1982년 10월 21일 스페인에서 발생한 Tous 댐 붕괴 시 발생한 유출로 인하여 댐에서 5km 하류에 위치한 도시지역을 홍수파가 관통하면서 시간에 따라 변화되는 홍수파의 특성을 수치모형을 이용하여 분석하였다. 분석에 적용된 수치모형은 비구조적 2차원 유한체적법과 불연속 흐름을 모의하기 위해 시간과 공간상으로 1차 정확도를 가진 HLLC 기법을 적용한 모형이다. 본 연구에서는 도시지역의 침수현상을 두 가지 Case에 대해 구성하였으며, 모의결과를 침수흔적 자료 및 기존의 수치모의 결과와 비교하였다. 첫 번째 Case는 Mulet and Alcrudo(2004)에 의한 수치모의결과와의 비교를 통해 모형의 적용성 검증을 하였으며, 두 번째 Case는 도시 지역에서의 건물 투수여부에 따라 변화되는 홍수파의 흐름특성 및 지점별 최대 침수심을 모의하였을 경우이다. Case 1에서 모형의 검증결과 수치모형을 통해 계산된 지점별 수심변화는 비교적 잘 일치하는 결과를 얻었으며, Case 2의 경우 지점별 수심은 Case 1에 비해 다소 과소산정 되는 경향을 나타내었다.

일반적으로 가뭄은 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄의 유형 등으로 분류한다. 본 연구에서는 우리나라에 적합한 수문학적 가뭄 지수인 물가용지수(Water Availability Index)를 개발하였다. 또한 다각적인 가뭄평가를 위해 기상학적 가뭄의 평가할 수 있는 표준강수지수(Standard Precipitation Index)와 농업적 가뭄을 평가할 수 있는 토양수분지수(Soil Moisture Index) 그리고 개발한 물가용지수(Water Availability Index)를 지수의 가뭄에 대한 등급을 통일시키기 위해 새롭게 산정하였다. 또한 기상청에서 제시하고 있는 월간기상정보 자료를 이용하여 가뭄전망을 할 수 있는 기법을 개발하였다.

Rodriguez-Iturbe and Valdes(1979)가 제안한 지형형태학적 순간단위도(Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph, GIUH)는 미계측유역에서 지형인자만으로 단위도를 구할 수 있는 장점이 있으나 최고차 하천길이에 따라 단위도의 첨두가 민감하게 영향을 받는다. 그렇기 때문에 적절한 유역출구의 선정이 중요하다. 본 연구에서는 미계측 유역에서 GIUH를 사용하여 단위도를 산정하는 경우, 유역출구를 결정할 수 있는 기준을 제시하고자 한다. IHP 대표유역인 평창강의 상안미 유역에 대하여 유역출구에서부터 최고차 하천길이를 줄여가며 12개 지점을 선정하였으며 GIUH식과 간략식을 사용하여 각 지점에서의 단위도를 산정하였다. 그 결과 최고차 하천의 길이가 11.02km, 총 유하길이의 67%이상인 지점의 단위도는 일정한 첨두값을 주었다. 그러나 최고차 하천의 길이가 이보다 짧은 지점에서는 단위도의 첨두가 150%-3,000% 크게 산정되었다. 본 연구를 통해 미계측유역에서 GIUH를 적용할 때 적절한 유역출구를 결정할 수 있는 기준이 제시될 것이며, 이를 통해 GIUH 모형의 정확성이 향상될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 고해상도 위성영상의 자료를 비점오염원 분석에 적합한 SWAT모형에 적용할 수 있는 정밀토지이용도의 분류항목으로 설정하고 영상에서 추출 할 수 있는 정보를 효율적으로 이용하여 고해상도 위성영상의 활용성을 높이고자 하였다. 본 연구의 대상지역은 경안천 유역($260.54km^2$)으로 기상자료는 1998년부터 2008년 동안의 경안천유역 6개의 강우관측소 자료와 3개의 기상관측소 자료를 수집하여 구축하였다. 수질자료는 환경부 물환경정보시스템에서 제공하는 자료를 1999~2008년까지 구축하여 사용하였다. 점오염원자료는 경안, 오포, 매산 하수처리장의 1990~2007년까지의 일자료를 사용하였다. 또한 고해상도 위성영상(KOMPSAT-2)을 환경부의 토지피복분류체계와 현장조사를 통하여 토지이용분류 항목을 설정하고 스크린 디지타이징 방법을 통해 제작한 정밀토지이용도를 사용하였다. 정밀토지이용도를 SWAT 모형에 적용하여 분석 시 활용성을 평가하기 위해 30m 중해상도의 환경부 토지이용도와의 모형 결과를 비교하였다.

인공수로 내 효율적인 물 순환 시스템 운영을 위해서는 지속적인 유량공급을 통해 순환흐름을 유도하는 것이 매우 중요하다. 따라서 수로 내 적절한 유입부 위치를 결정하고 계획 유입유량에 따른 수질개선효과 및 물 순환주기를 분석하는 연구가 대두되고 있어, 모형을 통한 이론적인 예측 및 모형실험을 통한 검증이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 농도-pH 지표곡선을 이용하여 시간에 따른 수로 내 농도변화로 물 순환주기를 분석하였다. 수로 내 설치된 유입부에 평면상 위치변화를 주어 순환흐름에 적합한 유입부 위치를 제시할 수 있었으며, 농도변화가 없어지는 시점을 통해 최소 물 순환주기를 산정할 수 있었다.

홍수터의 관리와 하천복원사업의 계획에 있어서 하도 내 식생은 생태적, 심미적으로 매우 중요한 항목으로 인정받고 있다. 그러나 식생은 하천의 흐름저항을 크게 하여 유속이 감소하고 통수단면적 축소로 홍수 시 수위를 증가시키는 요인이 된다. 따라서 식생에 따른 조도계수의 변화와 흐름저항으로 인한 수리학적 특성을 이해하는 것은 하천복원에서 중요한 요소가 된다. 본 연구에서는 대상하천에 대하여 HEC-RAS모형과 연직2차원 수리해석 방법을 이용하여 각 밀도별 식생 후의 조도계수를 산정한 후, 홍수위에 안정한 밀도를 HEC-RAS모형으로 계산하여 제시하고, RMA-2모형을 이용하여 제시된 밀도에 대한 수리안정성을 추가적으로 검토하여 비교하였다.

본 연구는 암거흐름 8형식 중 Class-II군 즉, 암거 유입부가 잠수된 조건하에서 저류지 방류암거의 흐름 특성을 분석한 것으로서 유입부 수위가 저류지의 제방고를 넘지 않는 범위에서 저류지 방류암거 설계인자들의 관계를 분석하여 설계범위를 결정해 본 결과 암거의 직경과 유출부 초기수위의 변동은 유입부 수위의 변동에 큰 영향을 주었으며, 상대적으로 암거의 경사와 연장은 그 영향이 미미하였다. 또한 암거 흐름분류가 Class-II군 Type-2에 속하는 경우에는 암거 직경이 일정하여도 유입부의 수위가 변동되지 않으면서 적정 유출량을 방류시킬 수 있었으며, 암거 흐름분류가 Class-II군Type-3에 속하는 경우에는 유출부 수위변화에 따라 암거직경변화가 크게 나타났다.

기후변화에 의해 집중호우의 빈도 및 강도가 증가하고 지속적인 유역개발에 따른 토지이용의 증가는 토양침식 및 토사유출로 인한 재해 및 환경문제를 야기한다. 현재 광범위하게 사용되고 있는 토양침식량 산정기법은 대부분 대상유역내의 평균 토양침식량을 산출하는 총량적 개념의 경험식이므로 호우기간동안의 유역 침식/퇴적의 시 공간적 변화양상을 모의할 수 없다는 한계를 지니고 있다. 따라서 보다 합리적인 유역규모의 강우-유사-유출 메카니즘 해석을 위해서는 집중형(lumped) 모의기법을 대체하고 다양한 기상학적/지형학적 디지털 정보를 활용할 수 있는 물리적 기반의 분포형 모형이 요구된다. 본 연구에서는 사면의 지표 및 지표하 흐름을 고려한 유출모의 모듈과 단위수류력(Unit Stream Power)이론을 기반으로 유사유출 모의모듈을 결합한 분포형 강우-유사-유출 모형을 개발하고, 용담댐 상류부의 천천유역에 적용하여 개발된 모형의 재현성 평가를 수행하였다.

본 연구는 강우-유출모형을 이용하여 레이더 반사도(CAPPI)의 격자 크기에 따른 유출량 오차를 추정하여 적절한 레이더 격자망 크기를 알아보고자 한다. 현재 레이더 격자 크기의 선정 기준은 명확하게 결정되어 있지 않지만, 통상적으로 바람의 영향을 고려하여 격자크기를 4km ${\times}$ 4km를 선정하고 있다. 이런 격자 크기의 결정방법은 바람의 영향만을 고려하였기 때문에 수문학적 적용에 있어 한계점을 가지고 있다. 따라서 강우-유출모형인 SWAT을 이용하여 레이더 격자의 크기를 변화에 따른 유출량의 영향을 파악하고자 한다.

본 연구의 목적은 기후변화에 따른 홍수 취약성 평가 방법을 제안하고 미래 기후시나리오를 이용하여 국내 5대강 유역에 대해 홍수취약지역을 시 공간적으로 평가하는 데에 있다. 이에 현 기후상태의 홍수 취약성을 평가하고자 유역의 지형, 인문 사회 정보를 수집하였으며, 관측 기상, 수문자료와 수문모형 모의로부터 유역평균강수량 및 유역별 유출량을 산정하였다. 이상의 자료를 토대로 홍수와 관련된 취약성 지표를 선정 및 산정하여 현재 기후상태(1971~2000년)에서의 홍수취약성을 평가하였다. 또한 기후변화 영향을 고려하기 위해 3개의 온실가스배출시나리오를 기반으로 생산된 13GCMs 별 미래 기후시나리오 자료를 수집하였으며, 3개의 유출모형에 적용, 다수의 유출시나리오를 생산하여 현재 기후상태(1971~2000년) 대비 미래 세기간 S1(2011~2040년), S2(2041~2070년), S3(2071~2100년)의 홍수 취약성을 평가하였다. 현재 기후상태에 따른 홍수취약지역을 평가한 결과 대체로 한강 중 하류지역과 영 섬강 하류 지역에서 높게 나타났으며, 낙동강 중 상류유역은 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 또한 기후변화시나리오를 적용할 경우 취약지역의 공간적인 분포는 기준기간과 유사했으나, 대부분의 유역에서 심도는 증가할 것으로 나타났다. 특히 낙동강 권역에서 가장 크게 변할 것으로 분석되었는데 이는 하천의 적응능력이 작아 상대적으로 기상 수문지표의 변화에 더욱 민감하게 반응하는 것으로 판단된다.

본 연구에서는 지진해일의 전파 과정을 모의함에 있어 선형 천수방정식의 수치분산을 이용하는 기법이 아닌 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하는 유한차분기법을 제안하였다. 지배방적식과 차분식의 일치성을 해석하기 위해 이산화 오차를 확인하고, 수치해의 안정적 수렴여부를 판단하기 위해 Von neumann 안정성 해석을 수행하였다. 또한 기법의 정확성을 검증하기 위하여 Gauss 분포의 초기 자유수면변위를 갖는 문제에 적용하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해와 비교하였다. 그 결과 기존의 선형 천수방정식을 차분화한 수치모형에 비하여 정확한 결과를 제공하였고 분산보정기법을 이용한 수치모형과 동일한 정확도를 보였으나 본 수치모형을 이용했을 때 비교적 넓은 범위의 조건에서 정확도 높은 결과를 제공하였다.

국내 지진해일에 관한 연구는 범람 여부의 예측과 이에 대한 대비에 관하여 중점적으로 이루어지고 있다. 하지만 구조물에 직접적으로 피해를 주는 파력에 관한 연구는 거의 전무한 실정이다. 특히, 지진해일 1차 대피소는 지진해일 내습에 의한 파력에 대하여 안정하게 설계되어야 한다. 이를 연구하기 위한 방법으로 수리모형실험과 3D 모형을 이용한 수치모형실험의 두 가지 방법이 있으나 시간과 비용이 많이 소요되고 실제 지형에 적용하기에 곤란하다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 장파에 의한 파력식과 기존의 2D 수치모형을 이용하여 실용적으로 파력을 계산할 수 있는 방법을 제시하고, 이를 국내 무역항 중 하나인 동해항에 적용하였다.

