시스템, 광교신도시는 2개의 기존 저류지를 활용한 물순환시스템, 인천청라지구는 녹지공간에 운하를 만드는 운하도시, 김포신도시는 대수로를 활용한 운하도시, 강서지구는 한강과 연결되는 친수도시로 진행중이다. 이러한 개발에는 지속가능한 수량확보와 수질보전이 선결되어야 하므로 다양한 방안들이 제시되고 있으며, 이에 따라 물을 다스릴 수 있는 도시로 변화함에 따라 치수적으로 안전할 뿐 만 아니라, 각종 재난으로 부터도 안전한 U-city로 진행되고 있다. 국외의 경우 미국의 샌안토니오 등이 도시내 운하를 건설하여 관광객을 유치하고 있고, 독일의 크론스베르크가 지구 전체에 우수저류 및 침투시설을 도입하였으며, 일본 동경이 새로운 운하프로젝트를 수행중이다. 또한 홍콩이 세계최대의 습지공원을 신도시와 병행하여 건설하였고, 싱가폴에서는 아시아 최대의 담수화 공장을 건설중이며, 뉴워터(Newater) 프로젝트로 물을 재사용하고 있다. 이러한 국내 외 사례가 물순환시스템을 체제를 구축하기 위한 기초자료를 제공할 수 있으리라 판단된다. 본 연구에서는 이러한 물순환시스템의 전체적인 개념을 다양한 선진사례 등을 토대로 검토하고, 현재 진행중인 국내 도시들을 토대로 정리하여, 물순환시스템의 체제를 구축하는 방안을 제시하고자 한다. 본연구를 통해 향후 국내 지자체들의 도시재개발과 신도시개발, 국외 도시개발시 물순환시스템을 구축하는 경우 물순환과 관련된 기초자료로 활용할 수 있으리라 판단된다.

We constructed the regional flood risk and damage magnitude using hazard and vulnerabilities which are climatic, hydrological, socio-economic, countermeasure, disaster probability components for DB construction on the GIS system. Also we developed the Excess Flood Vulnerability index estimation System(EFVS). By the construction of the System, we can perform the scientific flood management for the flood prevention and optional extreme flood defenses according to regional characteristics. In order to evaluate the performance of system, we applied EFVS to Anseong-chen in Korea, and the system's stabilization is appropriate to flood damage analysis.

하천유지유량에 대한 인식과 개념은 시대와 사회, 경제의 발전에 따라 변화되어 새로운 물 배분 패러다임에 입각한 하천유지유량이 정립되고 있다. 우리나라에서 하천유지유량의 필요성이 제기되기 시작한 것은 댐 건설 이후부터이며, 하구의 염수침입을 방지하기 위해 하천에서 기본적으로 유지되어야 할 필요수량을 정하면서 부터이다. 실제적인 하천유역의 관리에서 댐 건설 이전에는 하천의 유량을 조절할 수 있는 능력이 거의 없었기 때문에 하천유지유량의 설정 자체가 크게 의미를 갖지 못하였다. 우리나라 하천유지유량의 주요 기능은 1960년대 이전에는 하천의 주운기능, 1970년대는 하구의 염수침입방지 기능, 1980년대는 수질보전을 위한 희석용수의 기능으로 인식되었으며, 1990년대 이후 환경에 대한 인식 변화로 수질과 함께 하천생태계 보전의 필요성이 증가하여 이에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔고, 2000년대에 들어서는 자연환경을 중심으로 하는 하천유지유량과는 별도의 용수개념인 사회환경 개선을 위한 환경개선용수의 도입의 필요성이 제기되고 있다. 하천유지유량에서 고려하는 항목은 갈수량을 기준으로 하고 하천기능 유지에 필요한 하천생태 및 하천수질 보전을 기본항목으로 하여 고려하도록 하며, 현실적으로 하천유지유량 산정 검토시 부수적인 미미한 비중을 차지하고 있는 하천경관, 하구막힘 방지, 지하수위 유지, 하천시설물 보호, 염수침입 방지 등의 항목은 필요항목으로 구분하되 하천 상황에 따라 추가적인 항목에 대한 검토가 필요한 경우 감안할 수 있도록 하였다. 갈수량의 산정은 반드시 유역 개발과 각종 유수사용, 수공구조물에 의한 유량 조절 효과가 없는 자연상태를 기준으로 산정하도록 하고 어류생태를 고려한 필요유량 산정 시 대표어종은 하천의 특성을 고려하고 지역사회의 의견을 수렴하여 단일어종보다는 생태적 군(Guild, 군(群))을 고려하여 선정하고 최소유량의 개념보다는 계절별 유량변동성을 고려하도록 하였다. 수질보전에 필요한 필요유량 산정 목표는 생태계 서식 및 생육 환경의 보전과 인간의 물 이용 측면에서 요구되는 목표수질을 구분하여 적용하도록 하였다. 하천유지유량 이외에 친수공간 확보, 물놀이, 관광, 하천문화행사 등 사회환경 개선을 위해 하천의 일부구간 또는 일부지역에 필요한 수량은 이를 이용하고자 하는 수혜대상 집단(지자체, 특정 기관 또는 개인 등)의 요구에 의해 발생되는 수량이므로 환경개선용수로 분류하여 별도로 산정하도록 하였다.

하천유량의 직 간접 확보 방안에 대한 설문조사결과 간접 확보방안(18%)보다는 직접 확보방안(82%)을 선호하는 것으로 나타났다. 직접 확보방안에 대한 선호도에 있어서는 (1)하천유수사용허가조정(37%) > (2)기존댐 용수재배분(29%) > (3)신규댐 건설시 확보(16%) > (4)하수처리장 방류수활용(11%) > (5)타수계로부터 도수(7%) 순으로 선호하는 것으로 나타났다. 하천유량의 간접 확보 방안에 대한 선호도는 (1)하천수질 개선(46%) > (2)지하수 관리(24%) > (3)유역 관리(15%) > (4)물절약(10%) > (5)대체수자원(5%)의 순으로 나타났다. 설문조사의 결과를 반영하여 하천유량의 확보는 우선 해당하천의 유역 내에서 우선적으로 확보하도록 하며, 이를 위해 하천 유수사용 재평가에 의한 유수사용허가 조정, 댐 용수 재배분 및 운영율 개선, 신규댐 건설시 하천유지유량 확보, 하수처리장 방류수 활용 방안 등에 대한 검토가 요구된다. 또한 자체 하천 유역에서 확보가 어려운 경우에는 타 하천의 유역에서 인공적으로 도수 하는 방안을 고려하여야 할 것이다. 한편, 장기적으로 수질 개선을 통한 물의 환경기능 제고, 과도한 지하수 개발방지, 산림 및 식생관리, 물절약 및 대체수자원 개발 등을 통해 하천유량을 확보하도록 노력하여야 할 것이다.

경제개발에 따른 현실적인 하천의 모습은 각종 오염원으로 인한 수질악화와 산업화 및 도시화에 의한 물순환시스템의 붕괴로 인한 하천 생태계의 파괴로 나타나고 있다. 따라서 훼손된 하천을 친자연적으로 보존하고 더 나아가 하천을 자연생태계와 인간이 공존할 수 있는 공간으로 조성하기 위한 시도가 늘어나고 있다. 2006년 수립된 수자원장기종합계획에서는 자연환경보존과 생활환경 개선을 위한 유량확보의 필요성을 제기하고 있다. 이중 생활환경개선에 필요한 물은 청계천의 사례처럼 최근 들어 하천 및 수변생태계 복원, 보전 사업과 연계된 거주성(Amenity)차원의 새로운 용수수요로써 급격히 증가하고 있는 실정이다. 이러한 환경개선용수는 인위적으로 공급되기 때문에 환경개선용수를 필요로 하는 구간의 상 하류의 자연적인 물순환시스템에 영향을 미치게 되어 하천수 사용에 대한 수리권에 직접적으로 영향을 주게 된다. 따라서 환경개선용수를 사용하고자 하는 경우에는 이를 공급하는 공급원 지점과 환경개선용수를 사용하는 구간을 중심으로 상세한 물수지분석을 통해 기존의 수리권에 대한 영향 여부를 검토하여야 한다. 새로운 수요인 환경개선용수는 하천의 일부 구간 또는 일부 지역에 대해 거주성(Amenity) 차원에서 사회환경을 개선 정비하는데 활용하기 위하여 수혜자의 요구에 의해 인위적으로 공급되는 용수인 것이다. 따라서 국가가 산정하는 하천유지유량과 달리 환경개선 용수는 수혜자가 직접 산정하여야 하며, 산정된 환경개선용수는 하천관리자(국가)로부터 사용허가를 받아야 한다.

최근 하천의 복원과 자연형 하천 조성 사업 등이 활발하게 진행되고 있으며, 하천의 정상적인 상태를 유지하기위한 최소유량의 개념인 하천유지유량의 산정도 정부차원의 사업으로 진행되고 있다. 우리나라 하천복원사업의 주목적은 변형된 수로의 복원, 오염하천의 정화, 생태서식처 조성, 자연 구조물 재료를 이용한 친수공간 확보 등이나, 해외 관련연구사례는 자연상태 혹은 자연상태와 가까운 상태로 하천을 복원, 유지하기 위해서는 과거의 유량 흐름 특성을 복원하는 것이 이에 못지않게 중요함을 시사하고 있다. 본 연구에서는 하천의 유황특성을 세분하여 이들 특성이 하천생태계에 줄 수 있는 영향을 외국의 사례를 통해 고찰하였으며, 금강유역의 유황변동에 가장 큰 영향을 주는 대청댐 및 용담댐의 건설 전 후의 유황특성 변동을 분석하였다. 또한, 과거 관측자료가 부족한 경우, 모형을 통해 산정된 자연유량자료의 활용 가능성을 평가하여 본 연구에 이용하였다. 본 연구의 유황특성 변동 분석은 향후, 하천유지유량의 산정, 자연형 하천 복원 및 하천관리 시 유황의 특성을 복원하기 위한 노력이 필요하다는 방향성을 제시한다.

본 연구에서는 최근 집중호우로 인해 탁수문제가 심각한 소양강 유역의 효과적인 탁수 관리를 위한 SWAT 모형 구축 및 유역의 시공간 토사유실 분석을 실시하였다. 검보정된 SWAT 모형을 이용하여 소유역별 부유사 발생량을 분석한 결과 조항천, 영실천/북천 상류, 인북천 상류 유역(서쪽) 등에서 연간 10톤/ha이 상의 부유사가 발생하여 소양강댐 유역에서의 탁수유발에 직접적인 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 어론천, 자운천 등은 연간 6톤/ha이상의 부유사 발생이 예측되었다. 특히 내린천의 최상류 두 유역인 조항천과 주운천 유역에서 발생하는 부유사는 소양강 전체 유역에서 발생하는 부유사의 13.6%를 차지하는 것으로 나타나 이 유역들에 대한 토사유실 저감대책이 필요하다고 판단된다. 한편 유역에서 발생하는 부유사량의 시간별 특성을 알아보기 위하여 댐 유입부에 유입되는 부유사량의 분포를 분석한 결과, 최근 6년간 발생한 부유사량을 연도별로 살펴보면 2003년에 최고 약 1,200,000톤이 댐으로 유입되는 것으로 나타났으며, 2005년도에 최저 40,000톤이 유입된 것으로 분석되었다. 본 연구결과는 향후 각 소유역별로 탁수를 유발하는 토사 유실량 평가, 유역의 토사유실 저감대책 효과분석 및 저수지 모형과의 연계를 통한 유입된 탁수의 효율적인 관리 대책 수립에 이용될 것이다.

본 연구는 어도에서의 어류이동의 적합성을 검증하기 위해 어도 수리실험을 통해 흐름에 따른 어류이동을 조사하는 것으로 하였다. 이를 위해 실험은 모형이 아닌 거의 실물에 가까운 원형 수준의 어도를 제작하였다. 물고기는 피라미를 준비하였으며, 어도 내부에 넣고 흐름을 형성시켜 어류의 거동을 비디오로 촬영하였다. 어도 격벽은 두께를 t=0.1m, 어도 폭은 B=1.0m, 격벽간 거리는 L=$1.0{\sim}2.0m$, 격벽간 낙차는 ${\Delta}H=0.1m$로 하여 각 경우에 따른 실험을 실시하였다. 본 연구 결과에 따르면 어류 이동에 효율적인 흐름의 속도는 $1.0{\sim}1.5$(m/s)임을 나타내고 있는데, 이는 기존 피라미의 선호유속(0.8m/s)보다 높은 편으로서, 이는 어류의 상류이동을 위해서는 선호유속보다 약간 높은 유속을 형성시킴으로써 어류가 상류로 이동하려는 의욕을 가지게 하는 것이 중요함을 시사하였다. 상기 실험 결과를 바탕으로 어류(피라미)의 상류 이동에 적합한 계단식 어도는 경사가 1/20이고, 상하류 격벽 단차가 10cm 정도로서 순환류가 약하게 형성되며, 월류 흐름의 속도가 $1.0{\sim}1.5$(m/s)를 유지하는 형태임을 알 수 있었다.

본 연구는 댐이 하류하천에 미치는 영향권 산정을 위한 지표를 선정하고, 계층분석기법을 적용하여 선정된 평가지표의 중요도를 조사하였다. 댐의 영향권을 산정하기 위하여 수리 수문적, 지형적, 환경 생태적, 사회적 영향이라는 4개 지표와 댐계획홍수량 등 38개 평가항목을 선정하였다. 계층분석법을 적용 전문가 집단의 설문조사를 실시하여 4개 지표와 38개 항목의 중요도를 조사하였다. 평가지표는 수리 수문적 영향권이 1순위, 환경 생태적 영향권이 2순위, 지형적 영향권 및 사회적 영향권이 각각 3순위와 4순위 이었으며, 평가항목은 댐설계방류량이 1순위, 하천의 기본 및 계획홍수량이 2순위, 계획홍수량비가 3순위, 유역면적비가 4순위, 하류댐 배수위가 5순위로 조사되었다.

This research focused on analyzing and comparing between the results of hydraulic physical modeling and the results of numerical modeling of Grass Concrete which is newly developed in-situ block system. The physical model was built as a scale of 1:50 by Froude similitude measuring the water levels and the water velocities for before and after vegetation and the effects were analyzed after reviewing the results. In consequence, the water velocities were observed to decrease meanly 19.1%, and the water depth were determined to increase meanly 27.8% in case of the of design flood, $Q=200m^3/sec$. Moreover, the velocities were produced reduction effects of 27.2%, and the water levels were derived from addition effects of the highest 31.3% in case of the probability maximum flood(PMF), $Q=600m^3/sec$. To verifying the hydraulic physical modeling, the numerical modeling was conducted for a close examination of before and after vegetation. HEC-RAS model was for 1 dimensional numerical analysis and RMA-2 was for 2 dimensional numerical analysis. The results of the numerical simulation, under the condition of roughness coefficient calibration, shows similar results of the physical modeling. These satisfactory results show that the accomplished results of hydraulic modeling and the predicted results of numerical modeling corresponded reasonably each others.

하천의 건강성을 유지하고 수환경의 정상적인 기능을 회복하기 위해서는 수서생물들에게 알맞은 서식환경 조성, 점오염원 및 비점오염원 차단, 적절한 유량과 같은 다양한 조건이 요구된다(Gore 1895; Gore et al. 1989). 이 중 유량은 수생태계를 이루는 물리적, 화학적, 생물학적 요소들 가운데 기본이 된다고 할 수 있다(Bunn and Arthington 2002; Nilsson and Svedmark 2002; Arthington et al. 2006). 국내 하천관리를 위한 하천유지유량의 산정에서 고려하고 있는 갈수량, 하천생태계, 하천수질 등 8가지 항목 가운데 최근 생태계와 환경에 대한 사회적 국민적 관심이 증가하면서 하천생태계를 고려한 환경유량의 중요성이 부각되었으나, 현실적으로 생태계를 고려한 정량적 조사자료 구축 및 환경유량산정 등의 객관적 자료는 미흡한 실정이다. 특히, 과거 해당수계 및 하천의 어류분포 현황 파악을 중심으로 이루어진 어류조사는 환경유량 산정 시 기초자료로 활용하거나 직 간접적으로 어류상이 변화하는 원인을 분석하는 자료로 활용하기에는 객관성이 결여되어 있다고 할 수 있다. 어류모니터링 기법 확립은 환경유량산정에 있어 요구되는 정량화와 자료의 객관성을 높이기 위한 작업으로 문헌조사와 청문조사를 포함한 사전조사, 현장조사, 조사결과 정리, 고찰 등의 총 4가지 과정을 기본으로 실시하는 것으로 정하였다(그림. 1), 청문조사와 문헌조사 등의 사전조사를 통해 기존자료를 확보하고 현장의 답사, 조사구간, 방법, 시기 등의 선정을 통해 두 번째 단계인 현장조사의 효율성을 높였다. 현장조사에서는 어류분포 현황 외에도 해당지점의 하상재료, 식생, 유속, 수심, 수질 등 조사지점의 수 환경요소 전반을 기록하여 어류의 서식과 물리 화학적 수환경과의 상호관계를 파악하고자 하였다. 마지막으로 고찰단계에서는 조사 대상 지역 전반적인 어류상 특징과 함께 보호종, 한국고유종, 외래도입종 출현유무 및 빈도, 물리적, 화학적 수환경의 특징, 수환경에 따른 어류상 특징 등의 분석과 함께 조사하천의 건강성을 평가하고자 하였다. 본 연구는 어류모니터링 기법 확립을 통해 환경유량산정 시 요구되는 객관적 기초자료를 구축하고 나아가 오염물질 유입, 하천정비사업 등의 각종 교란요인에 의해 발생할 수 있는 문제점들에 능등적으로 대처하고 교란에 의해 악화된 수환경의 복원을 위해 요구되는 객관적 기초자료 생산에 목적이 있다.

본 연구에서는 하천환경의 현재 상태를 진단할 수 있는 하천환경평가기법을 제시하고, 수원천을 평가하였다. 이를 위해 윤세의(2007)가 제시한 도시하천평가기법의 53개 평가항목 중 설문조사의 결과를 이용하여 중요도가 높은 하천환경 관련 항목을 선별하고, 이를 하천환경평가기법의 평가항목으로 사용하였다. 평가항목은 총 27개이고, 평가결과는 총괄지수, 특성지수, 부문지수, 항목지수와 평가등급으로 나타내었다. 수원천의 조사구간은 광교저수지 하류부에서 세류대교까지 약 6.0 km이었고, 총 39개의 구간에 대하여 하천환경평가기법과 도시하천평가기법의 평가지수를 비교하였다. 하천환경평가를 적용한 결과 수원천의 총괄지수는 $2.57{\sim}3.86$으로 나타났고, 하천특성 지수는 $2.20{\sim}2.95$, 생태환경 특성지수는 $1.91{\sim}4.02$로 나타났다. 또한 두 가지 평가기법에 대한 총괄지수와 특성지수의 평균등급은 동일하게 계산되었고, 부문지수 평균등급은 수로, 하상 등의 부문에서 등급변동이 나타났지만 2개 등급 이상의 차이를 보이지 않았다. 이러한 평가결과를 통해 도시하천 평가기법으로부터 파생된 하천환경평가기법의 적용가능성은 확인하였다. 앞으로 많은 대상하천을 선정, 평가를 실시하고, 하천의 연속성과 평가인자들 간의 연계성 등을 반영하는 부분에 대한 연구가 더 필요하다.

수도권의 중요한 상수원인 팔당호 수질에 큰 영향을 주고 있는 경안천 유역의 오염배출량을 저감하기 위하여 많은 인공습지조성이 계획되었으나 이들의 위치선정의 적합성에 대한 분석이 부족한 실정이다. 또한 경안천은 상류에서 중류까지는 주변 농경지의 용수공급을 위해 많은 수중보가 설치되어 물의 흐름이 단절되어있어 수리적 요소에 인공요인으로 작용하고 있으며, 하류로 갈수록 하천이 곡선형태로 흐르고 하폭 또한 넓어져 자체적으로 유기물이 증가하기 좋은 환경을 가지고 있다. 본 연구에서는 유역의 자연적, 인공적 요소를 고려한 물리적 모델을 구축하고 각 오염원특성별 부하량 분석을 통한 속성정보를 반영하였으며 오염저감시설설치 시나리오의 타당성분석을 분석을 수행하였다. 연구과정을 좀더 상세히 살펴보면 첫째, 비점오염원의 주된 경로중 하나인 축산계부하량 저감을 위하여 지형적 인자를 고려한 인공습지조성 적지분석 결과를 HSPF모델에 반영하였다. 둘째, 기존 오염 총량제에서 수행해오던 오염부하량 산정방식을 통해 산정된 양을 유역단위로 재분배 하여 오염원 분포를 반영하였다. 주요 오염부하량인 축산계와 토지계의 오염부하량만을 적용하였으며 일부 오염원 항목들은 생략하거나 하수처리시설을 통해 처리되고 있는 것으로 모의하였다. 셋째, 각 시나리오별 시뮬레이션을 수행하여 경안천 인공습지조성가능성 및 수질개선 효과를 예측하였다. 기존의 점오염원 처리시설만으로는 하천에서의 목표수질을 만족시키는데 한계가 있기 때문에 점오염원 저감시설뿐 아니라 비점오염원 저감시설인 인공습지를 기존의 처리시설에 연계하여 시나리오를 구성하였다. 기존습지시설의 오염저감율은 각 시설들의 평균값을 적용하였으며 처리효율은 BOD, TN, TP 각각 40%, 25%, 12%로 적용하였다. 오염원분포를 고려한 모의결과 현재 인공습지 입지대상지역들 중 좀 더 효율적인 오염저감 효과를 보이는 지역이 분석되었다.

본 연구에서는 댐 하류하천의 사주와 식생의 면적변화, 변화지수, 변화정도와 경년변화를 분석하였다. 사주면적은 댐 건설후 16.73%가 감소하였으며, 변화지수는 $-0.2599{\sim}-0.9921$이었다. 식생면적은 댐 건설후 12.84%가 증가하였으며, 변화지수는 $0.2699{\sim}12.0736$이었다. 안동, 임하, 합천의 3개 댐의 연 최소 유량과 사주와 식생의 경년 변화를 분석 하였다. 연 최소 유량변화 분석결과, 1일 최소유량은 안동댐이 203%, 임하댐이 167%, 합천댐이 677%가 증가하였으며, 1일 최대유량은 안동댐이 84%, 임하댐이 63%, 합천댐이 81%가 감소하였다. 사주와 식생의 경년변화 분석결과, 사주면적은 연평균 $42,600\;m^2$씩 감소하였으며, 식생면적은 연평균 $51,700\;m^2$ 씩 증가하여 사주면적의 감소 보다 식생면적의 증가가 높은 것으로 분석되었다. 댐이 하류하천의 사주와 식생에 미치는 영향에 가장 중요한 요소는 첨두 홍수량 감소와 저유량 증가 등의 유량변화이다.

West Java 지역에 위치한 인도네시아 Citarum 강 유역은 자국의 효율적인 수자원관리를 위하여 매우 중요한 요충지에 해당하며 최근 통합수자원관리 프로젝트(ICWRMP)를 통하여 활발한 투자와 개발이 행해지고 있는 곳이다. West Tarum Canal은 Jatiluhur 댐 하류단에 위치하여 자카르타시의 생공용수를 공급을 담당하고 있으며 저수지 방류수와 더불어 Cibeet 강, 그리고 Cikarang 및 Bekasi 강이 차례로 유입되면서 부족한 용수를 충당하게 된다. 건설초기에는 풍부한 수량과 양호한 수질을 확보하여 효율적인 용수공급이 이루어졌으나 주변지역 산업개발에 따른 인구 및 오염원 증가, 주민들의 무분별한 취수로 말미암아 이 지역의 수질악화가 날로 심각해지는 상황이다. 특히 Bekasi강은 도심부를 포함하고 있어 이 지역으로부터 배출되는 오염물질의 영향이 WTC의 수질에 가장 큰 영향을 미치게 된다. 수질모의는 Qual2E-Plus 모형을 이용하여 수행하였으며 이를 기반으로 시나리오를 구성, 오염정도가 심각한 Cikarang 강과 Bekasi강에 사이폰 시설을 도입 현재 운영중인 Weir 시설을 대체함으로써 얻을 수 있는 수질개선효과를 검토한 결과 Bekasi 강의 경우 10%, Cikarang 및 Bekasi강에 동시에 도입하였을 경우 12%의 수질 개선 효과가 있는 것으로 분석되었다. 한편 오염부하량이 가장 높은 Bekasi강 유역에 환경기초 시설을 도입함으로써 기대할 수 있는 수질개선효과는 처리시설의 효율에 따라 16% 에서 최고 48%에 달하는 것으로 분석되었다.

셀렝게(Selenga)강은 몽골에서 발원하여 세계최대의 담수호로 알려진 러시아 바이칼호로 유입되는 국제하천으로서 소비에트 연방해체 이후 계획경제가 무너지면서 다양한 물환경문제에 노출되어 있다. 몽골의 경우 도시개발이 급격히 진행되고 있으나 처리시설의 미비로 인한 오폐수 배출 및 무분별한 광산개발에 따른 수질오염문제가 현안이 되고 있으며, 러시아(브리아트공화국)는 계획경제의 붕괴에 따른 산업구조의 변화, 처리시설의 부족 및 운영의 비효율성, 산림자원의 개발에 따른 비점오염부하의 증가 등의 수질문제 해결이 요구된다. 몽골은 자연적인 특성상 광물질을 많이 포함하는 지표수 성상 및 매우 적은 강우량으로 인한 수자원의 부족, 지역별로 극심한 물공급량의 불균형, 산업개발에 따른 지하수 오염 등의 문제를 포함한 수자원 부족이 해결해야할 현안과제이고, 러시아는 수자원은 매우 풍부하나 공급시설의 낙후 및 비효율적인 운영으로 인한 물 공급 시스템의 개선이 절실히 요구되는 상황이다. 물 환경관리 체계를 보면 양국 공히 대내적으로는 이용 및 공급 주체별로 분화된 물 관리체제로 인해 부문간 통합성이 결여되어 있으며, 대외적으로는 셀렝게강 상 하류 물이용 개발, 수질보전 및 수생태계보호와 연관된 문제해결을 위한 몽골과 러시아간의 국제적인 협력시스템이 없는 실정이다. 경제개발에 따라 최근 수질오염 및 물이용 개발과 관련된 이해당사자 간의 갈등이 심화되고 있어 이를 지역, 국가, 국제적인 차원에서 조정할 수 있는 통합관리시스템의 구축과 이해당사자의 인식제고 및 자체적인 관리능력 배양을 위한 역량강화프로그램의 개발 운영이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 동지역에서 기초현황조사, 물 환경현안 파악, 물 관리정책 및 체계와 문제점을 파악하고 향후 DPISR(Drivers-Pressures-Impact-State- Response) 분석이 가능하도록 물환경관리와 연관된 물환경상태, 현안, 원인, 영향 및 대책을 종합적인 관점에서 분석하며, 해외의 주요 국제하천의 물 환경관리모델에 대한 사례분석 및 비교연구를 통해 물이용 및 개발과 관련된 이해상충 조정체계를 개발하고자 하였다.

To achieve the optimal sewer layout design, most developed models are designed to determine pipe diameter, slope and overall layout in order to minimize the least cost for the design rainfall. However, these models are not capable of considering the superposition effect of runoff hydrographs entering each junction. The suggested Optimal Sewer Layout Model (OSLM) is designed to control flows and distribute the node inflows while taking into consideration the superposition effect for reducing the inundation risk from the sewer pipes. The suggested model used the genetic algorithm to determine the optimal layout, which was connected to the SWMM (Storm Water Management Model) for the calculation of the hydraulic analysis. The suggested model was applied to an urban watershed of 35 ha, which is located in Seoul, Korea. By using the suggested model, several rainfall events, including the design rainfall and excessive rainfalls, were used to generate runoff hydrographs from a modified sewer layout. By the results, the peak outflows at the outlet were decreased and the overflows were also reduced.

본 연구에서는 상수도 배수관로의 내 외부적 특성에 따라 개별관로를 정의하는 방법을 연구대상 지역의 배수관로 파손 데이터베이스에 적용하여 비례위험모형을 구축하였다. 연구에 사용된 자료는 연구대상지역의 배수관로의 제원 및 파손시기를 포함하는 관로 파손데이터베이스, 관로매설지역의 급수인구 및 수압범위에 관한 자료를 포함하는 GRID 데이터베이스와 관로매설지역의 토지개발 정도에 관한 자료를 포함한다. 이러한 자료를 이용하여 관로를 순차적 파손경험에 따라 7개의 생존시간군(STG I $\sim$ VII)으로 구분하고 각 생존시간군에 대한 비례위험모형(Model I $\sim$ VII)을 구축하였다. 이러한 모형을 이용하여 관로의 파손횟수가 증가하는 동안 파손에 영향을 미치는 인자의 변화와 그 효과를 파악하였으며, 또한 추정된 공변수의 위험비율을 분석함으로써 관로의 제원 혹은 매설환경, 급수인구 등에 따른 위험률의 상대적인 변화를 분석하였다. 또한 비례 위험모형의 구축과정에서 관로의 파손에 영향을 미치는 공변수의 비례성 가정을 검토하여 시간종속형 공변수를 모형화하였으며, 모형의 이탈잔차(deviance residual)를 분석하여 모형의 적합성을 검토하였다. 본 연구에서 구축된 비례위험모형에 대해 Shoenfeld 잔차를 이용한 스코어 잔차의 변화(score process)를 검토한 결과, Model I 과 Model II 에 대해서는 공변수의 시간종속 효과가 발견되었다. Model I에 대해서는 관로재질과 급수인구의 영향이 시간에 따라 변하며 Model II에서는 급수인구의 영향만이 시간에 따라 변하는 것으로 나타났다. 한편 Model III $\sim$ Model VII 들에 대해서는 공변수의 영향이 시간에 따라 변하지 않는 것으로 나타났다. 각 생존시간군에 대해 관로재질, 토지개발정도, 관로길이 및 급수인구의 변화가 관로의 상대적 누수위험률에 미치는 영향을 상대위험률의 95% 신뢰구간을 고려하여 정량적으로 산정하였고, 시간 종속형 공변수로 모형화된 공변수는 시간에 따른 공변수 영향의 변화를 분석하였다. 순차적 파손사건에 대한 비례위험모형의 구축 결과 생존시간군(STG) I의 기저위험률은 매설 후 대략 450개월까지는 파손 위험률이 '0'에 가까우나 그 이후로 급격히 증가하다가 매설 후 약 700개월에 이르러서는 약간 감소하고 약 850개월 이후에는 다시 급격히 증가한다. STG II의 기저위험률은 첫 번째 파손 후 약 300개월이 되면 위험률이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. STG III $\sim$ STG VII의 기저위험률은 이차함수의 형태를 띄며, 특히 STG V, STG VI 및 STG VII의 기저위험률은 욕조형 곡선(bathtub curve)의 형태를 가진다. 각 생존시간군의 기저생존함수의 생존확률 '0.5'에 해당하는 기저중간생존시간에 대한 분석으로부터 파손횟수가 많아질수록 순차적 파손사건 사이의 경과시간은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 기저생존시간에 대한 경향은 관로의 파손횟수가 많아질수록 관로의 일반적은 내구성은 감소하기 때문인 것으로 분석된다.

본 연구는 빗물 저장조 시스템의 유출량 변화모의를 통해 지붕면 유출제어의 가능성을 확인하고, 설계조건에 적절한 저장조(retention tank)-펌프 용량 조합의 결정방안을 제시하였다. 저장조의 운전조건을 고려한 물수지 방정식을 이용해 서울지역의 강우특성에 따른 저류량 및 첨두유출유량 변화를 모의하고, 그 결과를 강우재현기간별 저장조 용량-첨두 유출량-펌프 배수량 관계곡선 (TPP 곡선) 으로 작성하였다. 100년 빈도 첨두 유출을 지선 하수관로의 설계기준인 5년 빈도 첨두유출까지 제어할 경우, 지붕면적 $100m^2$ 당 펌프배수 용량은 $0{\sim}25{\ell}$/분, 저장조 용량은 $8.5{\sim}10m^3$으로 결정되었다. 즉, 서울지역의 지붕면적 $100m^2$ 당 적절한 저장조+펌프 용량조합은 $10m^3+0{\ell}$/분${\sim}8.5m^3+25{\ell}$/분이라고 할 수 있다. TPP 곡선을 이용하여 설계조건에 적절한 빗물 저장조-펌프의 용량조합 방안을 알 수 있었으며, 이를 이용해 현장여건에 고려한 구체적인 용량을 결정할 수 있을 것이다.

The objective of this paper is to evaluate the feasibility of using an optimization model as a effective way to search conjunctive operation scheme to meet two conditions; one is to minimize the electric cost for pumping and another is to meet the water demand for satisfying customers. The feasibility is confirmed as comparing the best combinations of pumps between multi-regional water supply networks from multiple sources which are obtained through an optimization modeling and EPAnet modeling. KModsim model, a network optimization model, was used to determine conjunctive operation scheme in the pipe system. KModsim, based on Lagrangian Relaxation algorithm, is useful for modeling network system and obtaining simultaneously pump combination and water allocation with given input option such as energy unit cost supplying from a source into a consumer, operating pumping combination. This study develops the procedure of determining optimal conjunctive operation scheme with using KModsim model. As a study region, the water supplying systems of the Geojae-city in the Geongsang Namdo Province was selected and investigated. The EPAnet hydraulic simulation result(Ryu et al, 2007, KSWW) gave input data for optimization model; energy unit price(won/$m^3$), water service available area etc.. It was assured that the combination of pump operation through optimum conjunctive operation is to be optimum scheme to obtain the best economic water allocation with comparison to the hydraulic simulation result such as electric cost and pump combination cases. The results obtained through the study are as follows. First, It was found that a well-allocated water supply scheme, the best combination of pump operation through optimum joint operation, promises to save the electric cost and satisfy all operational goals such as stability and revenues during the period. Second, an application of KModSim, a network model, gave the amount of water allocation from each source to a consumer with consideration of economic supply. Finally, in a service area available to supply through conjunctive operation of existing inter-regional water supply networks within short distance, a conjunctive operation is useful for determining each transmission pipeline's service area and maximizing the effectiveness of optimizations in pumping operation time.

우리나라의 최근에 개발된 신도시나 신시가지를 제외한 대부분이 합류식 하수관망으로 구성되어 있다. 이에 따른 초기강우시 도시 인접하천으로 유입되는 유출수가 수질오염을 가중시키고 있다. 분류식 하수관이 설치된 지역이라도 강우에 의해 도시지역 노면에서 우수관을 통해 하천으로 배출되며 유출수 자체도 오염물질 농도가 높고 유해물질까지 함유하고 있는 경우가 많다. 그러므로 도시하천에 대한 종합적인 수질관리를 위해서는 점오염원뿐만 아니라 초기강우시 도시 유출수의 수질 및 오탁부하량 등 비점오염원에 대한 기초조사 및 해석이 선행되어야 한다고 판단된다. 따라서, 이 연구에서는 도시하천의 초기강우에 의한 유출수의 수질특성을 분석하기 위하여 홍제천, 중랑천, 남가좌배수구역 및 군자배수구역 등 4개 도시유역에서 직접 시료를 채취하여 각 수질항목에 대하여 분석하였다. 수질분석은 환경오염공정시험법이나 표준시험법에 준하였고, 현장에서 실측이 가능한 항목들은 현장에서 측정하였으며, 나머지 항목은 시료를 즉시 실험실로 운반하여 분석하였다. 홍제천은 1996년 8월부터 1997년 9월까지 5개 강우사상의 자료를 분석하였고, 중랑천은 2001년 5월부터 2005년 4월까지 7개 강우사상, 남가좌배수구역은 1995년 7월에서 1997년 9월까지 5개 강우사상, 그리고 군자배수구역은 2005년 4월부터 2007년 9월까지 11개 강우사상에 걸쳐 수질분석을 실시하였다. 분석된 수질자료를 이용하여 도시지역의 초기강우에 의한 초기유출수와 수질의 관계를 분석 비교 하였으며, 또한, 초기유출수에 따른 비점오염원별 상관성을 분석하여 유량 측정을 통하여 보다 손쉽게 총 오염부하량을 산출 할 수 있도록 비유량과 SS, $BOD_5$, COD 등의 수질성분간의 상관계수와 회귀식을 도출하여 이들 상관식으로부터 유량변화에 따른 수질성분의 예측에 활용토록 하였다. 그러나, 외삽구간의 유량에 대한 수질 예측 결과에는 큰 오차가 있을 수 있으므로, 보다 다양한 유량에 대한 수질관측자료로 보완된 상관식의 개발로 극복되어질 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구의 성과는 도시유출에서 수질과의 상관성과 도시하천의 유량 수질관리에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

우수 관거 시스템에서 맨홀의 설치 시 연결관 내부와 맨홀의 내부는 여러 가지 수리학적 조건이 다르므로 수두손실의 발생이 필연적일 수밖에 없다. 현재 계획 또는 설계단계에서 수행되고 있는 관거 시설의 수리계산에는 연결관 내에서의 마찰손실만을 고려하여 설계를 수행하고 있으며, 맨홀에서의 수두 손실은 거의 대부분 고려되지 않고 있다. 단지 맨홀에서의 수두손실을 저감하기 위하여 하수도시설기준(환경부, 2005)상의 단차 및 인버트 규정만 있을 뿐, 우수 관거 설계에 직접적으로 필요한 적절한 맨홀의 손실계수가 제시되지 않고 있는 실정이다. 국외에서는 축소 수리 모형을 이용한 실험과 수치해석 기법 등을 이용하여 맨홀에서의 손실계수를 산정하는 연구가 꾸준히 진행되어 왔으나 국내에서는 맨홀의 손실계수 산정에 관한 연구가 미흡한 실정이며, 더욱이 맨홀에서의 손실계수 산정을 위한 상사성 적용에 관한 연구는 전무한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 맨홀의 축척 변화에 따른 손실계수의 변화를 분석하기 위하여 하수도시설기준(환경부, 2005)의 특 1호(사각형) 맨홀을 각각 1/2과 1/5로 축소 제작하고, 수리실험 장치를 제작하였다. Froude 상사 법칙을 적용하여 1/2의 축소 모형의 실험 조건을 1/5 축소 모형의 값으로 환산하였으며, 각 축소 모형에 대한 수리 실험을 실시하였다. 과부하된 맨홀의 손실계수를 예측하는데 Froude 상사법칙의 사용 가능성을 확인 하였으며, 1/2 축소 모형과 1/5 축소 모형에서 산정된 손실계수 값이 0.45로 일치하고 있으므로 우수 관거 시스템의 맨홀 설계 시, 축소 수리 모형실험에서 산정된 손실계수의 직접적인 적용이 가능하다고 판단된다.

