하천의 수위와 유량에 대한 정확한 정보는 이수, 치수와 같은 수자원 관리에 있어서 가장 기본 물리량이며, 각종 물이용 분쟁 해결, 수공구조물의 설계, 하천의 유사량 산정 및 수리 수문모형의 개발, 검증을 위한 기초자료로 이용된다. 그러나 유량의 직접 계측은 많은 비용이 소요되며, 홍수시에는 계측이 불가능하다. 지속적인 유량자료의 실측은 얻는 것은 매우 어렵다. 따라서 최근 수치 모형을 이용하여 수위-유량 곡선을 예측하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 복단면 및 불규칙한 하상을 갖는 개수로의 수위-유량 곡선 및 단위유량 예측모형을 개발하고자 한다. 수심 적분된 2차원 운동량 방정식으로부터 정상류와 등류 조건을 가정하여 지배방정식을 구성하였으며, Manning 조도계수를 사용하여 자갈 및 모래와 같은 하상재료에 의한 전단력을 산정한다. 또한 식생항력을 이용하여 홍수터 및 제방의 식생이 수위-유량에 미치는 영향을 분석하였다.

최근 경제발전과 산업화를 통한 도시화로 인하여 많은 자연하천이 심하게 훼손되고 있으며 도시하천의 경우 치수의 효율성을 강조한 하천정비를 실시함으로써 하천의 외경은 깨끗하게 바꾸어 놓았지만 그로 인한 하천생태계의 파괴가 문제점으로 대두되고 있다. 이에 따라 생태적으로 훼손된 하천의 생태복원이 최근 들어 활발히 추진되고 있으며 하천변의 식물 및 어류 등 다양한 생물에 대한 서식공간의 마련이 주요 이슈로 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 2차원 수리서식모형인 River2D를 대표적인 도시하천인 대전천에 적용하여 대전천의 멸종위기에 처해 있는 감돌고기 및 우점종인 피라미를 대상으로 대상 어류의 서식처 제공을 위한 수리학적 분석을 시도하였다. 또한 자연친화적 서식처 개선 공법으로서 거석을 하도 내에 배치함에 따른 가중가용면적의 변화를 비교 검토하였으며 감돌고기를 위한 최적의 서식처 개선 방안을 제시하였다. 현재 상태의 대상하천에 대한 어류서식처를 모의분석한 결과, 현재 직선화되고 단조로운 하천흐름은 피라미의 서식환경에 적합한 것으로 나타났으며 가중가용면적의 경우 감돌기에 비하여 피라미가 약 20배정도 크게 나타났다. 어류서식처 조성공법의 WUA를 산정한 결과 V형 여울공법이 감돌고기의 서식환경을 360%, 징검다리 거석공법이 60%, 외톨이 거석공법이 8%이상 상승시키는 것으로 나타났다. 반면, 거석(Boulder)을 적절히 배치하여 서식처를 개선하는 방법의 경우에도 거석간 간격을 3.5m로 하여 배치하는 경우가 가장 효율적인 것으로 나타났으며 거석을 이용한 여러 가지의 배치형태 중에서 수류를 중앙으로 집중시켰을 때 감돌고기의 서식처가 급격하게 상승하는 것으로 나타났다. 따라서 하도 내 거석의 배치시 하도 및 대상어종의 특성을 고려하여 적절한 배치간격 및 배치방법을 연구하여 시행되어야 할 것이다.

본 연구에서는 산악형 강수의 특성을 보이는 제주도의 여러 지형 조건과 강수량의 관계를 확인하고 강수량에 영향을 미치는 주요 인자를 분석하였다. 제주도는 원추형의 형태로 중심에 한라산이 있는 전형적인 산악형 지형이고 해발고도의 분포가 $EL.0^{\sim}1950m$로 다양하여 본 연구의 대상지역으로 선정하였다. 강우자료는 제주도 내 기상관서 4개소(제주, 서귀포, 성산포, 고산) 및 자동기상관측소(AWS) 13개소의 관측자료를 활용하였으며, 짧은 자료기간을 보완하기 위해 지역빈도해석을 적용하여 확률강우량을 산정하였다. 본 연구에서는 강수에 영향을 줄 수 있는 지형인자 6개를 지리정보시스템(GIS)을 이용하여 추출하였으며, 추출된 지형인자에 대하여 요인분석으로 대표 인자를 추출하고 요인과 실제변수들의 강수량에 미치는 영향을 확인하기 위하여 회귀분석을 실시하였다. 검정결과 도출된 요인을 이용하면 강수량 산정 시 지형 변수들의 영향을 반영함과 동시에 보다 적은 수의 변수를 이용하여 지형 변수들을 모두 반영하였을 경우와 비슷한 결과를 얻는다는 것을 확인하였다. 따라서 추후 지형 변수들을 추가로 확보하여 지형특성을 반영한 간편하고 합리적인 강수량을 산정하기 위한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

계절에 따른 토양공극의 수리학적 변화를 파악하기 위해서 설마천 유역의 범륜사 독립사면과 광릉 원두부 소유역의 독립사면을 대상으로 장력침투실험을 실시하였다. 토양수분 확보에 신뢰를 받기위해서 TDR(Time Domain Reflectometry)및 현장에서 토양의 불포화 투수계수 측정이 가능한 장력침투계(Tension infiltrometer)를 이용하였다. 계절에 따른 자료수집을 위해서 2008년 3월 20일 부터 약 6주간격으로 10월 29일까지 5회에서 6회 토양수분 자료 및 토양장력침투 자료를 획득하였다. 획득한 자료를 이용하여 포화 및 불포화 수리전도도, 대공극 유효흐름분율(macropore flow), 대공극 유효부피분율을(effective macroporosity) 나타내었다. 분기별로 자료분석 결과 계절별 특성이 나타남을 알 수 있다. 수리전도도는 3월, 5월, 10월은 유사한 반면 6월과 7월 그리고 9월은 상대적으로 높았다. 이는 여름철에 공극 발달이 활발하다는 것을 의미한다. 선행토양수분은 수리전도도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 대공극의 발달은 삼림과 같은 복잡 경관에서는 강우사상에 따른 토양수분의 공간 분포 및 이송, 유출과정이 물순환에 영향을 미친다. 지형분석을 통한 공극의 흐름특성과 토양수분 유의성에 대하여 논의하였고, 대공극 변화에 밀접한 관계가 있는 식생과 그밖에 계절적으로 발달을 일으키는 요인을 모색 하였다. 본 연구는 계절에 따라 변하는 수리전도도를 기초로 하여 불포화대에서 토양공극의 수리학적 변화와 시공간적으로 침투흐름에 얼마나 영향을 주는가를 보여준다.

효과적인 저수지 운영을 위해 가장 중요한 절차는 저수지 유입량을 적절하게 모의하는 것이다. 실시간 저수지 운영의 경우 기존의 물리적인 강우-유출현상에 기초한 수학적인 모형을 이용해서 유입량을 예측하는데 한계가 있으므로 인공신경망과 같이 자료의 특성에 기반한 모형이 효율적인 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 인공신경망(Artificial neural network, ANN)을 이용하여 실시간 저수지 운영을 위해 현재시간을 기준으로 3시간 후, 6시간 후, 9시간 후, 12시간 후의 유입량을 예측하였다. 본 연구의 대상지역은 한강수계의 화천댐 유역으로 기상청 수치예보자료인 RDAPS(Regional Data Assimilation and Prediction System)자료 중에서 강우예측자료를 사용하였다. RDAPS 강우예측자료를 이용한 예측값 결과와 비교하기 위해 지점 강우자료를 사용하였으며, 이 지점 강우자료는 화천댐 유역에 있는 AWS, 기상청, 국토해양부의 지점자료을 이용하였다. RDAPS 강우예측값만을 이용한 유입량 예측결과가 과거 12시간 강우 누적값을 이용한 유입량 예측값과 비슷한 정확도를 가지는 것을 알 수 있었으며, 자료의 효율적인 취득을 고려해야만 하는 실시간 운영의 경우, RDAPS 강우예측자료와 인공신경망을 이용한 모형이 충분히 효과적인 대안이 될 수 있음을 알 수 있다.

홍수피해를 예방할 수 있는 대책에는 여러 가지 방법이 있으나 비구조물적인 방법 중에서 대표적인 것이 홍수예경보이다. 이에 합리적인 설계홍수량 산정을 위해 하천유역에서 강우-유출과정의 정확한 해석과 유출예측은 수자원의 효율적인 활용과 하천의 이수, 치수를 위한 수문학적 해석에 있어서 매우 중요하며, 이를 위해서는 강우로부터 정도 높은 유출량 예측이 요구된다. 뿐만 아니라 하천범람 등의 재해로부터 인명과 재산을 보호하기 위한 홍수예경보 시스템의 구축이 필요하다. 홍수예경보 시스템의 효율적인 관리를 위해서는 실시간 홍수예측(Real-time Flood Prediction)기법의 개발이 필요하다. 홍수유출모형에 있어 공간적 변화특성과 평균 강우량의 공간분포를 반영할 수 있는 분포형 매개변수 모형(Distributed-Parameter Model)인 분포형 모델을 대상으로 앙상블 칼만필터(Ensemble Kalman Filter, EnKF) 이론을 적용하여 비선형시스템에서 오차를 포함한 반응을 실시간으로 처리하여 불확실성을 정량적으로 감소시켜 홍수유출을 예측하는데 그 목적이 있다. 하천유역특성을 이용한 홍수유출예측을 위하여 비선형시스템에서의 앙상블 칼만필터 기법을 적용한 분포형 모형을 이용하여 더욱 정밀한 홍수유출을 예측하게 되고 향후 홍수예경보모형으로서 적정 유역분할 규모를 결정해주는 근거를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

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. 본 연구에는 임진강 유역에서와 같이 일부 지역에만 우량계의 설치가 가능한 경우를 대상으로 하고자 한다. 임진강 유역에서와 같이 지역적으로 편중된 지상 강우자료를 활용하여 강우레이더 자료의 편의 보정을 통한 품질 향상 방안을 제시하였다. 또한 차폐 등을 이유로 레이더 강우가 대상 유역 또는 소유역을 완전하게 포괄하지 못하는 경우에 대해 가용한 레이더 강우를 이용하여 면적평균강우를 산정하는 경우에 포함될 수 있는 오차의 규모를 추정하였다. 강화 강우레이더의 반경은 한강 유역의 일부를 제외하고 대부분을 덮는다. 이러한 강화 강우 레이더의 한강유역에 대한 수문 적용성을 판단하기 위해 차폐로 인한 관측오차 산정 시 한강유역에도 적용해보았다.

본 연구에서는 티센망을 이용한 면적강우량 산정방법의 대안으로서 최근 들어 수자원공학 분야에의 활용성이 커지고 있는 고해상도 기상레이더의 반사도자료(dBZ)를 활용하여 면적강우량을 산정하였다. 또한 이렇게 산정된 레이더 면적강우량을 티센망으로써 산정된 면적강우량과 비교하여 그 유용성을 판단하였다. 연구지역으로는 소양강댐 유역을 선정하였으며, 연구기간은 2008년 가장 강한 강우를 보였던 상위 5개의 사상을 선정하였다. 본 연구에서는 레이더 반사도를 강우강도로 변환시키는 과정은 인공신경망(artificial neural network, ANN) 중에서 일반적으로 널리 사용되고 있는 다층 퍼셉트론 인공신경망 모형을 적용하였다. 연구방법으로는 선택된 4개의 인자를 입력노드에 넣어 인공신경망을 학습시킨 후 연구지역 내 10개 AWS 지상관측소의 강우량을 추정하여 정확도를 비교 분석하였다. 이를 바탕으로 최종적으로 레이더 면적강우량을 산정하여 기존의 티센망을 이용한 면적강우량과 그 값을 비교하였다. 그 결과 인공신경망을 이용한 레이더 강우량의 경우, 평균제곱오차(mean square error, MSE) 및 상관계수(correlation coefficient, CC)가 매우 양호한 값을 보였다. 또한 유역 내 레이더 면적강우량이 티센망을 이용한 면적강우량에 비하여 약 $7%^{\sim}19%$ 정도 차이가 발생함을 확인하였으며, 레이더 면적강우량이 티센망을 이용한 면적강우량에 비하여 더 정확한 면적강우량을 산정할 수 있다고 판단된다.

최근 국지적 집중호우로 인한 인명과 재산피해가 증가하고 있는 실정이며 이러한 피해를 경감하기 위한 하나의 방책으로써 홍수예경보 시스템 구축의 관심이 늘어나고 있다. 그러나, 기존의 홍수예측 시스템은 강우관측치를 모형의 입력 자료로 홍수유출을 계산하는데, 집중호우와 같은 악기상 조건에서는 관측강우자료를 이용한 유출해석 결과를 이용하여 홍수예경보 시스템을 운영할 경우 예방 대응시간의 부족으로 인해 방재 효율성이 떨어지는 한계성을 지니고 있다. 이와 같은 상황에서 정확한 기상예보를 활용한 기상-수자원 연계기법을 개발하여 홍수예경보 시스템에 적용한다면 악기상 감시예측기술의 향상과 더불어 재해의 방지차원에서 매우 유용한 대책이 될 뿐만 아니라 그 활용성을 극대화 시킨다면 수자원분야의 치수기 홍수예측 등에 매우 유용하게 활용될 수 것이다. 이에 본 연구에서는 모형의 입력으로 활용되는 단기 예측강우의 국내 적용성 여부를 검토하기 위해 30km의 공간해상도를 가진 단기지역예보모델인 RDAPS(Regional Data Assimilation and Prediction System) 예측강우 자료에 대하여 수문학적 정확도 분석을 수행하였으며, 예측강우의 정확도 향상을 위한 편차보정 방법을 개발 적용하였다. 또한 산정된 예측강우를 바탕으로 HEC-1 모델과의 연계방안을 제안하고 이를 이용하여 한강수계 주요 댐유역의 예측유입량을 산정, 댐 운영에 대한 적용성을 판단하고자 한다.

증발산량을 산정하는 것은 자연현상과 인문현상을 이해하는 것의 기초가 된다. 이에, 최근 증발산량을 추정하는 많은 연구가 진행되고 있는 가운데 원격탐사 기법을 이용하는 것이 효과적인 것으로 알려지고 있다. 본 연구에서 소개할 SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) (Bastiaanssen, 1995) 모형은 Landsat이나 NOAA 또는 MODIS 같은 원격탐사 위성으로부터 획득한 디지털 이미지 데이터(위성영상)를 이용하여, 지표에서 일어나는 증발산과 기타의 에너지 교환을 계산하는 이미지-프로세싱 모델이다. 우리나라 대상 유역에 위성영상을 사용하여 증발산량을 추정하는 SEBAL 모형의 적용 가능성을 검토하여, 유역 내 증발산량 분포의 시공간적 특성을 분석하고자 하였다. 연구 대상 지역은 유역 면적 약 6661.1km2의 충주댐 유역으로, Terra MODIS 위성영상을 이용하였다. SEBAL 증발산량의 평가를 위해 Penman-Monteith 공식에 의해 계산된 증발산량을 이용하여 비교하였으며, 그 결과 오차가 허용 가능한 10% 이내로 나타났다.

In this study a dynamic modeling scheme is presented to derive the probabilistic structure of soil water and plant water stress when subject to stochastic precipitation conditions. The newly developed model has the form of the Fokker-Planck equation, and its applicability as a model for the probabilistic evolution of the soil water and plant water stress is investigated under climate change scenarios. This model is based on the cumulant expansion theory, and has the advantage of providing the probabilistic solution in the form of probability distribution function (PDF), from which one can obtain the ensemble average behavior of the dynamics. The simulation result of soil water confirms that the proposed soil water model can properly reproduce the results obtained from observations, and it also proves that the soil water behaves with consistent cycle based on the precipitation pattern. The plant water stress simulation, also, shows two different PDF patterns according to the precipitation. Moreover, with all the simulation results with climate change scenarios, it can be concluded that the future soil water and plant water stress dynamics will differently behave with different climate change scenarios.

본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 미래 기후변화가 댐 유역의 하천수질에 미치는 영향을 분석하였다. 충주댐 상류유역($6,585.1km^2$)에 대해 민감도 분석을 통해 최적의 유출및 유사관련 매개변수를 선정하였으며, 충주호 유입하천 상류 2개 지점/영월1, 영월2)과 유역 출구점을 대상으로 일별 유출량 및 월별 수질자료를 바탕으로 모형의 보정(1998-2000)및 검증(2001-2003)을 실시하였다. 미래 기후자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 SRES/Special Report on Emission Scenarios) A2, A1B, B1 기후변화시나리오의 MIROC3.2 hires와 ECHAM5-OM 모델의 결과 값을 이용하였다. 먼저 과거 30년 기후자료(1977-2006, baseline)를 바탕으로 각 모델별 20C3M(20th Century Climate Coupled Model)의 모의 결과 값을 이용하여 강수와 온도를 보정한 뒤 Change Factor(CF) Method로 Downscaling 하였으며, 미래 기후변화 시나리오는 2020s, 2050s, 2080s의 세 기간으로 나누어 각각 분석 하였다. 기후변화 시나리오 적용에 따른 SWAT 모의결과로부터 기후변화가 수문학적 거동 및 하천수질에 미치는 영향을 평가하였다.

본 연구에서는 경기도 설마천 지역에 위치한 독립사면에서 시간에 따라 연속 측정한 토양수분을 이용하여 시계열 분석 을 수행하였다. 토양수분의 측정 방법은 장기간 토양수분의 확보에 신뢰성을 인정받은 TDR을 이용하였다. 관측망의 설계를 통하여 선정한 측정지점에 탐침을 매설하고 공간적인 분포를 가진 시계열 형태의 데이터를 수집하였다. 유출은 해당 사이트 인근에 위치한 사방댐과 전격비교의 수위계에서 실측한 값을 사용 하였다. 전이함수 모형을 사면에서의 토양수분 전이과정에 대응되도록 물리적으로 전개하고 실측한 토양수분 시계열 데이터로 분석한 결과와 비교하였다. 전이 함수 모형은 토양수분 시계열 데이터를 입력변수로 하고 유출 데이터를 반응 변수로 하여 전개하여 토양수분 변화량과 유출간의 전이함수 모형을 도출하였다. 시계열 모형의 전개는 크게 자료전처리, 모형구조의 규명, 모수추정, 모형진단 등의 과정을 통해서 적절한 모형을 도출하였다. 산지 사면에서의 토양수분을 전이함수에 의하여 전개한 모형은 지형적 분포 양상에 따라 특색을 나타내었다. 또한 2003년 가을과 2004년 봄의 전이함수 모형 추정을 통하여 계절별 특성이 나타났고, 모형양상에 원인을 검토해 보았다. 본 연구는 전이함수를 이용한 토양수분의 시계열 분석이 사면에서의 토양수분 변동특성을 지형적, 계절적 특성과 연계하여 이해하고 특성화 하는 과정의 적절한 도구가 될 수 있음을 보여주고 있다.

본 연구는 SWSI를 보완한 식을 이용하여 금강유역에 대해 농업가뭄지수(ASWSI)를 산정하고 농업가뭄 분포도를 작성하여 가뭄지수에 의한 농업용 저수지 유역의 가뭄을 평가하는 방법을 제시하였다. SWSI는 유역 단위의 수문학적 가뭄을 평가하기 위하여 개발된 지표로서 융설량, 강수량, 하천유출량, 저수지 저류량이 입력인자로서 유역별, 계절별로 입력인자를 선택적으로 적용하여 유역의 수문학적 가뭄을 평가한다. 본 연구에서는 가뭄에 영향을 미치는 인자를 강수량, 저수지 유입량 및 저수량으로 결정하고 ASWSI의 입력인자를 저수지 상류유역은 강수량과 유입량, 하류지역은 강수량과 저수량을 사용하였다. 금강유역 내 천만톤 이상의 대표 저수지 7개를 선정하여 16개년(1991-2006) 동안의 저수지 상 하류 유역의 농업가뭄지수를 산정하였으며, 산정된 결과를 토대로 다중회귀분석을 실시하여 금강유역 용수구역별 농업가뭄지수 분포도를 작성하였다. 적용결과를 과거 가뭄사상에 검증한 결과, 1994년 1, 2차 가뭄 피해기간인 7월과 9월에 대해서 심한가뭄 상태로 표현하였고, 1995년 가장 가뭄이 심화되었던 6월의 가뭄에 대해서도 심한가뭄으로 표현하였으며, 2001년에도 5월의 최대 용수부족 상황에 대해서 심한가뭄을 표현하였다. 이처럼 ASWSI가 실제 가뭄 발생 현상과 일치함을 확인하였으며, 농업가뭄을 표현하는데 있어 적합한 것으로 판단된다.

우리 사회가 발전함에 따라 재해의 위험으로부터도 안전하게 살고자 하는 대중들의 욕구 또한 증가하고 있다. 하지만 최근의 기후변화와 이상홍수의 사례에서 볼 때 현재 우리가 처해 있는 자연재해로부터의 위협은 과거와는 상이하다는 것을 알 수 있다. 이러한 위협에 대처하기 위해서는 우리에게 노출된 재해의 특성을 평가하는 과정이 무엇보다 선행되어져야 한다. 홍수로 인한 피해는 대부분이 인명이나 재산피해가 주를 이루기 때문에 홍수위험도의 평가결과도 발생 가능한 인명이나 재산피해로 표현되는 것이 적절하다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 지역회귀분석을 적용하여 가능 홍수 피해금액을 추산하고, 이를 통해 각 지역별 홍수위험도를 평가하는 방법을 제안하였다. 지역회귀분석은 강우유출모형이나 확률분포모형의 매개변수들을 유역 특성인자들로 표현하기 위해 수문학 분야에서 사용되어져 왔으며 본 연구에서는 이 방법을 홍수 피해금액 추정에 응용하였다. 지역회귀방법의 절차는 먼저 계측지역에서는 홍수 피해금액과 시강우량 자료를 바탕으로 비선형회귀분석을 실시한 후 이 회귀식의 계수를 다시 해당 지역의 인문 사회 경제학적 인자들로 표현하였다. 이러한 방법을 통해 지역적 인자들이 홍수 피해에 미치는 영향을 정량적으로 분석할 수 있었으며 궁극적으로 미계측지역에서도 지역적 인자들을 통해 특정 빈도에 발생 가능한 홍수 피해금액을 추정할 수 있었다. 최종적으로 추정된 홍수 피해금액과 지역 총 자산의 비를 통해 홍수위험지도를 작성하였다. 본 연구결과를 수자원장기종합계획에서 홍수위험도 평가를 위해 사용된 홍수피해잠재능(Potential Flood Damage; PFD)과 비교해 보면 PFD에서는 각 인자들의 가중치 산정에서 전문가의 주관이 개입될 수 있다는 단점이 있었으나 과거 피해금액과의 상관관계를 분석한 본 연구에서는 이러한 단점을 극복할 수 있었다.

천변저류지는 침수시 피해가 큰 도시지역을 보호하기 위하여 도시구간의 상류 특정구간을 저류공간으로 이용하여 홍수를 조절하는 방법이다. 천변저류지는 하도흐름에 직접적인 영향을 미치기 때문에 주어진 규모 대비 첨두홍수량 조절효과가 다른 홍수방어대책에 비해 크다고 알려져 있어 유역종합치수계획이나 풍수해저감종합계획 등에서 상당히 자주 주요 검토대상이 되고 있다. 이와 관련하여 GIS를 이용한 천변저류지의 가용입지를 조사하는 방법론 등은 상당한 진보를 이루었으나 이렇게 조사된 다양한 입지들 중에서 특정 보호대상 도시를 기준으로 가장 홍수조절 효과가 크고 경제성이 높은 입지를 판단하는 것은 다양한 수문조건과 이에 대한 정밀한 모의가 필요하므로 상당히 어려운 문제가 된다. 이때 천변저류지의 입지가 보여주는 위치와 규모를 이용하여 개략적으로 홍수조절 효과를 미리 판단할 수 있다면 상위계획단계에서 우선순위 등을 검토할 경우의 개략적인 해석수단으로 유용하게 쓰일 수 있다. 본 연구에서는 SWMM 모형을 이용해 홍수유출 및 하천수리 해석을 연계하여 수행하는 방법론을 통해 천변저류지의 홍수조절효과를 모형화하였다. 이때, 다양한 조건에서의 천변저류지의 위치 및 용량에 따른 홍수조절효과를 모의함으로써 주어진 입지에 따른 최적 홍수방어계획을 수립할 수 있는 기준을 도출할 수 있었다.

토양수분은 물순환계통을 이해하기 위한 필수적인 수문학적 변수이나 설치비용과 인력부족으로 실측자료가 매우 부족한 실정이다. 많은 수문모형의 개발로 토양수분 또한 결과물로써 많이 이용되지만, 그 결과의 신뢰성을 판단하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 활용성이 높다고 판단되는 수문모형인 SWAT 모형을 통해 산림지역의 토양수분을 모의하고 MODIS NDVI와의 상관성을 분석하여, 모의된 토양수분의 신뢰성 판단을 위한 MODIS NDVI의 활용성을 파악하고자 하였다. 대상유역은 산림이 전체유역의 약 82%를 차지하고 있는 충주댐 유역으로 하였으며 NDVI 자료는 시간해상도 16일, 공간해상도 250m 인 MODIS 영상의 Product를 이용하였다. 보다 신뢰성 있는 자료를 얻기 위해 유역의 특성이 다른 두 지점을 선정하여 다지점 검보정을 수행하였으며, 2003년부터 2006년까지의 유출 자료를 이용하여 모형을 보정하고, 2000, 2001 그리고 2002년에 대하여 검증하였다. 검보정 결과 모형 효율성 계수는 상류와 하류에 대하여 각각 0.91, 0.87, 결정계수는 각각 0.90, 0.80으로 분석되었다. 본 연구에서는 NDVI 특성에 따라 봄 기간과 가을기간으로 나누어 분석을 수행하였으며, NDVI와 토양수분의 상관관계는 NDVI가 증가하는 봄 기간에 토양수분은 감소하며 역 관계로 나타났고 NDVI가 감소하는 가을 기간에 토양수분은 증가하는 순 관계를 보였다.

홍수기에 집중되는 하천유출량을 갈수기에 적절히 활용하기 위한 대표적인 시설이 댐이다. 제한된 용수공급량을 적절히 분배해 용수수요량을 만족시키면서 미래 갈수기시 용수공급을 위한 댐 저류량을 조절하는 것이 댐 운영의 중요한 목적 중 하나이다. 본 연구에서는 댐 저류량에 따라 댐 계획방류량을 일정비율 줄여주는 Hedging Rule을 5단계로 적용하여 댐의 상시만수위 저류량에 대한 실제 저류량의 편차 절대치 합, 수요에 대한 용수공급 부족량의 합, 그리고 하천유지유량에 대한 하천유량 부족량의 합을 목적함수로 하여 혼합정수 선형계획법(MILP, Mixed Integer Linear Programming)으로 식을 구성하였다. 한강수계의 다목적댐인 충주, 횡성, 소양강 댐과 용수전용댐인 광동 댐, 그리고 발전용 댐이지만 비교적 큰 저류용량을 가진 화천 댐을 댐 연계 운영 대상으로 하여 수자원장기종합계획의 2003년 유출량 및 수요량 자료와 댐운영실무편람의 댐 계획방류량 자료를 10일 단위로 입력하여 GAMS/CPLEX를 이용해 최적화하였다. 그 결과 생공용수 수요량 99.99%, 농업용수 수요량 99.91%, 그리고 하천유지용수 수요량 99.24%를 충족시키면서, 댐 저류율이 66.54%에서 86.39%로 증가하였다.

연 및 계절강수량의 정확한 예보는 수자원관리에 매우 중요하다. 예보 정확도를 높이기 위한 다양한 연구가 계속 진행되어 왔다. 그럼에도 불구하고 강수자료가 가지는 매우 큰 불확실성 때문에 예보의 정확도 향상은 계속되는 숙제로 우리에게 남아 있다. 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 군집화 기법을 이용한 연 및 계절 강수량 예측개선에 대한 연구 결과를 제시하였다. 이를 위하여 연강수량, 계절강수량 및 월강수량의 예측을 위하여 전구에서 일어나는 각종 기후 인자들과의 상관성 분석은 대단히 중요하다. 전 세계적으로 어느 특정 지역에서의 선행 기후인자 변화 양상이 우리나라의 강수량에 높은 상관성을 가지며 영향을 미친다면 예측을 위한 매우 유용한 정보라 하겠으나 국내 강수량과 기후 지수 사이의 선형 상관성은 매우 낮을 뿐만 아니라 지체상관성도 특정 지체에서 매우 큰 상관성을 보이는 인자를 찾기 어려움을 알 수 있다. 이를 극복하기 위하여 본 연구에서는 k-mean clustering을 이용하여 우리나라 주변의 기후조건을 분류하고 기후조건에 따른 강수량의 변화를 분석하였다. 남중국해역($105^{\circ}E\;^{\sim}\;135^{\circ}E$, $0^{\circ}N\;^{\sim}\;35^{\circ}N$), 우리나라 연안 해역 ($110^{\circ}E\;^{\sim}\;150^{\circ}E$, $20^{\circ}N\;^{\sim}\;40^{\circ}N$), 인도양 해역 ($75^{\circ}E\;^{\sim}\;105^{\circ}E$, $0^{\circ}N\;^{\sim}\;25^{\circ}N$) 및 아라비아 해역 ($45^{\circ}E\;^{\sim}\;75^{\circ}E$, $0^{\circ}N\;^{\sim}\;30^{\circ}N$ 평균 해수면 온도 변화에 따라 8개 군집으로 분류한 분석결과로 분석결과 2008년도는 그룹 5에 해당하며 그룹 5의 기후 상태는 근해와 남중국해역의 평균 해수면 온도가 평년보다 낮고 인도양 해역과 아라비아 해역의 평균 해수면 온도는 평년값과 비슷한 상태를 나타낸다. 그룹 5에 해당하는 기후조건에서 차년의 강수평균은 평년값 보다 적음을 보였다. 이러한 특성은 전체 유역에 걸쳐 동일하게 나타났다. 이에 대한 계절적 평균 분포는 군집 5에 대한 차년도 강수의 평균 계절분포는 전체적으로 평년값보다 낮게 나타났다. 이에 근거하여 올해 연 평균 강수량은 평년값보다 적을 것이며 전체 계절에 대하여도 평년값보다 적은 강수량이 올 것으로 판단된다. 이는 기상청의 2009년 봄철 기후전망과 유사한 예측 결과를 보여준다.

최근 증가하고 있는 집중호우로 인해 피해 규모가 대형화 되어가고 있는 추세로 수공구조물 설계 시 보다 정확한 수문분석을 요구 하고 있다. 강우의 시간분포는 정확한 수공구조물의 설계시 첨두홍수량 산정에 가장 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 대전지역의 기상학적, 지형학적 특성에 맞는 적절한 강우분포형을 제시하고자 한다. 본 연구는 대전지지방기상청의 강우자료 중 강우가 집중되는 기간인 5월부터 10월사이의 강우자료를 바탕으로 강우분석을 실시하였고 갑천 유역에 적용하여 설계홍수량을 산정 하였다. 1999년도 수자원관리기법개발연구조사 보고서(건설교통부, 2000)에 따르면 Huff 방법에 의한 강우분포의 형태는 초기에 호우가 집중되는 1분위로 나타났고, 본 연구에 의한 방법은 Huff방법의 3분위에 속하는 53%에서 호우가 집중되는 양상으로 나타났다. 이는 Huff 방법이 호우사상별로 분위를 결정 하는 반면 본 연구에서는 지속시간별 강우량을 누가하고 지속시간별 분포형태를 무차 원화하여 결정하였다. 또한 Huff방법과 본 연구 방법의 비교 시 무강우 상태와 누락된 타 분위 호우가 분포형에 미치는 영향을 고려하였다. 유효우량 산정 시 초기의 강우량이 크면 손실우량도 커지고, 강우의 시간분포 형태에 따라 첨두홍수량도 차이를 보이게 되므로 강우의 시간분포 결정시 신중을 기하여야 할 것이다.

우리나라의 경우 자연 재해로 인한 피해를 감소시키기 위해 첨단 레이더 관측시스템을 설치 및 운영하고 있으며 활용도 또한 증가하고 있어 기상재해를 대비한 정확하고 용이한 레이더 강우량 추정은 필수적 요소라 하겠다. 강우량 추정은 대기 중의 강우 입자들로부터 반사된 전파의 세기 즉 레이더의 반사도 자료와 강우와의 관계를 이용하여 강우량을 산출하며 가장 보편적으로 Marshall and Palmer (1948)에 의해 연구된 Z-R 관계식을 이용하여 강우량을 추정하고 있다. 기존의 레이더 강우량 추정시 사용되는 보정 방법인 G/R (우량계/레이더) 비는 대상유역을 격자로 나눴을 경우 강우관측소가 위치한 격자와 주변 8개의 위치한 격자의 면적강우량을 산술평균하여 사용하고 레이더 자료와 강우관측소의 강우자료를 비교하여 보정한 후 강우량을 추정하고 있다. 그러나 G/R 비를 평균하여 보정할 경우 대상유역에 위치한 강우자료가 오측이거나 관측이 되지 않았을 경우 관측지점의 강우량 추정에 영향을 주게 되며 G/R 비를 산출할 시 강우관측소가 가지는 오차를 줄이기 위하여 강우관측소의 강우자료와 레이더 자료간의 보정이 필요하다고 사료된다. 따라서 본 연구에서는 레이더의 관측반경은 480km 까지 가능하지만 양질의 자료를 사용하기 위해 광덕산에 위치한 레이더의 반경 100km 내의 강우관측소를 이용하였으며 기상청에서 운영하고 있는 94개 지점의 AWS (automatic weather system)를 이용하여 대상유역에 위치한 강우관측소의 강우자료와 레이더 강우량에 통계분석을 하여 최적의 G/R 비를 산정한 후 레이더 강우량을 추정하였다. 또한 추정된 강우량을 관측된 강우량과 비교하여 적용성을 판단하였다.

The parameters in the Horton's model which has well known as typical infiltration model were determined by the use of the optimization technique. It was assumed the initial infiltration capacity in this model was related to the antecedent precipitation per 10 days with linear combination. And both the parameters of the ultimate infiltration capacity and the decay factor were determined uniquely on a basin. Thus the optimal model's parameters representative to a basin were obtained and the Horton's infiltration equations by rainstorm events were determined. The data of ten rainstorm events for this study were observed at the Jeonjeokbigyo station located at the Selmacheon experimental basin that was $8.5\;km^2$ wide in the Imjin river.

The research of climate change impact in hydrometeorology often relies on climate change information. In this paper, neural networks models such as support vector machine neural networks model (SVM-NNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM) are proposed statistical downscaling of the monthly precipitation. The input nodes of neural networks models consist of the atmospheric meteorology and the atmospheric pressure data for 2 grid points including $127.5^{\circ}E/35^{\circ}N$ and $125^{\circ}E/35^{\circ}N$, which produced the best results from the previous study. The output node of neural networks models consist of the monthly precipitation data for Seoul station. For the performances of the neural networks models, they are composed of training and test performances, respectively. From this research, we evaluate the impact of SVM-NNM and MLP-NNM performances for the downscaling of the monthly precipitation data. We should, therefore, construct the credible monthly precipitation data for Seoul station using statistical downscaling method. The proposed methods can be applied to future climate prediction/projection using the various climate change scenarios such as GCMs and RCMs.

HSPF 모형은 수문, 유사, 영양물질, 대장균, 농약 등 다양한 성분 모의할 수 있는 준분포형의 개념적 모형으로 미국 환경청에 의해 개발되었다. 본 연구에서는 HSPF 모형의 수문 매개변수를 보정하기 위하여 HSPF 모형의 보정을 위한 전문가 시스템인 HSPEXP를 이용하였다. HSPF 모형의 수문인자의 초기치는 BASINS의 기술노트 6에 있는 가이드라인을 이용하여 추정되었다. 시험유역에 대한 초기치는 주어진 매개변수의 범위 내에서 보정되었다. 시험유역은 경기도 화성시에 있는 발안HP#6 유역의 자료를 이용하였으며 1996년부터 2007년까지의 자료가 이용되었다.

기후변화로 인한 사회, 경제, 자원, 환경, 수자원 등에 영향분석은 세계적인 연구 트렌드로 자리 잡고 있다. 다양한 모형들이 기후변화 영향을 효과적으로 평가하기 위해서 개발되고 있으나 주로 강우-유출 모형을 통한 유출의 변화 특성을 모의하는데 대부분의 연구가 초점을 맞추고 있다. 그러나 기본적으로 사용되는 강수량자료의 정확한 추정이 기후변화 연구에서 가장 중요하다고 해도 과언이 아니다. 이러한 관점에서 GCM 기후모형으로부터 유도된 기후변화 시나리오로부터 여러 단계로 가공하여 모형의 입력 자료로 사용하기 위한 강수량 자료를 생산하게 된다. 이러한 과정을 총칭해서 Downscaling이라고 한다. 본 연구에서는 기후모형으로 얻은 정보를 유역단위의 수문시나리오로 변환하기 위한 통계학적 Downscaling의 연구이론 변천 상황을 종합적으로 검토하고 각 모형이 갖는 장단점을 분석하고자 한다. 즉, Weather Generator, Single-site Nonstationary Markov Chain, Multi-site Nonstationary Markov Chain, Multi-site Weather State Based Markov Model 등 다양한 모델의 변화 및 진보 과정을 살펴보고 실제 국내 유역에 적용하여 모형의 타당성을 평가해보고자 한다. 이를 위해 IPCC 기후변화 시나리오를 활용하였으며 일강수량자료계열의 특성치, 극치수문량 변동특성 등 기후변화에 따른 영향분석을 일부 실시하여 분석하였다.

The research of climate change impact in hydrometeorology often relies on climate change information. In this paper, neural networks models such as generalized regression neural networks model (GRNNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM) are proposed statistical downscaling of the daily precipitation. The input nodes of neural networks models consist of the atmospheric meteorology and the atmospheric pressure data for 4 grid points including $127.5^{\circ}E/37.5^{\circ}N$, $127.5^{\circ}E/35^{\circ}N$, $125^{\circ}E/37.5^{\circ}N$ and $125^{\circ}E/35^{\circ}N$, respectively. The output node of neural networks models consist of the daily precipitation data for Seoul station. For the performances of the neural networks models, they are composed of training and test performances, respectively. From this research, we evaluate the impact of GRNNM and MLP-NNM performances for the downscaling of the daily precipitation data. We should, therefore, construct the credible daily precipitation data for Seoul station using statistical downscaling method. The proposed methods can be applied to future climate prediction/projection using the various climate change scenarios such as GCMs and RCMs.

현재 전 세계는 기후변화로 인하여 발생하는 재해로부터 자국민을 보호하고자 다양한 노력을 기울이고 있다. 특히, 기후변화로 인한 극한홍수에 대비하기 위한 다양한 정책이나 대응시스템을 구축하고자 상당한 예산과 인력을 투자하고 있는 실정이다. 국내의 경우도 기후변화로 인하여 극한홍수가 점차 증가할 것이라는 예상과 함께 기후변화로 인한 극한홍수를 예측하고 평가하기 위한 다양한 노력들이 진행 중이다. 이에 본 연구에서는 극한 홍수를 예측하는데 필요한 일 강수량을 발생시키기 위하여 월 단위로 제공되는 Global Climate Model (GCM)으로부터 지상 관측소지점으로 축소된 월 총강수량을 기반으로 일 강수를 모의할 수 있는 강수발생모형을 제시하고자 한다. 또한 강수발생모형으로부터 재현된 일 강수량의 연 최대치 시계열을 대상으로 매개변수적 빈도해석을 진행함으로써 기후변화가 한반도 일 강수량에 미치는 영향을 평가하였다. 기상청산하 서울지점을 대상으로 연구를 진행하였으며, 분석결과 기후변화를 고려할 경우 미래 서울지역의 일 강수량이 다소 증가하는 것을 확인하였다.

물 순환과정의 핵심요소로 설명되는 유출량은 용수 공급과 가뭄재해에 대한 이수, 홍수 대비 및 관리는 물론, 하천생태계 유지를 위한 환경에 영향을 미치게 된다. 특히, 유출량의 규모(quantity)와 시간(timing)은 용수공급, 수질과 하천 시스템의 생태학적 교류에 중요한 요소로(Poff 등, 1997) 하천 유황의 5가지 요소(규모, 빈도, 지속시간, 시간과 변화율)는 수중 생태계에 직 간접적인 영향을 미친다(Karr, 1991; Poff 등, 1997). 최근 기후변화 현실화로 강우 발생 시기와 패턴이 변화하면서 유역에 따라 유황이 변화하고 있는 실정이다. 이에 본 논문은 기후변화가 향후 하천 유황과 수생태계에 미치는 영향을 분석하기 위하여 한강 유역을 대상유역으로 선정하고 기상청(Korea Meterological Administration, KMA)에서 제공하는 A2 기반의 고해상도 RCM 모형($27km{\times}27km$)으로부터 일(daily)단위의 기후변화시나리오를 작성하였다. 그리고 준분포형 모형인 SLURP 모형으로부터 유출 변화를 모의한 후 수문변화지표(indicator of Hydrologic Alteration, IHA)를 이용하여 기후변화에 따른 하천 유황과 수생태계에 미치는 영향을 정량화하였다.

본 연구의 목적은 기후변화를 고려하여 한강유역의 미래 물부족 정도를 평가하는 것이다. 하지만 미래 기후변화의 영향을 평가한다는 것은 많은 불확실성을 포함하고 있기 때문에 그만큼 예측이 어려운 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 미래에 예상되는 기후변화와 물수요 시나리오를 바탕으로 기후변화-물수요 시나리오를 구성하였고 각 시나리오에 대한 불확실성의 범위 내에서 미래 이수부문의 수자원평가를 실시하였다. 이를 위해 기후변화 시나리오는 RegCM3 기후모형의 A2 시나리오에 의해 모의된 90년(2001-2090년)의 기상자료의 50 Set을 이용하여 SLURP 강우-유출 모형으로 50 Set의 일유출량 계열을 작성하였다. 또한 물수요 시나리오는 수자원장기종합계획 보완(2006, 건설교통부)의 물수요 시나리오를 바탕으로 고수요, 기준수요, 저수요의 3개 시나리오를 구성하였다. 따라서, 기후변화-물수요 시나리오는 150개 case로서 구성되며 물 수지 기반의 수자원평 가계획모형(K-WEAP)에 의해 미래 기간에 대한 물 부족량을 검토하였다. 검토 결과 미래에 한강유역의 물 부족량은 장기적으로 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 한강유역의 소유역별 물부족량을 검토한 결과 특정 소유역에서 물 부족이 가중되고 장기적으로 한강유역 전체로 물부족이 예상되는 소유역이 증가함을 확인할 수 있었다.

지구온난화로 인한 홍수빈도 및 강우강도의 증가로 홍수피해의 규모는 더욱 증가하고 있다. 그리고 방재대책도 발생한 피해에 대한 복구를 주된 정책으로 하던 소극적 자세에서 벗어나 과학적 공학적 접근을 통해 재해에 대응할 수 있는 기술을 개발하는 적극적 홍수방어 체계를 구축하고 있다. 또한, 설계빈도의 무조건적인 상향조정에 따른 확정론적인 방법에 의존하기 보다는 추계학적 방법을 도입한 수문량 확충 및 매개변수의 불확실성 분석이 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 일반적으로 수공구조물의 설계 시에는 설계홍수량을 사용하는데 이는 홍수특성, 홍수발생빈도, 홍수발생 가능성 등을 수공구조물의 규모와 파괴 시 예상되는 피해 정도에 따라 요구되는 안전성을 함께 고려해 수공구조물의 설계기준으로 활용된다. 설계홍수량은 지속시간과 재현기간을 사전에 지정하여 빈도분석을 통해 설계강우량을 산정하고 이를 강우-유출 분석을 함으로써 산정된다. 설계강우량은 빈도분석을 위해 선택된 강우형태에 따른 수문학적 무작위성을 포함하고 있다. 따라서 시간적 변동을 고려한 적절한 강우양상 형태의 선택은 수문학적으로 안전한 수공구조물의 설계 및 평가에 매우 큰 영향을 미친다. 현재의 경우는 강우형태에 대한 선택이 경험에 의해 임의로 이루어지므로, 토목공학자는 여러 가지 발생 가능한 강우형태에 따른 시간적 분포에 대해 고려해야 한다. 본 연구에서는 Huff분위에 따른 무차원 누가 강우곡선을 이용해 강우변동양상 생성을 위한 제약조건을 log-ratio 변환을 이용해 극복하였으며, 결과의 통계 특성치를 Johnson 분포를 통해 표준정규분포로 변환시켰다. 무작위 변수 발생 후 강우양상별 표준정규값의 상관행렬을 이용하여 상관성이 있는 무작위변수로 변환하였다. 얻어진 상관성을 갖는 무작위변수는 log-ratio 역변환을 통해 상관성을 갖는 변수로 재변환해서 무차원화된 강우곡선을 얻을 수 있었다.

Physics-based distributed rainfall-runoff models are now commonly used in a variety of hydrologic applications such as to estimate flooding, water pollutant transport, sedimentation yield and so on. Moreover, it is not surprising that GIS has become an integral part of hydrologic research since this technology offers abundant information about spatial heterogeneity for both model parameters and input data that control hydrological processes. This study presents the development of a distributed rainfall-runoff prediction system for the Guem river basin ($9,835km^2$) using an Object-oriented Hydrological Modeling System (OHyMoS). We developed three types of element modules: Slope Runoff Module (SRM), Channel Routing Module (CRM), and Dam Reservoir Module (DRM) and then incorporated them systemically into a catchment modeling system under the OHyMoS. The study basin delineated by the 250m DEM (resampled from SRTM90) was divided into 14 midsize catchments and 80 sub-catchments where correspond to the WAMIS digital map. Each sub-catchment was represented by rectangular slope and channel components; water flows among these components were simulated by both SRM and CRM. In addition, outflows of two multi-purpose dams: Yongdam and Daechung dams were calculated by DRM reflecting decision makers' opinions. Therefore, the Guem river basin rainfall-runoff modeling system can provide not only each sub-catchment outflow but also dam inand outflow at one hour (or less) time step such that users can obtain comprehensive hydrological information readily for the effective and efficient flood control during a flood season.

본 연구에서는 관측 기술의 향상과 지형자료들의 가용성 증가를 통해 유역 홍수 통합관리에서 많은 주목을 받고 있는 분포형 강우-유출 모형의 적용성 검토를 수행하였다. 본 연구에서 이용한 다방향 흐름분배 알고리듬은 고해상도 지형정보로부터 도출된 흐름정보를 상대적으로 저해상도 지형정보에 전달하여, 저해상도 지형정보의 이용을 통해 발생될 수 있는 흐름정보의 평활화 (smoothing)로 인한 흐름정보의 손실을 최소화하는 목적으로 개발되었다. 다방향 흐름분배 알고리듬 및 실시간 강우-유출 보정 알고리듬의 적용성 검토를 위해 평창강유역에 대하여 지점 강우량 자료를 이용하여 모의를 수행하였다. 모형 수행의 정확도 검토를 위해 다방향 흐름분배 알고리듬 및 실시간 강우-유출 보정 알고리듬을 적용한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교해 본 결과 알고리듬을 적용한 경우가 적용하지 않은 경우보다, 유역 유출반응을 더 잘 묘사하고 있음을 알 수 있었다. 알고리듬을 적용하지 않은 경우도 수문곡선의 형태상 좀 더 향상된 관측의 묘사가 가능할 것으로 예상되었으나 합리적이지 못한 매개변수의 무리한 조정이 요구될 수도 있으며, 매개변수의 조정으로 인해 수문곡선의 패턴의 변화가 발생될 수 있을 것이다.

CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 기존 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전 후의 장 단기적인 물순환 변화 특성을 정량적으로 평가하고 물순환개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. CAT은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 형식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용 관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한 모든 입력 출력 자료를 Excel이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. CAT의 수문해석모듈로 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈을 개발하였다. 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, 하도추적을 위해 Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법 등의 해석법을 제공하였다. CAT의 수문모듈을 이용하여 설마천 유역을 단일노드 및 멀티노드로 개념화하여 모의하였으며, 모의결과를 관측유량과 비교한 결과, 두 경우 적절한 범위내의 결과임을 확인할 수 있었다. CAT의 안정적인 수문해석 기능을 바탕으로 향후 물순환개선시설 모듈과의 결합을 통해 장기 물순환 해석에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

우리나라 하천의 대부분은 다양한 수리학적, 형태학적 특징을 가지고 있으며 이에 따라 수위-유량관계는 민감하게 변화한다. 그 중 하도구간에 서식하고 있는 식생의 영향은 우리가 쉽게 예측할 수 없는 통제 특성을 발생시킨다. 식생(Vegetation)은 서서히 혹은 빠르게 성장하고, 쉽게 변화하여 기간별로 혹은 주기별로 다른 양상의 수위-유량관계를 발생시키고 이는 레이팅 전이(Rating shift)로 이어진다. 본 연구에서는 식생의 영향에 의해 발생되는 수위-유량관계를 좀 더 명확하게 규명하고자, 영산강 수계 황룡강 중류부에 위치한 임곡 지점을 대상 지점으로 선정하고 주기적으로 유량측정을 실시하여 시기별, 측정성과별로 식생의 정도를 검토하고 그 경향성을 파악하였다. 하도 내에서 수중식물의 성장이 진행되면 흐름 저항의 정도가 변하게 되며, 이의 영향으로 유속 역시 변하게 된다. 식생(Vegetation)의 성장기에는 유속이 감소하여 유량이 작아지는 수위-유량관계의 일차적인 음의 전이가 발생하며, 식생의 성장이 극대화되는 8월에는 좀 더 큰 음의 전이가 발생하게 된다. 하지만 식생에 의한 곡선의 전이(Rating Shift)는 영구적인 것이 아니라 계절별로 순환하는 특성을 지니고 있기에, 식생의 영향이 소멸하기 시작하는 9월 이후에는 수위-유량관계가 식생의 영향이 없는 원래의 수위-유량관계로 다시 접근하는 것을 확인할 수 있었다. 결과적으로 본 연구에서는 식생의 영향이 없는 수위-유량관계곡선(Original rating curve)을 개발하고 식생의 성장 및 영향의 정도에 따른 기간분리를 실시하여 전이된 수위-유량관계곡선(Shift curve)을 개발하였다. 아울러 전체적인 유출평가의 과정을 거쳐 개발된 곡선식의 적정성 검토를 실시하였다.