This study presents velocities of bedload sediment transport in both longitudinal and lateral directions and applied in considering morphological change of straight open channel. The velocities of particle motion have obtained by considering the forces balance acting on particles on the bed between the drag, tangential component of the immersed weight of the particle, and Coulomb's resistive forces. Numerical profiles of particle motion velocities reveals good agreement in comparison between this study and Kovacs and Parker (1994). The evaluated velocities components of particle transport are get used to estimate bedload transport rate in considering morphological change of straight open channel. For the application, numerical solution is applied to laboratory experiment which shows very close solution profiles between this study and observed data of a self-formed straight channel.

홍수기 다목적댐 운영의 목적은 홍수조절용량을 최대한 이용하여 하류 주요 지점의 첨두홍수량을 저감시키거나, 계획홍수량을 초과하지 않도록 방류량과 방류시점을 조절함으로써 홍수 피해규모를 최소화하는 것이다. 본 연구에서는 홍수기 다목적댐 운영에서 다목적 최적화의 한 형태인 goal programming의 적용성을 검토하였다. 실제 강우사상을 이용하여 단일저수지 운영과 저수지 연계운영을 실시하였다. 단일 저수지 운영을 적용하기 위한 시험유역으로는 충주댐 유역을 선정하였고 저수지 연계운영을 적용하기 위한 시험유역으로는 안동댐과 임하댐 유역을 선정하였다. goal programming의 결과 분석을 위해 저수지 모의운영 모형인 HEC-5 모형의 결과와 비교, 분석하였다. goal programming을 이용할 경우 HEC-5 운영결과보다 안정적인 운영결과를 얻을 수 있었다. goal programming을 이용한 최적화 운영의 경우 전구간의 유입량을 알고 있다는 점에서 실제 저수지 운영과는 차이가 있다. 그러나 적절한 제약조건을 적용하고 홍수예경보를 이용하여 예보된 유입량을 활용하면 최적의 방류시점과 방류량을 산정하여 홍수기 다목적댐을 효율적으로 운영할 수 있으며 주요 지점의 홍수량도 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

가상수(假想水, Virtual Water)란 일정량의 농산물, 축산물, 공산품과 같은 생산품 혹은 서비스 제공에 필요한 물의 양을 뜻하는 것으로 1990년대 초반 Tony Allan 교수가 처음 제시하였다. 본 연구는 Chapagain and Hoekstra(2004)이 제시한 농축산물 및 공산품의 단위 가상수량 산정방법을 분석 및 적용하여 1998년부터 2007년까지 우리나라의 가상수 수출입량을 산정하였다. 또한 가상수 수출입을 국가간 정량화하는 방법론으로 물발자국(Water Footprint)이론을 이용하였다. 그리고 2006년 우리나라 농작물 생산량에 단위 가상수량을 적용하여 수자원장기종합계획(건설교통부, 2006)의 농업용수 수요량과 비교함으로써 단위 가상수 사용의 적절성을 검토하였다. 연구결과 현재 우리나라는 연평균 320억$m^3$의 가상수를 농축산물 및 공산품의 무역을 통하여 순수입하고 있으며 그 양은 지속적으로 증가추세를 보이고 있다. 생산되는 농작물의 가상수량과 농업용수 수요량의 차이는 약 6억$m^3$으로서 전체 수요량이 약 160억$m^3$인 점을 감안한다면 상대적으로 근소한 차이로서 본 연구에서 적용한 단위 가상수량 산정방법이 타당함을 입증하였다.

This study carried out hydraulic model test for water circulation system in Cheongna district as part of Incheon Free Economic Zone. Canal way project of Cheongna was planned to establish for environment-friendly water circulation system, improve quality of life and diversification of traffic through using boat as a water-friendly international business city. The navigation canal, There are two intake facility in central park and it can purify water 15,000$m^3$ per day. After purify, water move to 8 facility of water culture area which supplies water in canal way. This process called water circulation system in cheongna. Also, there are several flow induction machine in canal way except south-north way. Therefore, this study will verify about validity of water circulation system's safety through hydraulic model test.

New Zealand appears to be a water rich country; however there are considerable water allocation issues. Mostly these revolve around balancing environmental concerns with economic development. The largest economic sector is agriculture which currently utilizes around 80% of the allocated water and has considerable potential to increase in size. The resource management framework that New Zealand has developed over the past twenty years revolves around local decision-making and sustainable management principles. As the demands for water have grown there has been growing concern that this framework is inadequate to deal with the issues of declining water quantity and quality through agricultural intensification. In Canterbury, the region with the highest water allocation and demand, a new approach is being trialed. The Canterbury Water Management Strategy (CWMS) recognizes the need for: ecological restoration for past damage; infrastructure development for increased irrigation; and the need to link infrastructure with more efficient use of water by both existing and new water users. These three elements are recognized as having equal value. The CWMS builds on the local decision-making concept but is deliberately aimed at consensus building in order to remove expensive and adversarial resource management hearings. It is practical enough to recognize that economic development is needed but that it need not proceed in conflict with the environment, but rather can be a means towards environmental improvement.

To investigate the thermal properties of a water-retentive artificial turf system (W-ATS), we estimated hydrologic parameters including thermal conductivity, heat capacity, and surface albedo for both the W-ATS and natural grass. We used a model experiment to measure surface temperature and evaporation for both the W-ATS and natural grass. We found that the W-ATS had lower thermal conductivity than natural grass did, and it was difficult for the W-ATS to convey radiant heat to the ground. Compared to natural grass, the W-ATS also had lower heat capacity, which contributed to its larger variation in surface temperature: the W-ATS had higher surface temperatures during daytime and lower surface temperatures during nighttime. The albedo of the W-ATS was one-quarter that of natural grass, and reflected shortwave radiation from the W-ATS surface was lower than that from the surface of natural grass. These results indicate that the W-ATS caused the soil temperature to increase. Furthermore, evaporation from the W-ATS was one-quarter the value of evapotranspiration from natural grass.

Central and regional government agencies collaborate to monitor and report on the quality of New Zealand's groundwater resources. Measurements from around 1,100 water wells representing the main economic aquifers are collected each season and used to prepare regional or national reports on its state, and trends over time. New Zealand's groundwater quality is of a relatively high standard by international standards, but is influenced by human activities and can also be affected by naturally occurring degrading processes.

In this report, introduction will be made in 5 respects including hydrometry technology, hydrological simulation, hydrometeorological research, hydrological analysis, and operational forecasting.

This study suggests 'Eco-Efficient Water Infrastructure' as a breakthrough to the economically and ecologically challenged region; the Asia-Pacific. The study conceptualizes eco-efficient water infrastructure based on the understanding of eco-efficiency and variety of indicators for eco-efficient water infrastructure. Further, the guidelines for establishing national strategies for eco-efficient water infrastructure is introduced.

The water resources of the United States are increasingly at risk and the nation's water policy is in serious difficulty. Water resources protection laws primarily passed since 1950 often contradict water resources development laws passed before 1950. These contradictions complicate efficient and effective responses to the nation's water resources challenges including climate change, our aging infrastructures, changing population dynamics, drought, floods, wetlands and aquatic species loss, ecosystem restoration and many others. In addition, water law and policy determination, management and enforcement are so broadly distributed between, local, state and federal responsibilities that effective responses again are difficult. For example, at the national level alone, more than a dozen federal agencies have water resources responsibilities including resource development, resource assessment, and resource protection. They are presided over by six cabinet (Ministerial) departments, at least 13 congressional (parliamentarian) committees and 23 subcommittees, and are funded by five appropriations subcommittees. Lastly, good science and the public accountability associated with it are often overshadowed by political considerations at local, state and federal levels. The United States approach to solving water resources challenges is ad hoc - we address problems as they appear or as they merit political support rather than using good science to address our long term water resources needs.

This paper elaborates on difficulties when ones tried to apply domestically developed technology to other countries from both technical and sociological aspects. Next, the author proposes possible solutions to expand the applicability of domestic technology. The main one is breaking down a technology to smaller components so that anybody can clarify the applicability of each component. The author presents an example of this methodology to flood hazard mapping.

Generally in New Zealand there is plenty of regular rainfall replenishing our waterways. Water agencies currently operate over 3000 hydrological monitoring stations in New Zealand. Data from these stations enable scientists to develop a detailed understanding of the status of water resources to ensure that the water resources are managed in an effective and sustainable way.

The river technology of Japan was highly developed and achieved much result in flood protection, water use and the environment. Nowadays, the function which is requested to the river is changes because the society changes from growth to maturity. In this study, we suggest the functions of the river in the maturity society about future welfare, medical care and education based on field research of case study. In this research, we pay attention to the functions related with culture, one) function of healing, mental stress improvement and life, two) function of landscape, education and recreation. And this paper proposed the usage of the river where adopt to the times, a function and the value of "the river as the space". We made a questionnaire to 187 river managers, and 90% of answers wear positive for use the river as the medical aspect, health and the welfare. Furthermore, based on research result of hospitals and welfare facilities which used a river for their activities, we suggest to develop and use the river walk, to design a city and rivers as one, and to use many facilities which are located on river front more active, those are improve the new river functions.

The Taihu Basin is located in the east coast of China, where the threats of frequent floods have induced construction of massive, complex, hierarchical flood defense systems over the interconnected river networks. Digital modeling of flooding processes and quantitative damage assessment still remain challenging due to such complexity. The current research uses an integrated approach to meet this challenge by combining multiple types of models within a GIS platform. A new algorithm is introduced to simulate the impacts of the flood defense systems, especially the large number of polders, on floods distributions and damages.

분포형 수문모형은 컴퓨터 하드웨어의 급속한 발전과 GIS를 바탕으로 한 수문지리공간정보에의 접근성 및 활용성 증가에 따라 근래에 많은 발전을 이루게 되었다. 하지만 물리기반 분포형 수문모형은 입력자료 구축 및 모형구동에 많은 시간과 노력이 필요하며 수문자료가 불충분한 미계측 유역에서는 모형의 구축이 어렵다는 한계점을 지니고 있다. 이에 본 논문에서는 개념적 격자물수지 기법을 이용하여 집중형 수문모형의 자료구축의 간편성과 분포형 수문모형의 공간적 유출 해석 능력을 동시에 만족할 수 있는 그리고 격자기반 레이더강우자료를 활용할 수 있는 개념적-분포형 수문모형을 개발하였다. 본 수문모형은 GUI 환경으로 개발되었으며, GIS 전처리과정(pre-process) 및 유역의 지형자료 추출 기능을 탑재함으로 지형분석을 위해 GIS 상용 도구에 대한 의존성이 없는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이 모형의 적용성을 검토하기 위하여 내린천 유역을 대상으로 유출해석을 실시하였으며 그 결과 적용성이 있음을 확인할 수 있었다.

홍수 예 경보 및 강우-유출의 관계에 의한 홍수량 산정은 수자원 계획과 관리에 있어 중요한 요소라 할 수 있다. 이러한 강우-유출의 관계를 표현할 수 있는 모형은 최근 분포형 모형으로 발전하게 되었지만, 유역수문 모형의 비약적인 발전과는 다르게 강우자료는 점 강우량을 유역내 평균강우량으로 산정하는 것이 일반적이다. 그러나, 실제 유역에서 강우의 분포는 다양한 이동속도와 방향을 가지고 있기에 유역 내 평균강우량이 발생한다고 가정하기에는 어려운 상황이 많다. 본 연구에서는 격자로 분할된 섬진강 유역에 임의로 생성한 중앙집중형 강우와 2009년 7월 12일부터 2009년 7월 15일까지의 레이더 강우 자료를 실제 이동방향과 수직된 나머지 세 방향으로 각각 공간분포 시켰으며, 강우의 이동과 공간분포를 함께 고려할 수 있는 준분포형인 Modified Clark 방법으로 유출량을 모의하였다. 실측된 유출량 및 강우이동에 대하여 모형을 검 보정한 후 직각된 4방향성으로 강우를 이동시켜 유역출구의 홍수량 변화를 비교 분석하였다. 그 결과 강우이동형태에 따라 첨두유량이 변화함을 알 수 있었으며, 가상의 이동강우 및 레이더 강우가 하류에서 상류로의 이동보다 상류에서 하류로 이동하는 특성이 유역출구에서의 첨두유량이 크고 지체시간을 지속시킴을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 강우이동 특성을 고려할 수 있는 레이더 강우를 이용함으로써 홍수 유출특성의 변화 정도에 대한 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 기대한다.