본 연구는 충적하천에 주운용 운하수로를 유도하기 위한 공법으로 충적하천의 사행수로에서 수충부에 수제를 설치하여 하안의 침식을 막고 대안측에 사주발생역의 발달을 억제할 수 있는 수로안정화 기법을 제시하였다. 낙동강은 대표적인 충적하천으로 발달하고 있어 최근 국내에서 논의 되고 있는 운하수로는 사행이 심한 하도구간에서 하도중심부로의 유심 유도가 필수적이다. 수제는 하천의 흐름을 하도 중앙으로 집중시켜 주운을 위한 일정수심을 확보하는 역할을 하며, 흐름방향과 유속을 제어함으로써 흐름에 의한 하안의 침식작용을 억제하는 호안 역할을 병행한다. 따라서 수제 설치에 따른 가상만곡도와 낙동강의 회천합류부$\sim$황강합류부 하도구간(L=10km)을 2차원 수리모델인 RMA-2로 수리학적 해석을 실시하여 하도중심부로의 유심 유도와 수심 확보를 위한 유속을 비교분석함으로써 수제에 의한 하도의 안정화를 유도할 수 있었다.

하천의 보와 같은 횡방향 구조물은 홍수시 구조물에 의한 세굴이 발생하고, 그로인해 구조물의 불안정을 초래한다. 본 연구에서는 apron 하류에 하상보호공을 설치하였을 때 하상보호공의 안정성과 하류의 세굴양상에 대해 연구하였다. Apron 상류로부터 유사의 유입이 없도록 apron 하류에 체결된 블록을 설치한 개수로에서 블록의 설치길이와 채움재를 변화시켜 수리모형 실험을 실시하여 블록의 설치길이와 채움재에 따른 안정성과 하류세굴양상을 평가하였다. Apron하류의 블록 내부에서 세굴 깊이는 블록의 설치길이, 채움재의 직경, 유량, Reynolds 수, Froude 수 등에 따라 달라진다. 세굴에 대한 블록의 안정성은 블록의 설치길이와 채움재의 직경에 가장 큰 영향을 받는다. 블록의 설치 길이와 채움재의 직경을 증가시킴으로써 블록의 안정성을 확보할 수 있다. 실험결과 블록의 설치길이가 13.35m이상일 때 블록의 안정성이 확보될 수 있는 것으로 나타났다.

도류제 완성 후에 대한 100년 빈도 홍수시의 흐름(유향과 유속)을 기초로 하여 수치모형실험 결과의 일례를 그림에 나타내었다. 초록에는 오염물질 확산 수치모형실험결과를 시간별로 나타내지안했지만, 오염물질 확산에 대한 수치모형실험의 일반적인 결과를 평가하면 아래와 같다. 우선 흐름은 임랑해수욕장 방향으로 형성되고 청정지역인 방향에서는 남측도류제 설치전보다 복잡한 와류가 형성되어 청정지역 방향으로의 흐름은 미약하다. 모델하천의 빈도별 유출량이 증가함에 따라 큰 변화는 없고, 흐름은 모델하천 하구부 전면해역의 외해 방향으로 형성되며 빈도에 따른 흐름방향의 변화는 거의 없다. 보존성 오염물물 확산 계산 결과를 보면 평수시의 오염물질 영향범위는 양안에 도류제가 완성됨으로 인해 확산이 차단되어 도류제 내부의 오염물의 농도가 가중되고 도류제 전면해역으로의 오염물질의 확산범위가 확대됨을 알 수 있다. 모델하천의 빈도별 유출량이 증가함에 따라 오염물질의 농도가 일정하게 유지될 때 초기유출(3시간)에는 도류제 전면해역의 외해 방향으로의 오염물질 확산이 가속화 되며, 확산범위도 점차 확대된다. 오염물질의 농도가 감소하여 모델하천으로 부터의 오염물질 배출이 감소할 경우(15-24시간)는 오염물질 농도가 점차적으로 저감되며 청정지역으로 확산이 지연됨을 알 수 있다.

본 연구는 미래기후변화가 공간해상도(5, 10, 30m)에 따른 토양유실량의 변화에 미치는 영향을 분석하고 자하였다. 연구대상지역은 경안천 최상류에 위치한 $1.16km^2$의 농촌 소유역을 대상으로 공간해상도별(5, 10, 30m) RS 및 GIS 자료를 생성하고, GIS 기반의 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) 모형을 채택하여 토양유실량을 분석하였다. 기후변화 시나리오는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에 서 제공하는 GCM(Global climate model) 중에서 MIROC3.2 hire의 A1B, B1 시나리오를 이용하였으며, 과거 30년간(1977-2006)의 기상자료 통계정보를 기준으로 Change Factor Downscaling 기법을 적용하여 2020s년 (2010-2039), 2050s년(2040-2069), 2080s년(2069-2099) 전후의 각 30년간의 미래 강우량을 재생산하여 사용하였다. 그 결과 강수량은 2080s년에 A1B 시나리오의 경우 연평균 강수량은 270.37mm, 최대 강수량은 65.71mm 증가하였고, B1 시나리오의 경우 연평균 강수량은 37.11mm, 최대 강수량은 48.46mm 증가하는 것으로 나타났다. 구축한 미래 강우량을 RUSLE 인자 중 R 인자에 적용하여 2020s년, 2050s년, 2080s년의 토양유실량을 분석한 결과, 미래강수량이 증가함에 따라 공간해상도별 토양유실량도 증가하는 것으로 분석되었다. 평균토양유실량을 시나리오별로 보면, A1B 시나리오의 경우 2080s을 기준으로 1/5,000 scale에서는 약 0.18 ton/ha/year, 1/25,000 scale에서는 약 0.07 ton/ha/year, 1/50,000 scale에서는 약 0.07 ton/ha/year의 유실량이 각 공간해상도별로 증가하였다. B1 시나리오의 경우 2080s을 기준으로 1/5,000 scale에서는 약 0.03 ton/ha/year, 1/25,000 scale에서는 약 0.01 ton/ha/year, 1/50,000 scale에서는 약 0.01 ton/ha/year의 토양유실량이 증가한 것으로 분석되었다.

최근 여름철 기상이변과 게릴라성 집중호우로 인해 대도시 유역의 첨두홍수량은 급격히 증가하고 있으나, 대도시 지역은 비도심 지역에 비해 하천 확폭이나 제방 증고에 많은 제약이 있다. 이에 대한 도심지역의 홍수 예방대책으로 유역을 전환시키는 방수로는 하천통수능력을 초과하는 홍수량을 유역상류부에서 호수나 바다로 방류할 수 있어 하류지역 홍수부하량을 감소시켜 침수피해를 막을 수 있는 매우 효과적인 방안이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 현재 사업 진행중인 굴포천방수로를 통한 굴포천 유역의 치수효과를 수치해석 및 실제 홍수처리 사례를 통해 분석하고자 한다.

이 연구에서는 보령화력발전소 방수로 수중방류구조에 대한 수리모형실험을 수행하여 수중방류구조 내 흐름 양상을 고찰하고, 수평 유공판의 거품저감 효과를 검토하였다. 수중방류구조 내 유속은 설계시 거품의 부상 및 외해 유출 방지를 위해 고려한 목표값 1 m/s 이내에 분포하였다. 또한, 2차 낙하 위치에 수평 유공판을 설치함에 따라 거품 발생량이 크게 감소함을 확인하였다. 그러나, 수평 유공판 설치에 따라서 평균유속은 거의 변화가 없었으며, 다만 외해 조위가 운전정지수위에 해당할 경우에는 수평 유공판 아래에서 연직방향 흐름의 세기가 감소하였다.

최근 임하댐, 소양강댐을 대상으로 탁수의 문제가 심각하게 제시되고 있으며, 이에 대한 대책을 수립하기 위해 정부, 공공연구기관, 대학 등에서 다양한 연구를 진행하고 있으나 탁수 발생에 대한 근본적인 대책 수립과 이의 효과에 대한 분석이 이루어지고 있지 않은 실정이다. 현시점에서 탁수발생의 근본적인 원인을 규명하고 이에 대한 대책이 계획적이고 치밀하게 수립되어야 할 것으로 판단 된다. 우리나라의 기후변화는 지난 100년($1906{\sim}2005$) 동안 평균 기온이 약 $1.5^{\circ}C$ 상승하였으며, 강우 강도가 큰 집중호우의 발생빈도는 약 18% 증가한 반면, 강우일수는 약 14% 감소하는 추세에 있다. 또한, 지구온난화로 인하여 식생대, 어종 등 생태계가 아열대성 기후로 진행되고 있으며, 탁수발생의 원인은 이상기후로 인한 강우강도의 증가뿐만 아니라, 집중홍수 빈발, 식생대(Vegetation) 변화와 유역관리(Watershed Management) 소홀 등의 복합적인 원인에 의하여 새롭게 발생되는 현상이다. 또한, 최근의 탁수는 댐 상류는 물론 수계전반에 걸쳐 발생하고 있으며, 지난 2007년 발생한 북한강 수계의 탁수문제 등에서 이제는 정부차원의 체계적인 발생원인 규명과 대책 마련이 필요한 실정이다. 댐 및 하천으로 유입되는 탁수는 저수지의 고탁도 현상의 장기화를 야기시키며, 이로 인해 댐 저수지 및 하류하천 수질악화, 정수처리 비용 증가 등 댐 저수지의 효율적인 수질관리가 어려운 실정이다. 한편, 고농도의 인(P)이 유입되어 저수지내 부영양화(Eutrophication) 및 수생태계의 변화를 초래하고 있다. 앞으로도 잠재적 탁수발생 가능성이 커질 것으로 전망됨에 따라 탁수발생 메커니즘 규명, 댐 저수지내 수리동역학적 거동특성 및 생태계에 영향(Ecological Impact) 등 탁수와 관련된 미개척 분야의 연구가 시급한 상황이다. 댐과 유역을 분리하여 수립된 기존의 대책으로는 탁수발생의 근본적인 원인규명과 대책 수립이 어려운 실정이므로 수계단위로 탁수에 대한 연구가 진행되어야 한다. 따라서 수계별로 탁수발생의 근본적인 원인을 규명하기 위하여는 수계별 탁수발원지 및 발생원인 조사, 댐 저수지의 수리동역학적 탁수거동 해석, 탁수발생 잠재성 평가, 수계단위 탁수예방 대책 수립을 위한 우선순위 결정 등을 포함한 학제적인(Interdisciplinary) 연구를 진행할 계획이다.

물부족 국가인 우리나라에서 댐은 중요한 사회적 기반시설로서 안정적인 용수공급, 홍수조절, 발전 등의 다양한 측면에서 편익을 주고 있다. 하지만 이러한 편익의 대부분은 댐 관리주체 및 하류지역 주민들에게 주어지는 것이며, 오히려 댐이 위치하고 있는 지역의 지자체 및 상류지역의 주민들은 일방적인 피해를 보고 있는 입장이다. 이에 댐 주변지역 주민들을 대상으로 소득을 증대시키고 복지를 증진시킨다는 목적 하에 댐 주변지역 주민지원사업을 시행하도록 하는 법적 근거에 따라 지원사업을 시행하고 있으나 지역 주민들의 사정을 제대로 반영하지 못하고 있으며, 피해정도에 비하여 지원이 부족한 실정이다. 또한 지원되고 있는 사업의 내용면에서도 주민들에게 실질적인 도움을 주지 못하고 있다. 이렇듯 댐 주변지역 주민들은 지역간 편익과 피해에 대한 불공평한 배분과 댐으로 인한 피해, 불편, 경제적 손실 등으로 불만과 피해의식이 증가되어 사회적 문제로 나타나고 있다. 본 연구에서는 댐으로 인한 편익과 피해를 분석하고, 현재 시행되고 있는 지원 사업에 대한 현황 및 주민의식을 조사하여 실제 댐 주변지역의 주민들에게 실질적 도움이 될 수 있는 제도를 마련하기 위한 방안을 모색하였다.

환경부에서는 2000년 3월에 수립 시행된 물 절약 종합대책의 실효성 확보를 위해 시도별로 "물 수요관리 종합계획"을 수립하여 환경부의 승인을 받도록 하였다. 수요관리를 위한 주요 정책 수단은 유수율제고, 절수기기 보급, 수도요금현실화, 중수도 설치, 하폐수처리수 재이용 등이며 2006년까지 서울, 제주도를 제외한 14개 시도에서 물 수요관리 종합계획을 수립하여 승인 받았다. 본 연구에서는 두 가지 측면에서 수요관리 절감량을 평가하고자 하였다. 첫 번째로는 환경부에서 시범평가에 사용하였던 수요관리 수단별 사업추진실적 평가 이외에 지자체에서 절수량을 고려하여 계획하였던 1인 1일급수량 및 유수율과 상수도통계에서 발표된 실제 1인1일급수량 및 유수율 자료를 이용하여 목표달성율을 산정하고 이를 이용해 평가하였다. 두 번째로는 통합수자원평가계획모형인 K-WEAP(Korea-Water Evaluation And Planning System) 모형을 통해 금강권역을 대상으로 사업추진실적 자료 및 절수량 산정식을 사용하여 K-WEAP 모형에서 수요관리 절수량을 산정하고 물수지분석을 수행하여 가용수량을 평가하였다. 수요관리 평가 기반이 구축된 K-WEAP 모형을 통해 여러 시나리오에 따른 수자원 절감가능량 산정 및 정부, 지자체의 수요관리 정책을 평가할 수 있으며 수요관리, 중수도 이용 등 다양한 수자원 보전환경의 변화를 용수수요 추정에 반영할 수 있다. 또한 수요관리 효과 증대방안 향상으로 국가 및 지자체 오염총량관리 계획 및 수자원장기종합계획 수립에 기술적 발전을 도모할 수 있을 것으로 기대된다.

기후, 사회 및 경제 시스템, 사회적 선호도 등의 변화는 대상 시스템의 변화를 초래하며, 이에 따라 사업 추진과 사후관리의 불확실성은 커지게 된다. 이를 완화시키기 위해서는 대상 시스템에 대한 이해를 증진시키고, 단계별 평가결과와 여건들의 변화를 반영하여 계획과 대책을 수정 및 보완해야 하며, 이들의 원활한 수행을 위해서는 적절한 평가와 피드백이 필요하다. 본 연구에서는 국내 수자원 사업 관련 제반 여건들의 변화와 향후 변화에 대하여 전망하였으며, 설문조사를 통하여 국내 적응형 수자원 관리에 대한 필요성과 인식 상태를 파악하였다. 또한, 한강 수계의 수자원 관리에 적응형 관리 도입 필요성과 방안에 대하여 고찰하였으며, 이를 바탕으로 수계의 정황을 고려한 적응형 수자원 관리 프로세스를 개발하였다.

용수 공급의 편익에 대한 개념적인 접근을 시도하였다. 실제 용수공급과 관련된 많은 국가 사업이 진행되고 있고 이에 대한 타당성검토가 KDI등을 통해 수행되고 있다. 물론 일반적이고 공통적인 잣대를 가지고 국가사업을 평가해야 겠지만 수자원에 대한 특수성을 반영하지 못한 다면 자칫 사회적인 혼란이 야기될 것이다. 수자원의 공급을 통해 발생하는 편익은 유형의 효과만이 아니라 무형의 효과가 더 크고 이를 반드시 반영해야 할 것이다. 편익이란 기본적으로 소비자가 느끼는 효용(utility)의 합이며 생산활동 과정에서 파급되는 부가가치를 의미한다. 따라서 이것들이 타당성분석과정에 반영되어야 할 것이다.

다목적댐의 레크레이션 편익은 수자원 관리 측면에서 매우 중요한 요소이다. 그러나, 레크레이션 편익의 중요성에도 불구하고 이에 대한 충분한 고려없이 댐의 관리와 다목적댐에 대한 평가가 이루어진 결과 경쟁적인 물의 용도간 부적정한 유량배분의 결과를 초래하고 있었다. 최근 비록 시범적이지만 하천의 환경개선을 위해 다목적댐의 flusing 방류가 이루어지고 잇는 점도 댐의 기능이 점차 확장되어 가고 있음을 보여주고 있다. 다목적댐의 레크레이션 편익에 대한 인식은 효율적인 수자원 관리뿐만 아니라 레크레이션 이외의 다목적댐의 다른 용도의 진실된 가치 및 효율성을 확보하기 위해 어떻게 효율적으로 시간의 흐름에 따라 다목적댐의 저수(貯水)가 방류되어야 하는지에 대한 이해로 연결된다. 다목적댐의 레크레이션 편익 측정은 댐의 역할에 대한 진정한 평가가 될 수 있으며 그동안 간과되어 왔던 댐 건설로 인해 가능하게 된 레크레이션 기회를 가치화하는 시도가 될 수 있다. 본 연구는 조건부가치측정법(Contingent Valuation Method, CVM)을 이용하여 서울과 춘천지역을 대상으로 표본에 대한 설문조사와 함께 집중그룹인터뷰(Focus Group Interview, FGI)를 통해 소양강댐의 레크레이션 편익을 측정하였다. 서울은 소양강댐의 하류지역에 위치하면서 일반적으로 소양강댐의 건설로 인해 가장 큰 혜택을 누리는 지역이며 춘천지역은 소양강댐의 주변지역으로 소양강댐의 건설로 인해 가장 많은 피해를 입는 지역으로 여겨지고 있어 양 지역에서 느끼는 소양강댐에 대한 인식은 매우 독특할 것이라는 기대와 함께 댐으로 인한 레크레이션은 댐 저수지뿐만 아니라 댐 하류 하천 전체에 걸쳐 이루어지기 때문에 댐 저수지 지역인 춘천과 댐 하류지역인 서울을 대상지역으로 삼았다. 4개의 시나리오를 적용한 결과 소양강댐의 연간 레크레이션 편익은 235억원$\sim$913억원으로 추정되어 소양강댐의 주요 기능인 용수공급이나 발전에 따른 편익과 비교할 때도 결코 작지 않은 편익을 보여주고 있다. 아울러, 일반적으로 댐 건설로 인한 피해자로 인식되고 있는 하천의 상류지역인 댐 주변지역에 거주하는 사람들의 지불의사액(Willingness to Pay, WTP)이 댐의 수혜자로 인식되는 하류지역에 거주하는 사람들의 WTP보다 크다는 것과 댐 주변지역에 거주하는 사람들은 댐에 대하여 양 극단적인 태도, 즉 강한 애착과 강한 반감을 함께 보이는 것으로 나타났다. 본 연구는 레크레이션 기능이 댐의 주요 기능으로 고려되어야 하는 가에 대한 해답을 줄 수 있는데, 그동안 댐의 레크레이션 편익 측정을 어렵게 하였던 댐의 레크레이션 편익의 개념화를 통해 편익이 측정 가능하며 소양강댐의 경우 다른 목적의 물 사용 용도보다 편익이 클 수 있기 때문에 향후 다목적댐의 주요 기능을 확장할 필요성을 보여준다. 또한, 레크레이션 편익을 어떻게 내재화(內在化)하여야 하는지에 대한 향후 연구의 필요성도 제기한다.

수도권에 거주하는 60세 이상 589명을 대상으로 설문조사를 실시하여 고령자의 하천이용행태 및 하천이용의 영향요인을 분석하였다. 조사결과, 하천으로 이동하는데 가장 큰 불편사항은 경사로, 계단, 경계턱 등의 교통장애물이며, 이용에 불편한 하천시설은 화장실과 휴식공간으로 나타났다. 기대하는 하천복원의 형태는 인위적인 시설을 제한하는 친자연형 또는 자연형 하천에 대한 선호도가 높은 것으로 나타났다. 고령자의 하천이용 영향요인 모형추정결과, 고령자의 성별, 배우자 유무, 하천으로의 이동시간, 방문시점, 이용 교통편의 요인이 하천이용횟수에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 따라서 향후 고령자의 하천이용의 접근성 및 친수성을 향상하기 위해 장애물을 최소화하고, 교통 연계성을 향상시켜야 할 것이다. 또한, 고령자는 편의시설에 대한 요구와 동시에, 하천의 생태적 요소도 선호하는 것으로 분석되므로, 하천복원 시 적정 편의시설에 대해 고려하되, 가능한 환경적으로 설계될 수 있다면 다양한 고령자의 기대를 만족시킬 수 있을 것이다.

본 연구에서는 준설시 발생하는 환경적 요인에 대한 평가를 하기 위하여 준설실험을 통해 발생하는 부유물의 이동특성을 해석하기 위해서 PIV를 활용하였으며, 커터헤드 주변의 유속장의 특성을 흡입시와 비흡입시로 나누어서 분석하였다. 유속장의 크기를 분석한 결과 커터헤드 바깥쪽으로 크기가 감소함을 볼 수 있었으며, 흡입시에 비하여 비흡입시 유속장의 크기가 감소하는 비율이 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 바탕으로한 난류강도의 특성을 살펴본 결과 전체적으로 흡입시 비흡입시에 비하여 난류강도의 크기가 크게 감소되는 것을 볼 수 있는데 이는 흡입 에너지에 의하여 z축 방향의 흐름에 영향을 미치는 것으로 판단된다.

유역에서의 강우사상에 따른 일련의 수문학적 과정의 규명과 수자원의 효율적 관리를 위한 토양함수량을 산정하는데 토양수분의 시공간적 분포특성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 연구유역은 경기도 파주시 적성면 설마리의 설마천 유역 내에 위치한 소유역이다. 대상유역의 정밀측량을 하여 수치고도모형(DEM)을 획득 하였다. 이 수치고도모형에 사용하여 수치지형분석을 통해 총 21지점을 선정하였다. 토양수분의 연직방향 변화를 알아보기 위해 각 지점의 10, 30, 60cm 깊이에 센서를 설치하여 토양수분을 측정하는 TDR (Time Domain Reflectometry)방식인 MiniTRASE를 이용하여 총 50채널을 통해 매 2시간 간격으로 토양수분의 변동을 관측하였다. 토양수분의 시공간적 분포특성을 분석하기 위해 획득된 자료를 바탕으로 시계열의 공간 분석 및 통계분석을 수행하였다. 토양수분 시계열에 대한 공간분석은 토양수분의 사면에서의 공간적인 분포가 사면의 지형적인 형상에 의해서 영향을 받는다는 것을 보여주고 있다. 그리고 통계분석을 통해 평균치의 표준편차가 대상 기간 동안 일정한 것으로 나타났고, 이는 대상사면에서의 토양수분 분포 특성이 기후나 식생의 변동성에 영향을 받지 않고, 지형이나 토질 같은 정적인 인자에 주로 영향을 받는다는 가설을 뒷받침한다. 이 결과는 토양수분의 시공간적 분포양상의 파악과 국내 사면에서의 수문기작들을 규명하는데 기여를 할 것으로 판단된다.

우기시 도시하천으로 유입되는 합류식 관거의 월류수에 의한 오염부하량에는 평상시의 기본 하수량 및 오염부하량이 포함되기 때문에 이에 대한 사전 평가가 필수적이다. 또한, 장기유출에 있어서 건기시 하수유량 및 처리수의 방류량은 중요한 요소로서 현재 실무에서 사용하고 있는 SWMM, STORM 모형에서 기본값으로 제시되고 있는 건기시 유량에 대한 시간 및 일하수량비는 외국의 자료를 바탕으로 한 계수값으로서 이에 대한 검토 및 평가가 필요하다. 따라서, 이 연구에서는 국토해양부 도시홍수재해관리기술연구단에서 운영중인 서울 군자 배수구역의 일년간 건기유량 관측자료를 활용하여 요일별, 시간별 평균유량을 산출하였으며, 그 경향성 분석을 분석하였다. 또한, 기존 모형에서의 기본값들과의 비교를 통하여 그 적정성을 검토하고 국내 자료에 근거한 시간 및 일하수량비를 제시하였다. 시간별 일하수량비의 경우에서는 STORM 모형과는 다소 상이하였으나 SWMM 모형과는 비교적 그 경향이 일치하였다. 관측자료의 분석결과에 의하면 $23{\sim}06$시까지의 시간별 하수량이 매우 적은 것으로 분석되었으며 이는 해당 시간대에 유동인구가 적은 군자 배수구역의 특징을 잘 반영한 것으로 판단된다. 한편, 요일별 일하수량비를 비교한 결과 기존모형의 경우에서 보다 주말기간에는 상대적으로 큰 값을 나타내는 상이한 패턴을 보였다. 이 연구 결과는 다양한 도시 배수구역의 일하수량 경향의 분석을 통하여 도시유출 특성분석과 하수관거의 설계 및 관리에 유용한 자료로 활용될 것으로 판단된다.

최근 이상기후현상으로 인한 가뭄과 홍수의 빈번한 발생으로 인해 인명 및 재산피해가 증대되고 있다. 특히 도시지역에서의 홍수 피해가 심각한 상황이다. 도시지역에서는 불투수 면적의 증가로 우수 유출량의 대부분을 배수관망에 의존하고 있다. 그럼에도 불구하고 현재 배수관거에 대한 관리는 미흡한 실정으로 노후되거나 부실한 배수관을 통해 토양으로 누수되거나, 관로 내에 누적된 퇴적물로 인한 관경의 축소 등으로 인해 우수가 원활하게 배제되지 못하고 지체되면서 인근지역의 침수피해를 증가시키고 있다. 이러한 피해를 경감시키기 위해서 지속적이고 신뢰성 있는 배수관 내 유황자료의 획득이 시급한 상황이다. 그러나 현재 수집되고 있는 도시지역의 배수 자료는 하천유황자료에 편중되어있으며, 배수관망 자료는 배수관망 내 유황자료의 획득이 어렵고, 배수관망 내에서 흐름의 경로 파악이 불가능 하다는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 도시 배수관망에 대한 지리정보시스템의 자료와 ubiquitous floater로부터 획득한 유황자료를 결합하여 도시 배수 관리 시스템을 구축하는 것에 목적을 두었다. 도시 배수 관리 시스템에서는 bluetooth 무선통신 기술을 이용한 ubiquitous floater를 사용하여 배수관망 내의 유속과 흐름 경로를 측정하고, 측정된 실시간 수문자료는 CDMA 무선통신모듈을 이용하여 server 컴퓨터에 전송된다. 수집된 자료는 대상유역의 지리정보시스템의 자료와 결합하여 도시 배수 관리 시스템으로 구축된다. 도시 배수 관리 시스템은 관리자가 배수관의 특성을 파악하고 문제발생시 신속하게 조치할 수 있게 도움을 줄 수 있으며, 전문적인 지식이 없는 누구나(whoever), 언제(whenever), 어디서(wherever)든 PC 앞에서 원거리에 위치한 도시 배수관망 내의 흐름 경로를 파악하고 관망 내 흐름의 현황을 파악할 수 있다.

최근 들어 지구 온난화 및 이상기후 현상에 의해 전 세계적으로 국지성 호우가 빈번히 발생되어 댐과 같은 수공구조물의 월류량 증대를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 외국에서는 이러한 월류량 증대를 위해 Labyrinth 위어를 이용하고 있다. 또한 labyrinth 위어는 이외에 수질개선 및 수심유지 효과가 있다. Labyrinth 위어는 평면상의 단면 형상이 직선이 아닌 위어로 정의된다. 본 연구에서는 실무에서 가장 많이 이용되고 있는 사다리꼴 labyrinth 위어의 유량특성을 분석하여 월류량 증대효과를 분석하고자 한다. labyrinth 위어의 복잡한 흐름현상을 구현하기 위해 수리모형실험을 수행하였다. 수리모형실험은 사다리꼴 labyrinth 위어의 다양한 형상을 고려하기 위해 벽체와의 사이 각($\alpha$)을 $6^{\circ}$, $8^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$, $25^{\circ}$, $35^{\circ}$로 적용하였다. 또한, 수리모형실험에서 수심 변화는 전수두와 위어 높이의 비를 0.05에서 0.75범위로 수행하였다. 본 연구에서는 수리모형실험 결과를 유량비와 유량계수 곡선을 이용하여 월류량 증대효과를 분석하였다. 그 결과, 사다리꼴 labyrinth 위어의 유량비는 $\alpha$가 증가할수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 전수두 비($H_t/P$)가 증가할수록 작아지는 경향을 나타냈다. 즉, 일반 선형 위어보다 월류량 증대하는 효과가 낮은 전수두 비에서 발생하는 것으로 분석되었으며, 월류량 증대를 위한 수공구조물 설계의 기초자료로 활용이 가능할 것이다. 향후, 유량계수를 예측하는 관련 식이나 기법을 개발하여 효과적으로 labyirnth 위어의 유량을 산정할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천자료와 미국의 Colorado지역 록키산맥 하천 관측자료를 통하여 개수로의 흐름특성을 집중적으로 검토하였다. 개수로 설계에 있어 수로의 흐름해석 및 마찰계수의 정확한 산정은 수로설계의 근간이 된다. 하지만 일반적으로 사용하고 있는 Manning(1889)식은 개수로 흐름특성을 판단하기에 너무 단순하여 상이한 결과를 보임에도 불구하고 단순성에 기인하여 사용되는 것으로 판단된다. Bazin(1865)과 Varwick(1945)의 개수로 실험결과를 보면 Nikuradse(1933)의 원형관수로 실험결과와 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 또한, 개수로 마찰계수의 특성변화를 보면 조고 또는 조도가 증가함에 따라 마찰계수가 상향으로 평행 이동하는 것을 볼 수 있다. 실험결과로부터 확인되는 이러한 흐름 특성이 현장에서도 분명히 나타날 것으로 판단하며 이러한 가설에 근거하여 각 하천의 관측자료를 분석하였다. 유량조사사업단의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료(2006)를 레이놀즈수의 함수인 완난류 흐름으로 전제하고 물의 기본적인 성질과 하천의 경사, 수심, 조고 등의 영향을 고려한 무차원수를 도입하여 마찰계수의 2차적인 분포특성을 파악하고자 하였다. 하지만 관측된 자료로부터 무차원수를 도입하여 산정된 마찰계수분포를 보면 마찰계수가 급격히 증가하고 추정된 유속과 관측된 유속을 비교하면 추정된 유속이 산개되는 경향이 나타났다. 이러한 문제점은 유량관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 하상경사를 추정하여 마찰계수와 유속을 산정하였다. 또한 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 이용하여 Ganguillet&Kutter(1869) 산정식과 Manning(1889) 산정식으로 부터 유속을 산정한 결과 오차가 크게 발생한 것을 확인하였으며, 실제 관측자료에 적합하도록 조도계수를 재 산정하였다. 논문의 분량 제한상 분석과정은 추후 논문에 제시하기로 하고 분석결과와 수위관측에서의 문제점을 제시하였다.

본 연구에서는 1차원 수치모형을 개발하여 하천준설 인한 교란하천의 적응과정을 파악하였다. 본 1차원 수치모형의 특성은 하천의 혼합사와 부유사의 거동을 모의할 수 있다. 하천준설 규모의 변화에 따른 하상변동과 하천의 적응과정을 파악하기 위하여, 하천준설의 채취장 길이는 일정하고, 채취 깊이가 변하는 경우와 채취 깊이가 일정하고 채취장의 길이가 변하는 경우에 대하여 검토하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 채취장을 중심으로 상류에는 하상이 저하되어 상류로 전파되는 것을 보여주고 있다. 채굴장 직하류에서는 하상이 저하되고 있고, 하류에는 다시 하상이 상승하는 특성을 보여주고 있다. 채취장에서 하상의 상승은 초기에는 급격하게 진행되고 있으나, 시간이 지나면서 그 증가율은 감소하고 있다. 채치장 상류에서는 하상저하가 초기에 급격하게 진행되고 있다. 그러나 시간이 지나면서 느리게 진행되고 있고, 그 영향은 상류로 먼 거리까지 영향을 미치는 것을 보여주고 있다. 하류에서 하상저하는 상류로 그 영향이 적다. 채취장을 중심으로 수심의 변화는 시간의 증가에 따라 하류에는 수심이 증가하고 있으며, 상류에서는 수심이 감소하고 있다. 시간에 따라 수심의 변화율이 감소되고 있는 것은 교란된 하천이 적응해 가면서 평형상태에 도달해 가는 과정에서 하상변화가 감소되기 때문으로 판단된다. 채취장의 채취 깊이가 깊을수록 세굴심의 하류도 이동속도는 작아지며, 이것은 채취장은 채취규모가 커지면 하천의 교란이 있은 후에 적응하는 기간이 길어지는 것을 의미한다. 무차원 하상고는 채취장의 채굴심도가 작을수록 커지며, 시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 보여주고 있다. 채취장의 채취장 길이가 길수록 하류로 이동하는 속도는 작아지며, 이것은 채취장의 채취규모가 커지면 하천의 교란이 있은 후에 적응하는 기간이 길어지는 것을 보여주었다. 무차원 하상고는 채취장의 채굴장의 길이가 짧을수록 커지며, 시간이 증가함에 따라 증가하는 것을 보여주고 있다.

Two-dimensional flow analysis is a way to provide good estimates for complex flow features in flow around islands and obstructions, flow at confluence and flow in braided channel. One of difficult problems to develop a two-dimensional hydraulic model is to analyze dry and wet area in river channel. Dry/wet problem can be encountered in river and coastal engineering problems, such as flood propagation, dam break analysis, tidal processes and so on. The objective of this study is to develop an accurate and robust two-dimensional finite element method with dry/wet technique in complex natural rivers. The dry/wet technique with Deforming Grid Method was developed in this study. The Deforming Grid Method was used to construct new mesh by eliminating of dry nodes and elements. The eliminated nodes and elements were decided by considering of the rising/descending velocity of water surface elevation. Several numerical simulations were carried out to examine the performance of the Deforming Grid Method for the purpose of validation and verification of the model in rectangular and trapezoidal channel with partly dry side. The application results of the model were displayed reasonable flow distribution.

Frequently occurring flood and drought have increased the necessity of an effective water resources control and management of river flows. Therefore, the simulation of the flow distribution in natural rivers is very important to the solution of a wide variety of practical flow problems in water resources engineering. Usually in many flow problems, two-dimensional approach can provide good estimates of complex flow features in the flow around islands and obstructions, flow at confluence and flow in braided channel. The objective of this study is to examine validation of developed an accurate and robust two-dimensional finite element method with wet and dry simulation in complex natural rivers. Milyang river, and Kumho river and Keum river were performed for tests. The results were compared with those of existing model. The suggested model displayed reasonable flow distribution compared with existing model in dry area for application of natural river flow. As a result of this study, the developed general two-dimensional model provide a reliable results for flow distribution of wet and dry domain, it could be further developed to basis for extending to water quality and sediment transport analysis.

일부 콘크리트댐들의 경우 이상홍수 발생시 상 하류부 수위차가 크지 않은 상태로 월류가 발생하는 특징이 있으며, 치수능력 증대사업을 수행하여 안전성을 확보하기에는 지리적, 경제적인 문제로 어려움이 많아 현실적인 대책 수립이 어려우므로 월류가 발생한 상태에서도 안전성이 확보될 수 있는가에 대한 검토가 필요하다. 한국시설안전공단(2007)에서는 기존 댐의 수문학적 안전성 평가를 필댐과 콘크리트댐으로 구분 적용할 필요성과, 콘크리트댐의 경우 상태에 따라 일부 월류를 허용할 수 있는 방안에 대한 연구를 수행하였으며, 본 연구는 콘크리트 댐의 구조적 안전성 검토의 평가방법으로 수행하게 되었다.

하상경사가 커서 동수역학적 부정류 계산모형을 안정적으로 적용하기 어렵고, 홍수파의 감쇄효과가 적은 중소하천에 적합한 준정상류 계산모형을 개발하였다. 수립된 모형은 매 시각 유량에 대하여 1차원 하천 부등류 지배방정식인 단면 평균된 1차원 에너지 방정식을 풀도록 구성되어 있으며, 수치해법으로는 Newton-Raphson 방법을 적용한 표준축차법을 사용하였다. Newton-Raphson 방법을 적용하기 위해서는 통수면적, 하폭, 윤변, 동수반경 및 수위에 대한 윤변의 변화율 등의 변수들이 필요하다. 이와 같은 변수들은 각 계산점에서 수위를 계산하기에 앞서 단면자료를 사용하여 0.1 m 간격으로 모든 수위에 대하여 그 값들을 미리 구한 후, 반복 계산 단계에서 사용되는 수위에 대하여 필요한 변수들을 앞서 계산된 변수들과 선형 보간하여 사용하도록 하였다. 하천 구간내에 보가 존재하는 경우에는 보가 위치한 상 하류 간의 지배방정식으로 에너지 방정식 대신에 월류 유량 관계식을 사용하였으며, 이때의 수치해법 역시 Newton-Raphson 방법을 사용하였다. 수립된 모형을 한탄강 하류 구간에 적용하여 HEC-RAS 모형과 모의 결과를 비교한 결과, 두 모형의 계산결과가 잘 일치하는 것으로 나타났다. 에너지 경사항의 근사 방법에 따른 민감도 분석을 실시하였다.