돌발홍수는 급격한 경사와 많은 불투수층을 포함하고 있는 좁은 지역에서 짧은 지속기간의 강우강도를 가진 큰 강우가 내리는 경우 발생한다. 이러한 돌발홍수가 발생할 수 있는 강우의 양을 파악하기 위해서 돌발홍수기준(Flash Flood Guidance)을 산정하여 활용하고 있다. 돌발홍수기준은 수문모형으로부터 도출되는 강우-유출관계곡선에서 한계유출량에 대응되는 강우량을 의미한다.따라서 강우-유출관계가 갖고 있는 불확실성(uncertainty)을 최소화 할수록 돌발홍수기준을 정확하게 산정할 수 있으며, 수문모형은 각각 고유의 매개변수와 특성을 갖고 있으므로 어떠한 수문모형을 사용하여 강우-유출관계를 도출하느냐에 따라 불확실성의 정도가 크게 좌우된다. 본 연구에서는 네 개의 수문모형(HEC-HMS 모형, 저류함수모형, SSARR 모형, TANK 모형)의 모의값에 Monte Carlo 모의 방법을 적용하여 네 개의 수문모형에 대한 신뢰구간을 추정하여 제시하였다.

하천의 시간유량 혹은 일유량과 같은 연속유량을 획득하기 위해서는 각각 정해진 시각에 유량측정 시행해야한다. 그러나 매시각, 매일 유량측정을 시행하는 것은 경제적으로나 기술적으로 매우 어려운 일이다. 따라서 연속적인 유량자료를 획득하기 위해 수위-유량관계를 작성하고 이를 연속적으로 측정한 수위에 대입하여 유량으로 환산하다. 하상변동이 심하게 발생하지 않는 안정적인 하천에서는 수위-유량관계 또한 시간에 따라 변화하지 않고 안정적인 관계를 유지한다. 다만, 우리나라 대부분의 하천에서는 주요 홍수 전 후로 통제하도의 하상이 변화하기 때문에 일반적으로 2개 혹은 3개 기간으로 수위-유량관계를 분리하여 유량환산에 이용하고 있다. 통제하도가 모래하천인 경우에는 주요홍수 이외에도 지속적으로 세굴 혹은 퇴적이 발생하기 때문에 매 유량측정 마다 서로 다른 수위-유량관계를 나타낸다. 따라서 주요 홍수 전 후로 수위-유량관계를 기간 분리하여 작성한다고 해도 신뢰성 있는 유량자료를 확보하기 곤란하다. 이와같이 불안정한 하도 통제를 받는 지점에서는 매 유량측정시마다 수위-유량관계를 조정하여 유량을 환산하여야 한다. 본 연구에서는 모래하천인 내성천의 향석 지점의 유량측정 성과를 이용하여 수위-유량관계를 개발하고, 매 유량측정시에 측정한 수위와 유량자를 이용하여 수위-유량관계 조정곡선을 작성하였다. 이를 이용하여 수위-유량관계를 조정하여 연속적인 유량환산을 시행하였다. 이 결과 기존 홍수 전 후로 기간 분리하여 작성한 수위-유량관계를 이용한 환산유량과 비교하여 신뢰성 있는 유량자료를 확보할 수 있었다.

본 연구에서는 GCM 기후변화 전망 시나리오를 이용하여 유역단위의 기후변화를 추정하였다. 원시 GCM 시나리오를 지역화 시키기 위해서 인공신경망 모형을 사용하였다. GCM에서 모의되는 강수플럭스, 해면기압, 지표면 근처에서의 일 평균온도, 지표면으로부터 발생하는 잠열플럭스 등과 같은 22개의 변수는 인공신경망의 잠재적 예측인자로 사용되었으며, AWS에서 관측된 강수량과 온도는 예측변수로 사용되었다. 원시 GCM 데이터는 CCCma(Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis)에서 제공되는 CGCM3.1/T63 20C3M 시나리오를 사용하였으며, 인공신경망 학습과정에서 사용된 기준시나리오(reference scenario)자료의 기간은 1997년부터 2000년까지의 데이터를 사용하였다. 인공신경망을 학습을 통하여 결정된 각 층사이의 가중치를 이용하여 이산화탄소 배출농도를 가정하여 생성된 CGCM3.1/T63 SRES B1 기후변화시나리오(project scenario)를 인공신경망의 입력값으로 하여 미래의 기온과 강수변화를 전망하였다. 신경망의 학습효과를 높이기 위하여 기온과 강수에 대한 평균 및 누적기간을 각각 일단위와 월단위로 설정하였다. 본 연구에서 사용된 인공신경망은 3층 퍼셉트론(다층 퍼셉트론)을 사용하였으며, 학습방법으로는 역전파알고리즘(back-propagation algorithm)을 이용하였다. 민감도분석을 통하여 선택된 예측인자는 소양강댐유역(1011, 1012소유역)에서의 인공신경망 예측인자로 활용되었으며, 2001년부터 2100년까지의 일 평균온도와 일 강수량의 변화경향을 추정하였다. 1011유역, 1012유역에서는 여름철의 온도변화경향이 겨울철에 비하여 높게 나타났다. 일 평균온도의 통계분석 결과 평균예측오차가 가장 적게 나타나는 지역은 1001유역으로 -0.08로 평균예측오차가 가장 적게 나타났으며, 인공신경망기법을 이용하여 스케일 상세화된 일 평균온도와 관측된 일 평균온도가 얼마나 잘 일치하는지를 확인할 수 있는 1012유역에서 CORR이 0.74로 가장 높게 나타났다.

현재 국내에는 수문자료 품질등급 및 품질관리 방법에 대한 기준과 인력 예산 시스템의 부재로 인해 수문자료 품질관리에 대한 지속적인 수행이 미흡한 실정이다. 이에 국토해양부에서는 국가 차원에서의 일관성 있는 수문자료 품질관리 기준을 제시하고, 현업에서 활용 가능한 시스템을 구축하기 위해 2007년 한강 수계를 대상으로 관측소별 품질관리 기준을 설정하고, 국가 수문자료 품질관리시스템 구축(I)을 추진하였다. 본 연구에서는 그 두 번째 단계인 낙동강 수계를 대상으로 하여 수문관측소의 기존 수문자료를 수집하여 자료 특성을 분석하고 지점별 자동 품질관리 기준을 설정하였다. 또한, 1차에서 구축한 우량 및 수위 자료의 품질관리에서 유량자료 품질관리를 추가하여 유량자료 품질관리의 절차와 자료 생성단계별 품질관리 수행에 대한방안을 수립하였다. 또한, 현업에서 적용이 가능하도록 수위 일치성 검토, 수위-유량관계곡선식 검토 및 유량환산 후의 상 하류 유량 비교 분석을 하여 과정의 적절성 등을 판단할 수 있는 지원 프로그램을 개발하였다. 이를 통해 수문자료에 대한 일상적인 품질관리가 가능하고 신뢰도 높은 수문자료 제공으로 인해 관련 분야의 정확도를 제고할 수 있으리라 사료된다.

2002년의 태풍 루사와 2003년의 태풍 매미 이후 수공구조물의 설계기준에 대한 관심이 커지고 있는 가운데, 댐 설계기준인 가능최대강수량 및 가능최대홍수량 산정의 일관성에 대한 문제가 제기된 바 있다. 그러나 이러한 문제들은 우리나라의 전반적인 기후, 강수형태, 지형 등을 종합적으로 고려하고, 장기간에 걸쳐 진행되어야 할 연구로 단기간 내의 분석을 통한 해결책 제시는 어렵다고 할 수 있다. 본 연구에서는 가능최대강수량의 공간분포 시 등우선 배치에 따른 가능최대강수량의 면적별 감소율을 분석하여 제시하고자 한다. 이를 위해 우리나라의 대표 유역인 한강 유역, 낙동강 유역, 금강 유역의 수자원단위유역을 기준으로 유역면적과 배치된 등우선 면적간의 차에 대한 가능최대강수량의 감소율을 분석하였다. 이때 대상유역별 가능최대강수량은 국토해양부에서 제공하는 가능최대강수량도에서 값을 읽었고, 가능최대강수량의 포락방법에 따라 기존 방법 및 Horton 경험식과 spline식을 이용하는 경우로 구분하여 공간분포 방법을 적용하였다. 그 결과 기존에 사용하고 있는 포락방법을 적용하여 가능최대강수량을 산정한 경우에는 한강, 낙동강, 금강 유역의 지속기간별 면적차에 대한 감소율을 회귀식의 형태로 도출할 수 있었으나, Horton 경험식과 spline 방법을 이용하여 포락을 수행한 경우에는 PMP의 감소량 및 감소율은 지속기간, 면적차 또는 면적차비율에 대해 뚜렷한 경향성을 나타내지는 못하는 것으로 분석되었다.

오늘날 도시지역의 무분별한 개발로 인해 불투수면적이 증가하여 첨두유량 및 유출용적의 증가와 홍수도달시간을 단축시키고 있으며, 특히 도시유역에서는 하천 홍수위 상승에 의한 외수피해와 순간적인 집중호우에 의해 도로 노면수의 배수불량에서 기인하는 내수피해가 결합되어 홍수피해가 더욱 가중되고 있는 실정이다. 이에 대한 효율적인 조기 대응책으로 도시 수문기상 현상의 변화 및 현황을 파악하여 홍수로 인한 인명 및 재산피해를 최소화할 수 있는 적절한 홍수 예 경보 시스템의 구축을 들 수 있다. 이를 위하여 선진 외국의 경우 기상전문가에 의한 집중호우 현상규명 및 사전예보 기법 확립과 수자원 전문가에 의한 이들 예보자료를 활용한 특정지역의 홍수피해 유무를 사전에 예측하는 기상과 수자원의 학제간 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내의 경우 기상 현업에서는 국지성 집중호우 예측과 단시간 강수예보를 위해 수치예보모형, 레이더 및 기상위성을 활용하고 있으나 수자원 분야에서는 예측강우를 활용한 홍수예보에 관한 연구는 매우 미진한 상태이다. 특히 도시홍수의 경우 도달시간이 매우 짧으므로 강수의 초단시간 예보기법을 통한 강수예보의 선행시간 확보는 매우 중요하다. 이를 위해 본 연구에서는 기상레이더 정보와 이류모델을 활용한 초단시간 강수예보의 적용성을 검토하였다. 이류모델은 강우강도 분포를 이류벡터에 따라 이동시키면서 강우의 발달쇠약 회전 등을 고려하여 강수를 예측하는 모형이다. 본 연구에서는 초단시간 강수예보의 적용성 검토를 위해 Least-square fitting 기법으로 레이더 강수를 추정하고, 추정된 강수를 이류모델의 입력장으로 활용하였다. 또한, 도시홍수예보의 활용을 위해 중랑천 유역을 대상으로 초단시간 예측강수의 유역면적평균강우량을 산정하여 적용성을 평가하였다.

기후변화는 강수와 기온을 변화시켜 수자원에 지대한 영향을 미칠 것으로 알려져 있다. 따라서 이에 대한 안정적인 수자원 관리를 위해서는 기후변화 영향을 정량적으로 평가하는 것이 필요하다. 기본적으로 기후변화에 대한 수자원의 영향을 연구할 때 '온실가스 배출시나리오, GCMs을 통한 기후모의, 시공간적 편차보정을 위한 상세화, 유출모형 적용을 통한 유출시나리오 생산'의 과정을 거친다. 그러나 유출시나리오를 얻기까지 과정에는 각각 불확실성을 가지고 있기 때문에 최종결과의 불확실성은 각 과정을 거치면서 매우 커진다고 할 수 있다. 다양한 배출시나리오, GCM 결과, 유출모형에 대해 단순평균 혹은 가중치를 주는 multi-model ensemble 기법은 각 경우에 따른 값의 범위를 제시할 수있다는 점 때문에 불확실성 평가에서 주로 이용되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 5대강 유역 109개 중권역에 대해 multi-model ensemble을 적용하여 기후변화에 의한 수자원 영향을 평가하였다. 1971년에서 2100년까지 120년 기간에 대해 3개의 온실가스 배출시나리오, 13개의 GCMs 결과들을 수집하여 총 39개의 기후시나리오를 이용하였고, 이를 8개의 유출모형에 적용하여 총 312개의 유출시나리오를 생산하였다. 생산된 유출시나리오를 기준시간(1971${\sim}$2000)에 대한 미래의 세 기간(2020s, 2050s, 2080s)으로 나누어 변화율을 분석한 결과 여름철 유출량과 겨울철 유출량이 증가될것으로 나타났으나 겨울철 유출량 전망은 여름철에 비해 불확실성이 큰 것으로 나타났다. 공간적으로는 한강유역이 위치한 북쪽유역이 남쪽에 비해 불확실성이 큰 것으로 나타났다. 결과적으로 유출의 시공간적 편차에 의해 우리나라 수자원은 홍수피해 증가가 예상되었으며, 월별유출량의 변화로 인해 용수확보와 관리에 어려움이 증가할 것으로 전망되었다.

Neyman-Scott Rectangular Pulse 모형(NSRPM)은 Poisson process에 기초를 둔 모형으로 수자원분야에서는 강수자료를 생성하는데 널리 쓰이고 있다. NSRPM을 구축하기 위해서는 기존에 관측된 강수 자료를 이용하여 NSRPM의 매개변수를 추정하여야 한다. NSRPM의 매개변수를 추정 시 강수자료의 모멘트와 매개변수로 구성된 모멘트식을 비교하여 매개변수를 추정한다. 기존에 사용된 모멘트를 이용한 NSRPM의 매개변수 추정방법의 경우 매개변수로 구성된 모멘트식을 증명하여야지만 NSRPM의 매개변수를 추정할 수 있다. 또한 증명된 모멘트식이 없는 모멘트 값의 경우 매개변수 추정 시 사용하지 못하는 단점이 있다. 이런 한계점으로 인하여 NSRPM 의 수정 및 추정이 어려워 NSRPM은 널리 사용되지 못하고 있다. 본 연구에서는 매개변수 추정방법의 따른 한계점을 극복하고자 직접적인 매개변수 추정방법을 제안하였다. 직접적인 매개변수 추정방법은 모멘트 식을 이용하지 않고 생성된 자료를 이용하여 직접적으로 매개변수를 추정하는 방법이다. 본 연구의 대상지점은 금강유역의 대전으로 선정하였으며, 사용된 자료는 기상청에서 운영하는 대전 지상관측소 강수자료를 사용하였다. 총 39년의 자료를 이용하여 각 방법을 이용하여 매개변수를 추정하였다. 실험결과 직접적인 추정방법이 기존 매개변수 추정방법보다 더 정확한 매개변수를 추정하는 것을 확인 할 수 있었다.

본 논문에서는 Tree-ring width 지표자료, 태양흑점수, 남방진동지수(SOI) 및 지구온도 아노말리 자료와의 비교를 통하여 서울지점 측우기 강우량 자료의 정확도를 가늠해 보았다. 그리고 한반도 인근지역의 Tree-ring width 지표자료와의 비교를 통하여 과거 동북아시아 기후변화 상관성과 변화특성을 파악해 보았다. 분석 결과 측우기 강우량 자료는 다른 비교분석 대상 자료들과 경향성과 변화심도가 매우 잘 일치하고 있어 상당한 신뢰성을 가지고 있음이 확인되었다. 그리고 한반도 주변 6개 지점의 Tree-ring width 지표자료와의 비교분석결과, 장기적으로 동북아시아 기후는 시공간적으로 밀접한 상관을 가지고 변화하고 있으며 그 변화에는 장주기적인 재현성이 존재한다는 점을 알 수 있었다. 그러나 1960년 이후의 기후변화 특성은 통계적인 거동특성이나 변화폭이 과거의 재현사상의 한계를 넘지는 않으나 과거와는 다른 경향성과 불규칙성을 보여주고 있으며 재현주기도 짧아지고 있어 과거와는 다르게 나타나는 것으로 분석되었다. 과거자료에 근거한 본 연구의 결과는 동북아시아 기후변화 장기 예측에 있어 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 기후변동성 및 기후변화와 같은 외부충격을 극치수문사상 해석에 반영할 수 있는 비정상성 빈도해석 기법을 제안하고 서울지방 강수량에 대해서 검토를 실시하였다. 이러한 외부인자를 고려할 경우에 가장 큰 어려운 점은 극치분포의 매개변수를 효과적으로 추정하면서 동시에 불확실성을 정량화해야 한다는 점이다. 이러한 점에서 본 연구에서 제시한 Bayesian 방법은 상대적으로 우수한 해석 능력을 나타내고 있는 것으로 판단된다. 비정상성 빈도해석 기법을 서울지방 강수량에 선형경향성과 기후변화 영향을 고려하여 적용한 결과 현재에 비해 극치강수량에 발생 빈도가 크게 나타나는 특성을 보여주고 있다. 그러나 보다 신뢰성 있는 해석을 위해서 다양한 기상패턴 및 모형을 검토하는 것이 바람직 할 것으로 판단된다.

제방을 설계하거나 기존제방의 안정성검토를 위해서는 제방의 침투해석이 필요하며, 외국에서와 같이 대규모하천이 대부분인 곳에서는 댐에서와 같이 정상침투해석을 하고 있으나 우리나라와 일본하천의 경우는 홍수지속시간이 짧아 설계홍수파형을 정상상태로 해석할 경우에는 과대한 외력을 주게되므로 시간에 따른 수위변화를 고려한 비정상 침투해석을 하여야한다. 이 경우 하천수위에 대한 홍수파형이 필요하나 국내에서는 명확한 기준이 없어 설계시 어려움이 많았다. 본 연구에서는 부정류 침투해석에 사용되는 설계홍수파형을 유도하기 위하여 수위자료가 양호한 낙동강 수계 진동 등 5개 수위관측지점의 과거 주요홍수에 대해 지속시간별 홍수위를 조사하여 무차원화시킨 후 통계적 확률적 처리를 통하여 설계홍수파형을 작성하였다. 작성된 홍수파형의 적정성은 과거 발생한 원홍수사상과 금회 유도한 설계홍수파형을 이용하여 침투해석을 시행하고 적정성을 분석하였다. 동수경사법과 한계유속법에서 오차는 각각 진동 0${\sim}$1.0%, 0.9${\sim}$1.1%, 현풍 1.6${\sim}$4.0%, 1.7${\sim}$4.1%, 왜관 0.6${\sim}$3.6%, 0.6${\sim}$3.7%, 낙동 2.0${\sim}$8.1%, 2.0${\sim}$8.1%, 정암 1.2${\sim}$9.8, 1.3${\sim}$9.9%로 나타났다. 상관성 ($R^2$)은 동수경사 0.983${\sim}$0.999, 한계유속 0.983${\sim}$0.999 정도로 매우 상관성이 높게 나타나 실무에 적용이 가능한 것으로 판단된다.

기후변화에 따른 이상기후는 최근 국지적인 집중호우를 빈번하게 발생시키고 있으며, 이는 개수율이 높은 국가하천 및 지방하천에서보다는 산지지역에 위치한 소하천에서의 피해가 심각하다. 또한 우리나라는 국토의 2/3가 산악지형이며, 많은 지역이 개발되어 집중호우에 의한 돌발홍수에 취약하다. 1990년대 후반 이후 돌발홍수는 우리나라의 가장 빈번한 자연 재해 중 하나로 자리 잡았으며, 인구밀도가 높은 우리나라의 경우 돌발홍수에 대한 위험도가 매우 높다고 할 수 있으며 기존의 대 유역 수위, 우량관측소 위주의 홍수방재 시스템으로는 그 한계가 있다. 따라서 실시간으로 돌발홍수의 위험성을 모니터링하고 예측해야 한다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원에서 개발한 돌발홍수예보모형인 F2MAP 모형을 이용하여 과거 돌발홍수가 발생한 경북 봉화군과 강원도 인제군을 대상으로 돌발홍수 모의를 실시하였으며, 돌발홍수 모의를 실시한 결과를 피해가 발생한 실제 위치 및 시간과 비교하였다. 모의결과, 실제 피해가 발생한 위치의 돌발홍수기준(Flash Flood Guidance, FFG,)이 낮게 산정되었으며 돌발홍수에 취약한 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 홍수예보를 위한 사상형 모형인 저류함수모형 적용시 문제점을 개선하기 위해 기존의 저류함수 모형에 자유수와 장력수의 2개 영역으로 구성된 토양수분모의 컴포넌트를 결합하여 지표유출, 중간유출, 기저유출의 유출수문성분에 대한 연속적인 모의가 가능하도록 하였으며 실시간 홍수예측을 위해 다수의 유량 관측지점과의 실시간 오차 보정이 가능하도록 앙상블 칼만 필터링 기법을 도입하였다. 개발된 모형의 적용성을 평가하기 위해 낙동강 권역을 대상유역으로 선정하였으며 시단위 강우자료, 기상자료, 유량자료를 비롯하여 GIS를 기반의 지형자료를 구축하였다. 연속형 저류함수형의 매개변수 추정결과 주요지점의 관측유량에 대해 높은 적합도를 보였으며 1시간 선행시간의 홍수량 예측결과에서도 높은 정확도를 보이는 것으로 나타났다.

우리나라는 계절적으로 편중된 강우특성 때문에 가용 수자원이 충분하지 않고 최근엔 빈번하게 발생하는 이상기후현상과 국지성기후로 인해 가뭄의 빈도 및 강도가 증대되고 있어 기후변화에 적응할 수 있는 농촌용수 물관리 대책과 가뭄대응능력 개선의 필요성이 요구되고 있다. 이러한 가뭄의 관리를 위해서는 시간적인 가뭄의 발생과 공간적인 가뭄의 분포를 파악하여 적절한 가뭄평가 수단을 통한 가뭄대책 수립기준을 설정하고 이에 대한 대책방안을 마련하여 각 지역별 특성에 맞는 가뭄대책을 수립해야 한다. 따라서 본 연구에서는 농업가뭄을 극복하고 농촌수자원의 안정적 확보와 효율적인 이용을 위해서 농업가뭄 상황을 분석하고 평가할 수 있으며 농업가뭄대책의 수립과 시행을 뒷받침할 수 있는 Web 및 GIS 기반농업가뭄관리시스템을 제안하고자 한다. 기존의 개발된 토양수분지수(Soil Moisture Index, SMI)와 저수지가뭄지수(Reservoir Drought Index, RDI)를 통합한 통합농업가뭄지수(Integrated Agricultural Drought Index, IADI)을 이용하여 다양한 시나리오를 통해 가뭄의 여러 가지 패턴에 따른 지역별 농업가뭄의 위험과 예측 피해를 설명하고, 가뭄관리에 필요한 정보를 단계적으로 제공함으로써 실제 물 관리 및 가뭄대책 업무에 반영하고 적절한 대응책을 수립하는데 기초자료가 될 것으로 판단된다.

다목적댐 하류하천은 댐 건설당시 정비가 필요한 지역으로 댐 방류의 영향을 받는 일정구간에 대해서는 댐설계방류량에 대응하도록 하천정비가 시행되어야 하나, 지금까지의 댐 하류하천은 댐과 별개로 하천정비가 시행되어 왔으며, 관리 또한 댐과 이원화되어 이루어져 왔다. 이로 인해 댐하류하천은 제방월류, 하천구역내 사유지 및 불법시설물 등의 댐운영 제약사항으로 댐 본래의 치수기능이 저하되어 한국수자원공사에서 관리중인 15개 다목적댐 여수로 방류가 설계방류량의 16%(15개 다목적댐 전체 여수로 설계방류량 $57,004m^3/s$ ${\rightarrow}$ 무피해방류량 $9,300m^3/s$)에 불과하고, 대규모 홍수 발생시 댐하류지역에서 막대한 피해와 민원을 발생시키고 있다. 이러한 댐운영 제약사항해소를 위해 한국수자원공사에서는 '07년부터 연차별로 소양강댐을 포함한 22개댐 하류하천의 정비를 시행하고 있다. 현재 시행중인 용담댐 하류하천정비를 시행사례를 통해 댐운영 제약사항해소와 이에 따른 댐의 치수기능 회복효과를 분석해보면 다음과 같다. 댐방류시 현장조사를 통해 확인된 댐운영 제약사항은 하천구역내 사유지를 포함해하여 총 8건이며, 구조적 대책인 제방 축조와 비구조적 대책인 사유지 보상 등을 통해 댐 무피해방류량을 현재 $700m^3/s$ (여수로 설계방류량 대비 22%)에서 $2,730m^3/s$(여수로 설계방류량 대비 85%)로 증가 방류 할 수있는 것으로 분석되었다. 그러나, 구조적 비구조적 대책으로 불가능한 하천구역내 불법 경작지 및 시설물 등이 일부 잔존하여 댐운영 제약사항으로 여전히 남아 있는 실정이다. 이러한 문제를 해소하기 위해서는 불법행위에 대한 관리감독 강화 등의 조치가 필요하나, 이원화된 현행 관리체계에서는 한계가 있으며, 이와 같은 문제를 해소하기 위해서는 댐 방류의 영향을 받는 하류하천 일정구간에 대해서는 댐관리자의 역할 강화가 필요하다.

전 세계적인 지구 온난화로 인한 이상기후로 최근 10년간의 홍수 피해는 그 강도와 규모면에서 점차 증가하고 있는 실정이다. 1998년과 1999년 그리고 2002년의 전국적인 홍수로 많은 제방과 저수지가 붕괴되어 수많은 가옥과 농경지가 침수되었으며, 2002년 태풍 루사의 영향으로 낙동강 인근 지역과 강릉 지역은 엄청난 피해를 입었다. 본 연구에서는 태풍 루사로 인해 특히 피해가 심했던 지역 중 경북 김천지역에 위치한 감천유역에 대해서 강우관측소 자료를 이용하여 유역 내 홍수량을 산정하였고, 산정된 홍수량을 바탕으로 직지사천 내 하도 모의를 실시함으로써 하천내의 홍수위를 산정하였다. 또한 모의결과는 하천 내 실측홍수위 자료와 비교함으로서 본 연구에서 적용한 홍수해석 기법의 적용성을 입증하였다. 그리고 100년 및 200년 빈도의 확률강우량을 산정하여 빈도별 확률유출량 및 하도내에서의 유량 및 수위를 산정하여 기성제방고와 비교를 실시함으로써 홍수에 취약한 지역을 도출 할 수 있었다. 또한 국내의 홍수예경보체계와 연계하여 선행시간을 확보한 정확도 높은 홍수정보시스템 구축에 크게 기여할 것으로 판단된다.

상수관망의 기능은 정수처리 된 양질의 물을 수용가에게 안전하게 공급하는 것이며, 이를 위해 상수관내에는 수용가에 충분한 양의 물을 공급할 수 있는 적정 유량과 압력이 유지되어야하고 최소기준치 이상의 잔류염소농도 유지 등의 적절한 수질을 만족시켜야한다. 하지만 상수관망은 상수관 파괴에 따른 오염물질 유입이나 테러와 같은 인위적인 오염물 주입 등의 갑작스런 사고에 의한 수질오염에 언제나 노출되어 있다. 이러한 수질오염사고 발생 시 신속한 대처를 위해서는 상수관망의 모든 절점에 수질측정 센서를 설치하는 것이 바람직하겠지만, 이는 경제적 측면과 센서의 유지 관리측면에서는 이상적이지 않다. 또한 발생 가능한 모든 상황에 대한 시뮬레이션 기반의 수질모델링을 통하여 적절한 수질오염 측정지점을 선정할 수도 있겠지만, 이는 상당한 시간과 계산능력을 요한다. 따라서 본 연구에서는 네트워크 분석기법 (Network Analysis)인 Betweenness Centrality와 수리해석 모형인 EPANET을 이용하여 상수관망의 수질오염측정지점 선정기법을 제안하였다. Betweenness Centrality는 네트워크를 구성하는 한 절점과 다른 한 절점을 연결시키는 특정 절점의 매개정도로 중심성을 측정하는 기법이다. Betweenness Centrality는 상수관망의 특정절점에 수질오염 사고가 발생하였을 때 오염원의 이동 가능한 경로의 수에 따라 그 값이 달라지며, 결과값에 의하여 수질오염측정지점이 선정된다. 본 연구에 의한 결과는 상수관망이 복잡하여 시뮬레이션을 통한 분석이 어렵고 많은 시간과 계산능력이 요구 될 경우 대안기법으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

1997년 하수종말처리장의 민간위탁을 시작으로 국내 수도산업의 효율화에 대한 논의는 정부부처와 전문기관, 학계 등을 중심으로 제시되어 왔다. 수도산업 구조개편 논의는 지방상수도와 하수도산업의 규모의 영세성을 극복하기 위한 수직적 수평적 통합, 지방자치단체의 직영으로 인한 비효율성 제거를 위한 경영형태의 변화 등 크게 두 가지 흐름으로 정리할 수 있다. 상 하수도 사업의 수직적 수평적 통합은 주로 164개 수도사업자를 대략 9개 또는 12개 대규모 권역, 26개 또는 31개 중규모 권역으로 통합하는 방안들이 논의되고 있는데, 이와 같은 광역화 방안에 대해서는 정부부처, 연구기관, 전문가그룹 등에서 전반적인 합의가 형성되고 있다. 하지만 경영형태의 변화는 공사화와 민영화가 가장 큰 논의의 흐름으로, 이에 대해서는 집단과 지역 등 이해관계자간 상이한 견해들로 사회적인 합의를 이루지 못하고 있다. 한편 선진 수도사업을 구축하고 있는 프랑스, 네덜란드, 이스라엘 등지 에서는 수도산업의 효율성뿐만 아니라 공공성 제고 관점에서 구조적인 변화를 꾀하고 있다. 프랑스 파리시는 과거 150여 년 동안 유지되어 오던 수도사업의 민간운영을 전문공기업에 의한 위탁운영 방식으로 전환하는가 하면, 이스라엘은 정부와 민간기업간의 역할 분리를 통하여 물산업 수출국가로 발전하였다. 또한 네덜란드에서는 민영화 도입을 둘러싼 사회적 역량을 보다 발전적인 방향으로 유도하고자 법률로써 민영화를 금지하였다. 이에 본 연구는 글로벌 수도산업의 구조적인 변화 등을 살펴봄으로써 국내 수도산업이 효율성과 공공성을 제고하기 위한 경영 개선에 앞서 고려되어야 할 선결과제를 다음과 같이 제시한다. 첫째, 본 연구에서 살펴본 글로벌 수도산업의 구조적 변화(민영화에서 전문공기업화)는 수도사업의 정보의 비대칭성 및 투자저하가 효율적인 규제 메커니즘 부재에서 비롯되었다는 인식에서 추진되었다. 반면 국내시장은 산업 경제 전반이 정부주도로 이루어짐에 따라 적절한 규제의 틀과 문화가 정착되어 있지 않을 뿐만아니라 규제를 위한 전문인력도 상당히 부록한 실정이다. 따라서 효과적인 민영화의 도입을 위해서는 인적 제도적 인프라 형성이 선결과제이다. 둘째, 신규 또는 개량 투자에 대한 수요 발생, 생산원가에 미달하는 요금회수율 등은 민영화 도입 이후요금인상의 압박요인으로 작용할 것이다. 따라서 생산원가를 저감시키기 위한 광역화, 통합관리체계 등에 의한 원가절감 노력을 통하여 수도산업을 효율화하고 요금회수율을 현실화 등의 과제가 선결되어야 할 것이다.

본 연구는 지방상수도 배급수 관망의 유수율을 향상시키기 위하여 수량관리를 위한 블록시스템 구축을 통한 구역화 계량, 누수의 정량화를 위한 야간최소유량 측정을 통한 누수평가지표 및 국제 누수지수ILI(Infrastructure Leakage Index)의 도입, 압력제어를 통한 누수저감 효과분석, 장기적인 계획수립을 위하여 노후수도관의 잔존수명 예측 등 누수를 평가 관리할 수 있는 기술을 개발, 제안하였다. N시 야간최소유량 측정을 통하여 주거지역과 상업지역에서 정량적인 누수평가지표로 관길이당, 급수전당의 허용기준누수량을 산정하였다. 이는 관망정비가 완료된 주거, 상업지역을 각각 대상으로 UK water industry에서 제안한 방법을 이용하여 실측을 통한 야간최소유량을 분석함으로써 유수율을 대신할 수 있는 허용누수량 산정식을 개발하였다. 압력제어를 통한 누수저감효과는 감압변의 설치를 통하여 수행되는데, 사천시 우티 배수구역을 대상으로 압력관리 구역을 4개로 분할하고 감압밸브 3개소, 가압펌프 1개소를 설치하여 압력을 조절한 결과 약 $466\;m^3/day$의 누수를 저감시킬 수 있을 것으로 나타나 압력관리를 통하여 연간 113백만의 비용절감효과가 기대되었다. 노후 상수관로의 부식속도 및 잔존수명 예측 연구에서는 매설년도, 토양 또는 수질특성에 따른 관체의 부식속도를 평가함으로써 잔존두께를 예측할 수 있는 모델을 개발하였으며 또한 부식으로 인한 공식특성에 따른 잔존강도 등을 평가할 수 있는 비선형회귀 모형을 개발, 수도관의 잔존수명예측에 활용하여 장단기 노후관 개대체 계획수립에 활용할 수 있도록 제안하였다. 본 연구의 결과들은 지방상수도의 유수율 제고 및 관망정비사업에 적극적으로 활용할 수 있는 누수평가 및 관리기법을 제안할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 우리나라는 기후온난화 등으로 인해 봄철과 겨울철에 심각한 가뭄이 자주 발생하고 있으며 그 정도는 점차 심해지고 있다. 2001년과 2002년 사이에 발생한 가뭄으로 약 100여개 시군에서 제한급수가 시행되기도 하였으며 2008년 말부터 발생하고 있는 남부지방의 가뭄은 식수를 걱정해야 할 정도로 심각한 실정이다. 이러한 기후변화는 수돗물의 안정적인 공급을 위한 수자원확보를 어렵게 하고 있다. 특히 하천수를 취수원으로 하고 있는 지방상수도의 경우 수돗물의 안정적인 공급과 수질측면에서 가뭄에 매우 취약한 조건을 가지고 있다. 따라서 이러한 가뭄에 대처하고 안정적인 물 공급을 제공할 수 있는 광역상수도의 역할이 중요해 지고 있다. 광역상수도는 여름철 홍수기에 가두어 놓은 댐의 물을 사용함으로써 안정적으로 물을 제공할 수 있다. 광역상수도는 가뭄시 안정적인 수돗물을 공급할 수 있을 뿐만 아니라 지역간의 요금편차를 제거하여 수도요금의 지역간 형평성을 고려할 수 있다. 또한 광역상수도를 사용하는 지방자치단체의 경우, 지방상수원 보호구역의 해제로 인해 지역개발을 활성화 시킬 수 있으며 국가차원에서도 물관리의 효율성을 증대시킬 수 있다. 본 연구는 이러한 광역상수도의 사회적 편익을 조건부 가치측정법(CVM)을 이용하여 추정하였다. 조건부가치측정법은 비사장 재화에 대한 가치를 추정할 수 있는 통계적 방법이다. 추정결과 안정적인 물공급을 위한 광역상수도의 가치는 음의 효용을 허용하지 않았을 경우, 가구당 5,796원의 지불의사금액으로 추정되었다. 이러한 결과는 광역상수도의 투자계획시 정책자료로 사용될 수 있으며 물정책 당국자에게 물관리측면에서 유용한 자료로 사용될 수 있다.

본 연구에서는 상수관로의 잔존수명을 통계적 기법 중 하나인 비례위험모형(PHM)에 적용하여 평가하였다. 비례위험모형을 구축하기 위한 개별관로의 생존시간은 관로의 파손율이 한계파손율에 도달하는 시간으로 정의하였다. 즉, Park and Loganathan(2002)에서 제시한 GPBM을 적용하여 시간에 따른 개별관로의 파손율을 추정하고 추정된 파손율과 한계파손율의 상등관계를 통해 생존시간을 산정하였다. 또한, 본 연구대상관로에 대한 GPBM을 구축함에 있어, 매설시점에서 누적파손횟수를 0으로 한 파손기록을 입력자료에 추가하는 방법과 가중계수(WF)의 범위를 수정함으로써 기존의 GPBM을 보완하였다. 이로써 파손사건이 최소 1회 이상 기록된 강관 및 주철관에 대한 비례위험모형을 구축하였다. 이와 같이 수정된 방법론은 관로 파손사건 등의 자료의 축적이 미비한 국내 여건에서 비례위험모형 및 GPBM과 같은 통계적 모형을 구축할 때 유용할 것으로 사료된다. 본 연구대상관로의 비례위험모형에 포함된 유의한 공변수는 관종과 관경 그리고 길이이며 관종은 비례성 가정을 위배하여 시간종속형 변수로 모형화되었다. 최종 채택된 PHM모형을 통해 생존함수를 추정하였으며 추정된 생존함수를 이용하여 개별관로의 잔존수명 및 경제적 수명 그리고 각 수명에 대한 95% 신뢰구간을 산정하였다. 또한 개별관로의 경제적 수명에 영향을 미치는 공변수의 위험비율도 분석하였다. 분석결과 강관의 평균 경제적 수명은 약 25.1년이고 주철관은 약 21년으로 산정되었다. 또한 관종에 따른 경제적 수명에 도달할 상대적인 위험률은 전반적으로 주철관이 높으나 20년 이상 매설된 관로에서는 강관의 위험률이 높을 것으로 분석되었다. 관경과 길이는 크기에 비례하여 상대적 위험률도 증가하였다.

장거리 용수공급 시스템에서 전력비용은 전체 운영비용의 큰 부분을 차지한다. 본 연구는 시간단위의 펌프와 배수지 시스템의 최적 운영계획을 수립하기 위해 동적계획기법에 기초한 방법론을 제시하고 있다. 해석방법은 가용 가능한 펌프의 효율적 운전과 전력요금체계, 시간대별 용수수요추이 그리고 배수지 특성과 송수관로의 제약조건 등을 고려하였다. 이를 위해 적용 가능한 시스템 운영목적과 제약조건이 제시되었고 개발된 방법은 수도권 광역상수도 양주계통의 2개 가압장과 5개 배수지를 대상으로 적용되었으며, 적용결과는 상당한 수준의 펌프운전비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 방법은 생애주기 비용 최소화 측면에서 실제 용수공급 시설 운영과 대규모 용수공급 체계의 설계 등에 적용이 가능하다.

1979년 준공된 수도권 광역상수도 1단계 시설은 상당한 노후화가 진행되었을 것으로 예상되며, 또한 향후 한강하류권 용수공급계획이 예정되어 있어 내부부식 및 관로손상부 개량의 시급성이 제기되었다. 이에 따라 직경 2,800${\sim}$800mm의 초대구경 도수관 53.9km의 개량을 위한 사업이 추진되었으며 시공성, 환경성, 경제성 등의 여러 항목에 대한 검토 결과 신개념 녹색공법인 비굴착식 건식일체형 공법이 최종 선정되었다. 그동안 기존관 개량공사에서 주로 사용되었던 굴착공법이 굴착에 따른 공기지연, 소음 분진 악취 등의 환경오염, 전구간 굴착에 따른 공사비 증가 등 많은 문제점을 안고 있는 것에 반해, 동사업에서 채택된 비굴착공법은 관로내에서 작업이 이루어지므로 공기단축, 환경오염 최소화에 따른 민원발생 최소화, 작업구만 굴착함에서 오는 공사비 절감 등 상대적으로 훨씬 우수한 것으로 평가된다. 동공법에 따르면 관내부 갱생공사는 '배수 및 잔류토사 제거'${\to}$'관내건조'${\to}$'표면처리'${\to}$'프라이머도장'${\to}$'본도장'의 순으로 진행된다. 일체형 장비에 의한 이와 같은 초대형관의 자동화시공은 세계에서 처음 적용되는 것이다.

지구 온난화의 영향으로 최근 이상홍수에 의한 피해가 증가하고 있다. 국내 다목적댐의 경우 월별 목표수위를 기준으로 하는 저수지 운영률이 존재하지만 이것은 실제 이상홍수가 발생할 경우 저수지 운영에 도움을 주지 못하는 것이 현실이다. 본 연구에서는 자원배분문제의 최적해를 찾는데 사용되는 최적화기법의 하나인 선형계획법과 수자원 문제와 같이 불확실성이 산재해있고, 애매모호한 문제를 다루기에 적합한 퍼지제어 기법을 적용하여 이상홍수 발생 시 두 개 이상의 다목적댐 군을 연계운영하기 위한 퍼지 최적 운영 기법을 개발하는 것을 목표로 하였다. 시험유역으로는 낙동강 상류에 위치한 안동댐과 임하댐 유역을 대상으로 PMF 발생 시 댐의 안전성을 높이고 안동시 지점에서의 최대홍수량을 최소화하기 위한 퍼지최적운영기법을 개발하였다.

우리나라의 용수공급체계는 주로 여름에 집중된 강우를 댐이나 저수지에 저류하였다가 연중고르게 사용자들에게 공급하는 방법을 취하고 있다. 이때 도시지역의 생활용수는 갈수기에도 가장먼저 공급되어져야하는 우선순위를 가지는 반면, 농업용수는 가장 우선적으로 그 사용을 제한받는다. 하지만, 도시화로 인해 도시의 하수처리장 배출수량은 지속적으로 증가하고 있으며, 그 처리수의 대부분은 하천으로 방류되어 유실되고 있다. 방류수 수질기준에 맞추어 방류되는 처리수는 대량방류로 인해 자주 하천에 수질문제를 야기하기도 한다. 그러나 실제로 하수처리장의 처리수는 갈수기에 매우 유용하게 사용될 수 있는 수원 중 하나이다. 그러므로 그 처리수의 재이용에 관한 연구를 적절히 수행한다면, 갈수기에도 농업용수사용의 제한을 최소화할 수 있을 것이다. 그러므로 본 연구에서는 처리수 재이용 모형을 혼합정수계획법으로 개발하고, 하수처리장 처리수의 농업용수나 공공용수로의 사용을 제안하였다. 개발된 처리수 재이용 모형에서는 하천으로 방류되던 처리수를 농업용수나 공공용수로 재사용하는 시스템을 구축한다는 가정 하에, 그 공사비를 최소화하는 것을 목적으로 하였다. 또한 관말의 최소유지압력 등 수리학적인 제약조건을 만족시키도록 설계하였으며, 이 때문에 야기되는 비선형성을 선형화하여 계산시간이 짧은 동시에 전역해에 가까운 해를 찾을 수 있도록 하였다. 개발된 모형은 가상의 처리수 재이용 모형에 적용되어 시스템의 설계자에게 갈수기 용수공급의 최적 대안을 제시해 줄 수 있는 가능성을 보였다.

The impact of adding additional Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) criteria is demonstrated because current research shows MCDA for flood damage has been applied using only a few criteria but for better results the MCDA approach needs to apply more criteria for evaluating the alternatives. By adding additional criteria into MCDA, the capability to make the best alternatives more diverse and show the decision maker more differences in the scores of the alternatives to allow the decision maker to discriminate is significantly improved. The target region for a demonstration application of the methodology was the Suyoung River Basin in Korea. The 1991 Gladys flood event and five different return periods were used as a case study to demonstrate the proposed methodology of evaluation of various flood damage reduction alternatives.

물리적인 조류제어 기술에 해당하는 수류 차단막(이후 차단막)은 유입하천의 수류를 차단 또는 우회시켜 영양염류가 저수지의 유광층으로 공급되는 것을 차단하고 본류 수역으로의 조류 확산을 방지하는 기능이 있어 일본에서는 저수지 녹조제어 대책으로 자주 활용된 바 있다. 그러나 이러한 차단막은 국내 저수지와 같이 홍수시 유입 유속이 크고 수위변동이 심한 환경에서는 설치효과가 검증되지 않아 현장적용에 앞서 수치모의를 통한 효과 검증이 선행되어야 하며, 최적 규모와 위치 선정도 필요하다. 본 연구에서는 수위변동이 심한 국내 저수지 특성을 고려하여 차단막이 수위변화에 따라 상하로 이동할 수 있도록 기존 CE-QUAL-W2(이후W2) 모델의 알고리즘을 수정하고, 대청호에서 다양한 수리 수문조건에서 차단막의 기작과 효과를 예측하기 위해 가뭄년(2001년)과 평수년(2004, 2006년)을 대상으로 각각 모델을 적용하였다. 차단막 설치 예정지점은 소옥천 하류(7 m 깊이)와 댐으로부터 각각 14.9 km, 27.4 km 상류에 위치한 회남대교 아래 지점(10 m 깊이)과 대정리(10 m 깊이)로 가정하고, 모의 시나리오는 차단막을 설치하지 않은 경우(S-1), 소옥천 하류에 단독으로 설치한 경우(S-2), 소옥천과 대정리에 설치한 경우(S-3), 모든 지점에 설치한 경우(S-4)를 비교하였다. 차단막 설치에 따른 수문년 및 계절별 수질개선 효과(S-1에 대한 S-4 농도 저감 비)를 비교한 결과, 대청호에서 녹조문제가 가장 심각했던 2001년 6월$^{\sim}$8월 기간 동안 차단막은 봄-여름에 걸쳐 모든 비교 지점(회남, 댐, 추동, 문의수역)에서 Chl-a 농도를 최저(문의수역) 30%에서 최고(회남수역) 70% 정도 저감하는 효과를나타냈다. 평수년인 2004년과 2006년에는 강우사상에 따라 차단막 설치에 따른 Chl-a의 농도 저감 효과가 지점별로 다르게 나타났으며, 큰 강우사상이 6월, 7월, 8월에 걸쳐 골고루 발생한 2004년에 비해 7월 한 달 동안 집중된 2006년에 설치효과가 크게 나타났다. 수역별로 차단막의 설치효과를 비교해 보면, 유입수의 영향을 직접 받는 회남수역과 추동수역이 댐 앞과 문의수역에 비해 차단막 설치에 따른 Chl-a 농도의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 그러나, 큰 홍수가 유입할 때 차단막 상류부에 집적된 조류의 일부가 수류의 포획(Entrainment) 기작에 의해 저수지 내부로 유입되는 것으로 확인되어 차단막 효과를 극대화하기 위해서는 홍수 전 차단막 상류부에 집적된 조류의 처리대책이 필요할 것으로 판단된다.

유역에서 물의 평균체류시간은 강우에 의해 토양에 강우 등으로 인해 수분이 침투하여 유출되기까지 소요되는 평균 시간이며, 침식, 식생분포, 유출기작 등을 지배하는 수문학적 과정을 이해하는데 중요한 요소이다. 물의 평균체류시간을 산정하는 대표적인 방법인 방사성 동위원소에 의한 추적자법은 계산과정이 복잡하고 많은 비용이 들면서도 간접적인 방법임으로, 본 연구에서는 토양수분의 거동을 관측해 산지사면에서 물의 평균체류시간을 산정하는 보다 직접적인 방법을 고안하였다. 토양수분의 측정을 위해 광릉 국립수목원에 위치한 산림 소유역에 토양 수분 측정장비인 TDR을 설치하고 1년 동안 2시간 간격으로 깊이별 측정을 수행하였다. 토양수분을 이용해 산정된 물의 체류시간은 대상유역의 불투수 지하면에 가까워질수록 상승하는 경향을 보였고 강우가 집중된 여름에 가장 짧은 것으로 나타났다. 실험에서 얻어진 평균체류시간은 기존의 화학적 방법을 통해 산정된 값과 유사한 경향을 보였는데 이러한 결과들은 토양수분의 측정과 분석을 통한 방법이 방사성 동위원소를 이용한 방법보다 더욱 효율성 있는 측정을 할 수 있다는 것을 나타낸다.

본 연구의 목적은 강우-유출자료 및 댐 방류량 자료의 비선형적인 특정을 가장 잘 반영할 수 있는 신경망모형을 적용하여 수질정책의 기초자료를 제공하기 위하여 신뢰성 있는 유량자료를 산정하는 모형을 개발하였고 이를 낙동강 유역에 적용하는 것이다. 이를 위해서 낙동강물환경연구소의 8일 측정 유량이 가지는 정확성을 이용하면서 상류 댐의 일 방류량자료와 유역별 강우자료 및 국토해양부 수위관측소의 수위자료를 연계하여 유량을 보간할 수 있는 유량 보간 신경망 모형을 개발하였다. 신경망 모형의 출력값은 낙동강물환경 연구소에서 측정하지 않은 기간에 대하여 유량을 보간할 수 있도록 구성하였으며 신경망 모형의 구조는 입력층과 출력층 사이에 하나의 은닉층이 존재하는 다층 신경망으로 구성하였으며, 학습단계에서는 오류 역전파 알고리듬 학습방법 중 모멘텀법을 사용하였다. 본 연구를 통하여 낙동강 전 유역에 대하여 유량 보간 모형을 적용한 결과 댐 방류량과 강우자료 및 상류 수위 관측소의 유량 자료를 이용한 유량 보간 신경망모형의 일 유량결과의 적용가능성을 검증할 수 있으며, 제시된 모형은 지속적인 수문자료의 질적 향상과 유출패턴의 축적으로 그 성능을 향상시킬 수 있을 것이며 또한 홍수기의 더 정확한 유량예측을 위한 적용사례의 확장 및 SWAT을 이용한 모형의 적용에 대한 연구가 병행되어야 할 것이다.

최근 대체수자원 개발, 도시 비점오염과 물순환 체계의 효율적 관리를 위한 분산식 빗물관리기술에 대한관심이 급증하고 있다. 이수 목적의 빗물이용시설, 치수목적의 우수유출 저감시설, 택지개발사업의 재해저감시설 등 다양한 목적으로 시설들이 도입되고 있다. 그러나 치수용 시설에 있어 설계강우에 따른 홍수량 산정방법을 제외하고는 이수 및 물순환 건전화를 위한 계획, 설계기술은 현재까지도 부족한 실정이다. 특히 이수목적의 경우 집수면의 토지이용 특성, 용도별 사용수량 및 경제성에 대한 검토 없이 집수면적이나 대지면적의 일정비율 이상을 설계하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내에서의 빗물관리시설 계획 설계를 지원하기 위해 공동주택 빗물관리 의사결정지원 모형(RainCity v1.5 Beta)을 개발하였다. 강우자료는 5분 간격의 설계강우, 시우량 및 일 강우자료를 DB나 사용자 파일로부터 호출하도록 하였으며, 토지이용 특성에 따라 유출계수를 고려한 수문학적 집수면적을 산정하여 적용하였다. 현재 버전은 이수 및 치수용 저류조, 침투통, 침투트렌치, 침투블럭 등 장치형 침투시설과 투수성포장 등 지표면 침투시설을 대상으로 하였으며, 각 시설조합의 설치에 따른 유입/유출량, 침투량 및 사용수량 등 물순환 과정을 모의할 수 있다. 특히 선택된 시설조합은 규모 시나리오에 따라 목표 기능에 맞는 시설규모들을 선정하고, 비용-편익분석을 통해 경제적인 시설규모를 결정할 수 있다. 향후 지속적으로 GUI를 개선하여 사용자 편의도를 높이고, 식생형 침투도랑, 생태연못, 중수이용시설과의 연계 등 기능을 확대할 계획이므로 국내에서의 빗물관리시설의 계획 설계 시 활용도가 높을 것으로 기대된다.