분포형 강우-유출모형의 모의결과는 지형, 토지피복 및 토양 특성에 영향을 받는다. 그 중에서 지형과 관련하여 하도에 위치한 셀의 경사는 첨두 유출량의 도달시간과 매우 밀접한 관계가 있다. 분포형 강우-유출모형에서 하도의 지형적 특성은 모든 하도 셀마다 입력되어야 하는데 셀이 위치한 지점별로 실제 하천측량을 통해 입력하는 것이 가장 정확한 방법일 수 있으나 시간과 많은 비용이 소요되므로 DEM(Digital Elevation Model)으로부터 산정된 경사 값을 주로 적용한다. 본 연구에서는 충주댐유역의 2006~2008년 수립된 13개 하천의 하천정비기본계획을 참고하여 1,100개 횡단측점에 대한 하상경사를 구축하고 유역의 흐름경로길이와의 관계를 분석함으로서 분포형 강우-유출모형의 하상경사를 적용할 수 있는 산정공식을 개발하였다. 4개 강우사상에 대하여 적용하여 DEM으로부터 산정된 경사를 적용한 경우와 비교한 결과 첨두유량이 증가하고 첨두유출 발생시간이 단축되는 결과를 나타내었다.

최근 기후변화로 인한 지구온난화, 엘니뇨 및 라니냐 등의 현상은 과거에 경험하지 못했던 기상재해를 유발시키고 있으며, 피해규모가 전 세계적으로 매년 증가하고 있는 추세이다. 이는 기후변화가 국지적이 아닌 전지구적인 형태로 발생하는 것으로 볼 수 있으며, 이를 고려한 수자원 영향 평가를 위해서는 인접 국가들과의 연계분석이 우선적으로 이루어져야 한다. 일찍이 국내에서는 국가규모의 수문해석에 대한 필요성이 제기되어 왔으나, 국외 지역의 지형특성 및 기상조건에 대한 자료 획득과 전구수문해석이 가능한 적정 수문모형활용의 어려움으로 그동안 등한시되어왔다. 이에 본 연구에서는 국가 규모의 유출해석에 필요한 전지구 자료를 구축하고 자료의 가용성을 판단하기위해 국내를 대상으로 유출해석을 수행하여 모의 결과의 정확도를 평가하였다. 모의를 위해 전세계적으로 국가규모의 해석에 있어 적용성이 검증된 지표수문해석모형을 활용하였으며, 관측유량 대비 모의유량의 정확도를 평가한 결과 일별 유출해석 시 정확도가 매우 저조한 것으로 나타났으나, 기간별(10일 및 월별 등) 분석 에서는 신뢰할 만한 결과를 도출할 수 있었다. 따라서 전지구 자료를 활용하여 국외 수문해석을 수행할 경우 사전에 자료 품질에 대한 충분한 검토가 있어야 할 것이며, 기간별 수문해석을 통해 모의 결과를 활용하는 것이 적절하다고 판단된다.

토양침식은 농경지 면적의 감소 및 사태 유발, 토사의 하천 유입으로 인한 생태계 교란 및 오염물질 확산 등의 피해를 야기시킨다. 토양침식을 유발하는 가장 큰 인자는 일반적으로 강우로 알려져 있으며, 연구대상 지역의 토양침식량을 산정하기 위해서는 강우침식인자를 추정하는 과정을 거치게 된다. 이와 관련하여 정필균(1983), 박정환 등(2000)은 각각 1980년, 1996년 이전의 강우자료를 이용하여 우리나라 강우침식인자를 제시한 바 있으나, 기상청에서 제공하는 1시간 단위 강우량으로 30분 최대 강우강도를 추정하는 것이 제한되어, 근래에 들어서는 연강수량을 이용하여 강우침식인자를 산정할 수 있는 국외 추정식을 적용하는 연구사례가 늘고 있다. 본 연구는 기상청에서 제공하는 1시간 단위 강우자료를 바탕으로 각 호우사상별 30분 최대 강우강도를 추정하여 보다 정확한 연강우침식인자를 산출하기 위한 것으로서 강우의 스케일 성질을 이용하였다. 속초 지점의 2007년 강우자료를 바탕으로 각 호우사상의 1시간 최대 강우량을 하향스케일링 하여 30분 최대 강우강도를 산출하여 강우침식인자를 산정한 결과, 기존의 $EI_{30}$와 $EI_{60}$의 상관관계식 및 연강수량을 이용한 추정방법보다 더 합리적임을 알 수 있었다.

일반적으로 설계홍수량은 강우빈도 해석으로 설계강우량을 결정하고 이를 유역유출모형에 적용하여 계산된 유출량을 정상류모의를 통하여 산정하게 된다. 이러한 기존의 설계홍수량 산정방법은 설계강우량 산정에 있어 임의성을 포함하게 된다. 따라서 본 연구에서는 대상 하천 구간의 실측 수위자료를 사용하여 홍수량을 산정하는 방법을 제시하고자 한다. 분석대상 자료로서 남한강 여주지점의 실측 시유량을 선정하였으며 충주댐 완공 이후인 1988년부터 2007년까지의 기간을 대상으로 하였다. 빈도해석을 위한 분석 자료군을 연최대치 계열과 POT(Peaks Over Threshold) 계열의 두 가지 그룹으로 추출하여 홍수량을 추정하였다. 연최대치 계열 분석 결과 Weibull 분포를 적절한 분포형으로 선정하였으며 부분시계열 POT 빈도해석을 수집자료 전체와 기간을 전, 후 10년씩 나눈 세 그룹으로 나누어 수행하였다. 빈도별 확률홍수량 추정 결과 연최대치 계열을 사용한 결과가 부분시계열 POT 방법을 사용한 결과보다 크게 산정되었으며 자료 전체 기간에 대한 POT 빈도해석 결과보다 최근 10년간의 자료를 사용한 결과가 더 크게 나타나 홍수량의 증가 경향을 확인 할 수 있었다.

본 연구는 낙동강 중류 지역의 경북 구미시, 경북 왜관읍, 경북 성주군과 하류 지역의 경남 함안군, 창원시 북면과 대산면, 김해시 생림면의 하성충적층 내 지하수와 낙동강물의 연관성을 파악하였다. 중류와 하류지역에서 하성충적층의 주 대수층(모래자갈층)의 두께는 10m 내외로서 공간적으로 큰 차이를 보이지는 않는다. 하성충적층의 수리전도도는 $10^{-5}{\sim}10^{-3}$m/sec를 나타낸다. 하성충적층의 지하수위는 지역에 따라 해수면 기준으로 1.40~11.5m에서 변동하며, 지하수위와 낙동강 수위는 높은 상관성을 보인다. 지하수와 낙동강물의 화학분석 결과, 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 염소, 규산, 중탄산, 망간, 철과 같은 무기성분의 농도는 지하수에서 더 높게 나타나고 있으나, 질산염의 농도는 낙동강물에서 더 높게 나타난다. 지하수내의 유기물질의 농도는 계절에 관계없이 비교적 일정하나, 낙동강물의 유기물질 농도는 우기보다 건기에 더 높은 경향성을 보이고 있다. 이러한 연구결과는 4대강 살리기 사업이나 하천주변지역의 수자원 개발에 활용될 수 있을 것이다.

식재된 하도의 흐름 해석을 위하여 많은 연구자들이 모형을 제시하였지만 이들 연구는 주로 균일한 형태를 갖는 수로의 실험자료를 활용하여 검증되었다. 자연하천의 경우 하도는 복잡한 형태를 보이고 동시에 식생위치, 밀도 등이 다양하여 흐름 또한 매우 복잡하다. 이러한 자연하도에서 유량을 정확히 예측하는 것은 매우 어려우며 이러한 이유로 식생이 존재하는 자연하도의 실측자료에 대하여 검증이 필요하다. 본 연구에서는 Mertens와 Nuding의 방법을 활용하여 주수로와 홍수터 그리고 식생구역과 비식생구역 사이의 운동량 교환에 의한 흐름저항을 산정하고, Darcy-Weisbach식을 이용하여 분할단면 별 유속을 계산하였다. 계산된 유속으로부터 분할단면의 유량을 계산하고 이들의 총합으로 전단면의 유량을 산정하였다. 독일의 도시하천인 Enz강 4개 단면에 대하여 두가지 방법에 의해 수위에 따른 유량을 계산하고 실측 유량과 비교하였다. 비교결과 모든 단면에서 Nuding 방법이 Mertens의 방법보다 유량을 크게 산정하고 있음을 확인하였다. 이는 식생구역과 비식생구역 사이에서 운동량 교환이 발생하는 폭이 크면 클수록 경계면에서의 마찰은 증가하게 되는데 Nuding 방법이 Mertens방법보다 운동량 교환 폭을 상대적으로 작게 산정하여 경계면의 마찰 또한 작게 산정한 결과로 판단된다. 복단면의 홍수터에 식생이 존재하는 경우에는 Nuding방법이, 복단면 형태이더라도 식생이 호안에 존재하거나 단단면의 제방에 식생이 존재하는 경우에는 Mertens방법에 의해 계산된 유량이 실측유량과 비교적 일치하는 것으로 나타났다.

RMA-2, Telemac-2D, River2D 등 기존의 대부분 국내외 상용모형에서는 내부 경계인 하천구조물과 외부 경계인 측벽에서의 경계조건을 활동조건(slip condition)으로 가정하여 흐름장을 계산하였다. 그러나 실제로 벽면에서는 마찰력에 의해 흐름이 존재하지 않는 무활조건(no slip condition)이 물리적으로 타당하다. 따라서 본 연구에서는 내부구조물인 교각이 존재하는 영역에서의 수평 2차원 유속분포를 구하기 위해 천수방정식을 Galerkin법과 Newton-Raphson법에 의해 이산화한 수치모형을 개발하였다. Yulistiyanto 등(1998)이 수치모의 및 수리실험에 사용한 조건을 채택하여 벽면에서의 접선방향 유속이 존재하는 활동조건과 벽면에서 유속이 없는 무활조건을 부여하고 교각을 포함한 수로에서 유속, 수위 및 전단분포를 해석하였다. 활동경계조건을 적용한 경우 교각 표면을 따라 큰 유속이 분포하고 후면에서도 관성력에 의해 흐름방향 유속이 두드러지게 나타났으나 무활조건을 적용한 경우 교각 후면에서 와가 형성되고 후류현상이 두드러지게 나타났다. 무활조건을 적용한 경우 교각 전면부에서는 선수파(bow wave)가 4 cm정도 높게 나타났으며 교각 측면부에서는 2 cm 높게 나타났다. 반면 교각 후면에서는 후류의 영향으로 수면이 2 cm 낮게 분포하였다. 교각부에 작용하는 전단력을 분석한 결과 무활조건을 적용한 경우가 활동조건을 적용한 경우에 비해 최대 6배 높은 전단력이 나타났다.