노모그래프 또는 간략식을 이용하여 암거 설계를 하는 경우 암거 흐름이 자유수면을 가지는 개수로라면 정확한 흐름 해석을 할 수 없다. 특히 암거는 수리학적으로 짧기 때문에 암거 흐름에서 등류수심이 발생하지 않을 가능성이 높다. 이에 부등류(점변류) 해석을 이용하여 암거의 흐름 해석을 수행하도록 흐름 해석 모형을 개발하여 검증하고, 이를 기반으로 암거의 단면규격을 결정하는 설계모형을 개발하였다. 암거의 수리설계는 고려하고 있는 모든 단면에 대하여 흐름 해석을 수행하고, 산정된 상류수위(HWE)와 암거높이에 대한 상류수심의 비(H/D)가 허용치를 초과하지 않는 최적 단면을 설계 단면으로 결정한다.

친환경 공법의 수리적인 안전성 검토는 식생 및 자연재료의 물리적 특성, 하천의 수리 수문학적 특성, 유사특성과 이들의 상호관계 등에 대한 분석이 요구되며, 이에 선행하여 분석에 이용되는 장기간의 충분한 자료가 구축되어 있어야 한다. 그러나 우리나라의 경우 이러한 자료는 부족한 실정이며, 주로 시범구간을 통한 제한된 자료만이 이용되고 있을 뿐이므로 수리학적 치수방재적 측면에서 친환경 공법의 안전성 평가에 있어 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서 수질정화체의 배치 변화를 통한 수치해석 통하여 수심 및 유속분포를 비교 분석하여 수로의 3차원적 흐름특성을 파악하고, 실제 대상수로에 수질정화체를 설치하여 수로의 수리적 안정성을 연구하였다. FLOW-3D와 수리모형시험 그리고 대상수로 모니터링을 각 경우에 따라 유속, 수위를 측정하여 다양한 조건에 대한 흐름 특성을 연구하였다.

본 연구에서는 3차원 수치모의를 통하여 횡방향 하상형상 및 격자형 이차흐름 구조의 생성 메커니즘을 분석하였다. 이를 위해 곡선좌표계에서의 지배방정식을 구성하고, 난류 폐합을 위해 Speziale(1987)가 제안한 비등방성 k-$\varepsilon$모형을 이용하였다. 또한 Exner 방정식을 이용하여 시간에 따른 하상변동을 예측하였다. 그 결과 바닥과 측벽 사이에서 발생되는 바닥 이차흐름의 하향류에 의해 측벽 부근부터 하상이 침식되고, 침식된 유사량은 이차흐름의 횡방향 유속에 의해 이동되어 퇴적되어, 결국 횡방향으로 연속적인 언덕 및 저면과 같인 하상형상이 생성되는 것으로 나타났다. 또한 시간에 따른 이차흐름 및 바닥 전단력, 하상고의 변화에 대해 살펴보았다.

방수로는 본류의 첨두홍수량을 분담하여 대상 지역의 홍수피해가능성을 줄이기 위해서 도입되는 구조적 홍수방어대책의 하나로 특히 도시화로 인하여 기존 하천 유역의 저류 능력이 감소하여 홍수 시 유출량이 증가함에 따라 방수로의 필요성은 점차 늘어나고 있다. 외국의 경우에는 이미 대표적인 구조적 홍수방어대책으로 활용되어 그 효과가 이미 확인되어 있다. 방수로로 분담되는 유량은 일반적으로 방수로 유입부에 설치되어 있는 횡월류위어의 월류량을 정확히 산정함으로써 알 수 있다. 따라서 방수로의 홍수방어능력을 알기위해서는 이러한 유입부 횡월류위어의 월류량을 정확히 평가하는 것이 중요하다. 횡월류위어의 형태는 여러 가지가 있지만 가장 기본적인 형태로 예연위어 형태와 광정위어 형태가 있다. 본 연구에서는 그 중에서 광정횡월류위어(broad-crested side weir)을 대상으로 실제 하도와 유사한 흐름 조건을 가지도록 상대적으로 작은 횡월류위어길이(L)와 본류 폭(B) 비(L/B)를 가지는 실험 수로를 이용하여 광정횡월류위어에 대한 실험을 수행한 후 유량 계수를 산정하여 본류 흐름 조건 및 횡월류위어 제원 변화에 따른 영향을 검토하였다. 광정횡월류위어에서의 유량계수도 기본적으로 예연횡월류위어와 동일한 방식을 이용하여 검토할 수 있으며, 동일한 주요 영향 변수를 포함하지만, 위어 폭 W가 횡월류위어의 월류 유량과 본류 유황에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 광정횡월류위어의 특성에 따른 산정된 유량계수의 변화에 초점을 두어 분석을 수행하였다.

본 연구에서는 비정상상태 자유수면 모의를 위해 2차원 유한체적법을 이용한 수치모형을 개발하였으며, 이론적인 해석해 및 수리실험을 통한 실측자료를 이용하여 검증하였다. 개발된 모형은 지배방정식으로 비선형 및 보존형 2차원 천수방정식(shallow water equation)을 이용하였으며, 동적메모리 할당 기능이 포함된 Fortran-90으로 코딩되었다. 또한 구조화된 격자 및 비구조화 격자 시스템에도 적용될 수 있도록 모형을 구성하였으며, 불규칙한 하상지형에 의해 수치진동을 감소시키기 위해 본 모형에 well-balanced HLLC 기법을 적용하였다. 모형의 적용성을 검증하기 위하여 1차원의 경우 젖은/마른 하상 조건하에서의 댐 붕괴파 문제와 하상이 변화하는 지형 구간을 통과할 때 발생되는 천이류에 대한 문제 그리고 시간에 따라 변화하는 수위와 지형 조건에서의 wetting & drying에 대한 문제에 적용하였으며, 2차원의 경우 전통적인 댐 붕괴파 문제 및 구조물에 미치는 댐 붕괴파의 영향에 대한 수리모형실험을 통한 실측자료를 이용하여 검증하였다. 검증결과 본 모형을 통해 계산된 수치해는 이론적인 해석해와 실측자료에 거의 정확히 일치하였으며, 향후 실제 하천 자료를 이용하여 모형의 현장 적용성을 검증할 것이다.

본 연구에서는 식생 하층 및 상층영역의 층평균 유속 및 유속 분포에 관련한 모형을 제시하였다. 제안된 모형을 정상류 흐름에 적용할 경우, 수심, 경사, 식생밀도, 식생높이와 같은 기본조건만을 이용하여, 각 층의 평균유속 뿐만 아니라 유속 분포를 산정할 수 있다. 모의 식생 및 레이저 도플러 유속계를 이용한 실내 수리실험을 수행하여 제안식의 적용성 및 정확성을 파악하였고, 기존 문헌 자료의 유속 및 식생 자료를 이용하여 범용성을 확인하였다. 분석 결과 본 연구에서 제시된 제안식이 비교적 정확하게 각 식생층의 평균유속을 산정하는 것으로 나타났으며, 식생조건 및 흐름조건의 변화에 따른 조도계수의 변화 양상에 대해 살펴보았다.

수질모델링은 제한된 공간에서 실측된 자료를 바탕으로 임의지점에서의 수질을 예측하는 것으로서 수체로 유입되는 오염원의 변화에 대한 수질의 변화를 예측, 장래 개발계획 및 수질정책에 대한 영향평가 등에 활용될 수 있다. 하천 및 호소로 유입되는 오염물질을 통제하고 과학적으로 관리하기 위해서는 수질모델링 과정을 정확히 이해하고 관련모델을 적절히 적용하여야 한다. 최근 수질오염총량제가 시행되고 있는 시점에서 지자체간 갈등을 줄이고 지역의 균형발전을 위해서는 합리적이고 과학적인 수질모델링 과정이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 금강 수계 미호천의 지류인 보강천을 대상으로 QUAL2E 하천수질모형을 구축함으로써 해당 수계에 인접한 지자체들이 원활이 수질오염총량관리제도를 시행할 수 있게 정확하고 합리적인 수질예측 결과를 제시하고자 한다. 본 연구에서는 QUAL2E 하천수질모형을 구축하기 위해서 유량자료는 2007년 10월부터 12월까지 총 8회에 걸쳐 측정한 유량 데이터를 이용하였고 수리계수는 보강천 하천정비기본계획(건설교통부, 1991)에 실려있는 하천단면 자료를 이용한 HEC-RAS 수리모형을 이용하여 산정하였다. 하천 수질 자료는 2007년 10월부터 12월까지 총 8회에 걸쳐 유량과 함께 측정한 수질자료를 이용하였고 유달계수는 S. R. HA and M. S. Bae(2003, 2004, 2005, 2006), 박정하 등(2007)이 제안한 방법을 이용하여 산정하였다. 분석 결과, 보강천에 영향을 미치는 지자체는 증평군, 진천군, 괴산군, 음성군이며 그 중 유역면적을 많이 차지하고 있는 증평군과 진천군의 영향이 큰 것으로 나타났고, 미호천 하류에 위치한 미호B 목표수질관리지점의 목표수질인 4.3 mg/L BOD를 만족하는 것으로 분석되었다.

최근의 사전재해영향성 평가 등에서 많이 사용되고 있는 Huff 강우분포는 실제 호우사상의 적용성 보다는 최빈분위의 적용에 따라 특히나 재해 관련하여서는 홍수량이 크게 산정된다는 이유로 인하여 Huff 4분위를 채택하고 있다. 시간분포는 설계홍수량 수문곡선의 모양과 첨두홍수량에 많은 영향을 미치므로 신중하게 적용하여야 한다. 원칙적으로는 해당 지역의 과거 강우자료로부터 강우지속기간 동안에 총강우량이 시간이 경과함에 따라 어떻게 분포되었는지를 통계학적으로 분석하여 그 지역에 적합한 시간분포 모형을 작성하여 사용하여야 한다. 그러나 유출수문곡선에 영향을 미치는 점에 있어 분위별 강우 분포에 따른 손실율과 유출수문곡선과의 관계는 아직 연구가 부족하여 본 연구에서는 확률강우량의 시간분포 산정 방법 중 Huff분포를 이용하여 각 분위별로 유출수문곡선을 산정하였으며, 유효우량 손실과 유출수문곡선과의 관계를 비교 분석하였다. 강우의 손실율은 유출수문곡선의 상승부와 첨두전의 유출총량의 변화에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다.

레이더 강우와 관련한 대부분의 연구나 실무적용이 제한을 받는 이유는 레이더 반사도 등의 원시자료를 획득하기가 어려울 뿐만 아니라 이를 처리하여 수문해석에 적용하는 과정이 간단하지 않기 때문이다. 이를 해결하기 위하여 다음과 같은 내용을 연구하였다. (1) 레이더 영상자료를 실용적으로 활용하기 위한 '레이더 영상 디지털 변환법(RAIDOM)'을 연구 개발하였다. 또한 오프라인상에서도 기상청 레이더 합성 CAPPI 이미지 자료를 디지털 강우자료로 직접 변환할 수 있는 방법을 제시하였다. 이러한 기술은 앞으로 레이더 강우 연구와 레이더 강우의 활용성을 넓히는데 크게 기여할 것으로 기대된다. (2) RAIDOM 레이더 강우와 연계한 분포형 강우유출모형을 구축하였다. 본 연구에서는 DEM, 토지피복도, 토양도로부터 분포형 강우-유출모형의 매개변수를 산정하는 방법을 상세히 연구하여 제시하였다. 이러한 연구결과는 앞으로 분포형 강우유출모형에 대한 연구와 활용성을 넓히는데 기여할 것으로 기대된다. (3) 주요 관측 레이더 호우사상을 이용하여 RAIDOM 강우와 구축된 분포형 모형의 적용성을 검증하였다. 이를 위하여 먼저 강우유출자료가 체계적으로 관리되고 있는 평창강 국제수문개발계획(IHP) 시범유역의 자료를 이용하여 모형의 매개변수 보정을 수행하였다. 강우 전 하천의 기저유량과 유역의 초기함수조건을 제외한 나머지 매개변수는 유역특성을 나타내는 인자들이므로 모든 강우사상에 대하여 일정한 것으로 가정하여 매개변수 보정을 수행하였다. 6개 주요 호우사상에 대하여 보정한 결과 4개의 호우사상에 대하여 강우-유출과정을 거의 완벽하게 재현하였으며, 2개의 호우사상에 대해서는 수문곡선의 상승과 하강은 비교적 일치하나 첨두부에서 다소차이가 발생하였다. (4) 보정된 분포형 모형을 2006년 7월에 발생한 국지성 집중호우와 한강유역 중상류지역에 걸쳐 큰 홍수량을 발생시킨 2개의 호우사상에 대하여 레이더 강우자료를 적용하여 검토하였다. 검토결과 임진강유역 3개 수위관측소와 우이천수위관측소 및 중랑교수위관측소에서 모의된 홍수수문곡선은 실측치와 잘 일치하는 것으로 나타나 본 연구에서 제시한 RAIDOM과 이를 적용한 분포형 모형이 강우유출 모의를 위하여 활용될 수 있음을 보여주었다. 앞으로 태풍에 수반된 강우와 장마전선 등을 포함한 다양한 유형의 여러 가지 강우에 대한 적용을 통하여 모형의 검증과 보완을 수행하여 RAIDOM 레이더 강우와 분포형 강우유출모형을 연계한 홍수 예보 시스템으로 발전시켜 나갈 예정이다.

댐 유입량은 댐 운영의 필수 인자이기 때문에 매우 중요하고, 하천유량에 비해 신뢰도가 높은 것으로 평가되고 있기 때문에 수자원의 운영 뿐 아니라 계획에도 활용되고 있다. 그러나 계산된 유입량은 평갈수기에 진폭이 너무 크게 나타나고 심지어 음 유입량이 발생하는 등 개선이 요구돼 왔다. 본 연구에서는 시간간격을 10분, 30분, 1시간 등으로 하고, 수위와 방류량이 유입량에 직접 영향을 끼치고, 관측수위의 단위가 크고, 그 진폭이 자연현상과 거리가 있어, 수위 이동평균, 수위 보간, 방류량 이동평균 등의 조합에 따라 댐 유입량의 계산을 개선할 수 있는 방법을 제안하였고, 이를 쉽게 분석, 평가할 수 있도록 시스템으로 개발하였으며, 유역면적 $4,134km^2$인 대청댐과 유역면적 $108,335mi^2$인 미국의 Lake Powell의 사례에서 크게 개선된 결과를 보여주었다. 그러나 정확하게 측정된 댐 유입량 자료가 없기 때문에 개선된 계산 유입량이 참 값이다 주장할 수 없는 것이 본 연구의 한계이며, 연구결과의 신뢰를 높이기 위해 현재 정밀하게 측정된 댐 유입량 사례를 조사 중에 있다. 그림 1은 Lake Powell의 처리전의 댐 유입량 계산 예이고 그림 2는 처리후의 개선된 유입량이다. 그림에서 유입량이 크게 개선돼 계산된 것으로 나타나고 있으나 결과가 참값인지 아직 판단할 수 없다. 대청댐의 경우도 이와 비슷한 결과를 보여주었다.

In hydrology, it is a difficult task to deal with multivariate time series such as modeling streamflows of an entire complex river system. Normal distribution based model such as MARMA (Multivariate Autorgressive Moving average) has been a major approach for modeling the multivariate time series. There are some limitations for the normal based models. One of them might be the unfavorable data-transformation forcing that the data follow the normal distribution. Furthermore, the high dimension multivariate model requires the very large parameter matrix. As an alternative, one might be decomposing the multivariate data into independent components and modeling it individually. In 1985, Lins used Principal Component Analysis (PCA). The five scores, the decomposed data from the original data, were taken and were formulated individually. The one of the five scores were modeled with AR-2 while the others are modeled with AR-1 model. From the time series analysis using the scores of the five components, he noted "principal component time series might provide a relatively simple and meaningful alternative to conventional large MARMA models". This study is inspired from the researcher's quote to develop a multivariate simulation model. The multivariate simulation model is suggested here using Principal Component Analysis (PCA) and Independent Component Analysis (ICA). Three modeling step is applied for simulation. (1) PCA is used to decompose the correlated multivariate data into the uncorrelated data while ICA decomposes the data into independent components. Here, the autocorrelation structure of the decomposed data is still dominant, which is inherited from the data of the original domain. (2) Each component is resampled by block bootstrapping or K-nearest neighbor. (3) The resampled components bring back to original domain. From using the suggested approach one might expect that a) the simulated data are different with the historical data, b) no data transformation is required (in case of ICA), c) a complex system can be decomposed into independent component and modeled individually. The model with PCA and ICA are compared with the various statistics such as the basic statistics (mean, standard deviation, skewness, autocorrelation), and reservoir-related statistics, kernel density estimate.

현재 홍수유출량을 산정하기 위해서 실무에선 각 하천마다 유출량에 대한 자료들이 부족한 실정으로 Clark 및 Snyder 등의 여러 가지 합성단위도법을 이용하여 홍수유출량을 추정하고 있는 실정이다. 이와 같이 합성단위도법을 이용하여 유출량 추정시 가장 중요시 되는 도달시간 및 저류상수 등의 매개변수를 산정하기 위하여 수자원분야에서도 GIS의 기법을 도입하여 대상유역의 수문학적 지형인자들을 추출하는 방법을 채택하고 있다. 이는 과거의 방법에 비하여 손쉽고 정확하며 신뢰성 있는 자료들을 제공하고 있지만 하천망 생성 및 유역분할 등을 생성하는 과정에서 각 적용시킨 모형마다 약간의 차이를 보이고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 각 방법들에 의해 추출되어지고 있는 지형인자들을 보다 정확하고 신뢰성 있는 수문학적 지형인자를 추출하고 이를 강우-유출모형에 적용시켜 자연하천유역의 홍수유출량을 추정하기 위하여 적절한 지형인자 추출 방법을 제시하고자 한다. 강우-유출 모의시 중요시되는 매개변수 산정을 위해 수자원종합관리시스템을 구현하기 위해 국내기술로 개발된 HyGIS 모형과 기존의 지형인자 추출 방법 중에 하나인 Arcview GIS 모형을 적용하여 분할된 소유역 및 격자크기별로 지형인자들을 추출하여 두 모형의 차이를 비교 분석하였으며 이를 토대로 매개변수 및 홍수유출량 추정에 미치는 영향을 분석 하였다. 추정된 유출량을 검증하기 위하여 실측된 유량자료로 개발된 수위-유량관계곡선식을 이용한 홍수량과 비교 검토하였다.

유역 통합 수자원 환경관리 시스템 내의 유출예측모듈인 RRFS를 통한 유출예측결과의 신뢰도 개선을 위해 ESP 기법을 금강유역에 적용하였다. 시나리오를 통해 생성된 유출예측 앙상블을 이용하여 50%의 확률값을 적용하여 본 결과 우리나라의 실정에 맞지 않아 예측의 결과를 적용하기 힘들고 수자원 관리의 정보로서 활용하기 힘들기 때문에 통계적인 분석을 통하여 정확도가 개선된 발생확률을 제시하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 금강유역을 용담, 대청, 공주 지점으로 나눈 뒤, 유출량의 확률 예보를 위하여 '83년$\sim$'07년까지 25년간의 강우자료와 온도자료를 RRFS에 적용하여 '07년의 매월 25개의 유출 시나리오를 생성하였다. 생성된 유출 시나리오에서 Case별로 ESP확률을 산정하였다. 통계분석을 통해 얻어진 월별 ESP 확률분포를 이용하여 '02년부터 '07년까지 과거 실측 월별 유출량에 대한 ESP 확률범위를 결정하였고 년강수량의 2/3가 홍수기인 $6{\sim}9$월 사이에 집중되는 우리나라의 특성을 고려해 이수기(1월$\sim$6월 그리고 10월$\sim$12월)와 홍수기(7월$\sim$9월)로 분리한 후 각각에 대한 ESP 확률 값을 최종적으로 결정하였다. Case별로 '07년 금강유역에 적용한 결과, Case 2로 산정된 ESP확률 값이 다른 Case에 비해 더 적합한 것으로 나타났다. Case 1 큰 오차가 나는 ESP 확률을 제외한 평균 ESP확률의 적용, Case 2 월별 최소 오차가 나는 ESP확률의 적용, Case 3 Case2의 월별 ESP확률을 이수기 홍수기로 평균한 ESP확률 적용, Case 4 분기별 최소 오차가 나는 ESP확률의 적용, Case 5 Case4의 분기별 ESP확률을 이수기 홍수기로 평균한 ESP확률의 적용.

관로의 수리학적 홍수추적은 정확성을 기할 수 있다는 장점이 있으나 2차원 해석을 할 경우 광범위한 관망의 개별적인 계산이 요구되어 계산시간이나 수월성 측면에서 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 2차원 관망을 1차원으로 전환시키는 방법인 등가하천 개념을 도입하여 도시유역의 유출량 산정에 있어서 여러 지선들을 개별적으로 모의하지 않으면서도 실제 존재하는 지선들의 효과를 고려할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다. 등가하천 개념의 관망 적용을 통해 등가관로의 수리기하조건을 유도하였으며 이를 이용하여 관망 간략화 홍수추적을 수행하였다. 등가관로 홍수 추적을 위해 Saint-Venant 방정식에서 유도된 비선형 확산파 방정식이 사용되었으며 이의 수치모의를 위해 양해법을 이용하였다. 본 연구에서는 등가하천 개념 적용을 통해 결정된 군자배수구역의 등가관로 수리매개변수인 파속 및 확산계수를 이용하여 확산파 방정식에 의해 홍수추적을 실시하였고, 그 결과를 SWMM에 의한 2차원 관망 해석결과와 비교하였다. 검토결과 등가관로를 통한 홍수추적결과가 실제 관망분포를 그대로 고려했을 경우를 잘 재현하는 것으로 나타나 등가하천개념의 도시유역 적용성을 확인할 수 있었다.

최근 다양한 기상 이변과 해수 온도 상승으로 인해 더욱 빈번하게 발생하고 있는 국지성 집중 호우 및 돌발홍수는 각 유역 특성별 수문 기초자료의 축적 및 분석을 더욱 요구하고 있다. 또한, 수문현상은 시간과 공간에 따른 큰 변동성을 가지고 있어 규명하기 복잡한 특성을 가지고 있다. 특히 산악지역이 많은 우리나라의 지형학적 특성과 최근의 집중 호우 특성 등으로 인하여 이러한 변동성이 더욱 커지고 있다. 집중 호우시 인명과 재산의 피해가 더 가중되는 도시 지역은 더욱더 중요하다. 도시지역의 수문 모니터링이 부족한 실정을 고려한다면 도시하천별, 소배수구역별 수문 관측 및 자료 분석이 절실하다. 우리나라 주거지역의 토지이용 형태를 반영하는 과학적이고 체계적인 도시하천 수문 모니터링시스템 운영 및 자료 축적, 제공이 필요하다. "도시홍수재해관리기술연구사업단"에서는 도시하천 유역의 수문현상 규명을 위한 기초 정보 축적을 위해 중랑천 유역에 시험배수구역(신내1 배수구역, 군자 배수구역, 어린이대공원 배수구역)을 운영하여 수문 관측 및 자료 분석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 도시하천 시험유역의 운영 결과와 미흡한 부분을 개선하기 위해 보완한 내용을 소개하고자 한다. 또한, 도시하천 시험유역 운영시 인식해야할 중요한 사항에 대해 조사하였다. 이러한 결과는 향후 도시하천 시험유역 선정 및 운영, 수문자료 분석에 활용될 것으로 판단된다.

도달시간이 짧은 중소유역의 홍수예측과 돌발호우에 의한 돌발홍수의 예측을 위해서는 단기 예측 강우를 활용하는 기술이 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 예측 강우를 이용한 신속하고 정확한 유출모의를 수행하는 과정으로서, 수치예보자료와 레이더 강우와 같이 격자 형태로 제공되는 강우자료를 직접 이용하여 유출모의가 가능한 1차원 분포형 강우-유출 모형을 개발하고자 한다. 본 연구에서 개발하고자 하는 모형은 모형의 입출력, 유출분석 모듈 등과 같은 모든 과정을 GIS 시스템과 완전 연계하고자 하며, 이를 통해서 그리드 형태로 제공되는 강우 시계열 자료와 공간자료를 화면상에서 조회할 수 있으며, 이를 모형의 입력자료로 직접 이용하고, 모의결과 또한 유역 내에서 공간 분포된 행태로 제시할 수 있다. 본 논문에서는 이와 같은 모형의 유출해석 과정과 이론적 검증 결과를 개략적으로 소개하고자 한다.

수문학에서 유출을 모의하는데 가장 많이 쓰이는 방법은 강우-유출모형을 이용하는 방법이다. 이때 대부분의 연구에서는 강우를 참값으로 가정하고 있으며, 이러한 가정을 기초로 하여 매개변수나 동일 유역내에서 강우-유출모형에 따른 불확실성에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 그러나 실제로 관측된 강우자체도 상당한 불확실성을 가지고 있으며, 이러한 불확실성이 강우-유출모형을 거치면서 유출량을 얼마나 변화시키는지에 대한 연구는 아직까지 활발히 이루어지지 못하고 있음을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 준분포형 모형인 SLURP(Semi-distributed Land Use-based Runoff Processes)을 이용하여 안성천 유역을 대상으로 강우의 불확실성이 유역의 유출량에 미치는 영향을 평가하였다. 강우의 오차를 표현하기 위해 $0.4{\sim}1.3$의 강우 보정 계수를 각각 일 단위 강우사상에 곱하였으며 2004년1월1일$\sim$2007년 12월31일까지 총 4년간의 연속강우사상을 SLURP모형의 입력 자료로 이용하여 분석하였다. 연구결과 강우의 오차가 10% 증가할 경우, 유출량은 26.3% 증가하는 것을 알 수 있었으며, 본 연구를 통해서 강우의 불확실성이 국내유역의 유출량에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 수 있었다.

일반적으로 유역의 유출량을 모의하는 경우 강우-유출모형을 구축한 후 해당 모형에서 제공하는 유출결과를 활용하고 있다. 그러나 모형에 의한 유출결과는 단편적인 유출총량에 대해서만 검증된 결과이기 때문에 기저 및 직접유출성분 각각의 적정에 대한 신뢰성 문제가 야기될 수 있다. 본 연구에서는 금강유역을 대상으로 SSARR모형을 적용하고 단순 유출결과 뿐만 아니라 유출성분별로 결과값을 도출하고, 이를 검증하기 위해 분리주파수 기법을 활용하여 관측값의 유출성분을 분리하고, 모의결과와 서로 비교하였다. 이와같이 적용 검증된 모형을 토대로 유출성분 뿐만 아니라 소유역별 습윤상황과 용수이용정보 등 유출지표를 산정하여 효율적 유출관리 지원을 위한 기초 수문정보를 제공하고자 하였다.

강우-유출(Rainfall Runoff, R-R)모형은 수자원계획과 관리를 위하여 가장 보편적으로 이용되는 도구로 홍수, 가뭄 등과 같은 극한 사상의 예측 또는 물수지 분석에 사용되고 있다. 오랜 기간 많은 수문학자들이 강우-유출 모형의 불확실성 개선 및 정량화하기 위하여 노력하였으나, 여전히 중요한 수문학적 과제로 남아있다. 이에 본 연구에서는 강우-유출 모형의 불확실성을 정량화하는데 목적을 두고 물리적 기반의 분포형 모형과 개념적 준 분포형 모형을 중랑천 유역에 적용하여 그 결과를 비교하였다.

최근 기상이변으로 인한 돌발홍수의 빈번한 발생으로 인해 신속하고 정량적인 강우예측의 필요성이 대두되고 있으며 강우의 거동을 실시간으로 관측하여 예측이 가능한 강우레이더의 활용성이 높아지고 있다. 또한, 1Km 해상도의 격자형으로 제공되는 강우레이더를 효과적으로 활용하기 위해 격자단위의 분석이 가능한 분포형 수문모형의 활용이 증가하고 있다. 본 연구를 위한 선행연구로 배영혜 등(2007)은 레이더 강우와 물리적 기반의 분포형 모형인 $Vflo^{TM}$을 이용하여 임진강 유역에 대한 강우-유출 모의를 실시하였으며 분포형 모형의 입력 자료로 활용된 임진강 유역의 공간자료는 임진강 유역조사 성과 및 GIS/RS를 자료를 이용하여 구축하였다. 배영혜 등(2007)이 모의한 임진강 유역의 홍수 유출 모의 결과 모의치와 관측치 사이의 첨두값은 일치하나 지체 시간의 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 이러한 오차의 원인을 파악하기 위해 북한의 하천과 연결되지 않은 임진강 영중지점을 대상으로 홍수 유출 모의를 실시한 결과 지상 강우계를 이용한 레이더 강우의 보정 유무보다는 GIS 수문매개변수의 불확실성이 오차에 큰 영향을 주는 것으로 나타났으며 특히 토양분류 체계가 상이하고 현시성이 결여된 토양도의 활용이 수리전도도를 비롯한 토양 매개변수에 불확실성을 초래하여 첨두 유량과 지체시간 등에 영향을 준 것으로 파악되었다. 본 연구에서는 유역면적의 약 2/3가 미계측 지역인 임진강 유역의 지리적 특성과 현지조사가 필수적인 토양도의 재구축이 현실적으로 어렵다는 점을 고려하여 상대적으로 단순한 가 분포형(Quasi-distributed) 수문 모형인 ModClark 모형을 이용하여 2006년 7월 사상에 대하여 홍수 유출 모의를 실시하였으며 그 결과를 선행연구를 통해 모의한 $Vflo^{TM}$ 모형의 유출 모의 결과와 비교하였다.

우리의 삶의 터전이 도시화됨에 따라 수문현상에도 많은 변화가 생겼다. 이로 인해 기존의 수문해석을 위한 방법을 대신해 도시화된 유역의 새로운 수문해석 방법의 개발이 불가피하게 되었다. 이에 따라 본 연구에서는 도시유출 모형인 SWMM의 대표적 프로그램인 XP-SWMM을 이용하여 도시유역의 유출모의를 하였다. 대상유역으로 선정한 곳은가양천배수분구로 전형적인 도시 하천 유역모습을 하고 있다. 이 유역의 특성치와 확률강우량 산정 후 XP-SWMM 모형에 적용시켜 재현기간별 첨두홍수량을 구하고, 동일 유역을 HEC-HMS로 모의하여 그 차이를 분석하였다. 도시화가 진행되면서 대규모 시설 등이 들어서면서 도로와 인도가 포장되므로 침투는 감소하고, 따라서 유역내 조도계수가 감소되며, 수로망 정비 등에 의해 유입시간이 빨라져 첨두홍수량이 증가하게 되었다. 이와 같은 변화로 인해 기존 홍수량을 구하기 위한 방법의 변화는 필수 불가결하게 되었다. 따라서 본 연구의 중점과제인 저류지에 의한 홍수조절능력에 대한 분석은 대상 유역내에 일정한 크기의 저류지를 상 중 하류위치에 따라 지점선정 후 그에 따른 홍수량과 침수량의 변화를 비교..분석하여 저류지 위치별 홍수조절능력에 대한 평가를 실시하였다.

본 연구는 강원도 횡성군의 남한강 제1지류인 섬강의 횡성댐 상류 계천에 위치한 시험유역으로 남한강 상류 산지지형 시험유역으로 이유역의 운영을 통하여 신뢰성 있는 고품질의 산간유역 수문자료의 지속적 확보이다. 기존의 강우-유출구조의 이해를 위하여 우량 및 수위자료는 10분 단위로 관측하며, 유량측정 자료는 불확실도 분석을 통해 실시한 결과 신뢰도가 지속적으로 향상된다. 또한 수위-유량곡선을 개발을 통해 수문 자료를 지속적으로 확보하였고, 유역의 수문순환특성분석을 위해 추가적으로 토양수분과 지하수위를 관측으로 하였다. input-system-output 의 정량적 순환구조의 이해와 모델개발의 검정 및 검증 기반의 자료를 구축하여 산간유역의 폭 넓은 물 순환해석을 위한 기초자료로 활용될 것이다.

This study establishes management plan for water quantity and quality using PCSWMM and alternative evaluation index (AEI). PCSWMM can consider combined sewer overflows (CSOs) and simulate not only the flowrate but aslo the pollutant of BOD, SS, TN and TP for the effectiveness analysis of alternatives. Indicators of AEI are selected using sustainability evaluation concept, driver-pressure-state-impact-response (DPSIR) model and calculated by weighted summation method. These were applied for the Mokgancheon watershed which has many combined sewers. This result will be effective to the integrated watershed management for sustainability.

도시의 개발은 토지이용상태를 변화시키고 필연적으로 도시유역내에서 홍수량을 증가시키게 된다. 이에 따라 정부에서는 자연재해대책법에 근거하여 사전재해영향성검토 등의 협의수단을 마련하였고, 도시개발에 따라 증가된 홍수량을 저감하기 위한 방법으로 유역내 저류지를 설치할 것을 권장하고 있다. 본 연구에서는 유역내 저류지를 계획할 때 저류지의 위치와 규모를 산정하기 위하여 도시유출모형인 SWMM 모형과 비선형 최적화 기법인 유전자알고리즘(GA)을 연계하였다. 이렇게 구축된 연계모형의 결과는 유역내에 저류지의 최적 위치와 규모를 설정하기 위한 방안을 마련해 줄 것으로 판단된다. 따라서 기존에 임의로 저류지의 위치를 결정하고 규모를 산정하는 방법의 대안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

현장 계측을 통한 오염부하량 산정은 많은 시간, 노력, 비용을 필요로 한다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 오염부하 추정에 관한 많은 방법론들이 제시되고 있으며 개발되고 있는 중이다. 논오염부하 추정을 위한 일환으로 강우사상평균농도(Event Mean Conentration, EMC)에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 오염부하량 산정을 위해서는 농도이외의 주요 매개변수인 유출량 산정 또한 중요하다. 하지만 논의 경우 실제 유출량 자료는 흔치 않다. 우리나라의 경우 영농활동이 시기별, 지역별로 비슷한 형태를 가지고 있으므로 이러한 점을 이용하면 유출율을 추정하는데 용이할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 2004년부터 2007년 영농기 강우-유출량 실측 자료를 이용하여 시기별 유출특성을 파악하고, 논의 시기별 유출율을 제안하였다. 논의 시기별 유출율을 산정하기 위한 시험지구는 영산강 수계내에 위치한 전라남도 함평군 엄다면 화양리 13.69 ha 논지구이며, 2004년부터 2007년 영농기(5월$\sim$9월)동안 모니터링을 실시하였다. 논 배수로 말단에 수위계를 설치하여 수위-유량관계식을 이용하여 유량을 구하였고, 직선분리법을 이용하여 직접유출과 기저유출을 분리한후 강우량과 유출량의 비를 통하여 월별 평균 유출율을 산정하였다. 5월, 6월, 7월, 8월, 9월에 내린 평균 강수량은 각각 40.2, 50.1, 75.4, 75.8, 136.8 mm로 나타났고, 영농기 월별 평균 직접유출량은 각각 9.1, 26.6, 34.6, 42.9, 79.6 mm로 나타났다. 강우량과 유출량의 비를 통해 4개년 5월, 6월 7월 8월 9월 평균 유출율은 각각 0.18, 0.42, 0.40, 0.44, 0.49로 나타나 논의 경우 시기별로 유출율이 차이가 있는 것으로 조사되었다.

최근 국내외적으로 기후변화와 도시화와 관련하여 기후특성의 변화에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 다양한 연구에 의해 기후변화와 도시화의 영향으로 강우특성이 변화한다고 하였으며, 강우특성의 변화는 필연적으로 유출의 특성에도 영향을 미치게 된다. 이는 도시유역의 수공구조물의 안전성과 CSO 처리 시설 등의 용량산정 등에 있어서 필히 검토되어야 하는 문제이다. 이에 따라 본 연구에서는 현재 서울 기상청에 구축되어 있는 장기간의 시강우자료(1961년-2006년 4-10월)를 이용하여 전기간 자료(Data 1)와 특성변화가 진행되었다고 판단되는 1990년 이후의 강우자료(Data 2)를 이용하여 각 100년치의 모의 강우를 발생시켜 원자료의 차이에 따른 강우의 변화 정도에 대해 비교하여 보았다. 비교결과 연평균 123.7mm 더 크게 산정되었으며, 강우발생범위는 Data 1은 411.5-2564.9mm, Data 2는 382.0-2754.7mm의 범위를 보였다.

유출곡선지수(SCS-CN)를 사용하는 유역수문모형의 정확도를 향상시키기 위해서는 토지이용별 유출곡선지수가 잘 정의되어야한다. 하지만 논의 경우에는 유출곡선지수가 잘 정의되어 있지않다. 현재까지 연구된 논 CN number로는 경기지역의 조건을 반영한다. 본 연구에서는 영산강 수계와 섬진강 수계에 대한 논의 CN값을 추정하기위해 수문모니터링을 실시하였다. 시험지구는 영산강 수계 내에 위치한 전라남도 함평군 엄다면 화양리 학야지구와 섬진강 수계 내에 위치한 전라북도 순창군 적성면 고원리 적성지구로 2004년부터 2007년 영농기(5월$\sim$9월)동안 모니터링을 실시하였다. 두 시험지구에서 각각 강우량과 유출량을 조사하여 강우-유출 관계식을 유도하여 CN값을 산정하였다. 그 결과 CN-I, CN-II, CN-III 값은 학야지구에서 각각 65, 85, 94로 나타났고, 적성지구에서 각각 69, 89, 97로 나타났다. 이는 기존의 연구와 비교하여 CN-II값이 더 높은 것으로 나타났다.