수량과 수질 자료는 물에 대한 기본정보로 물 관리 분야뿐만 아니라 각종 SOC 사업의 계획 및 설계에 필수적인 자료로 활용되고 있다. 그러나 우리나라에서는 수량과 수질 관측의 주체가 분리되어 있고, 관측제도와 시설도 별도로 운영되고 있어, 결과 활용이 미흡할 뿐만 아니라 국가예산의 낭비가 발생한다. 이에 대한 정책적 개선방안으로 정책적 충돌을 해소하기 위한 임시 정책기구를 가동하여 정책방향을 결론짓고 이어서 관련 법령의 개정 및 국가수문관측종합계획 및 국가수문정보관리종합계획의 수립과 같은 방안을 통해 수문관리의 선진화가 필요함을 제시하였다. 기술적 개선방안으로 일부/통합 관측+ 통합관리안을 제안하였다.

지구의 평균기온이 지속적으로 상승함에 따라 지구온난화로 인한 기후변화는 지구에 분포되어 있는 극지방의 빙하들을 녹임으로써 지구의 물 순환시스템을 교란시켜 집중호우와 태풍, 가뭄, 낙뢰 등 예측을 불허하는 극한 기상변화를 발생시키고 있다. 기후변화로 인해 바다의 수온이 상승함에 따라 빙하가 녹거나 바닷물이 팽창하여 해수면이 상승하게 되는 바, 1990년 대비 2000년대에 동해바다에서는 상승률이 0.07cm/yr이던것이 0.20cm/yr로 나타났으며, 서해바다에서는 0.14cm/yr이던 것이 0.18cm/yr로 나타났고, 남해바다에서는 0.32cm/yr이던 것이 0.34cm/yr 로 평균상승률이 1990년대에 비해 증가하는 것으로 관측되었다. 본 연구에서는 기후변화로 인한 자연재해 피해를 최소화하기 위해 소방방재청의 현행 업무를 중심으로 재해를 예방하기 위한 풍수해 업무별 추진해야할 연구과제들을 조사 제시하고자 하였다. 기후변화에 따른 재난분야의 정책과 관련된 연구적인 측면의 분야를 제시하기 위하여 최근에 나타난 자연재난 피해현상에 대한 원인 및 대책을 기초로 하여, 재난관리분야에서 추진하고 있는 업무를 계승 발전시킴으로써 기후변화로 인한 피해를 예방 또는 최소화 할 수 있는 방향으로 제시하고자 하였다. 기후변화에 따른 소방방재청의 풍수해 재난관리 분야 종합계획을 제시하기 위해 본 연구에서는 기후변화 관련 최근 국내 외의 동향을 먼저 살펴보았다. 1977년부터 2006년까지 우리나라 최근 30년간의 재해연보에 제시되어 있는 시설물별 피해액을 조사하여 시설물 중 피해액이 많은 순으로 주요피해 시설물을 파악하였다. 여기에서 주요피해 시설물로는 하천, 도로, 소하천, 수리, 농경지, 사방 등의 순으로 나타났다. 이러한 주요시설물에 대한 피해현황을 파악하기 위하여 대규모 풍수해 피해에 대한 현황, 원인분석 및 대책이 제시되어 있는 각종 피해조사 보고서, 연구보고서 및 전문 학술지 기사들을 수집 분석하였으며, 수집된 자료를 토대로 각각의 재해피해현상에 대하여 시설물의 피해현상, 원인 및 대책을 분류하여 분석하고자 한다. 재난관리 분야 중 우수유출저감시설 관련 제시된 업무방향을 보면 침투 저류를 위한 우수유출저감시설의 개발연구, 침수위험지구의 지정기준 등급별 방재대책 방안연구, 유역별 재해위험 저감능력의 평가기준 개발, 단위구역별 우수유출저감시설의 확보기준 연구, 우수유출저감시설의 국내 표준화 방안 연구, 우수유출저감시설 설치자에 대한 인센티브 도입방안 연구, 피해지역의 매입을 통한 저류지화 방안 연구, 우수유출저감시설 설치효과의 교육 홍보 및 우수유출저감시설의 국제 표준화 기준 제정 추진 등이 필요할 것으로 조사되었다. 여기에서 제시된 재난관리 업무분야별 많은 연구과제들이 향후 연구할 수 있는 재원확보로 이어져 재난관리의 업무발전에 도움이 될 수 있도록 하여야 하겠으며, 주요 결론으로는 다음과 같다. 첫째, 우리나라는 기후변화에 대해서는 기존에 소극적으로 대응하였으나 기후변화대책기획단을 만들어 적극적으로 대처하고 있으므로 기후변화와 관련된 여러분야가 활성화 될 것으로 판단된다. 둘째, 국외의 기후변화 대응사례에서 보면 시설물의 규모를 볼 때 큰 규모의 예산을 투입하는 것으로 판단되는바, 이는 향후의 불확실한 기후변화에 대비하는 선진적인 판단으로 검토되어야 할 것이다. 셋째, 풍수해 관련 주요업무 8가지에 대하여 추진해야할 업무방향 48개를 선정 제시하였다.

홍수피해를 발생시키는 외부적인 요소 측면에서 과거와는 다른 강우특성이 뚜렷이 나타나고 있고, 홍수 피해의 측면에서 홍수에 의한 피해 잠재성이 매우 커지고 있는 시점에서 치수대책은 내 외부적인 여건변화에 민감하게 대처해야 한다. 수자원장기종합계획보고서(국토해양부, 2006)에서는 과거와 같은 제방위주의 치수대책으로는 변화하고 있는 강우상황에 대처할 수 없을 뿐만 아니라 급증하는 홍수피해를 줄이기에는 한계가 있다고 강조하고 있다. 따라서 이와 같은 내 외부적인 환경변화에 대응하기 위해 새로운 패러다임의 홍수대책의 수립이 필요하고, 급변하는 기후변동에 의한 유역의 홍수취약성을 파악하기 위한 지표를 개발하여 치수 정책과 관련 사업의 의사결정을 지원할 수 있는 체계가 뒷받침 되어야 한다. 본 연구에서는 P(Pressure, 압력)-S(State, 현상)-R(Response, 대책) 구성체계를 기반으로 홍수위험지수(Flood Risk Index, FRI)를 개발하여 유역 간 홍수의 취약성 비교 분석을 하고 해당 지역의 주된 취약요인을 파악하여 정부 및 지자체의 치수관련 정책 결정을 효과적으로 지원할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

수문조사기기의 검정은 수문조사에 활용하거나 활용하고자 할 다양한 수문조사기기를 일관되고 표준화된 기준으로 검사하여 수문조사에 적합한 기기를 설치하거나 지속적으로 사용하도록 하고자 하는 것이다. 이러한 검정은 국가수문자료의 신뢰도를 높이고 유지하고자 하는 기본적이고 중요한 업무이다. 국내에서는 2009년 2월 현재 회전식 유속측정기기와 일부 강수량측정기기만을 검정하고 수문조사에 활용하고 있는 실정이다. 따라서 수문자료의 신뢰도에 대해 제시할 수 있는 지표는 유량측정결과의 불확도와 일부 강수량계를 제외하고 사실상 없다고 할 수 있다. 그 밖의 수문조사기기들에 의해 생산된 수문자료는 단지 제조사에서 제공하고 있는 정확도와 정밀도 등의 정보를 통해서 가늠하고 있어 국가수문자료로서의 신뢰성으로 제시하기에는 부족하다고 할 수 있다. 수문조사기기의 검정시행을 위해서는 각 기기에 대하여 검정방법, 허용오차, 검정기관의 조건 및 기타 행정적 체계 등이 필요하다. 본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 수문조사기기의 현황을 파악하고 대상기기를 선별할 수 있도록 하였다. 그리고 각 대상 수문조사기기에 대한 검사방법과 허용오차를 규정하기 위해 공통적으로 필요한 과정과 방법론을 제시하여 객관적으로 신뢰할 수 있으며 효율적으로 적용 가능한 검사방법과 허용오차를 결정할 수 있도록 하였다. 또한 공신력 있는 검정 결과를 보장하기 위해 검정기관에서 갖추어야 할 인력, 설비 및 품질 시스템 등이 국제표준(ISO)에 부합되면서도 수문조사분야에 효율적으로 적용될 수 있는 조건들에 대해 분석 제안하였다. 본 연구결과는 국가차원에서 신뢰할 수 있는 공인검정기관이 수문조사기기 검정을 시행할 수 있게 하는 초석이 될 것이며, 수문조사기기의 검정이 시행되면 이후 생산되는 수문자료는 정해진 검사방법과 허용오차 이내의 품질을 공인검정기관이 인정하는 수문자료로서의 신뢰도를 확보하게 될 것으로 기대된다.

최근 물 사용 및 배분과 관련하여 각종 갈등이 첨예화 되면서 수리권에 대한 체계적인 정리가 필요하게 되었다. 특히, 각종 수리권의 적용 범위나 한계를 논하기 위해서는 근본적으로 하천의 자연유량과 인공유량에 대한 이해가 우선되어야 하는데 이는 수리권의 본질을 이해하는데 기본적인 사항이다. 이를 통해 자연스럽게 '강변수리권'과 '지역수리권', 그리고 또 다른 대표적인 수리권인 '점용수리권'에 대한 비교 검토를 함으로써 수리권에 대한 올바른 인식을 가능하게 하며 이로 인해 물의 합리적이고 효율적 배분에 기여할 수 있다. '강변수리권'은 오로지 강변에 위치한 토지에 필요한 물에 대해서만 적용되는 수리권으로 결과적으로 농업용수에 대한 권리이며 지방자치단체가 아닌 강변 토지 소유자에게 부속되어 있고 하천의 자연유량에만 적용되어 댐 건설로 인해 추가적으로 발생하는 유량에 대해서는 적용하지 않는다. 또한, '강변수리권'은 비록 사용하지 않아도 소멸되지 않으나 한번 소멸되면 회복할 수 없으며 타인에게 양도할 수 없다. 아울러 '강변수리권'끼리는 똑같은 우선권이 있기 때문에 물이 부족한 시기에는 주어진 양을 공유해서 사용하여야 하며 소량이지만 생활용수로 사용코자 하는 경우에는 등록증서가 필요하며 물을 저장해서 다른 시기에 쓰고자 한다면 수리권 허가가 필요하다. '점용수리권'은 "특정 기간동안 특정장소에서 특정한 용도로 특정 수원(水源)으로부터 특정한 양을 취수하는 배타적 권리이다". '점용수리권'은 물의 가용성(availability)을 기초로 하고 있으며 합리적이고 유용한 용도에 사용하는 것을 일반적인 원칙으로 하고 있다. '점용수리권'은 '선점수리권(first in time, first in right)'이라고도 하는데 '강변수리권'과는 다르게 강변에 인접하지 못한 토지소유자가 물을 취수하여 물을 이동시킬 수 있는 권리로 허가없이 증량할 수 없으며 5년간 사용하지 않는 경우에는 소멸된다. '점용수리권'을 얻고자 하는 사람은 장기간 물을 저장하여 사용하고자 하는 '강변수리권자'나 강변에 인접하지 않은 토지에서 지표수나 지하수를 저장하거나 사용하고자 하는 사람들이다. '지역수리권'을 뒷받침하는 사례로 자주 이용되는 미국의 경우에 주(州) 헌법이나 주(州) 수법에 주(州)내의 모든 물은 주(州)의 주민에 속한다고 천명하고 있다. 그러나, 추가적으로 수질관리, 홍수관리, 댐 운영, 재해방지 등 물과 관련한 포괄적인 기능도 주(州)의 책임으로 명시하고 있어 지방정부주(州)가 단지 물의 사용에 대한 권리만 위임받은 것이 아니며 물 관리에 따른 모든 책임까지도 함께 담당하고 있다는 우리나라와 같이 지방자치단체의 물 이용에 대한 권리만 의미하는 '지역수리권'과는 근본적으로 다름을 알 수 있다.

본 연구에서는 우량, 수위, 유량 등에 대한 근대적인 수문조사의 역사가 1911년 4월에 시작되었음을 고문헌을 통해 분석하였고, 2011년이 우리나라 근대 수문조사 100주년이 되는 해임을 확인하였다. 또한 과거 약 100년간의 수문조사 역사를 기간별로 제1기에서 제5기까지로 구분하여 각 기간별 발전상황을 정리하였다. 1929년에 발간된 조선하천조사서에 나타난 우리나라 주요하천의 최심하상고와 현재의 최심하상고를 비교한 결과, 과거 약 $70^{\sim}80$년 동안 일부 구간을 제외하고 전체적으로 하상이 저하된 것을 확인하였다.

GREEN, ECO and RENEWABLE ENERGY..아마 최근 가장 큰 화두가 되는 단어들일 것이다. 우리나라 역시 이번정부의 경제살리기는 다름 아닌 '녹색성장'이 핵심이다.. 현재 정부가 강력하게 추진 중인 사업인 4대강 살리기 등은 바로 녹색성장의 대표적인 사례이다. 성장은 하되 환경에 대한 중요성을 바탕으로 하자는 것이다. 기후변화에 대한 논의가 시작된 이래 수많은 전문가들에 의해 기후변화에 대한 논리적 그리고 객관적인 근거를 제시하고자 노력하였다. 반면 기후변화가 지나친 우려라고 반론을 제기하는 전문가도 적지 않다. 어떤 논리가 맞는지는 아무도 모른다. 본고에서 역시 어떤 논리가 맞는지에 대한 논의는 피하고자 한다. 지금 현재의 변화(평균온도의 상승, 집중강우의 증가 및 가뭄 등)들이 과연 확실한 기후변화의 징후인지 아닌지는 어느 누구도 증명하기 어렵기 때문이다. 다만 이것들을 장기적인 기후변의 추세로 받아들인다면 과연 우리의 국가 경제에 어떤 영향을 미칠지에 대한 것은 검토는 반드시 되어야 할 것이다. 기후변화에 대비해서 가장 먼저 해야 할 일은 우리나라에 도래할 기후변화 시나리오에 대한 보다 신뢰성 높은 검토이다. 그리고 이를 위해서는 우리나라에 올 수 있는 기후변화 시나리오를 예측하고 증명할 수 있는 기술의 개발 또한 시급하다. 그 다음에 수반되는 것이 바로 시나리오에 따른 사회경제적 파급효과, 즉 기후변화가 초래하는 사회경제적인 비용이 어디서 어떻게 발생할 수 있는 지에 대한 평가이다. 정부의 정책은 결국 기후변화로 인한 사회적인 비용을 최소화하기 위한 것이고 결과적으로 어떤 사회적인 비용이 초래될 것인가를 예측하고 이에 대한 정책과 기술개발의 방향이 설정되어야 하는 것이다. 본 연구는 현재 선진국들이 기후변화를 어떻게 다루고 있는지에 대한 고찰을 통해 향후 우리나라가 기후변화 대비 무엇을 어떻게 해야 하는지에 대한 제안을 하고자 하였다.

국내에서는 수자원 관리 지표에 관한 연구가 부분적으로 이루어지고 있으나, 지표를 통하여 정책목표를 설정하고 정책의 성과를 평가하는 데까지 이르지 못하고 있다. 본 연구는 우리나라의 이수분야 수자원 정책을 종합적이고 객관적으로 평가할 수 있는 지표를 개발하고 이를 국가단위, 유역단위, 지역단위에서 적용하기 위한 것이다. 이수 분야의 핵심지표를 선정하기 위해서 이수분야의 정책목표를 기준으로 4가지로 구분하고, 이를 정량적으로 제시하고 평가할 수 있는 지표에 대해서 검토하였다. 이수분야의 4가지 영역은 안정성, 효율성, 형평성과 지속가능성으로 구분하였다. 안정성은 강수, 기후변화, 인구, 경제, 사회 등 장래 환경이 불확실한 상황에서도 안정적으로 물 부족에 대응할 수 있는 능력이 확보되는 것을 말한다. 효율성은 물의 사용량과 누수율을 줄이고, 생산성과 재이용률을 제고하며, 물관리의 건전한 재정을 확보하기 위해서 비용회수체계를 개선하는 것 등을 포함한다. 형평성은 도시와 농촌, 지역간 물이용의 격차, 요금의 격차, 지역간 물자급률의 격차 등을 개선하여 사회적 약자나 소외계층의 물이용 능력을 높이는 것을 주요한 내용으로 한다. 지속가능성은 하천환경의 기능을 훼손하지 않는 범위 내에서 수자원을 이용하고, 환경 개선, 생태계 보존, 친수활동 등에 대한 물수요에 대응하는 것이다. 최종적으로 선정된 이수분야의 지표는 가뭄시 물부족량, 물부족 지역 비율, 국가 물자급률, 하천취수율, 환경용량 확보율, 물이용 공평성, 물재정 건전성 등 7개였다. 각 지표별로 지표의 정의와 산정방법 등을 제시하고, 지표를 통하여 이수분야의 수자원 정책을 평가하였다. 평가는 먼저, 국가간 비교를 하였고, 다음으로 국내의 유역간 비교, 지역간 비교의 순으로 진행하였다. 평가 결과 우리나라의 국가 물자급률과 취수율이 보통수준 이하로 매우 취약하고, 물이용의 공평성과 물관리 재정 건전성은 보통보다는 높은 수준으로 평가되었다. 평가 결과를 통해서 중장기 수자원 관리 정책의 목표를 정량적으로 제시하고, 분야별 정책 추진방향을 제안하였다.

본 논문에서는 하천정비에 있어 구상, 계획, 설계, 사업, 운용 유지관리의 각 단계에 따른 대응에서 의사 합의 형성의 목적과 논의의 대상을 정하고, 객관적이며 합리적인 합의 형성 방법을 선택하는 모델로서 "안전", "이용", "환경" 이라고 하는 3요소 모델을 제안하고자 한다. 종래의 제도로써 계획의 절차, 환경평가, 행정소송, 의회제도에 새로운 대응으로써 공공사업의 구상 단계에 있어서 주민 참가 절차 등을 고려하고, 다양한 이해관계자의 의향을 조정하고, 원할한 합의 형성을 추진하면서, 대상 사업 등을 사회적으로 바람직하게 끌어가기 위한 합의 형성에 관한 종합적인 producer의 필요성을 논한다. 끝으로 이 모델에 의거한 4대강 정비사업에 대한 예비 전문가 그룹의 의사결정의 관점을 합의 형성 이론과 테크닉으로써 분석결과, 4대강 정비사업에 대하여는 3요소간의 우선순위가 "안전", "환경", "이용" 의 순으로 나타나고 있어, "이용" 에 우선순위를 둔 경부대운하 사업에 대한 시민들의 우려를 뒷받침하고 있다. 또, 전통적인 유역하천에 대하여는 "환경" 이 큰 비중을 차지하고 있어 시민의 환경에 대한 높은 관심을 표현하고 있다. 끝으로 이러한 새로운 패러다임을 파악하기 위한 3요소 모델의 의사합의 형성내용을 하천정비사업이나 관리에 적용하여 실현시키기 위하여 하천정비사업에도 "유니버설디자인" 수법의 도입을 제언한다.

강변여과는 인공함양을 활용한 대체수자원의 대표적 방법으로 하천수를 충적층으로 통과시켜 간접취수함으로써 오염저감과 수질사고 대처 능력의 장점을 가지고 있다. 유럽을 시작으로 많은 선진국에서는 150년 정도의 개발역사를 가지고 있으며, 우리나라에서도 현재 낙동강을 중심으로 강변여과를 활용한 상수도 공급이 이루어지고 있다. 본 논문은 이러한 강변여과 개발을 위한 개발전 개발전략과 적절한 개발위치 선정에 대한 연구로서 게임이론적 접근을 시도하였다. 강변여과 개발을 위한 지자체간 협력 게임이론을 적용함으로써 협력관계를 통한 추가이익 발생이 가능하게 되어 강변여과 개발타당성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 입지 선정에서 대상 후보지의 인자비교를 위한 일부 항목의 자료 유무에 상관없이, 적지분석이 가능한 게임모형을 개발하고 그 적용성에 대해 검토하였다.

본 연구의 목적은 물거버넌스 개념과 1997년, 2006년 물관리기본법안 분석을 통해 한국의 새로운 물관리 체제를 모색하는 것이다. 물거버넌스는 물관리정책과 계획의 수립, 시행, 평가에 있어 정부뿐만 아니라 일반 기업, 시민, 환경단체, 전문가 등 여러 이해당사자를 참여시키는 것을 핵심으로 한다. 거버넌스란 기존의 정부 주도의 정책 계획, 수립, 시행이 아닌 비정부 조직과의 타협, 협의, 논의를 통한 양방향 정책결정 과정을 뜻한다. 따라서 물거버넌스의 가장 중요한 원칙은 다양한 이해당사자 참여를 통한 정책결정의 복수화 과정이다. 한국의 물거버넌스를 시행하기 위해 가장 필요한 요건은 이해당사자 참여를 우선 중앙, 지방정부에서 그 필요성을 인식하고 법, 제도 등을 통해 제도화하는 것이다. 환경부 주도로 입안된 1997년 물관리기본법안은 물관리일원화, 적정사용, 유역관리, 비용부담, 균형배분의 5원칙을, 2006년 물관리기본법안은 물관리일원화 대신 통합물관리, 적정사용 대신 수요관리를 삽입하여 5원칙을 제시하였지만 이해당사자 참여는 원칙에 포함시키지 않았다. 이해당사자 참여 원칙의 제도화가 없이는 위의 두 법안이 제시한 원칙의 적용과 시행이 어려움에 봉착할 가능성이 높다. 왜냐하면 다른 원칙은 다양한 이해당사자 참여를 통한 사회적 합의 없이는 시행이 쉽지 않은 정치적으로 민감한 사항들이기 때문이다. 예를 들어 물의 균형배분 원칙 관련, 만약 상류와 하류 주민 간의 합의가 없이 어느 한 이해당사자의 일방적 행위가 있을 경우 큰 갈등을 유발할 수 있다. 물거버넌스을 실행하기 위해 중앙에 필요한 조직은 물이용 관련 물분쟁 발생 시 이를 조정하고 국가물관리계획을 수립하며 물관리 문제 전반을 총괄하는 조직이다. 1997년, 2006년 기본법안은 국가물관리위원회 설치를 제시하였고 2006년 기본법안에서 보다 구체적으로 위상, 운영, 역할 등에 대해 언급하였다. 하지만 국가물관리위원회는 물관련 중앙부처의 장, 지방행정조직의 장만을 포함하여 유역관리를 책임질 유역관리조직의 장에 대한 언급이 없다. 물거버넌스 실현을 위한 유역관리 시행이 바람직하기에 유역관리조직의 장도 국가물관리위원회에 참여하는 것이 바람직하다. 또한 두 기본법안 모두 국무총리실 산하에 위원회를 속하게 하였는데 이를 수정하여 대통령 직속기구로 규정하는 것이 국가물관리위원회가 정치, 행정, 재정적 압력에서 벗어나 일관성 있는 정책을 펼 수 있는 지름길이 될 것이다. 또한 지방의 물문제를 물관리계획에 적절히 반영하고 대응방안을 수립, 시행하기 위해서는 정부 관료뿐만 아니라 지방의회 의원, 환경단체, 기업, 시민, 전문가 등의 다양한 이해당사자가 참여하는 유역위원회가 필수적이다. 또한 유역 관련 물관리계획을 수립하고 사업을 추진하는 유역관리청도 필요하다. 유역위원회와 유역관리청은 유역 내 여러 이해당사자들이 물관리에 대해 다양한 의견을 개진하고 토론하며 합의점에 이르는 거버넌스를 수립할 수 있는 중요한 조직이다. 두 기본법안은 유역관리 원칙을 제시하긴 하였지만 유역관리 시행 관련 조직, 역할, 운영 등에 대해서는 언급이 없었다. 한국의 물관리는 소득, 문화 수준 향상으로 인한 양질의 물공급에 대한 요구, 시민사회의 발전, 지방분권화 등 정치, 경제, 사회의 변화를 수용하고 발전해 나가기 위해서는 여러 이해당사자의 참여와 합의에 바탕을 둔 물거버넌스 수립이 무엇보다 중요하다. 또한 이를 시행하기 위해서는 물관리기본법을 하루 속히 제정하여 제도적 기반을 갖춰 보다 효율적인 물관리시스템을 수립해야 한다.

우리나라의 강우특성 및 지형여건상 최근 농촌지역 하천의 건천화가 급속히 진행되어 전통적인 농촌지역 하천의 기능이 줄어들고 있다. 하지만 건천화 원인에 대한 과학적인 분석은 극히 저조하다. 농촌지역 소하천의 건천화 원인은 다양하게 존재하고, 각각의 원인에 따라 방지 대책이 달라야 할 것이다. 그러나 현실은 일률적인 방지책을 시행하고 있어 그 효율성이 불확실한 상태이다. 농촌지역 소하천 건천화 원인으로 추정되고 있는 기존 저수지 유지수량 미확보, 유휴지 난개발, 지하수 과다사용, 무분별한 하천개수, 하천 퇴사 등이 있음에도 불구하고 정확한 원인분석 없기 때문에 개략적인 방지 대책이 시행되고 있는 실정이다. 국내 중소하천의 생태환경 건전성을 위해서 농업저수지를 비롯한 농업용수의 하천유지용수 공급에 대한 요구가 증대되고 있으므로 이에 대한 적정한 농업용수의 하천유지유량 공급방안 정립이 필요하다. 또한 농촌 소하천 유역에서 상류에 위치한 농업용 저수지는 우선적으로 농업용수를 공급함에 따라 소하천들은 수문순환 과정이 인위적으로 단절되어 심각하게 건천화되어 가고 있으며, 이러한 이유로 안정적인 하천유지용수 확보에 어려움을 겪고 있다. 농촌 소하천의 건천화에 따른 하천수의 부족은 용수확보의 불가능, 수질오염의 심화 등의 문제를 초래함으로써 경제적인 측면에서 많은 손실을 가져오고 있으며 하천이 갖추어야할 친수공간으로서의 기능도 수행하지 못하기 때문에 많은 주민들이 여가 활용과 휴식공간으로 활용하지 못하고 있다. 따라서 현재 농업용저수지의 시설규모를 확장하여 추가적으로 하천유지용수를 확보함으로써 하천의 건천화를 예방하고 향후 확장 가능한 농업용수 전용저수지의 설계방향을 제시코자 한다. 기존저수지의 지역적 요소 및 환경적 요소를 감안하여 저수지 증고에 의한 재개발 방향을 검토 분석하여 물부족에 의한 하천 건천화를 예방하고 추가 용수량의 확보를 할 수 있도록 노력을 해야겠다.

현재 계획 또는 설계단계에서 수행되고 있는 우수 관거 시스템의 수리계산에서는 연결관의 마찰손실만을 감안하여 수행하고 있으며, 맨홀에서의 수두손실은 고려되지 않는 실정이다. 특히 과부하 $90^{\circ}$ 접합맨홀 내부에서의 복잡한 흐름 현상에 의하여 발생하는 에너지 손실은 일반적인 직선 연결 맨홀에 의해서 발생하는 에너지 손실과 큰 차이를 보이지만 현재 우수 관거 설계 및 관리에서는 이를 대부분 고려하지 않는 실정이다. 또한 직선으로 연결된 맨홀보다 $90^{\circ}$ 접합 맨홀은 유수교란에 의한 에너지 손실이 커지므로 이에 대한 $90^{\circ}$ 접합 맨홀에서의 에너지 손실 저감에 대한 연구가 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 합류 맨홀 중 $90^{\circ}$ 접합 맨홀에서의 에너지 손실 저감 방법의 분석을 위하여 하수도시설기준(환경부, 2005)의 표준 1호(원형), 특 1호(사각형) 맨홀을 각각 축소 제작하고, 수리실험 장치를 제작하여 수리 실험을 실시하였으며, 실험결과를 benching을 사용하지 않은 $90^{\circ}$ 접합 맨홀의 평균 손실계수를 산정한 윤세의 등(2008)의 실험 결과와 비교하였다. 접합위치를 변경한 원형 맨홀 CASE B에서의 평균 손실계수는 1.1로 산정되어 CASE A의 1.6보다 크게 감소하였다. 접합위치를 변경한 사각형 맨홀 CASE B에서는 1.5로 산정되어 손실계수의 감소폭이 적었으나, 접합위치를 변경하고 side benching을 설치한 CASE C에서의 평균 손실계수는 1.1로 산정되어 CASE A의 사각형 맨홀의 손실계수 1.6에 비하여 큰 감소 효과를 나타내었다. 따라서 $90^{\circ}$ 접합 원형 맨홀에서는 접합 위치를 변경시킨 CASE B의 형태를 사용하고, 사각형 맨홀에서는 접합 위치를 변경시키고 side benching을 설치한 CASE C의 형태를 사용하면 우수 관거 시설의 배수능력을 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 곧은 식생과 유연한 식생 및 다양한 수심비를 갖는 개수로 흐름 조건에 대한 수리실험을 실시하였다. 레이저 도플러 유속계를 이용하여 수로 전체 단면의 유속을 측정함으로써, 이차흐름이 평균유속 및 난류량에 미치는 영향을 분석할 수 있도록 하였다. 평균유속의 경우, 수치모의결과와 동일하게 측벽근처에서 최대 유속이 발생하였다. 유속측정자료를 이용하여 침수식생 개수로 흐름의 벡터도를 살펴본 결과, 침수식생 개수로의 경우 일반 개수로 흐름과는 달리 바닥 와 (bottom vortex)가 측벽 근처에서 매우 활발한 것으로 나타났으며, 이로 인해 수로 중앙의 높은 운동량을 가진 유체가 측벽방향으로 이동하고 있음을 확인하였다. 또한 측벽에서 이차흐름으로 인해 발생하는 강한 하강류가 레이놀즈응력 및 난류 강도의 수직방향 분포 형태에 영향을 미치는 것을 확인하였다.

현재 하천의 유량측정을 위해 국내외에서 설치, 운영되고 있는 자동유량측정시설은 대부분 초음파유속계를 이용한 실시간 하천유량측정시스템이다. 이러한 초음파유속계는 도플러 방식 초음파유속계(ADVM)와 이동 시간차 방식 초음파유속계(UVM)로 구분되는데, 한강대교 등에 적용된 ADVM 방식에 비해 UVM 방식은 초음파 도달거리의 특성으로 인해 대부분 중소규모의 하천에 적용되어왔다. 이러한 UVM 방식을 하폭이 넓고 홍수시 수위변화가 심한 대규모하천에 적용하기 위해서는 여러 회선을 다층으로 구성하여 설치할 필요가 있는데, 한강의 여주지점은 16개의 회선을 5개의 층으로 구성하여 측정의 정확도를 높이고 홍수시 수위상승시에도 다양한 회선으로 유속을 측정할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 여주지점에 설치되어 운영 중에 있는 이동 시간차 방식 자동유량측정시설의 운영결과를 검토하고 측정치에 대한 검증을 위해 2008년 1월부터 12월까지의 유량측정결과를 검토하였다. 평 저수시는 유속계와 ADCP 이동보트를 이용한 연속측정결과와 비교하였으며 홍수시에는 봉부자 측정결과와 비교하였다. 기존 실측은 2008년 2월부터 12월까지 저수위 및 중 고수위에 걸쳐 실시하였으며, 프라이스유속계 22회, 이동식 ADCP 6회 그리고 부자를 이용한 방법 6회등, 총 34회가 이루어졌으며, 비교 결과 수위 1.5m 이하의 저 평수기에 평균 5.5%의 오차를 보였으며, 홍수시 검증측정유량과의 비교결과 7.6%의 오차를 보였다.

홍수 유량 측정에 주로 활용되는 봉부자법은 신속하고 간편하게 유량을 측정할 수 있지만, 부자의 유하 경로를 정확하게 알 수 없으므로 가정된 직선을 따라 유하하지 않을 경우 유속과 단면적 계산에 불확실성이 다소 크게 발생하는 단점이 있다. 또한 측정에 소요되는 시간이 짧지만, 대개 현장에서 유량 계산이 바로 이루어지지 못하므로 측정 유량의 적절성을 충분히 평가하지 못한다. 본 연구에서는 봉부자법의 장점은 살리고 단점을 개선할 수 있는 전자부자 시스템을 개발하고 이를 이용하여 유량을 산정하였다. 개발된 전자부자 시스템은 GPS에 의해 유하경로를 획득하여 RF 통신을 통해 실시간으로 기지국에 정보를 전송한다. 기지국은 3개 RF 채널을 통해 최대 15개의 전자부자의 위치 정보를 동시에 수집하며, 각 전자부자의 유하경로와 미리 측량한 단면 자료를 결합하여 측정과 동시에 자동으로 유속을 계산한다. 이렇게 계산된 유속은 지리정보와 결합되어 있으므로 하천의 평면 2차원적 흐름 특성을 나타내는데 활용될 수 있으며, 나아가 미리 측량된 단면 자료와 결합하여 측정과 동시에 즉각 유량이 얻어질 수 있다. 이러한 점에서 본 연구는 전자부자를 이용하여 현장에서 유속과 유량을 실측한 사례를 제시하고자 한다.

공학 분야에 있어서 수치 해석적 연구가 많은 주목을 받고 있다. 경제적 측면을 비롯한 다양한 측면에 있어서 모의의 간편성으로 인해 하천에서의 수리학적 거동모의에 수치해석 모의 분석법이 쓰이고 있는데 모의결과의 비교 및 검증을 위해서는 현장 실험 혹은 모형실험이 선행되어야만 한다. 본 연구에서는 강재로 제작된 S자 형태의 만곡부를 두 개 갖고 있는 사행수로 실험 장치를 제작하여 두 가지 유량조건 (30, 60 ${\ell}$/sec.)과 두 가지 하류단 수위조건 (30, 40 cm)에 대하여 수평 2차원 유속분포 자료를 이용하였다. 유속장의 자료는 Sontek사에의 3차원 micro-ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)를 이용하여 측정하였다. 주 흐름은 직선구간에서는 중앙에서 최대 유속을 나타내며, 좌우대칭적인 유속분포의 모습을 보이고, 만곡부에서는 수로안쪽을 따라 최대유속이 발생하였다. 이는 만곡부의 정점부분에서의 이차류 발생 및 소멸에 의한 연직방향 유속분포를 통해 발생되는 현상이라 사료된다. 또한 본 연구에서는 2차원 하천해석 상용프로그램인 RAMS (베타버젼)와 SMS를 이용하여 흐름해석을 수행하였다. 실험 자료와의 비교를 통하여 두 가지 상용프로그램의 경우 모두 다소 과대 산정되는 것을 알 수 있었고, 만곡부와 직선부의 유속분포에 대한 모의결과는 RAMS (RAM2)의 결과가 보다 실험결과와 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 위와 같은 유속분포의 분석을 통하여 각각의 상용소프트웨어의 적용성을 비교해 보았으며 향후 오염물질 거동해석 모형을 실험수로에 적용하여 그 결과를 비교할 수 있을 것으로 예상한다.

수자원의 효율적인 관리를 위해서는 홍수량 자료뿐만 아니라 저 평수량의 자료도 매우 중요하며, 이는 최근의 가뭄 발생으로 인하여 용수공급 및 하천수질관리 문제에서 저수위 유량자료의 파악이 중요한 관심 대상이기 때문이다. 이를 위해서는 저수위에 대해 유량측정을 실시하여 유량자료를 확보해야 하며, 이와 더불어 연속적인 유량자료를 얻기 위해서는 신뢰성 있는 수위-유량관계곡선식이 필수적이다. 일반적으로 자연하천에서 수위-유량관계는 수위의 상승 및 하강에 따라 유량변화가 일정한 경향성을 가지고 변동을 하기 때문에 단일함수 관계로 설명이 가능하다. 하지만 갑문 조작에 영향을 받는 구간에서는 수위와 유량만의 단일함수 관계가 아닌 갑문의 개 폐에 따라 수위와 유량이 변동하는 특성을 가지고 있어 일반하천에 비해 수위-유량관계를 규명하는 것이 매우 어려운 문제이다. 최근에 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 및 유속지수법을 이용한 자동유량측정시설이 국내에 도입됨에 따라 저 평수량에 대한 연속측정이 가능하게 되었으나, 측정된 수위-유량자료를 이용하여 수위-유량관계곡선식을 개발하는 것은 아직까지 국내 외를 막론하고 명확히 해결하지 못하는 문제점이 남아 있다. 본 연구는 갑문의 조작에 따라 크게 영향을 받는 저 평수량에 대하여 수위-수면경사-유량관계를 이용한 산정방법과 자동유량측정시설에 의한 유량산정방법에 대하여 비교 검토하였으며, 이를 검증하기 위하여 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 이용하여 갑문 개 폐에 따른 연속 측정을 수행하였다. 이와 같은 유량 산정방법과 검증을 통하여 보다 신뢰도가 높은 저 평수량을 산정하는 것이 목적이다.

본 연구에서는 ADCP 측정자료를 효율적으로 활용할 수 있도록 ADCP 이동측정법 자료의 후처리 프로그램을 개발하였다. 먼저, 측정된 ensemble과 방위별 유속으로 표시되던 단면유속분포를 한 눈에 알아볼 수 있도록 좌표를 정리하고 주흐름방향 유속을 출력하는 등, Sontek과 RDI 자료 취득 소프트웨어의 ascii 파일을 사용자가 쉽게 알아보고 가공할 수 있도록 변형하였다. 또한, 기존 ADCP 사용과 관련하여 발표된 screening 및 smoothing 기법을 적용하여 유효한 유속자료를 선별하고 단면의 평균 흐름에 근접한 유속자료를 제공하도록 하였다. 멱함수를 이용한 외삽으로 측정불가역의 유속 및 유량을 추정하였으며, 총 53개 측정자료의 유량을 추정한 결과 ADCP 소프트웨어가 제공하는 유량과 평균 1.33 %의 오차를 보였다. 마지막으로, 정리된 ADCP 자료로부터 하천의 주요 수리학적 특성을 추정하도록 하여 하천단면을 횡단하는 간단한 ADCP 측정만으로도 많은 시간과 노력을 들여 측정하던 하천의 특성을 신속히 파악할 수 있도록 하였다.

최근 들어 도심구간의 하천에도 치수에 지장이 없는 범위 내에서는 적극적으로 수생식물의 식재를 장려하고 있다. 그러나 현재 도심구간의 하천에는 무분별하게 수생식물을 식재함으로써 홍수시 흐름의 강한 유속에 의해 수생식물이 훼손, 유실되고 있어 도심구간 하천의 식재 지침이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 도심구간 하천의 식재 지침 수립을 위한 전 단계로서, 도심구간 하천에 서식하는 주요 수생식물을 선정하고 이들의 서식에 적합한 수리 특성을 규명하고자 한다. 이를 위해 서울의 양재천, 성북천, 탄천 및 중랑천을 대상으로 수생식물의 서식현황을 살펴보고, 흐름의 특성에 따른 거동 분석을 조사하여, 적정 서식 영역을 제시하였다. 조사 결과 도심구간 하천에 서식하는 적정 수종으로 달뿌리풀, 갈대, 물억새, 갯버들 등을 선정하였으며, 이들의 흐름에 대한 거동 분석을 위해 흐름의 수심, 유속, Froude수를 각 수종 및 성장도와 관련시켜 검토하였다.

1990년대 이후 하천환경에 대한 관심은 치수적 과점에서 이수적 관점, 환경적 관점으로 확대되어 가고 있으며, 이에 부응하여 하천환경을 개선하기 위한 노력이 1990년대 말부터 자연형 하천개발이라는 이름으로 확산되어 우리나라의 하천환경을 크게 변모시켜 나가고 있다. 실제로 자연형 하천은 우리 주변의 하천경관 및 수질을 많이 개선하는 효과를 거두어 왔으나, 하천의 보전 및 복원에 대한 구체적인 기술개발이 없는 상태에서 경쟁적으로 시행되어 비효율성, 비생태성, 비안전성의 문제를 노출시키고 있다. 특히 하천의 다양한 물리적 인자와 복합되어 형성되는 하도서식처 환경들에 대한 이해의 부족은 하천에 서식하는 다양한 생태계의 순환과정 및 연계성을 단절시키고 근본적인 하천환경복원을 어렵게 한다. 최근에 하천환경 복원사업의 근본 목표는 그 하천 고유의 하천경관이나 생태계 등의 특성을 회복(Rehabilitation)시키거나 복원(Restoration)시키는 것으로, 평여울, 급여울, 폐쇄형 하도습지, 웅덩이 등과 같은 하도서식처로서의 물리적 자연환경을 인위적으로 조성하여 원활한 생태환경이 자생될 수 있도록 하기 위한 노력의 일환이다. 그러나 하천 생태계는 물리적 환경에 의해서만 지배되는 것은 아니며, 하천생태계가 원활하게 조성되기 위해서는 그에 따른 적정한 수질이 유지되는 것 또한 중요하다. 물론 자연생태계의 순환과정이 원활해진다면, 하천의 자정능력 향상을 가져오게 되고 그로 인하여 수질도 생태환경에 적합하게 유지되는 것은 자연스러운 이치이다. 결국 자연적으로 조성된 하천에서의 물리적 서식처 환경이 수질에 어떠한 영향을 미치는지 파악하는 것은 앞으로 하천환경 복원사업에 있어서 매우 중요한 요소 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 물리적 환경인 하도서식처 환경을 조사하고 그에 따른 화학적 특성을 평가해 보았다. 본 연구의 결과는 앞으로 하천복원에 있어서 물리적 서식처 조성과 수질의 상호 연계성 및 복원기술의 타당성을 평가하는데 중요한 지표가 될 수 있을 것으로 판단된다.

최근의 극심한 가뭄현상과 4대강살리기 사업 등 하천과 관련된 국가적인 일들이 진행되고 있어 하천관리에 대한 국민적 관심이 증가하고 있다. 그 동안 하천의 관리는 국가와 지방이 각기 따로 따로 해왔고, 하천 역시 국가하천과 지방하천으로 구분되어 있다. 국가하천 구간은 전체 하천 연장의 10% 이내이기 때문에 대부분의 하천관리는 지방이 담당하고 있다고 해도 과언이 아니다. 그러나 현실적으로 지방행정기관의 하천관리 인력은 턱없이 부족한 실정이다. 기후변화와 물수요 증가 등 하천관리에 대한 중요성과 하천을 행정구역이 아닌 유역 중심으로 관리해야하는 필요성이 증대됨에 따라 최근 국토해양부는 하천법 개정(2008.4)을 통해 국토보전상 또는 국민경제상 중요한 하천을 추가로 국가하천으로 지정할 수 있는 법적 기반을 만들었다. 하천에 대한 등급의 조정은 이해당사자들의 관계 및 지자체간의 문제 등 다양한 변수들이 존재하기 때문에 쉬운 작업은 아니다. 추가로 지정하기 전에 좀 더 세부적인 고민이 요구된다는 것이다. 그렇다면 어떤 하천이 국토의 보전과 국민경제적으로 중요한 하천인지, 어느 정도나 국가하천으로 지정되어야 하는지, 국가하천과 지방하천으로 구분하는 이유는 무엇이고 꼭 그렇게 구분해야 하는지, 국가하천과 지방하천의 관리를 위해 중앙정부와 지자체의 역할과 기능은 무엇이어야 하는지 등이 검토되어야 한다. 하천관리에 요구되는 기능과 역할을 누가 어떻게 책임지고 하는지에 따라 향후 하천관리에 큰 영향을 줄 것이다. 본 연구에서는 하천관리의 효율성 측면에서 이 같은 점들에 대한 답을 하고자 하였다. 특히 국가하천의 추가 지정과 관련된 문제점과 향후의 정책방향을 제시하였다.

최근 들어 하천의 치수와 이수 그리고 환경적 측면을 고려한 "자연형 하천정비공사"가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 개별적 특성이 뚜렷한 각각의 하천에서 그 하천을 기반으로 생활하는 생물들의 서식조건을 충분히 고려하였다고 보기는 어려운 상황이며, 제한된 공법의 사용으로 획일화된 인공하천 조성 및 관행적 하도정비에 그쳐 하도서식처가 빈번하게 교란되고 있는 것이 현실이다. 특히, 하천에서의 하도서식처는 하천을 서식기반으로 살아가는 생물들에게 생활사의 각 단계(먹이섭취, 휴식, 피난, 산란, 우화, 번데기)에서 이용하는 특정 장소로서 중요한 의미를 가지며 하천을 복원하는 하나의 목표이기도 하다. 본 연구는 대전에 위치한 갑천을 대상으로 하천을 서식기반으로 살아가는 생물들의 하도서식공간의 유형을 구분하고 각각의 서식처의 물리 화학 생태적 특성을 규명하고, 그 입지에 적응하며 서식하는 생물 상호간 생태적 연관성에 대하여 검토하였다.

무심천에 대한 모니터링은 '무심천 살리기'의 일환으로 이루어진 하천종합조사사업으로써 저수량, 홍수량, 생태계 및 하천공법 등에 대한 조사 및 분석을 수행하고 있다. 모니터링은 5년간에 걸친 사업으로 2007년 5월부터 시작하여 2009년 현재 2차년도 사업을 진행중이다. 본 연구에서는 특히 무심천에 적용된 하천공법에 대한 조사 및 분석에 국한하였다. 여기서 2002년부터 자연형 하천정화사업에서 적용했던 공법과 이로 인한 수리인자의 변화를 관찰하고, 저수로 호안을 포함한 각종 하천환경 시설물의 수리적 대응도를 분석하여 개선 방안을 제시한 것이다. 무심천의 조사구간은 미호천 합류부로부터 청원군과의 경계인 지북동 경계점 까지이며, 조사 및 분석한 하천연장은 무심천 본류 12.0 km이다.

식생만으로 제방을 보호하는 식생호안이 충분한 수리적 안정성을 확보할 수 있으면 생태적 건전성을 확보할 수 있음은 물론 호안을 건설하는 비용을 절감할 수 있을 것이다. 본 연구는 이러한 필요성에 따라 식생의 뿌리가 호안의 수리적 안정에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 하천의 수변부에 서식하는 초본식생에 대하여 식생이 외력에 저항하는 저항특성을 파악하고자 인발시험을 실시하였다. 식생의 뿌리는 외력으로 작용하는 하천수의 흐름에 대해 저항하고, 하천사면의 토양을 조정시켜 사면을 안정화시키는 역할을 하고 있다. 현장인발시험은 광주광역시 황룡강 및 광주천 일대의 4개 지역에서 총 6종 27개 개체에 대해 수행하였으며, 휴대용 Pushpull-Gauge를 이용하여 식생의 뿌리가 뽑힐 때까지의 최대인발력을 측정하였다. 측정된 최대인발력에서 토양의 무게를 제거한 뿌리만의 순수인발력을 산출하였으며, 이를 이용하여 인발강도를 계산하였다. 인발강도에 영향을 미치는 요소로서 식생뿌리체적을 선정하여 체적과 인발강도의 관계를 분석하였다. 분석결과 뿌리의 체적이 증가할수록 인발강도가 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다.

대전 갑천 상류의 괴곡지와 유등천 상류의 선골 계획댐, 대전천 상류의 소호, 한밭 계획지 등 저수지의 직렬, 병렬 연계 운영을 고려하여 1966년부터 2007년까지 주요 지점의 하천유량을 일별로 모의하였고, 회덕 지점의 목표유량을 2.79 $m^3/s$로 설정하고 계획댐의 유무에 따라 유지유량 증대효과를 분석한 결과 회덕 지점의 하천유지유량을 1.396 $m^3/s$에서 2.928 $m^3/s$ 로 크게 증대시키는 효과를 얻었다.

저수지에서 잠재적 대규모 조류발생을 감소시키기 위하여 인공적 성층파괴 장치가 2006년 용담댐에 설치되었다. 본 연구는 저수지에서 여름철 발생하는 성층파괴에 대한 대류순환식 폭기장치의 효과를 검토하기 위해 수행되었다. 성층파괴 장치의 성능을 분석하기 위하여 반경 25m, 높이 45m의 실린더 용기에 34.6만개의 격자로 구성된 CFD모형을 적용하였다. 적용결과, 사면체 격자는 온도와 유속에서 실측자료와 밀접하게 일치하였다. 이와 같은 결과는 난류확산항이 제거되었을때 보다 태양광 열전도를 고려한 경우가 보다 좋은 결과를 보였다. 결과적으로 성층파괴 장치의 지속적인 운영은 인공적 외부력을 통하여 성층화된 수체를 혼합시키는데 유용할 것으로 나타났으나 현재 설치되어 있는 장비로는 크기나 숫자에서 충분하지 못해 원래 목적을 달성하기에는 부족한 것으로 나타났다.

한반도 하천은 몬순기후와 노년기 지형 등의 영향으로 평상시 물이 흐르는 하도와 충적토로 덮인 주변 사주 및 홍수터를 보여 왔다. 그러나 1970년대 이후 하천이 대규모로 정비, 개발되기 시작하면서 한반도 하천 고유의 '화이트리버'는 점차 식생으로 덮여 '그린리버'로 바뀌게 되었다. 본 연구는 이러한 하천 사주 및 홍수터에 식생이 활착하는 현상에 대해 요인별로 몇 가지 패턴으로 구분하고 대표적인 사례를 제시한다. 패턴 1은 상류 댐, 취수 등 인위적 유황 및 유사이송 변화와 그에 따른 하상 소류력 감소, 홍수터에 신선한 유사퇴적 감소 등으로 식생이 번성하게 되는 경우이다. 패턴 2는 하천개수, 골재채취 등으로 하도가 인위적으로 교란되는 경우이다. 마지막으로 패턴 3은 특히 중소하천에서 비점오염물질(인, 질소) 과다 유입으로 식생이 과다하게 번식하는 경우이나, 아직 현장에서 실제적인 확인은 되어 있지 않다. 이 같은 양상은 어느 하천에서 단독으로 일어날 수도 있고, 복합적으로 일어날 수 있다. 본 조사 연구는 각 양상에 대해서 구체적인 사례를 같이 제시하고, 그 의미를 검토한다.