국내 외에서 범용으로 사용되는 2차원 흐름모형은 모든 하천의 흐름을 자연스럽게 모의할 수 있는 것은 아니다. 하천의 수위가 수량의 변화와 함께 상 하로 변하면서도 동시에 단면의 형상에 따라 좌 우 물가의 경계도 변하게 되지만, 수치모의를 위한 2차원 고정망의 사용으로 흐름영역에 대한 정확한 반영이 어렵게 된다. 그러나 최근 흐름경계의 변화를 반영하기 위한 마름/젖음 해석기법에 관한 연구를 통해 이러한 문제를 극복할 수 있다. 2차원 유한요소모형이 가지는 또 다른 문제는 하천흐름에 대한 수치모의를 수행하기 위해 필요한 초기조건으로 인한 문제이다. 모형에 사용되는 초기수위는 일반적으로 일정한 수위를 사용하게 되는데, 이와 같은 초기수위 값의 사용은 하류단의 경계수위가 하천의 상류구간 하상고보다 낮을 경우 원활한 모형의 모의를 위해 초기수위를 모든 하상고보다 높게 주어야 한다. 실제 흐름상태가 그대로 반영되지 않는 비물리적인 상태에서 모형의 계산이 수행되게 된다. 본 논문에서는 2차원 유한요소모형의 초기수위를 고정값이 아니라 실제 하상고로 인해 발생 가능한 하천의 수면을 초기수위 자료로 사용하고자 하며, 이를 위해 2차원 하도망에서 1차원 하도자료를 추출할 수 있는 연계모듈을 개발하였다. 이를 통해 구축된 1차원 하도자료로부터 1차원 모의를 수행하여 그 결과를 2차원 모형의 초기수위로 사용하였다. 이에 대한 적용성을 살펴보기 위해 직사각형 가상하도에 적용하여 모형의 결과를 검토하였다.

지형이 불규칙한 자연하천에 대해 2차원 격자를 구성할 경우, 사각형 격자만을 사용한다면 지류와 본류의 합류부분에서 격자의 처리가 어려운 문제가 발생할 수 있으며, 삼각형 격자만을 사용하여 지형을 처리한다면 격자수가 많아져 계산시간이 다소 많이 소요되는 어려움이 존재할 수 있다. 혼합격자의 적용이 가능하다면 이러한 어려움은 어느정도 극복할 수 있다. 본 연구에서는 1차정확도 기법인 HLLC 기법을 적용하고, 지형이 복잡한 자연하천에 대한 격자처리의 유연성을 위해 삼각형 및 사각형 격자 그리고 이 두 격자가 혼용된 혼합격자의 적용이 가능한 2차원 유한체적모형을 개발하였다. 그리고 개발모형을 수리모형 실험을 통해 얻어진 실험자료가 존재하는 실험하도 및 실제 자연하천에서의 댐 붕괴에 대해 적용하여 결과를 비교하였다.

하천복원설계 절차에 따라 현상태의 유역통합관리 대안 적용 전후에 대한 수리학적 특성을 저수량과 평수량에 대해 HEC-RAS 모형과 RMA2 모형을 이용하여 분석하였으며, 기본적인 수리모형의 계산결과를 바탕으로 목감천 하천설계 구간 4.5 km에 대해 하천의 수리 수문학적 분석을 수행하였다. 그리고 목감천에서의 지배유량을 산정하여 Rosgen의 하천분류법에 의해 하천형태를 분류한 후 경험식에 의한 하천복원설계를 수행하였다. 즉, 하천형태의 분류에 따라 하도 평면형 결정 및 하상경사 예측, 경험식에 의한 하도 단면 및 하상경사의 결정, 사행파장에 의한 여울의 위치를 각각 결정하였다. 목감천 하천복원 설계를 위한 구체적인 상세설계안을 마련하기 위하여 하천복원설계에 필요한 하도 평면형, 하도 종단형, 하도 단면형을 결정하였으며, 상세 설계의 기초자료로 활용한다.

댐붕괴파 (dam-break flow)나 지진해일에 의해 발생하는 undular bore와 충격파 (shock) 현상을 동수압 및 분산효과를 고려하여 수치모의를 수행하였다. 완전비선형 Boussinesq-type equations 모형을 이용하여, 동수압 및 분산 효과를 고려하였다. 방정식은 4차 정확도의 유한체적법을 이용하여 해석하였고, 시간적으로도 4차정확도의 기법을 이용하여 고차미분항에 대한 수치분산을 억제하였다. 다양한 경우의 1차원과 2차원 공간에서의 수치모의를 수행하고 검증을 수행하였다. 그 결과, 완전비선형 Boussinesq-type equations 모형은 천수방정식 (shallow water equations) 기반의 모형에서 재현이 불가능한 undular bore 등을 재현 하는 등, 전반적으로 천수방정식 기반의 모형 보다 물리적으로도 타당하고 정량적으로도 실험결과와 잘 일치하는 경향을 보였다. 즉, 댐붕괴파나 지진해일 등에 의한 범람 모의에 있어 동수압과 분산 효과의 중요성이 공학적으로도 매우 중요한 고려사항 임이 나타났다.

본 연구에서는 ${\sigma}$-좌표계를 기반으로 하는 3차원의 이송확산 모형과 depth-integrated eddy simulation 모형을 결합한 효율적인 3차원 근역 (near-field) 해석모형을 제시하였다. 흐름 모형은 Boussinesq-type equations과 stochastic backscatter model을 기본으로 하고 있다. 이 흐름 모형은 수면의 변화와 바닥으로부터 발생하는 전단력과 파랑의 유동으로부터 발행하는 수심방향의 유속분포를 예측할 수 있다. 이와 같은 흐름 정보를 3차원 ${\sigma}$-좌표계의 이송확산모형에 제공하고 scalar의 이송과 확산에 대한 거동을 계산한다. 기본적인 이송과 이송-확산에 대한 검증 및 개수로에서 정량적 검증과 정성적 검증을 수행하였다. 전반적으로 타당한 결과가 도출되어 모형의 적합성이 있음을 확인하였다.

하천의 수위와 유량에 대한 정확한 정보는 이수, 치수와 같은 수자원 관리에 있어서 가장 기본적인 기초자료가 된다. 하천 수위와 유량 자료를 확보하기 위한 지속적인 직접 계측 방법은 많은 시간과 비용이 소모되며, 홍수 시에는 위험성이 존재하여 자료 확보가 불가능하다. 따라서 수치모형을 이용한 수위-유량 자료의 예측과 활용이 필요하며, 2차원 수치모형의 경계조건을 설정할 경우에도 활용할 필요성이 있다. 본 연구에서는 복단면 개수로 및 불규칙한 하상을 보이는 횡단면 상에서의 단위유량 예측을 위한 유한요소모형을 개발한다. 지배방정식은 Wark 등 (1990)이 제시한 운동량방정식을 이용하며, 단면형상과 Manning 조도계수, 그리고 수위를 알면, 결과적으로 흐름방향 단위유량의 횡방향 분포를 얻을 수 있다. 개발된 모형의 검증을 위해 실측 자료와 비교하며, 또한 Darcy-Weisbach 마찰계수를 이용하는 Darby와 Thorne (1996)의 모형 결과와도 비교한다. 검증된 모형의 알고리즘을 2차원 모형의 상류단 경계조건 설정에 활용하여, 절점별 유입유량을 차등분배 시켰을 때와 그렇지 못했을 때의 결과를 비교한다. 또한 수위를 경계조건으로 입력하였을 때 개발 모형을 활용하여 유입유량을 예측하는 활용방안을 제시한다.

두 가지 어류 이동용 여수로 설계안에 대하여 유한요소법 기반의 레블�V 기법을 이용하여 흐름을 모의하고 적용성을 검토하였다. 첫 번째 설계안은 저수지에서 여수로로 직각 형태의 유입부를 가지고 있으며, 두 번째 설계안은 부드러운 곡면 형태의 유입부를 가지고 있다. 수치해석 결과를 자유수면의 위치, 압력분포 등의 특성을 중심으로 여수로 수리모형 실험 결과와 비교하였다. 그 결과, 직각 형태의 유입부를 갖는 설계안의 경우, 유입부의 응력분포의 영향으로, 평탄하지 않은 자유수면형과 압력분포를 보이는 것을 관찰할 수 있었다. 반면에 곡선형태의 유입부를 갖는 여수로의 경우에는 수면형과 압력분포에서 완만한 변화를 보이는 것이 관측되었다. 여수로 정상부에서 대기압보다 작은 부압의 분포는 두 가지 설계안 모두 비슷한 분포를 보였다. 여수로의 출구부에서는 측면부에서는 와류의 영향으로 인하여 수면의 상승을 관찰할 수 있었다. 결론으로서 곡면 유입부 형태의 여수로가 완만한 천이역을 갖고 있으며, 어류이동측면에서 유리함을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 한강제방 취약구간인 성산대교와 잠실철교 부근 지역에 대한 홍수범람을 수치모의 하였다. 제방 취약지역은 한강 하천정비기본계획(2002)과 대학과 연계한 하천관리에 관한 연구용역(2단계 4차년)에 제시된 홍수위와 기존 제방의 높이를 비교하여 산정하였다. 범람모의를 위해 HEC-RAS 부정류 해석을 통해 경계조건을 산정하고, 상용 수치모형인 FLUMEN을 이용하여 한강제방의 취약지역에 대한 범람을 모의하고 적용성을 검토하였다.

본 연구에서는 만곡하천에서 본류와 지류의 합류각에 따른 수치모의 결과를 이용하여 합류부에서의 유속변화와 수위변화를 분석하는데 목적이 있다. 적용대상지역은 조양강과 용탄천 합류부로서, 만곡하천에 지류가 합류하며 유속과 수위가 변하는 지역이다. 합류부에서 지형변화에 따른 합류부에서의 유속과 수위 변화를 알아보기 위하여 본류와 지류가 합류되는 부분의 합류각 변화에 따른 수치모의를 실시하였다. 자연형 하천에 가까운 수치모의를 위하여 조양강과 용탄천의 관측값(유량 및 수위 자료)을 적용하여 수치모의를 실시하였다.

본 연구에서는 단일 부유식방파제의 소파성능을 알아보기 위해 CADMAS-SURF를 이용한 수치모형실험을 실시하였다. 부유식방파제는 단일 직사각형으로 구성하여 동일 형상의 수중방파제가 배치된 경우와 부유식방파제와 수중방파제가 동시에 배치된 경우의 소파성능을 비교하였다. 소파 성능을 평가하는 지표로써 투과계수 및 반사계수를 산정하여 이를 파형경사에 대하여 검토하였다.

홍수기 호우로 인한 피해는 대부분 하천구역에서 발생되며, 이러한 피해는 인간에게 직 간접적으로 영향을 미치게 된다. 자연 상태의 하천형상은 대부분 호우로 인한 홍수로 인해 자연스럽게 만들어지게 되며, 대부분 사행하천의 형태를 띠게 된다. 사행하천에서의 흐름의 기하학적 특성은 성장이나 사멸, 또는 두 가지 모두의 형태를 보인다. 사행하천에서의 흐름 및 유속 분포는 하천제방 보호, 주운, 취수, 그리고 유사 이동 및 퇴적 패턴과 관련하여 실용적인 관점에서 연구하여야 하는 하천수리학에서는 매우 중요한 주제이다. 그리고 사행하천은 특히 만곡부가 교호적으로 나타나는 곳에서의 흐름구조가 매우 복잡하다. 이러한 사행하천에서는 회전방향이 교호적으로 바뀌는 나선형의 흐름(2차류)이 3차원적으로 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 사행하천이 많은 국내 하천특성을 고려하여, 하천 만곡부에서의 흐름특성을 분석하고자 하였으며 2차원 CCHE2D 와 3차원 FLOW3D 모형을 적용하였으며 가상 하도에 대하여 수리모형 실험의 실측치와 비교하여 모형의 정확성과 안정성을 검증하였다. 그리고 남강댐 하류에 대하여 만곡부의 흐름특성(유속 분포 및 최대유속경로, 수위분포, 2차류 거동, 편수위, 전단응력 분포 등)을 분석함으로써, 하천 만곡부에서의 수리적 특성을 보다 정확하게 제시하고자 한다. 모의 분석결과 동일 하도에 대하여 유량을 변동시킬 경우, 유량이 증가할수록 만곡부에서의 수리영향이 더욱 뚜렷해짐을 알 수 있었고 2차원 모형보다 3차원모형의 결과의 정확도가 더 높은 것으로 분석되었다. 곡률반경이 1,300~1,600 정도인 실제하천에 적용한 결과, 수위의 경우 2차원 결과가 3차원 결과보다 최대 3%정도 수위가 높은 것으로 나타났으며, 또한, 상관계수가 평균 0.91의 값을 보이고 있어 2차원모형과 3차원모형의 결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 분석되었다. 흐름 분석을 통해서 만곡부에서의 최대유속은 최정점(apex)에서 보다는 오히려 최정점 이전 하도의 내측에서 발생하였으며, 정점에서의 종단유속은 감소하지만 횡단유속은 오히려 크게 증가하는 경향을 보이고 있었다. 따라서 하천설계시 사행하천의 제방 안정성 확보를 위하여 종단유속 뿐만 아니라 횡단유속 또한 고려할 필요가 있음을 확인하였다. 또한 남강댐 하류 만곡부에서의 내측 및 외측의 수위를 분석한 결과, 제방 외측의 수위가 평균수위에 비해 최대 약 37cm정도 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 만곡부에 대한 하천제방설계시 좌, 우안의 여유고를 일률적으로 적용하기 보다는 만곡에 따른 흐름특성을 분석하여 설계에 적용하여야 안정성 및 경제성을 동시에 확보할 수 있을 것으로 사료된다.