환경부에서 추진하고 있는 토지피복 중분류별 비점오염부하원단위를 산정하기 위한 사업 중 나지로 분류되는 채광지역의 비점오염부하를 측정하였다. 비점오염부하는 강원도 삼척시 도계읍의 도계 작업장(석탄)과 태백시 장성동의 태백 저탄소 등 2곳의 채광지역에서 2007년 9월부터 12월까지 2회의 강우유출사상을 대상으로 측정하였다. 2회 강우사상 동안 총강수량은 도계 작업장에서 149 mm이었으며 태백 저탄소에서 201 mm이었다. 유출량은 수위계와 유량계로 5분 단위로 측정하였으며, 수질시료는 자동채수기로 2시간 간격으로 채취하였다. 수질시료는 환경부의 공정시험법에 따라 SS, BOD, CODcr, T-N, T-P, 그리고 TOC 농도를 분석하였다. 그리고 일부의 시료에 대해서는 Zn, Cb, Cu, 그리고 Pb의 농도를 분석하였다. 도계 작업장의 유량가중평균농도는 갱내수의 수질에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 도계작업장의 일평균유량가중평균농도는 SS $86.3{\sim}94.9\;mg/{\ell}$, BOD $3.8{\sim}7.6\;mg/{\ell}$, COD $26.9{\sim}51.6\;mg/{\ell}$, T-N $1.5{\sim}2.1\;mg/{\ell}$, T-P $0.2\;mg/{\ell}$ 그리고 TOC $1.8{\sim}2.3\;mg/{\ell}$로 나타났다. 태백 저탄소의 일평균유량가중평균농도는 SS $16.5{\sim}66.6\;mg/{\ell}$, BOD $7.4{\sim}9.8\;mg/{\ell}$, COD $41.1{\sim}66.7\;mg/{\ell}$, T-N $0.7{\sim}1.1\;mg/{\ell}$, T-P $0.2\;mg/{\ell}$ 그리고 TOC $1.7{\sim}2.6\;mg/{\ell}$로 나타났다. 중금속의 농도는 모든 시료에서 환경부의 배출허용기준농도보다 낮게 나타나거나 검출되지 않았다. 도계 작업장의 일오염부하는 SS $1,368.8{\sim}1,984.1\;kg/day$, BOD $56.6{\sim}128.9\;kg/day$, COD $385.7{\sim}933.7\;kg/day$, T-N $23.4{\sim}44.5\;kg/day$, T-P $2.1{\sim}4.8\;kg/day$ 그리고 TOC $24.3{\sim}39.3\;kg/day$이었다. 태백 저탄소의 일오염부하는 SS $8.2{\sim}162.1\;kg/day$, BOD $2.6{\sim}15.3\;kg/day$, COD $13.8{\sim}83.6\;kg/day$, T-N $0.2{\sim}3.1\;kg/day$, T-P $0.1{\sim}0.6\;kg/day$ 그리고 TOC $0.7{\sim}4.4\;kg/day$로 나타났다. 본 연구는 2회의 강우유출사상에 대하여 측정한 자료이므로 연평균농도나 연평균오염부하로 활용하기는 어렵다. 그러나 석탄광산지역의 비점오염부하를 이해하는데 활용할 수 있으며 또한 장기적인 연구자료로 활용하여 석탄광산지역의 비점오염원단위의 산정에 유용한 자료로 활용할 수 있다.

현재 한강수계에서는 북한강 상류에 건설된 임남댐(저수용량 26억$m^3$)으로 인하여 화천댐 상류 유역계의 변화가 발생하였다. 화천댐의 경우, 기존의 발전용량을 포함한 안정적 방류계획에 변화가 발생하여 기존 저수지 용량의 효율적인 관리기술의 실증이 필요한 시점이다. 또한, 향후 기후변화 및 용수이용 증가에 대비한 안정적인 물공급을 위해 하천유출량의 시 공간적인 평가 및 가용수자원의 평가는 보다 합리적이고 정확하게 이루어져야 하며, 이를 위해 준분포형 유역유출-저수지 운영 결합해석 모형이 필수적으로 도입되어야 할 시점이다. 따라서, 본 연구에서는 SWAT-K(과학기술부, 2007)를 이용하여 기존댐의 최적 운영룰을 도출한 후, 팔당호에서의 유황개선 효과를 정량적으로 분석하여 수자원 확보량을 평가하고자 하였다. 화천댐의 경우, 방류시나리오로 기존 운영실적을 기준으로 홍수기 중 9월 방류량을 50% 감소, 비홍수기 중 $11{\sim}3$월 방류량을 50% 증가시켜 적용하였을 때 최적 운영룰이 도출되었으며, 이때 갈수량 이하의 10일간 유황개선을 통하여 분석기간에 대하여 0.12억$m^3$의 수자원 확보가 이루어질 수 있었다.

기존에 개발된 수위-유량관계곡선을 이용하자면 때에 따라서는 이 곡선의 적용 범위를 벗어나는 저수위나 고수위의 수위-유량관계곡선이 필요하며, 따라서 기존의 수위-유량관계곡선을 외삽할 필요가 있다. 저수위에 대하여 외삽할 때에는 흐름이 0인 수위(GZF)를 안다면 이 수위와 유량측정자료의 최소치를 연결함으로써 오차를 최소화시킬 수 있지만, 보통 고수위의 범위에 유량측정자료가 있는 경우는 거의 없기 때문에 고수위에 대한 수위-유량관계곡선의 외삽은 거의 모든 경우에 필요하다. 또한 설계홍수를 추정하기 위한 자료, 즉 홍수수문곡선이나 연최대유량계열의 유량자료를 구성하기 위해서는 고수위에 대한 수위-유량관계곡선의 외삽이 반드시 필요하다. 기존에 고수위에 대한 외삽법은 수위-평균유속-통수단면적법, 횡단면 측량자료와 Manning 식을 이용한 방법 그리고 Stevens 방법이 있다. 하지만 각 방법들마다 많은 단점을 가지고 있어 적용에 있어서 세심한 주의가 필요하였다. 따라서, 본 연구에서는 기존 방법들을 응용한 고수위 외삽법을 제시 및 적용하였다. 실제 2007년 한강수계 유량측정 지점 중 총 6개 지점인 경안, 퇴계원, 성남, 중랑교, 시흥 그리고 신정 지점에 대하여 적용하였다.

본 연구에서는 국내 분단위 강우자료(MMR)를 이용하여 시간해상도에 따른 강우의 공간상관구조 특성을 검토하였다. 이러한 특성을 파악하기 위해 이변량 혼합분포를 이용하여 강우를 모형화한 후 정규분포와 대수 정규분포를 고려하여 시간해상도별로 공간상관함수를 유도하고 그 변동특성을 파악하였다. 또한 분단위 강우 자료를 호우 발생 특성별(태풍, 장마, 대류성 강우)로 분류하여 이에 대한 공간상관함수를 각각 유도하였다. 이때 시간해상도를 고려하기 위한 대상 집성시간은 1, 2, 3, 5, 10, 30, 60분이고, 대상지점은 중부지역의 27개 우량관측소 지점을 이용하였다. 그 적용 결과 분단위 강우자료의 경우 무강우 자료의 영향이 상대적으로 매우 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 공간상관거리는 적용 분포형, 호우 발생 특성에 따라 차이가 있지만 1분의 경우 약 $9{\sim}15km$, 60분의 경우 약 $21{\sim}53km$인 것으로 파악되었다. 또한 강우의 집성시간이 길어질수록 공간상관특성이 상대적으로 뚜렷하게 나타나고 공간상관거리가 길어짐을 확인하였다. 본 연구의 결과는 분단위 강우자료의 관측소 밀도가 시단위 강우자료 관측소에 비해 상대적으로 매우 적음을 나타내며, 분단위 강우자료를 이용하여 지점빈도해석과 같은 공간적인 특성을 분석할 경우 적절한 개선방안이 제시되어야함을 의미하는 것이기도 하다.

하천의 유출은 매우 다양하고 복잡한 형태를 나타내므로 홍수조절 등 수자원의 효율적인 활용을 위해서는 강우-유출과정에 대한 정확한 해석과 정도 높은 유출량 산정이 필요하다. 이 연구의 목적은 한국수자원공사에서 다목적댐의 홍수분석에 사용하고 있는 집중형 모형(Kwater 홍수분석모형)과 분포형 모형(KIMSTORM 모형)의 비교분석을 통해 두가지 모형의 문제점과 향후 적용성을 연구하는데 있다. 본 연구의 공간적 범위는 남한에서 산지가 많고 다우지역에 속하는 남강의 상류 지역인 남강다목적댐 유역($2,285km^2$)를 대상으로 하였으며, 시간적인 범위는 남한에 많은 홍수피해를 발생시킨 주요 태풍(2002년 루사, 2003년의 매미, 2006년 에위니아)을 대상으로 분석하였다. 연구 결과, 분포형 모형이 집중형 모형에 비해 더 정확한 강우-유출 현상 모의가 가능한 것으로 분석되었으며, 향후 분포형 모형의 적용성 확대를 위해서는 다른 유역에 대하여도 연구 검토가 필요가 있는 것으로 판단된다.

하수처리수의 농업용수 재이용에 따른 영향을 평가하기 위해 논의 관개용수 수질에 따른 토양심도별 영양물질 분석을 시행하였다. 시험지구는 경기도 수원시 병점에 위치하며, 실험에 사용한 관개용수는 1) 지하수(TP#1), 2) 하수처리수(TP#2), 3) 재이용수(TP#3; 하수처리수+여과+UV소독)로 분류하여 관개하였다. 토양은 표토를 포함하여 20 cm 간격으로 60 cm까지 토양 심도별로 샘플링하였으며. 총질소(TN)와 총인(TP) 항목을 분석하였다. 분석결과 표토에서는 관개용수 수질의 차이에 의해 하수처리수 및 재이용수를 관개한 처리구 토양에서 영양물질의 함량이 높게 나타났다. 그러나 심도가 증가할수록 관개용수 수질에 의한 영향이 줄어들어 하수처리수의 농업용수 재이용으로 인해 관개용수 내 영양물질의 함량이 높아져도 심토까지는 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.

Measurement of leaf area index (LAI) is useful for understanding rice growth, water use, and canopy light interception. The top nitrogen content(TNC) per unit area is an important quantitative index of the condition of nitrogen nutrition in rice production. The rapid and simple method of estimation of TNC, with the use of the existing nondestructive analyzing instruments chlorophyll meter SPAD-502 and plant canopy analyzer (PCA) LAI-2000, was scrutinized. Destructive measurement is time consuming and labor intensive. Our objective was to evaluate sampling procedures using the Li-Cor LI-1800, LAI 2000 plant canopy analyzer (PCA) for nondestructive estimation of rice LAI, and SPAD-502 on the Northern Plains of Cheongju. The LAI estimated by PCA tended to underestimate the LAI determined by actual measurement by about 20%. The estimation of LAI by PCA was judged to have a sufficient accuracy as a practical technique. A high positive correlation was obtained between the values of the SPAD reading and LAI. NDVI and LAI also showed a very high correlation. The values of the SPAD reading and LAI, and NDVI gave a high positive correlation. These results indicated that the method described in this study was effective as a simple and rapid method for the estimation of rice growth.

본 연구에서는 SWAT 모형의 국내 적용을 위해 농업용저수지의 관개특성을 분석하기 위한 자료 구축과 적용성 분석을 실시하였다 SWAT 모형의 입력자료는 토지이용도, 토양도, 강우관측자료를 사용하였으며 HOMWRS의 입력자료는 토지이용도, 강우 자료로 유출량을 산정하였다. 본 연구는 소규모의 관개용 저수지와 논농사가 주로 행하여지는 전형적인 우리나라의 농촌용수지구인 이동저수지 상부유역인 농업소유역에 SWAT 모형을 적용하였다. 이 지구는 관개지구의 환원수량, 저수지의 여수로 방류량 및 용수 사용량 등에 따라 저수지의 유입하천 및 하류하천의 장기유출량에 복잡한 형태로 영향을 미치고 있다. 그러므로 이러한 복잡한 농업용 소유역에서의 장기유출량 해석 기술을 정립하고자 이동저수지 유역을 12개의 대표적인 소유역으로 분할하였으며 우선적으로 저수지의 영향이 있고 없느냐에 따라 4개의 소유역인 미산교, 묵방교, 덕성교, 재인교의 소유역을 선정하였고 이 지점에서 관측된 장기유출량 자료를 이용하여 일별, 월별 장기유출량추정을 실시하였다. 추정한 결과 저수지가 설치되어 있지 않은 미산교, 묵방교에서의 일별, 월별장기유출량은 실측치와 매우 가까운 값을 보였다. 그러나 상류지점에 저수지가 설치되어 있는 덕성교와 재인교에서의 장기유출량은 관측값과 유사한 경향을 보이고 있으나 실측값과 차이를 보이고 있었다. 그러므로 향후에 이루어질 연구는 저수지의 영향, 환원수량, 관개수량이 장기유출량에 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다.

북한 농업용수 수요량의 파악은 앞으로 다가올 농업 수자원 분야의 과제에 대처하고 통일 후의 수자원 개발 계획을 수립하기 위한 가장 기본적인 요소이다. 그러나 농업용수 수요량 파악을 위한 북한에의 접근은 불가능한 것이 사실이며, 위성영상을 이용한 원격탐사 기법의 활용은 이러한 문제를 해결할 수 있는 가장 효과적인 방법이다. 이에 본 연구에서는 먼저 시계열 MODIS 영상을 이용하여 북한 전 지역을 대상으로 논의 분포를 추출한 후, MODIS 영상의 해상도에 의해 발생하게 되는 논 추출의 불확실성이 지형학적 인자에 따라 어떻게 나타나는지 살펴보고 이를 적용하여 논 추출 결과를 보완하였다. 또한 북한 지역에 적용 가능한 농업용수 수요량 산정 방법을 선정하고 시계열 MODIS 영상을 이용하여 추출된 논 지역을 대상으로 북한 전역의 연간 농업용수 수요량을 추정하였다. 본 연구에서 정립된 시계열 MODIS 영상을 이용한 논 추출 방법 및 북한의 농업용수 수요량 산정 방법은 향후 북한의 농업용수 관련 연구에 대한 중요한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

In accordance with the Cambodian government's poverty reduction policy, the Krang Ponley Water Resources Development Project was selected and has been carried out as a priority to develop the northwest areas of Phnom Penh since early 2003. Rehabilitation and new construction of water supply system such as embankments, canals and hydraulic structures are urgently needed for stable water supply, hydropower generation and flood damage reduction within the project area. The completion of the project is expected to be extremely helpful in the economic development of Cambodia as well as to improving the economic conditions of the residents in the project area.

In this study, the effects of reclaimed wastewater irrigation on the concentration of heavy metals such as lead, zinc, cadmium, and copper in soil and vegetables were investigated by monitoring an experimental area irrigated with reclaimed wastewater. Three treatments and three replications on $10{\times}2$-m plots were installed and heavy metal concentrations in soil and vegetables were monitored from 2005 to 2007. The treatments applied in this study were groundwater irrigation (control treatment), wastewater irrigation, and irrigation with filtered reclaimed wastewater treated with ultraviolet light. The monitored results showed that the concentrations of Cu, Cd, and Pb in soil during the experimental period were lower than initial soil levels before irrigation, whereas Zn increased in all treatment plots. However, the ranges of Zn, Cu, Cd and Pb in soil were below the soil pollution standards in the Republic of Korea. Heavy metal concentrations in vegetables showed insignificant variations for all treatments.

우리나라는 하절기에 강우가 집중되고 있으며, 집중호우에 대한 도시 호우 피해사례가 최근 빈번히 발생하고 있다. 도시지역의 홍수유출량 저감 방안연구의 중요성에 대한 인식과 그 필요성이 절실한 상태이며, 그에 따라 본 연구에서는 대상 유역에 BMP를 적용한 저류지를 설치하여 첨두유량과 첨두시간의 저감 및 지체효과를 분석하고, 그 결과를 효율적으로 활용하고자 한다. 대상의 모형은 SWMM 5.0(Storm Water Management Model 5.0)을 이용하여 모델링 하였으며, 강우자료는 건설교통부 관할 의정부관측소의 1975년에서 2004년까지의 시강우자료를 바탕으로 24시간 Huff분포형을 산정하여 모형에 적용하였다. 대상 유역에 저류지 설치 전과 BMP가 적용된 저류지 설치 후, 그리고 BMP가 적용되지 않은 저류지 설치 후를 상호 비교하여 BMP저류지의 효과를 분석하였다.

하수관거정비 전 후에 문제관을 판별하고 원인분석에 사용되어지는 불명수 산정방법이 대상유역을 평균적으로 분석하는 방법을 주로 사용하고 있고 이러한 분석방법조차 정확히 어느 정도 실제 불명수 발생량과 일치하는지에 대한 연구도 미비한 실정으로 분석방법의 적용성에 대한 평가가 시급한 상태이다. 본 연구에서는 직접측정이 가능한 대상유역내에서 직접측정과 기존 문헌상 제시되어 있는 침입수/유입수 분석방법(물사용량 평가방법, 일 최대 침입수량 평가방법, 최대-최소 유량 평가방법, 야간 활동인구 사용수량 평가방법, 일 평균 최저유량-수질 평가방법)을 사용하여 하수관거내 I/I량을 산정하였으며, 동일 기간내 실제 현장의 I/I량을 산정하여 비교하였다. 대상지역은 H시로 조사지점은 사전답사 후 6개의 직접측정지점을 선정하고 소유역의 하단에는 유량계를 사용하였으며, 본 조사지역의 주변에 공장이나 물사용량이 많은 시설물은 없었으며 따라서 야간에는 하수발생량이 적게 발생되고, 보다 정확한 조사를 위하여 유량이 거의 발생하지 않는 새벽시간에 직접측정을 실시하였다. 조사기간은 2007년 10월29일부터 11월13일까지 측정하였고 수질의 경우 11월3일과 6일의 평균 채수 값을 사용하였다. 본 연구를 수행한 결과 본 연구의 대상지역인 주거지역이 밀집된 경우 야간생활하수량이 적용되는 야간 생활 하수평가기법이 가장 합리적인 것으로 분석 되었다.

원수의 탁질 중에서 입경이 $10^{-1}$mm이상인 것은 보통침전으로 제거가 가능하지만, 입경이��$10^{-3}mm$이하가 되면 일반적으로 콜로이드입자라고 총칭하며 그대로의 상태로서는 거의 침강되지 않을 뿐만 아니라 급속여과기구에서도 포착되지 않는다. 따라서 급속여과 방식에서는 이와 같은 탁질을 효과적으로 제거하기 위한 전처리로서 응집조작으로 인한 콜로이드상의 탁질을 플록화하여 약품침전이나 급속여과에서 포착되도록 탁질의 성상을 변화시키는 조작이 반드시 필요하다. 또한 양호한 플록을 효과적으로 형성시키는 약품혼화와 플록형성 등을 강구해야 한다. 이에 본 연구에서는 현재 국내에서 운영하고 있는 정수처리시스템의 일부인 혼화지내에 혼화지점의 단면적을 축소시켜 약품혼화효과를 극대화하고 혼화기의 소요동력을 감소시켜 혼화효과를 개선하며 혼화지내 혼화기 운용의 비용 절감 효과를 증가시키기 위한 저에너지형 CF혼화장치를 개발하는데 연구 목적이 있다. 연구결과 CF혼화장치의 설치시 약품 투입 위치에 따라 $2{\sim}6%$정도의 탁도제거율의 상승과 슬러지 높이의 차이를 보이는 것으로 나타났으며 이 실험 결과 약품투입장소에서 혼화지의 Compact화로 인해 급속 혼화를 이룰 경우 더 많은 플록화로 인해 탁도 제거율이 높아지는 것을 알 수 있다.

상수도시설은 준공후 관련지자체에 이관 관리하는 시설로서 사용관종이 현재 다양하게 생산 보급되고 있어 관종 선정시 다각적인 측면에서 검토하여 채택하여야 한다. 최근 한국토지공사에서 사용하고 있는 상수도 관종은 대부분 택지개발계획 등 인허가 당시부터 관리주체인 지자체 등과의 협의과정을 거쳐 선정되는 경우가 많아 자재선택에 한계성이 있다. 이를 극복하기 위해서는 자재 성능에 대한 공사내 명확한 기준이 제시되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 공사가 시공하여 준공한 사업지구내 매설된 상수도 자재에 대한 샘플링조사를 통하여 적정한 관의 선정과 년도별, 관종별, 용도별 사용 현황을 파악하여 향후 대응방안을 마련하고, 기존 상수도관의 선정시 비교검토된 관의 제원(관의 재질 및 개요, 생산규격, 특성, 관접합 및 수밀성, 시공성, 경제성, 공사비, 관종선정(안) 결정)별 비교검토서를 보완 작성하고, 국내에서 생산되고 있는 각종 상수도관에 대한 정량적 분석을 수행하였다. 이를 통하여 상수도 관종 설계 및 시공에 대한 적용방안을 마련하였다.

송수관이나 배수관은 계획된 필요유량을 특정 지점까지 안전하게 전달할 수 있도록 설계되지만 여러 가지원인으로 인하여 갑작스런 파열이나 균열이 일어난다. 파이프 파괴의 원인으로는 수격현상, 관의노화, 파이프 외부로부터의 충격, 흙의 상태, 그리고 파이프 설치시의 공사여건 등이 있다. 본 연구에서 여러 가지 요인들을 불확실성 인자로 가정하여 파이프의 파괴확률을 산정할 수 있는 신뢰성 해석 모형이 개발되었다. 상수관망의 설계 시 파이프의 두께를 산정하는 주 장력 공식을 이용하여 신뢰함수를 만들고 파이프의 파괴확률을 계산하였다. 신뢰함수를 구성하는 확률변수들 중 파이프의 내압에 대한 분포함수는 정규분포가 아닌 극치분포(Gumbel distribution)를 따른다는 것을 부정류 수치해석 결과로서 알 수 있었고 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 기법을 사용하여 파괴확률을 산정하였다. 신뢰성 모형을 이용하여 파이프의 두께, 직경, 허용응력, 그리고 파이프 내압에 따른 파괴확률을 정량적으로 산정할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 해석모형을 이용하여 보다 안전하고 경제적인 송배수관의 설계기법을 구축할 수 있을 것이다.

최근 도시 및 단지 개발시 자연적인 물순환체계 구축에 대한 관심과 수요가 증가하고 있는 추세이다. 서울시를 비롯한 각 지자체에서도 빗물관리시설 적용과 관련된 조례를 제시하고 있으며, 건교부나 환경부에서도 수자원의 확보와 복원을 위한 빗물관련 법규 제정의 움직임을 보이고 있다. 또한 일부 지자체들은 도시 및 단지 개발시 빗물관리시설의 적용을 전제로 사업승인을 하는 등 수자원확보와 수순환복원을 위해 빗물관리에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 최근 문제시되는 물부족 현상에 대비해 대체수자원으로써 빗물의 저류와 침투를 통한 직 간접적인 활용은 수자원 확보에 있어 하나의 대안이 될 수 있다. 이에 본 연구에서는 공동주택단지를 대상으로 하여 빗물관리시설중 침투정과 침투트렌치 적용에 따른 유출저감효과를 분석하였다. 본 연구에서는 대상지점으로 표준이 될 수 있는 공동주택단지를 선정하고, 대상지점 내 적용이 가능한 곳에 기존 집수정과 우수관을 대신하여 침투정과 침투 트렌치를 가상으로 적용하였다. 침투정과 침투트렌치는 표준의 것을 적용하는 것으로 하고, '빗물 저류침투기술협회(일(日))'의 시설별 설계침투량 계산을 통해 침투정과 침투트렌치 적용에 따른 대상지점에 우수유출량을 합리식으로 계산하였다. 그리고 대상지점의 개발전 유출량과 개발후 유출량(집수정, 우수관적용), 개발후 유출량(침투정, 침투트렌치적용)의 비교를 통해 빗물관리시설의 적용에 따른 유출저감효과를 분석하였다.

축산폐수, 침출수 등의 고농도 폐수를 생물학적으로 처리할 경우 최종 방류수는 강한 색도를 띠며 고분자량의 유기물질을 다량 함유한다. 이는 생물학적으로 분해하기 어려운 유기성 복합체와 생화학적 반응에 의한 중간생성물로 색도를 띠는 천연유기물질(NOM)을 포함한다. 생물학적 처리수의 색도는 심미적인 불안감, 방류수역의 수질오염 및 공중보건상의 잠재적 위해성을 갖는다. 또한, 수자원 이용측면에서 정수처리공정에서의 약품투입량 증가와 특히, 소독부산물 생성이라는 잠재적 문제점이 뒤따른다. 따라서 이러한 문제점을 해소하기 위한 생물학적 2차 처리수의 후속처리가 요구되며, 실제로 난분해성 유기물과 색도를 제거하기 위한 흡착, 막 분리, 고급산화(AOP) 및 화학적 응집 등의 물리-화학적 공정에 대한 연구가 수행되어왔다. 특히, 화학적 응집은 무기응집제 또는 고분자중합체(Polymer)를 이용하여 콜로이드성 입자와 색도를 띠는 난분해성 유기물을 전기적 불안정화를 유도함으로서 흡착 및 응집과정을 통해 제거하는 공정으로 많은 연구자들에 의해 연구되어왔다. 그러나 난분해성 유기물과 색도제거는 대상원수의 성상과 화학적 특성 등에 따라 각각의 제거효율과 최적 운전조건이 상이하게 나타난다. 화학적 응집공정은 비교적 높은 제거효율을 보이지만, 운전 및 유지관리의 기술적 어려움, 경제적 비효율성 등으로 인하여 적용에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 생물학적 혐기-호기성 공정에서 방류되는 축산폐수의 2차 처리수를 대상으로 화학적 응집에 의한 색도 및 난분해성 유기물의 제거거동을 고찰하였다. 대상 처리수의 $TCOD_{Cr}$ 농도는 평균 410 mg/L인 반면, $BOD_5$는 7-15 mg/L 범위로 난분해성 유기물을 다량 함유하고 있음을 알 수 있었다. 이에 황산알루미늄(Aluminium sulfate; $Al_2(SO_4){\cdot}14H_2O$)과 염화철(ferric chloride)의 무기응집제를 이용하여 자 테스트(jar test)를 수행한 결과, 동일한 응집제 주입량에서 염화철의 유기물 제거 효율이 높은 것으로 나타났다. 황산알루미늄과 염화철의 경우 각각의 응집제 주입율 5.85mM에서 89%, 7.03mM에서 97.5%의 최대 유기물 제거효율을 보여주었으며, 이 때 최종 pH는 4.0-5.6 범위이었다. 한편, 대상 원수 내의 콜로이드성 입자 또는 용존성 유기물의 작용기(functional group)는 일반적으로 음으로 하전 되어 있어 응집에 의해 잘 제거되지 않는 특성을 가지고 있다. 따라서 과량의 응집제를 주입하여 다가의 양이온성 금속염을 흡착시켜 전기적으로 중화시키고, 생성된 침전성 수화물 내에 포획 또는 여과시켜 제거하게 된다. 이 때, 금속염 수화종의 전하밀도가 응집효율에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데, 다가의 양이온은 전기적 이중층(Double layer) 압축에 의한 불안정화를 향상시킬 수 있기 때문에다. 또한, 2가 금속염은 색도유발물질과 흡착하여 humate 또는 fulvate 등의 착화합물(complex)을 형성시켜 응집효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생물학적 2차 처리수의 화학적 응집처리에 있어서 알루미늄염 등의 다가이온 첨가가 응집에 미치는 영향을 관찰하고, 후속되는 플록형성 및 침전공정에 의한 제거효율을 비교, 평가함으로써 2차 처리수로부터 난분해성 유기물과 색도를 보다 효과적이고 경제적으로 제거할 수 있는 최적인자를 도출하고자 하였다.

상수도는 깨끗하고 안전한 물을 수용가에 공급하기 위한 시설로서 수요량의 증가에 따라 신규 및 확장사업이 계속되고 있으나, 계획의 일관성이 부족한 상태에서 건설된 관로시설은 노후화의 진행에 따라 통수능 저하, 정체구역 발생, 누수 및 관로의 파손으로 인한 급수중단, 지역적 시간적 수압불량 및 수량부족, 녹물을 비롯한 수질의 악화 등 구조적 기능적 문제를 사회 곳곳에서 야기하고 있다. 이러한 상수관로의 송수 및 급배수과정에 대한 정확한 성능평가와 진단을 위하여 우리나라 실정에 적합한 합리적이고 과학적인 평가지표를 개발하고 소프트웨어화 하였다. 이는 관망의 성능평가에 필요한 데이터베이스, 수리학적 적정성, 수질 안전성, 관로시설 노후도 등을 추정할 수 있는 모델군과 측정자료 등을 근거로 의사결정을 지원하는 것으로 구성되었다. 또한 CAD 및 GIS를 기반으로 하여 누구나 손쉽게 관망해석에 필요한 관망도를 작성하고 수량 및 수질예측 시뮬레이션 모델을 통하여 지하 상수관망의 흐름을 예측할 수 있고 노후 수도관 평가 및 잔존수명 추정모델을 포함하고 있다. 이를 활용하여 관망의 성능평가 및 진단을 실시하여 대상관망이 가지고 있는 문제점을 파악하고 이를 근거로 시설의 개량이나 운영의 개선방안을 도출하고자 하였다.

본 연구에서는 전국 140여개 가구를 대상으로 조사된 가정용수의 각 용도별 사용량 자료를 바탕으로 가정용수의 용도별 사용량을 도출함으로써 상, 하수도시설설계에 활용할 수 있는 원단위를 제시하고, 또한 용도별 사용특성분석, 영향인자 평가 등을 통하여 가정용수의 변동특성을 이해하고 향후 사용경향을 예측할 수 있는 정보를 제공하고자 하였다. 가정용수의 총사용량 기준 원단위는 $165.8{\ell}pcd$였으며, 각 용도별 사용량은 세면용수 $15.4{\ell}pcd$(10%), 욕조용수 $24.7{\ell}pcd$(16%), 싱크대용수 $29.7{\ell}pcd$(19%), 세탁기용수 $30.8{\ell}pcd$(20%), 변기용수 $38.5{\ell}pcd$(25%), 기타용수 $13.5{\ell}pcd$(9%)로 나타났다. 가정용수 중에서 변기용수의 사용량이 가장 많은 것으로 나타났으며, 베란다, 정원용수 등이 포함된 기타용수의 경우 사용빈도가 일정하지 않고 사용량의 편차도 심하여 변동계수와 표준편차가 가장 크게 나타났다. 가정용수의 용도별 사용량을 미국, 영국 가정과 비교한 결과, 기타용수와 실외용수를 제외하고는 미국의 실내용수 사용량과 비율이 우리나라와 매우 유사한 특성을 보였다. 가정에서 물사용에 기초한 생활양식이 미국과 유사하게 변화되고 있음을 간접적으로 보여준 결과이다. 또한 1985년에 서울에서 조사된 용도별 사용량과 금번결과를 비교한 결과, 목욕, 변기, 세탁, 취사용수의 총량은 $23{\ell}$가 증가하였으며, 특히 세면과 욕조용수를 합산한 목욕용수가 $27{\ell}$에서 $40{\ell}$로 크게 늘어났고, 세탁용수도 $17{\ell}$나 늘어났다. 생활양식이 서구화되면서 가정에서의 목욕, 사워문화가 점차 확산되고 대용량 세탁기의 보급이 늘어난 것 등이 영향을 미쳤을 것으로 추측되었다.

경제성장에 따른 도시화 현상으로 경작지나 녹지와 같은 투수 지표면이 대단위 주택단지나 도로, 상업지구 등의 도시시설 및 산업화에 따른 공장시설과 같은 불투수 지표면으로 변화되어 도시의 불투수 지표면의 구성비가 증가되므로 이로 인해 침투량과 증발산량이 감소하며 지하수 유출량을 감소된다. 또한 도시유역의 조도계수의 감소로 도달시간이 단축되어 첨두홍수량이 증가하게 되는 등 도시유출특성이 변화되어 홍수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 본 연구에서는 광주광역시 서구 상무지구를 대상으로 불투수면적비의 변화에 따라 유출모의를 실시하였다. 유출모의를 위한 대상지구의 유역 및 관로 시스템의 제원은 수치지도와 관망도를 이용하여 유역을 구분한 후 배수 관망, 유입구 제원, 맨홀 등 관로시스템 자료 및 유역의 지표면과 지하 배수시설 및 토지이용상태를 조사하여 유역의 불투수지역(Impervious area) 및 투수지역(pervious area)으로 구분하였다. 불투수면적비에 따른 유출량과 유출률, 첨두유량, 기저시간의 변화를 비교분석 하였다. 모의 값의 정확성을 판단하기 위하여 2008년에 측정한 실측자료를 통해 매개변수를 최적화를 실시하여 SWMM모형으로부터의 모의 값과 실측자료를 비교 분석 하였다.

섬진강 하류의 하상변동을 분석하였다. 분석에 활용한 자료와 방법은 기존의 하천 측량자료와 HEC-6 모형이다. 모형의 입력 변수는 하상 단면 측량자료, 하상 구성 물질, 수문자료 등이다. 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 섬진강 하류 하상변화의 주요인은 수문자료의 변화에 따른 것이라기보다는 과도한 하상골재 채취 때문으로 판단된다. 마찰속도, 대표입경, 무차원 소류력 관계를 분석한 결과 전반적으로 하상의 상승을 나타내고 있다. 섬진강 하류의 하상 변동 분석결과 분석대상 전 구간에서 주로 퇴적이 발생하였다. 1989년$\sim$2000년까지의 섬진강 하류의 하상변동은 1978년$\sim$1989년의 변동 폭과 비교해 볼 때 비교적 변화가 작았으며, 이 기간에 섬진강 하류 하상은 침식보다는 주로 퇴적 양상을 보여 주고 있다. 따라서 현재 섬진강 하류의 하상은 골재 채취 이전의 하상 상태로 점점 상승하고 있는 것으로 판단된다.

저수지의 퇴사는 저수량을 감소시켜 수명을 단축시키고 저수피해를 가중시킴과 동시에 용수공급에도 지장을 초래하게 된다. 또한 자연하천에서 흐르던 유사는 댐이라는 수공구조물로 인해 흐름에 방해를 받으며, 홍수기 홍수조절을 위한 방류시 하류 하천의 하상변동에 영향을 미치게 된다. 100년을 내용수명으로 하는 다목적댐은 한번 건설되면 저수상태에서 장기간 유지관리를 필요로 하므로 저수지내 퇴사에 대한 예측은 설계 단계에서 부터 신중한 검토와 적용이 요구된다. 저수지내에서 유사의 퇴적으로 인한 하상변동은 유역내에서 유입되는 유사입자의 크기와 형상, 하천의 계절적 유량변화와 유사량 변화, 저수지의 형태와 크기, 그리고 저수지의 홍수기 방류량과 운영계획 등 상호 관련된 많은 요소에 의해 좌우된다. 따라서 합리적이고 효율적인 하천 및 저수지의 정비와 관리를 위해서는 적절한 수치모형을 이용한 저수지의 퇴사분포 예측과 퇴사량 예측이 필요하다. 본 연구에서는 홍수기간 저수지로 유입되는 홍수량을 대상으로 퇴사거동에 대한 변화를 알아보기 위해 2차원 수치모형인 SMS(Surface-Water Modeling System) 모형을 사용하였으며, 모형내에 내장되어 있는 RMA-2와 SED-2D에 대한 모형의 특성 사용법 입력자료를 분석하고 대상유역에 대한 기 조사된 하천 종 횡단 자료를 토대로 지형자료를 작성하여 기본계획 단계에 있는 김천시 부항다목적댐을 대상으로 100년 빈도 홍수량 유입시 공간적 퇴사거동 현상을 모의하였으며, 유속분포 퇴사의 공간적범위를 고려하여 저수지내 구조물 위치 선정 등에 미치는 영향을 연구하였다.

본 연구의 목적은 저수지내에서 유사거동 현상 중 실제 저수지가 운영되는 조건하에서 소류사가 어떻게 거동하는가를 대표적인 소류사 공식을 통해 분석하고자 한다. 이를 위해 소류사 모의시 적용되는 하류단 경계조건 즉 저수지 수위와 저수지내 소류사 퇴적형상과의 관계를 모의할 수 있도록 대표적인 소류사 공식을 이용한 유사해석모형을 개발하고 분석하였다. 본 연구에서는 비교적 규모가 큰 다목적댐을 대상으로 과거의 저수지운영 실적을 근거로 하류 단 경계수위와 홍수량에 대해 일단위 평균자료를 적용하여 소류사를 모의하고 그 소류사의 퇴적 형상이 저수지 종단상에서 1차원적으로 시간에 따른 어떻게 거동하는 가를 고찰하였다.