우리나라에서 많은 하천정비사업이 이루어지고 있으며 하천정비사업을 위해 하천설계가 실시되고 있다. 하천설계시 호안 설계가 중요한 비중을 차지하고 있으나 현재까지 설계된 사업에서 적절한 호안공법이 선정되었는지는 검증이 되지 않고 있다. 따라서 하천설계에 적용된 호안공법의 적합성을 평가할 필요가 있으며, 이에 따라 본 연구에서는 자연형 하천설계에 적용된 호안공법의 적합성을 평가하였다. 평가방법은 편익(B)/비용(C)방법을 사용하였다. 편익평가방법은 기존의 호안을 평가하는데 사용되는 방법을 기본으로하여 약간의 수정을 가하여 사용하였다. 평가항목은 수리적안정성, 환경생태성, 어메너티의 항목으로 되어 있고 각 항목은 몇 개의 소항목으로 구성되어 각 항목별로 평가점수를 부여한다. 다음 하천의 위치에 따라 도시, 농촌, 산지로 분류하여 위치별 가중치를 도입한다. 편익을 하천위치에 따라 3가지 항목평가 점수와 가중치를 곱한 값을 더하여 산정하였다. 비용은 호안시공비와 재료비의 합으로 산정하고 5단계로 등급을 나누었다. 최종적으로 계산된 편익과 비용을 이용하여 호안의 경제성을 평가하였다. 평가에 이용된 하천은 하천분류별로 각각 몇 개씩 선정하였으며 하천보고서를 이용하여 평가하였다. 평가결과는 각 하천별로 점수화할 수 있으며 따라서 호안설계점수를 상대적으로 비교할 수 있다. 호안공법별로 평가한 결과 식생매트를 사용한 호안의 경제성이 가장 좋으며 방틀공법을 사용한 호안의 경제성이 가장 나쁜 것으로 나타났다. 본 연구의 평가방법은 호안을 설계할 때 가장 적절한 호안공법을 선정하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.

강원도의 약 89%가 산지로 되어 있기 때문에 강원지역 주민의 거주지는 대부분 홍수 피해를 강하게 받는 계곡이나 하천변에 잡고 있으며 매년 반복되는 홍수의 피해 위험이 높다. 따라서 홍수 시 생활공간을 보호하기 위한 제방의 안전성을 확보하는 것은 강원도의 하천관리에서 가장 중요한 점이다. 호안공법은 일반적으로 하천의 생태계나 경관적인 측면에서 부정적인 경우가 많은 인공시설물이기 때문에 최근에는 자연과 어울리는 친자연형 호안공법을 추구한다. 본 연구는 강원도 내 1개 국가하천 6개 지점, 214개 지방하천 2,760개 지점에 대한 하천 호안공법의 종류, 식생상태, 하천특성, 호안파괴 특성 등을 조사하고 하천호안공법 적용 하천특성과 호안공법, 식생 등의 관계를 분석하여 강원도형 호안공법 개발의 기초자료를 제공하는 데 목적이 있다. 강원도에 설치된 호안공법은 망태형, 붙임형, 블록형, 쌓기형, 옹벽형으로 구분할 수 있으며, 영동지역은 망태형 25%, 옹벽형 20.1.%, 블록형 18.3%를 차지하고 있으나 영서지역 하천은 쌓기형 32.9%, 망태형 19.2%, 옹벽형 16.6%를 나타내고 있다. 두 지역에서 옹벽이 16%이상을 차지하는 것은 하천경사가 급하고 만곡 수충부가 많아 홍수 시 구조적인 안정성이 큰 옹벽을 통한 호안보호에 따른 것으로 판단된다. 옹벽을 제외하면 하천평면이 호안공법 선택에 큰 영향을 미치지 않은 것으로 보이며 오히려 하천경사나 하천재료 특성이 반영된 것으로 판단된다. 호안파괴의 원인은 홍수 시 하상의 세굴이다. 그러나 옹벽호안은 국부적인 하상세굴에도 콘크리트 구조특성으로 쉽게 파괴되지는 않는 것으로 판단된다. 보 하류지점에 설치된 돌망태 호안은 하상저하와 보에 의한 유향변동으로 발생된 강한 수충현상에 의해 파괴되는 것으로 조사되었다. 호안의 식생 활착은 블록형, 망태형, 쌓기형 호안의 순으로 양호한 것으로 나타났다. 망태형이나 쌓기형 호안은 영동지역보다는 영서지역에서 높은 식생 피복도를 나타냈으며, 이는 하천의 경사와 호안의 침수빈도와 관계가 큰 것으로 판단된다. 식생블록형 호안은 지역 구분 없이 식생피복도가 높고 하천경사나 재료특성에도 불구하고 강원도의 하천호안공법으로 우수한 기능을 한다. 시급히 식생을 도입하고자 하는 경우 식생블록형 호안이 추천되며 호안공의 안정성과 식생의 다양성 측면에서는 망태형 호안공법이 추천된다.

최근 하천의 환경 생태적인 기능의 중요성이 부각됨에 따라 하도 내 설치되어있는 보와 같은 하천횡단구조물은 하천의 환경과 생태계를 해치는 대표적인 수공구조물로 인식되어 가고 있다. 하지만 일부의 경우에는 보상류에 특수한 정수형 생태계가 나타나 생태적 가치를 증가시키는 경우도 있고, 수변공간 조성에 따른 친수성 증대의 효과도 있다. 따라서 보가 하천 상 하류 생태계에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고 분석할 필요가 있다. 본 연구는 행정중심복합도시 예정지역내에 위치한 제천유역 하류부에 보와 같은 하천횡단구조물이 존재하지 않는 구간을 선정하였고, 가상적으로 대상구간 중간에 보 설정 후 높이에 변화를 주었으며, 그에 따른 보의 상 하류 구간에서 피라미의 물리서식처 변화를 2차원 물리서식처 모의 모형인 River2D를 적용하여 분석하였다. 그 결과 보의 상 하류 구간에서 피라미의 물리서식처 변화를 모의하였으며, 피라미의 물리서식처를 고려한 최적의 보 높이를 산정할 수 있었다.

소하천은 하천 네트워크의 최상류에 넓게 소재하는 하천이다. 본 연구의 목적은 올바른 소하천 수생태계 관리방안을 도출하기 위하여 소하천의 건강성을 분석하고 현행 소하천 관리제도의 개선점을 모색하는 것이었다. 본 연구에서는 다음과 같은 분석방법을 이용하였다. 첫째, 2007년 한강수계 소하천 28개 지점에서의 부착조류($DAI_{PO}$, TDI), 저서성 대형무척추동물(KSI), 어류(IBI), 서식환경, 수변환경 등 6개 항목에 대한 수생태 건강성 조사결과를 토대로 공간적 분포와 수질현황을 조사하여 소하천에 대한 종합적인 건강성 평가를 실시하였다. 둘째, 분석대상지역을 각각 소하천 구간스케일(28개 지점)과 유역스케일(팔당호, 안성천 유역)로 선정, 하천차수도(1:25,000)를 활용하여 해당 구간과 유역의 소하천도를 작성하였다. 셋째, 작성된 소하천도 는ArcGIS(ver. 9.3)에서 30, 60, 90, 120, 150-m Buffering을 하였다. 다음으로 소하천 구간은 중분류(23개 항목, $2000{\sim}2006$ 또는 2007년) 토지피복도를, 팔당호 및 안성천 유역의 소하천은 대분류(8개 항목, $1975{\sim}2000$년) 토지피복도를 적용하여 분류항목별 면적변화비율을 산정하였다. 끝으로 소하천 정비에 대한 제도적 문제점을 분석하여 소하천 관리의 개선점을 연구하였다. 그 연구 결과, 첫째 연구대상 소하천(28개)의 건강성은 도심 소하천에서 가장 낮게 조사되었고, 일부 소하천은 비록 상류에 위치함에도 불구하고 부착조류의 유기물, 영양염류 평가가 낮게 평가되었다. 둘째, 소하천 구간 스케일의 수변토지피복변화 분석결과 소하천 수생태 건강성은 거시적으로 산림, 도시화, 밭 등의 피복변화에 민감한 것으로 나타났으며 도시화 피복변화의 영향은 수변 30m에서 60m보다 3배 정도 큰 것으로 나타났다. 유역 스케일 분석에서는 상대적으로 도시화가 많이 진행된 안성천 유역의 소하천이 팔당호 유역보다 낮은 건강성일 것으로 예측되었다. 결론적으로 적절한 소하천 수변관리는 지역 하천의 건강성을 온전히 회복시키고 개선 유지하기 위한 중요한 수단들 중에 하나이며 수변토지피복의 변화율은 (소)하천 건강성 또는 유역관리의 지표로 활용될 수가 있는 것으로 조사되었다. 이와 더불어 본 연구를 통해 소하천 복원 및 관리는 소하천 특성을 고려한 장기적인 계획과 관리대상의 우선순위를 바탕으로 점진적인 대안마련이 필요할 것으로 사료된다.

본 연구는 선진국의 국가 수자원 정책지표를 파악하여 우리나라의 환경에 맞는 정책지표의 개발을 목적으로 하고 있다. 본 연구의 수행을 위하여, 선진국의 수자원관리 및 정책지표를 파악하였으며, 국가수자원정보 시스템 등 수자원 정보시스템을 적극적으로 활용하였다. 특히, 기후변화의 영향으로 인한 하천환경의 급격한 변화가 예상됨에 따라 현재의 하천환경을 정확히 파악하고, 그것을 토대로 적절한 하천환경에 관한 정책이 수행 될 수 있도록 하는 것에 역점을 두고 있다. 그러한 목적을 달성하기 위하여 물놀이 가능 하천 비율, 하천생태 건강성, 하천자연 보전도, 그리고 상수원수질 안전성이라는 4가지 핵심지표를 개발하였다. 각각의 지표를 활용함으로써 하천환경 전반에 관한 사항을 정확하게 진단할 수 있고, 따라서 이에 근거하여 적절한 하천환경에 관한 정책목표를 수립할 수 있게 될 것이다. 또한 본 연구에서는 각 지표를 통하여 현재의 상태평가를 행하고 있으며, 이를 통하여 기간별 정책목표를 설정하고 있다. 본 연구를 통하여 하천환경 분야에 관한 우리나라 수자원 정책의 장기방향을 설정하여, 불확실한 기후변화에 대응할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.

대수층내의 담수-염수 경계면의 위치와 기울기를 파악하는 것은 해안가의 지하수 개발을 위해 선행되어야 하는 연구이다. 가로 140 cm, 세로 70 cm의 사각형 수조에 모래를 채운 모래염수조를 이용하여 포화된 다공질 매체에서 형성되는 담수-염수 경계면을 모의하였다. 다공질 매체의 입자크기에 따른 수리전도도, 해안가 지형의 지표경사, 해수의 염도에 대한 조건을 각기 달리하여 여러 실험조건에서 각 경우에 따라 형성되는 경계면의 형태를 모의하였고, 각 인자가 경계면의 형성에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 각 조건에 따른 총 31가지의 실험을 수행하였으며, Glover 포텐셜 유도식을 이용한 염수침투 경계면을 비교하였다. 모형에서 측정된 염수침투 경계면은 위의 이론식들의 계산치와 유사한 양상을 보였으며, 경계면의 위치와 기울기는 수리전도도, 지표면경사, 염도에 영향을 받는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 소규모 연안 도시의 미래 에너지 공급원으로서 실용성을 검토하고 있는 연안 에너지 팜(energy farm)에 의한 파랑의 변형을 모의한다. 에너지 팜에 사용되는 부이는 파랑의 산란은 물론 파랑 에너지를 흡수하는 장치로서 해안선에 도달하는 파랑 에너지 저감에 영향을 미친다. 적용하는 파랑 모형은 해안 구조물에 의한 파랑 에너지 흡수와 산란을 동시에 구현하는 WADEM-PB(WAve Deformation Model-Permeable Barrier)이다.

The artificial compressibility (AC) method for the incompressible Navier-Stokes equations in the generalized curvilinear coordinates using the primitive form is implemented. The main advantage of the AC approach is that the resulting system of equations resembles the system of compressible N-S equations and can thus be integrated in time using standard, well-established time-marching methods. The errors, which are the odd-even oscillation, for pressure field in using the artificial compressibility can be eliminated by using the $4^{th}$ order artificial dissipation term which is explicitly included. Even though this paper focuses exclusively on 2D laminar flows to validate and assess the performance of this solver, this numerical method is general enough so that it can be readily extended to carry out 3D URANS simulation of engineering flows. This algorithm yields practically identical velocity profiles and primary vortex and secondary vortices that are in excellent overall agreement with the results of the vorticity-stream function formulation (Ghia et al., 1982). However, the grid resolution have to be required to be large enough to express the various vortices.

The objectives of this study were to install RCR systems at a typical single family house and a school in Alabama, and evaluate the feasibility and efficiency of using the RCR systems for water harvesting in Alabama. The RCR systemswere equipped with a control system and a CR10X data logger to monitor the system operation and to collect data on precipitation, temperature, overflow, water depth in the storage tank and daily uses of toilet flushing. Daily average water use of the home for toilet flushing was 95 liter and 2100 liter was used at the school during the school days. Rainwater harvesting efficiency was 83.3 and 89 percent and RCR use efficiency was 18 and 98 percent from the home and the school, respectively. A computer program was developed to estimate potential effectiveness of RCR systems. From the analysis result with 10 years rainfall data, a total of 67,000 liters of rainwater could be harvested for domestic uses from a typical single family house which supplies 190 liters per day.

Climate models, both global and regional, have increased in sophistication and are being run at increasingly higher resolutions. The Land Surface Models (LSMs) coupled to these climate models have evolved from simple bucket models to sophisticated Soil-Vegetation-Atmosphere Transfer (SVAT) schemes needed to support complex linkages and processes. However, some underpinnings of terrestrial hydrologic parameterizations so crucial in the predictions of surface water and energy fluxes cause model errors that often manifest as non-linear drifts in the dynamic response of land surface processes. This requires the improved parameterizations of key processes for the terrestrial hydrologic scheme to improve the model predictability in surface water and energy fluxes. The Common Land Model (CLM), one of state-of-the-art LSMs, is the land component of the Community Climate System Model (CCSM). However, CLM also has energy and water biases resulting from deficiencies in some parameterizations related to hydrological processes. This research presents the implementation of a selected set of parameterizations and their effects on the runoff prediction. The modifications consist of new parameterizations for soil hydraulic conductivity, water table depth, frozen soil, soil water availability, and topographically controlled baseflow. The results from a set of offline simulations are compared with observed data to assess the performance of the new model. It is expected that the advanced terrestrial hydrologic scheme coupled to the current CLM can improve model predictability for better prediction of runoff that has a large impact on the surface water and energy balance crucial to climate variability and change studies.

Evapotranspiration (ET) is one of the main factor to understand the hydrologic cycle on land surfaces of entire globe. It accounts for about 65% of precipitation returning to the atmosphere. Accurate estimation of the ET is essential to many applications of water resources management, hydrology, meteorology, climatology, and agriculture. Over the past few decades, there have been extensive efforts to develop and validate a number of ET models. Priestley-Taylor (P-T) and Food and Agriculture Organization Penman-Monteith (P-M) models are generally recognized as simple, but great operational approaches to estimate ET over different land cover types. In this study, we compare/validate different models of increasing complexity, P-T, P-M, and Common Land Model (CLM) in croplands, IA.

Hydrologic pattern under climate change has been paid attention to as one of the most important issues in hydrologic science group. Rainfall and runoff is a key element in the Earth's hydrological cycle, and associated with many different aspects such as water supply, flood prevention and river restoration. In this regard, a main objective of this study is to evaluate design flood using simulation techniques which can consider a full spectrum of uncertainty. Here we utilize a weather state based stochastic multivariate model as conditional probability model for simulating the rainfall field. A major premise of this study is that large scale climatic patterns are a major driver of such persistent year to year changes in rainfall probabilities. Uncertainty analysis in estimating design flood is inevitably needed to examine reliability for the estimated results. With regard to this point, this study applies a Bayesian Markov Chain Monte Carlo scheme to the NWS-PC rainfall-runoff model that has been widely used, and a case study is performed in Soyang Dam watershed in Korea. A comprehensive discussion on design flood under climate change is provided.

본 연구에서는 주흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 존재하는 개수로 흐름에 대한 3차원 수치 모의를 수행하였다. 지배방정식의 난류 폐합을 위해 $k-{\varepsilon}$ 난류모형을 이용하였다. 먼저, 하상의 일부만 식재된 부분 식생 수로를 수치모의 하고 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 본 모형이 평균유속 분포를 매우 잘 예측하는 것으로 나타났으나, 레이놀즈응력 분포는 실험 결과에 비해 비식생영역에서는 다소 과소 산정하고 식생영역에서는 과대 산정하는 것으로 나타났다. 이는 본 모형이 등방성 모형이기 때문에 식생 경계부에서 발생되는 난류의 비등방성 효과를 정확히 예측 할 수 없기 때문인 것으로 판단된다. 또한 주흐름방향으로 식생 영역이 교차적으로 존재하는 대응 식생 수로를 수치모의하고, 계산 결과를 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 본 모형이 대응 식생 수로에서의 유속 분포를 매우 잘 예측하는 것으로 나타났다. 또한 식생 밀도가 증가함에 따라 식생이 흐름 방향을 변화시켜 점차 만곡수로와 유사한 형태의 흐름이 형성되는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 댐 붕괴시 발생하는 홍수파가 건물군으로 이루어진 가상의 도시지역을 관통하면서 이동될 경우 시간에 따라 변화되는 특성을 수치적으로 분석하였다. 분석에 적용된 수치모형은 2차원 유한체적법과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상으로 1차 정확도를 가진 HLLC 기법을 적용한 모형이다. 본 연구에서 적용된 가상의 도시지역은 Soares-Frazao와 Zech(2008)에 의해 수행된 수리모형실험에 근거하여 세 가지 case에 대해 구성하였다. 첫 번째 case(Case 1)는 25개의 건물로 구성된 정방형의 도시지역이 흐름에 직각으로 배열되어 있는 경우이며, 두 번째와 세 번째 case는 각각 흐름에 대해 $22.5^{\circ}$(Case 2)와 $45^{\circ}$(Case 3)로 경사진 경우이다. 세 경우에 대해 시간에 따른 홍수파의 변화양상을 수치적으로 분석하였으며, 첫 번째와 두번째 case에 대해 모의된 수위변화결과를 수리모형실험결과와 비교하여 모형의 적용성을 검증하였다. 검증결과 수치모형을 통해 계산된 수위변화는 수리모형실험결과와 비교적 일치하는 결과를 얻었다. 또한 본 연구에서는 도시지역의 조도계수(Manning계수: 0.01,015,$0.025sm^{-1/3}$)와 비구조적 격자시스템을 구성하는 격자수(T1: 19759개 요소, T2: 193859)에 따른 홍수파의 변화양상을 분석하였다.

난류응력은 순간속도성분을 시간평균성분과 편차성분의 합으로 보고 Navier-Stokes 방정식으로부터 Reynolds 방정식을 유도할 때 나타나게 된다. Reynolds 방정식으로부터 수심 적분된 천수방정식을 유도하는 과정에서 시간 평균된 유속성분을 수심 적분된 유속성분과 편차성분의 합으로 본다면, 분산응력 (dispersion stress)이라고 하는 추가적인 새로운 항이 잔류하게 된다. 점성응력, 난류응력, 그리고 분산응력을 통칭하여 유효응력 (effective stress)이라고 한다. 일반적으로 수심에 비해 수로 폭이 넓은 개수로에서는 유효응력이 흐름특성의 수치 근사해에 큰 영향을 미치지 못한다고 가정하여 2차원 수심적분 모형에서 유효응력을 생략하기도 한다. 또한 유효응력을 적용하더라도, 점성응력이 난류응력에 비해 무시할 만큼 작다고 가정하여 난류응력만을 적용하며, 분산응력은 무시된다. 하지만 만곡부에서는 원심력과 편수위로 인한 횡방향 압력의 불균형이 발생하기 때문에, 만곡부의 이차류가 발생되며, 유속의 연직방향 분포도 일정하지 않게 된다. 따라서 본 연구의 목적은 만곡부의 이차류 특성을 수심적분 2차원 모형에 반영하기 위해 분산응력을 고려한 모형의 개발 및 검증이다. 불규칙한 모의영역을 원활히 나타낼 수 있도록 곡선좌표계를 사용하는 여타 모형들과 달리 유한유소법을 이용하여 수치해를 구하며, 따라서 x, y 좌표축을 사용하는 데카르트 좌표계를 사용하여 지배방정식을 나타낸다. 분산응력의 유 무에 따른 수치결과를 Rozovskii의 $180^{\circ}$ 만곡수로 실내실험 자료와 비교하여 개발 모형을 검증한다.

본 연구는 충적하천에 저수로를 유도하기 위한 기법으로 충적하천의 수충부에 수제를 설치하여 침식을 막고 대안측에 사주발생역의 발달을 억제하여 저수로를 유도하는 기법을 제시하였다. 수제는 하천의 흐름을 하도 중앙으로 집중시켜 주운을 위한 일정수심을 확보하는 역할을 하며, 흐름방향과 유속을 제어함으로써 흐름에 의한 제방침식작용을 방지하는 호안 역할을 병행한다. 최근 들어 자연생태계 복원에 대한 관심이 점차 증가함에 따라 하천정비사업에서도 자연친화적인 기법적용에 대한 관심 또한 커지고 있다. 이러한 관점에서 수제는 효과적인 자연친화 정비기법의 하나로 부각되고 있다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수리해석 프로그램인 RMA2를 적용하여 만곡부에서 저수로를 합리적으로 유도하는 기법을 제시한다.

제방붕괴에 의한 홍수범람파에 의한 제내지의 위험은 수치모의 및 수리모형에 의해 관측되는 수심과 유속에 의해서만 정의되기 어렵다. 현재, 국내의 비구조물적인 대책으로 수치모의에 의해 계산되는 최대침수심 만을 홍수위험도로 산정하여 도시화하고, 홍수위험도를 제작하고 있다. 미국과 일본의 연구 및 비구조물적인 대책도 수치모의에 의한 최대침수심 산정결과만을 홍수위험도에 반영하고 있으므로, 유수에 의한 위험도를 다양하게 반영하지 못하고 있는 상황이다. 유럽의 연구결과를 살펴보면, 제방붕괴에 의한 위험은 빠른 유속과 수심의 복합적인 결과로 나타남을 알 수 있다. 그러므로, 본 연구에서는 유럽의 연구결과를 참고하여 수심과 유속의 복합적인 결과인 범람강도를 산정하여 제방붕괴 발생 후, 구조물 주변의 위험도를 산정하였다. 구조물의 배열 및 월류수심을 다양하게 변화시키며 구조물 주변의 수심, 유속 및 범람강도의 증가비율을 산정하여 비교하였다. 흐름특성변화율을 산정하여 비교한 결과, 수심과 유속을 각각 산정하여 도시하여 고찰할 수 없었던 구조물 사이 및 구조물 주변의 위험도를 산정할 수 있었다.

벽 근처에서의 흐름(near wall flow)을 해석하기 위한 낮은 레이놀즈수 수정(low-Reynolds number modification)을 포함하는 통계학적 난류모형을 이용한 3차원 비정상 레이놀즈-평균 나비어-스톡스 (URANS) 계산을 실시하여 사각형 수로에서의 중력류를 모의하였다. 3차원 계산 결과를 2차원 URANS 모의에 의한 계산 결과 그리고 실험결과와 비교하였다. 이 연구 결과는 적정 시 공간적 수치해상도를 가지고 벽 근처에서의 흐름을 주의 깊게 직접 해석하는 3차원 URANS 수치모의는 2차원 계산으로는 해석할 수 없는 대규모 Kelvin-Helmholtz 와구조 (vortical structure)의 붕괴(breakdown) 그리고 중력류 선단부에서 발달하는 Lobe-and-Cleft 흐름 불안정 등을 포함하는 중력류의 동적 특성을 높은 정확도로 재현할 수 있음을 보여준다.

자연하천에 적용가능한 수치모형은 지형의 변화를 합리적으로 계산할 뿐 아니라, 하도의 초기상태가 마름상태이거나 혹은 계산과정 중에 마름상태가 나타나더라도 충분히 계산할 수 있을 만큼 안정적이어야 한다. 본 연구에서는 비정형 및 비구조적 격자를 사용하여 지형변화를 고려한 흐름해석의 정확성과 효율성을 높이기 위해 보존변수의 재구성을 수면경사법과 MUSCL 기법을 연계하였으며, 하상경사항은 발산정리를 이용하여 이산화 하였다. 개발 모형의 정확성, 적용성 그리고 보존특성 등을 검증하기 위하여 해석해가 존재하는 불규칙 하상이 존재하는 하도 및 실험자료가 존재하는 실험하도에서의 댐 및 제방 붕괴와 같은 다양한 조건의 흐름에 적용하였다. 그리고 자연하천에 대한 적용 및 검증을 위해 Malpasset 댐 붕괴 모의를 수행하여 계산결과를 관측자료와 비교하였다.

하도의 횡단 및 종단 지형자료와 조도계수를 이용하여 자연하천에 대한 Muskingum-Cunge 모형의 매개변수들을 추정하는 방법을 제안하였다. 우선 각 단면에서의 다양한 수위에 대하여 통수 단면 및 동수반경을 계산한 후, Manning 공식을 이용하여 유량을 산정한다. 이러한 과정은 하도에서의 모든 단면에 대하여 반복되며, 최종적으로 통수단면과 유량을 통한 회귀 분석에 의하여 매개변수들을 추정한다. 앞서 설명한 Muskingum-Cunge 모형의 매개변수 추정과정을 남한강 구간에 적용하였다. 추정된 매개변수들을 사용한 Muskingum-Cunge 모형의 계산결과가 HEC-1의 Muskingum-Cunge 모형에 비하여 동역학적 모형의 계산결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다.

권 등(2008)은 수면보다 높은 정방형 다열기둥의 수리실험을 수행하여 바닥마찰과 구조물에 의한 흐름저항을 포함하고 항력상호작용계수가 적용된 Manning계수 형태의 상당저항계수 이론식을 제안하였으나 저항체의 횡방향 간격에 대해서는 충분한 연구가 수행되지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 오리피스의 에너지 손실계수를 적용하여 횡방향 간격에 따른 항력상호작용계수식을 제안하였다. 또한 정방형 다열기둥의 다양한 횡방향 간격에 따른 흐름양상을 FLOW-3D를 이용한 수치실험을 수행하여 상당저항계수 n을 측정하였으며 수치실험 결과를 본 연구에서 제안한 횡방향 항력상호작용계수식이 적용된 이론식과 비교하였다. 이론식과 수치실험 결과는 잘 일치하였으며 이 결과로부터 본 논문에서 제안한 횡방향 항력상호작용계수식이 유효함을 확인하였다.

남한강 유역의 홍수 방어능력 검토와 홍수방어대책 강구에 필요한 동수역학적 홍수추적 모형을 구축하였다. 남한강 유역을 충주댐을 중심으로 상 하류구간으로 나누어 수리학적 모형을 구축하였으며, 모형에 대한 보정을 위해 집중호우로 많은 홍수피해가 발생됐던 2006년 홍수사상과 2007년, 2008년 사상을 활용하였으며, 1990년부터 2005년까지 발생하였던 주요 홍수사상을 대상으로 모형의 검증을 실시하여 모형의 정확도를 검토하였다. 상 하류구간의 경계조건인 충주댐의 방류량과 저수위의 증가 및 감소에 따른 주요지점의 수위변화를 검토하였다.

우리나라 하천의 중류나 상류는 대부분 산지로 되어 있어서 하천경사가 급하고 하상재료가 크며 지질 및 지형적인 영향을 받아 구속사행이 발달 되어 있는 산지하천이다. 산지하천은 홍수 시 만곡수충부 외측에서 홍수위 상승에 따른 범람과 유속 및 소류력에 의한 하상세굴이 발생한다. 특히 강원도는 산지하천을 따라서 도로가 발달되어 있기 때문에 하천피해는 도로피해와 직결되는 경우가 많다. 산지하천 수충부의 홍수피해를 줄이기 위해서는 호우에 따른 하천의 홍수위 및 하상 변동에 대한 자료가 필요하나 산지하천 특성을 고려한 관련 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 산지하천 발달특성을 평가하기 위한 기초연구로서 유역의 면적-고도곡선을 평가하고자 한다. 산지하천은 하상을 구성하는 재료가 모래에서부터 전석에 이르기까지 그 크기가 매우 다양하게 분포되어 있어 일반 모래와 자갈이 주를 이루는 평지하천과 현저히 다르다. 하천유역의 면적-고도곡선은 유역의 지질 발달상을 판단하거나 홍수효과 또는 지형의 침식과 퇴적 등을 분석하는데 유효한 방법이다. 강원도 영동지역과 영서지역을 발원지로 하는 하천의 면적과 고도관계를 조사하였으며 이를 위하여 영서지역은 제1차 하천인 한강과 그 주요 지류 21개 하천, 영동지역은 제1차 하천 6개와 그 지류 3개 하천을 선정하고 무차원 면적-고도곡선을 작성하여 유역의 발달단계를 분석하기 위한 면적고도 발달계수를 정의하였다. 골지천을 제외한 모든 조사대상 하천에서 최대표고의 70%이상인 지역이 전체 유역면적의 10%미만을 차지하여 우리나라 하천유역이 상류의 경우 전형적인 장년기에서 노년기 지형으로 발달한 것으로 확인할 수 있었다. 그러나 유역의 하류지역은 이미 유년기적인 특성을 보이고 있는 것으로 판단된다. 또한 영동 보다는 영서지역 하천이 하류에서 유년기적 특성이 다소 크고 상류는 장년기가 많은 것으로 분석되었다.

논에서 수질변화특성에 관한 메카니즘은 매우 복잡하다. 영양물질의 농도특성을 정확히 파악하기 위해서는 영농활동에 따른 체계적인 모니터링을 통한 다양한 측정 자료가 필요하다. 그러나 현재 논에서 토양의 산화환원에 관한 연구 자료는 많지 않기 때문에 그의 특성을 파악하기에는 어려운 실정에 있다. 본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장 필지논에서 2008년 영농기간을 중심으로 논에서의 영양물질인 총인(TP), 인산성 인($PO_4-P$) 및 산화환원전위(Eh)의 변화특성을 파악함으로써, 논으로부터의 영양물질 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2008년 6월부터 10월까지 필지논에서 논 표면수의 TP 와 $PO_4-P$의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 분얼비 직후와 분얼비 1주일 후에 TP농도가 높게 나타났는데 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 산화환원전위(Eh)는 높아지면 산화경향을, 낮아지면 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 산화환원전위(Eh) 값은 비 관개기에 $201^{\sim}405$ mV로 높게 나타났고, 관개기에는 $93^{\sim}195$ mV로 낮게 나타났다. 필지논 표면수의 인농도는 분얼비 직후 1주일후까지 TP 와 $PO_4-P$ 농도는 같이 상승하다가 TP농도는 약 2주일까지 더 상승하여 2008년 최대값을 나타냈고 $PO_4-P$농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에 담수가 끝나는 시점까지 농도는 낮아졌다. 강우량이 적은 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만 강우량이 많은 여름에는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인농도가 낮게 나타나 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 인의 유출특성 및 산화환원전위(Eh)의 변화에 따른 논에서의 유출부하 특성이 규명된다면, 환경부하가 적은 효과적인 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

본 연구에서는 하수재이용에 따른 토양에서의 염분변화를 추정하기 위하여 SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant) 모형을 선정하여 경기도 화성시 수원환경사업소 인근에 위치한 병점지구를 대상으로 모형의 적용성을 분석하였다. 실험에 사용한 관개용수는 1) 지하수(TR#1), 2) 하수처리장 방류수+여과+UV (TR#3)로 분류하여 실험에 사용하였다. 영농기간 동안 논으로 유입되는 총 유입수는 $1,724.2^{\sim}1,733.7$ mm 범위였으며, 이 중 약 64%가 강우에 의해 공급되었고, 나머지는 관개에 의하여 유입되었다. 유입관개수의 EC는 지하수 관개수인 TR#1이 다른 처리구에 비해 작았고, TR#3의 경우 $0.442{\sim}0.698$ dS/cm의 범위를 보였다. 모형의 보정과 검정을 위해서 대상지구에 FDR(Frequency Domain Reflection)을 설치하여 토양수분함유량과 염분농도를 토심에 따라 일단위로 모니터링 하였다. 토양함수량의 보정기간 중 토심별(50, 100, 140 cm) RMSE는 TR#1에서 $0.001^{\sim}0.002$ $cm^3cm^{-3}$, TR#3에서 $0.002^{\sim}0.006$ $cm^3cm^{-3}$으로 나타났으며, 검정기간 중 토심별 RMSE는 TR#1에서 $0.003^{\sim}0.064$ $cm^3cm^{-3}$, TR#3에서 0.001$cm^3cm^{-3}$로 나타났다. 토양염분의 보정기간 중 토심별 RMSE는 TR#1에서 $0.001^{\sim}0.023{\times}10^{-3}$ dS $m^{-1}$, TR#3에서 $0.028^{\sim}0.045{\times}10^{-3}$ dS$m^{-1}$로 나타났으며, 검정기간의 토심별 RMSE는 TR#1에서 $0.018^{\sim}0.037{\times}10^{-3}$ dS$m^{-1}$, TR#3에서 $0.004^{\sim}0.014{\times}10^{-3}$ dS$m^{-1}$로 적용성이 있는 것으로 나타났다.

과거의 용수개발은 단위시설 또는 단위사업별 중심의 양적 확대개발 위주로 추진하여 수리시설간 수자원을 효율적으로 활용할 수 있는 용수공급체계가 미흡하였다. 수리시설의 양적 확대개발 위주의 추진결과 '03년도 총 수리시설수인 68,018개소 중 관개면적 50ha이상의 주 수원공은 1,888개소로서 전체수리시설의 2.8%를 차지하여 비합리적인 공급불균형 현상이 발생하여 체계적인 급수관리가 이루어지지 못하는 문제가 발생하였다. 또한 기존의 공급체계는 논 용수중심에서 식생활 변화로 인한 밭작물 수요증가로 용수이용 패턴이 변하고 있다. 더욱이 농촌지역의 생활환경 개선이 요구됨에 따라 생활용수, 공업용수, 환경용수 등 농촌지역에 과거와는 다른 형태의 용수수요가 발생하고 있다. 하지만 농촌지역의 수자원은 한정되어 있고 환경파괴 및 적지부족 등의 이유로 신규 수자원개발이 불가능한 사회여건이 지속되어 있어 많은 문제점이 나타나고 있어 균형적인 농촌발전과 건전한 농촌지역조성을 위해서는 새로운 대안이 제시되어야 하는 시점이다. 본 연구에서는 그 대안으로 부각되고 있는 농업용저수지 재개발에 대하여 사업의 우선순위를 합리적으로 결정할 수 있는 의사결정시스템의 개발을 목적으로 하고 있다. 기존 문헌을 고찰하면 개발우선순위는 과학적 논리보다는 정치적, 사회적 논리가 의사결정에 중요한 역할을 하였으나 의사결정시스템의 제공을 통해 정책결정자가 과학적이고 합리적인 논리에 따라 사업개발의 우선순위를 결정할 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구에서는 재개발 의사결정에 필요한 지형적, 사회적, 환경적 요인을 지수화 하는 방법을 고찰하였고, 우선순위를 산정에 필요한 수치지도, 저수지 관련 자료의 작성과 지형정보(GIS)를 구축하였다. 우선순위 대상저수지의 선정은 기존문헌과 수계 및 용량 등을 고찰하여 79개로 우선 선별하였다.

한국농어촌공사에서 2008년도 환경부 하수처리장 재이용사업으로 선정된 제주특별자치도 서부(판포)하수처리장 농업용수재이용 사업을 위탁받아 사업을 진행하고 있다. 하수처리수를 농업용목적으로 재이용하기 위해서는 농업용수 재이용수질기준에 우선 적합해야하고 작물재배실험 및 수질, 토양, 생태환경 영향 뿐만아니라 공중보건위생 위험도 등 종합적이고 체계적인 연구결과를 바탕으로 적용해야한다. 이를 위해 수자원 프런티어사업단의 "농업용수재이용시스템적용 연구"에서는 하수처리수의 농업용수 재이용과 관련한 종합적인 연구를 통해 농업환경피해를 최소화하고 안전성 확보를 위한 방안을 수립하고 있다. 서부하수처리장은 제주도 한경면 판포리에 위치하여 2007년도에 준공하였고 2008년도부터 본격적으로 가동중이다. 재이용 공급대상 농경지는 처리장의 주변 농경지로 249ha를 대상으로 하고 있으며 사업시행을 위해 타당성 분석, 기본계획 및 실시설계를 시행하였고 2009년 12월까지 시설의 설치 및 시험가동 완료를 목표로 하고 있다. 본 연구에서는 농업용수 재이용사업의 계획 수립을 위해 필요한 분석활동 내용과 안전하게 제주도 하수처리수를 재이용할 수 있는 농업용수 재이용시스템 설계내용을 중심으로 기술하였다. 현재 농촌은 도시화가 전국으로 확산되면서 농촌의 쾌적성은 점차 훼손되었고 하천 호소의 수질이 더욱 악화되고 있다. 또한 농촌지역의 도시화에 따라 하수처리장의 농촌지역에도 늘어가고 있으며 이제는 농촌지역과 도시지역이 구분되지 않고 혼합되어 있는 형태로 발전하고 있기 때문에 과거의 농업활동도 변화되고 있으며, 하천에서 취수하는 용수중에서 농업용수로의 사용이 부적합한 용수가 취수되고 있다. 따라서 하수처리수의 농업용수 재이용시스템과 같이 수처리를 이용한 농업용수의 공급방안이 확대될 것으로 판단된다.

최근 산림지 및 조림지역에의 축산 분뇨 액비 처리가 자연순환농업의 일환으로써 하나의 대안으로 대두되고 있는데 액비처리에 의한 환경영향, 특히 수분 및 영양성분 수지의 불균형을 초래하여 수질 오염 및 토양에 과잉 영양분을 축적할 우려가 있어 이에 수질에 미치는 영향에 대한 모니터링과 분석 시행함으로써 적용의 문제점 및 대책 방안 도출이 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 산림 유역에서 SCB액비 처리에 따른 지하수에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 지하수의 수질 모니터링을 실시하였다. 질산태 질소 중심으로 SCB액비 처리에 의한 지하수의 수질 영향을 분석하고, 질소 동위원소비를 이용하여 지하수의 질산태 질소 오염원을 판별하였다. 그 결과 바이오순환림이 액비처리에 의해 지하수 하류부에서 질산태 질소가 증가하는 경향을 나타내었는데, 이는 질소 동위원소비 분석 결과, 액비로부터 침출된 것으로 분석되었다. 반면에 유휴지의 경우, 액비 시용으로 인한 지하수 수질 영향은 거의 없는 것으로 나타났다. 추후 SCB액비 시용에 따른 산림유역에 대해서 지속적인 모니터링과 샘플링을 실시하여 다양한 항목에 대한 조사 및 분석을 이루어진다면 조림지와 같은 산림지역에서의 SCB액비 시용에 따른 수질 영향 모델링 및 모형 구축의 기초 자료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 침엽수 산림에서 토양수분 변화를 모니터링하고 이를 분석하기 위하여 서울대학교 농업생명과학대학 태화산 학술림의 잣나무 조림지에 FDR (Frequency Domain Reflection) 토양수분측정장치와 지온센서 등을 설치하였다. 이와 같이 설치한 센서를 이용하여 2008년 4월부터 9월까지 토양수분 자료를 수집하였으며, 경기도 광주시 모현면의 AWS의 기상자료를 이용하여 증발산량, 강우량과 토양수분의 연관성을 분석하였다. 토양수분 모니터링 자료를 활용하여 산림에서의 깊이별, 계절별 토양수분 소비 패턴을 분석하였으며, 토양수분 모니터링 자료 및 강수량 자료를 이용하여 물수지법에 의한 증발산량을 산정하여 제시하였다.

This study examines the effects of water shortage on agricultural wages in Northwest Bangladesh. For this study, meteorological data including information on the monthly temperature, precipitation, wind speed, hour of sunshine and humidity of six weather stations have been utilized during the monitoring period from 1985 to 2005. With the objective to analyze water surplus and water deficiency, a simple soil-water balance model and the modified Penman formula were applied to the Northwest Bangladesh. The seasonality of Mann-Kendell trend statistics has been used to identify the spatial variation of water surplus and deficiency throughout the region. For micro level verification of the result, a detailed field survey has been conducted within the study area. The results showed that the values of the potential evapotranspiration estimated by the modified Penmen equation were negative for certain periods. In this instance, the water deficiency of the district of Rajshahi was observed significantly in the period of pre-monsoon and post-monsoon. The field study also verified that because of such deficiency in water, the agricultural scenario of the area was widely influenced which lead to less agricultural production and less economic benefits.

본 연구는 기존댐의 효율적 이용을 위해 하류유황을 고려한 효율적 용수공급방안을 새로운 방법으로 제시하고자 하며 용수공급의 효율적 증대방안을 연구하는데 목적이 있다. 새로운 용수공급방안을 위하여 모의 적용되는 지역은 안동댐 유역을 선정하였으며 낙동강하류를 대표하는 진동지점의 유황특성을 파악하고 안동댐 실측운영자료를 기준으로 HEC-5 모형을 이용하여 안동댐 용수공급 신뢰도를 평가하여, 비홍수기에 추가 용수공급량에 대하여 방안별 용수공급능력을 평가하였다. 연구결과, 낙동강 유량이 풍부한 홍수기에 댐하류 공급량을 안동댐에 저장하였다가 비홍수기에 추가 공급하는 3가지 시나리오별로 분석하여 추가 용수 공급 가능량은 각 시나리오별로 $1.35m^3/s^{\sim}2.12m^3/s$정도로 평가하였으며, 이를 바탕으로 현시점에서 국내 기존댐에 대해 댐건설 당시 적용된 농업용수 사용량을 재조사하여 최적의 필요량을 공급하고 비홍수기에 공급할 수 있는 방안 등의 효율적인 용수공급증대 방안에 대하여 발전적인 연구와 실효성있는 댐운영을 기대한다.

본 연구에서는 컷 집합(cut set)개념과 파이프의 부정류를 위한 수치해석 결과를 이용하여 상수관망의 불능 확률을 정량적으로 산정하는 신뢰성 해석이 수행되었다. 특히 상수관망에서 중요한 운용형태의 하나인 밸브의 개폐효과에 따른 효과를 통하여 불능확률이 산정되었다. 먼저 부정류 수치해석을 위해서 작은 상수관망을 만들고 여러 가지 시나리오를 재현하였다. 이때 부정류 해석을 위해서 특성선법(the method of characteristics)모형이 사용되었다. 밸브의 개폐에 따라서 여러 가지 형태의 부정류가 발생되고 발생된 부정류를 상수관망의 불능확률을 크게 증가시킨다. 상수관망에서 컷 집합을 추출하여 기준지점에 배출유량(demand)가 도달하지 못할 확률을 불능확률로 규정하여 정량적으로 산정한다. 이를 위해서 컷 집합의 총 유량을 시간에 따라 평균하여 COV를 불능확률 산정에 이용한다. 부정류로 인한 파이프 유량의 변동이 심할수록 COV는 증가하고 결국은 컷 집합의 불능확률은 증가하게 된다. 그리고 똑같은 상수관망에 에너지 감쇠장치인 조압수조가 설치되어 부정류 압력파(pressure wave)를 크게 감소시켰을 때 불능확률을 비교하였다. 조압수조와 같은 압력감쇠장치가 상수관망의 부정류 효과와 불능확률을 크게 저감시키는 것을 알 수 있었다. 또한 신뢰성 해석 결과로부터 부정류가 불능확률을 급격히 증가시킨다는 것을 확인하였다. 따라서 부정류 효과를 고려한 신뢰성 해석은 상수관망의 운용, 관리, 감독, 그리고 설계와 계획을 위해서 필수적이라 할 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 지방자치단체 등과의 협의과정을 거쳐 선정되는 경우가 많아 자재선택에 한계성이 있다. 이를 극복하기 위해서는 자재 성능에 대한 공사내 명확한 기준이 제시되어야 한다. 상수관종을 선정하기 위한 가장 중요한 요소는 경제성으로 판단되는데, 관종의 경제성은 시공비와 자재비를 포함한 단순 공사비에만 국한되는 것이 아니라 유지관리비용을 포함한 생애주기비용(LCC: Life Cycle Cost)을 평가하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 한국토지공사에서 택지지구 조성을 위해 사용한 배수관.급수관용 상수관종에 대한 경제성 평가기준을 제시하였고, 평가기준에 따라 각각의 택지지구 조성사례별로 종합적인 경제성 평가를 수행하였다. 보다 풍부한 자료를 바탕으로 객관적인 경제성평가 기준을 수립하기 위한 전(前)과정으로 이해되길 바라며, 설계시부터 객관적인 평가기준을 통해 합리적인 상수관을 선정하여 지금까지의 상수관종 자재선택의 한계를 최소한으로 축소하고자 하는데 가장 큰 목표를 가지고 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 배수관과 급수관용으로 최근 사용되고 있는 관종에 대한 특성을 분석하고, 각각의 관종에 대하여 기본통수성, 내구성, 시공성, 경제성, 외부환경인자로 구분하여 성능평가근거를 제시하였다. 제시된 평가근거를 바탕으로 각 관종의 항목별 평가등급을 부여하고, 이를 통해 좀 더 구체적인 상수관 자재선정 기준을 제시하고자 하였다. 이러한 작업을 뒷받침하기 위한 과정으로 전국 주요 상수관 제조업체를 대상으로 설문조사를 실시하였으며, 다양한 관종에 대한 평가자료를 분석하였다. 본 연구는 상수도관 다양한 성능평가항목 및 기준을 통해 자재성능검토를 수행하였고, 상수관 자재선정기준 제시를 위한 기초자료를 구축하였다.

상대오염도가 높은 초기유출수에 대한 1차 처리의 화학적인 효율성 증대에 대한 연구는 많이 진행되어온 반면 동수역학적 분석에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 수처리 시설에 대해서 수리모형 및 수치모의의 결과를 비교 분석하였다. 연구에 사용된 수처리 시설은 내부 격벽(baffle)의 배열에 변화를 주어 흐름제어를 유도하여 초기유출수의 처리 효율에 변화를 줄 수 있도록 시설을 고안하였다. 수리모형 및 수치모의 실험을 통해 구조물 내에 복잡한 난류흐름을 관찰하였고, 주입된 염수의 농도분포 양상을 시간변화에 따라 분석하였다. 수치모의를 위해서 3차원 수치모형 프로그램인 FLOW-3D를 사용하였으며 LES 난류모형과 질량생성(mass source)모형을 적용하여 수처리 시설 내에서의 동수역학적 거동분석 및 오염원(source)의 농도분포를 모의하였다. 실험 결과 수처리 시설의 3차원 난류흐름을 통해 오염원이 지체 및 확산되고 이에 따라 배출되는 농도가 현격하게 차이 냄을 확인하였다. 또한 추후 본 연구에서 제시된 바와 같이 다양한 내부구조에 대한 수치모의 결과를 분석하게 되면 초기 유출수 처리 효율을 증가시킬 수 있는 수처리 시설모형의 최적화 방안을 고려할 수 있을 것이다.

현재 상수시설의 경우 갈수록 악화되는 수질과 정수장의 유지관리 인원 상주의 어려움, 기존의 응집, 침전, 여과 정수처리 시스템의 처리성능 증대에 따른 한계성에 직면한 상황이다. 안정적으로 수질의 개선을 통한 장치의 컴팩트화, 유지관리가 편리한 고도정수 수질기준에 만족하는 정수처리 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 기존의 정수처리 시설인 혼화지에 응집제와 함께 다양한 비중을 가지고 있는 모래입자를 투입하여 응집제와 모래의 결합에 따른 탁도 제거효율과 슬러지의 양을 비교하였으며, 침전지내에 정류벽을 설치하여 침전지 초반에 가라앉을 수 있도록 유도하여 탁도 및 슬러지양을 비교하였다. 응집제만 투입한 경우보다 시료를 투입한 경우가 탁도제거율과 슬러지양이 상승하는 것을 볼 수 있으며 그중에서도 규사의 경우가 가장 많은 탁도제거율의 상승을 나타냈다. 또한 이중 정류벽을 설치하여 탁도 및 슬러지양을 측정한 결과 이중정류벽을 설치하지 않은 경우보다 탁도제거율 및 슬러지양 또한 높게 측정되었으며 슬러지의 양 또한 침전지 앞부분에 집중되는 것으로 나타났다. 이러한 경우 상기 플럭의 질량이 증가하기 때문에 처리속도를 높이고, 체류시간을 줄이고, 처리를 효율적으로 안정되게 수행하는 것이 가능하다. 본 연구결과를 바탕으로 정수시설의 설치에 있어 시료와 이중정류벽을 함께 사용할 경우 응집제의 절감 또는 침전지의 컴팩트화를 가져올 것으로 예상된다.

하천의 합류부에서는 홍수시 침수피해가 빈번하게 발생 하거나 하안침식, 강턱붕괴, 하천의 장갑화 등의 악영향이 발생하는데, 이러한 현상의 원인 규명을 위해 본류와 지류의 유량비에 의해 혹은 지류의 유입각에 의해 다양한 흐름 특성을 가정하고 개수로 장치를 이용하거나 수치모형 실험을 통하여 연구되고 있다. 본 연구에서는 미시시피 대학 연구기관인 NCCHE(Natioanl Center for Computational Hydroscience an Engineering)에서 개발한 CCHE2D 2차원 수치모형을 이용하여, 개수로 합류부에서 흐름 및 하상변동 특성을 분석하였다. 수치모의 결과는 "Experiments on Flow at a $90^{\circ}$ Open-Channel Junction", Journal of Hydraulic Engineering, May 2001, Vol. 127, No. 5, 340-350.에 기재되었던 논문의 실내실험 결과와 비교분석하였으며, 유속의 분포는 $0.01{\sim}1.0$ m정도로 개수로 관측치와 비교적 유사하게 모의 되었다. 또한 하상 변동 모의 결과 Biron 등(1996)이 제안한 합류부에서 6구역의 흐름 정의도와 대체적으로 유사하게 모의 되었으며, 최대 유속 구간에서 $-0.2m{\sim}0.03m$의 침식이 발생하고, 정체 구간과 분리구간에서 $0.01{\sim}0.02m$의 퇴적이 발생하였다. 본 연구의 결과는 하천의 물리적 특성을 파악하고 하천공사나 수리구조물 설계의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

하천의 하상은 장기간에 걸친 교란으로 변화를 겪으며 자연 평형상태에 이르게 된다. 하천에서의 교란은 자연적인 교란과 인위적인 교란으로 나눌 수 있다. 자연적인 교란은 홍수, 태풍, 지진, 해충, 질병, 사태, 극고 저온, 한발 등을 포함하며 생태계의 안정성, 저항성 및 복원성에 의하여 자연 복원되는 경우이며, 인위적인 교란은 댐건설, 하도정비, 골재채취 기타 다른 하천 구조물의 축조 등으로 인해 생태계의 구조와 기능에 막대한 변화가 초래되는 경우이다. 따라서 이러한 교란된 하천의 하상변동 경향을 분석하고 예측하여 이 치수 구조물 축조에 반영하고 하천 생태계 교란의 영향을 최소화 시키는 것이 하천 환경적 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 경상북도 안동시 임하면 임하리에 위치한 반변천의 임하 역조정지댐 직하류부터 낙동강 합류점까지 10.92km 지역을 연구대상지역으로 선정하여, 미공병단에서 개발된 하상변동 수치모형인 HEC-6를 이용하여 댐 건설전과 건설 후에 대하여 하상변동을 모의하였다. 그 결과 처음 5년간은 하상이 $0.5{\sim}1.0m$정도 저하되었으나 10년이 지났을 때, 댐 건설전의 경우에는 $-0.4{\sim}2.2m$, 댐 건설 후에는 $-0.2{\sim}1.3m$정도로 하상이 변화되었다. 이는 댐이 없을 경우에는 처음 5년간은 하상이 심하게 저하되었다가 10년이 지나면서 하상 저하율이 감소되면서 평형상태를 이루는데 댐이 있을 경우에는 하상이 저하되는 감소율이 더 적어지면서 댐이 있을 때보다 하상저하가 적게 이루어진 것 때문으로 사료된다.