최근 들어 이상 강우 현상으로 인한 기록적인 집중 강우와 더불어 토지 이용 변화로 인해 탁수의 발생 빈도가 증가하고 있다. 강우 유출로 유입한 탁수는 저수지 내 장기간 체류하면서 하류 하천의 수질 및 수생태계 뿐만 아니라 저수지 내부의 영양단계에도 많은 영향을 준다. 특히, 성층화된 저수지의 경우 높은 영양염류 농도를 포함한 탁수는 밀도류 거동 특성을 보이면서 수평 및 수직 혼합 과정을 거치면서 국부적인 부영양화 현상과 조류의 수화 현상의 원인이 되고 있다. 따라서 대형 저수지의 수질관리에 있어 하천 유입 탁수의 밀도류 해석, 저수지의 수온 성층 구조 변화, 부유입자의 동력학적 해석이 중요한 요소로 부각되어 왔다. 본 연구에서는 소양호를 연구 대상 지역으로 선정하여 2005년과 2007년 수문 사상을 바탕으로 2차원 횡방향 수치 모형을 구축하였다. 수치모형을 통해 수온 성층 구조의 재현성을 확인하였으며, 다양한 탁수 거동 모형을 구축하여 적용성을 평가하였다. 유입수의 SS(Suspended Solid)를 단일 입경으로 가정한 TM-1 모형, SS의 입경분포에 따라 3개의 그룹(SSi)으로 구분한 TM-2 모형, 3개 그룹을 포함하면서 저수지내 탁수 장기화로 인한 탁수 저감 효과를 1차 반응상수로 매개 변수화(유기물 함량($a_0$) ${\times}$ 분해속도(${\lambda}_a$))하여 수정된 지배방정식을 적용한 TM-3 모형을 사용하였다. 각각의 탁수 거동 모형은 2005년과 2007년 수문 조건에서 수온 성층 구조를 잘 재현하였다. TM-1 모형과 TM-2 모형을 비교해보면, 탁수 중심축의 최고 탁도에 대한 예측 성능은 TM-2 모형이 우수한 결과를 나타냈었다. 하지만, 장기 탁수 모의 시 저수지 수중 잔류 SS가 지속적으로 높게 나타나 중층 탁도를 과대평가하는 경향을 보였다. TM-3 모형이 TM-2 모형에 비해 수심별 탁도 분포에 대한 중심축 탁도가 저평가되는 경향을 보였지만 저수지 내 잔류 탁도에 대한 영향 부분에서는 개선된 결과를 나타내었다. 본 연구 결과는 저수지 탁수 밀도류 해석 및 운영 시스템에 활용 될 수 있으며, 선택 취수 설비 등의 수리 구조물의 영향 평가에 활용할 수 있다.

지역기후모델 RegCM3 이용하여 역학적 상세화 이중둥지격자체계를 구축하고 관측, ECHO-G/S의 20C3M 및 SRES A2 시나리오를 이용하여 동아시아(60km 분해능)와 한반도(20km 분해능)에 대한 현재 및 미래 (1971-2100, 130년)의 기후변화 시나리오 자료를 생산하여 구축하였다. 현재 1971-2000년 기간 동안 상세화된 기온은 관측에 대해 저온 편의와 여름 강수는 건조 편의가 나타나는 계통오차가 있으나, 상세화된 자료는 한반도의 지형적 특성이 잘 반영되었고 관측의 월별, 계절별 변동성을 유사하게 모의하는 등 재분석 자료를 성공적으로 상세화한 것으로 판단된다. 미래 100년(2001-2100년)에 대해 전반기(2021-2050) 및 후반기(2070-2099)의 시나리오기후변동을 분석한 결과, 상세화된 지역별, 계절별, 연도별 기온 상승의 시 공간적 분포를 잘 보여주며, 기온상승(전반기: 동아시아지역~$1.8^{\circ}C$, 남한~$1.6^{\circ}C$, 후반기: 동아시아지역~$4.7^{\circ}C$, 남한~$4.6^{\circ}C$)에 의한 대기 중 수증기 함유량 증가와 여름 몬순의 강화로 전계절에 대해 강수량(전반기: 동아시아~10.5%, 남한~6.7%, 후반기: 동아시아~20.1%, 남한~31.9%)이 증가할 것으로 전망되었다. 수문기상 변화를 살펴보면, 미래 후반기에 남한은 $4.6^{\circ}C$가 상승하여 적설깊이는 5.3mm(-92.3%)가 감소할 것이고, 강수량의 연변동성을 크나 전체적으로 증가할 것이며, 토양수분, 증발산 또한 강수량 증가와 연관되어 증가할 것으로 전망되었다. 이렇게 ECHO-G/S SRES A2 시나리오를 기반으로 하여 역학적으로 상세화된 시나리오는 통계적으로 상세화된 시나리오 결과와 비교 검증함으로써 다중모델기법에 의해 불확실성을 제시함으로써 수문기상변화 예측을 위한 신뢰성 있는 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 지구온난화, 엘니뇨 및 라니냐 등 지구환경 변화에 따른 기후변화의 영향으로 지구상의 많은 지역에서 집중호우가 발생하고 있으며 우리나라도 예외 없이 매년 되풀이되고 있다. 이로 인해 발생하는 홍수피해를 경감하기 위해서 홍수조절용 다목적 댐 건설과 같은 구조적 대책과 홍수를 사전에 예측할 수 있는 홍수예경보 시스템 구축과 같은 비구조적 대책의 마련이 필요하다. 일반적인 홍수예경보 시스템은 강우 관측치를 강우-유출 모형 및 수리해석 모형의 입력 자료로 하여 홍수량 및 홍수위를 계산하고 그 결과를 이용하여 운영된다. 그러나 집중호우와 같은 악기상 조건에서는 관측강우자료를 이용한 유출해석 결과로 홍수예경보 시스템을 운영 할 경우 예방 대응시간의 부족으로 인해 방재 효율성이 떨어지게 된다. 따라서 미래에 발생할 강우를 사전에 예측하고, 이를 효율적으로 유출 모형과 연계하여 홍수발생 이전에 홍수발생 가능성을 예측할 수 있는 홍수 모의시스템을 구축하는 것이 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 중규모 수치예보모형인 WRF 모형(Weather Research and Forecasting model)으로 모의된 2007년 태풍 '나리' 사상의 예측강우를 이용하여 유역평균강우를 산정하였으며, 산정된 예측강우를 도시유역유출모형인 SWMM과 2차원 침수모의가 가능하도록 개선한 CASC2D 모형에 활용하여 침수현상을 모의하였다. 실제 침수흔적과 모의된 결과의 비교를 통해 예측강우를 이용한 침수예측 및 홍수예보의 가능성을 평가한 결과, 과소추정된 예측강우의 영향으로 인해 모의된 침수심이 실제보다 작게 발생하였으나 침수발생 위치는 대체적으로 정확하게 모의하는 것으로 나타났다.

The research presented here represents a collaborative effort with the SFWMD on developing scenarios for future climate for the SFWMD area. The project focuses on developing methodology for simulating precipitation representing both natural quasi-oscillatory modes of variability in these climate variables and also the secular trends projected by the IPCC scenarios that are publicly available. This study specifically provides the results for precipitation modeling. The starting point for the modeling was the work of Tebaldi et al that is considered one of the benchmarks for bias correction and model combination in this context. This model was extended in the framework of a Hierarchical Bayesian Model (HBM) to formally and simultaneously consider biases between the models and observations over the historical period and trends in the observations and models out to the end of the 21st century in line with the different ensemble model simulations from the IPCC scenarios. The low frequency variability is modeled using the previously developed Wavelet Autoregressive Model (WARM), with a correction to preserve the variance associated with the full series from the HBM projections. The assumption here is that there is no useful information in the IPCC models as to the change in the low frequency variability of the regional, seasonal precipitation. This assumption is based on a preliminary analysis of these models historical and future output. Thus, preserving the low frequency structure from the historical series into the future emerges as a pragmatic goal. We find that there are significant biases between the observations and the base case scenarios for precipitation. The biases vary across models, and are shrunk using posterior maximum likelihood to allow some models to depart from the central tendency while allowing others to cluster and reduce biases by averaging. The projected changes in the future precipitation are small compared to the bias between model base run and observations and also relative to the inter-annual and decadal variability in the precipitation.

This research was performed to examine changes in the timing of the growth of crops along with changes in temperatures due tochanges and to analyze the change of water-supply-reliability by adding an analysis of the change of agricultural water supply patterns in the basin area of Miryang dam in Korea. Had-CM3 model from U.K. was the tool adopted for the GCM model, a stochastic, daily-meteorology-generation-model called LARS-WG was alsoused for downscaling and for the climate change scenario (A1B) which represents Korea's circumstances best. First of all, to calculate changes in the timing of the growth of crops during this period, the theory of GDD was applied. Except for the period of transplanting and irrigation, there was no choice but to find the proper accumulated temperature by comparing actual temperature data and the supply pattern of agricultural use due to limited temperature data. As a result, proper temperatures were found for each period. $400^{\circ}C$ for the preparation period of a nursery bed, $704^{\circ}C$ for a nursery bed's period, $1,295^{\circ}C$ for the rice-transplanting period, $1,744^{\circ}C$ for starting irrigation, and $3,972^{\circ}C$ for finishing irrigation. To analyze future agricultural supply patter changes, the A1B scenario of Had-CM3 model was adopted, and then Downscaling was conducted adopting LARS-WG. To conduct a stochastical analysis of LARS-WG, climate scenarios were generated for the periods 2011~2030, 2046~2065, 2080~2099 using the data of precipitation andMax/Min temperatures collected from the Miryang gauging station. Upon reviewing the result of the analysis of accumulated temperatures from 2011~2030, the supply of agricultural water was 10 days earlier, and in the next periods-2046~2065, 2080~2099 it also was 10 days earlier. With these results, it is assumed that the supply of agricultural water should be about 1 month ahead of the existing schedule to meet the proper growth conditions of crops. From the results of the agricultural water supply patterns should be altered, but the reliability of water supply becomes more favorable, which is caused from the high precipitation change. Furthermore, since the unique characteristics of precipitation in Korea, which has high precipitation in the summer, water-supply-reliability has a pattern that the precipitation in September could significantly affect the chances of drought the following winter and spring. It could be more risky to make changes to the constant supply pattern under these conditions due to the high uncertainty of future precipitation. Although, several researches have been conducted concerning climate changes, in the field of water-industry, those researches have been solely dependent on precipitation. Even so, with the high uncertainty of precipitation, it is difficult for it to be reflected in government policy. Therefore, research in the field of water-supply-patterns or evapotranspiration according to the temperature or other diverse effects, which has higher reliability on anticipation, could obtain more reliable results in the future and that could result in water-resource maintenance to be safer and a more advantageous environment.