황강에는 1989년 합천다목적댐과 본댐 하류 6.5km 지점에 조정지댐이 건설되었는데 조정지댐의 건설 목적은 본댐에서 피크 발전에 의해 방류되는 유량을 하류로 조절방류하기 위한것이다. 황강은 두댐의 건설후 하천폭, 하상재료, 식생 및 하천구간내 사주의 형성 등 많은 하천 지형학적 변화가 있었다. 이러한 변화는 댐 건설후 흐름 및 유사이송의 변화에 기인한다. 2002년 합천댐 저수지 퇴사량 조사에 의하면 합천댐은 연간 약 600천$m^3$의 유사를 차단한 것으로 파악되었다. 조정지댐은 연최대피크 방류량을 654.7$m^3/s$에서 126.3$m^3/s$로 감소시켰는데 이는 댐건설전의 19.3%에 해당하는 양이다. 댐건설로 인한 하류 하천의 지형적인 변화를 파악하기 위하여 합천조정지댐 하류로부터 낙동강 합류점까지 45 km에 대하여 조사하였다. 1982, 1993 및 2004년의 항공사진을 분석한 결과 비식생하도폭(non-vegetated active channel width)은 평균 152m 감소되었는데 이는 1982년의 약 53%에 해당한다. 비식생하도의 면적 역시 평균 6.6$km^2$가 감소하였다. 평균 중앙하상재료(D50)의 크기는 1983년 1.07mm에서 2003년 5.72mm로 증가한 반면 평균 하상구배는 1983년 0.000943에서 2003년 0.000847로 감소하였다. 총 하상 세굴깊이는 조정지댐 하류 20km 구간에서 평균 약 2.6m였다. 1차원 유사모형인 GSTAR-1D를 이용하여 예측된 최심하상고는 2013-2015년 사이 (댐건설후 약 25년 후)에 안정된 상태에 도달하는 것으로 나타났다. 합천 조정지댐이 본 댐에서의 피크 방류량을 상당히 감소시키고 있지만 홍수기에 조정지댐 수문의 급격하고 주기적인 개폐로 인하여 하류에 흐름의 펄스를 발생시키고 있다. 이러한 펄스가 하류 하천 지형변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 유사모형과 해석적인 방법을 개발 적용하여 구한 값과 비교 검토 하였다. 결과에 따르면, 일 흐름의 펄스(daily pulse)와 홍수피크(flood peak)는 각각의 평균값이 흐를 때와 비교하여 하천지형변화에 훨씬 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 일 흐름 펄스와 홍수피크는 각각의 평균값의 21%와 15%의 토사 이송량 (tons/day) 증가를 보여주었다.

미세-점착성 퇴적물로 구성되는 퇴적저면의 침식특성을 해석하기 위해, 고령토 퇴적저면에 대한 침식실험이 환형수조를 이용하여 수행되었다. 현재, 퇴적저면의 침식특성 연구에 대한 국내사례는 전무한 실정으로, 본 연구는 퇴적저면에 대한 침식실험 방법 및 결과의 타당성 검증을 목적으로 한다. 이를 위하여, 본 연구에서는 압밀시간 조건에 따라 4가지의 서로 다른 퇴적저면이 조성되었고, 각 저면별로 저면깊이에 따른 저면밀도의 변화가 우선적으로 정밀 측정되었다. 각 퇴적저면별 침식실험으로부터는, 바닥전단응력(${\tau}_b$)의 변화에 따른 저면 침식깊이(즉, 수층 부유사 농도)의 변화 측정을 통하여, 저면깊이에 따른 저면전단강도(즉, 침식한계전단응력, ${\tau}_S$)의 변화 값들이 정량적으로 분석되었으며, 최종적으로 잉여전단응력(${\tau}_b-{\tau}_S$)과 침식률 간의 관계식이 산정되었다. 퇴적저면 침식특성에 관한 과거 해외 연구 결과와의 비교 검토를 통하여, 본 연구에서 사용 혹은 적용된 실험장치, 실험 방법 및 실험결과가 타당성이 있음이 확인되었다.

연안지역의 갑작스런 개발은 예상치 못한 여러 가지 문제들을 발생시키고 있다. 이와 같은 문제들 중에서 가장 심각한 문제는 해안침식이다. 해안침식은 어떤 원인에 의해 토사의 평형이 손상되어 퇴적되는 양보다 더 많은 양이 유실되면서 해안선이 점점 후퇴하는 현상이다. 해안에 쌓여 있는 모래는 태풍과 폭풍해일로부터 육지를 보호하는 완충지대의 역할을 하고, 또한 관광자원으로도 그 활용가치가 증가하고 있기 때문에 침식현상을 분석하고 침식의 발생 및 진행을 억제하기 위한 연구가 반드시 필요하다고 하겠다. 본 연구에서는 해안침식을 제어하기 위한 기초적인 연구의 일환으로 연안류에 따른 연안표사의 분포특성에 대하여 살펴보았다. 연안류는 표사 이동이 가장 활발한 쇄파대로부터 해안선 사이에서 발생하는 흐름으로 파랑에 의해 발생한다. 일정경사를 갖는 해빈에 대해 연안류를 계산하고 계산된 연안류를 Komar(1977)가 Bagnold(1963) 모형을 이용하여 파의 응력과 흐름속도의 곱의 함수로 연안표사의 분포를 나타나낸 식에 대입하여 연안류에 따른 연안표사의 분포를 계산하였다.

본 연구에서의 측정 대상인 공주지점은 금강 본류로 홍수 예 경보 지점이며, 그 하상이 대부분 모래로 구성된 충적하천으로 간주된다. 유사량 측정은 강우가 집중되는 6$\sim$9월의 홍수기(25회)와 이를 기준으로 전 후시기인 저 평수기(2회)로 나누어 총 27회로 측정하였고 부유사량(D-74, P-61A: 수심적분법), 하상토(BM-54, 홍수기전 후 2회 채취), 수리량(수위, 유속, 측정수심, 수면폭, 수면경사, 수온)등의 실측자료를 이용하여 미측정구간의 유사량을 포함한 총유사량을 추정(실측+계산; Modified Einstein, 간접계산; Engelund & Hansen, Yang, Ackers & White)하였다. 이러한 분석결과를 가지고 유량-부유사농도와 부유사량 및 총유사량 관계에 대해 살펴보았다. 전체적으로 유량에 대한 측정성과들의 변위와 저유량시 산포도에 있어 다소 큰 경향을 보였고, 주요 강우사상별로 보았을 때 루프(Loop)현상을 볼 수 있었다. 이러한 분석결과의 상충은 하천의 수리, 유사특성과 추정방법의 적용한계 등의 서로 다른 제한된 범위의 자료들을 이용하여 분석하는 데서 오는 차이, 특히 유량, 수심, 하상토의 입경크기 등 자료의 범위가 추정공식들이 추천하는 범위에서 벗어났기 때문인데, 이는 총유사량 공식에 대한 범용성이 적다는 것을 의미한다.

본 연구에서는 여주 등 6개 지점에서 유사의 이동이 활발한 시기인 $6{\sim}9$월에 부유사를 측정하여 하천의 유사량 특성을 파악하였다. 측선 배치는 유사채취의 난이도와 채취시간, 하도의 규모 등을 고려하여 등간격의 5개측선수를 적용하였다. 시료분석은 여과법, BW관법, 체분석법으로 수행하여 유사량 산정을 위한 기초자료로 이용하였고, 또한 부유사와 하상토 입경분포 분석 결과로 $Od{\acute{e}}n$ 곡선와 입경가적곡선을 작성하여 대상 지점의 유사특성을 파악하였다. 유량에 따른 총유사량의 관계를 도출하기 위해서 실측된 부유사와 수리량 자료를 이용하였으며, 유사의 거동을 이론적으로 모형화한 간접법으로 총유사량을 추정하였다. 국내 하천의 특성에 적합한 총유사량 추정방법이 아직까지 개발되지 않고 이에 따른 연구 또한 미진한 관계로 기존의 총유사량 산정공식들 중 국내에서 비교적 널리 적용되고 있는 Modified Einstein 공식을 선정하여 대상 지점에 적용하였다. 본 연구에서 선정한 Modified Einstein 공식으로 추정된 총유사량의 적정성을 검토하기 위한 부가적인 수단으로 Engelund&Hansen(1967년), Yang(1973년, 1979년), Ackers&White(1973년) 공식들을 선정하여 Modified Einstein 공식의 추정치와 그 특성을 비교 분석하였다. 그 결과, 일반적으로 모든 지점에서 Modified Einstein 방법으로 추정된 총유사량이 유량에 따라 변동이 크고 상관성이 낮게 분석되었으며, 그 외 3가지 방법으로 추정된 결과는 다소의 변동폭을 가졌으나 대체로 유량의 증가에 따라 유사량도 증가하는 일정한 경향을 나타내었다. 본 연구에서는 각 지점별 유사 유출량과 비유사량을 산정하기 위해서 유량-부유사량관계곡선식과 유량 수문곡선을 이용하였다. 그 결과, 임진강 수계에 위치한 적성 지점에서 가장 크게 산정되었으며, 구례2 지점에서 가장 적은 값을 가졌다. 6개 지점 중 서로 상 하류 관계를 가지는 낙동과 왜관 지점에서 유사량의 특성 변화를 검토한 결과, 상 하류 간의 반전은 저수위 구간을 제외하고는 발생하지 않았으며, 왜관이 낙동 지점보다 큰 값의 유사 유출량을 나타내었다.

본 연구는 국가하천인 섬진강 내에 하상세굴 방지를 위하여 설치한 섬진강 수중보가 하천의 수질오염 가중, 하천 생태통로 차단, 홍수 소통능력 저해 등의 문제점에 따른 방안으로 이를 철거하자는 의견이 제시되어, 수중보(낙차공)의 철거 여부에 대한 타당성 검토를 수행하는 데 있다. 따라서 본 연구는 보 철거시 고려할 사항으로서 보의 철거 기준, 하천의 물리적 및 수질특성 변화, 하천의 생물상 변화를 검토하였다. 섬진강 수중보를 철거함으로써 기대되는 가장 큰 장점은 생태이동 확보와 수질 개선 및 홍수소통 능력 향상이었다. 그러나 섬진강 수중보는 보의 기능 외에도 낙차공의 기능까지 겸하고 있으며, 만약 수중보를 철거할 경우 하천의 급경사에 따른 과다한 하상세굴, 상수도 취수시설의 용수수급 불가능, 문척교 교각의 세굴 발생 및 기초의 안정성 문제점, 지류와의 단차, 서시천 농업용수 취수시설의 용수 수급 불가능이 발생되며, 이를 해결해야지만 섬진강 수중보를 철거하는 단계로 진전될 수 있음이 밝혀졌다.

유사(sediment)란 지각의 풍화작용에 의해 생성되어 유수나 바람 등에 의해 침식, 이송, 퇴적된 물질을 말하며, 일반적으로 하천유사(fluvial sediment)를 말한다. 유사의 크기는 작게는 미세한 점토입자부터 크게는 자갈에 이르기까지 매우 다양하며, 하천에서의 소류사량과 부유사량을 포함한 총유사량의 추정은 하천유사 문제의 기본이며 하천내의 수리구조물의 설계 및 유지관리, 하천개수 및 하도의 안정, 홍수터 관리, 저수지의 설계 및 운영 등 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획에 필요한 기본적 요소 중 하나이다. 본 연구에서는 중소하천에서의 실측을 통한 유사산정을 위해 대상하천에서 각 유량에 따른 부유사를 채취하여 시료분석을 통한 결과와 대상하천의 수리특성을 분석하여 총유사량의 산정 및 분석을 하였다. 이를 위하여 대상하천에 대하여 알맞은 측정조사지점을 선정하여 15회에 걸쳐 현장측정을 시행하였으며, 현장 측정시 유량측정을 위한 수위 및 유속을 측정하였고, 부유사농도 및 부유사입도분석을 위한 시료를 채취하여 실내 실험시 SS분석 및 BW관 분석을 시행하였다. 대상하천의 현장실험 측정성과와 수리특성을 기초자료로 하여 각 회차에 걸친 총유사량의 산정을 하였으며, 총유사량의 산정은 총유사량 추정 방법들인 직접 실측에 의한 방법, 간접계산에 의한 방법, '실측+계산'에 의한 방법 중 신뢰도가 높으며 경제성이 높은 '실측+계산'에 의한 방법과 간접계산에 의한 방법을 사용하는 공식으로 산정하였다. 결과들의 비교와 대상하천의 수리특성들에 대한 연구를 통해 적정공식을 선정하고 공식의 선정 원인에 대한 연구를 시행하였다.

본 연구에서는 안성천 하류부 하도준설에 따른 하천의 영향에 대해 분석하였다. 우선 준설에 따른 수위 하강 및 이로 인한 침수피해 저감효과를 추정하였다. 하도 준설에 따른 홍수위 변화를 모의하기 위해 1차원 하천수리모형인 HEC-RAS을 적용하였으며, 홍수위 변화에 따른 침수면적 및 침수심 산정을 위해 수치지도와 GIS를 이용하였다. 하도준설에 따른 수위 변동은 계획홍수량 및 유황에 따라 분석하였으며, 침수모의는 계획홍수량을 기준으로 침수면적 및 침수심을 산정하였다. 또한 준설에 따른 하상변동 영향을 추정하기 위해 준설후 5년, 10년, 20년의 퇴사분포를 모의하였다. 1차원 유사이동 모형인 HEC-6 모형을 이용하였으며, Yang공식, Toffaleti공식, 그리고 Laursen공식 등 세가지 유사이송 공식을 적용하였다. 모의구간은 진위천 상류부 궁안교 지점부터 안성천과 합류된 이후 팽성대교 지점까지이다. 경계자료로는 궁안교 상류부에 위치한 동연교 지점에서의 1987년$\sim$2006년까지 20년 동안의 수위자료와 환경부 유사량 실측자료를 이용하였다.

월정교는 국내에서 가장 크고 오래된 석교로써 복원 사업이 수행되고 있으며 문화재 자체만의 복원이 아닌 주변 지형까지 복원하는 방식으로 진행되고 있다. 월정교는 발굴정보에 따라 4개의 교각을 옛 모습 그대로 복원하고, 격자판 형식의 세굴보호공 역시 그대로 재현하도록 계획되었다. 복원교량의 설치는 기존 하도의 통수능 감소와 상류부 수위상승을 가져올 수 있고 교각주변에 발생되는 와류는 국부세굴의 원인이 될 수 있다. 따라서 수리영향에 의한 설계의 적정성 및 수리 안정성 검토와 세굴영향 분석이 반드시 필요하다. 또한 교각 주변의 하상 보호를 위해 설치된 옛 방식의 격자형 틀을 이용한 사석보호공은 옛 모습 그대로의 복원에 앞서 반드시 사석의 전단붕괴, 유사이탈붕괴 등의 수리학적 안정성에 대해 검토가 이루어져야 할 것이다. 본 실험의 목적은 수리모형실험을 통해 남천에 대해 기 수립된 하천계획 하에서 월정교 복원시 치수안전성을 검토하고 복원될 월정교 안전성을 평가하는 것이며 특히, 교각 주변에 설치될 옛방식의 격자판 세굴보호공의 수리학적 안정성을 평가하기 위한 것이다. 본 실험에서는 기 수립된 하천계획 상에서 허용되는 홍수들을 모형에서 재현하여 해당 홍수발생시 관심지역의 수위, 유속, 유황 등을 계측, 평가함으로써 치수안전성을 검토하였다. 세굴에 대한 안전성 평가를 위해 교각주변을 이동상으로 제작하여 모형사를 포설한 후 세굴영향을 측정하고, 계획된 보호공의 세굴 방지 효과를 검토하였다.

하천에서 세굴은 하천공학에 있어서 중요한 요소이며, 이러한 세굴은 주로 하천 만곡부에서 발생하게 된다. 하천 만곡부에서의 세굴은 하천 제방 등 하천 환경 제반 상황의 안정성에 지대한 영향을 미치는 요소이다. 만곡부 내 세굴의 진전 상황에 따라 제방 침식이 발생할 것이며, 최악의 경우 홍수시에는 이로 인해 하천 제방의 파제에 까지 이르러 하천 범람의 원인을 제공하게 된다. 본 연구에서는 이러한 위험성이 상존하고 있는 하천 만곡부에서의 세굴 특성을 실내 실험을 통해 밝히고자 하였다. 이를 위해 곡률반경 4.5m, 곡률 $45^{\circ}$의 만곡부를 가지며, 수로폭이 1.5m인 실험수로에서 실험을 진행하였다. 실험은 만곡부에 하천 구조물 설치 유무에 따른 흐름특성, 최대 세굴심, 세굴 범위 등에 관해 검토하기 위해 몇가지 경우에 대하여 실시하였다. 그 결과 하천 구조물을 만곡부에 설치한 경우 설치전과 다른 세굴양상과 수리특성을 보여주었으며, 설치 범위 및 설치 구조물의 형상에 의해서도 세굴 및 수리특성이 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

일반적으로 하천은 오랫동안 장기간의 변화를 겪으며 안정되어 있다. 산사태나 홍수 등 자연적인 변화뿐 아니라 댐이나 교량 등 인위적인 변화에 따라 흐름이나 유사량이 변하게 되며 이런 동적변형상태를 복원하는 과정에서 침식과 퇴적이 반복적으로 이루어져 대규모 하상변동이 이루어지게 된다. 이러한 하천에서 발생하는 대규모의 하상변동에는 일반적으로 1차원 해석이 적용된다. 하천의 일정 하도구간을 고려할 경우 구간의 상류단면으로부터 유입하는 유입토사량과 하류단면에서 유출되는 유출토사량과의 비에 따라 그 구간에는 하상상승(aggradation)및 하상저하(degradation)가 발생하게 되고 이것이 거시적 측면에서 하상변동이라 할 수 있다. 이러한 장기하상변동은 경우에 따라서 이수용도의 수문 혹은 취수구가 노출되거나, 교량의 교각에 국부세굴이 발생되어 붕괴위험이 생기는 등 심각한 문제가 발생할 수가 있다. 본 연구에서는 하상변동 예측 모형 중 신뢰성 및 적용성이 우수한 것으로 인식되고 있는 HEC-6 모형을 형산강수계에 적용하여 4가지 협착부 개선방안에 따른 장기하상변동에의 영향을 검토하고자 하였다. 하천기본계획상의 횡단면도와 유사량 실측값을 이용하여 유사모의 결과를 검증하고 2020년까지의 모형의 계산 값을 이용하여 4가지 대안에 따른 모의 결과와 원안의 결과와 비교 및 분석하였다. 모의한 결과 형산강의 하상변동치가 크지 않은 것은 형산강의 하상이 어느 정도 안정되어 있어 장기적인 하상변동이 크지 않기 때문이다. 따라서 협착부 개선에 따른 대안 1, 2, 3, 4의 하상이 크게 변하지 않음을 보였다. 지형 변화에 따른 장기하상변동에의 영향이 크지 않은 것을 확인할 수 있다.

하천유황, 하상재료, 하도지형의 자연적 또는 인위적 변화에 의한 장 단기적 하상변동의 해석 및 예측은 하천계획 및 관리를 위해 필수적이다. 특히, 제방 축조 등의 인위적 정비로 충적층 발달이 미약한 우리나라 하천은 상대적으로 종단형의 변화가 중요한 문제로 등장하였다. 하천의 이수, 치수 및 환경기능에 복합적으로 영향을 미치는 장기적인 하상변동 예측을 국가하천 형산강에 대해여 HEC6 모형과 GSTARS 모형을 이용하여 수행하였다. 본 연구에서는 $2006{\sim}2007$년 동안 형산강에서 직접 실측한 유량-유사량, 하상토, 하천측량자료를 GSTARS와 HEC6 모형에 적용하여 장기 하상변동을 모의하고 그 결과 값을 비교 분석하였다. 수위표 지점인 형산교(모아), 강동대교(안강), 국당2교(부조), 신형산교(대송)를 내부경계조건으로, HEC-RAS를 통하여 조도계수 값을 보정하였으며 유량 값은 유황곡선을 통하여 연간유입량을 각 날짜별로 구성하였다. 모형의 검증은 Laursen (1963), Laursen (Modified by Maddden, 1985), Laursen (Modified by Copeland, 1990), Yang (1973) 공식을 이용하여 최심하상고 변화량 제곱근 오차가 가장 작은 공식을 선정하였다. 2006년 형산강에서 실측된 하천측량자료를 이용하여 14년간 장기하상을 모의해 본 결과 형산강 유역에서는 Laursen (Modified by Copeland, 1990, HEC6)와 Laursen (1958, GSTARS)공식이 가장 작은 오차를 나타내었으며 HEC6와 GSTARS는 하상변동의 경향을 잘 나타내었다. 형산강의 전반적인 하상변동 경향은 상류지역은 전반적으로 하상이 저하하였고 하류지역은 하상이 상승하였다. 또한 하류부는 하상이 안정화를 이루고 있어 변화가 적은 것으로 판단된다. 하지만 검증 기간 동안의 골재채취와 보의 설치 등의 외부 여건과 신뢰성 있는 유입유량을 반영하지 못하였기 때문에 보다 나은 결과를 얻기 위해서는 지속적인 유량-유사량의 관측과 자료의 보완 및 정밀 조사 분석이 필요하다.

본 연구에서는 최근까지 유사관측을 수행하고 있는 금강본류 하도구간의 금남$\sim$공주 지점을 대상으로 하였다. 분석을 위하여 이 지점의 총유사량 산정에 영향을 미치는 부유사량 관측 및 수위, 유량과 같은 하천 흐름 등에 관한 과거의 자료를 수집 정리 하였다. 본 연구에서 적용하고자 하는 교량의 교각에 대한 기하학적 형상은 원형, 정사각형, 정팔각형, 장방형으로 하였으며 분석 모형은 SED2D-WES 모형을 이용하여 유역에 대한 교각의 형상이 미치는 영향에 대하여 연구 하였다. 그 결과 지름이 6m, 경간장 57m인 원형교각의 경우 교각에서 약 14.3m 떨어진 곳에서 최고 유속 0.75m/s가 발생되었으며, $6{\sim}6m$의 정사각형교각의 경우 교각으로부터 약 15.8m떨어진 곳에서 0.68m/s의 최대 유속이 발생하고 $6{\sim}6m$ 정팔각형교각의 경우 교각으로부터 약 16.2m떨어진 곳에서 0.65m/s의 최대유속이 발생하고, 마지막으로 $3{\sim}6m$ 장방형교각의 경우 교각으로부터 약 21m 떨어진 구간에서 0.63m/s의 최고 유속이 발생하는 것으로 나타났다. 대상유역의 길이가 길고, 유속이 낮으므로 유출지점까지 흘러내려가는 유사량보다 하천내에 유입된 유사가 그대로 퇴적되는 경우가 많아 24시간 분석결과 하상변동량은 퇴적량과 침식량을 합하여 약 0.22%정도 변동되는 것으로 나타났으며, 교각형상에 따른 하상변동특성으로 원형교각의 경우 세굴이 일어나는 지점은 교각에서 약 16.88m떨어진 지점까지 하상변동이 일어났으며, 정사각형 교각의 경우 교각에서 약 10.96m떨어진 지점까지, 정팔각형 교각의 경우 교각에서 약 6.32m떨어진 지점까지, 장방형 교각의 경우 교각에서 약 18.23m떨어진 지점까지 하상변동이 나타남을 알 수 있었다.

하상변화는 하천정비기본계획을 수립함에 있어 매우 중요한 고려사항 중에 하나이다. 이는 하상의 변화가 이 치수 및 생태계에 있어 큰 영향을 주기 때문이다. 적절하지 못한 하상변화의 예측은 기 축조된 하천구조물의 기능과 안정성을 위협하며, 이는 직접적으로 큰 경제적 피해를 일으킬 수 있다. 특히, 인공적으로 지어지는 댐과 같은 수공구조물의 축조는 하천의 상 하류간의 연결성을 끊어놓음으로서 자연상태에서의 유사이송 변화를 일으키며 이는 하천의 급격한(자연상태와 비교하여 비교적 단시간동안 일어나는) 하상변화의 주 원인으로 작용한다. 본 연구는 댐 축조에 의해 상류지역의 하상이 어떻게 변화하는지를 연구하기 위하여 대상지역으로 충주댐 상류 지역을 설정하였으며, 충주댐 축조 후 1996년 측량자료와 최근의 2007년 측량자료를 수집하여 충주댐 상류구간의 하상변화를 분석하였다. 또한, 현장에서 채취한 하상토 입도분포 자료와 관련 수문자료를 수집하여 Hec-Ras 와 Hec-6 프로그램을 이용하여 하상변화에 대한 모의 시뮬레이션 결과를 측량자료와 비교하여 댐 상류지역의 하상변화 특성을 도출하는 것을 목적으로 하였다.

본 연구는 유량과 하천유사를 현장에서 직접 관측하여 분석한 연구로서 그 동안 하천에서 유사량을 산정할 때 부유사만을 측정하던 방법과 달리 미호천 석화수위표는 유역특성상 소류사량의 이송이 상당할 것으로 판단되어 미호천유역의 소류사를 부유사와 동시에 관측하는 연구를 수행하였다. 유량의 측정 방법은 간략법인 삼선법을 이용하였고 부유사 관측에는 수심적분 채취법을 적용, 채취기의 이동속도를 모든 채취선에서 일정하게 유지하는 등이동속도법을 이용하고 소류사 관측은 부유사 관측과 동일한 채취선에서 이루어졌다. 각각 부유사량과 소류사량을 15회 측정하여 더한 값을 유사량으로 산출하였고 이를 그 동안 많은 연구에 이용되었던 수정아인슈타인 방법으로 추정한 값과 실측된 유사량의 값을 비교하였다. 본 연구는 소류사량과 부유사량의 관계를 비교할 수 있는 연구로서 연구결과는 다음과 같다.

본 연구에서는 행정중심복합도시 예정 및 주변지역의 금강과 미호천 일부 구간을 대상으로 하상변동의 실태 분석과 수위유지시설 설치에 따른 장기 예측을 실시하였다. 1988년, 2002년 및 2007년의 횡단자료를 이용하여 대상구간의 종방향 하상변동 실태를 분석한 결과 금강과 미호천 구간 모두 2007년 최심하상고는 1988년에 비해 심한 저하가 발생된 반면 2002년에 비해서는 미소한 변화가 발생되었다. 수위유지시설 설치에 따른 하상변동 장기 예측을 수행하기 위하여 본 연구에서는 미육군 공병단에서 개발한 1차원 모형인 HEC-RAS 4.0 모형을 적용하였다. 고정상 모형의 수행을 통하여 수면고의 이상치를 보정(calibration)하였으며, 1988년과 2002년 횡단자료를 사용하여 이동상 모형에서의 검정(verification)을 실시하였다. 2007년을 기준으로 하여 2017년까지 향후 10년간 수위유지시설의 설치 높이에 따른 시나리오별 하상변동을 예측한 결과 미호천 대상구간은 그 영향이 미미하였으나 금강 대상구간은 수위유지시설의 높이가 높을수록 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 수위유지시설의 설치 높이가 7m일 경우 금강 대상구간은 설치하지 않을 경우보다 미호천합류점 상류부근에서 1.59m의 퇴적이 발생할 것으로 모의되었으며, 수위유지시설 하류부근에서 1.98m의 침식이 발생할 것으로 모의되었다.

2000년 남북정상회담 이후 여러 분야에서 남북한경제협력사업이 진행되어 오고 있다. 특히 물 관련 산업분야는 금강산관광, 개성공단, 경의선 및 동해선 철도 도로 연결사업 등과 같은 대규모 사업에 비해 미약하나마 임진강 유역 수해방지를 위한 협력체계가 어느 정도 진행되고 있다. 이 사업은 2000년 8월 29일부터 평양에서 개최된 제2차 남북장관급회담에서 합의되어 2004년 3월에는 남북경제협력추진위원회 제8차 회의에서 임진강 남북 공동 현지조사 등 수해방지 대책수립에 합의하고 동년 4월에는 임진강수해방지 실무협의회 제3차 회의를 통해 현지조사와 관련된 조사항목, 북측에 제공할 조사용 기자재 품목, 북측의 기상 수문 자료 제공 등에 대한 합의가 있었다. 이상과 같이 남북한 공유하천에 대한 협력체계도 타 분야와 마찬가지로 지속적으로 발전하여 보다 효과적인 협력체계 단계로의 진입이 예상되고 생활 공업용수 공급, 하천관리 및 골재개발 등 보다 넓은 영역에서 다양한 협력을 기대할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 북한과의 수자원분야 협력사업이 확대될 경우를 대비하여 북한의 수문조사 체계의 일반을 분석하여 제시하고자 하였다.

본 연구에서는 과거 제안된 5가지의 기준증발산식으로부터 산정된 증발산량과 pan 증발량을 이용하여 상관분석을 실시하였고 pan 계수를 산정하였다. 또한 우리나라 21개 기상관측지점에서 과거 제안된 5가지의 기준증발산식들을 비교하고 그 유사성을 알아보았다. 비교 검토된 기준증발산식은 4가지 방법으로 분류하였으며, 분류된 방법 중에서 각기 대표적인 기준증발산량 산정식을 선정하여 적용하였다. 적용된 기준증발산식은 에너지와 공기동력항의 조합법에 근거한 Penman 식, 단일근원법에 근거한 FAO Penman-Monteith(FAO P-M) 식, 복사자료를 이용한 방법인 Makkink 식과 Priestley-Taylor 식, 그리고 기온자료에 근거한 방법인 Hargreaves 식 등이다. 연구지역 선정을 위하여 기상관측지점이 있는 지역의 지리 및 지형조건을 고려하였다. 사용된 기상자료는 1970년부터 5년 간격으로 8개년의 일별 기상자료를 사용하였다. 적용결과는 수치 및 시계열 도시방법을 통하여 비교하였다. 분석결과에 의하면 대부분의 지역에서 기준증발산식과 pan 증발량과는 0.9 이상의 높은 상관관계를 보이고 있으나, pan 증발량과 비교하여 회귀식의 경사가 1.0보다 크거나 작은 경향을 보이고 있다. 전국 21개 연구지역 중에서 12개 지역에서 대기온도자료에 기초한 Hargreaves 식이 FAO P-M 식과 가장 유사한 것으로 나타났는데, 이들 지역은 대구지역을 제외하고 해안지역에 위치하고 있다. 반면에 내륙에 위치한 8개 지역에서 복사량자료에 기초한 Priestley-Taylor 식이 FAO P-M 식과 유사한 것으로 나타났다.

In this study, changes in precipitation across South Korea during snow seasons (November-April) and their potential are examined. Current (1973/74-2006/07) and future (2081-2100) time series of snow indices including snow season, snow-to-precipitation ratio, and snow impossible day are extracted from observed snow and precipitation data for 61 weather stations as well as observed and modeled daily temperature data. Analyses of linear trends reveal that snow seasons have shortened by 3-13 days/decade; that the snow-to-precipitation ratio (the percentage of snow days relative to precipitation days) has decreased by 4-8 %/decade. These changes are associated with pronounced formations of a positive pressure anomaly core over East Asia during the positive Arctic Oscillation winter years since the late 1980s. A snow-temperature statistical model demonstrates that the warming due to the positive core winter intensifies changes from snow to rain at the rate of $4.7cm/^{\circ}C$. The high pressure anomaly pattern has also contributed to decreases of air-sea thermal gradient which are associated with the reduction of snow could formation. Modeled data predict that a fingerprint of wintertime global warming causing changes from snow to rain will continue to be observed over the 21st century.

기상 레이더와 지상강우계를 이용한 실시간 강우산정기법은 전형적인 Marshall-Palmer(M-P) 방법, geostatistic 접근법을 이용한 방법, 회귀분석에 의한 방법, Kalman filter를 이용한 방법 및 실시간 weight mask를 이용한 보정 등 여러 형태가 존재한다. 본 연구에서는 실시간 강우산정을 위한 각 방법의 장단점 및 적용성을 분석하였다. 전형적인 M-P 방법은 잘 알려진 바와 같이 호우사상을 과소 추정하는 단점을 가졌으며 기존 연구자들이 제시한 바와 같이 층운형, 대류형과 같은 강우형태에 따라 다른 Z-R관계식을 가지므로 단일 Z-R관계식으로 강수를 산정함에 있어 한계를 가진다. Geostatistic 기법을 이용한 실시간 강수 산정의 경우, 지상 강우계 정보를 활용하여 강우공간분포를 개선하는 여러 기법 즉 cokriging, external drift 기법 등이 존재함에도 불구하고 과다한 계산시간, 실시간 variogram 산정과 적용상의 문제 등을 내포하고 있다. 실시간 회귀분석을 이용한 강우산정은 실제 적용에 있어 지상 강우계와 레이더 반사도사이의 선형 상관관계에 대한 결정계수가 매우 낮아 기법 적용이 간단한 장점에도 불구하고 적용에 한계를 가진다. Kalman filter기법을 이용한 실시간 레이더 강수산정은 계산시간이 여타 기법보다 많이 소요되어 실시간성을 유지하는데 한계를 가진다. 실시간 weight mask를 이용한 보정기법은 지상강우계 강우강도와 기상레이더 강우강도가 선형상관관계를 가진다는 가정이 대상지역 전체에 균일하게 적용될 수 없음에도 불구하고 기법의 적용이 간편하며 실시간 강우 공간분포를 실제 강우 관측인 지상 강우계 공간 분포 특성을 간접 강우 관측인 기상 레이더 반사도 분포와 결합하여 공간 변화 특성을 잘 나타낸다는 장점을 가지므로 실용적 적용에 있어 장점을 가진다.

최근 기후변화에 따른 강우량의 변화에 많은 관심과 연구가 집중되어지고 있다. 현 과학 기술에서 이러한 미래의 기후를 예측하기 위해서는 크게 두 가지의 방법을 이용할 수 있다. 그 첫 번째가 컴퓨터 모델을 이용하는 방법이고 두 번째가 과거 자료를 이용한 통계적 기법을 통해 매래의 상황을 예측하는 방법이다. 이들 가운데 현재 기상 분야에서 가장 널리 활용되는 기법은 컴퓨터 모델을 이용하는 방법으로 기상의 물리적 특성을 이용한 수치모형인 GCM(Global Climate Model 혹은 General Circulation Model)을 이용하는 것이다. 하지만, 이러한 수치모형을 이용한 기법을 이용하기 위해서는 많은 비용과 노력이 소요되며, 모의를 위해 설정되는 입력자료와 초기 조건들, 각종 가정 사항들, 모형의 구조, 등에 따라 상이한 결과를 나타내어 아직까지 직접적인 활용에는 많은 어려움이 따른다. 이와 달리 통계적 기법의 경우 비교적 용이하게 분석이 가능하며, 과거와 달리 최근에는 비교적 신뢰도가 높은 다양한 수문 및 기상 자료가 축적되어 있어 미래의 기후변화를 예측하는데 유용한 수단이 될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 통계적인 기법을 이용하여 강우량 자료를 중심으로 기후변화에 따른 변화 추이를 분석하였다. 적용된 기법은 먼저 국내 기상청 관측 지점들을 중심으로 강우의 경향성과 변동성을 분석하여 기후변화에 따라 국내 지점들의 강우량 변화 추이를 분석하여보았다. 또한 2000년을 기점으로 과거 자료와 최근의 자료를 이용한 2개의 자료군들에 대해 각각 빈도 분석을 실시하여 동일 지점들에 대한 설계강우량의 변화 추이도 분석하였다.

유역통합수자원관리의 시작은 기상예측정보의 제공으로부터 시작된다. 하지만, 기상예측정보는 단기, 중기, 장기로 구분되며, 제공되는 정보가 수자원 운영에 필요한 정보와 시간적으로나 공간적으로 차이가 나며, 가공에 많은 전문가들의 노력이 필요하여 실무에서의 적용에 많은 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제들을 해결하고 용이하게 수자원 운영자에게 필요한 기상정보를 적절한 형태의 가공을 통하여 자동적으로 제공해 주는데 그 목적이 있다. 이러한 시스템의 구축을 통해 향후 수자원 운영에 있어 필수적인 의사결정 정보를 제공해 주어 수자원의 이용효율을 높이고자 한다. 구축된 시스템은 금강 유역에 대해 소유역단위로 장기 유출의 입력자료인 일단위 예측 강수를 30일간 제공하도록 시스템을 구축하였다. 단기(1일$\sim$2일)에는 RDAPS의 모의 결과인 Grib파일을 자동 추출하여 예측 강수를 제공한다. 1일에 두 번 모의되는 RDAPS의 결과를 일단위로 제공하기 위해 여러 가지 case별 분석을 실시하여 가장 적합한 기법을 이용하여 일단위 시계열을 구축하는 시스템을 설계하였다. 중기(3일$\sim$10일)에는 GDAPS 결과인 Grib파일을 자동 추출하여 유역단위 시계열을 구축한 뒤 과거 자료를 이용한 연 평균 자료를 이용하여 가중치를 곱하여 시계열을 구축하였다. 장기(11일$\sim$30일) 시계열의 구축을 위해서는 단기 및 중기 예측 시계열을 이용하여 과거 시계열 자료와의 통계적 비교 분석을 이용하여 유사 시계열을 추출한 후 과거 자료에 대한 평균값과 기상 전망을 이용하여 가중치를 부여하는 방법 등을 이용하여 시스템을 구축하였다. 본 시스템은 한국수자원공사에서 운영 중인 RRFS모형의 입력 자료를 자동 생성할 수 있는 기능을 제공하도록 설계되었다. 이러한 시스템의 구축을 통해 기상정보를 다루는데 익숙하지 않은 수자원 운영자들에게 비교적 용이하게 유역단위 기상예측 정보를 추출하는데 큰 도움이 될 것으로 기대한다.

이 연구는 기상수치예보 모델 중 지역수치예보모델인 RDAPS 모델을 이용하여 강우자료를 예측한 값과 실제 강우관측지점에서의 강우량을 비교해 보고 RDAPS 예측량의 정확도를 높이기 위한 연구이다. RDAPS 모델의 자료는 00UTC와 12UTC에 3시간 누적 자료를 48시간에 대해서 생성하고, 30km 격자망에 대한 정보를 담고 있기 때문에 1시간 간격으로 측정된 지점 강우량과의 비교를 위해서는 관측지점과 근거리 정보를 찾고 1시간 간격의 관측 자료를 3시간 누적강우량으로 바꾸는 전처리 과정이 필요하다. 실제 강우예측이 어려움을 겪는 것처럼 RDAPS의 예측 강우량과 관측 강우량은 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 예측 강우량의 정확도를 높이고자 인공신경망을 적용하였다. 인공신경망이란 뇌기능의 특성 몇가지를 컴퓨터 시뮬레이션으로 표현하는 것을 목표로 하는 수학 모델이다. 강우수치예측 자료 외에도 RDAPS 모델에서 얻을 수 있는 풍향, 풍속, 상대습도, 기압, 온도 등의 다른 수치자료들을 이용하여 인공신경망을 이용하여 자료들의 패턴을 시뮬레이션 하여 정확도가 높은 예측값을 얻을 수 있었다.