본 연구는 전국 토양유실분포도와 토양유실위험 등급도를 작성하는 것을 목적으로 하였다. 토양유실분포도는 RUSLE를 이용하였고, 강우-유출 침식성인자(R)는 기상청의 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지(30년간)의 강우량 자료를 이용하여 산정하였다. 빈도분석은 FARD를 이용하였고, 전국 R인자를 빈도별로 산정하였다. 토양유실량 분석결과 토지피복별로 초지, 나지 밭의 크기 순서로 토양유실이 발생하고, 우리나라 전체 평균은 약 17.2 ton/ha 정도의 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 5년빈도 강우특성에서 전체 토양유실량은 15,000여 톤의 토양유실이 발생하는 것으로 나타났으며, 토지피복 구분에서는 논, 산림, 밭작물 재배지역에서 많은 토양유실이 발생하는 것으로 분석되었다. 토양침유실 위험 등급도 작성은 토양유실위험 등급을 5개 등급으로 구분하여 수행하였다. 분석결과 토양유실위험 2등급인 보통지역이 전체 토양유실량 위험지역의 78.2%로 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 심각한 토양유실 위험지역은 분석지역 전체 중에서 약 1.1%인 $1,038km^2$정도인 것으로 분석되었다. 토지피복별로 심각한 토양유실 위험지역은 나지, 초지, 밭작물 재배지역의 순으로 각각 $93.5km^2$, $168.1km^2$, $327.4km^2$ 정도가 심각한 등급의 토양유실 위험 지역으로 분석되었다.

Physically-based WEPP watershed version was applied to a watershed, located at Jawoon-ri, Gangwon with very detailed rainfall data, rather than daily rainfall data. Then it was validated with measured sediment data collected at the sediment settling ponds and through overland flow. The $R^2$ and the EI for runoff comparisons were 0.88 and 0.91, respectively. For sediment comparisons, the $R^2$ and the EI values were 0.95 and 0.91. Since the WEPP provides higher accuracies in predicting runoff and sediment yield from the study watershed, various slope scenarios (2%, 3%, 5.5%, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 23%, 25%, 28%, 30%) were made and simulated sediment yield values were analyzed to develop appropriate soil erosion management practices. It was found that soil erosion increase linearly with increase in slope of the field in the watershed. However, the soil erosion increases dramatically with the slope of 20% or higher. Therefore special care should be taken for the agricultural field with higher slope of 20% or higher. As shown in this study, the WEPP watershed version is suitable model to predict soil erosion where torrential rainfall events are causing significant amount of soil loss from the field and it can also be used to develop site-specific best management practices.

본 연구는 강원도 영서지방의 지방하천을 중심으로 수리특성 및 교각제원 등을 조사하여 기존 세굴심 산정식의 산정 값과 모형실험 산정 값을 비교 검토 하였으며, 또한 교각의 세굴에 영향을 주는 인자에 대하여 통계학적 방법인 민감도 분석을 하였다. 이에 따른 분석결과 기존 세굴심 산정식의 경우 전체 적으로 교각 크기가 커지면서 산정 값과 모형실험 산정 값간의 편차가 $1.09%{\sim}63.98%$ 를 보이고 있어, 강원도 하천의 경우 기존 세굴심 산정식을 적용하여 산정하기에는 적합하지 않은 것으로 판단되었으며, 기존 세굴심 산정식 중 교각크기만으로 형성된 산정식의 경우 세굴심산정이 간편하기는 하나, 수리특성을 충분히 반영하지 못한 산정식의 경우 민감도가 크게 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다. 모형실험 산정 값과 세굴심에 대한 민감도 분석결과, 교각크기 64%, 수심 36% 순으로 세굴심 발생에 유의적인 영향을 미쳤으며, 모형실험의 세굴심 값을 토대로 회귀분석을 통하여 강원도 하천에 적합한 세굴심 산정식을 제안 하였다.

자연하천은 자연적 인위적인 환경의 변화에 대해서 하천 고유의 특성을 조절하는 능력을 가지고 있으며, 하상은 하천의 변화에 끊임없이 반응하며 그 응답의 특성에 의해 복잡한 형태의 안정화를 구현하고 있다. 하지만 하천 내에 하폭 급변구간 같은 특이하도 구간이 산재하게 되면 하폭 급변구간의 직 상류 구간에서는 배수영향으로 인해 홍수위가 증가하게 되며, 직 하류 구간에서는 소류력의 증가로 하상 및 하안 침식을 야기 시키고 있는 실정이다. 또한, 하류의 일정구간에서는 유사의 국지적인 퇴적이 발생하여 하천범람의 원인으로 작용하기도 한다. 따라서 본 연구에서는 하폭 급변구간 직 상 하류 및 하류구간에서 발생하는 하상변동 특성을 규명하고자 하도특성 조사 방법에 따라 하폭 급변구간에서의 하도특성을 조사 분석하였으며, 이를 2차원 수치모형인 SMS 모형을 이용하여 분석 및 검증 하고자 한다. 감천 및 낙동강선산지구의 하폭 급변구간을 대상유역으로 선정하였으며, 하상재료의 이동성에 대한 평가 지표로 입증된 무차원소류력(${\tau}{\ast}$)의 분석결과 감천 및 낙동강선산지구의 직 상류 및 직 하류 구간에서는 하상의 세굴현상, 하류 구간에서는 유사의 국지적인 퇴적현상이 일어나는 것으로 분석 되었다. 또한, 2차원 수치모형인 SMS 모형 모의결과 전체 구간에 대해서 세굴 지향적으로 모의 되었으며, 하폭 급변부 하류 구간에 퇴적이 발생하는 것으로 모의되었다. 하지만 하폭 급변구간 상류에서의 국지적인 유사 퇴적양상은 수치모의 결과 확인 할 수 없었다. 이는 수치모형의 한계로 판단된다. 하도특성 및 수치모의 결과 하폭 급변구간 하류에서 유사의 국지적인 퇴적이 발생하는 것으로 분석되었다. 이는 실제 하천에서의 하폭 급변부 하류구간에서의 하상미지형 변화에 의한 국지적 유사퇴적 현상을 입증된 거라 할 수 있다.

최근의 주안점이 되고 있는 것 중의 과연 우리나라 하천의 하상이 높아지고 있는지 낮아지고 있는지에 대한 논의이다. 하상이 높아지고 있다고 하는 주장은 다목적 댐이나 하구둑에 의해 이른바 홍수가 플러싱이 안되어 하상이 계속 쌓이고, 그에 따라 홍수 위험이 가중되었다고 주장하는 사람들이 있다. 반면에, 오히려 1960년대부터 1970년대 초까지 산에 숲이 없어 토사 유출이 심해 하상이 쌓였으나, 그 이후 산림녹화가 되고 주요 하천에 대댐이 건설되어 하상이 깎이기 시작하였고, 지금은 주요 댐 상류 이외에는 대부분 하상이 낮아졌다고 추론하는 사람들도 있다. 본 연구는 이를 실증적으로 규명하기 위해 낙동강의 구간별 하상 변화를 조사하고 그 경향성을 분석한 것이다. 그런데, 최심 하상의 비교는 국부적인 변화에 지나치게 민감하여 그 대표성을 띄기 힘들며, 100년 빈도 홍수에 대한 평균 하상은 실제의 저수로 하상 보다 지나치게 높은 하상을 나타내는 문제를 보였다. 따라서 기존의 최심 하상이나 100년 빈도 홍수위에 대한 평균 하상의 비교가 아닌 연평균 홍수위에 근거한 평균 하상 개념을 제안하고, 이를 토대로 하상 변화를 분석하였다. 연평균 홍수위에 대한 평균 하상을 이용한 결과, 낙동강에서는 1983${\sim}$1993년 사이에는 대규모 하상 저하는 없었으나, 중류부인 고령과 왜관 구간(하구에서 150${\sim}$200 km 구간)에서 작은 규모의 하상 저하가 발생하였다. 1993${\sim}$2005년 사이에는 하상 저하의 규모가 더욱 커져서 120${\sim}$200 km 구간에서는 평균적으로 2${\sim}$3 m, 최대의 하상 저하 5 m 정도의 하상 저하가 발생하였고, 그 상류부인 200${\sim}$240 km 구간에서는 1${\sim}$2 m 정도의 비교적 작은 규모의 하상 저하가 발생하였다. 그러나 내성천 합류점 상류 구간 (240 km 이상의 구간)에서는 하상 상승과 하강은 거의 대부분 국부적인 현상에 머물고 있으며, 대규모 하상 변동이 없다. 이러한 낙동강 하상 저하의 주 원인은 대규모 골재 채취임을 밝혀내었다.

As part of a new riverside development project, various types of bridges and covering bridges were constructed in natural river estuary; and these structures got in the way of the flow of the river, which has resulted in a topographical change in natural river estuary, decrease in the gross sectional area of flow, and rise of water level. As a result, surrounding areas are suffering from damages due to overflowing of river over the bank. This study was designed to provide basic data for efficient design of structures, by examining resistance and characteristics in the surrounding areas of bridges based on changes in the span length ratio.

하도 상황이 수역(水域)에서 식생역(植生域)으로 변화하여 최종적으로 육역화(陸域化)단계로의 천이가 진행되는 현상을 하도 육역화라고 한다. 하도 육역화는 하천의 생태환경적 측면에서 많은 문제들을 야기할 수 있으며, 단일 단면 하도의 복단면 고착화로 하천 통수 단면이 감소하여 하도의 홍수 관리 기능에 심각한 위해 요소로 작용할 수 있다. 본 연구는 하도 육역화 방지를 위한 수공구조물로서 말뚝을 설치하고 그 효과를 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 검토하였다. 수치 모의는 구조물 주변의 복잡한 흐름 모의를 위하여 복잡한 지형지물이 있는 경우에 많이 활용되는 LES(Large Eddy Simulation) 난류 모델을 적용하였으며 세굴 및 퇴적 영향을 알아보기 위하여 유사 세굴(Sediment Scour) 모델을 적용하였다. 하도 육역화 방지 수공구조물의 효과 검토를 위하여 모형 수로의 제방 근처에 말뚝을 설치하고 말뚝직경, 설치 간격 및 배열 등을 변화시켜 구조물 주변의 동수역학적 거동, 흐름분리 효과 및 세굴영향을 수치모의를 통하여 분석하였다. 분석 결과 말뚝에 의한 흐름 분리와 국부 세굴에 의하여 하상 퇴적이 상대적으로 감소되는 효과를 나타냈으며 설치간격이 수변으로부터 말뚝 두께의 2배 그리고 흐름방향으로 말뚝 두께의 2배 이내의 간격으로 설치하여야 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 추후 다양한 수리모형 실험을 통한 검증과 다양한 조건에 대한 수치 모의를 통하여 하도 육역화 방지 기술을 개발할 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 유사량 측정의 적절성과 산정결과에 대한 정확성을 도모하고자 총유사량과 하상토유사량을 일관적으로 계산하고, 분석 및 관리할 수 있는 유사량산정시스템(Sediment Discharge Computation System; SDCS)을 개발하였다. 유사량산정시스템(SDCS)은 Microsoft사의 Excel VBA(Visual Basic for Applications)로 개발되어져 실행 및 분석이 간단 용이하고, 또한 유사량 산정결과를 저장하고 관리할 수 있는 DBFPAD가 내재되어 있다. 본 시스템은 크게 총유사량과 하상토유사량 산정 모듈로 구성되어 있어 각각의 모듈에서 유량규모에 대응하는 유사량과 농도를 산정할 수 있다. 총유사량 산정 모듈은 대표적인 확산-이송형 모형이라 할 수 있는 Modified Einstein 공식을 토대로 하였으며, 하상토유사량 산정 모듈은 Einstein, Ackers & White, Engelund & Hansen, Yang의 유사량 공식을 근간으로 되었다. 본 시스템은 크게 총 5개의 모듈을 가지며, 총 20개의 부프로그램(Subroutine Program)과 23개의 사용자정의함수 구문으로 개발되었다. 또한 단면의 특성변화 분석모듈과 DBFPAD 저장 및 관리모듈이 포함되어 있어 산정된 결과를 용이하게 비교 분석할 수 있고, 기존 자료와의 비교도 쉽게 수행할 수 있도록 구성하였다.

지금까지의 하천 설계는 하천의 유량, 유사량, 하상토 입도분포, 강턱의 입자 또는 하도 표면의 특성, 하곡의 경사 등을 고려하여 안정한 횡단면을 결정하기 위한 목적으로 발전되어 왔다. 하지만, 하천 복원에 있어서 이동 하상의 안정 하도 및 하천을 설계하는 작업은 수리학적, 하천 형태학적, 그리고 유사 수리학적 측면에서 매우 복잡한 문제들을 포함하고 있으며 더 나아가 다양한 생태서식처 및 환경을 제공할 수 있는 측면까지도 고려하도록 요구되어 지고 있다. 자연하천 복원 설계시 가장 선행되어야 할 작업은 복원하고자 하는 현재의 하천 및 하도의 안정성에 대한 평가이며 이러한 과정에서 평형 하천의 개념을 반드시 고려해야 한다. 안정하도 및 평형하천 형태를 계산하는 방법들이 여러 연구자들에 의해 제안되어 왔고 여러 해석적 방법들 중 Copeland의 방법은 실제로 충적하천에서의 안정 하도 평가 및 설계에 가장 많이 이용되고 있으며 미공병단에 의해 개발된 SAM(Stable Channel Analysis Model) 모형에서 채택하고 있는 해석적 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 Copeland의 해석적 안정하도 분석 방법을 기본 모듈로 채택하고 있는 미공병단에서 개발한 SAM(Stable Channel Analysis Model)의 기본적인 특성과 활용도에 대해서 알아보고 이를 남한강 제1지류인 청미천의 구하도 복원 예정 구간에 적용시켜 현재하도의 안정성을 평가하였다. 분석 결과, 안정하도 경사는 현재 하도 경사보다 완만한 것으로 나타났으나 SAM에서 예측하고 있는 청미천의 안정 하폭은 현재 하도의 하폭보다 훨씬 작은 것으로 나타났다. 이는 현재 청미천의 복원 구간에서 사주가 많이 발생하는 이유를 뒷받침 하는 결과라고 할 수 있다. 안정수심은 현재 하도의 수심보다 깊은 것으로 계산되었다. SAM을 이용한 계산 결과들은 현재하도의 안정성 평가뿐만 아니라 복원 구간의 안정하도 설계를 위한 기초자료로 활용될 것이다.

낙동강하구둑은 바다로부터의 염수칩입을 방지하고 하구둑 상류의 지속적인 용수 공급을 위해 1987년에 건설되었으며 이로 인해 낙동강 상류로부터 유입되는 유사가 낙동강하구둑 근처에서의 유속 감소로 인해 상류 접근수로에 퇴적되는 문제가 발생하고 있다. 이러한 낙동강하구둑 상류의 퇴적되는 유사로 인해 낙동강하류의 하상이 상승되고 통수단면이 축소되는 현상이 발생할 수 있으며 이는 홍수범람의 위험성을 가중 시키는 원인이 될 수 있다. 따라서 매년 하구둑 상류 접근수로에서는 퇴적되는 유사를 제거하기 위해 하구둑 건설 이후에 매년 준설 작업이 수행되고 있으며 최근에 이를 대체할 수 있는 여러 방법들이 여러 연구를 통해 검토되고 있는 실정이다. 특히 하폭이 급격하게 증가하는 하구둑 상류 2 km 지점은 매년 준설 작업 전에 시행되는 측량 자료에 의하면 이 지점에 많은 양의 유사가 퇴적되는 것으로 나타났다. 따라서 낙동강하구둑 접근수로에서 매년 준설되는 퇴사를 하구둑 상류 2 km 지점 우안 쪽을 매립함으로써 하도를 인위적으로 축소시켜 유속을 증가시키고 결과적으로 퇴사량을 경감 시킬 수 있을 것으로 예측된다. 이러한 하도 축소를 이용한 퇴사 저감 방법의 적용성 검토를 위해 2차원 수치모형인 RMA2 모형과 SED2D 모형을 이용하여 흐름 및 하상변동 분석하였다.

자연 상태의 하천의 하상은 흐름에 의해 끊임없이 변하지만 기록적인 홍수 등 특별한 자연 현상이 없는 한 유사이송에 평형을 이룬 상태라 할 수 있다. 하지만 유역 토지이용의 변화와 골재 채취, 댐과 저수지의 건설 등과 같은 인위적인 요인들은 하천의 평형 상태를 파괴하고 유사이송문제 및 하상변화 등과 같은 문제점을 야기 시킨다. 따라서 홍수피해를 경감시키고 홍수조절을 목적으로 계획하는 홍수조절댐의 경우 홍수 발생 기간 외에는 상류와 하류 하천 간의 흐름 차단을 최대한 억제하고 상류로부터 유입되는 유사가 댐 상류부에 퇴적되는 것을 방지하기 위해 댐에 상시 개방되어 있는 배사관과 생태통로를 설치하도록 계획되기도 한다. 국내에서는 임진강 유역에서 홍수피해 저감을 위한 한탄강댐의 건설이 계획되었으며 유사이송문제와 생태환경 문제를 고려하여 배사관과 생태통로를 설치하도록 설계하였다. 본 연구에서는 1차원 HEC-6모형을 이용하여 대상 유역인 한탄강 홍수조절댐 상류하천에 대해 댐 건설 전과 후의 수위변화 및 하상변동 모의를 수행하였으며 지속 기간별 평수량과 연평균유량에 대한 장기하상변동을 분석하였다. 또한 과거유량수문자료를 이용하여 산출된 1년 동안의 대표 유량수문곡선을 HEC-6 모의에 적용하여 유량변화가 연속적으로 발생했을 경우의 하상변화를 1년과 100년 기간에 대해 각각 분석하였다. 그 결과 지속 기간이 길어짐에 따라 상류 7.8 km에서는 퇴적과 침식 작용이 활발히 일어남을 알 수 있었다. 하지만 댐 건설 전과 후의 하상 변화의 차이가 크지 않았다. 또한 연평균 유량 조건을 복합적으로 적용했을 때가 지속적인 연평균유량을 적용했을 때보다 하상변화가 더 크게 발생하였다.

국내에서 비교적 널리 이용되고 있는 유사량 모형의 특성을 파악하기 위해 낙동강 유역에 위치한 왜관 수위관측소에서 부유사, 소류사, 하상토를 각각 채취하였다. 총유사량 산정을 위해 이용된 자료는 부유사, 소류사, 하상토, 수리량 등이며, 이로부터 실측 유사량과 모의 유사량을 산정하였다. 본 연구에서는 실측 총유사량(세류사량 제외)을 부유사량과 소류사량의 합으로 산정하였으며, 추정 값은 Modified Einstein(1955), Engelund & Hansen(1967), Yang(1973, 1979), Ackers & White(1973)의 모형으로 각각 모의하였다. 실측치와 모의치를 비교 분석한 결과, Ackers & White에서 비교적 가장 낮은 불일치율을 보였으며, Engelund & Hansen, Yang, Modified Einstein의 모의 결과는 Ackers & White 보다 높은 불일치율을 보였다. 또한 불일치율이 가장 낮은 모델을 이용하여 유랑-유사량관계곡선식을 개발하였으며, 개발된 곡선식을 이용하여 연간 총유사량과 비유사량을 추정하였다.

In the last decade, many methods such as greet chamber, reservoir, or debris barrier, have been utilized to manage and prevent muddy water problem. The Vegetative Filter Strip (VFS) has been thought to be one of the most effective methods to trap sediment effectively. The VFS are usually installed at the edge of agricultural areas adjacent to stream or drainage ditches, and it has been shown that the VFS effectively removes pollutants transported with upland runoff. But, if the VFS is installed without any scientific analysis of rainfall-runoff characteristics, soil erosion, and sediment analysis, it may not reduce the sediment as much as expected. Although Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model has been used worldwide for many hydrologic and Non-Point Source Pollution (NPSP) analysis at a watershed scale. but it has many limitations in simulating the VFS. Because it considers only 'filter strip width' when the model estimates sediment trapping efficiency, and does not consider the routing of sediment with overland flow option which is expected to maximize the sediment trapping efficiency from upper agricultural subbasin to lower spatially-explicit filter strip. Therefore, the SWAT overland flow option between landuse-subbasins with sediment routing capability was enhanced with modifications in SWAT watershed configuration and SWAT engine. The enhanced SWAT can simulate the sediment trapping efficiency of the VFS in the similar way as the desktop VFSMOD-w system does. Also it now can simulate the effects of overland flow from upper subbasin to reflect the increased runoff volume at the receiving subbasin, which is what is occurring at the field if no diversion channel is installed. In this study, the enhanced SWAT model was applied to small watershed located at Jaun-ri in South Korea to simulate diversion channel and spatially-explicit VFS. It was found that approximately sediment can be reduced by 31%, 65%, 68%, with diversion channel, the VFS, and the VFS with diversion channel, respectively.

본 연구에서는 여주 외 5개 지점에서 유사 이동이 활발한 시기인 홍수기 및 저 평수기(홍수전 후)에 부유사와 하상토를 측정하고 이를 통해 유사량 특성을 파악하였다. 시료분석은 그 목적에 따라 여과법, BW관법, 체분석법으로 $Od{\acute{e}}n$ Curve와 입도분포곡선 등을 작성하여 총유사량 추정시 이용하였다. 또한 총유사량을 추정하는 데 있어 에너지 개념을 이용한 Ackers & White(1973년), Engelund & Hansen(1967년), Yang(1973년, 1979년)의 방법과 확산-이송 개념의 Modified Einstein(1955년) 방법을 적용하였다. 연구결과, 유량-부유사농도, 부유사량, 총유사량 관계에 있어 동일 유량에 대한 변동성과 추정방법에 따른 총유사량의 상충을 볼 수 있었다. 이는 강우사상별 특성 및 하천의 수리 및 유사특성에 따른 원인과 추정방법에 대한 서로 다른 제한된 범위의 자료들을 적용한 데에서 오는 오류로 판단된다.

하천과 바다가 만나는 하구는 자연적인 기능 뿐만 아니라 공학적인 측면에서도 매우 중요한 자원이다. 우리나라는 국토의 개발에 따른 용수 사용의 증가, 홍수재해대책 등으로 인해 한강을 제외한 4대강에 하구둑을 건설하였으며 강물과 바닷물을 인위적으로 차단하는 구조물이므로 하천의 생태적인 기능을 손상시키는 것은 불가피 하다. 하지만 이러한 단점에도 불구하고 하구둑이 건설되는 가장 큰 목적 중의 하나는 주변지역의 안정된 용수공급이다. 1987년에 완공된 낙동강 하구둑은 건설 이 후 약 20년 동안 안정된 용수공급과 효율적 운영으로 관리되어 왔지만 그동안 기상 및 수리 수문뿐만 아니라 환경적으로 크고 작은 변화가 있었다. 하천의 기수역인 하구에서 유체는 하구둑이라는 구조물이 존재하지 않을 때도 매우 복잡하게 거동한다. 하천의 유량, 지형학적 요소 그리고 조위의 상태 등 여러 가지 요인으로 인하여 비정상적으로 변화하며 이러한 하구에서 유체의 거동을 보다 더 정확하게 묘사하려면 흐름방향, 수심방향, 하폭방향의 3차원적인 해석이 필요하다. 하지만 하천과 바다를 밀도가 같은 하나의 상으로 가정하고 수행한 수문학적인 분석이나 1 2차원 수치모형을 활용한 수리 분석 결과는 시간적 공간적으로 경제적이고 양호한 결과를 산출해낼 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 하구둑의 수리특성을 분석하기 위하여 미국 기상청의 홍수추적모형인 FLDWAV 모형과 미수로국(WES)의 2차원 유한요소 모형인 RMA-2 모형을 활용하였으며 낙동강유역 주요 수위관측소의 실측자료를 토대로 매개변수 검정을 실시하였다. 분석결과 조위가 고려된 2차원 유속장을 구현하였으며 하구둑 유지 관리 개선에 기여코자 하였다.

한강하구 일대는 세계최대 규모의 갯벌이 조성되어 해양생태계에서 중요한 역할을 수행하는 곳이다. 육상기원의 퇴적물이 흐름이 완만한 하구 주변부에 퇴적되어 대규모의 갯벌을 생성하여 육상에서 유입되는 많은 유기물이 집중되고 탁도가 높아 대량의 플랑크톤과 같은 일차생산자가 상대적으로 부족한 대신에 담수 유입이 많아 하구와의 거리에 따른 일정한 염분 구배를 가지고 있어 더욱 다양한 환경이 조성되어 있음에도 1980년대 후반부터 각종 매립사업과 한강종합개발사업($1982{\sim}1986$)이 실시되어 한강하구의 습지가 줄어들고, 해안침식, 토사유입, 퇴적, 적조현상, 갯벌 및 해수오염과 같은 결과를 가져왔다. 1990년대에는 한강하구지역에서 퇴적으로 인한 홍수 예방과 건설골재 확보를 위한 준설이 활발히 이루어졌으나, 이로 인한 습지생물 서식처 파괴와 같은 환경영향이 우려되어 현재는 실시하지 않고 있다. 무차별적인 개발계획으로 매년 홍수 때마다 피해를 입는 김포일대, 한강과 임진강 지역의 수위 및 흐름 영향을 살펴보고 향후 대책 수립을 검토해야 한다. 이에 본 연구에서는 한강하구의 유사이송에 의한 수리학적 특성을 분석하기 위해 상류로부터 이송되어온 유사에 대하여 시간적 흐름특성을 통하여 조성된 한강하구의 특징을 분석하였고, 지형변화 분석을 위해 MIKE 21 프로그램의 이동상 해석모듈을 사용하여 지형변화에 따른 한강하구에서의 홍수기 하상변화와 유수 흐름 및 수위등의 변화를 모의하였다. 그 결과 예성강과 한강의 유수흐름은 청주초를 통하여 외해로 유출되고 이 흐름은 대부분 강화도와 교동도 사이의 교동수로로 유출되는 것으로 나타났으며, 염하수로 합류부 및 임진강 합류부에서는 침식 및 퇴적이 활발히 일어나는 것으로 모의되었다. 향후 수리학적 특성변화에 따른 유사의 퇴적 및 세굴에 의한 한강하구 지역의 지형변화를 분석하여, 주변 환경영향에 대한 대책 수립을 검토해야 할 것이다.

최근 이상기후 및 국지성 돌발호우 등 여러 가지 형태의 예기치 못한 기상이변으로 인하여 매년 수재해는 빈번히 발생하고 있으며, 이를 위해 하천에서 실시간으로 신속하고 안정성있는 수리학적 하도추적모형의 구축은 지속적으로 연구해야 할 사항이다. 현재 주요 수계 홍수통제소에서는 홍수예보를 위해 주로 수리학적 및 수문학적 모형이 병행되어 적용되고 있으나, 한강과 금강하류를 제외한 나머지 수계에서는 아직까지 개념적 수문학적 모형만을 이용하여 홍수예보를 수행하고 있는 실정이다. 그러나, 신속하고 안정적인 수문학적 모형이 가지고 있는 몇가지 장점에도 불구하고, 실시간 분석 및 신속한 상황대처를 위해서는 정교한 하천흐름해석 기술인 수리학적분석이 반드시 필요하다. 그러나, 대부분의 모형운영자가 직면하게 되는 수리학적 하도추적모형에서 발생하는 수치적 불안정성인 발산의 문제점은 상당한 어려움으로 작용하고 있다. 이는 다양한 원인들이 있을 수 있으나, 대표적으로 단면의 불규칙성을 고려할 수 있다. 실제단면들을 모형에 반영할 때 수치계산의 과정 중에 급확대/급축소/특이단면에 따른 잦은 발산이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해서 단면의 보간 및 평활화 작업 등을 수행하게 된다. 이때 단면의 형상을 최대한 반영한 보간 및 평활화 작업이 되지 않으면, 물리적 개념이 무시된 비합리적인 계산이 수행될 수 있다. 발산의 요인을 제거한 최적의 단면형태를 선정하는 것은 모형의 안정성을 확보하는 데 중요한 요인이 된다. 또한 모형수행에 있어 발산의 요인으로서 하구와 만나게 되는 지점에서의 경계조건으로서 조위영향이 있다. 수리학적 하도추적모형의 중요한 요인인 하구에서의 흐름을 조위와 연계하여 가장 합리적인 하류 경계조건을 제시하는 것이 모형의 발산 방지 및 정확도를 향상시키는데 중요한 인자로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 수리학적 하도추적모형의 안정성 검증을 위하여, 아직까지 수리학적 하도추적모형이 구축되어 있지 않는, 금강상류구간인 용담댐$^{\sim}$대청댐구간을 설정하여 수리학적 모형의 입력자료를 구축하고, 그에 따른 영향검토를 지속적으로 추진할 계획이다. 대상구간에서 향후 검증될 다양한 수리학적 안정화 기술은 향후 타 수계에서 적용시, 신속하고 합리적인 입력자료 구축에 많은 도움을 줄것이며, 현재 하천에서 발생하는 계산의 불안정성을 빠르게 수정하는 것이 가능하다.

수온은 생태계에 중요한 인자이다. 수온이 상승할수록 용존산소 용해도가 감소하며, 유입된 유기성 폐기물 분해에 많은 영향을 미친다. 낮은 온도에 민감한 수생생물들은 온도에 의해 여러가지 생화학적 생리학적 작용들이 좌우되며, 온도가 올라갈수록 먹이사슬 내에서 신진대사와 생식율이 증가한다. 따라서 댐 하류 하천에서 방류수 수온 검토 및 수온변화를 파악하기 위해 용담댐 직하류 하천에 수온계를 설치하여 수온변화를 모니터링하고, 1차원 비정상 모형을 사용하여 용담댐건설에 대한 하류하천 수온 변화를 파악하였다.

섬진강 하구역에서 모래채취로 인한 지형변화와, 댐 및 취수장의 증가로 인한 유량감소로 인해 해수의 역류범위가 증가하여 참게나 재첩과 같은 경제성 어종이 감소하고, 염분으로 인한 농업용수사용 불가와 같은 염수피해가 늘어가고 있다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수치모형인 RMA-2, 4와 3차원 수치모형인 EFDC를 각각 이용하여 밀물 시 염수가 전파되는 범위 및 염수농도를 모의하고, 동시에 2차원 모형과 3차원 모형을 비교하여 모의목적에 대한 각 모형의 장 단점을 알아보았다. 모의결과를 살펴보면 최저 수위 시 두 모형이 큰 차이를 보이는 것을 볼 수 있었으며, EFDC가 상류쪽으로 더 길게 염수침입이 일어나는 것을 볼 수 있었다.

치수 계획수립시 홍수위는 홍수량의 산정결과를 수리해석모형에 적용함으로서 계산한다. 본 연구에서는 강우-유출모형으로부터 산정된 홍수량산정결과를 수리해석모형과 연계하여 모의할 수 있는 수리수문통합모형개발의 사전연구로, 수면 곡선해석모형 중 현재 실무에서 가장 많이 이용되고 있는 HEC-RAS 모형과 WSPRO, WSP-2 모형의 정상류해석결과를 비교하였다. 하천정비기본 계획을 참고로 하도단면을 구축하고 고시된 홍수량을 적용하여 수위와 유속을 비교 분석하였다. 대상하도의 적용 결과 HEC-RAS 모형과 WSPRO 모형은 평균표준오차 0.09로 큰 차이를 나타내지 않았지만, WSP-2 모형은 0.90으로 HEC-RAS 모형과의 정확도에서 차이를 나타내는 것으로 분석되었다.

토목구조물 및 사면의 붕괴는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하고 있으며, 특히 사면에서는 붕괴까지의 변형이 급속히 진행되어 이를 사전에 예방하기는 매우 어려운 현실이다. 침투 및 배수과정에서의 사면 붕괴는 강우침투로 인한 지반의 물리적 특성변화가 직접적으로 사면의 안전계수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되며, 이때 발생하는 물리적 특성변화로는 침투시 사면 내 지반의 단위 중량은 증가하여 전단응력의 증가 및 전단강도 감소현상이 발생하며, 이와 반대로 사면 내 배수로 인하여 전단응력의 감소 및 전단강도의 증가현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 강우침투로 발생하는 지반의 포화도 변화를 지반 내 투수계수의 함수로 설명하여 강우로 인한 지반의 침투 및 배수과정을 규명하고자 한다. 일반적으로 지반 내 지하수의 침투과정은 라플라스 공식을 적용한다. 그러나 라플라스 공식은 정상 상태(Steady State)일 경우에만 사용할 수 있고, 강우 등으로 인한 지하수의 수두 변화가 발생한 비정상 상태(Unsteady State)의 경우에는 부적합하므로 사면과 옹벽 등의 토질구조물에서는 안전성 변화를 계산할 수 없다. 이를 위해 사면 내 지반의 침투 및 배수과정을 투수계수의 함수로 나타내어, 강우의 침투과정을 Fourier Series, 변수분리법 및 섭동함수를 사용하여 식으로 유도함으로서 강우에 의한 지반의 침투 및 배수과정에 따른 사면 내 지하수의 분포를 예측한다. 침투과정 해석을 위하여 지표에서 포화대까지의 깊이 10m의 모델사면 및 지표부터 포화대까지의 포화도는 직선으로 비례한다는 가정을 적용한다. 먼저 푸리에 급수를 이용, 시간에 따른 온도를 열전달에 관하여 편미분하여 발생하는 열확산계수를 투수계수로 변환함에 따라 지하수의 시간과 수직방향거리에 대한 지반의 포화도를 산정한다. 변수분리법은 산정된 포화도에 지반의 초기조건과 경계조건를 고려하기 위해 적용하며, 변수분리법에 의해 산정된 지하수 분포를 섭동함수법으로 과도 및 정상상태로 분류한다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, Fourier Series와 변수분리법, 섭동함수를 이용하여 강우에 의한 지반의 포화도 변화를 수식적으로 나타낼 수 있으며 둘째, 지반에서의 강우침투과정을 식으로 표현함으로서, 깊이별 시간에 따른 포화도의 영역이 상부로부터 하부로 전이되는 과정을 알 수 있다. 셋째, 푸리에 급수를 이용한 지반의 침투계산으로 강우로 인한 지반의 포화영역 및 불포화영역을 명확히 구분할 수 있으며, 각 깊이별 포화도를 계산하여 각 구간에서 불포화구간의 전단강도에 대한 보다 정확한 계산이 가능하리라 판단된다.

하천의 골재는 도로, 항만, 주택건설 등 다양한 건설재료로 이용되어 왔으며 급속한 산업화와 더불어 국가건설사업, 지방자치단체의 수익사업으로 인해 골재 수요가 급격히 증가해 왔다. 그러나 체계적인 조사 및 연구가 없이 무분별하게 행해진 하천준설은 하상저하, 하천의 불안정, 하상의 장갑화 등 물리적 영향뿐만 아니라 주변 하천의 식생, 저서생물의 서식처 등 수서생태계의 파괴, 하천정화능력 저하, 교각의 노출 등 생물적 경제적인 측면에서 악영향을 미치고 있다. 본 연구에서는 하천준설사업이 꾸준히 진행 중에 있는 낙동강 유역의 감천을 연구대상지역으로 선정하여, 2차원 수치모형인 RMA-2를 이용하여 준설에 따른 동수역학적 흐름특성의 변화를 모의하고, SED2D를 이용하여 단기하상변동을 예측하였다. 지형자료는 수치지도 및 실측자료를 토대로 하여 구축하였으며, 준설 전 후의 하상변동을 모의해 비교 분석한 결과, 하도중심에서의 흐름특성은 준설전에 비해 수위가 평균 0.85 m 저하되었고, 하상은 평균 0.56 m 저하되었다. 대상유역의 수위와 유속은 준설전에 비해 준설후에 안정적인 특성을 나타냈다. 또한, 준설전 후 전반적으로 하상상승이 발생하였으며 이는 상류에서의 유사유입량이 많아 퇴적이 많이 일어난 것으로 판단되며, 준설후는 준설전에 비해 하류에서의 퇴적량이 적게 나타났으며 이는 준설구간에서의 퇴적으로 인해 하류 유사이송이 적게 일어난 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 하천준설에 따른 하천환경 및 물리적 영향을 최소화하고, 교란하천의 복원 및 관리 등에도 활용될 수 있을 것이다.

도시주변 하천에서 수공구조물의 설치가 하천흐름에 미치는 영향은 매우 크게 나타난다. 특히 최근 급격한 기온상승에 따른 게릴라성 호우에 의한 홍수시 그 영향은 더욱 크게 나타나 재산, 인명 피해가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 도시주변 하천이며, 관측자료가 풍부한 금강유역의 금남교 지점으로부터 공주대교지점까지 약 14.7km 지점에 대하여 교각의 설치각도가 미치는 영향에 대하여 분석 하였다. 교각의 설치각도에 대한 분석을 위하여 장방형교각(폭${\times}$길이: $3{\times}8m$)으로 가정하여 RMA-2모형을 이용하였으며, 교각의 설치각도는 $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$로 표면유속 및 수위분포에 대한 모의를 하였다. 모의된 결과는 현재 설치되어있는 원형교각(지름: 3m의 병렬교각)의 경우와 교각이 없는 경우를 비교하였고, 유량측정에 의한 관측자료(2003년 6월 20일${\sim}$2004년 6월 20)와 모의자료를 비교하여 매개변수 보정을 실시하였다.

Two dimensional steady and unsteady numerical models are applied to bend reaches of the Lower Han River and the superelevation at the Ichon-Banpo bend area of Han River was observed. The flow characteristics in the meandering river are complicated due to the effects of the centrifugal force. The centrifugal force makes the outside water surface level increase and the outside velocity decrease. To study this complex flow studying two dimensional flow is important and useful to design flood control countermeasures, the analysis of sedimentation and the site selection of intake structures. Especially, the superelevation between inside and outside of the bend should be considered to determine the height of embankment. In this study, the water surface elevations in both bank sides of the bend were measured in two reaches during floods in 2007 and 2008. And then the two-dimensional simulation using RMA-2 model was carried out. The upstream and downstream boundary conditions on bend reaches were determined by FLDWAV which is one-dimensional unsteady model. Finally, the observed data are compared with simulation results and the results of the several superelevation formulas, and the flow characteristics of the bend are discussed.

하천의 2차원 흐름 및 하상변동, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있으며, 국내의 경우 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 널리 사용되고 있다. 하천을 유한 요소화 하는 전처리 과정은 전체 해석 과정을 자동화 하는데 있어 필수적인 요소이며, 주로 삼각 요소망 또는 사각 요소망을 이용하여 해석을 수행하게 된다. 삼각 요소망의 경우 상대적으로 자동화하기 쉬운 반면 사각 요소망의 생성은 절점 생성 자체가 삼각 요소망 보다 더 많은 기하학적 제한 요소를 가지고 있기 때문에 상대적으로 완성도 높은 알고리즘을 구현하기가 어렵다 할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2차원 상에서 사각 요소망(quadrilateral elements)을 생성할 수 있는 Paving method를 중심으로 한 요소망 생성 알고리즘에 대해 고찰하고, 국내 최초의 범용 수치해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용하였다. Paving method는 1990년에 Blacker and Stephenson에 의해 제안되었으며, Sandia National Laboratories에 의해 완성되었다. Paving Method는 advancing front style의 요소망을 생성하게 되고, 바깥쪽에서 안쪽으로 element layer를 생성하면서 채워나간다. 본 연구에서는 기존의 요소망 생성 프로세스에서 element 삽입 전의 검증 기능을 강화한 새로운 버전의 paving method를 적용하엿다.

홍수터에 식재된 수목에 의한 운동량 교환은 흐름의 추가적인 흐름저항으로 작용한다. 따라서 수목으로 인한 통수능의 감소로 부분적인 유속 상승이 발생하기도 하지만, 전반적으로 평균유속이 감소하며 수위는 상승하게 된다. 실무적 사용목적으로 홍수터 수목의 저항은 통합 매개변수인 합성조도계수가 사용되고 있으나, 정량적인 조도계수의 추정은 매우 어려운 문제이다. 본 연구에서는 경험적으로 추정되는 비정량적 합성조도 계수의 한계를 극복하고, 실무적으로 사용이 용이하도록 수목에 의한 흐름저항 항을 분리한 1차원 상류이송 음해기법이 개발되었다. 개발된 기법의 평가를 위하여 균일한 단면에서 수행된 수리실험에 적용하였으며, 다양한 유량규모 및 식재조건에서 제안된 기법의 적용성 및 정확성을 확인하였다. 불규칙한 단면형상을 가진 실제 하천의 홍수터에 식재된 수목군의 경우를 가정하여 1/25 정상축척의 수리실험을 실시하였고, 100년 빈도 홍수량에서 수목식재 전후의 실측결과를 개발된 수치기법으로 계산하여 비교하였다. 개발된 기법은 모든 경우에서 사용자의 주관적인 판단 없이 정확하면서 안정적인 해를 제공하였으므로, 흐름의 2차원 효과가 상쇄될 수 있는 광폭의 자연하천에서 수목의 식재기준 분석을 위한 대안으로 사용될 수 있을 것이다.

Recently, frequency occurring flood and drought has 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 great importance to the solution of a wide variety of practical flow problems in water resources engineering. However The serious problem facing two-dimensional hydraulic model is the treatment of wet and dry areas. The objective of this study is to investigate the wet and dry parameters that have direct relevance to model performance in situations where inundation of initially dry areas occurs. Several numerical simulations were carried out, which examined the performance of the marsh porosity method for the purpose of sensitivity analysis. Experimental channel and a variety of channel were performed for model tests. The results were compared with those of the observation data and simulation data of existing model. The RMA-2 model displayed reasonable flow distribution compare to the observation data and simulation data of existing model in dry area for application of natural river flow. As a result of this study, effectively applied marsh porosity method provide a reliable results for flow distribution of wet and dry area, it could be further developed to basis for extending to water quality and sediment transport analysis.

공유수면을 간척 또는 매립하여 국토를 확장하여 산업화 도시화에 따른 토지수요 용도변경에 대처하여 국가발전의 균형을 유지하는 목적으로 수행하는 간척사업 시설중 중요한 시설인 배수갑문은 외수(해수)의 차단 및 내수배제를 통한 침수피해 경감의 역할을 수행하고 있다. '02년 태풍 "루사" 등 수공구조물의 설계빈도를 초과하는 폭우 발생으로 인한 홍수피해가 발생하고 배수갑문 설계시보다 유입홍수량이 증가하여 홍수시 수위가 계획홍수위 이상으로 형성되는 경우가 많아 이를 해결하기 위하여 배수갑문의 확장사업이 실시되고 있다. 그 첫 번째 사업으로 아산만방조제 배수갑문의 확장을 실시하였다. 아산만방조재 신설 배수갑문의 위치가 연약지반으로 형성되어 있어 신설 배수갑문을 통한 방류시 고속의 수류로 인한 바다측 물받이공 하류부의 세굴이 발생할 가능성이 크며, 이로 인한 배수갑문의 붕괴 우려가 있다. 그러므로 이를 방지하기 위하여 배수갑문 하류에 정수지형 물받이공을 설치하여 고속으로 방류되는 방류수의 유속을 저감시켜 세굴의 발생이 최소화하여 안정성이 확보되도록 하였다. 정수지형 물받이공의 효과 및 안정성을 검증하기 위하여 3차원 수치해석 FLOW-3D모형을 적용하여 수평물받이공과 정수지형 물받이공의 유속차이를 비교분석하였다. 분석한 결과 정수지 말단부에서 정수지 시점부와 비교하여 유속감소는 최대 약 49%, 평균 약 39%의 유속 감세효과를 나타내는 것으로 나타나 정수지형 물받이공을 통한 세굴 감소효과로 아산만방조제 배수갑문의 세굴에 의한 안정성은 확보되는 것으로 나타났다.

북한강 수계는 여러 하천을 지류로 갖고 유하하고 있으며 하천의 크기 및 본류의 형상에 따라 다양한 방법으로 지류하천이 합류하고 있으나 기존의 지류하천 홍수위 산정방법은 일률적으로 본류의 계획홍수위를 기점홍수위으로 산정하여 계획하고 있다. 따라서 본 연구에는 다양한 지류하천에 대하여 2차원 수치해석을 이용 합류부 지점의 수면형을 해석함으로써 지류 하천의 기존 기점홍수위 적용방법의 적정성에 대하여 검증하였다. 연구방법은 11개 연구대상 지류 하천에 대하여 유입각, 본류와 지류의 유량비 및 하천폭, 본류의 하천 곡선방법에 대하여 수치해석결과를 비교하였다. 유입각에 따른 수위편차를 검토한 결과, 유입각 $90^{\circ}$이하인 지류하천에서 2차원 수치해석 값이 기존 기점홍수위보다 크게 산정되었다. 본류 하천과 지류 하천과의 유량비를 산정하여 수위편차를 검토한 결과 수치적인 경향은 확인할 수 없었다. 본류 하천과 지류 하천의 하폭비를 산정하여 수위편차를 비교한 결과 하폭비가 7이상인 경우 수위편차가 작고, 기존 기점홍수위보다 2차원 수치해석값이 작게 산정되었으며, 하폭비가 $3^{\sim}6$ 범위에서는 수위편차가 가장 크게 발생하는 것을 확인하였다. 본류 하천의 곡선반경을 수위편차와 비교한 결과 곡선반경이 550m이하인 만곡지점의 경우 수위편차가 크게 발생함을 확인할 수 있었다.

본 연구는 가상하도에서의 합리적인 수제공 설계 근거를 확립하기 위하여, 가상하도에서 수제설치 간격에 따른 수제군 주변의 유속 및 벡터 등을 비교 검토하였다. 수제는 하천에서의 흐름을 하도 중앙으로 집중시켜 일정수심을 확보하는 역할을 하며, 하안 및 제방의 보호 및 유로제어를 목적으로 설치되고 있다. 근래 하천정비사업에는 견고한 재료로 하안을 피복하는 호안기법을 사용함으로써 자연스러운 침식퇴적작용을 억제하고 하안을 고착화, 단순화 시켜왔다. 또한, 최근 자연생태계 복원에 대한 관심이 점차 증가함에 따라 하천정비사업에서도 자연친화적인 기법적용에 대한 관심이 커지고 있다. 그렇지만 아직도 수제 서리에 있어서 하천의 흐름특성을 제대로 반영하지 못함으로써 수제를 올바르게 이용하지 못하는 예가 많이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 가상하도에서 수제설치 간격에 따른 수제군 주변의 흐름특성을 수제공의 수리학적 원리를 통해 수제설치간격에 따른 수제군 주변의 흐름특성을 비교 분석하겠다.

하천 제방붕괴 해석을 위한 FFC-9 모형을 개발하였다. 본 모형은 하천제방의 붕괴해석을 위해 하천의 흐름해석 및 제방붕괴 알고리듬이 결합된 물리적 이론에 기반한 프로그램이다. 개발된 프로그램을 이용하여 낙동강 실제제방의 붕괴해석에 적용하였다. 적용된 제방은 경북 고령의 낙동강 본류 우안에 위치하고 있는 실제제방이 2000년 9월 15일 07:40분경에 붕괴를 시작하였다. 붕괴폭은 110m로 최초에는 60m, 수위 강하시 50m로 붕괴는 지속되었다. 붕괴지점의 제방고는 22.80 m이며 계획 홍수위는 20.26m, 사고당시 하천의 수위는 17.10m, 제내지 수위는 9.80m로서 제내지와 제외지의 수위차는 7.3m였다. 제방 붕괴로 인한 여러 피해중 농경지 침수는 150 ha에 이르렀다.. 연구모형을 2000년 9월 12일 00시${\sim}$18일 23시 기간동안 낙동강 유역의 홍수로 인한 제방 붕괴상황에 대해 적용하였다. 계산구간은 현풍${\sim}$적포교의 33.55 km구간으로서 전체 단면의 개수는 67개이며 평균적인 계산거리간격은 ${\Delta}x$ = 0.5 km 이고 계산시간간격은 0.5 hr이며 제방붕괴시의 계산시간간격은 0.25 hr으로 설정하였다. 이 구간에서의 주요 지류로서는 회천과 황강이 고려되었다. 상류단 경계조건으로서는 현풍 수위표지점의 유량 수문곡선을 사용하였고, 하류단 경계조건으로서는 적포교 수위표지점의 수위 수문곡선을 사용하였다. 본 모형에 적용된 조도계수는 이전의 홍수조건으로부터 검증된 $0.020{\sim}0.033$의 범위를 이용하였다.