기후변화는 홍수나 가뭄과 같은 극한사상의 발생가능성을 증가시키게 됨과 동시에 하천유량, 홍수, 수질, 생태, 지하수, 농업, 융설, 수력발전 등 수자원 전반에 걸쳐 영향을 미치고 있다. 이 중 홍수는 국민의 생명과 재산에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 상당수의 국가들이 홍수로부터 자국민을 보호하기 위한 다양한 정책을 제시하고 있다. 이러한 정책을 수립하는데 있어서 무엇보다 중요한 것이 미래의 강수량이 기후변화로 인하여 얼마나 변하게 되는지를 정량적으로 평가하는 것이다. 이에 본 연구에서는 기후변화의 영향을 평가하기 위해서 프랑스 국립기상연구소에서 개발한 A1b시나리오 기반의 CNCM3모형을 대상으로 KNN기법과 일강수발생모형을 적용하여 기상청 산하 58개 관측소의 일 강수량으로 축소하였다. 제시된 일 강수량을 이용하여 2020s, 2050s, 2080s에 해당하는 80년, 100년, 150년, 200년 빈도의 확률강수량을 각각 산정하였다. 검토결과 확률강수량은 전국 58개 지점 중 49~52개 지점정도가 증가하는 것으로 나타나 현재에 비해서 전반적으로 증가하는 것으로 예측되었으며, 지점별 증가량의 경우, 빈도별로 차이를 보이기는 하나 현재에 비해서 전반적으로 3%~7%정도 증가하는 것을 알 수 있었다.

Stochastic simulation of hydrologic data has been widely developed for several decades. However, despite the several advances made in literature still a number of limitations and problems remain. In the current study, some stochastic simulation approaches tackling some of the existing problems are discussed. The presented models are based on nonparametric techniques such as block bootstrapping, and K-nearest neighbor resampling (KNNR), and kernel density estimate (KDE). Three different types of the presented stochastic simulation models are (1) Pilot Gamma Kernel estimate with KNNR (a single site case) and (2) Enhanced Nonparametric Disaggregation with Genetic Algorithm (a disaggregation case). We applied these models to one of the most challenging and critical river basins in USA, the Colorado River. These models are embedded into the hydrological software package, Pros and cons of the models compared with existing models are presented through basic statistics and drought and storage-related statistics.

본 연구에서는 한강유역 109개 지점의 강우관측소에서 관측된 지속기간별 연최대강우량을 산정하고 지역빈도해석을 적용하기 위하여 한강유역에 대하여 지역구분을 실시하였다. 지역구분은 군집분석 방법인 Ward 방법, 평균연결법, Fuzzy-c means 방법, Two-Step 방법을 적용하였으며 군집분석을 수행하기 위해서 한강유역의 지점별 기상학적 인자와 지형학적 인자를 이용하여 군집분석을 수행하였다. 그 중 Fuzzy-c means 방법을 이용한 지역구분이 적합한 것으로 나타났다. 또한 모든 지속기간에 대하여 적합성 척도를 산정한 결과 GLO 분포형이 적정분포형으로 나타났으며, 지역빈도해석 방법인 지수홍수법을 이용하여 산정한 확률강우량과 지점빈도해석으로 산정한 확률강우량과 비교하여 적용성을 판단하였다.

본 연구에서는 상대적으로 소규모 홍수저감시설인 천변저류지의 설치를 통하여 대규모 유역 하도 전체에서의 홍수위 저감효과를 평가하고 그 효율을 극대화 하는 방안을 제시하였다. 본 연구에 적용한 다목적 최적화 기법(Multi-objective Optimization)으로는 NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) 알고리즘을 적용하였으며 천변저류지 설치에 따른 수위 영향구간 분석 및 유역 전체 하도구간에서 전반적으로 발생하는 수리, 수문학적인 변화 평가 및 천변저류지 최적 조합을 선정하기 위하여 천변저류지의 용량을 최소화하면서 하도 전 구간에서의 수위 저감량을 최대화할 수 있도록 최적화 알고리즘의 목적함수를 설정하였다. 천변저류지 설치에 따른 홍수량의 변화를 해석하기 위하여 안성천 유역에 대하여 동역학적 홍수추적을 수행하였으며 저류형 구조물의 설치에 따른 홍수량 저감효과 및 그에 따른 홍수위의 변화를 동시에 해석하기 위하여 UNET 모형을 기반으로 한 HEC-RAS 부정류 해석을 실시하였다. 천변저류지 조합별로 다양한 경우의 수가 존재하므로 HEC-RAS 구동 모듈인 HECRAS Controller를 Visual Basic으로 코딩된 최적화 알고리즘 프로그램과 연동함으로써 각 경우의 수별로 동역학적 홍수추적 및 부정류 해석을 실시함으로써 천변저류지 조합별 각 측점에서의 홍수량 및 홍수위를 산정하여 저류지 용량을 최소화하면서 각 하도 측점별 수위저감량을 최대화 하는 최적해 집단(Pareto Front)을 산정하여 제시하였다.

본 연구에서는 비선형계획법을 이용하여 해공간의 비선형성을 적절히 제어하고, 예측유입량의 불확실성을 고려하면서 하나의 최적 의사결정을 내릴 수 있는 다목적댐 최적 연계운영 모형을 개발하였다. 모형의 적용성을 검증하기 위하여 금강유역에 모형을 적용하고 2020~2021년 이수기에 대해 가상으로 운영하여 보았으며, 적용결과 의사결정평균모형에 비해 향상된 결과를 도출하는 것을 확인하였다.

전 세계적으로 진행 중인 지구온난화와 기후변화의 영향으로 우리나라의 강우특성이 변화하고 있다. 이에 기후변화로 인한 재해 발생요인을 감소시키기 위한 다양한 대책을 검토하고 합리적 대책을 제시하여 이상홍수에 대한 대응방안을 수립할 필요가 있다. 본 연구에서는 이상홍수에 대비한 방재대책을 수립하기 위해, 먼저 이상홍수 발생 시 댐과 같은 대규모 수공구조물의 방류로 인해 하류에 위치한 도시에 피해가 미칠 수 있는 유역을 선정하였다. 이후 선정된 시험유역에서의 이상홍수 발생 시나리오를 작성하여 각 시나리오별 이상홍수의 취약성을 평가하고, 마지막으로 시험유역에 다양한 방재대책을 적용해 적용된 방재대책의 재해저감 능력을 분석하여 적절한 방재 개선안을 도출하는 것을 목표로 하였다. 충주댐의 홍수조절 능력을 초과한 홍수발생 시 충주댐 하류에 위치한 주요 도시인 충주 및 여주에 홍수피해 발생 위험이 증가하게 된다. 본 연구에서는 2006년 7월에 발생했던 홍수사상을 분석하고, 2006년 7월의 실측 강우량보다 1.2~1.5배 큰 강우사상과 PMF가 발생할 경우에 대한 모의를 통해 남한강유역의 홍수 취약성을 분석하였다. 분석된 홍수 취약성을 기초로 충주댐 하류지역의 홍수피해를 줄이기 위해 다양한 홍수저감대책을 고려하였다. 홍수저감대책 중 구조적인 방법으로는 댐 상류지역에 홍수조절지를 건설하는 방안, 신규댐을 건설하여 충주댐과의 연계 운영하는 방안, 댐 하류에 강변저류지를 설치하는 방안 및 홍수발생시 파제를 실시하는 방안을 모의하였고 비구조적인 방법으로는 충주댐의 홍수조절능력을 높여주는 가변제한수위 적용방안을 모의하였다. 그 결과 댐 사이의 연계운영이 적절하게 이루어진다면 구조적인 방법 중 하나인 신규댐을 건설하는 방안이 가장 효과적인 홍수저감대책인 것으로 분석되었다.

지구 온난화로 인한 이상기후 현상이 지속적으로 발생됨에 따라 풍수해의 저감과 수자원의 효율적인 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 국내의 경우 주요지점의 상류에 댐을 건설하고 댐 상류의 저류공간을 이용하여 홍수를 저감하고 수자원을 확보하는 것이 가장 일반적으로 사용되고 있는 홍수대응과 수자원 활용 방안이다. 수자원 문제를 해결하기 위한 다양한 기법들이 연구되고 적용되고 있지만, 수자원 문제는 불확실성과 애매모호함을 내포하고 있어 풍수해 피해 저감과 한정된 수자원의 효율적인 활용을 어렵게 하고 있다. 본 연구에서는 수자원 문제에 내포되어 있는 불확실성과 애매모호함을 해결하기 위해, 인간의 사고과정과 유사한 추론과정을 통해 애매모호함을 처리하는 데 강점을 가진 퍼지추론기법을 적용하여 저수지 퍼지최적운영 모형을 개발하는 것을 목적으로 하였다. 또한 기후변화를 고려하기 위해, 일반적으로 발생하고 있는 홍수뿐만 아니라 이상홍수 발생의 경우도 고려하여 저수지 운영모형을 개발하였다. 저수지 운영모형 개발을 위해 다음과 같은 과정을 통해 퍼지최적운영모형을 개발하였다. 우선 선형계획법을 사용해 일반적인 홍수와 이상 홍수 유입시 저수지 최적연계운영을 실시하여 최적운영규칙을 추출하였다. 그리고, 최적운영을 통해 추출된 각각의 운영규칙을 퍼지기법을 도입하여 퍼지운영규칙으로 정리하였다. 마지막으로, 정리된 각각의 퍼지운영 규칙을 조합하여 이상홍수를 고려한 저수지 운영규칙을 구성하였다. 본 연구에서는 낙동강 상류에 위치한 다목적댐인 안동댐과 임하댐 유역을 시험유역으로 선정하여 모형을 개발하였고, 일반적인 홍수로는 안동댐과 임하댐에 각각 100년 빈도의 홍수가 유입되는 것을 가정하였으며, 이상홍수로는 각의 댐에 극한홍수(PMF)가 유입되는 것으로 설정하였다. 개발된 저수지 운영모형을 통해 시험유역의 저수지 운영을 모의한 결과 각 댐의 유입량자료와 저수지 저류량 자료, 하류지점의 유량자료만을 사용하여 간편하고 신속하게 저수지 운영을 수행 할 수 있었다.

현재 국내에서 주로 사용되고 있는 홍수기 다목적 댐의 홍수조절효과에 대한 정량적인 평가지표로는 유량조절률, 저수지 방류율, 저수지 저류율, 저수지 이용률 등이 있다. 이러한 평가지표들은 유입량, 방류량, 저류량 등의 자료를 단순 비교하는 방법을 사용하고 있는데, 홍수조절효과 평가지표 산정식에 사용되는 자료들이 가지는 불확실성이 평가에 고려되지 못하고 있으며, 다목적댐에서 얻을 수 있는 자료만을 사용함으로써 댐 하류 지점에서의 홍수조절효과를 평가하지 못하고 있다. 또한 수자원 시스템의 설계에 있어서 허용 가능한 부분적인 실패를 고려하지 못하는 등의 문제점이 존재하므로, 홍수조절효과를 정량화 할 수 있는 새로운 지표의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 각종 변수들이 가지는 불확실성, 댐 하류지점에서의 홍수조절효과, 수자원 시스템에서 허용 가능한 부분적 실패를 고려하기 위하여 홍수조절효과 정량화 지표 개발에 퍼지집합 이론을 적용하였고, 충주댐 유역을 시험 유역으로 선정하여 연구를 수행하였다. 대상 홍수사상으로는 2006년도 7월의 홍수사상을 적용하였으며 그에 따른 인자들을 퍼지화하고 시스템의 상태로부터 허용 가능한 부분적인 실패 영역을 구분하였고, 통합 신뢰도-취약도 지수를 적용하여 홍수조절효과 정량화 지표를 개발하였다. 적용 결과, 본 연구를 통하여 개발된 통합 신뢰도-취약도 지수는 저수지의 홍수조절효과를 보다 구체적이고 객관화하여 나타낼 수 있었다.