2007년 Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) 4차보고서 이후로 지구 온난화에 대한 다양한 부분에 영향 분석 연구가 더욱 활발하게 진행되고 있으며, 그 가운데 수자원 즉 육상의 물 순환은 인간 활동과 생태계 전반에 대한 직접 영향으로 인해 기후변화 정책 수립 시 그 중요성이 더욱 부각되고 있다. 현재까지, 많은 연구에 있어서 Global Circulation Model (GCM)을 직접 축소기법을 이용한 후 이를 수문 모형에 입력하여 수자원 영향 분석을 실시해오고 있다. 국외를 중심으로 기존 GCM보다 해상도가 높은 Regional Climate Model(RCM)을 이용한 분석이 일부 시행되고 있으나, 국내에서는 자료의 가용 여부 및 적용성의 검토가 아직 미비한 실정이다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 27km의 해상도를 갖는 기상청 RegCM3 RCM에서 도출된 10일 간격 기후변화 SRES 시나리오 자료에 대한 적합성을 평가하고자 한다. 적합성을 평가 하기위해서 국내 주요지점에 근접한 격자자료를 RCM으로부터 추출하고 이에 대한 수문학적 특성치 분석, 저빈도 분석(low frequency analysis), 극치사상의 분포형태 등을 실측 강수자료와 다양한 형태로 비교 검토하여 RCM 자료의 적합성을 평가하였다.

과거에 수문자료 시계열 모의기법은 수자원시스템 설계에 사용되는 일강수량 모의에 주로 이용되어 왔지만 최근에 기후변화에 따른 수문사상의 변동성을 평가하기 위한 기본 자료 모의를 위한 방법론으로 많이 이용되고 있다. 수문시스템에서 강수는 현상의 발생여부에 따라 건조일과 습윤일이 교대로 반복되는 과정으로 구성되어 있으며 건조일, 습윤일 등으로 구분하고 습윤일의 강수량을 상태별로 분류하여 각 상태별 천이확률을 계산함으로써 장래에 발생 가능한 강수사상의 모의 발생이 가능하다. 기후변화 영향 평가 연구에서 가장 중요한 문제 중의 하나는 기후변화로 기인하는 수문사상의 전체적인 거동의 변동사상을 추정하는 것이며 이를 기존 모형들과 연계시키는 방법이라 할 수 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 천이확률 및 강수 모의에 이용되는 Gamma 확률분포와 같은 분포형의 매개변수들이 우리가 목적으로 하는 월강수량 또는 계절강수량의 총량을 유사하게 모의할 수 있도록 CWGEN(Cross-validated Canonical Correlation Analysis-Weather Generator)를 도입하였다. 이를 국내 강수 지점을 대상으로 검토 평가하였다.

본 연구는 한반도 영역을 대상으로 2001년 7, 8월과 2002년 6월로 홍수기를 대상으로 RDAPS 모형, AWS, 상층기상관측(upper-air sounding)의 자료를 이용하였다. 또한 수치예보자료를 범주적 예측확률로 변환하고 인공신경망기법(ANN)을 이용하여 강수발생확률의 예측정확성을 향상시키는데 있다. 신경망의 예측인자로 사용된 대기변수는 500/ 750/ 1000hpa에서의 지위고도, 500-1000hpa에서의 층후(thickness), 500hpa에서의 X와 Y의 바람성분, 750hpa에서의 X와 Y의 바람성분, 표면풍속, 500/ 750hpa/ 표면에서의 온도, 평균해면기압, 3시간 누적 강수, AWS관측소에서 관측된 RDAPS모형 실행전의 6시간과 12시간동안의 누적강수, 가강수량, 상대습도이며, 예측변수로는 강수발생확률로 선택하였다. 강우는 다양한 대기변수들의 비선형 조합으로 발생되기 때문에 예측인자와 예측변수 사이의 복잡한 비선형성을 고려하는데 유용한 인공신경망을 사용하였다. 신경망의 구조는 전방향 다층퍼셉트론으로 구성하였으며 역전파알고리즘을 학습방법으로 사용하였다. 강수예측성과의 질을 평가하기 위해서 $2{\times}2$ 분할표를 이용하여 Hit rate, Threat score, Probability of detection, Kuipers Skill Score를 사용하였으며, 신경망 학습후의 강수발생확률은 학습전의 강수발생확률에 비하여 한반도영역에서 평균적으로 Kuipers Skill Score가 0.2231에서 0.4293로 92.39% 상승하였다.

제주도 연악해역의 해일재해의 현황을 파악하기 위하여 제주도 연안해역의 폭풍해일과 기상조에 등에 의한 해일발생 및 피해의 자료를 분석 검토하고 제주도 연안해일의 위험도를 분석하기 위하여 제주도 연안해역을 대상으로 과거 태풍 중 각종 기록경신과 많은 피해규모를 준 태풍들을 대상으로 바람장 및 해일고를 분석 검토하여 태풍의 진로에 따른 해수면 상승을 산정하기위해 폭풍해일 수치모형(POM) 실험을 실시하여 폭풍해일고를 산정하였다. 제주항과 서귀포항 주변해역의 폭풍해일고를 산출하기 위해 16년간($1987{\sim}2003$)까지의 우리나라에 영향을 미친 태풍 중 8개를 선정(Maemi, Rusa, Prapiroon, Olga, Yanni, Janis, Gladys, Thelma)하여 폭풍해일고를 산출하였다. 수치모의 한 결과를 보면, 제주와 서귀포 연안해역에서 발생한 8개의 태풍에 대한 폭풍해일고의 발생시각은 대체적으로 관측된 해일고의 발생시각 보다 약간 늦게 해일이 발생하였지만 전체적인 해일의 시간변화나 크기는 비교적 잘 재현된 것으로 나타났다. 제주항 연안해역의 서귀포항 연안해역보다 높은 해일고를 보였으며, 해일고는 제주항, 서귀포항 모두 1m를 넘지 않았다. 제주항이 서귀포항에 비해 약간 높게 나온 이유는 태풍의 위치, 지형 및 수심, 태풍이 통과할 당시의 조석상황 등의 차이인 것으로 사료된다. 또한, 제주항과 서귀포항 연안해역이 폭풍해일고가 서해안이나 남해안에 비해 작게 나타났는데, 이는 제주도 해안선이 비교적 평탄하고 평행하게 이루어 졌으며 남해안에 비해 수심이 깊고 만의 형태나 V자형 및 긴내만이 발달한 지형이 없기 때문인 것으로 사료된다. 보다 정밀한 예측을 위해서는 정밀한 수심자료 및 격자를 이용한 계산의 결과가 필요하며, 연안개발로 인한 지형과 수심변화에 따른 지속적인 수치해도 DB구축이 요구된다.

수질 개선을 위한 많은 노력과 투자를 하고 있다. 하지만 농경지의 부적절한 관리로 인한 토양유실로 발생하는 오염은 여전히 큰 비중을 차지하고 있다. 특히 강원도는 산이 많아 농경지의 대부분이 경사지에 위치하고 있다. 경사진 농경지는 그 특성상 토양유실이 일어나기 쉬운 조건에 있다. 경사지의 토양 유실은 지력을 저하시킨다. 또한 토양과 함께 유실되는 유기물 및 양분은 농경지의 손실이며 주변 수역으로 유입되어 수질 오염의 원인이 된다. 이런 토양 유실은 직접유출량과 큰 연관이 있다. 본 연구에서는 강우강도, 경사도, 피복도를 동일하게 조정할 수 있는 실내 인공강우 시험기를 사용하여 직접유출율을 산출하였다. 피복재료는 볏짚거적을 사용하였다. 강우강도는 30 mm/h와 60 mm/h 그리고 경사도는 10 %와 20 %를 사용하였다. 볏짚거적 피복처리는 0 kg/ha (나지), 3,000 kg/ha (볏짚 1겹), 6,000 kg/ha (볏짚 2겹), 10,000 kg/ha (볏짚 3겹) 이었다. 강우강도 30 mm/h, 경사도 10 % 인 시험포는 볏짚 1겹으로만 피복하여도 직접유출율이 0.77 %로 유출이 거의 발생하지 않았다. 강우강도 30 mm/h, 경사도 20 % 인 시험포의 직접유출율은 피복이 볏짚 1겹인 경우 16.9 %, 볏짚 2겹인 경우는 0 %로 매우 낮았다. 강우강도 60 mm/h, 경사도 10 % 인 시험포는 피복이 볏짚 2겹인 경우 3.4 % 로 매우 낮았다. 강우강도 60 mm/h, 경사도 20 % 인 시험포는 피복이 볏짚3겹인 경우 16.58 % 로 나타났으며, 볏짚 피복을 4겹 이상으로 할 경우 더 큰 저감 효과를 가져 올 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 결과로 경사진 농경지의 직접유출량을 저감시켜 토양유실과 탁수를 줄이기 위한 방법으로 볏짚 피복을 선택하면 효과적인 것으로 사료된다.

기후변화로 인한 자연재해가 전 세계적으로 빈번히 발생하고 있는 요즘, 기후변화에 대한 관심이 부쩍 높아지고 있다. IPCC 4차보고서(2007)에서는 기후변화의 영향으로 인한 재해발생 증가가 불가피함을 지적하고 기후변화의 악영향을 최소화하기 위한 적응조치의 중요성을 권고하고 있다. 국내에서도 이미 기후변화로 인한 영향이 자연환경 및 생활환경 전반에 끼칠 정도로 빠르게 진행되고 있음을 다방면의 연구를 통해 드러나고 있다. 그러나 현재까지는 기후변화에 대한 전반적인 인식 부족, 대응제도 및 장치의 미비와 더불어 이에 대한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 기후변화의 징후현상 및 이에 기인한 자연재해의 이력을 조사하고 향후 재해 발생 및 증가추이에 대한 예측 자료를 분석하여 기후변화로 인한 자연재해의 대응책 마련에 필요한 기초적인 자료를 제공하고자 한다. IPCC 4차 보고서 및 국내외 연구문헌 등을 조사하여 기후변화에 따른 재해에 대해 분석한 결과 전 세계적으로 실제 강우 및 기온, 해수면 상승 등에 대한 재해는 해마다 증가하는 추세이며 향후 이에 대한 대책마련이 시급한 것으로 확인되었다. 국내에서도 기후변화에 기인한 홍수 및 태풍 등의 재해로 인해 많은 피해가 발생하고 있으며 향후 이러한 영향이 더욱 증가될 것으로 예측되고 있다. 이러한 기후변화의 영향이 이미 자연재해로 이어지고 있는 만큼 이에 대처하기 위한 전문 인력 양성 및 국가차원에서의 장기적인 제도마련 등이 필요할 것으로 사료되었다.

본 연구의 목적은 기후변화로부터 예상되는 기온 변화로 인한 유출수문성분의 변동성을 평가하고자 하는 것이다. 이를 위해 52개 기상관측소 자료를 이용하여 연평균 기온의 변동성을 분석한 결과 평균 $0.03^{\circ}C$/year이 증가하는 것으로 나타났다. 수문성분 분석을 위해 SWAT 모형을 4개 댐 상류유역에 적용하여 모형의 적용성을 검정하였다. 기온 $1^{\circ}C$, $3^{\circ}C$, $5^{\circ}C$ 증가를 고려한 가상 시나리오를 구축하여 모형에 적용하였다. 기온 증가에 따라 수문성분 중 지하수 유출량이 가장 민감하게 변하는 것으로 나타났으며 토양내 측방흐름은 변화가 없는 것으로 나타났다. 기온 증가에 따라 지표유출량, 지하수유출량, 실제 증발산량은 30% 이내의 변동성을 보임을 확인하였다.

본 연구에서는 산악형 강수 해석을 위해 제주도내 강우관측 자료를 이용하여 확률강우량 산정 및 고도와의 선형회귀분석을 수행하였다. 제주도내 강우관측 자료는 기상관서 4개소 및 AWS(Automatic Weather System, 자동기상관측소) 13개소의 자료를 활용하였다. 확률강우량 산정시 AWS 강우관측 자료는 AMS(Annual Maximum Series, 연 최대치 계열) 모형을 적용하기에는 자료기간이 충분하지 않으므로 짧은 자료기간에 적합한 PDS(Partial Duration Series, 부분 기간치 계열) 모형을 적용하였다. 따라서 본 연구에서는 PDS의 대표적인 분포형인 GPD(Generalized Pareto Distribution)를 적용하여 지속시간별 확률강우량을 산정하였다. 산정된 지속시간별 확률강우량과 고도와의 관계를 확인하기 위하여 선형회귀분석을 수행하였다. 회귀분석 결과 확률강우량은 고도가 증가함에 따라 선형적으로 증가하였다. 또한, 재현기간이 길어질수록 고도에 따른 확률강우량 증가율도 증가하였다. 다만, 재현기간과 관계없이 지속시간이 짧을 경우 확률강우량과 고도와의 선형 관계는 약해지는 것으로 나타났다.

지구 온난화에 의한 대기 순환의 변화와 이에 따른 수증기 수송 및 강수량의 변화는 전지구 및 지역적인 수문환경의 변화를 초래하므로 장기적인 차원의 수자원 계획 수립에는 반드시 기후 변화에 따른 영향이 제대로 반영되어야 한다. 그러나 개별 모델이 사용하는 역학과정과 물리과정의 모수화 및 분해능이 다르고 이에 따른 모의 결과도 다르게 나타나는 등의 상당한 불확실성이 내재되어 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 관한 정부간 패널인 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에 참여한 대기해양결합 대순환모델(AOGCMs)이 온실가스 배출 시나리오를 바탕으로 생산한 기온과 강수의 불확실성을 동아시아에 대해 평가하고 이를 바탕으로 미래 기후를 전망하였다. 국립기상연구소 ECHO-G/S 모델과 IPCC 23개 모델의 배출 시나리오(Special Report on Emissions Scenarios, SRES) 자료는 20세기(1900-1999년)와 21세기(2000-2099년)의 200년 동안이고, 관측자료는 영국 CRU(Climate Research Unit) 월평균 2m 기온의 30년(1961-1990년) 평균값과 CMAP 월 평균 강수량의 21년간(1979-1990년) 평균값을 이용하였다. 동아시아지역 기온과 강수의 불확실성을 평가하기 위해서 모델과 관측간 편이, 평균제곱근오차(RMSE) 등의 통계적인 방법을 사용하였다. 동아시아 지역의 연평균 기온은 대체로 모델의 기온이 관측보다 적게 모의되는 음의 편이를 나타내고, 강수는 모델이 관측보다 더 크게 모의 되는 양의 편이를 나타냈다. 계절적으로는 여름철 강수와 봄철 기온의 편이가 크게 나타났다. 연평균 및 겨울철 강수와 기온의 RMSE는 비례하는데 이는 기온 모의성능이 좋은 모델이 강수 모의성능도 좋게 나타나는 것을 의미한다.

최근 국지적 집중호우로 인한 인명과 재산피해가 증가하고 있는 실정이며 이러한 피해를 경감하기 위한 하나의 방책으로써 홍수예경보 시스템 구축에 관한 관심이 증가하고 있다. 기존의 홍수예보 시스템은 강우의 실제 관측치를 모형의 입력자료로 하여 홍수유출을 계산함으로 인해 예보시간이 촉박하였다. 실시간 강우를 이용하여 유출계산을 수행하고 그 결과가 위험하다고 판단될 때 홍수예경보를 하므로 집중호우와 같은 악기상 조건에서는 적용에 한계가 있다. 따라서 정확한 기상예보를 활용한 기상-수자원 연계기법을 개발하여 홍수예경보 시스템에 적용한다면 악기상 감시예측기술의 향상과 더불어 재해의 방지차원에서 매우 유용한 대책이 될 것이다. 이에 본 연구에서는 단기 예측강우의 국내유역 적용성 여부를 검토하기 위해 30km의 공간 해상도를 가진 단기지역예보모델인 RDAPS(Regional Data Assimilation and Prediction System) 강수자료를 활용하여 기상학적 및 수문학적 정확도를 분석하였으며, 이를 바탕으로 예측강수의 높은 활용성이 기대되는 실제 한강수계의 주요 댐 지점에 HEC-1 모형을 이용하여 댐 유입량을 산정하고 그 적용성을 평가하고자 한다.

장기적인 수자원정책을 수립하기 위해서는 강수, 증발산, 유출 등의 물수지의 변동성을 평가하는 것이 중요하다. 특히 기후변화로 인한 기온 증가는 증발산량에 영향을 미칠 것이다. 따라서 기후변화에 따른 수자원의 영향을 신뢰성 있게 평가하기 위해서는 증발산량의 산정방법에 대한 불확실성을 평가하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다섯 가지의 증발산량 산정방법에 대해 기온 및 강수변화에 따라 증발산량 계산과 유출량산정에 미치는 영향을 평가하였다. 안동댐 유역에 대해 준분포형 수문모형인 SLURP를 이용하여 기온과 강수변화에 따른 5가지 증발산량 산정방법의 민감도를 분석하였다. SLURP 모형에서는 Penman-Monteith method, Morton CRAE method, Spittlehouse/Black method, Granger method, Linacre method의 다섯 가지방법을 제시하고 있고, 관측 자료에 대해 검 보정을 수행한 결과 5개의 증발산량 산정법 모두 안동댐 유역에 대해 잘 모의하는 것으로 나타났다. 기온과 온도를 변화시킨 합성시나리오에서 Linacre 방법이 다른 방법들과 비교하여 높은 민감도를 나타내었는데 증발산량 산정법별 구조적 차이가 원인 것으로 판단되어 추가적인 연구가 진행 중이다. 결과적으로 각 증발산량 산정방법에 따른 민감도 차이는 기후변화 영향평가 결과의 불확실성을 제시하는 척도가 될 것이다.

본 연구에서는 한강유역 109개 지점의 강우관측소에서 관측된 지속기간별 연최대강우량을 기본으로 각 지속기간별 L-모멘트값을 산정하고, 한강유역에 적합한 빈도해석기법을 정의하기 위하여 지역구분을 실시하였다. 지역구분을 위한 군집분석을 수행하기 위하여 각 지점별 기상학적 인자와 지형학적 인자를 변수로 사용하였다. 군집분석 기법인 Ward, 평균연결법, Fuzzy-c means, Two-Step방법을 이용하여 지역구분을 실시하였다. GIS를 이용하여 각 방법들을 이용하여 군집된 결과를 도시한 결과 Fuzzy-c means방법으로 구분된 지역구분이 적합한 것으로 나타났다. 또한 구분된 지역의 동질성 여부를 판단하고 적정 분포형을 선정하였으며 지점빈도해석 및 지역빈도해석을 통하여 빈도별 확률 수문량을 산정하였다. 산정된 결과의 정확도 알아보기 위해 모의발생을 시킨 후, 각 기법별로 산정된 상대 평균 제곱근 오차(Relative Root Mean Square Error, RRMSE)를 비교 분석한 결과 대체적으로 지수홍수법과 계층적 방법이 낮은 RRMSE를 나타냈다. 따라서 한강유역에서는 지수홍수법과 계층적 방법을 적용한 지역빈도해석이 적합한 것으로 판단된다.

Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모형은 DEM(Digital Elevation Model)을 사용하여 지형인자를 추출하고 이를 바탕으로 수문 및 수질 모의가 이루어진다. 지형인자의 추출시 DEM 격자크기에 따라 상이한 결과를 초래할 수 있다. 그리하여 정확한 수문 및 수질 모델링에 있어 가능한 고해상도의 DEM을 사용하도록 권장하고 있다. 그러나 넓은 유역에서의 적용시 고해상도 DEM 사용에 따른 컴퓨터 처리 용량과 프로그램 실행 시 소요되는 시간상의 문제는 그 효율성에 있어서 문제시될 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 소양강댐, 임하댐 유역을 대상으로 SWAT 모형에서 저해상도 DEM 사용으로 고해상도 DEM의 지형인자를 추출하여 자동 입력될 수 있는 모듈을 개발 적용하였다. 본 연구의 결과 소양강댐 유역을 대상으로 격자크기 20m DEM과 100m DEM을 사용하였을 때 연평균 유사량이 83.8%의 큰 차이가 발생한 반면 격자크기의 20m DEM과 본 모듈을 적용하여 20m DEM의 지형인자로 자동 보정된 100m DEM을 사용하였을 때의 연평균 유사량이 4.4%로 차이가 상당히 줄어든 것을 볼 수 있었다. 임하댐 유역의 경우는 격자크기 10m DEM과 100m DEM을 사용하였을 때 연평균 유사량이 43.4% 큰 차이가 발생하였다. 반면 격자크기 10m DEM과 본 모듈을 적용하여 10m DEM의 지형인자로 자동 보정된 100m DEM을 사용하였을 때의 연평균 유사량이 0.3%로 차이가 크게 줄어든 것을 확인 할 수 있었다. 또한 본 모듈의 검정을 위해 소양강댐 유역의 지형 자료와 유사한 충주댐 유역을 대상으로 본 모듈을 적용하여 검정을 실시하였다. 그 결과 연간 평균 유사량이 격자크기 20m와 100m의 DEM을 이용하였을 때 98.7%의 큰 차이가 발생한 반면 격자크기 20m와 본 모듈을 적용하여 보정된 경사도 값의 100m DEM을 사용하였을 때 20.7%로 차이가 크게 줄어든 것을 볼 수 있었다. 그리하여 본 연구의 결과를 통해 SWAT 모형에서의 개선된 지형인자 추출 방식을 사용하여 저해상도의 DEM 사용으로 고해상도 DEM 사용의 효과를 볼 수 있을 것이고 이로 인해 넓은 유역에서 저해상도 DEM 사용으로 컴퓨터 사용용량과 프로그램 지연 시간을 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 향후 여러 유역을 대상으로 보정, 검정하여 보다 정확하고 통합적으로 적용될 수 있는 모듈의 개선이 필요할 것으로 사료된다.

소양강댐 유역에서 몇 년간 계속되는 고탁수 문제가 좀처럼 개선되고 있지 않는 실정이다. 탁수발생의 원인은 여러 가지가 있지만 농경지를 중심으로 유입되는 토양유실이 가장 직접적인 원인으로 지적되고 있다. 특히, 고랭지 농경지에서 소득 작물에 대한 연작피해 경감, 작물의 생산성 향상과 농민들의 소득 증대와 연관되어 무분별하게 농경지에 행해진 객토와 농약 및 비료는 수질 악화의 매우 큰 영향을 미치고 있다. 이러한 문제로 인하여, 토양유실량 추정을 위한 여러 모형들이 개발되었다. 이 중, SWAT 모형은 미국 농무성의 농업연구소에서 개발된 유역단위 모형으로 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 수문과 유사 및 농업화학물질의 거동에 대하여 예측하기 위해 개발된 모형이다. 이 SWAT모형은 유역내 수문 및 유사 모의시, DEM을 기반으로 유역 평균경사도를 이용하여 경사도-경사장 관계식 산정 경사장을 유역내 모든 수문학적 반응단위 (HRU: Hydrologic Response Unit)의 동일하게 적용한다. 이는 SWAT 모의 유사량과 실측 자료에 있어서 큰 차이를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 해안면 지역의 모든 농경지에 대해 강원발전연구원에서 전수 조사한 실측 경사장 및 경사도 자료를 반영할 수 있도록 소유역내 모든 HRU에 면적 가중 경사도/경사장을 할당해 주는 프로그램을 개발하여 준분포 모형인 SWAT의 단점을 극복하였다. 그 결과 유출량의 경우 면적 가중 실측경사장 및 경사도를 적용 유무에 따라 월 평균유량 3,951,537 m3/month, 3,953,947 m3/month로 2,410 m3/month의 큰 차이를 보이지 않았지만, 유사량의 경우 면적 가중 실측경사장 및 경사도 적용 하였을 경우 10,826 ton/month 이고, 기존 SWAT 예측 유사량은 월평균 3,642 ton/month으로 7,184 ton/month (66.4 % 차이) 큰 차이를 보였다. 이러한 결과는 SWAT 모형 적용시 경사장 및 경사도 산정에 따라, 유사량이 과소 또는 과대 평가 될 수 있음을 보여준다.

Evapotranspiration (ET) is an important factor while simulating daily streamflow in hydrological models. The LAI (Leaf Area Index) value reflecting the conditions of vegetation generally affects considerably in the estimation of ET, for example, when using FAO Penman Monteith equation. Recently in evaluating the vegetation condition as a fixed quantity, the remotely sensed LAIs from MODIS satellite data are avaliable, and the time series values of spatial LAI coupled with land use classes are utilized for ET evaluation. The 4 years (2001-2004) MODIS LAI data were prepared for the evaluation of continuous hydrological model, SLURP (Semi-distributed Land Use-based Runoff Processes). The model was applied for simulating the dam inflow of Chungjudam watershed ($6661.58\;km^2$) located in the upstream of Han river basin of South Korea. From the model results, the FAO Penman Monteith ET was affected by the MODIS LAIs. Especially for the ET of deciduous forest, the Total ET was 33.9 % lager than coniferous forest for the 3.8 % lager of LAI. The watershed average LAI caused a 7.0 % decrease in average soil moisture of the watershed and 14.3 % decrease of ground water recharge.

최근 국내에서 저해상도 위성영상을 이용한 적설 분포의 추출연구가 융설과 관련된 수문학적 연구에 이용되기 시작하였다. 한반도와 같이 넓은 지역을 대상으로 추출하는 과정에서 대기에 의한 방해가 너무 큰 영상은 구름 아래 지표면의 정보를 얻을 방법이 없어 해당 날짜의 영상을 제외 할 수밖에 없는 문제가 생긴다. 본 연구에서는 센서의 특성과 영상의 촬영 시간, 그리고 촬영 각도가 달라 서로 다른 대기의 영향을 받는 Terra MODIS 위성영상과 NOAA AVHRR 위성영상을 이용하여 각각의 적설 분포를 추출하는 방법을 비교 연구함으로써 영상을 분석하는데 있어 구름의 영향을 최소화 하고자 하였다. 2004년부터 2006년까지 겨울철의 적설이 발생한 기간을 대상으로 총 3개년의 영상을 분석한 결과를 바탕으로 두 영상으로부터 추출된 적설분포의 차이를 우리나라의 충주댐 유역을 중심으로 비교하였다. 밴드별 파장대의 반사 특성을 이용한 MODIS snow cover와 임계값을 선정하여 구하는 NOAA AVHRR는 서로 다른 적설분포를 보였다고 판단되며, 이는 해상도와 영상 합성, snow cover 추출 알고리즘의 차이 및 대기 현상의 영향 등으로 인하여 추출면적 값이 차이를 보이는 것이라 생각된다. 두 영상에 의한 추출면적의 비교분석 결과, 적설분포의 추출에 있어서 두 영상을 서로 절충하여 사용할 수 있다고 판단된다.

본 연구에서는 SLURP 수문모형을 이용하여 미래기후와 예측된 토지이용자료 및 식생의 활력도를 고려한 상태에서 하천유역의 유출 및 증발산량에 미치는 영향을 분석하였다. 경안천 상류유역($260.04\;km^2$)을 대상유역으로 선정하여 4개년(1999-2002) 동안의 일별 유출량 자료를 바탕으로 모형의 보정(1999-2000)과 검증(2001-2002)을 실시하였다. 모형의 보정 및 검정 결과 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.79에서 060의 범위로 나타났다. 미래 기후자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 A1B 기후변화시나리오의 MIROC3.2 hires, ECHAM5-OM, HadCM3 모델의 결과값을 이용하였다. 먼저 과거 30년 기후자료(1977-2006, baseline)를 바탕으로 각 모델별 20C3M(20th Century Climate Coupled Model)의 모의 결과값을 이용하여 강수와 온도를 보정한 뒤 Change Factor Method로 Downscaling하였다. 미래 기후자료는 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 세 기간으로 나누어 분석하였다. 미래 토지이용은 과거 시계열 Landsat 토지이용도를 이용하여 CA-Markov기법으로 예측된 토지이용을 사용하였으며, 미래의 식생정보 예측을 위하여 NOAA/AVHRR 위성영상으로부터 추출된 월별 NDVI(1998-2002)와 월평균기온간의 선형 회귀식을 도출하여 미래의 식생지수 정보를 추정하였다. 모형의 적용결과, 미래기후변화에 따른 연평균 하천유출은 현재보다 최대 2020s는 23.9%, 2050s는 40.7%, 2080s는 39.5% 증가하였다. 봄 강수량 패턴의 변화로 유출량 증가하는 것으로 나타났으며 여름에는 유출량은 감소하고 증발산량은 증가하는 결과를 보였다.

도시배수구역에서 SWMM 모형을 적용할 경우 일반적으로 사용자가 모든 관망을 고려하여 대상유역을 소배수구역으로 세분화하기에는 한계가 있다. 따라서 SWMM 적용시 통상적으로 사용자의 주관적인 판단에 의해 소배수구역 분할이 이루어져 왔다. 특히, 소배수구역의 분할 개수가 커질수록 입력자료의 양이 증가하게 되므로 SWMM 모형의 구축시 작업능률에 많은 영향을 미치게 된다. 그러나 반대로 소유역 분할 개수를 작게 할 경우 유역의 실질적인 유출특성을 반영하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 SWMM을 통한 유출분석의 정확성과 모형의 효율성을 동시에 확보하기 위해서는 적절한 소배수구역 분할에 관한 기준이 필요하다. 이에 본 연구에서는 하도길이에 따른 소배수구역 크기에 관한 허용 가능치를 제안하고자 한다.

침투 트렌치, 투수성 포장, 지하수 양수 등의 모형화가 가능하도록 SWMM 4.4H 버전을 수정하여 개발된 SWMM-GE(Storm Water Management Model-Groundwater Enhanced)는 DOS 버전으로 개발되어 입력과정이 불편하고 출력결과를 다른 그림 소프트웨어로 도시하여 분석하는데 시간이 오래 걸린다. 즉, 사용자 편의환경이 구성되어 있지 않다. 이런 문제를 개선하기 위해 DOS 버전 SWMM-GE의 Windows 버전 사용자 편의환경을 개발 하였다. 먼저 전체 레이아웃을 개발하고 그 틀 아래서 RUNOFF 블록의 전 후 처리 모듈과 실행 모듈을 개발하였다. 레이아웃은 Project, Layers, Map View, Properties, Overview로 구성되었다. 그리고 남가좌 1 유역을 대상으로 개발된 편의환경을 사용하여 입력자료를 구축하고 수행하였다. 개발된 RUNOFF 블록의 사용자 편의환경은 기술자들의 프로그램 접근성과 활용성을 높일 수 있다.

The relative magnitudes of the individual terms of the momentum equation are analyzed and compared by the analytical methods in open channel flow. The temporal variations of each term(local acceleration term, convective acceleration term, pressure force term, gravity force term, and friction force term) are analyzed for the influence factors to runoff expressed by the parameters of the momentum equation, stream slopes and roughness coefficients. The magnitudes of each term vary with the channel characteristics, especially when the roughness coefficients are dominant or for the mild stream slopes the pressure term can not be negligible. As a result of the characteristics of momentum equation in open channel flow, the acceleration terms are very small compared with the other terms. The magnitudes of local acceleration and convective acceleration offsets each other. The peak time of each term except the gravity term coincides with inflection point of the hydrograph rising limb each other.

댐은 사회경제적으로 다양한 편익을 제공하고 있지만, 댐을 철거하자는 많은 NGO와 다른 환경단체들이 주장하는 생태비용의 이유로 최근에 재평가를 시행하고 있다. 댐 건설로 인한 유사의 차단과 첨두 홍수량의 감소는 하천의 장갑화와 유사의 하구이송을 감소시켜 댐 직하류 하천에 영향을 미치고 있다. 이러한 직 간접적인 영향들은 하도 내에 물리적 서식처 형상, 생태학적 연관성, 이로 인해 하천지형학에서의 변화를 초래하게 된다. 댐 운영이 하류의 하도 및 생태계에 미치는 영향 정도를 정량화하는데 있어 기존의 단순한 유황 분석을 통한 갈수량, 저수량, 평수량, 풍수량은 댐으로 인한 하류 하천의 영향을 정량적으로 분석하는 데는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 수문변화를 정량적으로 계산할 수 있는 IHA(Indicators of Hydrologic Alteration) 모형을 이용하여 합천댐 직하류 하천의 수문변화 특성을 분석하였다. 댐의 유입량과 방류량을 비교한 결과, 대체적으로 홍수기(6월$\sim$9월)에는 댐에 의한 유량 조절효과로 첨두량이 감소하였으며, 그 이외의 월 평균유량은 증가하여 유황이 개선되는 경향을 나타났으며, 수문변화율은 댐의 방류량이 유입량보다 작게 나타났다. 본 연구에서 산정된 수문특성 변화 지표는 댐 유역의 치수, 이수, 환경생태적인 변화를 종합적으로 이해하고 적응하는데 있어, 댐 운영을 최적화하거난 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

저수분석(low flow analysis)은 수자원공학에서 중요한 분야 중 하나이며, 특히 저수량 빈도분석(low flow frequency analysis)의 결과는 저수(貯水)용량의 설계, 물 수급계획, 오염원의 배치 및 관개와 생태계의 보존을 위한 수량과 수질의 관리에 중요하게 사용된다. 그러므로 본 연구에서는 저수량 빈도분석을 위한 점빈도분석을 수행하였으며, 특히 빈도분석에 있어서의 불확실성을 탐색하기 위하여 Bayesian 방법을 적용하고 그 결과를 기존에 사용되던 불확실성 탐색방법과 비교하였다. 본 논문의 I편에서는 Bayesian 방법 중 사전분포(prior distribution)와 우도함수(likelihood function)의 복잡성에 상관없이 계산이 가능한 Bayesian MCMC(Bayesian Markov Chain Monte Carlo) 방법과 Metropolis-Hastings 알고리즘을 사용하기 위한 여러과정의 이론적 배경과 Bayesian 방법에서 가장 중요한 요소인 사전분포를 구축하고 이를 비교 및 평가하였다. 고려된 사전분포는 자료에 기반하지 않은 사전분포와 자료에 기반한 사전분포로써 두 사전분포를 이용하여 Metropolis-Hastings 알고리즘을 수행하고 그 결과를 비교하여 저수량 빈도분석에 합리적인 사전분포를 선정하였다. 또한 알고리즘의 수행과정에서 필요한 제안분포(proposal distribution)를 적용하여 그에 따른 알고리즘의 효율성을 채택률(acceptance rate)을 산정하여 검증해 보았다. 사전분포의 분석 결과, 자료에 기반한 사전분포가 자료에 기반하지 않은 사전분포보다 정확성 및 불확실성의 표현에 있어서 우수한 결과를 제시하는 것을 확인할 수 있었고, 채택률을 이용한 알고리즘의 효용성 역시 기존 연구자들이 제시하였던 만족스러운 범위를 가지는 것을 알 수 있었다. 최종적으로 선정된 사전분포는 본 연구의 II편에서 Bayesian MCMC 방법의 사전분포로 이용되었으며, 그 결과를 기존 불확실성의 추정방법의 하나인 2차 근사식을 이용한 최우추정(maximum likelihood estimation)방법의 결과와 비교하였다.

본 연구에서는 Bayesian MCMC 방법과 2차 근사식을 이용한 최우추정(Maximum Likelihood Estimation, MLE)방법 방법을 이용하여 낙동강 유역의 본류지점인 낙동, 왜관, 고령교, 진동지점에 대한 점 빈도분석을 수행하고 그 결과로써 불확실성을 포함한 빈도곡선을 작성하였다. 통계적 실험을 통한 두 가지 추정방법의 분석을 위하여 먼저 자료의 길이가 100인 8개의 합성 유량자료 셋을 생성하여 비교 연구를 수행하였으며, 이를 자료길이 36인 실측 유량자료의 추정결과와 비교하였다. Bayesian MCMC 방법에 의한 평균값과 2차 근사식을 이용한 취우추정방법에 의한 모드에서의 2모수 Weibull 분포의 모수 추정값은 비슷한 결과를 보였으나, 불확실성을 나타내는 하한값과 상한값의 차이는 Bayesian MCMC 방법이 2차 근사식을 이용한 취우추정방법보다 불확실성을 감소시켜 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 실측 유량자료를 이용한 결과, 2차 근사식을 이용한 최우추정방법의 경우 자료의 길이가 감소됨에 따라 불확실성의 범위가 합성 유량자료를 사용한 경우에 비해 상대적으로 증가되지만, Bayesian MCMC 방법의 경우에는 자료의 길이에 대한 영향이 거의 없다는 결론을 얻을 수 있었다. 그러므로 저수량 빈도분석을 수행하기 위해 충분한 자료를 확보할 수 없는 국내의 상황을 감안할 때, 위와 같은 결론으로부터 Bayesian MCMC 방법이 불확실성을 표현하는데 있어서 2차 근사식을 이용한 최우추정방법에 비해 합리적일 수 있다는 결론을 얻을 수 있었다.

기존의 하천은 제방의 직선화와 더불어 홍수량을 신속히 바다로 유출시키는데 하천정비를 목표로 삼고 추진해왔다. 그러나 하천주변의 인구 집중화와 더불어 도시화는 홍수피해에 대한 잠재력을 발전시킴과 동시에 불투수층의 증가로 인해 하천 위주의 홍수방어에 그 한계를 나타내고 있다. 따라서 최근 유역종합치수계획에서는 홍수량을 유역내에 분담시키고자 노력하고 있으며 이러한 노력중의 하나로 천변저류지와 습지를 이용한 홍수제어 방안이 꾸준히 제시되고 있다. 따라서 본 연구에서는 낙동강 본류내에 위치하고 있는 습지와 치수목적으로 계획중인 천변저류지를 고려하여 유역 수문모델링 SWAT모형을 이용하여 유역내에서 발생하는 홍수량 저감효과를 분석하였다.