2차원 흐름해석 모형인 SMS(Surface-Water Modeling System)와 RAMS(River Analysis Modeling System)를 이용한 유속장 모의를 통해 Manning 조도계수와 와점성계수에 대한 민감도 분석을 수행하여 흐름특성은 Manning 조도계수에 큰 영향을 받음을 알 수 있었다. 본 연구에서는 Manning 조도계수의 변화를 통하여 실측치에 근사한 유속 분포의 모의결과를 도출하고자 현장실측을 통해 취득한 자료를 이용하여 2차원 수치모형의 모의결과와 비교하였다. 국가하천 형산강 본류 중 안강수위관측소에서 부조수위관측소 사이 약 4.3 km 의 구간을 모의구간으로 선정하였으며, $2006{\sim}2007$년에 걸쳐 취득된 현장실측자료를 바탕으로 매개변수 추정 및 모의결과와 비교하였다. 대상구간에 대한 모의결과의 정확도를 개선하기 위하여 하도의 지형특성 등을 고려하여 모의구간을 다수의 구획으로 구분한 후 수심 및 하도 평면선형을 고려한 Manning 조도계수를 차등적으로 할당하여 모의하였다. 이상의 과정을 통해 모의결과의 정확도 제고가 가능함을 관찰할 수 있었다.

한강하구는 하천의 담수와 해수가 만나 혼합되는 전이수역으로 유역면적이 $38,655km^2$이며, 한반도 17.4% 면적의 빗물이 모여 남한강, 북한강, 임진강, 예성강이 되어 하구에서 합류하고, 그 70%가 홍수기에 집중 방류되는 지역으로 매년 토사퇴적량이 증가하여 홍수위가 증가하고 있다. 현재 한강하구의 각종 개발계획이 발표되면서 지형 변화에 대한 한강하구의 침식 및 퇴적 등의 수리학적 영향 검토에 대해 관심이 커지고 있다. 따라서 한강하구 전체의 복학접인 상호작용으로 인한 유사의 이동과 침식 및 퇴적에 대한 수치적인 연구와 수공구조물 등과 관련된 국부적인 유사이동문제에 대해 평시와 홍수시의 수위 및 유속을 산정하고 한강 하구에 대한 유사 이동흐름을 분석 할 필요성이 있다. 이에 본 연구에서는 강화도 인근을 수로로 가정하여 한강하구의 하류경계를 연장하여 수치모의를 실시하였다. 주변환경을 고려한 분석은 배재하였으며 수공구조물에 따른 조건을 변화하여 해석함으로써 수위 및 유속 등의 수치적 해석을 위해 MIKE 11프로그램을 이용하였다. 연구 결과, 한강하구와 서해 접경지역에 수공구조물을 설치함으로써 강화도 인근의 수로에 유출면적이 감소하여 강화도 북부의 청주초 일대의 수위가 높아지며, 이는 김포, 임진강 상류, 신곡수중보 하류까지 미치는 것으로 나타났다. 향후 수공구조물 설치에 의한 한강하구 지역의 침식원인 기작 및 침식유발 원인 규명을 위해 현장 조사, 실험 연구 등이 진행되어야 할 것이다.

최근에 이상기후로 인해 예측하기 힘든 기상현상들이 돌발적이고 대규모의(또는 설계빈도를 초과하는) 집중호우를 야기하여 댐과 같은 수공구조물의 안전을 위협하고 있다. 그러므로 이러한 대규모의 집중호우로 발생되는 댐의 붕괴에 대한 대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 특히 댐의 붕괴가 도시의 침수로 이어지는 경우는 더욱 많은 인명과 재산피해를 발생시키므로 도시지역을 흐르는 범람홍수파의 특성에 대한 규명은 매우 중요하다. 본 연구에서는 홍수범람파의 특성을 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 모의하였다. 저류 수심 0.4m, 두께 0.8m의 댐이 붕괴하여 붕괴폭이 1m가 된다고 가정하였고, 도시지역은 댐으로부터 5m 거리에 위치한다고 가정하였다. 대상 도시지역은 $0.3m{\times}0.3m{\times}0.6m$($L{\times}W{\times}H$)인 정사각형 블록들을 $5{\times}5$ 정방향으로 배치하였고, 수리실험 결과와 비교 검증하였다. 그리고 범람홍수파가 흐름방향과 일치하게 접근해오는 경우와 도시지역으로의 접근각도에 따른 범람홍수파의 변화를 보기위해 흐름방향에 대하여 각각 $10^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$ 회전시킨 경우에 대해 수치모의를 수행하였다. 그리고 각 경우의 침수영향들을 비교하여 그 차이점을 분석하였다. 모의 결과 범람홍수파의 접근각도가 흐름방향에 대해 커질수록 도시선단에서 도수는 적게 일어났고 유속도 감소하였으며, 수심은 증가하였다. 본 연구의 결과를 토대로 범람홍수파가 흐름방향과 일치하게 접근해 올 때가 가장 위험한 case 라는 것을 알 수 있다. 이 결과는 추후 유체-구조물간의 연성해석을 통하여 범람 홍수파의 흐름이 건물에 주는 영향까지 파악한다면 예방대책 수립의 보다 더 정확한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

도시지역에서 하천제방의 붕괴로 인해 제내지 범람 홍수파가 발생하였을 경우에 적지 않은 인명 및 재산 피해가 발생할 수 있다. 피해를 줄이기 위해서는 제내지 범람 홍수파의 거동특성을 명확히 밝혀낸 후, 제방 붕괴에 의한 홍수범람에 대한 대피 체계를 설립하는 것이 바람직하다. 본 연구는 범람 홍수파가 발생하였을 경우에 제내지에서의 범람 홍수파의 영향을 3차원 수치모형인 Flow-3D를 이용하여 모의하였다. 또한 비교 검토를 위하여 구조물이 없는 평탄지형에 대해서도 수치모의를 수행하였다. 높이 0.6m의 제방이 붕괴되어 붕괴 폭 변화와 제내지의 구조물의 유무에 따른 제내지 범람 홍수파의 속도 및 수심의 변화를 분석 하였다. 모의 결과 제방 붕괴 시 붕괴 폭의 변화에 따른 홍수파 전파속도는 별 차이가 없는 걸로 나타났다. 수심의 변화는 제방붕괴지점으로부터 멀어질수록 낮아졌고, 수심 변화폭도 일정하게 유지되었다. 또한 구조물이 있는 경우가 그렇지 않는 경우에 비해 제방 붕괴부 주위에서의 수심은 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 비롯한 수치모의결과를 적절하게 활용하게 되면 제방붕괴에 의한 홍수범람에 대한 대피체계(EAP)를 수립하는데 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 강원도 영월군 소하천의 계획하폭을 결정하기 위한 관계식에 관한 연구이다. 현재 국내에서 널리 사용되고 있는 계획하폭 산정공식은 모두 중규모 이상의 하천에 대하여 개발되어 하천 및 유역의 특징이 중규모 이상의 하천과 상이한 소하천에 적용하기에는 문제가 있다. 본 연구에서는 영월군내 소규모 하천을 대상으로 유역의 수리 수문학적 특성 인자인 유역면적, 유로연장, 계획홍수량, 하상경사, 그리고 manning의 공식의 특성 인자인 조도계수를 수집하고, 5개의 인자를 매개변수로 하는 다중 회귀 분석을 통해 우리나라 소하천의 다양한 특성을 갖는 계획하폭 관계식을 제안하였다. 유도한 관계식을 다양한 가상 수로에 적용시켜 계획하폭을 검증한 결과 기존에 사용하고 있는 중부지방 경험식, 하천설계기준에 비해 우수한 결과를 나타냈다. 본 연구에서 제안한 소하천의 계획하폭 산정공식은 소하천정비계획 수립시 계획하폭을 결정하기 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

여름철 강우시 저수지로 유입하는 고탁도의 하천수는 저수지 주변 수체에 비해 낮은 수온과 높은 부유물질 농도(SS)로 인해 상대적으로 높은 밀도를 가지며, 저수지 내에서 동일 밀도층을 따라 분포하며 밀도류를 형성하게 된다. 탁수는 대부분 장기간 저수지에 체류하며 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 저수지로 유입한 탁수의 밀도류 거동특성을 파악하는 것은 저수지 운영, 수질관리 및 수생태계 보호를 위한 관리대책 수립에 있어서 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 횡방향 평균 2차원 수치모델을 이용하여 초기수위별 다양한 유량규모에서 소양호로 유입하는 밀도류의 거동특성(유입경계지점 수심($h_0$), 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐 축 도달시간($t_a$), 희석율(${\beta}$))을 분석하여 저수지 수질관리를 위한 의사결정지원 기초정보를 제공하는데 있다. 밀도류의 거동분석을 위해 사용된 유량조건은 그동안 소양호에서 발생한 홍수크기를 바탕으로 7개의 등급으로 나누었으며, 각각의 유량조건별 수문곡선은 2007년 수문사상 중 7월 30일부터 8월 30일까지의 수문사상을 바탕으로 수정가우시안 공식을 사용하여 산정하였다. 탁수 거동 특성의 모의는 서로 다른 초기 수위 및 유량조건하에서의 탁수거동을 나타냈고, SS농도 25 mg/L 이상을 기준으로 하여 탁수층의 $d_p$, $X_p$, $d_s$, $h_i$, $t_a$, ${\beta}$를 산정하였다. 일반적으로 유량규모가 커질수록 $d_p$와 $d_s$는 증가하였고, $X_p$는 댐 축으로부터 가까워짐이 확인되었으나, 동일 유량규모에 대해 초기 수위가 증가함에 따라 $X_p$는 대체로 댐으로부터 멀어졌다. $h_i$는 유량규모가 증가함에 따라 완만하게 증가하는 경향을 보였고, $t_a$는 초기수위가 EL. 165 m일 때 유량이 2,000 CMS 미만인 경우 댐 앞까지 도달하지 못하는 것으로 나타났으며, 나머지 수위조건에서는 유량이 3,000 CMS 미만인 경우 댐 앞까지 도달하지 못하는 것으로 나타났다. 유량 규모에 따라 $X_p$가 0 km인 지점과 19 km인 지점에서의 ${\beta}$ 값을 산정한 결과 일반적으로 유량규모가 커질수록 유입수의 희석효과는 작아지며 초기수위가 커질수록 증가하는 경향을 나타냈다. 연구 결과는 탁수 발생 초기 저수지 운영 실무자들이 유량규모 및 초기 수위조건에 따른 밀도류의 거동특성을 신속히 예측하는 목적으로 사용될 수 있다.

국가하천 함평천은 전라남도 함평군과 무안군 등 2개 군에 걸쳐 위치하고 있는 영산강의 제1지류로서 동측으로는 고막원천, 서측으로는 서해안, 북측으로는 영광군이 위치하고 있으며, 남측으로는 영산강 본류와 접하고 있다. 전라남도 함평군 함평읍, 엄다면, 학교면 사이에 위치한 함평 세계 나비 곤충 엑스포장 옆의 함평 2지구 하천환경정비사업 구간을 구하도 복원사업 구간으로 설정하였다. 이 연구는 함평 2지구 하천환경정비사업 구간에서 수리학적 영향을 검토할 목적으로 수행하였다. 평면 이차원 모형을 사용하여 흐름 변화를 분석하였다. 흐름 계산은 RMA2 모형을 사용하였으며, 유속과 수위의 평면적 변화를 분석하였다. 또한, 평면 이차원 모형 적용 결과를 통해 하도 폐색 가능성을 분석하였다. 하도의 사행화와 분리하도를 구성하여 다양한 유속 분포를 보였으며, 분리하도 구간은 1 $m^3/s$ 이상의 유량을 유지하고 있어 하도 폐색은 발생하지 않을 것으로 판단되었다. 퇴적 및 침식에 의한 하도의 직선화가 되지 않도록 적절한 재료의 선택하여야 할 것으로 판단된다.

수제는 본래 제방의 보호나 주운의 수심확보를 등을 목적으로 제방과 수직에 가까운 각도로 설치되는 하천구조물이며, 수제의 형태에는 월류수제와 비월류수제 등 두 종류가 있다. 과거 하천의 주운으로 이용되었던 시절에는 대부분의 하천에서 수제를 볼 수 있었지만 하천의 수운교통의 쇠퇴, 제방축조기술의 발달에 따라 본래의 역할을 유지하지 못하여 최근에는 수제공법이 활용되지 않고 있는 실정이다. 최근에는 하천의 생태서식환경을 개선시킴과 동시에 주운용 수심을 확보하기 위하여 수제 설치가 주요한 공법으로 널리 행해지게 되었지만, 아직도 수제 설치에 있어서 하천의 기하학적 구조와 흐름특성을 제대로 반영하지 못함으로써 시행착오가 많이 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 가상하도에서 2차원 수리모델인 RMA2를 이용하여 월류형 수제 주변의 흐름특성을 검토하였다.

실제 하천에서는 지형적 이산화에 따른 복잡성으로 인해 마름/젖음 현상이 발생하며 그로 인해 작은 수심에서 수치해석의 안정성에 영향을 주어 해석을 불가능하게 한다. 자연수로는 저수시 및 평수시에 물을 소통시키는 주수로부와 홍수시 수위 상승에 따라 주수로부에서부터 범람하게 되는 홍수터로 구성된다. 홍수터는 홍수류의 일시적인 저장이나 하류로 흐름을 전달하는 복합수로의 부분으로 사용된다. 자연수로에서 이와같은 흐름구조는 불규칙한 단면형상, 조도계수 등에 의해서 더욱 복잡하게 나타난다. 본 연구에서는 복잡한 지형과 자연 하천구조에 대한 동역학적인 흐름특성을 해석하고 오염물질의 이송-확산 해석 및 토사이송 해석과 연계하기 위해서 개발된 RAM-2 모형에 동수역학적 해석을 실시하였다. RAM-2 모형에는 대상하도에 대한 마름/젖음의 처리를 위해 흐름의 시간별 수위상승 및 하강 속도를 고려한 Deforming Grid 기법을 적용하였으며, 이에 대한 적용성을 검토하기 위해 마름/젖음 조건을 가지는 실험수로와 홍수터를 가진 사다리꼴 단면 그리고 실제 하도에 대해 적용하여 그 결과를 살펴보았다.

연구에서는 HEC-RAS 모형을 이용한 부등류 모의를 통하여 댐 방류수의 유하시간을 산정하고 이를 실시간 댐 방류수의 봉부자 추적실험에서 산정된 유하시간과 비교검증 하였다. 대상구간은 충주댐지점부터 여주대교까지 총 63.6km에 이르는 남한강 본류 구간으로 164개 단면으로 나누어 부등류 모의를 하였다. 유하시간 실험은 센서가 내장된 봉부자를 최초 시작지점에 투척하여 주요 교량에서 봉부자를 관측하여 최초 투척된 시간으로부터 교량을 통과하는 시간을 관측하는 방법을 사용하였다. HEC-RAS 부등류 모의 결과 2007년 8월 7일 방류량(680CMS)의 유하시간은 약 13시간으로 산정되었고 봉부자 추적자 실측자료를 통한 유하시간은 11.5시간으로 산정되어 실측치가 모의치보다 유하시간이 빠른 것으로 나타났다. 구간별로 살펴보면 HEC-RAS 모형의 모의결과는 수행교에서 충주조정지는 1.4시간 느리게, 목계교에서 남한강교는 1.0시간 빠르게 모의되었으나 나머지 구간에서는 실측치와 대체로 일치하였다. 본 연구는 유하시간 실험 구간 및 구간과 동일한 조건으로 모의함으로서 모형을 보정하기 위한 실측 유하시간 자료를 확보하였으며, 이러한 실측자료를 토대로 보정된 모형의 매개변수를 이용함으로서 대상 수계의 방류량별 유하시간을 산정하는데 정확성을 제고하고 홍수기 댐 운영 및 홍수예경보에 반영될 수 있을 것으로 기대된다.

In the management of groundwater in coastal areas, saltwater intrusion associated with extensive groundwater pumping, is an important problem. The groundwater optimization model is an advanced method to study the aquifer and decide the optimal pumping rates or optimal well locations. Cheng and Park gave the analytical solutions to the optimization problems basing on Strack's analytical solution. However, the analytical solutions have some limitations of the property of aquifer, boundary conditions, and so on. A simulation-optimization numerical method presented in this study can deal with non-homogenous aquifers and various complex boundary conditions. This simulation-optimization model includes the sharp interface solution which solves the same governing equation with Strack's analytical solution, therefore, the freshwater head and saltwater thickness should be in the same conditions, that can lead to the comparable results in optimal pumping rates and optimal well locations for both of the solutions. It is noticed that the analytical solutions can only be applied on the infinite domain aquifer, while it is impossible to get a numerical model with infinite domain. To compare the numerical model with the analytical solutions, calculation of the equivalent boundary flux was planted into the numerical model so that the numerical model can have the same conditions in steady state with analytical solutions.

수자원의 60% 이상을 지표수로부터 충당해야 하는 국내 여건 상 하천수로부터의 취수가 불가피하므로 자연하천에서의 동수역학적 흐름 해석은 지천 합류량 뿐만 아니라 취수장으로부터 유출되어 빠져나가는 취수량을 함께 고려해야 한다. 본 연구에서는 상류단 경계조건으로 입력되는 본류 유량에 생성과 소멸로 작용하는 지천유입량과 취수량을 포함하여 지천유입량 및 취수량이 하천흐름 유속분포에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 팔당댐 직하류부터 잠실수중보 구간에 RMA-2 모형을 적용하였다. 취수장에서 빠져나가는 유량을 포함하여 모의한 경우 구의, 자양, 풍납취수장 부근에서 취수에 의한 유량 손실로 인하여 유속구조가 심하게 교란되었으며 취수를 고려하지 않은 경우에 비해 유속은 평균 25 % 낮게, 수위는 1.5 cm 높게 나타났다. 자연하천의 흐름해석 결과는 오염확산 및 하상변동을 위한 입력자료로 활용되는 경우가 많으므로 취수량을 반영한 유속구조의 해석이 필요하다.

권 등(2008)은 수면보다 높은 정방형 다열기둥을 이용한 수리실험을 수행하여 수심과 이격거리에 따른 상당저항계수를 측정하였으며 이를 바탕으로 Manning 계수형태의 상당저항계수 이론식을 제안하였다. 본 연구는 수면보다 높은 원형 다열기둥을 이용한 수리실험을 수행하여 이격거리와 수심에 따른 상당저항계수를 측정하였다. 실험결과로부터 이격거리만의 함수로 가정한 항력상 호작용계수를 추정하여 이를 권 등(2008)의 이론식에 적용하여 실험결과와 비교하고 분석하였다. 정방형 다열기둥의 실험결과와 원형 다열기둥의 실험결과를 비교하여 흐름방향 이격거리가 큰 범위에서는 원형기둥의 저항계수가 정방형기둥의 저항계수보다 작게 측정되지만 흐름방향 이격거리가 감소할수록 원형기둥의 저항계수가 정방형기둥의 저항계수보다 증가하면서 원형기둥이 정방형 기둥보다 저항정도가 큰 상태가 되는 것을 알 수 있었다.

케이블 교량에서 발생하는 사장케이블의 진동현상에 대한 현상학적 특성을 명확히 이해해야, 사장케이블의 적합한 제진설계가 가능하다. 본 연구에서는 ADINA CFD 코드를 이용하여, 이중원형실린더에서 발생하는 와류방출현상과 실린더에 작용하는 외력을 해석함으로써, 사장케이블에서 발생하는 진동현상의 원인을 규명하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 흐름의 레이놀즈수, 실린더간 간격과 이중원형실린더에 대한 바람의 입사각을 변화시키며 이중원형실린더에서 발생하는 와류방출현상과 이로 인해 실린더에 작용하는 항력, 양력과 같은 외력을 분석하였다. 분석 결과, 풍상측 케이블에는 일방향의 항력이 주로 작용하므로 케이블 진동이 제한적으로 발생하나, 풍하측 케이블에는 항력과 같은 규모의 진동하는 양력이 작용하는 것으로 나타났으며 이로 인해 풍하측 케이블에서 진동이 크게 발생하는 것으로 나타났다.

국내의 다목적댐 저수지는 물이 흐르는 하천에 용수공급, 홍수조절 및 수력발전을 위해 만든 구조물로 형성된 저류상태를 의미한다. 이러한 수체의 유동에 영향을 미치는 가장 중요한 요소로는 유입수와 저수지에서 하천으로 방류되는 방류수이므로 본 연구에서는 유입수와 방류수에 의한 수체의 유동만을 고려하였다. 대상지는 용담댐 유역중 취수탑이 있는 지점으로 길이는 약 1,250m이고 폭은 평균 375m 정도의 크기를 갖고 있는 지형이다. 대상 지역에서 저수지 수체의 흐름특성을 평가하기 위해 SMS-RMA2 모형을 적용하였으며 용담댐 저수지 구역에 대한 1m 간격의 등고선을 가지고 대상지역에 대하여 격자를 구성하였다. 격자 크기는 평균 길이 방향으로 43m, 폭 방향으로 15m 크기로 구성하였으며 유속이 상대적으로 빠른 취수탑 부근은 좀더 세밀하게 구성하였다. 4년간 수문자료를 분석하여 이 지역의 흐름을 년중 크게 3가지로 구분하였다. 수체거동이 급변하는 여름 강우기 후에 저수지에 물이 풍부한 경우의 흐름, 봄철 저수지 물이 풍부하지 않은 상태에서 주자천으로 부터의 유입은 최하인 상태의 경우 그리고 강우기에 짧은 기간 나타나는 주자천 위주 흐름의 경우로 구분하여 모의하였다. 각각의 경우 전체적인 흐름장은 확연히 다르게 나타났으며 이런 결과로 볼 때 수체의 흐름은 상하류의 유입량 변화에 따라 항상 흐름은 변화하는 것으로 평가되었으나, 저수지 수체의 흐름 속도는 모두 0.05$^{\sim}$1.5cm/sec 정도로 모의된 것은 수체적 대비 방류량이 적어서 나타나는 현상으로 평가되었다.

전 세계적으로 기후변화와 이상기후에 대한 관심이 높아지고 있다. IPCC(2001)는 "기후변화"라는 요소가 기온 증가, 강우강도 및 빈도 변화와 이들로 인한 증발산의 변화, 유출량의 시 공간적 변동을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 이에 따라 세계 각국은 미래 기후에 대한 보다 정확한 정보를 얻기 위하여 IPCC 권장 시나리오인 SRES(Special Report in Emission Scenario)기반의 GCM(General Circulation Model)과 RCM(Regional Circulation Model)을 이용하고 있으며 특히, 최근에는 고해상도 자료를 생산함으로써 국부지역에 대한 지형학적 특성을 효과적으로 모의할 수 있는 RCM 모형을 이용한 연구가 국외를 중심으로 진행되고 있다(권현한 등, 2008). 본 연구에서는 미래 한강 유역의 수자원 변동성을 평가하기 위하여 CA-Markov Chain 기법으로부터 토지이용변화를, 기온과 강수자료을 독립변수로 이용한 다중 회귀식으로부터 미래 NDVI를 추정하고 기상청에서 제공하는 RegCM3-지역지후모형으로부터 축소기법을 이용하여 추정된 KMA RCM 50set 기후변화시나리오를 SLURP 모형에 입력하였다. 2001년부터 2090년까지 총 90년에 대한 한강 유역의 미래 유출모의를 실시한 후 각 댐별 과거와 미래 유출량을 월별로 비교하고 이들의 유황분석을 실시하였다.

금강상류유역에 위치한 용담다목적댐은 2001년에 준공되어 전북지역과 서해안 산업 개발지역에 공급하고 있다. 용담댐 하류유역에 관한 연구는 많이 진행되고 있지만, 상류유역에 관한 연구는 그 수가 미비하여 본 연구에서는 SWAT 모델을 이용하여 용담댐 상류유역에 대한 유출량과 유사량을 기측정된 자료와 비교 검토함으로써, 적정성을 평가하고자 한다. 본 연구에서는 준 분포형 강우-유출 모델인 SWAT 모델을 이용하여 용담댐유역에 대한 유출량과 유사량을 산정하였다. 모형을 구축하고자 DEM과 토지이용도, 토양도를 사용하여, 총 208개의 HRU를 생성하였으며, 천천과 동향 수위국 및 용담댐에 대해서 월유출량을 Calibration 결과는 천천의 EI와 $R^2$는 각각 0951과 0.952이며, 동향의 EI와 $R^2$는 각각 0.868과 0.869로 나타났으며, 용담댐의 EI와 $R^2$는 각각 0.938과 0.964로 나타났다. 월 유사량에 대한 천천의 EI와 $R^2$는 각각 0.943과 0.947이며, 동향의 EI와 $R^2$는 각각 0.759과 0.772으로 나타났다. 이로서, 본 연구에서는 용담댐 상류유역에 대한 하천유입량과 유사량의 변화를 기구축된 자료와 비교 검토한 결과 SWAT 모델이 용담댐 상류유역의 유출특성을 잘 반영하는 것으로 나타나, 향후 용담댐 하천 유입량과 유사량 변화를 예측하는데에 많은 도움이 될 것으로 판단된다.

본 연구는 경북지역의 11개 관측소와 인근 9개의 관측소의 강우자료를 이용하여 경북지역에 한정된 확률강우량도를 작성하였다. 최근 행정구역별 치수계획의 수립이 빈번해지고 소규모 유역의 개발로 인한 홍수량 산정 등이 빈번해지고 있다. 그러나 대부분이 강우관측소가 유역내에 위치해 있지 않고 인접한 기상관측소의 자료를 이용하고 있는 실정이고, 공공기관이나 실무를 수행함에 있어 유역의 강우량 적용에 있어 소규모 유역의 강우량이 지점강우량에 의해 결정되므로 어느 정도의 편차를 보이는지 추정이 사실상 곤란하였다. 따라서 본 연구에서는 경북지역에 한정하여 지점강우량을 빈도해석하여 확률강우량도를 작성하여 강우관측소가 인접하지 않아도 소규모 유역의 확률강우량의 근사치를 추정하여 지점빈도해석과 비교할 수 있도록 확률강우량도를 작성하였다. 경북지역인근 강우관측소의 자료를 강우 분석하여 확률분포형을 선정한 결과 거창, 구미, 대구, 문경, 밀양, 봉화, 안동, 영덕, 영주, 울산, 의성, 제천 충주, 추풍령, 합천은 Gumbel 분포가 적합한 것으로 나타났으며, 보은은 2변수 Log-Gumbel 분포가 적합한 것으로 나타났으며, 영천, 울진, 태백은 Gamma 분포가 적합한 것으로 나타나고 포항은 GEV 분포가 적합한 것으로 나타났다.

강원지역은 산지가 89%를 차지하고 있어 도로의 대부분이 하천을 끼고 발달되어 있어서 집중호우 시 하천 만곡 수충부에서 급격한 홍수위 상승과 하상세굴이 발생되고 산지의 수로나 계곡 등에서 토석류가 발생되기 때문에 극심한 도로피해가 빈발하고 있다. 산지하천은 지형 및 지질적인 요인으로 경사가 급하고 만곡 수충부가 많이 발달되어 있기 때문에 홍수시 유속이 매우 빠르고 만곡 수충부에서 수위상승과 횡방향 수위 변동이 심하다. 따라서 산지유역의 하천과 도로의 방재설계를 위해 평창 속사천 시험유역의 운영을 통하여 신뢰성 있는 고품질의 산간유역 수문자료를 지속적으로 확보하고자 한다. 강우-유출구조 규명을 위한 강우관측소와 수위 관측소 등의 계측시스템을 설치와 실시간 수문관측 자료의 전송 및 정기적인 현장 방문으로 수집된 수리수문자료에대해 DB를 구축을 필요하다. 또한 홍수시 하천으로 유입되는 토석류의 수리특성자료인 조도계수 산정, 분석, 평가를 통해 하천유역내의 수리 구조물의 설계 및 유지관리. 하천개수 및 하도의 안정 등을 할수 있을 것이다. 수자원개발 및 관리를 위한 하천계획에 필요한 요소 중 유사량을 측정할 수 있는 부유사량 및 소류사량 측정기기를 도입하여 유역의 수문특성에 대한 보다 정확한 규명과 관측된 자료를 이용한 장/단기 수문순환모형의 개발을 위한 검정 및 검증자료의 제공할 것으로 기대된다.

면적평균강우량을 정확하게 추정하는 것은 수문조사 결과로 생성된 수위-유량관계곡선 검증을 위한 연간 유출율 및 유황분석 시에 매우 중요하다. 면적평균강우량을 산정하는 방법은 일반적으로 산술평균법, 티센법, 등우선법 등이 있는데, 최근 실무에서는 GIS Tool을 이용하여 티센다각형을 작도하고 가중치를 산정하여 관측소별 강우량을 유효강우량으로 변환하여 이용하거나, 평지 또는 좁은 유역의 경우 산술평균법을 적용하고 있다. 그러나 티센법은 지형적인 영향을 고려할 수없고, 산술평균법의 경우 우량계 밀도와 위치, 지형이 고려되지 못한다는 단점이 있기 때문에, 등우선법을 이용하여 면적평균강우량을 산정하는 것이 대부분 산악지역으로 이루어진 국내 현실에 가장 적합하다. 본 연구에서는 수문조사가 이루어지고 있는 낙동강 본류, 댐상류 등 13개 유역의 유역별 면적 평균강우량을 각각 산술평균법, 티센법, 등우선법을 이용하여 산정하였다. 등우선도의 작성을 위하여 관측소별 강우량을 역거리가중법(IDW), RBF, Kriging 기법을 이용하여 강우량의 공간보간을 실시하였으며, 등우선 간격의 영향을 검증하기 위하여 각 보간법 별 등우선 간격을 10mm, 50mm, 100mm로 분할하여 면적평균강우량을 산정하였다. 각 면적평균강우량 산정기법 및 등우선 간격별로 산정된 면적평균강우량을 비교하였고, 유역면적 등에 따른 면적평균강우량의 변화특성을 분석 하였다.

본 연구는 농업용저수지유역을 대상으로 분포형 강우-유출모형을 적용해 봄으로서 차후 본 연구대상유역의 분포형 강우유출모형을 이용한 설계홍수량 산정에 활용해 보기 위한 사전연구이다. 농업용저수지유역을 대상으로 모의하기 위하여 자동수위계를 통하여 저수지 수위자료가 주기적으로 기록되고 있는 계룡저수지 유역($15.4km^2$)을 선정하였으며, 주요 공간매개변수는 30m 격자해상도로 구축하였다. 관측유량자료는 수위-내용적-방류량 관계곡선에 의하여 수위변화에 따른 내용적 변화량을 유입량으로 가정하여 환산토록 하였으며, 곡선의 진동이 다소 작고 상태가 양호한 3개 강우사상을 대상으로 분석하였다. 대상유역의 2개 강우관측소(복룡, 반포)의 강우량을 IDW 방법에 의해 공간분포시켜 적용하였으며, 모형의 분석결과, 결정계수($R^2$)는 평균0.88, 용적보존지수(VCI)는 평균 0.14, 첨두유량의 상대오차 ($EQ_p$)는 평균 $0.11m^3/s$로 분석되었다.

본 연구에서는 강우시 발생되는 비점오염원의 모니터링시 측정되는 강우자료와 유출자료, 수질 자료에 대한 효율적이고 신뢰성 있는 자료관리시스템을 제안하고자 한다. 비점오염 모니터링 자료관리시스템(NP-DAQ, Nonpoint-Data Quality Assessment)의 구성요소는 크게 다음과 같은 세가지로 이루어진다. 비점오염원 분석이 요구되는 유역에서의 모니터링 유무 및 실시간 측정 장치의 유무를 확인하는 전처리단계, 선행무강우시간 및 강우지속시간, 강우강도를 평가하고 수질 측정 간격과 유출 수문곡선을 평가하는 품질관리 단계, 측정된 자료의 이상치 분석과 유출모형의 입력자료를 생성하는 후 처리 단계로 나눌수 있다. 본 연구의 적용 대상 자료는 낙동강수계 환경기초조사사업으로 수집된 비점오염원 모니터링에 대한 자료를 사용하였으며 측정된 자료는 지목별 지역별 특성에 따라 분류하여 자료관리시스템에 적용하여 분석하였다. 따라서 비점오염원 모니터링 결과 얻어진 강우 및 유출, 수질 자료를 대상으로 하여 자료의 신뢰성 평가 및 불확실성을 평가하여 보다 정확한 오염물질 유출 특성을 분석하는데 기초가 되는 시스템을 구축하고자 한다.

경기도 용인시, 오산시와 화성시 지역의 농업용수와 공업용수의 공급원으로 이용되고 있는 신갈호는 현재 유입하천으로부터 미처리된 도시하수, 공장 폐수, 축산 폐수 등의 점오염원 및 도시 지역 불투수층에 쌓여있는 오염물질인 비점오염원이 무분별하게 유입되어 수질이 매우 악화되어 용수로의 사용이 어려운 지경에 달하였으며, 자연정화능력도 감소하는 등 심각하게 오염되었다. 또한 최근에는 신갈호 유역의 개발에 따른 토지이용 변화로 신갈호 유역의 총오염부하량이 증가하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현재 날로 심각해지는 신갈호 유입하천의 비점오염원 조사를 통해 신갈호 및 유입하천의 기초데이터의 확충 및 현황 파악을 하고자 하였다. 본 연구에서는 강우 시 신갈호로 유입되는 3개의 유입지천인 신갈천(SG), 지곡천(JK), 공세천(KS)에서 비점오염부하량을 산정함으로써 강우 시 호소로 유입되는 총오염부하량 및 비점오부하량의 비율을 알아보고자 하였다. 강우사상에 따른 총 오염물질 부하량은 EMC 농도를 구한 후 총 유출유량을 곱하고 총 강우지속시간을 곱하여 산정하였다. 조사결과 강우기에 있어서 거의 모든 항목의 농도는 평수기보다 매우 높은 수치를 나타냈다. 특히 SS 농도는 토사의 하천유입으로 인해 다른인자에 비해 큰 변동폭을 나타내었으며, COD와 T-P는 토양입자에 흡착되어 함께 이동하기 때문에 SS와 밀접한 관계를 가졌다. 강우시의 각 유입하천별 오염부하 기여율은 SG의 경우 SS 74.1%, BOD 64.4%, COD 65.7%, T-N 63.8%, T-P 73.8%를 나타내었다. JK의 경우 SS 25.4%, BOD 31.5%, COD 30.5%, T-N 32.5%, T-P 24.2% 였고, KS의 경우 SS 0.5%, BOD 4.1%, COD 3.8%, T-N 3.7%, T-P 2.0%를 나타내었다. 강우시의 각 유입하천별 오염부하 기여율을 평수기때의 오염부하 기여율과 비교하였다. 비교결과 SS의 경우는 SG가 강우시에 74%, 평수기에 83%, BOD의 경우는 강우시 64%, 평수기 80%, T-N은 강우시 64%, 평수기에 84%, T-P의 경우는 강우시 74%, 평수기에 82%로 모든 항목에서 평수기에 신갈천이 신갈호의 오염부하에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났는데, 이는 강우시 지곡천의 기여율이 평수기 보다 상대적으로 높아지기 때문인 것으로 판단된다.

본 연구에서는 격자강우량과 GIS와 연계한 격자기반의 공간수문자료들을 모형의 입력매개변수로 활용하고, 수계망을 통하여 유역 출구까지 운동파(kinematic wave)이론에 의해 유출량을 물리적으로 추적해 나가는 격자기반의 분포형 강우-유출모형인 K-DRUM(Kwater Distributed RUnoff Model)을 개발하였고, 지표유출량에 가장 큰 영향을 주지만 실제 관측 및 적용이 용이하지 않은 유역의 초기토양함수상태에 대한 자동보정기법을 개발하였다. 개발된 자동보정기법을 이용하여 남강댐유역을 대상으로 적용가능성을 평가하였다. 연구에서 사용한 강우사상은 남강댐 유역에 큰 영향을 준 태풍 루사 (2002년 8월 31일 01시$^{\sim}$9월1일 23시), 태풍 매미 (2003년 9월 12일 01시$^{\sim}$9월13일 23시), 2004년의 대류성강우 (2004년 7월14일 01시$^{\sim}$7월 16일 10시) 및 태풍 에위니아 (2006년 7월 8일 18시$^{\sim}$7월11일 12시)의 총 4개의 사상을 대상으로 하였다. 개발한 유역의 초기토양함수상태 자동보정기법에 의한 유출모의의 적용성을 검토하기 위하여 모의에 사용된 매개변수 중 토지피복도에 의해 결정되는 조도계수와 토양도에 의해 결정되는 유효토심, 흡인수두계수, 공극률 및 투수계수는 4개의 강우사상에서 모두 동일한 조건으로 설정하였고, 유역내 토양 내부 수분함유량 산정을 위한 초기 기저유출량은 검토대상 기간 시점부에서 관측된 유출량으로 설정하였다. 초기토양함수상태 자동보정기법 적용을 통한 유출해석의 정확도는 체적오차 백분율(VER)과 첨두 유량 오차 백분율(QER)을 이용하여 평가하였으며, 이를 통해 본 모형이 유출량에 대한 정확성을 확보하고자 하였다. 본 연구에서 개발된 자동보정 기법을 적용한 결과, 초기토양조건을 설정하는데 있어서 기존의 시행착오법으로 인해 소요되는 시간과 유역내 토양 특성과 지형형상을 고려하지 않는 설정으로 인해 발생될 수 있는 문제점을 해결할 수 있었으며, 유출계산 결과도 유량의 크기와 첨두시간 모두 관측값과 비교적 잘 맞는 것을 확인할 수 있었다.

수자원분야에서 강우-유출의 해석은 홍수의 분석 및 수자원 이용의 측면에서 가장 중요한 문제이다. 유역의 물리적 특성이 반영된 정확한 홍수량의 산정을 위해 유역의 지형인자 및 수문모형의 매개변수 추출에 대한 연구가 폭넓게 진행되고 있다. 그러나 아직까지 이러한 방법들에 대한 명확한 기준은 정립되지 못한 상태이다. 본 연구에서는 소유역 분할에 따른 영향분석을 위해 단일유역과 다수유역으로 구분하였고, 대상유역의 소유역분할에 따른 유역면적, 유로연장, 경사 등의 매개변수를 산정하여 도달시간, 저류상수, CN 등을 결정하고, 홍수량 산정결과의 민감도 분석 및 검토를 수행하였다. 또한 유역별 하도에서의 직접도달시간과 최원점에서의 도달시간을 산정하는 경우로 구분하여 유로연장의 조건별 영향을 분석하였다. 분석결과 일정 유역분할 이후에는 유역분할이 유출모의 결과에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있었고, 소유역 분할에 따른 홍수량 증가 영향과 유로연장의 조건별 영향이 크지 않음을 판단할 수 있었다.

본 연구에서는 SWAT 모형을 이용하여 경지 불투수면 변화에 따른 유역 수문 영향을 분석하였다. 경안천유역의 경안 수위표 상류유역을 대상유역으로 선정하여 유역의 수문 자료를 수집하였으며, 대상유역의 위성영상 및 항공사진을 수집하고 원격탐사기법 및 지리정보시스템 이용하여 경지 불투수면을 고려한 토지피복도 및 수치지형자료 등을 구축하여 SWAT 모형의 적용성을 평가하였다. 1999년부터 2002년까지의 대상유역의 자료를 이용하여 유출량에 대하여 모형의 보정과 검정을 수행하였으며, 그 결과 모형이 적용성이 있는 것으로 평가되었다. 경지 불투수면 변화 시나리오를 작성하고 구축된 모형을 이용하여 시나리오에 따른 유역 수문 영향을 분석하였다. 총 유역 면적에 대한 시설재배지 면적 비율이 5.7%$^{\sim}$ 12.4%로 변화함에 따라 1.2%인 2002년 토지이용도를 이용한 모형의 모의결과에 비해 평균 유출량은 0.8%$^{\sim}$1.6% 증가하였으며, 지표 유출량과 측방 유출량을 포함한 직접유출량은 2.4%$^{\sim}$5.7% 증가하였으며, 이 중 지표 유출량은 5.7%$^{\sim}$14.2% 증가하는 것으로 나타났다. 지하수 유출량은 10.7%$^{\sim}$27.7% 감소하고 증발산량은 1.5%$^{\sim}$3.4% 감소하는 것으로 분석되었다.

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

최근 기후변화 등으로 우리나라의 경우 강수일수는 감소한 반면 집중호우의 발생빈도는 증가하고 있다. 실제 가뭄과홍수와 같은 극치사상의 피해가 증가될 가능성과 이러한 재해로부터 인명 및 재산을 보호하고 효율적인 수자원 활용을 위해서는 장기간 강우-유출과정의 정확한 해석이 필수적이다. 본 연구는 미호천 유역을 대상으로 장기유출을 모의하기 위해 개념적 강우유출모형을 적용하였다. 본 연구의 개념적 강우유출모형은 PDM(Probability Distributed Model)으로 유역을 한 개의 단위구역으로 사용한 집중형(lumped) 모형이고, 분포형 모형에 비하여 간단 (parsimonious)하며 영국의 수자원 및 홍수 관리 목적으로 널리 사용되고 있다. 모형의 검정은 MC(Monte Carlo) 방법과 SCE-UA(Shuffled Complex Evolution-University of Arizona) 방법을 적용하였으며, NSE(Nash Sutcliffe Efficiency) 목적함수를 사용하여 모형의 성능을 검토하였다. 그 결과, MC 방법과 SCE-UA 방법 모두 NSE의 값 0.9 이상으로 만족할 만한 모의성능을 나타내었다. 분포형 모형에 비하여 적은 수문자료 및 검정변수를 갖는 PDM 모형을 수문자료의 취득이 용이하지 않은 중 소규모 유역에 적용하여 모형의 검정 및 유량산정에 있어 우수함을 확인하였다. 이에 우리나라 전역에 걸쳐 다양한 유역을 대상으로 PDM 모형의 검토가 요구되고, 향후 우리나라의 홍수량 산정 및 수자원 관리에 적용될 수 있다고 판단된다.

물순환계를 종합적으로 관리하기 위해서는 물순환계의 모니터링과 해석모형의 구축이 필요하다. 실측자료만으로는 복잡 다양한 물순환계 구조 및 인과관계를 규명할 수 없기 때문에 시간적 공간적으로 변화하는 다양한 수문현상을 일관된 하나의 시스템으로 이해하기 위해 물순환 해석모델을 구축하여 검토할 필요가 있다. CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있게 하며, 토양층에 따라 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 모형으로, 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법을 이용하여 하도추적을 모의할 수 있다. 또한 GUI를 통해 사용자가 손쉽게 모형을 적용하고 관리 할 수 있도록 하고, 여러 시나리오를 적용함에 있어서 편리하도록 개발 중인 모형이다. 본 연구에서는 개발중인 CAT 모형을 평가 하기위해 시험 유역으로 운영 중인 설마천 유역에 적용하여 소유역 분할(노드수), 계산 시간 간격(일/시단위) 등에 따른 적용성을 평가하였다. 관측 자료를 통해 구축 가능한 물리적 매개변수를 통해 해당 유역을 단일 노드 및 다중 노드로 간단히 모형화할 수 있었으며, 모의 결과, 관측 유량과 적절히 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 1시간 단위에 대한 모의에서도 유출을 적절히 모의할 수 있었으며, 소규모 유역에 대한 정밀한 물순환 해석이 가능할 것으로 평가되었다.

GIS 기반의 HEC-HMS를 이용하여 유량자료가 있는 소하천인 정자천 유역을 대상으로 장기 강우 유출 분석을 하였다. 일반적으로 홍수량 산정은 단기해석으로 분석하나 평 갈수기와 홍수기 때의 하천 유황이 다르기 때문에 매개변수가 불일치할 것이라 생각되고, 이에 대한 보정이 필요한지 판단이 필요하다. 이를 위해 장기 연속모의를 통하여 매개변수의 보정 필요성을 검토하였다. 연구는 수치지도를 조합하여 ARC-VIEW로부터 Map파일 및 Basin파일을 생성하였고, 토지이용도와 토양도를 ARC-VIEW를 이용하여 CN value를 추출하였다. 계산조건중 손실량 산정방법은 SCS Curve Number법으로 하였고, 단위도 방법은 Clark UH법, 하도추적방법은 Muskingum방법, 기저유량산정방법은 Constant monthly로 설정하였다. 유역면적, 도달시간자료, 저류상수 값 등의 추출은 GIS기법을 이용하여 추출하였다. HEC-HMS의 장기 연속모의(Continuous Simulation)로 얻어진 Element Graph를 보면 대략적인 형태가 일치하나 2006년도에 대한 모의에서는 홍수기의 결과만 일치하는 것으로 보이고, 2007년도에 대한 모의에서는 평 갈수기와 홍수기의 그래프 형태가 유사하게 나타났다. 실측 유량보다 유량 값이 약간 크게 산출되어 홍수량 산정에서 볼 때 안정성에 무리가 없다고 판단되지만, 평 갈수기 기간에서 볼 때 연마다 하천의 매개변수가 일치하지 않는다고 생각되며, 홍수 후 유역의 변화로 매개변수가 변화한 것이라 생각된다. 향후 정자천유역의 보다 많은 강우사상과 실측유량을 통해 HEC-HMS의 유출량을 비교 분석하면 보다 더 정확한 해석이 가능할 것이며, 홍수가 빈번한 지역의 경우 유수지의 검토와 저수지의 시간당 방류량을 알 수 있다면 오차의 범위를 줄일 수 있다고 생각된다. 더 나아가 우리나라에 적합한 매개변수와 GIS 프로그램이 개발된다면 보다 쉽고 정확한 해석이 가능할 것이라고 생각된다.

본 연구에서는 물리학적인 모형에서 사용되고 있는 토지이용도를 이용하여 공간적인 해상도의 차이에 따른 유출량의 변화를 비교해 보았다. 현재 수문모형에서 주로 사용되고 있는 토지이용도는 국가 수자원관리종합정보 시스템 (WAMIS)에서 제공하고 있는 위성영상을 기반으로 한 토지이용자료이다. 이 토지이용 자료는 공간적으로 30 m ${\times}$ 30 m의 해상도를 갖고 있어 소유역에 대해 세밀한 분석을 위해서는 보다 세밀한 토지이용 자료와의 비교 검토가 필요하다. 이에 본 연구에서는 WAMIS에서 제공하고 있는 2000년도 토지이용도와 개별적으로 제작한 정밀한 토지이용도를 이용하여 학의천 유역의 유출량을 비교해 보았다. 정밀한 토지이용도는 2000년에 작성된 수치지도와 1 m ${\times}$ 1 m의 공간해상도를 갖는 Ikonos 위성영상을 바탕으로 제작되었으며, 유출량 모의는 토지이용도를 반영할 수 있는 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran) 모형을 이용하였다. 본 연구에서 HSPF 모형을 통하여 모의한 유출량에 있어서는 토지이용의 해상도의 따른 차이는 거의 발견할 수 없었다.

도시지역에 있어서 홍수피해의 직접적인 원인으로는 외수의 범람에 의한 침수와 내수 배제 불량에 의한 침수피해로 구분할 수 있는데 최근 도시지역에 발생하는 홍수피해의 대부분은 외수의 직접 범람에 의한 피해보다는 각종 수리구조물의 배제능력 부족이나 방류지점에서의 배수위의 영향으로 인한 내수의 배제 불량에 기인한 피해가 증가하는 추세이다. 또한 최근 도시지역에 홍수피해를 유발하고 있는 강우의 특징은 단시간에 많은 강우가 집중하여 발생하는 국지성 집중호우로 단시간 내에 수공구조물의 기능을 마비시킴으로써 침수피해를 가중시키는 경향이 있으므로 배수시설 설계 시 이러한 강우의 특성과 도시유출 특성에 대한 고려가 요구되며 중요 시설물에 대해서는 설계빈도의 상향조정이 필요하다. 본 연구에서는 기존 도시유역에 적용되고 있는 강우-유출모형의 기본이론의 장 단점을 검토하여 본 연구의 목적과 용도에 가장 적합하다고 판단되는 SWMM 모형을 선정하여 적용하였다. 대구 서구 비산 7동 배수구역의 유출모의를 실시한바, 향후 경제적 편익을 고려하고, 정확한 실측 유량자료 값을 산정, 관거 내 유속을 방해하는 토사 등 보다 정확한 관거자료, 모의에 사용하는 각종 매개 변수값의 정확도를 높인다면 인위적인 배수계통을 가지는 도시유역에서의 각종 풍수해에 피해를 최소화 할 수 있는 보다 합리적인 방재대책 수립에 큰 도움을 줄 것으로 판단된다.

수자원 시스템 거동예측은 수문학적 지속성여부에 대한 판단이 선행 되어야 하며 가용한 시계열자료에 대한 추계학적 분석을 통하여 실시하여야 한다. 본 연구에서는 계절형 ARIMA모형을 통한 안동댐 유역의 강우량, 증발산량 및 유출량 시계열자료를 예측함에 있어 전형적인 Box-jenkins의 방법을 따랐고 모형의 식별, 추정, 검진의 3단계를 거쳐 모형화 하였다. 최적 수문시계열 예측 모형을 통하여 안동댐 유역의 강우량, 증발산량 및 유출량 시계열자료로 월별 수문시스템 거동을 예측하였으며, 예측된 결과를 토대로 TANK모형과 ARIMA+TANK결합모형에 의한 장기유출모의를 실시하였다. 분석결과 관측자료의 특성을 비교적 잘 반영 하였으며, 댐 유입량 예측을 위한 추계학적 결합모형의 적용가능성을 검토하였다. 이는 유출량자료의 보유년한이 짧은 대상유역에 월강우량과 증발산량자료 등의 수문시계열 인자 예측을 통한 유출을 모의함으로서 수자원의 중 장기 전략수립에 도움을 줄 것으로 사료된다.

일반적인 설계 홍수량 산정 절차는 분석하고자 하는 대상유역의 수문자료 중 홍수량 자료가 존재하지 않을 경우 강우빈도해석을 실시하고, 만약 홍수량 자료가 존재한다면 유출을 통계분석하여 홍수빈도 해석을 실시하여야 한다. 본 연구에서는 1999$^{\sim}$2008년까지 수위-유량 관측을 실시하여 유출자료를 비교적 충분히 보유하고 있는 서울시 관내 지방하천인 우이천 유역을 대상으로 수위-유량관계곡선을 작성하여 과거 호우사상을 토대로 강우-유출모형의 매개변수를 최적화하였으며, 최적화된 모형을 이용하여 기상청관할 서울지점 시간강우관측 자료를 입력 자료로 유출모의를 실시하였다. 모의된 홍수량계열과 관측유량계열을 사용하여 연최대홍수계열을 구축한 후 홍수빈도해석을 실시하였다. 분석결과 기존의 '확률강우량-단위도' 방법에 비하여 불확실성이 제거된 확률홍수량 추정치의 결과를 얻을 수 있었다.