대부분의 유역에는 다수의 댐이 건설되어 운영되고 있는 것이 일반적이며, 이들 댐 군의 효과를 극대화하기 위하여 연계최적운영 기법의 적용이 일반화 되고 있다. 2000년 수립된 국가장기수 자원계획에서도 이미 4대강 수계의 댐 군의 연계운영 효과로 2011년까지 6억 $m^3$를 반영하고 있다. 또한 프론티어 연구개발사업을 통해 순수한 시스템적인 개선으로 30억 $m^3$의 용수를 추가적으로 확보하는 방안이 오래전부터 진행되어 오고 있다. 이와 같은 방법론의 핵심은 수문기상의 예측정도를 높이고 장단기 강우-유출을 사전 혹은 실시간으로 예측하여 수자원시설물의 기능을 최대화시키는 전략으로 현재와 같이 댐과 같은 수리구조물을 신규로 건설하는데 어려움이 많은 경우 유용한 대안이 될 수 있다. 그러나 수리구조물의 운영에 필요한 많은 변수 중에서 가장 예측이 어려우며 또한 효과를 평가할 수 있는 가장 핵심적인 요소인 수문사상에 대한 정보의 신뢰도에는 한계가 있다. 다시 말하면 현재와 같은 상황에서 수자원시설물의 시스템적인 개선을 통한 편익의 신뢰도가 구조물적인 효과의 신뢰도를 보장하기 어렵다는 것이다. 결국 주어진 여건에서 수자원이용의 효과를 극대화시키기 위해서는 구조적 대안과 시스템적인 기법을 같이 적용할 수밖에 없으며 상호 보완적으로 활용하는 것이 가장 합리적일 것이다. 이와 같은 측면에서 구조적인 댐간 연결은 일정범위까지는 확실한 효과를 담보할 수 있으며 이 또한 시스템적으로도 유용할 것이다. 본 연구에서는 이와 같은 개념을 안동댐과 임하댐이 도수터널로 연결될 경우로 가정하여 예상되는 효과에 대하여 평가하였다. 평가방법은 일간연계모의모형과 일간도수연결모의모형을 개발하여 적용하였으며 무효방류량의 감소정도와 용수공급 증가량과 공급의 신뢰도, 부족량의 크기 등을 비교 평가하였다.

우리나라의 물관리는 기상, 수문, 수질 분야별로 다원화 되어 있고 부처별로도 국토해양부, 환경부, 농림수산식품부, 기상청 등에서 관련법규를 제정하여 물관리 업무를 수행하고 있어 효율적인 물관리가 어려운 실정이다. 현재 각 기관별로 효율적인 물관리를 위해 자체 정보관리시스템을 운영하고 있으나 기관별로 자료공유 및 연계활용이 어렵고 상위업무조정기관의 부재로 수문기상관련 사업의 중복투자가 발생할 가능성이 높다고 할 수 있다. 뿐만 아니라 기상청은 물관리의 핵심정보인 기상관측 및 예측정보를 생산 및 제공하는 기관임에도 불구하고 현재까지 자체적으로 생산되는 정보를 단순히 제공하는 역할만을 수행함으로써 우리나라는 수문기상연계활용 분야에서 많은 어려움을 겪고 있다. 한편, 최근 기후변화로 인해 물 순환 시스템이 변하면서 홍수 가뭄 등의 이상기후가 빈발함에 따라 국가차원의 대책 마련이 필요하며 재해대응 측면에서는 기상재해 극복의 패러다임이 복구위주에서 예방위주로 변하면서 고품질 수문기상예측정보에 대한 요구가 증가하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 수문기상예측정보 생산 및 활용을 위한 운영조직 설립방안과 시스템 구축 방안을 제시하여 효율적인 국가수자원 관리에 도움이 되고자 한다.

충남 당진에 위치한 1,200만$m^2$의 석문 국가산업단지의 개발에 따라 용수수요는 $5m^3/m^2$/년를 적용하면 6,000만$m^3$/년 정도 예상된다. 충남 서북부의 다른 산업단지에서 요구되는 용수수요로 물 확보가 크게 대두되고 있으며, 석문 담수호가 조성돼 있지만 수질관리와 용수를 위해 자체유역에 추가로 수원을 확보할 필요가 있다. 석문 담수호는 유효저수량 910만 $m^3$, 총저수량 1,461만 $m^3$, 만수위 EL.-1.70 m, 사수위 EL.-3.00 m, 수혜면적 1,546 ha, 유역면적 $252.2km^2$이며, 당진읍의 인구 4만 6천명의 생활용수 회귀수와 유역의 농업용수 회귀수를 고려하여 유입량을 모의하고 담수호의 일별 저수량 변화를 분석한 결과 공업용수를 연간 3,500만 $m^3$ 공급할 수 있으며 2,500만 $m^3$이 부족한 것으로 분석되었다. 또한 상류에 유효저수량 937만 $m^3$, 총저수량 972만 $m^3$, 만수위 EL.86.90 m, 사수위 EL.64.60 m, 수혜면적 1,293.8 ha, 유역면적 $25.9km^2$인 고풍 저수지가 위치하고 있으며, 증고에 의해 총저수량을 1,946만 $m^3$로 증가시켜도 석문 담수호의 용수공급능력은 거의 증가되지 않는 것으로 분석되었다. 고풍저수지의 유역배율이 2배 정도가 돼, 증고에 의한 하류 하천 유량은 거의 증가되지 않는 것으로 분석되었으며, 고풍저수지를 이용한 석문 자체유역의 수원확보는 타당하지 않은 것으로 밝혀졌다. 따라서 다른 수원확보를 위한 면밀한 검토가 절실히 요구된다.

댐 운영 제약조건의 해소, 댐 기능회복, 댐직하류 하천에 대한 치수적 안정성 확보, 댐 운영의 효율성 제고 등을 위하여 댐 홍수조절과 댐직하류 하천의 연계 등 치수측면을 고려한 댐직하류 하천정비사업의 조기시행이 요구되었으며, 아울러 일부 댐의 건천방지를 위한 하천유지용량 확보, 하천수질개선, 하천생태계조성, 하천공간조성 등 이수 및 환경 생태 측면에서도 댐직하류 하천정비사업의 필요성이 제기되어 32개 댐 하류하천을 대상으로 하천정비사업이 추진 중에 있다. 이에 본 연구에서는 대청댐, 임하댐, 용담댐 3개 댐을 시범사례로 선정하여 댐직하류 하천정비사업에 따른 경제적 편익의 개념을 정립하고 직접 추정하고자 한다. 편익 항목으로 생활용수 공급편익, 공업용수 공급편익, 농업용수 공급편익, 유지용수 공급편익, 발전편익, 홍수조절 편익 등을 고려하였는데, 대청댐은 연간 37.5억원, 임하댐은 연간 60.1억원, 용담액은 연간 42.5억원의 경제적 편익이 발생하여 3개 댐을 합하면 댐직하류 하천정비사업의 경제적 편익이 연간 140.1억원에 달하는 것으로 분석되었다. 이 편익을 다시 국가 대 한국수자원공사로 배분하였더니 약 38% 대 62%로 계산되어, 현행 부담 비율인 40% 대 60%는 비교적 적절하다고 판단된다.

최근들어 기상 이변에 따라 단시간에 집중되는 국지호우로 인하여 돌발홍수(Flash Flood)에 의한 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 대하천의 경우에는 각 홍수 통제소에 의한 홍수 예경보 시스템(Flood Warning System)을 통하여 본류 구간에서의 인명 및 재산 피해가 과거에 비하여 상당히 감소하였으나 소하천에서는 반대로 피해가 증가하고 있는 실정이며, 따라서 돌발홍수에 대한 대비의 필요성이 증대되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 돌발홍수로 인한 인명 및 재산 피해를 최소화하기 위하여 산지유역의 돌발홍수 발생 위험도를 평가할 수 있는 방법론을 제시하였다. 돌발홍수 위험도를 평가하기 위하여 고려되는 요소들로는 유역경사, 하천경사, 강우특성 등이며, 이러한 서로 다른 단위의 평가요소들을 종합적으로 고려하기 위하여 다기준의사결정방법 중 하나인 PROMETHEE 기법을 이용하였다. 주요 평가 인자들은 크게 지형특성, 지역특성 및 강우특성으로 구분되며, 각 평가 요소들간의 상대적인 가중치의 산정은 엔트로피 이론을 이용하였다. 본 연구에서 제안된 위험도 평가 방법은 그 적용성을 검증하기위하여 17개의 소유역들을 포함하고 있는 봉화군 유역에 적용되었다. 적용 결과 봉화군 유역 내 17개의 소유역들은 돌발홍수에 대한 상대적인 위험도에 따라 고 중 저위험군으로 분류되었으며, 과거 돌발홍수로 인한 피해 이력이 있는 소유역이 고위험군에 속해있는 결과를 나타냄으로써 본 연구의 방법론에 대한 적용성이 검증되었다.

본 연구는 인접한 저수지 간의 연계운영을 통한 홍수조절 및 용수공급능력을 제고시키기 위한 저수용량 공유기법 개발의 일환으로 영주댐과 안동댐 및 임하댐의 병렬저수지 시스템을 연구대상으로 하였다. 홍수조절에 의한 병렬저수지의 연계운영기법으로서 병렬저수지 시스템인 영주/안동/임하댐 유역에서 홍수시 영주/임하댐의 저수량을 안동댐으로 전환시켜 영주/임하댐의 홍수조절능력을 제고시키고 안동댐의 저수량을 확보시켜 용수공급능력을 제고시킬 수 있는 방법을 연구하였다. 연구결과, 최적화계수(유량전환비:a)는 영주댐의 경우 1999년 9월 22일 ~ 26일 호우, 태풍 루사 및 태풍 매미일 때 모두 a=1.000, 임하댐의 경우 1999년 9월 22일 ~ 26일 호우, 태풍 루사 및 태풍 매미일 때 각각의 유량전환비는 $a_{1999}$=0.135, $a_{2002}$=0.372 및 $a_{2003}$=0.420으로 산정되었다. 영주댐에서 안동댐으로 그리고 임하댐에서 안동댐으로 전환할 수 있는 유량은 실제 호우적용시 전환유량은 매우 큰 것으로 확인되었다. 그리고 유량전환시 댐하류 안동, 지보, 달지지점에서 홍수 조절효과가 큼을 확인할 수 있었다.

In this study several unit hydrographs by rainfall storms are derived and moving averaged unit hydrograph is extracted from them based on the rainfall-runoff data in a small basin 8.5 $km^2$ wide. And peak discharges and peak times of the unit hydrographs are investigated and reviewed. And then a representative unit hydrograph of the moving averaged one is applied to the linear convolution integration for obtaining the flood discharge hydrograph and peak discharge and time of its result are researched and inspected. Variance in application of the representative unit hydrograph in a basin on assumption of linearity is appeared and this is given as a counterevidence about that the runoff response from rainfall on a basin has nonlinear characteristics. And As a result of application of derived representative unit hydrograph the errors in peak discharge and time are investigated.

미래의 연별 최대 강수량 예측의 정확성을 향상시키는데 역사적 자료가 도움이 된다는 많은 연구 결과가 있었다. 관측의 오차와 자료의 손실로 역사자료를 이용한 강수 예측 방법은 절단자료의 분석을 중심으로 연구되었다. 대표적인 역사자료의 이용방법으로 조건부 적률을 이용한 B17B [Interagency Committee in Water Data, 1982], 조건부적률과적률 관계식을 이용한 Expected Moment Algorithm(EMA) [Cohn et al.;1997], 조건부 확률가중적률을 이용한 Partial Probability Weighted Moment (PPWM)[Wang ; 1991] 방법이 있다. 본 연구에서는 역사적 자료를 반영하는 방법에 있어 B17B와 EMA의 관계를 밝히고 그러한 관계가 PPWM에 동일하게 적용할 수 있음을 보였다. 우리는 B17B와 EMA의 관계를 적률방정식으로 표현하였고 PPWM에서 확률가중 적률 방정식을 정의함으로써 PPWM을 확장하였다. 본 연구에서 제안한 새로운 역사 자료를 이용한 강수예측 방법론을 Expected Probability Weighted Momemt (EPWM) 방법이라고 부르고 그 예측 방법의 성능을 다른 예측방법과 시뮬레이션 결과를 통해 비교하였다. 역사 자료 방법론의 비교는 Generalized Extreme Value (GEV) 분포를 이용하여 이루어졌으며, 각 방법론은 GEV분포의 형태모수(shape parameter)따라 다른 특성을 나타난다는 것을 보였다. 뿐만 아니라 여기서 제안한 EPWM 방법은 대부분의 경우에 좋은 추정량을 준다는 것을 보였다.