본 연구에서는 또한 지역별로 평균적인 강우사상의 강우량과 해당 지역의 유역수문상황을 대변할 수 있는 두 가지 매개변수(지면 저류고 및 CN값)을 이용하여 유출포착곡선을 직접 합성할 수 있는 방법론을 제공하고 있다. 본 연구에서는 제안한 방법은 강우-유출 관계를 국내에서 가장 일반적으로 적용되고 있는 SCS 유출곡선법을 고려함과 동시에 복잡한 토지이용특성을 가진 우리나라의 도시배수분구에의 적용 시 보다 객관적인 설계가 이루어질 수 있도록 하였다.

본 연구에서는 경기도 설마천 지역에 위치한 독립사면에서 토양수분을 연속측정한 결과를 분석하였다. 관측망의 설계를 통하여 선정한 위치에 탐침을 매설하고 공간적인 분포를 가진 시계열 형태의 데이터를 10cm 깊이에서 수집하였다. 전이함수 모형을 사면에서의 토양수분 전이과정에 대응하고, 이를 실제 측정한 데이터에 의해서 분석한 결과와 비교해 보았다. 전이 함수 모형은 강우 데이터를 입력변수로 하고 토양수분 시계열 데이터를 반응 변수로 하여 전개하였고, 시계열 모형의 전개는 크게 자료전처리, 모형구조의 규명, 모수추정, 모형진단 등의 과정을 통해서 적합한 모형을 도출하였다. 산지 사면에서의 토양수분을 전이함수에 의하여 전개한 모형은 토양수분의 깊이별 변화와 지형적 분포 양상에 따라 특색을 나타내었다. 또한 2003년 가을과 2004년 봄의 전이함수 모형 추정을 통하여 계절별 특성이 나타남을 알 수 있는데, 봄의 토양수분의 분포는 가을의 토양수분에 비하여 큰 변동성과 고차항의 반응양상을 보인다. 본 연구는 전이함수를 이용한 토양수분의 시계열 분석이 사면에서의 토양수분 변동특성을 지형적, 계절적 특성과 연계하여 이해하고 특성화하는 과정의 적절한 도구가 될 수 있음을 보여주고 있다.

토양수분은 지표수의 유출과정을 설명하는 과정에서 중요인자이며, 생태수문학의 핵심변수이자 기상모형의 결정적인 입력변수이다. 또한 토양수분의 공간적 시간적 특징들은 강우 및 지하수와 토양수분간의 순환 구조를 규명하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 산지사면의 토양수분을 체계적으로 측정하는데 필요한 시스템의 구축을 위한 기초조사 및 사전분석에 대한 연구를 수행하였다. 우수한 토양 수분 측정 장비인 TDR 장비 매설에 앞서 대상유역 선정에 대한 여러 가지 고려사항을 검토하고 수치지형 분석 등을 통한 사전분석을 실시하였다. 대상유역을 선정하기 위해서는 대상유역의 자료획득의 용이함, 지정학적, 시스템 운영적 측면에서의 가용성, 그리고 정밀측량 및 부수적요인 등 여러 요소의 고려가 요구된다. 본 연구에서는 경기도 파주시 적성면 설마리의 설마천 유역내 감악산 범륜사 우측 산지 사면을 측정대상 사면으로, 지정학적 위치, 식생분포, 지질구조 및 심도 등의 토양특성의 고려를 통해서 선정하였다. 또한 대상 사면에 흐름 발생 및 분포를 계산하기 위해서 대상사면의 지표 및 기반암 표고를 정밀 측량하였으며, 기반암 또는 풍화대까지의 깊이를 실측하여 지표면 및 지하면의 수치지형 모형을 구축하였다. 이를 대상사면 및 지하면에 대하여 표고수치지형모형(Digital Elevation Model:DEM)으로 도식한 후 흐름 발생 공간 분포를 계산하였다. 흐름발생공간분포예측은 단방향 알고리즘, 다방향 알고리즘, 흐름 분배 알고리즘 그리고 다중무한방향 알고리즘을 사용하여 지형인자인 기여사면적과 지형습윤지수를 계산하였다. 각 분배알고리즘의 의해 도출된 지형인자들로 인한 흐름발생 공간적 분포특성을 비교하였다. 이는 합리적인 토양수분 측정시스템을 구축하는데 중요한 의사결정 수단으로 판단된다.

The goal of this research is to apply the neural networks models for the disaggregation of the pan evaporation (PE) data, Republic of Korea. The neural networks models consist of the support vector machines neural networks model (SVM-NNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM), respectively. The SVM-NNM in time series modeling is relatively new and it is more problematic in comparison with classifications. In this study, The disaggregation means that the yearly PE data divides into the monthly PE data. And, for the performances of the neural networks models, they are composed of training, cross validation, and testing data, respectively. From this research, we evaluate the impact of the SVM-NNM and the MLP-NNM for the disaggregation of the nonlinear time series data. We should, furthermore, construct the credible data of the monthly PE data from the disaggregation of the yearly PE data, and can suggest the methodology for the irrigation and drainage networks system.

The water level data sets among hydrologic observation data are correspond to the hydraulic head for each observation point and determine flow direction. The level difference among reservoir, river, and groundwater determines groundwater flow direction, just like water flows in the downstream direction because the water level of upstream point is higher than that of downstream point. We can analyze the relationship among the components in hydrologic cycle by comparing the water level differences. This research dealt with the data from Nakdong river watershed in Gyungsangnam-Do. Three data group are used for the analysis and onr group is composed of reservoir, river, and groundwater data sets. The data sets are closely(within 10 km) located in the interested area.

본 연구는 강우의 자료년수가 부족하거나 미계측 지점에서의 확률강우량 산정을 위하여 충분한 강우자료가 확보된 지점들의 강우분석을 수행하였다. 30년 이상의 강우기록을 보유한 기상청 산하 57개 강우관측지점에서 12개 지속기간에 대한 연최대치 강우자료를 대상으로 확률분포형 분석을 실시하여 대표확률분포형을 선정한다. 지점별 지속기간의 대표확률분포형 모수를 확인하고 이를 도시하여 국내 전역에 대한 확률분포 모수선도를 작성하였다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 전국 57개 지점에 대한 강우분석 결과, 적용한 16개 분포형 중에서 GEV 분포의 적합도가 가장 우수한 것으로 나타났으며, GEV 분포의 모수를 이용한 지속기간별 확률분포 모수선도를 제시하였다. 둘째, 확률분포 모수선도를 이용한 확률강우량과 기존 연구결과의 확률강우량과는 차이는 대부분 기존 연구보다 과다 산정되게 발생하였다. 셋째, 확률분포 모수선도의 활용으로 기존의 연구에서 산정하기 어려웠던 미계측 지점에서의 확률강우량을 보다 편리하게 구할 수 있었으며, 기존의 연구와 비교하였을 때 산정된 확률강우량의 편차가 적어 미계측 지점에서의 확률강우량 산정 시 효율적인 방법이 될 수 있을 것이다.

본 연구에서는 유역유출예측시스템인 RRFS(Rainfall Runoff Forecasting System)를 이용하여 금강유역에 대해 기법별 월단위 유출예측을 수행하였다. 적용된 유출예측기간은 '07년 1월부터 12월까지이며 월단위로 유출예측이 수행되었으며, 유출예측 검증을 위한 주요지점으로는 금강유역 내에 있는 용담댐 지점, 대청댐 지점 그리고 공주지점이다. 본 연구에 적용된 유출예측기법으로는 1) 과거 관측 월유출량 자료를 이용한 유출량 예측 기법, 2) ESP 기법을 통한 유출량 예측 기법, 3) 기상전망을 고려한 ESP 유출량 예측 기법, 4) 기상수치예보 자료를 이용한 유출량 예측 기법이다. ESP 기법에서는 통계분석을 통해 얻어진 월별 ESP 확률분포를 이용하여 '02년부터 '07년까지 과거 실측 월별 유출량에 대한 ESP 확률범위를 결정하였으며, 이를 이수기(1월$\sim$6월 그리고 10월$\sim$12월)와 홍수기(7월$\sim$9월)로 분리한 후 각각에 대한 ESP 확률값을 최종적으로 결정하여 유출예측에 적용하였다. 또한 기상전망을 고려한 ESP 기법에서는 기상청에서 제공하는 강수전망(N:평년, A:많음, B:적음)에 대한 정보를 고려하여 ESP 확률을 결정하여 유출예측을 수행하였다. 그림 1과 2는 예로서 4월과 10월에 대해 예측기법에 따른 주요지점별 유출예측결과를 비교한 것이며, 기법별 유출예측결과에 대한 비교분석결과 전반적으로 기상전망을 고려한 ESP 유출량 예측기법이 가장 우수한 것으로 나타났다.

RRMS는 RRFS에 의해 모의된 소유역 및 지점에 대한 유출량과 관측유출량 및 강우량에 대한 상호관계를 물관리를 위한 운영자의 의사결정 보조 도구로 활용하고자 한다. RRMS는 강우, 유출, 용수부분으로 구분하여 소유역 및 지점별 면적 강우량과 유출량에 관한 분석으로 구성되어 있다. RRMS 구성의 기본 요소는 강우량과 유출량의 분석을 위해 사용된 지표인 강우비와 유출비로 하였다. 이들 지표는 해당월평년과 해당월에 대한 값의 비로 하였다. 강우비와 유출비의 변화에 의해 소유역 및 지점의 유출상황을 판단할 수 있으며 이에 따른 의사결정에 도움이 될 것으로 판단된다. RRMS의 최종적인 목적은 현재 한국수자원공사 수자원연구원에서 생산중인 유출월보의 콘텐츠인 SMI 지수, 용수이용량, 월별유출량, 지점별 강우-유출 현황을 원활하게 생산 할 수 있도록 지원하는 것이다.

국내의 유역은 대부분 상류부는 산지 하류부는 평야지로 구성되어 있으며, 산지가 많은 유역에서는 일정기간 동안 내린 강우량이 시 공간적으로 매우 다르다. 특히 최근에는 국소지역에 강우가 집중하는 특성을 보이고 있기 때문에 한 유역에서도 지역적으로 많은 양적 차이를 보이고 있어 유역평균강우량은 강우관측소의 공간적 분포 및 밀도에 따라 크게 달라질 수 있다. 따라서 정확한 유역평균강우량을 산정하기 위해서는 한유역에 강우관측소가 고루 분포되어 있고 밀도가 높아야 가능하며, 유출률 역시 보다 정확히 산정할 수 있다. 또한 정확한 유출률 산정은 하천에서 직접 측정된 유량자료 및 수위-유량관계곡선의 적정성을 평가할 수 있게 한다. 따라서 본 연구에서는 섬진강 유역을 대상으로 강우관측소의 공간분포 및 밀도에 따른 유역평균강우량과 유출률 변화를 검토하였다. 유역평균강우량을 산정하기 위해 강우자료는 섬진강 유역 내 외에 위치한 기상청 및 건교부 강우관측소의 강우자료를 이용하였다. 하천 유출량은 2007년에 섬진강에서 유량측정이 실시된 3개 지점의 수위-유량관계곡선식을 이용하여 산정하였다.

이상기후기간동안 유역의 수문 변화는 강수변화와 기온변화 등 복합적인 상관관계에 의하여 나타난다. 우리나라 지역의 최근 강수변화는 연 강수량의 증가 추세를 보이나 기온 또한 상승하므로 강수효율의 연변화, 월변화 및 지역 변화특성의 분석이 필요하다. 본 연구에서는 강수변화와 기온변화의 상관관계로 나타나는 월강수량을 월 증발량으로 나눈 P-E비 즉 강수효율을 분석하였다. 이상기후기간과 평년에 대한 강수효율 분석 결과 강수량의 영향이 지배적이고 기온이 강수효율에 미치는 영향은 미미하다 하겠다. 일반적으로 연 강수효율은 엘리뇨>평년>라니냐기간 순으로 나타난다. 이러한 일반적 특성과 달리 도시화된 서울과 인천지역의 연강수효율은 기후에 따른 차이를 발견할 수 없으나 연 강수효율과 달리 월 강수효율변화는 매우 큼을 보였다. 고도 200m 이상인 점과 섬이라는 지역 특성으로 인하여 울릉도는 평년>라니냐>엘리뇨라는 타 지역과 상반된 강수효율 분포를 보였다. 남부지역으로 갈수록 엘리뇨해의 강수효율이 높은 것으로 보아 엘리뇨의 영향을 더 많이 받는 지역은 북부지역 보다는 남부지역 이라는 것을 알 수 있다. 엘니뇨해의 7, 8월의 강수효율이 높게 나타났으며 이는 엘니뇨해의 7, 8월의 강수량이 많다는 것을 의미한다. 또한 엘리뇨 기간 9, 10월 강수 효율은 평년에 비하여 낮게 나타났다. 라니냐해의 강수효율 분포를 살펴보면 6, 9월에 강수효율이 높게 나타났으며 11, 12월 강수효율이 평년에 비하여 낮게 나타났다. 서울, 강릉, 울릉, 부산, 광주, 여수, 제주지역의 강수효율이 타 지역에 비해 높게 나타났다. 서울, 부산, 광주 지역은 고도의 도시화로 인해, 강릉, 울릉도, 여수, 제주 지역은 해양과 인접한 지형적 특성 때문이라 판단된다. 강수효율 또한 강수량이 집중되는 5월부터 8월까지 증가하는 것으로 나타났다. 나머지 달은 대부분 감소하는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 SWAT 모형의 국내 적용을 위해 농촌용수지구의 수문관측자료를 이용하여 입력자료를 구축하고, 기존 유출량 산정모형과 산정결과를 비교하였다. 모형을 적용을 위한 대상지구는 경기 평택, 용인에 위치한 이동저수지를 포함하는 용남용수구역을 선정하였다. 본 대상지구는 2001년 이후 농업지역의 수문관측을 위해 계측망을 설치하고 운영하고 있는 지구로써 저수위, 하천수위, 강수량 등의 관측을 실시하고 있다. 모형의 입력자료는 기존의 GIS 자료와 대상지구에서 관측된 강수량 자료를 이용하여 구축하였고 증발산량 산정에 필요한 다른 기상자료는 인근 수원측후소의 자료를 수집하고 있다. 모형을 통해 산정된 유출량은 덕성교, 재인교, 묵방교, 미산교의 네 지점에서 측정한 유량자료를 이용하여 비교하였다. 농업지역에서 저수지 운영 및 공급량 산정을 위해 많이 쓰이는 HOMWRS 모형과 비교한 결과 평균유출량이 덕성교 지점의 경우 1,651천$m^3$, 묵방교는 619천$m^3$이며 HOMWRS의 경우 덕성교 3,155천$m^3$, 묵방교 885천$m^3$로 각각 산정되었고, 이 지점의 실측 유출량은 덕성교 3,500천$m^3$, 묵방교 1,610천$m^3$로 실측값의 47%, 38%로 각각 산정되어 총유출량은 큰 차이를 보이고 있다. SWAT 모형으로 일별 장기유출량을 추정한 결과 저수지가 설치되어 있지 않은 미산교, 묵방교에서의 일별, 월별 장기유출량은 실측치와 매우 가까운 값을 보였다. 그러나 상류지점에 저수지가 설치되어 있어 저수지의 영향을 받고 있는 덕성교와 재인교에서의 장기유출량은 관측값과 유사한 경향을 보이고 있으나 실측값과는 차이를 보이고 있었다. 이는 저수지 및 관개수량의 환원수량 등을 고려하지 않은 채 유출량을 산정한 결과로 SWAT 모형의 관개지구에 적용을 위해서는 저수지의 영향, 환원수량 및 관개용수 공급에 대한 고려가 필요하다.

지속시간과 생기빈도에 따른 홍수량 산정은 여러 수문분야 적용에 있어 매우 유용하며 홍수관련 설계인자를 첨두홍수량 중심에서 지속시간에 대응하는 홍수량으로 확장할 필요가 있다고 하겠다. 본 연구에서는 한강유역 관측 홍수량의 홍수량-지속기간-빈도 분석을 위하여 샘플지역인 한강대교와 여주 지점의 수위자료와 수위-유량 관계식을 사용한 유출량 자료를 활용하여 경험적 QdF곡선과 이론적 QdF모형을 제시하였다. 지속시간에 따른 분석을 위하여 이동평균자료를 사용하여 획득된 지속기간별 연 최대홍수량 자료를 추출하였다. 한강대교 QdF 곡선의 변동특성은 지속기간과 재현기간이 증가함에 따른 최대홍수량 변화폭이 크게 증가하지 않음을 나타내고 이는 한강대교 지점의 유량이 대표하는 유역이 매우 크며 상류의 댐에 의한 홍수통제 등 인위적 영향에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 유역 환경변화로 인한 자료 특성변화에 대한 영향 분석을 위하여 댐건설 전후를 분리한 자료를 이용한 QdF 곡선을 작성, 분석하였다. 댐 건설 전후 강수 자료 자체의 특성 변화와 댐 건설 후 자료기간의 한계를 가짐에도 불구하고 분석결과 댐건설 전후 자료에 대한 QdF 곡선은 댐건설로 인한 유출량 영향 파악을 가능케 하였다. 여주 지점의 QdF 곡선은 지속기간과 빈도변화에 따른 변화양상이 대상 지역 계획홍수량을 넘어서는 자료가 많음을 보였다. 이는 유출량 산정을 위해서 제시된 수위-유량 관계식의 적용범위를 넘어서는 값의 발생으로 인한 인위적인 조정에 기인한 것으로 판단된다. 그러므로 지점별로 분석자료의 타당성 및 정상성을 점검하고 자료에 타당한 개선된 QC과정이 필요함을 알 수 있다. 충주댐 건설전후의 여주 지점 QdF 분석 결과는 특히 댐 건설 후 QdF 곡선의 변화 양상은 댐 건설 후 자료에 대한 새로운 형태의 이론적 QdF모형 제시가 필요함을 보여주었다.

우리나라는 기상이변에 따른 게릴라성 집중호우의 빈도 및 강우량이 해가 거듭할수록 증가함에 따라 이로 인한 피해지역의 범위 및 피해액이 계속 증가하고 있는 실정이다. 이에 국가 및 각 연구기관들은 전국의 자연유역 및 도시유역에 대해 홍수범람의 예상지역 및 대피지도 작성 등을 통해 재해에 대한 사전 피해예방및 보험제도 등으로 그 피해를 경감하고자 각종 사업 및 연구를 활발히 진행하고 있다. 이러한 연구에 주로 이용되는 것이 지리정보시스템(GIS)으로서, 기존 수작업 과정 등을 통해 소요되는 많은 시간과 비용적 투자를 획기적으로 줄이면서도 보다 정밀도 있는 홍수범람지도를 작성하는데 크게 이바지 하고 있다. 하지만 강력하고 광범위적인 기능의 GIS 프로그램에 대한 이해 및 원시자료의 부족과 이 자료들을 이용한 실제 지형 구축 및 편집 등의 어려움으로 GIS를 이용한 홍수범람해석은 여전히 실무에서 널리 적용되지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 실무적 적용성 및 범용성을 고려하여 자연유역이 대부분 포함되는 지방2급 고부천 유역을 대상으로 최근 토목 전반의 평면적 2D설계 개념에서 입체적 3D설계로 변화하는데 중요한 역할을 하고 있는 Autodesk사의 Civil 3D를 이용하여 수치지형도 및 측량데이터 등 다양한 원시자료로부터 실제 지형과 매우 유사한 3D 지형을 구축하고, Civil 3D의 3rd Party 프로그램인 Engineered Efficiency사의 EE HEC-RAS Tool을 이용하여 하천정비 기본계획 및 소하천정비 종합계획 등 실무에서 홍수위 계산에 가장 많이 이용되는 1차원 수치모형인 HEC-RAS와 전 후처리를 연계함으로서 빈도별 홍수위에 따른 홍수범람 수심 및 범람지역 등을 산정하였다. 본 연구는 실무 설계에서 가장 많이 이용하는 Autodesk 프로그램의 적용을 통해 기존 GIS개념 및 프로그램의 이해부족과 편집의 어려움을 해소하여 실무적 홍수범람해석에 시간적, 비용적 효율성을 높이고 기존 수작업의 오류를 보완함으로서 보다 정밀한 홍수범람해석 및 치수경제성 분석에 도움이 될 것으로 판단된다.

본 연구는 설마천 시험유역의 신뢰성 있는 수문자료를 지속적으로 수집하여 정확한 물순환 과정을 규명하는데 있다. 2007년에도 지속적인 수문조사로 자료의 품질 향상을 위한 관측기기의 유지관리와 수집된 자료를 이용하여 산지 소유역의 강우-유출 특성 분석을 수행하였다. 시험유역에서 생성된 자료는 6개 우량관측소의 우량자료, 2개 수위관측소의 하천수위 및 지하수위, 유량 측정성과, 부유사량, 수질 자료, 1개 기상관측소의 기상자료 등이 있으며, 이로부터 산정된 유역평균우량과 유량자료 등이 있다. 조사자료와 가공자료는 10분, 1시간, 1일 자료로 구성하여 데이터베이스화하여 일반 사용자가 손쉽게 이용할 수 있도록 하였다. 실시간 전송장비와 설마천 시험유역 홈페이지로 구성된 자료제공시스템을 통해 실시간으로 자료를 제공하고 있으며, 확정된 자료는 신청을 통해 일반에게 제공하고 있다. 조사된 강우-유출 자료를 이용하여 강우 시.공간 분포 특성, 유출률 분석 등 기본적인 강우 및 유출 특성을 분석하였다. 또한, 유량측정성과의 불확실도를 분석하여 측정한 유량자료의 정확도를 검토하였으며, 유량자료의 정확도를 개선하기 위하여 유량정보시스템을 구축하였다. 설마천 시험유역에서 축적된 수문자료는 자료의 공유를 통하여 자료의 검증을 확보함과 동시에 시험유역의 연구성과가 수자원 개발 분야에 활용될 수 있도록 안정적인 자료확보와 수문조사 기술개발을 위한 기반 구축이 지속적으로 필요하다.

강원도 남부(영월)와 충북 제천, 단양 등지에 널리 분포하는 석회암에서 유래된 토양은 점토 및 철분함량이 많은 식질계 토양이며 pH와 염기포화도(Base Saturation)가 높은 붉은색 토양이다. 이 토양은 식양질과 식질 등의 세립(細粒)질로만 구성이 되어 있고 자갈이 있는 토양으로 분류된다. 따라서, 토양의 침투 및 투수속도가 우리나라 토양의 주 모재인 화강암이나 화강편마암 유래 토양과는 다른 양상을 보인다. 본 연구는 세립질 특성을 보이는 석회암 유래 토양의 지표면에서의 침투속도와 토양층위별 투수속도를 측정해 복잡하게 세분되어 있는 토양의 종류를 수문학적인 목적에 따라 단순화하기 위해 만든 수문학적 토양유형을 분류하고자 하였다. 실험을 위해 이용된 토양은 과림, 모산, 장성, 마지, 안미, 평안통의 6개 토양이었고 장력 침투계(Disc tension infiltrometer)와 투수속도 측정계(Guelph permeameter)로 침투 및 투수속도를 측정했다. 현장측정 이후 추정식의 개발을 위해 토양층위별로 시료를 채취하여 실험실조건에서 입도분포, 유기물함량을 측정했다. 토양통별 침투 및 투수속도를 측정한 결과는 유기물 층이 존재하는 과림통은 공극이 많고 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 존재해 전체적으로 침투 및 투수속도가 빠른 특성을 보여 수문유형을 A로 분류되었다. 모산통은 토층 내에 자갈함량이 아주 높고 투수속도가 다른 토양에 비해 월등히 빠른 특성을 나타냈으나 50cm이내에서 암반층이 존재하는 관계로 수문유형이 C로 분류되었다. 토층이 깊지 않은 장성통은 토층 내에 나무 및 식물뿌리가 많고 암석노출지가 존재해 침투속도가 빠름에도 불구하고 C 수문유형으로 분류됐다. 자갈이나 잔돌이 많은 마지통은 잔자갈이 존재하고 침투나 투수속도가 빠른 편으로 A유형이었다. 논으로 사용되는 안미통은 다른 석회암 유래토양에 비해 토층이 깊은 편이며 석회암 충적층에서 유래된 토양으로 선상지 및 곡간지에 분포한다. 관개된 상태에서 로타리 작업에 의해 표토의 특성이 교란되는 논으로 이용되는 특성 때문에 침투 및 투수속도는 느려 C유형으로 분류됐다. 잔돌이 존재하는 평안통은 석회암 붕적, 퇴적층으로부터 유래된 토양으로 산록경사지 및 선상단구에 분포하며 표토층인 A층에서 중입상구조를 보이며 공극이 많고 작물뿌리가 매우 많아 침투속도는 빠르나 B층에서는 점토 함량이 감소했다 증가하면서 토성이 급격히 바뀌는 특성을 나타내 투수속도는 느린 값을 보였으나 수분학적 토양유형은 B유형으로 분류됐다.

실측범위 이상의 수위에 해당하는 유량을 산정하기 위해서는 적절한 고수위 외삽 수위-유량관계곡선식의 추정 기준 및 방법이 필요하나 분석을 위한 측정 자료가 절대적으로 부족하고 이에 대한 폭넓은 연구가 미흡하여 실무에서 적용하기에는 많은 어려움이 있었다. 따라서 본 연구를 통하여 정확한 고수위 외삽 수위-유량관계곡선식의 작성을 위한 새로운 방법을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 방법을 다양한 경우의 실제 하천에 적용하여 그 타당성 및 적용성을 검증하여 보았고, 기존의 Stevens방법과 비교했을 때 매우 정확하고 안정적인 외삽곡선식을 추정할 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은 기존 방법들에 비해 외삽곡선식 추정을 위해 요구되는 자료의 양이 적은 반면 정확도는 높아 실무적용 시 매우 활용성이 높을 것으로 판단된다.

정확한 유량산정은 수자원 연구에서 기초가 되는 자료를 생산한다는 관점에서 홍수 및 가뭄관리에서 매우 중요한 부분이라 할 수 있다. 국내에서 유량측정의 정확성을 높이고자 진보된 계측기의 개발 및 분석 방법에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 일반적으로 유량을 추정하기 위해서 특정단면에서의 수위를 측정하여 이를 수위-유량 관계곡선을 통해서 유량으로 환산하게 된다. 즉 수위-유량 관계를 측정한 후 이를 회귀분석 방법으로 내삽 및 외삽을 실시하여 유량을 추정하게 된다. 그러나 수위-유량 관계곡선에서 저수위와 고수위를 하나의 곡선식으로 하게 되는 경우 정도가 낮아지게 되므로 많은 경우에 있어서 저수위, 고수위를 각각의 곡선으로 구하여 사용하고 있다. 이러한 경우 정량적으로 변곡점을 구하기보다는 경험적으로 저수위와 고수위를 구분하고 있으며, 수위-유량 관계를 회귀식에 의해서 추정하게 되므로 이에 대한 불확실성 또한 정량화할 필요가 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 불확실성 분석과 함께, 저수위-고수위를 정량적으로 구분할 수 있는 Hierarchical Bayesian 방법을 도입하여 수위-유량곡선식을 유도하고자 한다.

수공구조물 설계에 있어 가장 중요한 기준이 되는 확률강우량은 기존에 발생한 시간강우와 일강우 자료를 이용하여 지속시간별 연최대치 계열을 빈도해석하여 수행하고 있다. 현재 기상청에서 제공하는 강우자료는 00시 00분부터 01시 00분까지 누적된 강우량을 01시 강우량으로 제공하고 있다. 이는 한 호우 사상에서 총강우량은 동일할지 모르지만, 강우의 발생별 시점, 종점 및 누적 강우량은 다르게 산정된다. 이와 같이 확률강우량 산정시 고정시간 강우자료를 수문학적 의미인 임의 지속시간별 강우량자료로 변환이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 37개 지점의 1분 단위 강우 관측자료를 이용하여 고정시간별 연 최대치 계열과 임의 지속시간별 연 최대치 계열을 추출한 후 두 자료에 따른 지속시간별 환산계수를 산정하였으며, 기존에 산정된 환산계수와 비교 분석하였다.

본 연구에서는 국내 30년 이상 강우자료를 가지고 있는 61개 지점 중 신뢰성 있는 분석을 위하여 지역적 분포를 고려한 12개 주요 지점의 강우자료를 이용하여 최근에 빈번하게 일어나고 있는 극한강우의 변동양상을 분석하였다. 분석은 세 가지 방법으로 실시하였다. 첫 번째 방법은 특정 기준치 이상의 초과횟수를 산정하여 변동양상을 분석하였고, 두 번째는 일정기간씩 나눠 과거부터 현재까지의 변동양상을 살펴보았다. 마지막으로 전 지점에 대해 기법별로 변동성 및 경향성 분석을 하였다. 우리나라의 일강수량의 특성을 보면 강우발생빈도는 과거에 비해 큰 변화는 없으나 중호우 사상 이상에서는 서서히 증가하다 급격하게 증가하는 경향을 보이고 있다. 또한 기간별로 변동추이를 살펴본 결과 과거보다 최근 들어 급격하게 증가하는 것을 알 수 있고, 변동성 및 경향성 분석결과 일부 지역에서 변동양상이 있는 것으로 분석 되었다.

본 연구에서는 한강의 중요한 관측지점인 한강대교(구 인도교)지점에서 관측된 연최대치 홍수량을 자료를 이용하여 홍수빈도해석을 수행하였다. 홍수빈도해석을 위하여 확률분포형을 가정해 적합도 검정을 통해 최적 분포형을 선정해 확률홍수량을 산정하는 매개변수적 빈도해석과 원자료에 핵함수를 적용하는 비매개 변수적 빈도해석을 통해 각각 산정한 확률홍수량을 비교하였다. 비매개변수적 빈도해석을 위해서는 변동핵 밀도함수를 적용한 Modified Cauchy 핵밀도함수와 Sheater & Jones Plug-In 광역폭 결정 방법을 이용하였다. 따라서 본 연구에서 분석한 확률홍수량과 한강대교 지점의 계획홍수량의 비교를 통해 현재의 계획홍 수량의 적정성을 평가하였다.

태풍은 주기적으로 우리나라를 내습하여 막대한 피해를 유발시키고 있다. 이러한 태풍사상은 적도지방에 서 발생하여 북진하면서 우리나라에 호우와 강풍으로 인한 인명 및 재산의 많은 손실을 유발시킨다. 1961년부터 2005년까지 우리나라를 내습한 태풍의 개수는 143개로 연평균 3.09회 내습하며, 각 태풍이 우리나라에 영향을 끼치는 기간은 평균적으로 109시간에 이르고 있다. 따라서 본 연구에서는 태풍 사상이 우리나라를 통과하는 동안에 발생한 강수량에 대하여 변동성 및 경향성 분석을 수행하였다. 분석 결과에서 태풍사상으로 인해 발생하는 강수량은 많은 지점에서 변동이 발생한 것으로 나타났으며 그 크기가 과거에 비해 증가한 것으로 나타났다. 그러나 경향성 분석에서는 뚜렷한 결과를 나타내지 못하였다. 따라서 우리나라에 내습하는 태풍의 세기는 증대되었으며, 그 변동폭도 증가하였다. 그러므로 앞으로의 태풍에 의한 극한강수를 대비할 필요성이 있는 것으로 사료된다.

최근 기상이변 및 이상기후로 인해 예상치 못한 극치사상이 빈번하게 발생하고 있으며, 이로 인한 수자원관리 측면에 있어 많은 어려움을 겪고 있다. 특히 집중호우나 태풍 사상과 같이 단 시간 내에 많은 양의 강수량을 동반한 경우 댐과 같은 대형 수공구조물의 파괴로 인해 인명 및 재산피해의 가능성을 증가시키고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라에 발생하는 시간강수량에 대한 평가를 하기 위해 우리나라에 발생하는 시간강수량과 수문기상인자인 해수면 온도 및 습윤지수와의 상관관계 분석을 통해 수문기상인자가 우리나라 강수량에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 우리나라에 발생하는 극한강우를 발생 원인별로 태풍 사상과 집중호우 사상으로 구분하여 수문기상인자와의 상관성 분석 결과를 바탕으로 Empirical Simulation Technique 기법을 적용하여 집중호우와 태풍으로 발생하는 강우의 특성을 평가하였다.

제주도는 연평균 강우량이 1,975mm에 달하는 우리나라 최대의 다우지역이며 투수성이 좋은 다공질 화산암류 및 화산회토로 이루어져 있어 총 강우량의 48.5%에 이르는 빗물이 지하로 침투하여 대부분의 하천들은 건천을 이루고 있다. 제주도의 143개 하천 중 6개의 하천을 제외한 전 하천들은 건천의 형태를 이루고 있어 지표수의 발달이 매우 빈약하다. 본 연구에서는 장기 강우-유출 모형인 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 적용하여 제주도 주요하천의 유출량을 산정하고자 한다. 143개 하천 중 제주도 동부유역의 천미천과 북부유역의 외도천을 연구대상유역으로 선정하여 SWAT 모형을 적용하였다. 연구 대상유역에 대한 SWAT 모형의 입력자료인 수문 기상자료(Precipitation, Solar Radiation, Wind Speed, Climate, Humidity)와 지형자료(DEM(Digital Elevation Model), Land Use, Soil Type)를 구축하였으며, 동시에 모형의 보정 및 검증을 위하여 천미천 외도천 유역의 실측 유출자료를 수집하여 정리하였다. 모델의 입력자료를 구축하고 SWAT 모형을 이용하여 천미천 외도천 유역의 유출 모의를 하였고, 유출 모의 결과를 바탕으로 하여 수문관련 매개변수들의 민감도 분석을 하였으며, 민감도 분석을 통하여 보정을 수행하였다. 보정을 수행한 결과를 바탕으로 하여 천미천 외도천의 유출모의 결과를 분석하였으며, 향후 제주도에 필요한 연구결과 활용방안에 대하여 검토한 이상의 결과들로부터 제주도 하천에 대하여 SWAT모형을 적용한 결과 장기 일 유출량 모의에 대하여 전체적으로 우수한 결과를 보이고 있다. 향후 많은 보다 많은 유출량 자료를 확보하여 본 연구의 결과와 비교 검정하여 SWAT 모형을 구축한다면 제주도 하천의 장기 일 유출량 모의를 할 수 있을 것이라 판단된다.

지표수-지하수 통합모형인 SWAT-MODLFOW는 토양수가 침루과정을 거쳐 지하수로 유입되는 일방향 구조를 갖고 있어 지하수위 상승 및 하강에 따른 토양수량, 침루량, 중간유출량 등 수문성분량의 변화를 고려할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 지하수위 변화에 따른 토양수의 분포양상 변화를 고려할 수 있도록 토양수-지하수간의 연결 구조를 양방향으로 개선하여 두 영역간의 연결성을 강화하였다. 지하수위가 상승할 경우 토양대와 지하수대간의 중첩 영역이 생기게 되는데, 이 중첩 영역을 지하수대로 간주하여 영역 내 흐름거동이 지하수 유동 메커니즘을 따르는 토양수-지하수 결합루틴을 새롭게 제시하였다. 이 결합루틴은 지하수 상승, 하강에 따라 토양수대의 두께가 변하는 가변 토양층 방식(variable soil layer method)으로 계산을 수행할 수 있도록 코드를 구성하였다. 개선된 SWAT-MODLFOW 모형을 무심천 유역에 적용하여 토양수와 지하수간의 상호작용을 해석하고 하천저지대와 같이 지하수위 상승지역에서의 수문성분량의 분포를 보다 현실적으로 구현할 수 있음을 입증하였다.

본 연구의 목적은 대청댐 수문방류에 의한 하류 주요지점까지의 방류수 도달시간을 검토하여 수문방류에 따른 홍수피해 예방 및 방류 증가 등 홍수조절업무에 만전을 기하고자 함이며, '06년 홍수기 대청댐 수문방류량에 의한 하류 주요 수위국 지점별 수위상승과의 연관성을 가지고 하류 홍수도달시간을 실측, 산정하고 기존 도달시간 산정 자료의 신뢰성을 검토하고자 한다. 도달시간 산정방법은 평균유속 상승에 따른 검토, 하류 수위상승 기점에 따른 검토, 수리학적 홍수추적에 따른 검토(FLDWAV, LOOPNET, HEC-RAS, Muskingum), 수문학적 홍수추적에 따른 검토(Progressive lag method)을 시행하고자 한다.

본 연구에서는 대표적인 준분포 장기유출모형으로 널리 쓰이는 SWAT-K와 HSPF를 이용하여 충주댐유역을 대상으로 2000년부터 2006년까지의 총유출량 산정을 산정하고, 두 모형간의 총 유출량 차이를 분석하기 위해 증발산량, 지표유출량, 중간유출량, 기저유출량 등 각 수문성분별 모의결과를 비교하고, 모형별 유출특성을 분석하였다. 모의기간 연평균 유출량은 SWAT-K는 관측치에 비해 약 2%과다, HSPF는 약 3% 과소하게 모의되었고 모형의 적용 타당성을 가늠할 수 있는 결정계수는 SWAT-K가 0.78, HSPF가 0.88로 나타났다. 수문성분별로 모의치를 비교한 결과 중간 유출은 SWAT-K가, 지하수유출은 HSPF가 크게 산정되는 등 수문성분별 크기에 차이를 드러냄에 따라, 각 모형에서 수문성분을 도출하는 구조의 차이와 계산과정 등의 상세한 비교분석이 필요한 것으로 판단된다.