본 연구에서는 물리적 기반의 완전분포 모형인 $Vflo^{TM}$ 모형을 이용하여 강원도 인제군에 위치한 내린천 유역을 대상으로 광덕산 레이더 자료와 지상강우 자료를 이용하여 분포형 홍수유출모의를 실시하였다. $Vflo^{TM}$모형을 구성하기 위해서 GIS 지형공간 자료가 사용하였다. 유역의 하천 배수망과 각 격자에서의 경사를 구하기 위하여 250m 격자 크기의 DEM을 사용하였다. 본 연구에서는 2006년 7월 14일부터 2006년 7월 17일까지의 관측 레이더 강우자료(Quantitative Precipitation Estimation, QPE), 보정된 레이더 강우자료, 지상 강우량자료를 동일한 조건의 $Vflo^{TM}$모형에 입력하여 관측 유출량과 비교함으로써 기상청레이더 자료와 조건부합성기법으로 보정된 레이더 자료의 수문모형의 입력 자료로써의 타당성을 비교하고자 하였다. 광덕산 레이더 강우의 경우 관측치보다 상당히 과소 추정되는 모습을 보여주었고, 지상강우와 조건부합성기법으로 보정된 레이더 강우의 경우 실제 관측치와 비슷한 유출을 나타내었지만, 조건부 합성기법(Kim, 2008)을 이용하여 레이더강우와 지상강우를 합성한 보정 레이더 강우자료가 가장 좋은 결과를 보여주었다. 이를 통해 기상레이더 강우자료와 지상강우자료를 합성할 경우 충분히 레이더 강우를 이용하여 홍수모형의 입력자료로써 수문학적 활용성이 있음을 확인하였다.

우리나라에서는 1980년대 초반부터 비점오염원 원단위를 산정하기 시작하였으나 모두 단일강우 또는 제한된 수의 실측자료만을 이용하였다. 각 토지이용에 따른 비점오염의 유출특성을 충분하게 반영하지 못하였기 때문에 강우량의 변화가 큰 지역의 경우, 강우 특성에 따라 특정 기간에 과도하게 오염부하가 산정될 수 있다. 최근 수질오염의 특징은 과거의 대량 발생원인 점오염에 의한 수질오염에서 도시 강우 유출수나 농경지 등으로부터 대량의 비점오염에 의한 수질오염으로 변화하고 있다. 그러나 비점오염은 점오염과 같이 일정한 출구를 통해 유출되지 않으므로 집중처리에 의한 조절 방법의 적용이 곤란한 형편이다. 본 연구에서는 광산(저탄장) 지역의 모니터링을 실시하여 계절별 비점오염부하 유출특성에 대하여 조사하였고, 오염부하와 EMC 농도를 산정하여 분석하였다. 본 연구는 장기적인 모니터링 과제로 향후 지속적인 모니터링을 실시하여 수질분석과 유량을 측정한다면 광산(저탄장) 지역의 비점오염부하 산정 시 유용한 자료로 활용될 것으로 판단된다.

비교적 한정되고 정해진 구역에서 오염물질이 배출되는 것을 점오염이라고 하는 반면, 비점오염은 도시, 농지, 산지, 등 불특정 구역에서 오염물질을 발생시킨다. 점오염에 관한 오염관리가 체계적으로 시행되었던 이전과 달리 최근에는 비점오염에 대한 대책이 시급해짐에 따라 정부는 비점오염에 대한 중요성을 유념하여 한강수계를 대상으로 오염총량관리제를 시범적으로 실시하였다. 환경부는 기존 비점오염원 원단위 부하를 세분화 하여 오염총량제도의 정확도를 향상시키기 위해 노력하고 있다. 우리나라의 비점오염의 관한 연구 중 광산(탄광)지역의 관한 연구는 매우 적다. 본 연구는 광산(탄광)지역의 장기간의 유량 및 수질 모니터링을 통하여 계절별 배출되는 비점오염물질의 유량을 비교하고, ESTIMATOR 모델 방법으로 T-N과 T-P를 분석하였다. 본 연구를 통하여 광산(탄광)지역의 장기적인 모니터링 수행으로 비점오염부하 산정의 유용한 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

TOPMODEL은 이론적으로 $500km^2$ 정도의 면적을 갖는 유역에 적용 가능한 모형으로 국내연구의 대부분이 단일 홍수사상과 소유역에 적용하여 이루어졌다. 본 연구에서는 유역면적이 $289.8km^2$인중규모의 천천유역에 적용하여 연속유출의 모의와 중규모 유역에 대한 적용 가능성을 분석하고자 한다. HyGIS-TOPMODEL을 이용하여 연도별(2002${\sim}$2005년)로 모의된 수문곡선은 유출 패턴이 관측치와 유사하였고, 첨두유량과 첨두시간 모두 적절한 결과를 나타냈다. 유출용적 오차율은 -32.70${\sim}$4.59%로 모의유량이 다소 적게 산정되어 평갈수기와 홍수기로 구분하여 비교한 결과 평갈수기의 유출오차가 -65.49%로 전체 유출량에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 그러나 정확성을 분석한 결과 일치도는 0.84${\sim}$0.96, 상관계수는 2004년을 제외하면 0.82 이상으로 관측치와 근접하게 모의했다. HyGIS-TOPMODEL을 중규모인 천천유역에 적용하여 모의한 결과 연속유출에 대한 수문곡선의 전체적인 패턴이 양호하고 통계분석결과 재현성이 우수하였다. 대상유역 고유의 매개변수 산정에는 추가 연구가 필요할 것으로 검토되며, 국내의 중규모 유역에 대한 적용도 가능하다고 판단된다.

현재 수자원 분야에서는 기후변화와 이에 대비한 안정적인 물공급을 위한 수자원 계획이 요구되는 시점이다. 따라서, 신뢰성있는 장기간의 유량자료를 확보하기 위하여 추계학적 기상모의자료를 이용하여 유역의 장기간에 걸친 공간적인 유량자료를 생성하고자 하였다. 본 연구에서는 한강유역에 대하여 추계학적인 방법을 이용하여 장기간의 기상자료(강수량, 최대/최소 온도, 일사량, 상대습도, 풍속)를 생성하였다. 기상모의생성을 위하여 WXGEN(Sharply와 Williams, 1990)을 이용하였다. 기상모의 발생순서는 우선 강수량을 독립적으로 모의생성하였다. 이후 최대/최소 온도, 일사량, 상대습도는 약한 상관성을 가진다는 가정으로 모의생성한 후, 해당일의 강수유무를 기준으로 값을 조정하였다. 마지막으로 풍속은 독립적으로 모의생성하였다. 모의생성된 장기간의 기상자료를 장기유출모형인 SWAT-K의 입력자료로 활용하여 한강유역에 대하여 장기간의 유량자료를 모의 분석하였다. 이러한 연구는 추계학적 방법과 확정론적 방법의 연계적용으로 수자원 설계 및 계획에 적극 활용될 수 있을 것이다.

강원도 홍천군 북방면 능평리에 위치한 규사광산을 2008년 3월부터 12월까지 발생한 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하였다. 모니터링 지점은 채광작업과 가공작업이 이루어지는 계곡의 하류로 평시 $500m^2$/day의 유량이 흐르는 작은 소하천이다. 관측된 13회의 총 강우량은 712.6 mm가 발생하였다. 강우강도는 0.5 ${\sim}$ 4.7 mm/hr, 선행무강우일수는 1.2 ${\sim}$ 9.8일로 나타났다. 유출률은 28.0 $^{\sim}$ 98.0 %로 나타났으며, 유출율 98.0 %는 168.0 mm의 많은 양의 강우가 발생한 7월 24일부터 25일까지의 강우사상에서 발생하였다. 채석과 가공작업등의 영향으로 인하여 강우시 다른 오염 물질보다 SS 농도와 EMC가 매우 높고, 범위가 가장 큰 것으로 나타났다. 또한 SS는 강우량과 건기일수에 민감한 영향이 있는 것으로 나타났다. 따라서 규사광산지역은 다른 오염 물질보다 SS를 저감 시킬 수 있는 비점오염저감시설이 필요할 것으로 사료된다. 기상조건에 따른 오염부하와 EMC의 정확한 산정하기 위해서는 장기간의 모니터링을 통한 많은 자료의 수집이 동반되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서 조사된 자료와 분석된 결과는 토지이용별 비점오염부하의 산정과 저감기술의 개발에 활용할 수 있으며, 수질오염총량제의 신뢰성을 향상시킬 것으로 판단된다.

최근 기상이변으로 인한 돌발홍수의 빈번한 발생으로 인해 신속하고 정량적인 강우예측의 필요성이 대두되고 있으며 강우의 변화를 실시간으로 관측 및 예측할 수 있는 강우레이더의 활용성이 증가하고 있다. 이와 함께 격자형태로 제공되는 강우레이더를 효과적으로 활용하기 위해 분포형 수문모형의 개발 및 활용 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 임진강 유역을 대상으로 레이더 강우자료와 1차원 분포형 수문모형인 GRM을 이용하여 2006년 7월 12일 강우사상에 대한 유출 모의를 수행하였다. 임진강 유역은 유역면적의 2/3가 북한지역으로 분포형 모형의 입력자료로 이용되는 수치공간자료의 구축이 용이하지 않으며 기 구축된 북한지역의 공간자료는 정확성 및 현시성 문제를 포함하고 있다. 본 연구에서는 임진강 전 유역을 대상으로 현시성 있는 공간자료를 수집/제작하고자 하였으며 SRTM DEM과 Landsat TM등의 위성영상 자료를 활용하여 분포형 모형의 매개변수를 구축하였다. 연구에 활용된 분포형 수문모형인 GRM은 GIS/RS를 기반으로 제작되는 7개의 격자형 공간자료와 레이더 강우자료를 입력자료로 이용하는 물리적 기반의 1차원 분포형 강우-유출 모형으로 GIS기반의 수자원분석시스템인 HyGIS의 확장모듈로 구동된다. 본 연구에서는 임진강 최하류 지점인 적성 수위표 관측소를 기준으로 매개변수를 보정하고 이를 전곡, 영중 지점에 적용하여 GRM 모형의 활용성을 평가하였으며 하도 최소경사, 최소하폭, 초기포화도 등 최소한의 매개변수 보정으로 실측값을 잘 재현하는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 대상 지점의 강우량자료와 유출수문곡선으로 전 기간에 대한 유출률과 특정기간을 갖는 유출률을 각각 산정하여 유출특성을 분석하였다. 본 연구를 수행하기 위해서 GIS 소프트웨어인 ArcInfo와 ArcView 등으로 대상유역의 유역도, 강우관측망도, 수위관측망도, 수계망도,티센망도 등을 생성하여 대상유역의 수계 특성을 파악하였다. 개발된 곡선식의 적정성을 판단하기위해 상 하류 간의 유출특성 등을 비교 분석하였으며, 유역 내 댐이나 저수지가 존재할 경우 이를 고려하였다. 유출률 산정결과, 이호대교(남한강 본류) 지점에서의 유출률은 방류량을 고려하지 않았을 경우 59.8%, 고려했을 경우 74.5%로 산정되었다. 흑천의 원덕교 지점에서는 67.1%, 경안천의 경안교 지점에서는 78.3%, 홍천강의 성포교와 남산교 지점은 각각 63.3%, 53.1%로 산정되었다. 따라서 개발된 수위-유량관계곡선식은 적정한 것으로 판단되며, 이에 근거하여 유출수문곡선은 양질의 수준인 것으로 평가되었다.

대부분의 홍수 예측모형은 도달시간 산정에 있어 지표면 흐름을 중력흐름으로 가정한다. 그러나 Woo & Brater(1961)의 실험결과 지표면 흐름의 마찰계수는 바닥정사의 함수인 것으로 나타나며 수심이 매우 얕은 흐름의 경우 조고뿐만 아니라 바닥경사에 의한 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 새로운 무차원수 Y는 바닥경사, 수심, 조고 및 표면장력 등을 고려하는 인자로서 중력흐름과 표면장력흐름의 각 흐름특성을 반영하기 위한 새로운 도달시간 산정식을 개발하였다. 새로운 무차원수 Y는 표면장력과 관계된 후르드수 및 웨버수의 조합으로 조고뿐만 아니라 바닥경사, 수심의 함수로 나타난다. 지표면 흐름의 마찰계수 산정시 비례상수 ${\alpha}$를 새로운 무차원수 Y의 함수로 취하여 Butler(1977)의 실험자료를 분석하였다. 중력흐름의 경우 조고만의 함수로 나타나지만 표면장력흐름은 조고뿐만 아니라 바닥경사의 영향이 매우 중요한 것으로 나타났다. 중력흐름만을 고려하여 도달시간 산정시 관측치보다 작게 산정되는 반면 표면장력흐름으로 고려하여 도달시간 산정시 관측치와 근접하게 산정되었다. 따라서 지표면 유출 흐름은 중력과 함계 표면장력의 영향이 크게 작용하는 것으로 판단된다. 분석결과와 같이 표면장력흐름 특성을 고려한 도달시간 산정식을 모형에 적용할 경우 유출모형을 통한 유출량산정의 정확도 향상에 기여할 것으로 판단된다.

강원도 홍천군에 위치한 기타광물질 지역의 유출과 수질농도의 특성을 파악하기 위하여 연구를 수행하였다. 연구기간동안 13회의 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하였다. 13회의 강우모니터링 기간동안 발생한 강우량은 6.5 ${\sim}$ 149.0 mm의 범위를 나타냈고, 유출계수는 0.28${\sim}$0.98의 범위를 나타냈다. 유출률은 수리, 수문,지형 및 지질학적 특성 등 여러 가지 요인에 의하여 변화할 수 있다. 어느 한 지역의 강우사상에서 강우량과 강우강도 그리고 선행무강우일수 등의 수리, 수문학적 특성은 유출량과 유출율의 크기에 큰 영향을 준다. 강우량과 선행무강우일수 그리고 강우강도와 유출율의 상관관계에서 유출률은 강우량과 강우강도가 증가할수록 선행무강우일수가 감소할수록 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 유출율과 강우량, 선행무강우일수, 평균강우강도 그리고 최대강우강도의 Pearson 상관계수는 0.75857, -0.36346, 0.68323 그리고 0.74594로 나타났으며, 강우량, 평균강우강도, 최대강우강도는 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의하며 유출율과 강우량의 관계가 가장 큰 것으로 나타났다. 기타광물질 지역의 수질농도들 사이의 상관관계는 $COD_{Cr}$과 $COD_{Mn}$에서 0.81097로 가장 큰 상관계수가 나타났으며, 유기물질인 $COD_{Cr}$, $COD_{mn}$, BOD 그리고 TOC는 통계적으로 유의한 상관 계수를 갖는 것으로 나타났다. 하지만 유기물을 제외한 다른 수질항목은 큰 관계가 없는 것으로 나타났다. 기타광물질 지역의 유출수와 수질농도의 특성을 더 신뢰성있고 과학적으로 검증하기 위한 장기적인 연구와 노력이 더욱 필요할 것으로 사료된다.

현재 한강수계의 화천댐 상류, 임진강 상류지역의 상당부분이 북한에 속해있다. 따라서, 장기유출모의 수행을 위한 기본입력자료인 수문기상자료 및 수치주제도(토지이용, 토양)의 활용에 있어 미계측 유역으로 간주되어 왔다. 그러나, 전세계 기상통신망(GTS: Global Telecommunication System)을 통해 수문기상자료(강수량, 기온, 습도, 풍속 등)는 기상청에서 제공되고 있으며, 국제연합대학(United Nations University)에서 추진하고 있는 WaterBase 프로젝트를 통해 토지이용도(24종류, 1km 해상도) 및 토양도(5,000종류, 10km 해상도)를 활용할 수 있는 상황이다. 하지만, 언급한 자료에 대한 국내검토는 충분히 이루어지지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 화천댐 상류유역을 대상으로 전세계 기상통신망 수문기상자료와 전지구 토지이용과 토양자료에 대한 검토를 수행하였다. 또한 물리적 기반의 장기유출모형인 SWAT-K의 입력자료로 활용하여 유역물수지 및 유출분석을 실시한 후, 그 적용성을 평가하였다. 이러한 연구는 기후변화 및 북한지역의 댐건설과 같은 한강수계의 수문학적 조건 변화로 인한 수자원 관리 및 계획를 위해 보다 활발히 이루어져야 할 것으로 판단된다.

귀중한 수자원을 효율적으로 관리하고 홍수 피해를 저감하고 환경친화적인 수자원의 역할을 제대로 자리매김하기 위하여 무엇보다 필요한 사항은 신뢰성 있는 유량자료를 기초자료로서 확보하는 것이다. 하지만 과거 낙동강 유역의 유량 자료는 유량측정성과와 수위자료의 불확실성으로 인하여 환산 유량 자료는 근본적인 한계가있을 뿐만 아니라 시시각각으로 변하므로 불확실성이 높은 특성을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 유량조사사업단 설립 이후에 측정된 유량자료의 정확도를 분석하기 위하여 낙동강 유역의 가장 대표적인 수위관측지점인 낙동, 왜관, 진동 지점에 대하여 수위-유량관계곡선식의 정확도를 분석하고, 작성된 수위-유량관계곡선식을 이용한 환산유량과 실측유량의 유량값을 비교 분석하므로서 유량자료에 대한 신뢰성을 검증하고 문제점을 분석하고자 하였다. 유량조사사업단에서 실시하고 있는 주요지점들의 환산유량의 정확성은 낙동강홍수통제소의 지속적인 T/M자료의 관리로 인한 정확도의 향상으로 인하여 수위-유량관계곡선식은 물론 이에 따른 환산 유량이 높은 신뢰성을 갖는 것으로 나타났다.

HEC-HMS(Hydrologic Modeling System)은 강우-유출 모의를 위한 차세대 소프트웨어이며 HEC-1에 포함되어 있는 단위도 및 수문학적 홍수추적 이외에도 격자형 강우자료(레이더 데이터)를 이용하여 적용할 수있는 유사분포 유출변화와 장기 연속모의에 적용할 수 있는 간단한 수분감소 등을 추가적으로 포함하고 있다. 또한 GUI(Graphical User Interface)환경, 통합 수문분석 성분, 자료 저장 및 관리 능력, 그래�d 처리 및리포트 출력기능으로 구성되어 있으며 여러 가지 프로그램 언어(C, C++, Fortran)를 이용하여 개발되었다. 본 연구에서는 낙동강 수계의 금호강에 위치한 동촌 지점을 유출구로 선정하고 5개의 소유역과 두 개의 하도로 구성하여 유출모의를 실시하였으며 수문자료 선정은 2007년$^{\sim}$2008년에 발생한 홍수사상과 유량조사 사업단에서 개발한 수위-유량관계곡선식을 활용하였다. 또한, HEC-GeoHMS 모형을 GIS와 연계하여 지형인자를 추출하고 추출된 지형인자를 이용하여 매개변수를 산정하였다. HEC-HMS 모형의 계산 조건에서 손실 우량은 SCS CN, 유출변환은 Clark 단위도법을 적용하였다. 또한 관측치와 계산치의 적합도 검증은 평균제곱 근오차(root mean squar error; RMSE)와 모형 효율성 계수(model efficiency; ME)를 산정하여 분석하였다

유역유출 상황 모듈은 금강수계의 강우-유출 예측 시스템에 의해 모의된 소유역 및 지점에 대한 유출량과 관측유출량 및 강우량에 대한 상호관계를 물관리를 위한 운영자의 의사결정 보조 도구로 활용하고자 한다. 유역유출 상황 모듈은 하천현황, 강우, 유출, 용수부분으로 구분하여 소유역 및 지점별 면적 강우량과 유출량에 관한 분석으로 구성되어 있다. 유역유출 상황 모듈의 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 될것으로 판단된다. 유역유출 상황 모듈의 최종적인 목적은 현재 한국수자원공사 수자원연구원에서 생산중인 유출월보의 콘텐츠인 용수이용량, 월별유출량, 지점별 강우-유출 현황을 원활하게 생산 할 수 있도록 지원하는 것이다.

This study was focused on analyse Nonpoint source characteristics from Flat slope field and Steep slope field. We performed Storm-water monitering for obtain flow data and concentration data. Totally, eleven times Event was occurred. We calculated EMC(Event Mean Concentration) and Pollutants Loads using data we obtained. As a result, steep slope field has more discharge than flat field. SS value, one of the water quality contents, has largest variation and T-N has least variation. There is runoff differences even though events has same rainfall. We assume that not only amount of Rainfall, but also Rainfall Duration Times, Intensity, Number of Previous Non-precipitation days can affect to Run-off.

최근 기상이변에 따른 국지성 호우 등으로 인하여 지역별로 홍수량 차이가 많이 나고 있는 상황으로 유역내 중요시설물 및 인명의 보호를 위해서는 유역의 특성을 정확하게 반영한 홍수분석이 필수적인 실정이다. 유역 주요지점의 정확한 홍수량을 산정하기 위해서는 지역특성이 반영된 호우를 선정하고, 유출모의를 위한 유역특성이 잘 구현되어야 한다. 이를 위해서는 홍수량산정에 영향을 주는 매개변수의 정확한 산정이 필요하며 본 연구에서는 미공병단(US Army Corps)에서 개발하여 배포한 차세대 프로그램인 HEC-HMS(v3.3)를 이용하여 집중시간, 저류상수, Curved Number, 감수상수, 초기손실, 초기기저유량, Threshold 등 7가지 매개변수에 대한 최적화를 수행하였다. 종래에는 첨두홍수량을 중시하여 집중시간과 저류상수는 최적화하고 나머지 변수들은 실측치 및 계산값을 적용하였으나, 금번 연구에서는 첨두홍수량 및 총유출량 모두 관측값에 최대한 일치하도록 7가지 매개변수를 최적화하는 방안 및 최적화시 초기값 선정이 매개변수 최적화에 미치는 영향을 연구하였다. 매개변수 최적화 순서는 먼저 전체적인 평균유출량 또는 평균유출고가 실측치와 모의치 간에 일치하도록 CN, RC를 보정하고 다음 단계로 첨두발생시간이 일치하도록 Tc, K를 보정하고, 마지막으로 홍수 수문곡선의 형태를 결정하는 나머지 매개변수를 조정하여 전체적인 수문곡선의 형태와 첨두홍수량이 일치하도록 수행하였으며, Tc, K, CN 등의 중요 매개변수는 신뢰구간(계산치의 0.8${\sim}$1.2)을 설정하여 목적함수의 수렴을 유도하였다. 위를 이용하여 수렴된 매개변수들로 강우-유출 모의를 분석한 결과를 기존 홍수사상과 비교한 결과 상당히 근접한 결과를 도출할 수 있어, 매개변수는 7가지 모두에 대한 최적화를 가능한 것으로 연구되었으나 목적함수들의 수렴되는 과정에 대해서는 좀 더 심도있는 고찰이 필요할 것으로 판단된다.

수위-유량관계곡선이 있는 위어는 월류수심을 측정하여 개수로 유량을 산정할 수 있는 매우 유용한 유량 측정 도구이다. 본 연구는 폭 1m인 사다리꼴 단면 상업용 개수로에 설치된 높이 26cm인 삼각형 위어의 수위-유량관계곡선을 도출하기 위하여 수리모형실험을 실시한 것이다. 위어 수리모형은 크기를 1/5 축척으로 제작하고 유량과 수로경사를 변화시키면서 수리실험을 하였다. 기존 위어 유량산정 공식들을 이용하기 곤란하기 때문에 본 연구에서는 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어의 유량산정 공식을 정립하였다. 이 공식은 월류수심을 $h_1$과 $h_2$로 구분하였다. 월류수심이 $h_1$보다 작으면 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용하고, 이보다 크면 사다리꼴 단면 개수로의 삼각형 위어 유량산정 공식을 이용한다. 삼각형 위어에서는 유량이 증가함에 따라 유량계수 $C_1$이 작아지는 반면에 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어의 유량계수 $C_2$는 균일한 것으로 나타났다. 이는 사다리꼴 단면 개수로 삼각형 위어에서는 삼각형 위어에서 유량계수 $C_1$이 사용되었기 때문으로 판단된다. 또한 본 연구에서는 위어가 설치된 수로의 접근유속을 구하여 위어에 미치는 영향을 조사하였다.

설마천 유역에서 에디 공분산 방법을 사용하여 2007년 9월부터 2008년 12월까지 증발산을 조사하였다. 연구 결과를 요약하면 아래와 같다. ${\bullet}$ 설마천 유역의 일 증발산은 0.1 - 5.7 mm $d-^1$의 변동폭을 가지며 연평균 1.2${\pm}$ 1.2 mm $d^{-1}$였다. ${\bullet}$ 설마천 유역의 연 증발산은 총 581 mm $yr^{-1}$로 연 강수량 (1997 mm $yr^{-1}$)의 약 1/3을 차지한다. 그러나 설마천 내에서 관측된 강수량의 공간 분포가 약 20%의 차이를 보이며, 주변 강수 자료를 사용할 경우 증발산은 연 강수량의 35%를 차지하였다. ${\bullet}$ 설마천 유역의 증발산의 경우, 지표와 대기간의 접합정도를 나타내는 오메가인자(${\Omega}$)오메가는 여름에 0.5로 평형증발산과 부과증발산이 전체 증발산에 기여하는 정도가 거의 같음을 보였다.

최근 이상기후와 같은 기후변화로 인한 기온, 강수 등의 변화는 안정적인 수자원 확보에 큰 영향을 미칠 것으로 판단되고 수자원을 필요로 하는 사회 모든 분야에 있어 큰 영향을 끼친다. 특히 농업, 공업, 도시의 용수 공급에 있어 변화는 더욱 심해질 것으로 판단되며 기후변화로 인한 기온, 강수 등의 변화의 정확한 분석이 필요로 한다. 따라서 본 연구에서는 동아시아 해수면 온도와 우리나라 강수량에 대한 MSSA (Multi-channel Singular Spectrum Analysis)를 실시함으로 두 시계열 사이에 공통적으로 나타나는 변화, 즉 특정 상관 주기 변동을 분석함으로 두 변수 사이에 변화 상관 분석을 실시하였다. 우리나라 강수량 자료로는 현재 기상청에서 운영 중인 지상 기상관측소 76개소 중 가용관측소 61개소 자료에 대하여 1973년 1월부터 2008년 12월까지의 자료를 수집하여 월 평균값을 사용하였고 동아시아 해수면 온도 자료로는 한반도 근해 해수면 온도 변화, 남중국해 해수면 온도 변화, 인도양 해수면 온도 변화, 적도 해수면 온도 변화 등을 선택하여 관측시점부터 2008년 12월까지 자료를 수집하여 사용하였다. 분석 자료에 대해 선형 회귀분석을 통한 선형추세 제거와 정규화한 자료를 사용하여 각각의 지수에 대해 MSSA 분석을 실시하였다. 이때 window length는 Vautard 등(1992)이 제시한 N/5$^{\sim}$N/3의 값인 108의 값을 사용하였고 이때 각각의 고유치는 전체 공분산에 대한 각 요소의 비율을 설명한다. 상관분석 결과는 각 지수와 강수자료 사이에 높은 상관성을 가지는 장단주기 변화가 존재함을 보여주었다. 그럼에도 불구하고 우리나라 월강수자료의 전체 변화는 계절변화를 제외하고도 장단 주기를 가지는 시간변화가 자료 전체 변화의 절반에 해당하며 장주기 변화가 나타내는 부분이 미미하다. 이는 계절 주기를 제외한 자료들 사이의 상관변화가 설명할 수 있는 부분이 미미 하며 여러 기상지수들과 국내 강수량사이의 MSSA 분석을 통하여 제시 할 수 있는 변화의 정량적 정도가 매우 제한됨을 보여준다. 그럼에도 불구하고 이러한 접근을 통하여 강수 변화의 불확실성을 줄여나가는 노력이 필요하다고 하겠다.

면적강우량은 수치예보모형(NWP; Numerical Weather Prediction)이나 분포형 강우유출모형 등에서 가장 중요한 입력변수이다. 기상레이더는 광범위한 시공간분해능을 지닌 강우관측기기로서 널리 이용되고 있다. 레이더 반사도 자료를 이용한 강우추정에 대한 연구는 Z-R 관계식을 이용한 방법, 지상우량계와 연계한 통계적인 방법 등 다양하게 전개되어 왔다. 일반적으로 많이 사용되는 Marshall and Palmer(1948)가 제시한 Z-R 관계식은 층운형 강우에는 비교적 타당한 결과를 얻을 수 있지만 적운형 강우에 대해서는 그러하지 못하다. 또한 지상우량계와 연계한 방법은 주로 geostatistic 기법(ordinary kriging, co-kringing, kriging with external drift 등)을 사용하지만, 배리오그램(variogram)을 작성해야 되는 등 계산절차가 복잡하고 시간이 많이 걸려 실무에 적용하여 실시간으로 강우정보를 제공하기에는 다소 무리가 따른다. 따라서 본 연구에서는 지상우량계로 관측된 강우량과 레이더 추정강우 사이의 보정계수를 이용한 실시간 Z-R 관계식으로 레이더강우를 추정할 경우 발생될 수 있는 문제점들을 제시하고 개선방안을 모색하여 보다 정확한 레이더 강우를 추정하고자 하였다. 연구 대상지역은 부산레이더 반경 240km 이내 지역이며, 강우사상으로는 2002년 8월 31일 (태풍 "루사")의 레이더 반사도 자료를 이용하였다. 또한, 지상관측 강우량자료는 AWS(Auto Weathering System) 중에서 부산레이더 관측범위 내에 존재하는 68곳의 1시간 누적강우량을 사용하였다. 연구 결과, 기존의 실시간 Z-R 관계식을 이용할 경우 단순히 지상우량계와 레이더 강우 사이의 보정계수를 사용하면서 물리적인 범위를 벗어나 과대 추정되는 결과를 발생시켰다. 본 연구에서는 이렇게 과대 추정되는 부분을 제한함으로써 보다 현실적이고 타당한 면적강우량을 산정할 수 있었다.

우리나라 연간 총수자원 1240억$m^3$ 가운데 42%에 해당하는 517억$m^3$는 증발산을 통해서 하늘로 올라가고 나머지 58%인 723억$m^3$는 하천으로 흘러간다(국토해양부, 2008). 이와 같이 증발산량은 지구 표면에서 대기로의 수증기 이동 현상으로 강수와 더불어 대기의 물 순환 및 수분 이동의 파악에 매우 중요한 지표로 사용되고 있다. 현재 기상청에서는 세계기상기구의 관측 기준에 따라 증발산량을 측정하고, 점추정 자료를 내삽법을 이용하여 유역면적 전체에 적용시키고 있다. 그러나 자연상태에서 증발산에 영향을 주는 요인이 매우 다양하기 때문에 점추정 자료를 통해 유역면적 전체에 대한 증발산량을 추정하는 방법은 많은 오차를 가져올 수 있다(유진웅, 2003). 이를 극복하기 위한 방법으로 RS 기법에 의한 증발산량 추정 방법과 함께 위성으로부터 획득할 수 있는 지표 및 대기 정보를 이용하여 광범위한 지역 내에서 공간적으로 불균일한 수분 분포를 추정하기 위하여 많은 알고리즘이 제안되었다. 본 연구에서는 위성영상을 이용하여 증발산량을 추정하는 모형가운데 SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land) Model을 상용소프트웨어에서 구현하고 충청북도에 위치한 미호천 유역에 대해 모형을 적용하여 증발산량을 추정하였다. 위성자료로는 2006년 9월 22일의 Landsat 5 TM 영상을 사용하였으며, DEM은 USGS DEM, 기상자료로는 청주시 기상연보를 활용하였다.

본 연구에서는 조선왕조실록의 호우기록을 이용하여 강우량 기록기간을 확장하는 효과를 얻어 이를 반영했을 때의 확률강우량의 변화를 검토하였다. 우리나라의 조선왕조실록은 약 500여년에 걸친 조선왕조의 주요한 사건들을 다루고 있으며 큰 피해를 입힌 홍수나 가뭄피해 및 현상을 잘 기록하고 있다. 특히 조선시대의 경우 조선초기부터 강우량의 과학적 측정에 대한 관심으로 측우기를 개발하여 전국적인 우량 관측망을 갖춘 바 있으며 현재는 영조 말년에 해당하는 1777년 이후의 측우기 기록이 남아있다. 따라서 조선왕조실록의 큰 호우사상이 발생하였을 때의 기록을 당시의 대처, 기록방법 등의 검토와 함께 측우기 기록과 비교하여 조선왕조 전체에 걸친 주요호우사상을 판별할 수 있었다. 이때, Stedinger가 제시한 censored data를 이용한 빈도해석 방법을 적용할 경우 조선왕조실록을 검토하여 얻은 주요 호우사상의 개략적인 규모 및 회수를 이용하여 확률 강우량을 산정할 수 있었다. 이 방법은 일정기간동안 특정 크기 이상의 호우사상의 크기를 안다면 연속적인 연최대강우량계열이 있는 것과 거의 동일한 수준으로 확률강우량을 산정하는 방법이다. 현대 강우빈도해석의 가장 큰 문제는 자료의 관측기간의 부족으로 인해 고빈도에 대한 신뢰도가 떨어지는 문제이다. 이에 대한 대안으로 조선왕조실록과 측우기 자료를 이용하여 장기간의 강우자료를 확보한 효과를 반영할 때 확률강우량은 현재보다 상당히 증가할 수 있는 것으로 검토되었다.

지상강우 관측망을 이용한 강우량 측정의 대안으로서 사용되는 기상 레이더를 활용한 강우량 추정의 경우, Z-R 방정식을 이용하여 반사도를 강우량으로 환산하는 방법을 일반적으로 사용한다. 이때 발생하는 각종 오차는 레이더 장비가 가지는 기계적인 오차뿐만 아니라 Z-R 방정식이 가지는 오차 등이 있으며, 이를 보정하기 위해서 레이더를 활용하여 추정된 강우량에 지상강우량계와 레이더강우량과의 비율인 G/R비를 보정하는 방법을 일반적으로 사용한다. 본 연구에서는 이와 같이 레이더 강우량을 보정하기 위해서 사용되는 G/R비를 산정하는데 미치는 지형적인 효과를 고려하기 위해서 광덕산 레이더 유효범위 100km 내(군사분계선 이북 미포함)의 지역에 대하여 군집분석을 실시하여 크게 산악지역과 평야지역으로 구분하고, 각각 구분된 지역에 대하여 G/R 비를 산정하여 초기추정 레이더 강우량에 곱하는 mean-field bias 보정을 실시하였다. 광덕산 레이더 기상관측소의 유효범위 100km 내의 2007년, 2008년 홍수기(6/21${\sim}$9/20)기간 동안 94개 Automatic Weather Station(AWS)지점에 대하여 크게 산악지역과 평야지역으로 지역화 시키는 방법은 비계층적 군집분석 기법 중 fuzzy-c mean 방법을 적용하였다. 또한 광덕산 레이더 반사도 기본 자료는 차폐영역으로 생기는 반사도 데이터 누락을 보완하기 위하여 0도와 1.5도 sweep 합성 10분단위 uf 자료를 사용하였으며, AWS와 보정이 이루어지는 레이더 격자의 크기는 최대 4km${\times}$4km로 선정하였다. 본 연구에 있어서 검증방법은 지역을 구분하기 전과 후를 AWS 실측 관측값과 절대상대오차, 평균제곱근 오차로써 비교하였다.

인공신경망(artificial neural network) 기법은 인간의 두뇌 신경세포의 활동을 모형화한 것으로 오랜 시간동안 발전해 왔으며 여러 분야에서 활용되고 있고 수문분야에서도 인공신경망을 이용한 연구가 활발히 진행되어 왔다. RDAPS와 같은 단기수치예보 자료는 강우의 유무 판단과 같은 정성적인 분석에서 비교적 정확도가 높지만 정확한 강우량의 추정과 같은 정량적인 부분에서는 정확도가 매우 낮으므로 인공신경망 기법과 같은 후처리 기법을 통해서 정확도를 높이게 된다. 인공신경망 기법을 수행할 때, 가장 중요한 것은 입력변수선택(input variable selection)으로 입력 변수의 적절한 선택이 결과값에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 mutual information을 입력 변수 선택 기법으로 채택하여, 인공신경망의 입력변수 선정의 정확도를 알아보고자 한다. Mutual information은 주어진 자료의 엔트로피값을 이용하여 변수들 간의 독립과 종속의 관계를 나타내는 기법으로서, MI값은 '0'에서 '1'의 값을 가지며 '0'에 가까울수록 변수들 간의 관계가 독립적이고 '1'에 가까울수록 종속적인 관계를 나타낸다. 인공신경망의 입력변수선정에 대한 mutual information의 정확도를 알아보기 위해, 기존 입력변수선택 기법과 mutual information을 이용했을 경우의 인공신경망의 처리능력, 정확도를 비교 검토하였다.

A rainfall simulation and forecasting technique that can generate daily rainfall sequences conditional on multi-model ensemble GCMs is developed and applied to data in Korea for the major rainy season. The GCM forecasts are provided by APEC climate center. A Weather State Based Downscaling Model (WSDM) is used to map teleconnections from ocean-atmosphere data or key state variables from numerical integrations of Ocean-Atmosphere General Circulation Models to simulate daily sequences at multiple rain gauges. The method presented is general and is applied to the wet season which is JJA(June-July-August) data in Korea. The sequences of weather states identified by the EM algorithm are shown to correspond to dominant synoptic-scale features of rainfall generating mechanisms. Application of the methodology to seasonal rainfall forecasts using empirical teleconnections and GCM derived climate forecast are discussed.

In this study, we address the problem of producing probability forecasts of summer seasonal rainfall, on the basis of Hindcast experiments from a ensemble of GCMs(cwb, gcps, gdaps, metri, msc_gem, msc_gm2, msc_gm3, msc_sef and ncep). An advanced Hierarchical Bayesian weighting scheme is developed and used to combine nine GCMs seasonal hindcast ensembles. Hindcast period is 23 years from 1981 to 2003. The simplest approach for combining GCM forecasts is to weight each model equally, and this approach is referred to as pooled ensemble. This study proposes a more complex approach which weights the models spatially and seasonally based on past model performance for rainfall. The Bayesian approach to multi-model combination of GCMs determines the relative weights of each GCM with climatology as the prior. The weights are chosen to maximize the likelihood score of the posterior probabilities. The individual GCM ensembles, simple poolings of three and six models, and the optimally combined multimodel ensemble are compared.

기후변화로 인해서 발생하는 여러 영향 중 가뭄 및 홍수와 같은 극치강수량의 변동은 사회 경제적으로 파급효과가 크기 때문에 더욱 주목을 받고 있다. 이러한 점을 효과적으로 평가하기 위해서 본 연구에서는 지역규모기후변화시나리오와 비정상성 Markov Chain 모형을 이용한 Downscaling 기법의 적용 등 일련의 과정을 통해 기후변화를 반영한 지점별 일강수계열을 생성하고 이를 대상으로 다양한 분석을 실시하였다. 수문기후변화시나리오 작성 과정을 요약하면 다음과 같다. B1과 A2 지역규모 기후변화시나리오가 사용되었으며 이를 비정상성 Downscaling 기법의 입력 자료로 활용하여 일강수량 자료를 모의 발생하였다. 이러한 과정을 우리나라 기상청 산하 60개 강우지점에 적용하였으며 극치강수량의 빈도를 추정하기 위해 부분기간 계열과 전기간 계열 자료로 재생산하여 극치분석을 실시하였다. 극치분석결과 강수량에 대한 공간적인 편차가 심하게 발생하고 있으며 강수량의 변동성 또한 매우 크게 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성은 선택된 시간 및 사용된 기후변화시나리오에 따라 다르게 나타나고 있으며 한 가지 주목할 점은 기후변화정도가 심한 A2 시나리오와 정도가 약한 B1 시나리오를 비교할 때 온도와 같은 뚜렷한 차이점은 발견할수 없었다.

기후변화가 국지적이 아닌 전지구적인 형태로 발생한다고 할 때, 기후변화로 인한 국내 수자원의 영향을 분석하기 위해서는 인접한 국가들과의 연계 분석을 수행하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 미 접근지역의 수문자료 및 지형자료구축이 가능해야 하며 자료의 시공간적 해상도에 적합한 모형 선정이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 유출 해석을 위해 전구 규모의 유출해석이 가능한 VIC 모델을 선정하였으며, 대유역의 적용성을 평가하기 위해 $1/8^{\circ}$로 격자크기를 구성하여 한반도에 적용하였다. 유출해석을 위해 필요한 입력자료는 전 지구에 대해 제공하고 있는 자료를 이용하였다. 연 평균 유출량 분석을 통해 모의결과의 정확도를 분석하였으며 이상의 결과를 통해 향후 동아시아와 같은 미 접근지역에 대한 적용성을 간접적으로 확인하였다.

본 연구에서는 부트스트랩(Bootstrap) 기법을 이용하여 측우기 강우량 관측계열(CWK)과 근대우량계 강우량 관측계열(MRG)에 대해 동질성 분석을 실시하였다. 서로다른 두 자료계열에 대한 전통적인 통계적 동질성 검정 방법은 모집단의 분포형을 알고 있어야 검정결과가 유효하였기 때문에 모집단의 분포가 복잡한 기상자료들은 이러한 전통적 방법을 사용하여 동질성을 파악하는 것이 매우 어려웠고 결과로 제시된 통계적 유의성에 대해서도 의심의 여지가 있었다. 이러한 이유로 본 논문에서는 모집단을 가정하지 않아도 되는 비모수적 모의 방법인 부트스트랩 기법을 이용하여 두 자료계열간의 동질성 검정을 실시하였다. 분석 결과 M20의 CWK와 MRG는 미소한 기후의 경년변화 (Trend)의 영향을 제외하면 동질성을 가진 자료로 볼 수 있었으나, 갈수기의 경우는 월강우량의 크기에 변화가 있으며 호우기의 경우는 일강우량의 크기 및 호우의 형태에 변화가 있는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 공간상의 한 점에 대한 연속시간 강우모델로 시간단위의 통계특성을 재현하는데 유용하다고 알려진 BLRPM(Bartlett-Lewis Rectangular Pulse Model)을 이용하여, 측우기 자료를 포함하는 서울지점의 일강우 자료를 분해하고 지속시간별로 집성하여 모의된 시단위 단기 강우의 정량적 장기변화 특성을 분석해 보았다. 모의자료의 전이확률과 발생빈도 분석결과, 측우기 관측계열(CWK)에 비해 근대 우량계 관측계열(MRG)의 무강우 지속기간은 길어지고 강우지속기간은 짧아졌음을 알 수 있다. 이는 과거에 비해 근래의 강우지속기간이 짧아졌음을 의미하고, 근래 강우량의 양적증가와 같이 고려해 보면 근래의 강우강도가 과거보다 매우 높아졌음을 증명해 준다. 1960년대 전후로 구분한 자료계열(BCC와 ACC)에 대하여 지속시간별 모의 강우량의 평균과 분산의 비(증감률)를 월별로 비교한 결과, 전반적으로 9월이 증가의 정도가 가장 컸고 8월도 비교적 큰 증가 경향을 보였다. 그러나 6월은 오히려 약간 감소한 경향을 나타냈다.

최근 전 세계 많은 지역에서 집중호우로 인한 홍수 피해가 증가하고 있으며, 국내 역시 홍수 피해가 증가하는 추세이다. 이러한 집중호우로 인한 홍수의 피해를 줄이기 위해서는 보다 정확한 강수 예측이 선행되어야하며, 이를 위해 국내에서는 레이더와 인공위성 자료를 이용한 강수 예측기법에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 이러한 강수 예측기법은 공간적으로 균일한 자료를 획득할수 있고, 미계측 유역의 정보를 취득할 수 있는 장점이 있으나, 정확도측면에서 활용성에 한계가 있어 지상 관측자료를 통한 보정 후 예측에 사용하는 실정이다. 본 연구에서는 지상 관측 강우와 이류 모델을 이용한 단시간 강수예측 방법론을 제시하고, 이를 조밀한 지상 관측망을 가진 서울시에 적용하였다. 강수 예측을 위해 서울시 홍수정보시스템의 자료와 Automatic Weather System (AWS) 자료 등의 지상 관측소 자료를 이용하였다.

본 논문에서는 측우기 관측 자료계열(CWK)과 근대우량계 관측 자료계열(MRG)의 월별 장기변화 특성을 파악하기 위하여 각 자료계열별로 연도별 시간축과 월별 시간축을 동시에 고려한 2차원 LOWESS 회귀분석을 실시하여 강우의 변동 특성을 분석하였다. 4가지 강우특성에 대한 2차원 LOWESS 회귀분석 결과, 1980년 이후부터 강우의 양적 증가추세와 더불어 강우의 월간 변화폭도 급격한 증가추세를 보이고 있는 것으로 나타났다.

현재 국토해양부 4대강 홍수통제소에서는 369개의(2007년 한국수문조사연보 기준) 수위관측소를 설치 운영하고 있으며 현장에서 수집되는 수위자료의 측정방법은 부자식, 레이더식, 초음파식, 영상수위계 등 다양하다. 한강홍수통제소에서 자체 시험연구과제로 수행한 "TM 및 일반수위관측자료 비교분석연구" (국토 해양부, 2007)에 의하면 홍수예보를 위한 주요지점을 위주로 부자식과 레이더식, 부자식과 초음파식 등으로 수위계가 이중화 설치된 것으로 조사된 바 있다. 최근 홍수예보시 수위계 장비 자체의 결함이나 통신이상 등으로 발생되는 결측치나 이상치 자료를 최소화하기 위하여 주 관측방식이 부자식인 수위관측소에서 부자식 수위계의 기기 고장이나 부자 걸림 등이 발생되어 정상적인 자료 취득이 어려운 경우, 보조로 설치된 레이더식 또는 초음파식 수위계의 자료를 수신 받아 자료 손실을 최소화하고 주요지점의 자료 생산 제공 활용의 안정화를 도모하기 위함이다. 따라서 이러한 활용성을 극대화하기 위해 평상시 주 수위계와 보조 수위계에서 생산되는 자료를 동시에 저장하여 두 자료를 비교 분석하여 향후 홍수통제소에서 적용 가능한 자료관리 및 운영에 대한 개선방안을 제안하고자 한다.

Adaptive Nuero-Fuzzy Inference System(ANFIS) 모형은 인공신경망과 퍼지모형의 특징을 가지는 모형으로 자료간의 관계가 선형이 아닌 비선형관계를 가질 경우 매우 정확한 예측 모형을 구축할 수 있는 특징이 있다. 월강수량 예측이 관측된 기상자료들과 비선형 관계에 있다고 생각되어 ANFIS 모형을 이용하여 월강수량을 예측하였다. 본 연구의 대상 지점으로는 금강유역의 대전 지점으로 선정하였다. 금강유역은 우리나라의 한가운데 위치하여 평균적인 강수형태 및 특징을 보여 좋은 실험유역으로 생각되어 선정하였다. 금강유역의 기상청에서 운영하는 지상 유인관측소 중 비교적 금강유역을 대표하고 양질의 자료가 기록되어 있다고 판단되는 대전지점을 실험지점으로 생각되어 선정하였다. 기상청 대전 유인 관측소에는 총 39년치 기상 자료가 기록되어 있다. 기상청에서는 전국 주요 도시들을 대상으로 2003년부터 월간 예보를 하고 있다. 본 연구에서는 기상청 월간예보와 기상청 대전 유인관측소에서 관측된 5년 치 기상자료를 모델의 입력자료로 구성하였다. 적절한 입력변수 조합을 구성하기 위하여 반복해법을 적용하였다. 5년 치 자료 중 절반은 학습을 시키는데 사용하였고 나머지 절반을 이용하여 모형을 검증하였다. 여러 입력변수를 이용하여 모형의 학습시킨 결과 입력변수가 3개 일 경우 가장 높은 정확도를 보였다. 입력변수가 3개로 학습 시킨 ANFIS 모형과 기상청에서 제공하는 월간예보를 비교해본 결과 ANFIS 모형을 적용하여 월 강수량을 예측하는 것이 기상청에서 제공하는 월간예보보다 높은 정확도를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

강수량이 예년에 비해 적은 양상은 여름강수량에 대한 부족으로 기인한다. 우리나라의 경우 장마기간의 강수와 태풍으로 인해 발생하는 강수가 전체 강수량에 많은 부분을 차지하고 있기 때문에 여름강수량이 적게 나타나게 되면 가을 가뭄 및 봄 가뭄에 대한 발생 압력도 그 만큼 커지게 되는 것이 일반적이다. 기존 연구들이 단순히 강수량을 가정하거나 시나리오를 기반으로 가뭄을 전망하는데 그치고 있으나 본 연구에서는 2009년 가뭄전망을 위해서 전지구기후모형(GCMs)의 3개월 기상예측 결과를 활용하고자 한다. 즉, APEC 기후예측 센터로부터 제공 받은 3개월 GCM Multi-Model Ensemble 예측 결과를 바탕으로 가뭄상태를 평가하였다. 따라서 본 연구의 목적은 Large-scale의 기후예측 시스템과 기상관측지점의 강수 및 온도를 연결시켜 가뭄을 전망할 수 있는 시스템을 구축하는데 있다. GCM 예측 결과를 바탕으로 2009년도 매월 강수량 및 평균 온도를 추정하여 PDSI 가뭄지수 산정에 이용하였다.

온실가스 증가에 따른 미래 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 평가하기 위하여 전구기후모델(AOGCM)의 기온과 강수 자료를 이용하여 한반도 지역에 대한 통계적 규모 상세화(statistical downsacaling, SDS) 기법을 개발하였다. 개발된 기법은 Cyclostationary Empirical Orthogonal Function (CSEOF) 분석과 회귀분석을 결합한 것으로 관측과 AOGCM 시계열의 통계적 상관성을 이용하고 있다. 20세기말(1973-2000) 동안의 광역규모의 기온(ECMWF)과 강수량(CMAP) 및 AOGCM의 기온과 강수량 자료에 통계적 상세화 기법을 적용하고 비교함으로써 이 기법의 유효성을 검증하였는데, 상세화된 기온과 강수량 자료는 관측된 계절변동성과 월변동성을 잘 모사하였다. 특히, 여름철 관측에 비해 저평가된 AOGCM의 강수량 크기와 변동성이 상세화를 통해 관측치에 근접하게 되었다. AOGCM의 미래 강수량 변화는 21세기 후반에 계절적으로 봄과 여름에 증가할 것을 예상되었다. 상세화된 AOGCM의 강수는 겨울을 제외한 모든 계절에서, 특히 여름철에 가장 많이 증가할 것으로 전망되었다. AOGCM의 미래 기온변화는 21세기 후반으로 갈수록 상승하며, 계절적으로 겨울철의 기온 상승폭이 더 클 것으로 전망되는데, AOGCM을 상세화한 결과에서는 겨울과 더불어 여름에도 기온 상승폭이 클 것으로 전망되었다. 개발된 기법은 역학적 결과와 관측과의 통계적 상관성을 이용하기 때문에 광역규모의 기후적 특성뿐만 아니라 한반도 지형 등 지역적 특성도 모두 반영함과 더불어 광역규모의 자료를 빠른 시간내에 효과적으로 상세화시킬 수 있는 장점도 지닌다. 한편 상세화에 사용된 CSEOF의 모드수 등에 따른 불확실성 등은 통계적 상세화 과정에 개선될 여지가 남아있음을 보여준다.

본 논문에서는 각각의 시점에서의 변화확률을 산정하여 변화시점을 추정하는 Barry와 Hartigan(BH)의 베이지안 변화시점 추정 방법(Bayesian changing points estimation method)을 이용하여 측우기 관측자료계열(CWK)과 근대우량계 관측자료계열(MRG)간의 변화에 대한 상대확률적 절점의 발생여부를 분석하였다. 각 강우특성별로 상대확률적인 변화시점 분석을 통하여 CWK와 MRG 간의 동질성 분석을 실시하였다. 분석 결과, CWK의 정성적인(본질적인) 통계적 특성은 MRG와 큰 차이가 없어 보인다. 다만, 관측정밀도의 한계로 인한 정량적인 차이가 존재하는 것으로 판단되었다.

본 논문에서는 세계 최장의 기록을 보유하고 있는 서울지점의 강우량 자료를 이용하여 강우 발생특성의 장기 변동성을 분석하였다. 우선 마코브 연쇄에 근거한 전이확률 및 발생특성을 분석하여 측우기 자료의 정확성을 강우의 발생확률적 측면에서 평가하였다. 전이확률 및 발생특성 분석결과 원자료 계열의 CWK와 MRG는 발생특성이 다르게 나타났다. 강우사상의 특성은 과거에 비해 강우사상의 발생빈도가 높아지고 있으며 각 강우사상의 지속기간은 짧아지고 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 최근 강우량의 증가양상과 더불어 고려하면 강우사상의 빈도와 심도(강우강도)가 증가하는 추세라고 해석할 수 있다.

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 generalized regression neural networks model (GRNNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM), respectively. 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 and test performances, respectively. The training and test performances consist of the only historic data, respectively. From this research, we evaluate the impact of GRNNM and 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 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 generalized regression neural networks model (GRNNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM), respectively. 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 and test performances, respectively. The training data consist of the generated data using PARMA (1,1). And, the testing data consist of the historic data, respectively. From this research, we evaluate the impact of GRNNM and 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 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 generalized regression neural networks model (GRNNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM), respectively. 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 and test performances, respectively. The training data consist of the mixed data The mixed data involves the historic data and the generated data using PARMA (1,1). And, the testing data consist of the only historic data, respectively. From this research, we evaluate the impact of GRNNM and 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.

최근에 들어 기후변화에 따른 수위 변화 영향에 의해 물 고갈 현상이 일어나고 있다. 가뭄 발생빈도가 증가하고 강우강도가 커지면서 물부족현상이 더욱 가속화가 되어 가고 있고, 시간이 지날수록 수자원의 활용도를 떨어뜨리게 된다. 거기에 따른 대책마련을 위해 금강유역을 대상으로 삼아 수문시계열 자료들을 충분히 관측하고 분석하여 대책을 마련하고자 본 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 하천수위, 지하수위, 강우량, 물 수요현황에 관한 자료를 수집하였다. 분석지점은 하천수위관측소에 인접한(10km 이내) 지하수위, 강우관측소중 데이터의 결함이 없는 곳을 선정하였고, 5군데 지역을 기준으로 정하였다. 더 많은 지역에 관하여 분석이 가능했으나, 관측소간의 인접여부를 확인한 결과 5군데 지역이 가장 적합한 것으로 판단되었다. 1개구역당 5개의 차트(연평균 하천수위, 연평균 지하수위, 연총강우량, 일최대강우량, 물수요현황)를 도시하였고, 이에 따라 분석을 하였다. 총강우량이 증가함에도 불구하고 강우강도가 증가하고 강우일수가 감소함에 따라 지하수위 및 하천수위는 급속히 하강하고 있었다. 많은 관측소에서 수위가 하강이 이루어지는 것으로 관측이 되었고, 앞으로도 더 늘어날 것이다. 물수요현황이 1990년대 중반 이후 안정화 되어 뚜렷한 증가추세가 없음에도 수위가 하강하는 것은 기후변화에 따른 것으로 설명할 수 있겠다.

최근 수자원의 공급중심에서 효율적 이용으로의 정책변화에 따라 도시화에 따른 지하수위 및 하천수위에 대한 연구는 더욱 중요시되고 있다. 현재 도시화로 인한 땅속으로 침투되지 못하고 유출되는 강우는 도시화 이전인 1962년의 5배가 넘는 수준이다. 1962년 당시엔 40%에 이르던 빗물 침투율도 23%로 떨어져 물 부족 가능국가이면서도 강우 침투율은 저조하다. 이것은 도시화의 심화로 인한 시가지의 확대, 토지이용 고밀도화로 인한 불투수층 증가에서 비롯된 것으로서 지하수가 메마르고 토양이 건조해져 매년 평균 지하수위는 하강하고 있고 이것은 하천수위의 하강과 밀접한 관계가 있다. 본 연구에서는 경기도지역을 대상으로 도시화가 진행된 지역의 수문시계열 자료들을 수집하고 분석하였다. 수문시계열자료로서는 지하수위, 하천수위자료를 수집하였고, 토지피복도를 참고하여 시가지 증가율을 확인하였다. 도시화가 진행된 도심지역 내 지하수위 관측소를 중심으로 하천수위 중 자료에 문제가 없는 곳을 선정하였다. 선정된 지역 중 5개 지역에서 지하수위의 하강 및 하천수위의 하강이 관측되었다. 각 지역마다 연평균 하천수위 연평균 지하수위, 토지피복도를 도시하고, 토지피복도의 변화에 따른 불투수층확산지역의 지하수위와 하천수위의 변화를 분석하였다. 대부분의 지역에서 시가지 증가율에 따른 불투수층이 증가함에 따라 지하수위와 하천수위는 하강하고 있었다. 그러므로 도시화가 진행되면서 지하수위와 하천수위에 수문학적으로 부정적인 영향을 준다고 설명할 수 있고 여기에 최근 한국의 기후변화가 수자원에 미치는 영향도 고려한다면 수위하강은 더욱 가속화 될 것이다.

산지하천 유역에서 돌발적으로 발생하는 홍수는 얼마나 신속히 예측할 수 있는 가에 따라 피해 정도가 크게 변화한다. 현재 국내에서는 도시하천과 일반 유역 등을 대상으로 하는 홍수 유출 해석이 대부분이며, 산지하천에 대해 특화된 홍수 유출 해석 시스템은 개발된 경험이 거의 없다. 우리나라에서는 60%이상을 차지하는 산지하천유역의 홍수유출해석을 수행할 때 외국의 지형에 맞게 개발된 여러 가지 경험식을 사용하여 집중시간을 산정해왔다. 평지가 많은 외국의 경험식으로 집중시간을 산정할 경우 산지하천의 지형적 특성을 충분히 고려하지 못하게 되어 실제 집중시간과 산정된 집중시간과의 차이가 크게 발생할 수 있다. 산지하천 유역에서 홍수유출해석에 필요한 집중시간 산정을 정확하게 하기 위하여 수문지형학적 기법으로 유역을 분석하고 지형적 특성을 포함하는 집중시간 산정기법을 검토하였다. 집중시간 산정기법은 GIS를 기반으로 유역 내 경사도와 경사향을 분석하고 유역의 최원점에서의 흐름경로를 설정하여 집중시간을 산정하는 방법이다. 개발된 모형을 평창강유역에 적용한 결과 유역 내 호우가 발생할 경우 집중시간을 단시간 내에 산정할 수 있어 신지하천 유역의 홍수유출을 해석하는데 도움이 된다는 것을 발견하였다.

우리나라는 유로연장이 짧고, 경사도가 심하며, 산업화가 진행되면서 무분별한 개발로 인해 불투수층 면적이 많고, 이상기후로 인한 국지성 호우로 인해 소규모 지역의 피해가 심각한 실정이다. 따라서 피해를 줄이기 위해서는 소규모 지역의 정확한 데이터베이스 구축과 정확한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 합리식과 절점유출형 해석법을 통하여 STORMCAD 모델과 비교 분석하여 모델의 적용가능성을 검토 하였다. 분석 방법은 합리식을 이용한 유역의 유출량은 강우강도 10분에 1.90($m^3$/sec), 1.92($m^3$/sec), 60분에 0.82($m^3$/sec), 0.87($m^3$/sec)로 STORMCAD가 조금 높게 나 타났지만, 큰 차이를 보이지 않았다. 각 절점 결과에서 다소 차이를 나타내는 절점이 있지만 대부분 비슷한 유출 형태를 보였다. TR-55방법을 이용하여 관의 유속을 분석한 결과는 TR-55가 STORMCAD에 비해서 높은 값을 나타내었다. 이는 절점 사이의 간격을 줄이거나 경사도를 완만하게 함으로써 차이를 줄일 수 있을 것으로 판단 된다. 연구결과 STORMCAD 모델을 이용하여 계산된 모의 결과 값이 큰 이론적인 값과 큰 차이를 보이지 않으므로 실무에서도 유용하게 적용 할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 들어 홍수조절을 위한 대안으로 검토되기 시작한 천변저류지는 적은 저류용량으로 인해 목표하는 홍수저감효과를 얻기 위해 다수의 천변저류지가 설치되어야 하며, 이들 천변저류지군의 홍수조절효과는 저류지군을 연계한 수문네트워크의 분석에 의해 산정되어야 한다. 특히 천변저류지 등과 같은 소규모 수공구조물은 설계빈도, 저류지 제원 등과 같은 수문학적 및 수리학적 조건에 따라 홍수저감효과가 민감하게 반응한다. 즉 설계빈도 변화에 따른 천변저류지의 홍수조절효과를 분석하고, 이를 바탕으로 목표하는 설계빈도 결정이 선행된 후, 천변저류지의 상세 제원에 대한 설계가 가능할 것이다. 본 연구에서는 설계빈도 변화에 따른 유역의 유입수문곡선변화가 천변저류지군의 홍수저감효과에 미치는 영향을 분석해 보았다. 이를 위해 천변저류지의 최적위치를 결정하기 위해 개발된 기존의 의사결정모형을 안성천 유역에 적용하여 다양한 설계빈도에 따른 천변저류지의 홍수저감효과를 분석해 보았다.

본 연구에서는 우리나라 수문기상인자의 특성변화 분석의 필요성을 지각하여 국내 기상관측소 중 관측년수가 30년 이상인 관측소 63개 지점에 대한 수문기상인자 중 연평균기온, 연평균상대습도, 연강수량, 연증발량, 연일조시간, 연강수계속시간, 연강수일수, 연적설일수, 연신적설일수 등의 자료를 수집하고 기본통계량에 해당하는 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 통하여 수문기상인자의 경년적 변화를 파악하였다. 또한 각종 통계학적 기법을 이용하여 이들 수문기상인자의 경향성, 주기성, 변동성 등을 분석하였으며, 그 결과는 우리 나라를 대표할 수 있는 서울지점을 중심으로 정리하였다. 기본통계량을 분석한 결과 연강수량, 연강수일수, 연강수계속시간의 표준편차와 변동계수가 다른 수문기상인자 비해 상대적으로 큰 것으로 나타나 강수관련 인자들의 경년별 변화가 두드러짐을 알 수 있다. 또한 선형회귀분석과 5년 이동평균 결과 연강수량과 연평균기온은 증가, 연평균상대습도, 연일조시간, 연강수일수, 연증발량은 감소하는 경향을 보였다. Mann-Whitney Test, Wald-Wolfowitz Test, Hotelling-Pabst Test, Wavelet Method와 같은 통계학적기법으로 동질성, 독립성, 검정, 경향성 검정을 수행한 결과 연강수량, 연증발량, 연강수계속시간, 연강수일수, 연적설일수, 연신적설 일수 인자가 각각의 검정에서 동질성 및 독립성을 보였고, 경향성 검정에서는 연평균기온, 연평균상대습도, 연적설일수 인자가 신뢰수준 내에서 유의함을 보였고, 주기성 검정결과 본 연구에 채택한 9개의 수문기상인자들의 연속된 주기성은 나타나지 않았다.

기후변화가 수자원에 미치는 영향을 평가하는데 있어서 주로 기후모형인 Global Climate Model (GCM)이 사용되고 있다. 그러나 이러한 기후모형의 공간적 해상도는 $3^{\circ}{\sim}4^{\circ}$ 정도로 한반도의 경우 바다로 묘사되기도 한다. 따라서 GCM을 이용해서 기후변화가 유역단위 수자원에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 일반적으로 축소기법이 사용되고 있다. 현재까지 다양한 축소기법이 개발되었으며, 대표적인 모형으로는 SDSM(Statistical Down-Scaling Model)과 LARS-WG(The Long Ashton Research Station Weather Generator)이 있다. 이에 본 연구에서는 SDSM, LARS-WG와 함께 최근에 축소기법으로 사용되고 있는 인공신경망 기법을 이용해서 CCCMA(Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis)에서 일 단위로 모의한 CGCM3 A2 시나리오를 기반으로 우포늪의 강우 및 온도시나리오를 구축하였다. 대상 지점인 우포늪은 경상남도 창녕군 우포늪(위도 $35^{\circ}$33', 경도 $128^{\circ}$25')에 위치하고 있으며, 모의 기간은 CASE1의 경우 현재, CASE2는 2050$^{\sim}$ 2080년, CASE3는 2080년$^{\sim}$2100년으로 각각 구분하여 축소기법을 적용하였다. 축소결과 축소기법에 따라 일정정도 차이를 보이기는 하였으나 강우와 온도 모두 증가하게 됨을 확인하였다.

과거 관측된 수문자료는 분석을 통해 다양한 수문모형의 평가 및 예측과 수자원 정책결정에서 활용된다. 하지만 관측장비의 오작동 및 관측범위의 한계에 의해 수집된 자료에는 결측이 존재한다. 단순히 결측이 존재하는 벡터를 제외하거나, 결측이 존재하는 자료 구간에 선형성이 존재한다는 가정 하에 평균을 활용하기도 했으나, 이로 인하여 자료의 통계특성에 왜곡이 야기될 수 있다. 본 연구는 결측의 보정으로 자료가 보유하는 정보의 손실 및 왜곡을 최소화 할 수 있는 방안을 연구하고자 한다. 자료의 결측은 크게 완벽한 무작위 결측(missing completely at random, MCAR), 무작위 결측(missing at random, MAR), 무작위성이 없는 결측(nonrandom missingness)으로 분류되며, 수문자료는 결측을 포함한 기간이 그 외 기간의 자료와 통계적으로 동일하지는 않지만 결측자료의 추정이 가능한 MAR에 속하는 것이 일반적이므로 이를 가정으로 결측을 보정하였다. Local Lest Squares Imputation(LLSimput)을 결측의 추정을 위해 사용하였으며, 기존에 쉽게 사용되던 선형보간법과 비교하였다. 적용성 평가를 위해 소양강댐 일 유입량 자료에 1 - 5 %의 결측자료를 임의로 생성하였다. 동일한 양의 결측자료에 대해 100개의 셋을 사용하여 보정의 불확실성 범위를 적용된 방법에 대해 비교..평가하였으며, 결측 증가에 따른 보정효과의 변화를 검토하였다. Normalized Root Mean Squared Error(NRMSE)를 사용하여 적용된 두 방법을 평가한 결과, (1) 결측자료의 비가 낮을수록 간단한 선형보간법을 사용한 보정이 효과적이었다. (2) 하지만 결측의 비가 증가할수록 선형보간법의 보정효과는 점차 큰 불확실성과 낮은 보정효과를 보인 반면, (3) LLSimpute는 결측의 증가에 관계없이 일정한 보정효과 및 불확실성 범위를 나타내는 것으로 드러났다.

Precipitation time series is a mixture of complicate fluctuation and changes. The monthly precipitation data of 61 stations during 36 years (1973-2008) in Korea are comprehensively analyzed using the EOFs technique and CSEOFs technique respectively. The main motivation for employing this technique in the present study is to investigate the physical processes associated with the evolution of the precipitation from observation data. The twenty-five leading EOF modes account for 98.05% of the total monthly variance, and the first two modes account for 83.68% of total variation. The first mode exhibits traditional spatial pattern with annual cycle of corresponding PC time series and second mode shows strong North South gradient. In CSEOF analysis, the twenty-five leading CSEOF modes account for 98.58% of the total monthly variance, and the first two modes account for 78.69% of total variation, these first two patterns' spatial distribution show monthly spatial variation. The corresponding mode's PC time series reveals the annual cycle on a monthly time scale and long-term fluctuation and first mode's PC time series shows increasing linear trend which represents that spatial and temporal variability of first mode pattern has strengthened. Compared with the EOFs analysis, the CSEOFs analysis preferably exhibits the spatial distribution and temporal evolution characteristics and variability of Korean historical precipitation.

본 연구에서는 강우의 시 공간적 분포의 불규칙한 변동성을 고려한 강우-유출예측모형을 위해 인공신경망(Artificial Neural Networks: ANNs)의 기법의 일종인 자기조직화(Self Organizing Map: SOM) 이론과 역전파 학습 알고리즘(Back Propagation Algorithm: BPA) 이론을 복합적으로 이용하였다. 기존의 인공신경망 연구에서 야기된 저 갈수기의 유출량에 대한 과대평가, 홍수기의 유출량에 대한 과소평가, 예측값이 연속적으로 선행 유출량을 나타내는 Persistence 현상을 해결하기 위하여 패턴분류 성능을 지닌 SOM 이론을 예측모형의 전처리 과정으로 이용하였다. 먼저, 본 연구에서 제안한 방법은 SOM에 의해 강우-유출 관계를 분류하고, SOM에 의한 분류에 따라 각각의 모형을 구성한다. 개별적으로 구축된 모형은 유출량의 예측을 위해 각각의 양상에 따라 분류된 자료를 이용한다. 결과적으로 본 연구에서 제안한 방법은 과거의 인공신경망의 일반적인 적용에 의한 결과보다 더 나은 예측능력을 보여주었으며, 더불어 유출량의 과소 및 과대추정과 Persistence 현상과 같은 문제점이 나타나지 않았다. 또한 강우량 및 유출량의 범위에 제한을 받지 않는 강우-유출예측 모형의 개발 및 홍수기로부터 갈수기까지의 보다 넓은 범위의 유출량의 예측에 기여할 것으로 기대된다.

극치강우사상에 의한 설계 홍수량의 갑작스런 증 감은 홍수, 가뭄과 같은 기상학적 요인에 기인한 재난을 발생시킨다. 많은 연구자들은 보다 정확한 확률강우량의 예측과 유출량의 예측을 위해 많은 노력을 하고 있다. 본 연구에서는 강원도 강릉 강우관측소를 대상으로 강우-빈도곡선의 불확실성 분석을 수행하였다. 관측 자료의 수집에서 발생하는 불확실성을 최소화 하고자 ARMA 모형을 이용하여 합성강우자료를 구축하였으며, 발생된 합성강우량을 Bootstrap 방법을 이용하여 대규모의 자료집단으로 발생시킴으로서 신뢰구간에 사용할 자료집단을 발생시켰다. 본 연구에서는 극치강우사상에 적합한 것으로 알려진 Gumbel 분포와 일반극치 분포(GEV 분포) 모형을 선정하였으며 각 확률분포모형에 대한 매개변수 추정방법으로 최우도법, 확률가중모멘트법 그리고 베이지안 추론방법을 사용하여 각 매개변수의 최후 추정치를 산정하였다. 또한 원 자료를 이용하여 최우도법, 확률가중모멘트법 그리고 베이지안 추론방법을 통해 매개변수를 산정 후 강우-빈도 곡선을 추정하여 합성강우자료의 Bootstrap 방법에 의해 발생된 자료로부터 산정한 강우-빈도 곡선의 신뢰구간과 비교함으로서 불확실성이 낮은 확률강우량을 산정할 수 있는 매개변수 추정방법을 평가하고자하였다.

본 연구에서는 권영문 등(2009)에서 제시한 강우의 증가경향성을 고려한 목표년도 확률강우량 산정법의 적용성을 검토하기 위하여 누적평균강우량 회귀직선의 적합도 분석과 모수와 누적평균강우량의 상관분석을 실시하였다. 서울지점의 1961-2006년 관측 강우자료를 바탕으로 지속기간 24시간 연 최대치 자료계열을 구축하여, 정상성 강우빈도해석법을 이용한 확률강우량과 비정상성 강우빈도해석법에 의한 확률강우량을 비교 분석하였다. 여러 가지 경우의 누적평균강우량에 대해서 분석을 실시한 결과, 비정상성 강우빈도해석법에 의한 확률강우량의 적용성이 우수한 것으로 나타났다.

최근에 빈번하게 발생하는 집중호우로는 강우자료의 경향성에 영향을 주고 있다. 하지만, 우리나라의 강우관측기록이 충분하지 못하여 통계학적 경향성 분석은 유의한 결과를 보여주고 있지 않아, 확률강우량 산정시 강우자료가 정상성을 지니고 있다고 가정하여 빈도분석을 실시하고 있다. 본 연구에서는 경향성이 나타나지 않는 강우관측소 49개지점중 4개의 지점을 선정하여 향후 경향성 여부를 분석하였다. 이들 관측자료가 가지는 경향성을 유지하면서 추계학적 시계열 모의발생기법을 이용하여 강우자료를 발생시킨 후 경향성 검정을 실시하였다. 이를 위하여 Regression model, ARMA model을 이용하여 강우자료를 발생시켰으며, 발생된 강우자료는 Mann-Kendall test, Hotelling-Pabst test, Wald-Wolfowitz test를 사용하였다. 그 결과 거의 모든 지점에서 가까운 미래에 경향성을 갖게 될 것임을 알 수 있었다.

최근 극심한 가뭄은 전년도 홍수기 이후 강수량이 예년 평균 강수량대비 약 60%정도이고 댐유입량은 예년 평균 유입량대비 약 30%로써 매우 극심한 가뭄을 겪고 있다. 따라서 강원도 태백지역을 비롯하여 전라 및 경상남도지역에 제한급수 등이 이루어지고 있는 실정이다. 또한 기상청 전망에서도 금년 홍수기전까지 가뭄이 지속될 것이라는 보도가 나오고 있어 향후에도 매우 어려운 상황이 지속될 것으로 예상된다. 따라서 이러한 악조건하에서 우리가 대체할 수 있는 방법중의 하나로서는 가용한 수자원량과 향후 예상되는 유입량에 대한 정량적 판단을 통해 수자원의 효율적인 관리일 것이다. 이에 본 연구에서는 이수기 저수지의 효율적 운영을 위해서 기존에 이용되고 있는 저수지에서의 빈도유입량 산정방법을 개선하여 보다 적정한 운영이 이루어질 수 있도록 하고자 한다. 현재 수자원공사에서는 이수기 유입량 빈도분석을 위해 연속된 수문량이 가지고 있는 주기특성을 반영한 수문량 누가방식(누가차분법)을 채택하여 실무에서 이용하고 있다. 그러나 해당방법은 누가기간에서 산정된 빈도값의 차분량 계산시 부분적으로 음(-)의 값이 산출되고 갈수빈도가 증가함에도 수문량이 증가하는 이상 현상이 발생할 뿐만아니라 빈도분석 초기에는 극한 가뭄이 오고 분석기 말에는 평년수준의 유입량이 유입되는 것으로 분석되어 효율적인 저수지 운영이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상기 문제들을 해결할 수 있는 새로운 갈수빈도유입량의 분해방법을 제시하고 이에 대한 검증을 위해 금번 가뭄 패턴과 비교 분석하고자 한다.

일반적으로 유역의 기저유출 산정에는 적용의 간편성을 이유로 수평직선분리법, N-day법등을 주로 사용해 왔으며 이를 단기호우사상에 대한 모의에 적용해 왔다. 그러나 수평직선분리법이나 N-day에의한 기저유량의 산출은 연구자의 주관성이 반영될 수 있는 가능성이 다분하며 총 유출에 대한 기저 유출의 기여가 상대적으로 크게 되는 장기유출모의에 이용하기에는 효율적이지 못할 뿐 아니라 분석을 수행하는 사람에 따라서 그 결과에 많은 차이가 있을 수 있다. 그래서 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해서 다양한 'Digital Filtering' 방법이 수문곡선 분리에 많이 사용되고 있다. Eckhardt 필터는 출력의 신호대 잡음비가 최소화를 목적함수로 사용하는 최적선형필터의 형태를 갖고 있으며, BFImax 변수 값을 이용하여 수문분석 시 대수층별 특성을 반영할 수 있는 장점을 지니고 있다. 따라서 BFImax 변수 값에 따라서 분리된 직접유출과 기저유출 값에는 상당한 차이가 발생할 수 있는데, 정확한 수문분석을 위해서는 연구대상 유역 내 대수층의 특성에 가장 부합되는 BFImax 변수 값을 구하여야 하는 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 감수곡선 분석방법과 최적화 기법을 이용하여 BFImax 변수 값을 결정해 주는 모듈을 사용하고 있다. 금강유역의 수문곡선분리를 위해 먼저 금강 유역 내 관측소의 강우 및 수위 일 자료를 수집하고 수위자료는 동향, 옥천, 천천, 청성, 호탄지점의 자료를 이용하였다. 관측단위는 일 단위를 사용하였다. 분리된 수문곡선에 대한 검증은 지하수관측이나 중간유출에 대한 관측에 한계가 있기 때문에 정량적인 검증은 쉽지 않은 상황이고 수문곡선에 대한 시각적 판단에 의지하고 있다. 하지만 효과적인 기저유출분리가 가능해진다면 하천 건천화에 대한 정확한 진단과 함께 기후변화에 따른 지하수 및 지표수 영향에 대한 보다 신뢰도 있는 전망이 가능해지므로 매우 중요한 연구 분야라 판단된다.

삽교호는 금강 하류부에서 해수의 역류에 의한 염수 침입에 따른 염해방지와 유역에 필요한 담수를 확보하기 위하여 만들어졌다. 방조제는 조위 상승에 따른 해수의 침임을 방 할 뿐만 아니라 홍수 시에는 배수갑문의 인위적인 조작을 통해서 과다한 홍수량을 바다로 배제하여 상류유역의 홍수피해를 방지하고 있다. 방조제로 인하여 기존에 염해로 인하여 취수할 수 없던 하천구간에서의 취수가 가능하게 되었으며, 일정한 수위로 관리되도록 함으로써 상당량의 농업용수를 확보하게 되었으나, 댐과는 달리 허가를 위해 가용한 유량이 얼마인지 판단을 해본 적이 없다. 그것은 방조제의 방류량이 댐의 방류량과는 달라서 조석의 영향을 매우 크게 받기 때문에 단순한 물수지 분석 등으로 이를 모의하기가 힘들기 때문이다. 게다가 1일 2회의 조석이 발생하므로 1일단위의 물수지 분석은 어려운 현실이다. 방조제의 공급능력을 고려하지 않고 물수지 분석을 하게 되면, 취수하고 있는 용수는 추가적으로 확보되는 물을 사용하는 것이 아니라 자연하천에서의 물을 사용하는 것으로 분석된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 방조제가 공급 가능한 가용허가수량이 얼마인지 분석하고 이를 물수지 분석에 반영해 줄 수 있도록 해야 할것이다. 이에 본 연구에서는 조위예측방법 및 수문조작 방법등 주요 모의 알고리즘을 이용하여 물수지 분석 모형을 개발하고 수자원장기종합계획의 일별자연유출량 자료에 대해 물수지 분석을 수행함으로써 삽교천방조제의 수리권 가용수량에 대해 추정하여 보았다. 적용 결과 삽교천방조제에 의해 기존의 갈수량인 $4.9m^3$/초 외에 안정성이 요구되는 생 공용수로 약 $4.2m^3$/초의 유량과, 제한적인 시기만 사용하는 농업전용으로 약 $10.3m^3$/초의 유량이 공급 가능할 것으로 나타났다.

본 연구의 목적은 금강권역에 속하는 무주 남대천유역의 유량변화가 유역의 대표어종인 피라미 서식환경에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 유량변화를 분석하기 위해 미국의 Nature Conservency에서 개발한 수문변화지표법(Indicators of Hydrologic Alteration)을 사용하여 무주 남대천유역의 1966년${\sim}$2001년의 유량변화를 분석하였다. 유황특성이 바뀌는 1984년을 기준으로 1966년${\sim}$1983년과 1984년${\sim}$2001년의 두 기간으로 나누어 유량변화를 분석한 결과 유량은 증가하는 추세임을 확인할 수 있었다. 따라서 무주 남대천유역의 유량변화가 대표 어종인 피라미의 산란기인 4월${\sim}$5월과 치어기인 6월${\sim}$10월의 하천 서식환경에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구에서 무주 남대천유역의 산란기에 영향을 미치는 4월${\sim}$5월과 치어기에 영향을 미치는 6월${\sim}$10월의 월 평균 유량을 구분하고 수리모형인 HEC-GeoRAS를 이용하여 하도구간의 유속과 수위를 산정함으로써 피라미가 선호하는 생태적 요구조건을 만족하는 서식처 조건의 변화정도를 검토하였다.

The roughness coefficients were estimated by the Manning's equation for the measured stage and flow velocity of Bocheong stream basin in Kum river. The relationships between the estimated roughness coefficients and the geomorphologic factors were formulated by the linear, logarithmic, exponential and power type function, thereafter correlation equations were presented. The correlation analysis was performed between the measured stream length and the basin area of Bocheong stream basin by the linear, logarithmic, exponential and power type function, and correlation equation for the stream length was given. The roughness coefficient has strong correlationship with stream slope, but low correlation coefficients with stream length and basin area. For the correlationship with the roughness coefficients and the stream slope, the logarithmic type function has the smallest correlation coefficient, on the other hand, the exponential type function has the largest correlation coefficient. For the relationship between the stream length and the basin area, the correlation coefficient of the logarithmic type function shows the smallest value, linear type function shows the largest value.

Understanding of the hydraulics of flow is very important to support the management of river. The cross-sectional area, average velocity, flow depth and discharge can be regarded as a power function each other. In this paper the flow of Bocheong stream basin is experimentally studied. The correlation analysis was performed between observed hydraulic factors by the power type function. The constants resulted from the correlation analysis were calculated by the geomorphologic characteristics of the watershed using the power type function. The correlation coefficients between the hydraulic factors were appeared close to unit having strong correlationship. The two conditions of equality of the continuity equation were analysed, and the conditions were found to be good results. From these results the observed hydraulic data of Bocheong stream basin can be concluded as a reliable data. The correlation coefficients between the parameters of the hydraulic characteristics and geomorphologic factors were found to be close to unit.

최근 한반도지역의 시공간적 수문변화 및 지속시간 연최대강우 추세분석을 위하여 기상청에서 제공 되어지는 관측자료를 이용하여 분석을 실시하였다. 분석을 위하여 서울, 인천, 속초, 부산, 군산등 전국적인 분포를 보이는 60개소의 일강수량, 일평균기온, 일최고 및 최저기온, 일평균풍속, 일습도 자료를 수집하였다. 더불어 지속시간별 연최대강우 추세분석을 위하여 동일기간에 대한 시간자료를 수집하여 분석을 실시하였다. 일자료를 이용한 분석결과 분석기간의 년평균강수량은 1998년 이전 1342.2mm였으나, 1998년 이후는 1,511.6mm로서 최근의 강수량 증가를 확인할 수 있었다. 계절적으로는 비홍수기에 비하여 홍수기에 강수량 증가가 더욱 두드러졌으며, 수계별로는 낙동강과 섬진강의 경우가 한강과 금강등 기타 수계에 비하여 최근의 강수량 증가추세가 상대적으로 뚜렷한 것으로 분석되었다. 내륙과 해안지역의 분석결과에서는 해안지역의 년강수량이 내륙에 비하여 90mm 정도 높게 나타났으며, 지역별로는 동해안지역이 서해안과 남해안에 비하여 변화경향이 크게 나타났다. 일최고강수량 및 집중호우빈도 분석결과 수계별 분석의 경우 한강수계가 다른 수계에 비하여 상대적으로 큰 증가경향을 보였으며, 한편 섬진강수계는 다소 완만한 경향을 나타내고 있었다. 집중호우빈도 분석결과 역시 년강수량과 마찬가지로 동해안지역에서의 변화경향이 크게 나타나고 있었다. 무강수일수는 전국적으로 감소경향을 보이고 있어, 강수발생일당 강수량은 증가하는 경향을 보이고 있었다. 이러한 수문학적 변화경향을 세부적으로 살펴보기 위하여 수계별 대표지점을 선정하여 지속시간별(1hr, 2hr, 3hr, 4hr, 6hr, 12hr) 강우강도 추세분석을 실시하였다. 분석결과 지속시간에 따른 강우강도 역시 증가하는 경향을 나타내는 것을 확인하였으며 짧은 지속시간이 상대적으로 큰 증가경향을 나타내는 것으로 확인하였다. 하지만 정확한 분석을 위하여 보다 많은 관측소에 대한 추가분석이 필요할 것으로 판단되어 진다.

강우는 수자원 확보 측면에서 근원이 되는 요소이다. 그러므로 정확한 확률강우량 산정은 미래의 가용 수자원량을 예측하는데 있어 중요한 사항중 하나이며 무엇보다 신중한 결정이 요구된다. 또한 하천의 범람에 의한 침수를 예방하는 수공구조물 등의 설계에 있어서는 신뢰할 수 있는 확률강우량 산정이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 최근 우리나라 극치강우확률분포로서 많은 연구가 이루어지고 있는 GEV 분포(GEV-O)를 기반으로 위치 매개변수에 시간의 함수를 고려한 개선된 GEV 분포(GEV-A)를 이용하여 서울지점에 적용함으로서 GEV-O 분포에 의한 확률강우량과 GEV-A 분포로 산정된 확률강우량을 비교 검토하였다. 먼저 임의의 난수 발생을 통해 최우도추정법과 확률가중모멘트법으로 매개변수를 추정한 GEV-O 분포와 최우도추정법으로 매개변수를 추정한 GEV-A 분포의 상대평균제곱근오차 (R-RMSE)를 계산하여 비교함으로서 GEV-A 분포의 효율성을 판단하였다. 사례연구는 1961년부터 2008년까지 서울강우관측소에서 측정된 연최대 1일 강우량으로 하였으며 $X^2$-검정, PPCC-검정으로 적합도 검정을 실시하였다. 강우빈도분석 결과 GEV-A 분포가 GEV-O 분포로 산정된 결과 보다 대체로 재현기간 200년 이상일 경우, 과다 산정되는 경향을 보였다. 추후 개선된 GEV 분포를 서울 인근 지점에 적용함으로서 지역빈도해석(Regional Frequency Analysis)을 실행하기 위한 연구가 진행되어야 할 것이다. 또한 확률홍수량 산정 등에도 개선된 GEV 분포를 이용함으로서 보다 정확하고 신뢰성 있는 확률수문량을 예측하여야 할 것이다.

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)은 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 물과 유사 및 농업화학물질의 거동이 토지관리방법에 미치는 영향을 예측하기 위해 미국 농무성 농업연구소(USDA Agricultural Research Service, ARS)의 Jeff Arnold에 의해 1990년대 초에 개발된 유역모델이며, 최근에는 SWAT2005 모형이 개발되었다. SWAT 모형은 SWAT2000 모형을 구동하기 위한 ArcView 3.2a 기반의 인터페이스 시스템이 널리 이용되어 왔으나, 최근에는 SWAT2005 모형과 ArcGIS를 연계 운영하기 위한 ArcSWAT(Winchell et al, 2008)이 개발된 바 있다. 국내에서는 GIS와 데이터베이스를 기반으로 SWAT2000 모형의 구동 및 입출력 자료의 관리 등을 효과적으로 수행할 수 있는 SWAT2000 모형과 HyGIS(Hydro Geographic Information System)를 연계시스템인 HyGIS-SWAT(김경탁과 최윤석, 2006)이 개발된 바 있다. 본 연구에서는 최근 들어 SWAT2005 모형의 활용성이 높아짐에 따라 HyGIS와 SWAT2005 모형의 연계시스템을 개발하고자 하며, 이를 통해서 SWAT2005 모형 구동의 효율성과 편의성을 증대시킬 뿐만 아니라, 개선된 SWAT2005 모형으로 기존의 HyGIS-SWAT을 개선하고자 한다.

본 연구에서는 지표수-지하수 상호작용을 모의할 수 있는 SWAT-MODFLOW 모형을 이용하여 수변지역의 토지이용 변화에 따른 혼합대의 수문학적 특성 변화를 분석하였다. 연구를 위해 선정된 시험유역의 불수투지역, 농경지 등 기존 수변 토지이용도가 초지, 갯버들 등의 식생이 식재된 지역으로 변경되는 상황을 가정하여 SWAT-MODFLOW 모형을 적용, 지표수-지하수 상호작용을 중심으로 하는 수문학적 특성 변화를 모의 분석하였다. 수변의 토지이용을 초지로 변경하였을 경우 혼합대의 지표수-지하수 교환량이 다소 증가하는 것으로 모의되었으며, 수변 지역 토양의 토양 수분량 또한 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 수변 지역에 갯벌들을 식재하는 경우 초지에 비해 지표수-지하수 교환량 및 토양 수분량의 증가폭이 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 분석 결과 SWAT-MODFLOW 모형은 수변 토지 이용의 변화에 따른 수문학적 특성 변화를 모의할 수 있는 것으로 판명되었으며, 향후 실측자료와의 비교 연구 등을 실시하여 정확도가 입증된다면, 각종 수생태 복원사업의 계획 수립 시 토지이용 변화에 따른 효과 분석 모의에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

국제연합대학의 WaterBase 프로젝트를 통해 전세계적으로 무료로 제공되고 있는 전지구 자료의 국내 적용성을 평가하기 위해, 충주댐 유역을 대상으로 유량 유사량 오염부하량 평가 등을 목적으로 이미 구축되어진 SWAT-K 모의시스템을 이용하여, 모형의 입력자료인 토지이용과 토양자료에 대해 전지구 자료를 사용한 경우의 결과와 비교하였으며, 기존 구축된 토지이용 및 토양자료와 전지구 자료와의 차이, 그리고 이로 인해 나타날 수 있는 유량 및 유사량에 대한 모의 결과를 비교 분석함으로써, 향후 토지이용 및 토양자료의 미계측 유역에 대한 전지구 자료의 활용성과 SWAT-K를 비롯한 유역모형의 적용성을 제고시킬 수 있는 기초 평가를 수행하였다. 유량의 경우, 국내 자료를 적용한 경우와 전지구 자료를 적용한 경우의 차이가 크지는 않았으나, 전반적으로 평수기 이하 특히 갈수기의 유량에서 전지구 토양자료를 적용한 경우 작게 나타나는 경향을 보였으며, 전지구 토지이용자료는 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 반면, 유사량은 국내 자료를 적용한 경우에 비해 전지구 자료를 적용하였을 경우 전반적으로 연간 3${\sim}$4배 정도로 크게 모의되는 경향이 나타났으며, 전지구 토지이용과 토양자료를 적용한 경우와 전지구 토양자료만을 적용한 경우의 결과가 유사하고, 전지구 토지이용자료만 적용한 경우보다는 다소 높은 유사량을 나타내었다. 이상의 결과로부터 전지구 토지이용자료보다는 토양자료의 적용에 있어 주의가 요구되며, 유량보다는 유사량의 모의시에 더 많은 차이가 발생할 수 있기 때문에 사전에 충분한 검토가 필요할 것으로 보인다.

조위영향을 받는 감조하천에서는 조위변화의 주기적인 특성으로 인해 일반적인 수위와 유량의 관계가 성립하기 어렵기 때문에 최근 ADVM(Acoustic Doppler Velocity Meter) 또는 UVM (Ultrasonic Velocity Meter)과 같은 자동 유량측정 기법을 통한 연속유량측정이 이루어지고 있다. 한강대교 수위관측소는 대표적인 감조구간으로 이러한 문제를 해결하기 위해 ADVM 방식의 자동유량측정시설이 설치되어 운영 중에 있으며, H-ADCP 센서를 통해 측정된 유속을 Chiou의 무차원단면유속분포법을 이용하여 유량을 계산한다. 이는 최대유속을 유량산정의 지표로 하여 유량을 계산하는 방법으로, 본 연구에서는 한강대교 자동유량측정시설의 측정성과를 이용하여 유속지수법과 무차원유속분포법에 의해 산정된 유량을 비교하였고, 앞의 방법들을 검증하기 위하여 2008년 ADVM을 이용한 이동보트법으로 측정된 유량과 비교하였다.

SWAT 모형에서는 중간유출, 침루, 토양 증발, 식물에 의한 증산 등의 수문과정을 모사하기 위해서 토양 수대를 토양의 물리적 특성에 따라 몇 개의 층으로 구분하고, 각 층별로 순차적으로 각 성분량을 계산한다. 이 때 지표유출로 인한 영양물질 이송이 기작되는 영역을 설정하기 위해서 사용자가 입력한 첫 번째 토양층을 강제적으로 둘로 구분하여 상부 10mm의 새로운 토양층이 자동 생성되도록 알고리즘화되어 있다. 그러나, 동일한 토양 특성을 가진 층을 임의적으로 둘로 구분하는 것은 토양 물리적 관점에서 보면 적절하지 않으며, 또한 생성된 매우 얇은 상부 10 mm 토양층으로 인해서 포장용수량을 초과하는 과잉수가 커서 경사가 급한 유역이나 토양층의 투수성이 매우 큰 지역에 모형을 적용할 경우에는 중간유출량이 비현실적으로 크게 계산되는 문제를 수반한다. 따라서 본 연구에서는 중간유출이 크게 계산되는 문제점을 해결하고 토양층내의 수분 거동을 보다 현실적으로 모사하기 위해서 합체-분리 (combining-partitioning) 방식의 토양층 구조화 기법을 고안하고 SWAT의 지표하 유출 계산 모듈에 새롭게 추가하였다. 모형 개선이 수문 및 수질 성분 모의에 미치는 영향을 평가하기 위해서 충주댐 상류유역을 대상으로 모델링을 수행하고 상대비교를 한 결과, 토양수분, 중간 및 지하수유출, 인 순환에 미치는 영향이 가장 큰 것으로 분석되었다.

과거에 발생한 극한홍수기록을 역사기록에서 확인하고, 재해석하는 것은 근대적 관측기록에 100년 내외의 극한홍수 자료 기간을 획기적으로 확장할 수 있으며, 장기간의 정성적, 정량적 극한홍수기록으로부터 극한홍수의 발생 경향을 파악할 수 있고, 설계에도 반영하여 극한홍수에 안전한 기준을 작성할 수 있다. 본 연구에서는 극한홍수의 변화특성을 분석하기 위해 청계천 유역에 대한 극한홍수 사례분석을 수행하고자 하였다. 즉, 유역홍수유출모형 및 하천수리모형을 활용하여 청계천에서 발생한 과거 극한홍수를 평가하고 역사기록을 활용하여 공간적으로 해석하고자 하였다. 이를 위하여 과거 청계천 유역의 토지이용 현황을 역사문헌자료를 이용하여 구축하였다. 과거 청계천의 토지이용은 산림, 주거지역, 하천, 도로, 공원 및 녹지 등 총 5개로 분류하였다. 과거 청계천의 극한홍수량 산정은 HEC-HMS를 이용하였으며 사용된 강우자료는 과거 측우기 우량 중 최대강우량인 1885년 7월 16일의 392 mm와 200 mm를 넘는 최저강우량인 1828년 7월 4일의 202 mm를 이용하였다. 또한, HEC-RAS를 이용하여 최하류인 오간수문에서 최상류인 송기교까지의 본류구간에 대하여 과거 청계천 유역의 홍수량에 따른 홍수위를 계산하였다. 모형의 입력자료로는 하도구간 및 하천단면, 조도계수, 경사, 상 하류단 경계조건 등이 필요하다. 본 연구에서는 청계천 개수계획평면종단도(1936년, 경성부), 준천사실(1760년), 동국여지비고(1870년), 조선지형도집성(1921), 청계천 유물 발굴조사보고서(2006)의 상세 하도 구간 자료 및 종단도 자료를 이용하여 모의 분석하였다.

본 연구에서는 인간의 물이용으로 인한 유량의 변동을 금강유역을 대상으로 시설물 현황, 유황분석, 홍수량의 변화 및 갈수량의 변화 특성을 통해 분석하였다. 분석결과 유황은 물이용을 위한 시설물 등으로 인해 고유량은 과거에 비해 감소하였으며, 물이용의 안정성 확보에 영향을 주는 저유량은 증가하는 것으로 분석되었다. 갈수량의 빈도해석 결과 평균갈수량(재현기간 2.33년)은 2배가량 증가하였으며, 기준갈수량(재현기간 10년)은 약 7배가량 증가한 것으로 분석되었다. 다만, 홍수량 빈도해석의 결과는 재현기간에 따라 다른 경향을 보여주고 있다. 이들 변화는 물이용을 위한 유황 변동에는 긍정적인 영향을 주고 있으나, 생태계의 다양성과 지속성 측면에서는 부정적 영향을 끼칠것으로 판단된다.

최근 몇 년동안 지속가능하고 효과적인 수자원 관리는 전체적인 접근방법이 요구되고 있으며, 사회와 경제발전과 생태계 보호 및 토지이용과 수자원 이용의 적절한 관리와 연결된 개념이 필요하다. 이러한 관점에서 유역을 간단한 고정된 지역적인 문제라고 생각하는 것보다 전체로서의 유역 기능을 개선하는데 노력이 필요하다. 또한 사회와 경제발전으로 인해 도시화, 여가 관광지역 및 사회기반시설의 확장 그리고 자연환경의 변화가 발행하고 있다. 효과적인 토지이용 배분과 자연지역의 보호도 중요하지만 잠재적인 홍수피해 저감도 중요한 문제이다. 토지이용의 변화는 많은 이해관계자들로부터 유발되는 문제이기 때문에 거시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 논문은 다양한 관계자와 자연환경과의 연결과 상호작용 유형을 이해하고 다양한 정책선택과 자연환경 상태가 토지이용 변화에 미치는 영향을 이해하고자 한다. 인간의 활동으로 인해 발생하는 토지이용의 변화를 모의하기 위해서 행위자기반모형(Agent based Model, ABM)으로 접근하고자 한다. ABM은 유역관리의 이해당사자간의 정책과정을 도출하고 다양한 유역관리 대안을 평가하기 위해서 홍수위험, 자연개발 및 비용과 같은 유역관리의 영향을 설명하는 통합된 유역모델이다. 여기서 토지이용은 경제적, 지형학적 상황, 공간계획 및 홍수방어정책에 좌우되며, 토지의 속성과 규칙을 통해 토지이용이 선택되게 된다. 본 모형을 통해 공간적으로 분포된 행위자의 운영을 기반으로 종합적인 토지이용 패턴을 분석하였다, 이를 통해 토지이용 결정에 영향을 주는 인자를 추정하여 통합홍수관리 목적에 맞는 관리 대책의 결정 및 설계를 가능토록 하였다.

최근 비점오염원 부하의 심각성이 알려지면서 4대강 유역을 중심으로 비점오염원의 조사 및 관리를 위한 대책 마련과 제도관 관리방안이 모색되고 있다. 이중 낙동강 유역은 총 면적 약 $23,384km^2$로 국토 전체 면적의 약 1/4을 차지하고 있지만 연평균 강수량은 1,186mm로 4대강 수계 중 가장 적어 갈수기에 자연 하천유량의 부족 및 유역외 지역에서의 공업용수 사용으로 낙동강하류의 유량감소를 초래하여 수질악화와 생태계 파괴가 심화되고 있는 상황에서 비점오염물질로 인해 그 피해가 가중되고 있다. 이에 본 연구에서는 도시지역, 도로, 농경지, 토양침식물, 축사유출물, 대기강하물 등 광범위한 지역에서 강우 유출수와 함께 배출되는 비점오염물질을 처리하기 위하여 낙동강 수계내 대구 달성 소유역에 시범적으로 설치 운영중인 저감시설(CDS)의 수질 및 유량 모니터링 자료를 이용하여 대상유역의 강우-유출 특성 및 오염부하량 특성을 살펴보고, 전체유역의 유출발생량과 비점오염원 저감시설의 유입량 대비 처리 효율을 분석함으로써 오염부하량 발생 및 저감효율에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 강우-유출 및 수질 모니터링 자료를 이용하여 모형(XP-SWMM)의 검보정을 실시하여 모델링 매개변수를 조정하였고, 강우-유출해석을 실시하여 대상유역의 년간 유출특성 및 비점 오염원 저감시설의 년간 오염부하량 저감율을 분석하였다.

국지강수로 발생하는 홍수사상을 예측하기 위해서 국내외적으로 레이더 강수량을 활용하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 레이더 강수량을 이용하는 주된 목적은 레이더 강수량이 제공하는 강수량의 공간 분포를 최대한 활용하여 단기홍수를 효과적으로 예측하자는데 있다. 레이더 강수량이 강수의 시공간적 특성을 잘 묘사할 수 있는 반면에 강우량에 대한 신뢰성은 의문에 여지가 있다. 이를 위해 다양한 방법을 통해 강우량을 보정하고자 하는 연구가 진행되고 있으나 시공간적 정보를 손실시키지 않고 동시에 강우량의 편차를 보정하는 기술의 발전은 그다지 만족스럽지 않다. 일반적으로 사용되는 지상강수와 지상강수지점의 해당하는 레이더 강수량의 비율을 일괄적으로 모든 격자에 적용하는 GR 공식이 주로 이용되고 있다. 이런 경우 레이더 자료의 공간적 정보의 손실되는 단점이 있다. 이러한 점을 보완하기 위해서 조건부합성 방법이라는 기법을 이용하여 레이더강수의 공간적 특성을 그대로 유지하면서 지점강수량 수준의 분산을 회복하도록 모형을 구성하여 이용하고 있다. 조건부합성 방법에서는 일반적으로 크리깅 방법을 통해 레이더강수와 지점강수량을 공간 분포시켜 사용하게 되는데 이런 경우 Variogram을 추정하는 데 있어서 어려움이 있다. 본 연구에서는 이러한 점을 보완하고자 지점강수량 및 레이더강수량에 대해서 공간분포를 실시할 수 있는 Harmonic Spline기법, Nearest Neighbor기법 등 다양한 Interpolation 기법을 활용한 새로운 조건부합성 기법을 개발하였다. 이를 국내 레이더 강수자료에 적용하여 모형에 대한 신뢰성 및 적합성을 평가하였다.