인천청라 경제자유구역내의 중앙호수공원을 대상으로 100년빈도 홍수시 Off-Line저류지로써 횡월류부에 가동보 설치에 따른 공촌천 홍수조절효과를 분석하였다. 서해조위 및 배수갑문 운영 등의 다양한 변수를 고려해야 하는 본 하천의 특성상 흐름상태의 시 공간적 변화를 고려하고 Off-Line 저류지 해석에 있어 실제 지형을 충분히 반영할수 있는 HEC-RAS 부정류 해석을 수행하였다. 부정류 모의 시 가동보의 도복을 합리적으로 검토 하기 위해 도복발생 시간을 기준으로 2단계에 걸쳐 부정류 모의를 수행하였다. 즉, 1단계에서 호수공원 횡월류 Weir높이를 가동보 높이로 고정하고 부정류 모의를 수행하여 공촌천의 호수공원 횡월류부 지점의 수위가 가동보 높이와 같아지는 시간을 찾고, 2단계에서 그 시간을 기준으로 호수공원 횡월류 Weir높이를 가동보가 없을 때의 높이로 부정류 모의를 수행하여 공촌천의 내수위를 검토하였으며, 가동보가 설치되지 않았을 때의 결과와 비교하여 가동보 설치에 따른 홍수조절효과를 분석하였다. 본 연구방법에서 검토된 공촌천 내수위의 적정성을 검토하기 위하여 배수갑문 운영에 따른 수위 변화를 모의 할 수 있는 Gate 모형으로 공촌천 하류의 배수갑문 지점에 대한 내수위를 산정하였으며, 하천 상류구간의 배수영향을 HEC-RAS를 이용한 부등류 모의를 추가적으로 수행하여 본 연구방법의 결과와 비교 검토하였다. 공촌천의 내수위 비교를 통한 홍수조절효과 분석결과 $2{\sim}3cm$ 정도의 홍수조절 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 본 연구에서 제안한 방법이 가동보 설치에 따른 홍수조절효과분석 시 적용이 가능하리라 판단된다.

최근에 이르러 농촌 인구의 도시유입으로 도시의 주거공간이 절대적으로 부족해지고 있으며, 이는 대도시의 아파트 가격 상승을 유발하는 등 부수적인 사회/경제적 문제를 일으키고 있다. 정부나 지방자치단체에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 대규모의 신도시 개발계획을 추진하고 있으며, 이러한 신도시 개발은 도시화로 인하여 환경적, 수문학적으로 영향을 미치는 것으로 조사되고 있으며 도시물순환계는 강우가 지표에 도달 한 후 바로 하천으로 유출되는 것과 침투하여 서서히 유출하는 자연경로 그리고 상수도 및 하수도를 통해 하천으로 배수되는 인공적 경로에 의해서 형성된다. 일반적으로 신도시 개발 전후의 수문순환을 평가하는 방법 중의 하나는 개발예정지에 대한 장단기의 수문 관측을 통하여 개발 전과 개발 후의 유출특성과 수질부하를 정량적으로 비교하는 것이다 (한국건설기술연구원, 2004). 따라서 본 연구에서는 행정중심 복합도시 물순환 해석을 하기 위해 대상유역을 100m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하 대수층, 농업용수 등의 광범위한 입력 자료를 구축한 후 이를 물리적인 기반의 공간분포모형인 WEP 모형에 적용하여 개발 전 홍수 및 유출특성을 규명하고자 한다. 이를 위해 대상지역에 대한 장기적인 수문모니터링 자료를 바탕으로 1996년에서 2007년 까지 모의 하여 실측자료가 있는 $2006{\sim}2007$년을 대상으로 비교한 결과 일부 갈수기 자료를 제외 하고, 전반적인 높은 상관성을 나타냈다. 하지만 일부 홍수위에서 금강으로 부터의 배수위 영향으로 인한 차이가 발생해 추가적인 검토가 필요하며, 본 연구에서 도출된 결과들은 향후 도시유역에서의 수자원 분배와 물자원 관리 등의 적응전략을 수립하는데 있어 본 연구가 도움이 될 것이라고 판단한다.

본 연구의 목적은 준분포형 강우-유출모형인 SWAT 모형을 충주댐 상류유역에 대해 구축하고 유출모의 결과를 토대로 토양수분에 대한 시공간적 변동성을 분석하고자 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 정밀토양도를 이용하여 충주댐 유역에 대한 토양층 깊이를 파악하였다. 또한 모형 검 보정을 위해 SWAT 모형을 $1986{\sim}2005$년에 대해 적용하여 모의결과의 정확도를 분석하였다. 모의 토양수분을 분석한 결과 유역의 토양수분은 $40{\sim}160mm$ 사이에서 거동하고, 3월에 가장 많고 6월에 가장 적은 것으로 나타났다. 또한 하류 소유역보다 상류소유역에서 토양수분이 많이 분포하는 것으로 나타났다.

도시지역은 도시형 수해발생, 갈수시의 급수안전도 저하, 평시 하천유량의 감소, 공공수역의 수질악화, 지하수 오염 등 여러가지 문제에 직면하고 있다. 개발로 인한 수환경의 피해를 최소화하기 위한 대안적인 설계방안이 필요하며, 이를 위해서는 개발 전후 물순환 환경 변화에 대한 정량적인 해석이 가장 우선적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 우리나라와 일본에서 도시유역에의 적용이 활발한 물리적 개념의 분포형 수문모형인 WEP(Water and Energy transfer Process) 모형을 통해 행정중심복합도시 개발 전후의 물순환 변화를 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 대상유역을 100m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상 조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하대수층, 농업용수 이용 등 물순환에 관련된 광범위한 입력자료는 기존 측정 자료 및 관련 문헌, 현장 조사를 통해 각각 구축하였다. 모의의 전 후처리는 WEP+를 통해 수행되었는데, WEP+는 WEP 모형의 방대한 양의 입력자료를 효과적으로 구축하고, 다양한 시계열 및 공간분포 출력자료를 효과적으로 분석할 수 있는 인터페이스를 지닌 전 후처리 프로그램이다. 개발로 인한 물순환 변화는 절성토로 인한 지형 및 토양 조건 변화, 토지이용 및 용수이용 변화에 대한 개발 계획을 모형 입력자료로 구축한 후, 개발전과 동일한 기상조건과 초기 모의조건 하에서 각각 11년간 모의하여 수문 요소 변화를 비교하는 방법을 사용하였다. 물순환 해석 결과는 개발 전후 모의에 대해 유황곡선 및 물수지, 수문요소 공간분포 비교를 통해 수행하였다.

본 연구는 국내 대표적인 산지 소하천 유역인 설마천 유역을 대상으로 한국형 준분포형 장기유출모형인 SWAT-K를 이용하여 각 수문성분별 특성을 살펴본 것이다. 설마천 유역은 현재 한국건설기술연구원의 시험 유역으로 운영되고 있으며 다년간의 수문성분 관측값을 보유하고 있어 소규모 산지 유역의 수문특성을 분석하기 위한 적지로 판단된다. 분석기간은 2004년 $\sim$ 2006년까지로 정하였으며, 강수와 증발산은 현지 계측자료를, 기상자료는 최인접 기상관측소인 동두천 관측소의 자료를 활용하였다. 특히 급경사 산지에서의 적절한 유출해석을 위해 경사와 경사장간의 회귀식을 반영하여 HRU별로 보정을 수행하였다. 전적비교의 관측유량자료를 이용한 검증결과는 매우 양호하였으며, 증발산 관측치와 모의치를 비교하여 계산된 수문성분비의 적정성을 검토하였다.

최근 도시지역의 확대와 고밀도화에 따른 도시근교의 산림, 논밭, 녹지 등이 감소하고, 도로나 건축물 등의 증가로 인해 불투수 유역이 확대되어, 원래 그 토지가 유지하고 있던 보수 유수 기능이 현저히 저하되고 있다. 그 결과 강우 시 표면 유출량의 증가와 유출시간의 단축이 현저하게 되고, 도시하천이나 하수도 유하 능력을 넘는 홍수가 자주 발생하고 있다. 또한 빗물 침투량이 줄어들어, 용천수 고갈, 하천의 평상시 유량감소가 나타나게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 최근 유역 내에 저류시설과 침투시설 등 유출저감효과를 기대할 수 있는 여러 가지 시설의 활용방안이 꾸준히 모색되고 있다. 본 연구에서는 이러한 내배수 홍수분담시설 중 저류와 침투의 기능을 모두 갖추고 있는 쇄석공극저류시설의 효율성을 분석하였다. 또한 쇄석저류지와 규모와 형태가 유사한 우수저류지와의 비교를 통해 상대적인 효율성을 평가하였다. 그 결과 두 시설이 같은 규모를 가진다고 가정할 때, 우수저류지가 쇄석저류지에 비하여 월등한 유출저감효과를 보이는 것으로 파악되었다.

유역내 비점오염 부하량의 증가로 인하여 그동안 많은 수질 개선 노력이 진행되어 왔다. 그 중 하나의 대안으로 수변림 조성이 거론되고 있으나, 현재 수변림 조성에 따른 수질 개선 효과 평가 방법의 부재로 유역내 어느 곳에 어떠한 식생을 조성해야 할지 정확한 판단을 하기 어려운 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 SWAT-REMM Prototype 버전이 개발되었으나, 다른 유역에 적용하기에는 여러 가지 문제점을 나타내고 있다. 또한 SWAT-REMM Prototype 버전은 소하천내 모든 유역내 수변림을 조성한다는 가정하에 수변림 조성에 따른 수질개선효과를 모의 분석하는데 활용될 수 있다. 그러나 국내 상당부분의 하천에서는 여름철 집중강우로 인한 수해 발생으로 많은 구간이 석축과 같은 정비사업이 진행되어 왔다. 이러한 구간에 대해서 수질 개선을 목적으로 수변림을 조성한다는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 SWAT-REMM 시스템을 이용하여 유역 전체 모든 하천이 아닌, 하천 일부구간에 대해서 수변구역을 조성에 따른 효과 분석을 수행할 수 있는 기능에 대한 많은 요구가 있어 왔다. 이에 본 연구에서는 SWAT-REMM Prototype 버전의 여러 가지 기능을 수정 보완하였으며, 도암댐 유역내 모든 하천에 대해서 수변림 조성에 따른 수질 개선 효과를 모의 분석하였다. 수변림 조성은 1차 하천 (지천)에 대해서는 하천 양안 1m 정도의 초생대를 조성한다고 가정하였고, 최고 차수 하천인 도암댐 유입 송천에 대해서는 하천 양안 10m 의 수변림을 조성한다고 가정하여 수질 개선효과를 분석한 결과 상당량의 유사가 하천으로 유입되기 전 유역내 설치된 수변림에 의해서 저감되는 것으로 모의 분석되었다. 본 연구에서는 분석한 수변림 조성 시나리오는 현실적으로 실행하기 어려운 점이 있기 때문에 수변림 조성 적지 분석후, 본 연구에서 개발된 하천 구간 수변림 조성 시나리오 모듈을 이용한다면, 보다 현실적인 수변림 조성에 따른 유사저감효과를 평가할 수 있을 것으로 기대된다.(SWAT-REMM ArcView GIS: http://www.EnvSys.co.kr/$\sim$swat-remm)

Soil erosion is a natural process and has been occurring in most areas in the watershed. However, accelerated soil erosion rates have been causing numerous environmental impacts in recent years. To reduce soil erosion and sediment inflow into the water bodies, site-specific soil erosion best management practices (BMPs) need to be established and implemented. The most commonly used soil erosion model is the Universal Soil Loss Equation (USLE), which have been used in many countries over 30 years. The Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) ArcView GIS system has been developed and enhanced to estimate the soil erosion and sediment yield from the watershed using the USLE input data. In the last decade, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model also has been widely used to estimate soil erosion and sediment yield at a watershed scale. The SATEEC system estimates the LS factor using the equation suggested by Moore and Burch, while the SWAT model estimates the LS factor based on the relationship between sub watershed average slope and slope length. Thus the SATEEC and SWAT estimated soil erosion values were compared in this study. The differences in LS factor estimation methods in the SATEEC and SWAT caused significant difference in estimated soil erosion. In this study, the difference was -51.9%(default threshold)$\sim$-54.5%(min. threshold) between SATEEC and non-patched SWAT, and -7.8%(default threshold)$\sim$+3.8%(min. threshold) between SATEEC and patched SWAT estimated soil erosion.

The fact that soil loss causing to increase muddy water and devastate an ecosystem has been appearing upon a hot social and environmental issues which should be solved. Soil losses are occurring in most agricultural areas with rainfall-induced runoff. It makes hydraulic structure unstable, causing environmental and economical problems because muddy water destroys ecosystem and causes intake water deterioration. One of three severe muddy water source areas in Soyanggang-dam watershed is Jawoon-ri region, located in Hongcheon county. In this area, many cash-crops are planted at illegally cultivated agricultural fields, which were virgin forest areas. The purpose of this study is to estimate soil loss with current land uses (including illegal cash-crop cultivation) and soil loss reduction with land use conversion from illegal cultivation back to forest. In this study, the Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) ArcView GIS system was utilized to assess soil erosion. If the illegally cultivated agricultural areas are converted back to forest, it is expected to 17.42% reduction in soil loss. At the Jawoon-ri region, illegally cultivated agricultural areas located at over 30% and 15% slopes take 47.48 ha (30.83%) and 103.64 ha (67.29%) of illegally cultivated agricultural fields respectively. If all illegally cultivated agricultural fields are converted back to forest, it is expected that 17.41% of soil erosion and sediment reduction, 10.86% reduction with forest conversion from 30% sloping illegally agricultural fields, and 16.15% reduction with forest conversion from 15% sloping illegally agricultural fields. Therefore, illegally cultivated agricultural fields located at these sloping areas need to be first converted back to forest to maximize reductions in soil loss reduction and muddy water outflow from the Jawoon-ri regions.

본 연구에서는 지금까지 국내에서 주로 사용되고 있는 대표적인 집중형 모형인 TANK 모형과 국 내외적으로 적용성이 점차 확대되고 있는 GIS 기반의 준분포형 모형인 SWAT(Soil Water Assessment Tool) 모형을 각각 MODSIM 모형과 연계하여 유역 내 이수상황을 고려한 하천 자연유하량을 분석하였으며, 두 연계모형 간의 비교분석을 통해 SWAT 모형의 국내 유역에 적용성 및 두 모형의 갈수기 하천 자연유하량 산정의 정확성을 검토하였다. 적용대상 유역으로 유역 내 이수활동이 이루어지고 있는 합천댐 유역을 선정하였으며, 합천댐 유역에 최근 10년간(1997년$\sim$2006년)의 장기유출량을 산정해본 결과 두 모형 모두 유출률에서는 연도별로 관측치와 다소 차이를 나타낼 때도 있지만 그 이외에 평균제곱근 오차는 3.339 이하, 결정계수 및 모형의 효율성 계수는 0.707 이상으로 나타남으로써 SWAT-MODSIM 모형과 TANK-MODSIM 모형 모두 장기 일유출량 추정 및 유역 전반의 통합관리 측면에서 그 적용성 및 활용이 우수하다고 판단된다.

수도권 지역의 신도시 개발에 따른 유역의 도시화와 인구 증가는 유역의 피복상태를 변화시키고, 생태계에 영향을 미치는 수문학적 과정과 하천수질의 변화를 초래하게 된다. 지표면의 침투, 침루 및 토양함수량을 변화시키고, 차단저류량과 요지저류량(depression storage) 등을 변화시킴으로서 유출량과 수질을 변화시키게 되는 것이다. 이와 같은 수문학적과정을 평가하기 위해서는 수문모형을 사용하는데 본 연구에서는 미국 농림부에서 개발한 SWAT모형을 이용하였다. SWAT-K모형은 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에 인위적, 자연적인 물순환 구조변화와 지표수-지하수 연계 해석 등을 개선하여, 강우 증발산 토양수분 지표수 지하수 등의 시, 공간적 분포를 정량적으로 산정하는 장기유출 해석 모형이다. 또한, 본 모형의 적용을 위하여 GIS를 이용한 공간정보를 처리하여 수문모형의 매개변수를 결정하는 방법이 널리 사용되고 있는데, 본 연구에서는 ArcView GIS를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 대상유역은 판교유역으로서 신도시 개발이 한창 진행되고 있는 지역으로서, 개발 과정에 따라 수문특성, 유출특성, 수질변화 특성 등이 계속하여 변화되고 있으며, 개발이 완전히 종료된 이후의 특성을 예측할 필요가 있는 유역이다. 본 연구에서는 SWAT-K모형을 이용하여 판교 신도시 개발에 따른 장기유출량을 예측하였고 모델의 매개변수를 최적화하였으며, 그 결과 본 모델이 장기 유출량 해석 및 판교유역의 수문변화를 평가하는데 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 WEP 모형을 통해 판교신도시 개발 전의 물순환을 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 대상유역을 30m 크기의 정방형 격자로 구분하고 기상 조건, 지표면 조건, 하천, 토양, 지하대수층, 농업용수 이용 등 물순환에 관련된 광범위한 입력자료를 기존 측정 자료 및 관련 문헌, 현장 조사를 통해 각각 구축하였다. 물순환 해석 결과는 개발 전 모의에 대해 하천유출, 유황곡선 및 물수지, 수문요소 공간분포 분석을 통해 수행하였다. 모의 결과의 전 후처리는 WEP+(Water and Energy transfer Process model Plus)를 통해 수행되었으며, WEP+는 WEP 모형의 방대한 양의 입력자료를 효과적으로 구축하고, 다양한 시계열 및 공간분포 출력자료를 효과적으로 분석할 수 있는 인터페이스를 지닌 전 후처리 프로그램이다(한국건설기술연구원, 2007). 향후 판교신도시 개발후의 물순환 특성 변화를 평가하여 개발전후의 수문요소의 변화를 정량적으로 비교분석 함으로써 효율적인 저감 대책의 수립에 활용할 계획이다. 즉 도시개발로 인해 변화되는 지형, 토지이용, 토양, 지하대수층, 용수이용 등의 각 요소들을 모형에 적용하여 각 매개변수들이 수문순환 요소에 미치는 영향을 분석할 계획이다.

현재 건설교통부 한강홍수통제소에서는 96개의(2006 한국수문조사연보 기준) 수위관측소를 설치 운영하고 있으며 현장에서 수집되는 수위자료의 전송방법은 크게 두 가지로 중계소를 통해 실시간으로 전송되는 TM(TeleMetering) 방식과 기록지(Recording) 방식으로 구분된다. 고품질 수위자료의 생산 및 제공은 비단 수자원 관련 연구 분야에서 뿐만 아니라 하천의 효율적인 관리, 각종 국토개발계획 등에 다양하게 이용되고 있으며 특히 TM 자료의 경우는 실시간으로 현장에서 관측되는 수문자료를 수집하여 홍수예보시스템의 가장 중요한 입력자료로서 활용된다. 한강홍수통제소에서 구축 운영하고 있는 TM 수위자료와 일반 수위자료를 대상으로 현황을 검토한 결과 일반적으로 수위관측소의 자료 오류 유형을 관측기기부터 전송단계별로 분류하면 수위계 기기 고장(부자 걸림 등), 전송로 변경 및 통신 장비 고장 등으로 인한 오 결측으로 구분될 수 있다. 과거 오 결측된 자료를 보정하기 위한 방법으로는 2시간, 3시간 전(前)수위 자료를 이용해 이상치를 보정하는 것이 유일하게 활용되고 있었으나 작년에 한강수계를 대상으로 "국가수문자료 품질관리시스템구축(1차)" 연구 용역을 실시하여 시범 구축 결과를 금년부터 활용하고 있으며 본 시스템에 자료보정에 대한 다양한 방법이 탑재되어 있다. 이와 별도로 기왕자료의 보정방법으로 TM과 일반방식이 이중화 되어 있는 관측소의 경우에는 연속적인 자료를 나타내는 기록지 자료를 활용하는 것이 대안으로 제시되고 있다. 하지만, 기록지 자료를 통해 오 결측된 TM 자료를 보완하는 것에 대해서는 아직 연구된 바가 없으며 이와 관련된 다각적인 검토가 국내에서 부족한 실정이므로 본 연구에서는 실제 한강홍수통제소에서 관할하고 있는 이중화 기록방식의 관측소를 선정하여 TM과 기록지 수위관측자료의 비교 분석을 통해 오 결측된 TM 자료를 일반 기록지 자료로 보완에 하는 것에 대한 실효성을 심도 있게 검토하여 수위자료 품질향상의 기반을 마련코자 한다.

RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation) is one of empirical models for estimating the soil loss effectively, when there is no measured data from the study areas. It has been researching into application and estimation of the RUSLE parameters in Korea. As one of the RUSLE parameters, the rainfall-runoff erosivity factor R, is closely connected hydrologic characteristics of the study areas. It requires a continuous record of rainfall measurement at a minute time step for each storm to calculate an accurate R factor by the RUSLE methodology and it takes a lot of time to analyze it. For the more simplified and reasonable estimation of the rainfall erosivity, this study researched for correlation between the rainfall erosivity and mean annual precipitation used 122 data from the existing studies in Korea. Considering hydrologic homogeneity, new regression equations are presented and compared with other annual erosive empirical index for the test of application. As the results, the study presents the isoerodent map at 59 sites in Korea, using annual rainfall data by the Korea Meteorological Administration from 1978 to 2007.

최근 환경에 대한 국민의 인식이 변화됨에 따라 기존 수리시설물에서의 환경친화적인 도시 공간 마련 또는 생태공원 및 친수환경 조성에 대한 용수확보의 필요성이 제기되고 있으며, 이러한 자연환경 및 생활환경개선을 위한 용수를 '환경용수' 라 한다. 또한 물이 부족한 우리나라에서 있어 기존 수리시설물에 저장된 용수를 최대한 활용하여 환경용수로 이용하는 것은 부족한 수자원의 효율적인 사용으로 매우 중요한 사항이다. 여기서 우리나라에서의 환경용수에 대한 개념은 하천유지유량의 시대적인 기능변천과 함께 발전되어 왔고 물과 관련된 각 기관에서 사용하고 있으나, 아직까지 용어에 대한 정의는 학문적 제도적으로 통일되어 있지 않는 실정이다. 본 연구에서는 환경용수량을 산정하기 위하여 우선 환경용수의 개념을 정립하고, 비교적 수량이 풍부한 동화댐을 대상으로 하여 물수지 분석을 하였다. 댐의 계획공급량 이외의 추가공급 가능량을 환경용수로 판단하였으며, 이를 대상지구에 활용하고 가치를 판단하는 등 용수이용률 제고에 관하여 연구하였다.

최근 전 세계적으로 효율적인 유역내 수자원을 관리하기 위한 목적에서 하천 및 유역의 장기유출분석에 관한 많은 연구가 이루어지고 있는데 이러한 장기유출은 단기유출과 달리 인위적인 요소에 의해 많은 영향을 받는다. 인위적인 요소 중에 가장 대표적인 것이 저수지와 같은 저류시설물이다. 따라서 강우-유출모형을 통한 장기유출량 모의시에 이러한 인위적인 저류시설물의 영향을 모두 시스템화하여 유출모형에 반영하는 것은 바람직하나 현실적으로 매우 어려운 실정이다. 따라서 본 연구는 소규모 수리시설물이 장기유출에 끼치는 영향에 대해 시 공간적으로 상세히 분석하고 또한 분석된 결과를 토대로 장기유출 모형에 소규모 수리 시설물의 영향을 반영할 수 있도록 모형을 재구성함으로서 유역의 장기유출에 대한 모의결과의 신뢰도를 증진시키는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구에서는 금강유역의 소규모 수리시설물 현황을 파악하고 각 수리시설물별로 하천유량에 끼치는 영향을 분석한 후, 수리시설물의 영향을 고려할 수 있도록 SSARR모형을 구축하였다. 수리시설물에 의한 영향평가를 실시한 결과, 공간적으로는 저수지가 많이 분포한 소유역에서, 시기적으로는 강우가 풍부했던 2003년을 제외한 2/4분기에서 에러발생빈도가 크게 나타났다. 따라서 본 연구에서는 수리시설물의 영향평가를 토대로 유출량과 수리시설물의 상관식을 유도하였으며 이를 이용한 주요지점 유출량을 모의하였다. 그 결과 용담댐, 수통, 호탄, 옥천 및 대청댐지점의 모의유량이 상대적으로 수리시설물을 고려하지 않은 경우보다 에러와 오차가 크게 감소하였다.

오래전부터 물은 천부(天賦)의 자원으로 인식되어 왔으나 근래 들어 수자원의 한정성과 용도의 다양성등으로 무한자원이 아닌 유한자원으로서 확고한 경제적 위치를 점하게 되었다. 이러한 경제재로서의 물을 가장 이상적이고 합리적으로 이용하기 위해서는 용수 수요에 대응하여 적기에 적량의 물을 공급할 수 있는 효율적인 물관리가 필요하다. 효율적인 물관리를 위해 현재까지 우리나라에서는 매 10년 마다 수자원장기종합계획을 세우고, 5년에 한번씩 보완하도록 하고 있으며 이를 장기적인 국가 수자원관리의 지침으로 사용하고 있다. 그동안 국내에서도 컴퓨터 모형의 발달과 자료의 축척으로 어느 정도 정확한 물수급 평가(water balance assessment)는 가능해졌으나 아직 가용한 자료의 부족으로 장기 물수급 전망에 왜곡이 발생되고 있는 게 현실이다. 그 중 대표적 문제점을 살펴보면, 지하수 공급량 자료가 전무한 점, 농업용 중소규모 저수지의 공급가능량을 유효저수량으로 제한한 점, 행정구역 및 유역별 분석 결과 제시가 동시에 자유롭지 못한 점 등이 있다. 이러한 문제점은 근본적으로 모형의 불완전성과 자료의 부족으로부터 기인하며, 이를 해결하기 위하여 좀 더 정확한 물수급 평가방안의 제시가 필요하다 할 수 있다. 본 연구에서는 앞서 제시된 물수급 평가모형의 문제점을 보완할 수 있는 방법을 제안하였다. 이를 위해 먼저 기존의 물수급 평가의 문제점을 파악하였고, 다음으로 파악된 문제점의 개선방안을 금강유역에 적용하여 기존 방법의 결과와 비교를 실시하였다. 개선방안을 시범유역에 적용한 결과 K-WEAP과 K-MODSIM 모두 큰 결과의 차이는 발생하지 않았다. 또한 개선방안 적용 결과와 비교하여 기존 모의방법의 결과가 농업용수 물부족량을 과소평가하는 것으로 나타났다.

HMS(Hydrological Modelling system)는 유역의 지형자료와 강우와 같은 기상관련 시계열 자료 등 수문 유출과 관련되는 많은 매개변수를 포함하고 있으며, 모형의 구동을 위해서는 다양한 공간 비공간 자료 및 시계열 자료가 요구된다. 특히 다양한 비공간 정보의 경우 이를 모형에 적용하기 위해서는 비공간 정보에 대한 열람, 선택, 편집, 적용 시나리오의 설정, 입력변수의 적절성 평가, 모형 구동결과의 검 보정 등 복잡한 절차가 필요하다. 최근 들어 공간자료의 효율적 처리를 위해서 지리정보시스템과 수리 수문모델들 간의 연계를 통한 자료 생성과 입력 및 분석과정을 일괄적으로 처리하고자 하는 연구들이 발표되고 있다. 본 연구에서는 한국형 수자원지리정보시스템인 HyGIS와 HMS 모형의 연계 시스템인 HyGIS-HMS의 개t선과 적용성 평가를 목표로 하고 있다. 이를 위하여 HyGIS-HMS 데이터 모델을 기반으로 하는 시스템의 운영 프로세스를 재정립하였다. HyGIS에서 구축된 공간 DB를 이용하여 HMS 모형의 입력 지형인자를 계산하고 있으며, 수문시계열 자료는 HyGIS의 시계열 DB를 이용하고 있다. HMS에서는 공간 자료와 시계열 자료 외에도 다양한 비공간 자료를 이용하고 있다. 이러한 비공간 정보를 DB기반 시스템에 맞추어 효과적으로 관리 및 사용하기 위하여 HyGIS-HMS에서는 Static DB를 이용하고 있으며, Static DB에서 모형의 입력자료로 직접 이용되는 자료와 모형의 수행결과는 Dynamic DB를 이용하고 있다. 또한 개발된 시스템을 경안천 유역에 적용하여 2006년과 2007년의 유출특성을 분석하였다. 이러한 개발환경의 적용을 통해 HyGIS 데이터모델과 HyGIS-Model의 운영환경이 HyGIS-HMS개발에 효과적으로 이용될 수 있는 것으로 나타났다.

최근 다양한 조사사업 및 연구용역을 통해 도출된 유관기관별 수질 및 오염원 자료가 방대해지고, 이를 관리하기 위한 인력 및 시간이 요구되고 있다. 그러나 이와 더불어 각 기관별 업무가 중복되고, 인력 및 시간의 부족으로 인한 조사자료의 질의 저하 및 부정확성 문제 등 오염원자료 관리에 있어 해결되어야 문제점들이 제시되고 있는 실정이다. 각 기관별 보유자료에 대한 자체 신뢰도는 매우 취약한 실정이며, 특히 생활계 오염원 자료의 기초가 되는 하수관거접속 인구, 물 사용량 자료와 축산계 오염원 자료의 기초인 인허가 자료 등은 자료간의 편차가 상당한 수준인 것으로 조사되었다. 오염총량관리제도 도입을 위한 자료 검증과정에서 기초자료 체계를 갖추는데 소요되는 기간만큼 계획의 수립이 지연 혹은 중단되는 사례가 최근 몇 년간 반복되고 있는 실정임을 감안할때 각 기관별로 계획수립에 필요한 자료의 수집 및 관리가 이루어져하는 당위성에 비추어볼 때 향후 오염총량관리제의 도입 등을 위하여 오염원 조사 뿐만 아니라 수문, 수질 기초 자료의 수집 및 체계적인 데이터베이스화를 통해 유관기관의 계획수립에 필요한 체계를 구축하고, 유역오염정보화의 근간을 마련하여야 한다. 이에 본 연구에서는 웹기반의 물관리 연구 네트워크를 구축하여 관련된 이해당사자들의 정보교류의 장으로서, 수행사업에 대한 홍보의 장으로서, 주요연구사항에 대한 학습의 장으로서 활용하게 된다. 체계적인 연구 네트워크 구성 및 유역환경정보 공유시스템의 구축은 물환경 인프라를 확충시키는데 매우 중요한 역할을 담당할 것이다.

수질오염관리 정책이 배출원 관리에서 유역공동체를 중심으로 한 사전 예방적 유역관리정책으로 변화됨에 따라 단순문서에 의한 오염원 자료관리 등의 업무처리체계로는 수질오염총량관리제 실시에 따른 실무지원이 어렵다. 이를 위해서는 수질오염총량관리기술지침에 근거한 하천, 호소 및 오염배출실태자료의 체계적 관리가 필요하며, 유역환경(단위유역, 소유역 등)에 대한 기초정보와 국가수질측정망 자료 및 자치단체 소하천 등의 수질자료의 연계활용이 필요하다. 따라서 경기도에서는 수질오염총량제 시행에 따른 유역관리현황 정보를 구축하고, 국가하천을 중심으로 한 중앙정부의 유역환경정보와 지방하천 및 소하천을 중심으로 한 지방자치단체의 유역환경정보를 통합, 운영함으로써 통합적인 유역관리지원 체계를 구축하고자 한다. 이를 통해 수질측정망 및 수위-유량 등 수문자료와 배수구역도, 단위유역도, 항공사진 등 지리정보를 활용한 유역관리정책 기반을 구축하고, 경기도 및 31개 시 군의 유역관리정책수립 및 시행에 필요한 논리적, 기술적 정보제공 시스템을 구축하고자 한다. 따라서 본 연구는 오염총량관리제도의 의무제 전환이 예측되는 상황에서 향후 광역시도간 광역계획 혹은 경기도내 시군의 오염총량관리계획에 능동적으로 대응하기 위해 경기도 차원의 수질측정망 자료, 오염원 실태조사 자료 및 수위-유량 등 수문자료와 배수-구역도, 토지이용도, 단위 유역도, 항공사진 등 GIS 자료 등을 데이터베이스화하여 경기도내 시 군 환경담당부서의 업무분석을 통해 업무에 활용되는 주요 환경자료에 대한 업무지원체계를 확립하기 위한 수질오염정보화 시스템을 구축하고 그 활용방안을 제시하는데 그 목적이 있다.

우리나라에서 장기지속가뭄의 사례는 문헌을 통하여 쉽게 찾아볼 수 있는데 "증보문헌비고"에 따르면 조선시대에는 100건 이상의 가뭄이 발생하였는데 평균 5년에 한번정도 발생한 것으로 나타났다. 이중 2년연속 가뭄이 15회, 3년연속가뭄이 4회, 4년연속가뭄이 1회 및 6년연속가뭄이 2회 기록되어 있다. 그러나 역사적 고증이 어려워 실제 가뭄사례는 더 심했을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 장기지속가뭄에 대한 평가를 통하여 안정적 용수공급의 수준을 평가하고 용수공급부족 심도를 추정하기 위하여 한강수계를 대상으로 장기지속가뭄 수문시나리오를 개발하여 용수공급에 기여하고 있는 저수지 시스템에 적용하였다. 이중 장기지속가뭄수문시나리오는 한강수계를 팔당댐 상류에 대해 5개 소유역으로 구분하여 1,000년의 월 유량자료를 모의하여 30, 60, 90개월의 지속기간에 대해 50, 100 및 200년빈도에 대하여 개발하였다. 개발된 장기지속가뭄 수문시나리오에 대한 수자원평가는 화천, 소양, 충주, 충주조정지 및 팔당댐을 소유역과 수자원 시설물 구성요소로 하는 시스템을 만들어 팔당댐 기준 2011, 2016 및 2020년의 용수수요에 대하여 평가하였다. 평가모형은 동적 계획기법을 이용하였으며, 월 단위 운영을 실시하였다. 평가결과는 지속기간이 짧을수록 재현빈도가 길수록 용수공급측면에서 가뭄강도가 심한 것으로 나타났다.

우리나라의 한강, 낙동강, 금강, 섬진강, 그리고 영산강 유역에는 하나 이상의 저수지가 포함되어 있어 유역통합관리를 위한 의사결정지원시스템에 있어 저수지 운영기술은 필수적인 항목 중 하나이다. 반면, 적정한 저수지 운영율이 확립되어 있지 않아 저수지 운영을 고려한 유역통합관리에 어려움이 있으며, 저수지 운영율을 통합관리시스템에 적용하기 위한 적용방법 또한 확립되어 있지 않은 형편이므로 이에 대한 방안이 필요하다. 본 연구에서는 실적자료를 이용하여 금강유역의 용담댐과 대청댐 운영율을 구하고 수문학적상태를 이용하여 운영율을 적용방법을 제안하였다. 운영율을 구하기 위하여 금강유역에서 25년간의 일단위 유량자료와 저수지 운영자료를 수집하였으며, 수집된 자료를 토대로 실제 운영에 기반한 운영율을 개발하였다. 기존에 개발 검증된 금강유역의 네트워크 시스템에 개발된 운영율을 적용하기 위하여 수문학적상태를 사용하며 그 결과를 조절점의 실측유량 및 실적저수위, SSDP 저수위, SSDP-CoMOM 저수위를 사용한 명시적인 저수지 운영결과와 비교함으로써 개발된 운영율의 적용성을 검토하였다.

소수력자원은 신재생에너지 중에서도 온실가스 배출량이 가장 적고 에너지밀도가 매우 높기 때문에 개발할 가치가 큰 청정부존자원으로 평가되고 있다. 강우상태의 변화는 Weibull분포의 축척모수와 형상모수를 인위적으로 변화시켜 소수력발전소의 설계인자들의 변화를 모사하였다. 분석 결과, 소수력발전입지의 수문학적 성능특성은 해당유역의 강우상태에 따라 변하는 것으로 밝혀졌다.

강우-유출에 의해 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층에 비해 낮은 수온과 높은 부유물질(SS) 농도를 가지므로 저수지 표층수보다 상대적으로 높은 밀도를 유지한다. 하천으로부터 유입한 밀도류는 유속에 의한 관성력이 두 수체의 밀도차에 의한 음의 부력보다 큰 구간까지는 저수지 표층을 따라 진행하지만, 두 힘이 같아지는 지점에서 밀도류는 더 이상 진행하지 못하고 저수지 수면 아래로 침강하며 이 과정에서 수체간의 많은 혼합이 일어난다. 따라서 홍수시 유입한 탁수의 침강점에 대한 정확한 예측은 수질관리를 위한 현장조사, 그리고 탁수거동 해석 및 최적관리대책 마련에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 홍수시 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 침강위치를 홍수규모별로 경험식과 수치모델을 통해 산정함으로써 두 방법 간의 장 단점을 비교하고, 탁수 현장조사와 최적관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 유입수의 모의조건은 그 동안 대청호에서 발생한 홍수 크기를 기준으로 9개의 등급으로 나누었으며, 저수지 성층조건은 여름철 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수($Fr_i$)로 나타냈으며, $Fr_i$ 조건별로 침강점 위치를 저수지 단면을 삼각형태로 가정한 Hebbert et al.(1979) 경험식과 2차원 수치모델로 산정하여 그 결과를 비교하였다. 대청호로 유입한 탁수는 홍수규모에 따라 대정리 수역에서 회남수역 사이 구간에서 침강하였으며, $Fr_i$ 값이 클수록 침강점 수심이 깊어지는 경향을 보였다. 경험식으로 산정한 침강점 수심은 정상상태 조건을 가정하므로 홍수에 의한 수위변화를 고려하지 못하며, 실제의 불규칙한 하상표고를 일정한 하상경사로 가정하기 때문에 2차원 모델의 결과보다 과대산정하는 경향을 보였다. 따라서 홍수가 연속해서 발생하며 수위변화가 심한 국내 저수지 여건에서 하천 유입 밀도류의 거동을 보다 정확히 예측하기 위해서는 2차원 또는 3차원 수치모델을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.