하천 설계를 위한 다양한 수치모의 프로그램을 활용하여 홍수위, 침수심, 침수면적 등을 검토 분석하여 실시설계에 반영하고 사업을 추진하고 있으나, 실제 호우사상과 수치모의 모형에 대한 결과 분석은 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 경기도 양평군 흑천 하류부를 대상으로 2006년 7월 집중호우 시 침수흔적도 및 HEC-GeoRAS에 의한 침수영향 비교 검토와 함께 하천 흐름의 주요 영향계수인 조도계수를 다양화하여 침수변화 양상 등에 대해 분석하였다. 모의 결과 흑천 하류부에 대한 침수영향은 침수흔적도와 서로 상이한 결과를 나타내고, 조도계수의 증가에 따라 침수면적은 증가 양상을 보이고 있다. 상기 결과를 볼 때 침수흔적도와 HEC-GeoRAS의 침수구역 비교 검토시에서는 피해당시의 하천환경에 대한 조사 및 피해원인에 대해 정밀 검토후 다양한 사례 연구 후 적용이 필요할 것으로 판단된다. 또한 침수모의 분석이 가능한 다양한 프로그램을 적용하여 향후 실제 침수흔적을 잘 반영할 수 있는 프로그램 개발과 적용시 착안 사항 등에 대한 검토도 병행할 필요가 있는 것으로 판단된다.

가뭄 발생원인은 기후학적인 인자(온도, 바람, 상대습도 등)들과 밀접한 관계를 갖고 있으나, 가장 큰 원인은 강수부족이라고 말할 수 있다. 따라서 가뭄은 정상수준 이하의 강수 상황이 연속적으로 발생하여 나타나며, 설정된 절단수준에 대해 가뭄의 지속기간, 심도, 발생간격 등을 정의한 후 이에 대한 시계열 분석을 수행하여 가뭄의 특성을 분석한다. 본 연구에서는 가뭄 절단수준의 변화에 따른 한반도 내 가뭄의 특성분석을 위하여 하나의 절단수준으로 고정된 경우의 가뭄특성과 각 년도 월별 특성을 고려하여 절단수준이 지속적으로 변화하는 경우로 구분하여, 가뭄특성의 변화를 분석하였다. 또한 위 두 가지 경우에 대해 각각 가뭄해소 여부를 판단하여 총 4가지 경우에 따른 가뭄 특성을 분석하였다. 가뭄 절단수준의 변화 및 가뭄 해소여부에 따른 한반도 내 가뭄 특성을 분석하기 위해, 가뭄의 지속기간, 심도의 기초통계량 등을 산정하여 비교 분석하였다. 본 연구는 한반도 내의 가뭄특성을 보다 정확하게 해석하기 위해서는 다양한 가뭄정의에 따라 가뭄 해석결과가 나타내는 상대적 차이를 비교할 필요성이 있음을 증명하였다.

기후변화에 의한 각 분야의 영향예측과 평가가 전 세계적으로 진행되고 있으며, 이 결과가 국제기관들에 의해 종합 정리되어 발표되고 있다. 또한 이를 토대로 범 지구차원, 국가차원의 대응방안에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 우리나라는 아시아 몬순 기후 지역으로 년 평균 강수량이 1,270mm 정도로 세계 평균의 1.3배 정도로 비교적 많은 편이나 1인당 강수 총량은 세계평균의 1/11로서 물부족 국가에 속하고 있다. 년간 강수량의 분포는 계절적, 지역적으로 큰 차이를 보여 다우기인 6월에서 9월까지의 강수량이 2/3을 차지하며 그 후 이듬해 3월 까지의 강수량이 전체의 1/5에 불과해 여름에는 집중호우로 인한 홍수가 빈발하며, 겨울과 봄에는 물 부족이 발생하게 된다. 또한 기후변화로 인한 강수량과 기온은 지역적으로 차이는 있으나 계속적으로 증가하는 것으로 분석됨에 따라 기후변화에 따른 농업수자원은 더욱 취약해 질 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 농업용저수지에 대한 필요저수량을 예측하였다. 그 결과 2020s, 2050s, 2080s 및 각 지역별로 많은 차이가 났다. MM5의 경우 13.1%~37.4%, CF방법에서는 -7.3%~36.2%, LARS-WG방법에서는 -33.1%~37.8%로 지역별 및 년도별로 남거나 부족한 것으로 나타났다. 이는 미래에 내리는 강우가 관개기에 얼마나 큰 영향을 미치느냐에 따라 크게 달라지는 것으로 분석되었다.

국내에는 약 14,000개의 중 소규모의 저수지들이 있다. 최근에 이상기후로 인한 많은 강우가 발생하여 저수지들의 월류나 파이핑으로 인한 붕괴가 지속적으로 일어나고 있어 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 특히 설계홍수량을 초과하는 월류로 인한 댐 붕괴 발생 시 피해규모가 크기 때문에 전국적으로 본포되어 있는 저수지들의 설계홍수량을 시급히 파악하여 저수지의 수문학적 안전성을 판단하고 설계홍수량이 작은 저수지의 경우 별도로 관리 할 수 있어야 한다. 하지만 기존에 저수지의 안전여부를 판단 할 수 있는 댐 붕괴 모의의 경우 많은 시간과 노력이 요구 되어 저수지의 안전여부를 보다 쉽고 빠르게 판단 할 수 있는 기준 마련이 시급히 필요하다. 본 연구에서는 보다 쉽고 빠르게 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 할 수 있는 간편법에 대하여 연구 하였다. 연구 방법은 HEC-HMS을 이용한 댐 붕괴와 본 연구에서 제시한 간편법을 통하여 홍수량의 비교 검토 및 저수지의 수문학적 안전성을 평가를 하였다. HEC-HMS의 첨두홍수량은 빈도별 지속시간별 확률강우량을 이용하여 산정하였으며, 가능최대홍수량(PMF)은 실제호우전이법으로 산정한 가능최대강수량(PMP)을 이용하였다. 간편법의 첨두홍수량은 합리식과 통합형 강우강도식을 이용하여 산정하였고, 가능최대홍수량(PMF)은 Creager공식을 이용하여 산1)정하였다. 댐 붕괴의 경우 HEC-HMS에서는 댐 붕괴 모듈을 실행하여 모의를 하였고, 간편법의 댐 붕괴는 여수로의 한계 유출을 파악할 수 있는 위어공식을 이용하여 댐 붕괴 모의를 하였다. 마지막으로 산정된 첨두홍수량과 가능최대홍수량(PMF)을 작성된 수문학적 안전성 평가표에 기입하여 비교 분석하였다. 연구결과 HEC-HMS로 산정한 빈도별 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)과 간편법으로 구한 빈도별 첨두 홍수량 가능최대홍수량(PMF)의 차이는 약 편차가 50%정도로 간편법으로 구한 첨두홍수량 가능최대홍수량(PMF)이 더 크게 산정되었다. 편차의 발생 이유는 본 연구에서 제시한 간편법의 경우 안전율을 고려한 경험공식을 사용하였기 때문이라고 판단되며, 간편법을 통한 소규모저수지의 수문학적 안전성 평가를 다른 대상지역의 소규모저수지에도 적용하여 보고 수문학적 평가방법이 올바르게 적용 될 수 있는지 확인이 필요하다고 판단된다.

산업 현장에서 용수는 필수적인 요소이다. 특히 안정적인 용수 공급이야말로 산업 활동을 지속적으로 이어가게 하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 용수 공급이 차질을 빚을 경우 발생하는 공급지장비용(Water Shortage Cost)을 산업연관구조를 분해하여 산출해보고자 한다. 연구 결과, 수도 공급이 예기치 않은 이유로 감축되거나 절수되어야 할 때, 수도 산업의 최종 수요 소비자에게 수도 공급을 감축시킨다면, 사회에 미치는 한계비용은 $m^3$당 903원 이하로 나타났다. 그 다음으로는 제일 낮은 가치 승수를 가진 섬유 가죽 산업이 타깃이 되어 수도 공급을 감축하게 되는데 이때 발생하는 공급지장한계비용은 $m^3$당 55,710원 이하가 된다. 다시 세 번째 타깃은 음식점 및 숙박 산업이 공급지장 타깃이 되며, 이의 공급지장한계비용은 $m^3$당 78,053원 이하가 된다. 수도 수요가 수도 공급보다 많아 공급지장상황이 지속적으로 발생하여 공급 감축 타깃이 농산품에 이르면, 공급지장한계비용이 $m^3$당 435,206원에 이르는 것으로 분석되었다.

본 연구는 가뭄이 발생한 경우에 그 피해를 최소화하고 가뭄지역에 대한 적절한 행정적인 구제를 수행하기 위한 기본 연구로서의 성격을 가진다. 자연재해에 대한 대책으로서 자연재해대책법, 재난및안전관리기본법, 농어업재해대책법 등에서 몇몇 조항이 적용되고 있으나, 가뭄에 대한 대책으로서는 대단히 미흡한 실정이라고 할 수 있다. 특히, 가뭄의 특성상 피해지역의 특정이 어렵고 피해기간이 장기간에 걸치며, 가뭄 그 자체의 정의가 어렵다는 점 등이 가뭄피해 구제의 걸림돌이 되고 있다. 이의 해결을 위해서는 우선 피해구제의 관점에서 가뭄의 정의를 명확히 할 필요가 있다. 가뭄의 법적인 정의가 명확하지 않다는 것은 재난으로서의 가뭄을 인정할 것인지에 대한 판단이 모호하다는 것을 의미하며, 결과적으로 가뭄지역 선포 및 구제책의 지연을 초래할 수 있다. 가뭄에 대한 명확한 법적 근거를 마련함으로써 가뭄이라고 하는 자의적 해석이 강한 재해로부터 보다 합리적인 대응책의 마련이 가능할 것이다. 또한 피해구제의 관점에서도 공정하고 효율적이며 신속한 대응이 이루어 질 수 있을 것이다.

본 연구는 남북한 공유하천을 둘러싼 문제를 가장 근본적인 사항에서부터 재조명하고자 하는 시도로 이루어졌다. 우선 국제법상 논의의 대상이 되고 있는 국제적인 공유하천(international rivers)의 법리성을 살펴보고, 공유하천이 가질 수밖에 없는 특수성을 이해하고자 하였다. 공유하천의 상류지역에 접한 국가와 하류지역에 접한 국가의 법적 정치적인 입장 차이를 알아보고, 분쟁의 원인과 분쟁해결과정을 고찰하였다. 그리고 국제적인 법전화 노력이 지속적으로 추진되고 있음에도 불구하고 국가 간 합의를 이루지 못하고 있는 사안을 집중적으로 분석하였다. 공유하천의 문제는 비단 남북한에 국한된 문제는 아니다. 상당히 오랜 시간 국제사회에서 갈등의 원인을 제공하여 왔으며, 그 해결방법을 찾는 일은 현재에도 지속적으로 이루어지고 있다. 우리나라의 경우, 궁극적으로 공공관리를 위한 방안을 마련하여야 할 것이다. 그 전제조건으로 남북 공유하천의 법적지위를 명확히 할 필요가 있다. 본 연구는 국제적인 공유하천의 사례연구를 통하여 남북한 공유하천의 법적인 지위를 명확히 하고, 이에 따른 법적 정당성을 모색하고자 한다.

최근 들어 수자원 계획, 관리 및 평가 등의 정책수립시 의사결정 지원을 위하여 수문, 사회, 경제 및 환경 분야 등 다양한 수자원관련 정보를 지표를 이용하여 제시하려는 노력들이 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 국가 및 지역별 수자원여건을 평가하기 위하여 WMO의 국가별(도시별 평균) 월별 강수량 자료를 이용하여 년평균강수량에 따른 월별 강수량의 변동정도와 국가의 발전정도 등을 고려하여 국가별 수자원 관리여건을 평가하였다.

본 연구에서는 물이용을 포함한 투입산출모형을 구축하고 식량자급률 증가 시나리오를 이용하여 가상적의 물의 소비량을 시산해 보았다. 이를 위해 산업별 물 이용량 자료를 경제활동의 투입요소로 가정하고 투입 산출계정을 확장하였다. 시나리오는 농산물 수입이 감소(5%, 10%, 20%, 40%)함에 따라 및 국내 농산물의 최종소비가 증가하는 방식이다. 분석결과, 국내 농산물 소비가 증가함에 따라 농업부문 생산활동에 필요한 잠재적인 물 소비는 8.3%(3.8억$m^3$)~66.5%(30억$m^3$)로 증가하였다. 또한 순 가상수 유출량(수출-수입)은 시나리오별로 약 -24억$m^3$(SCE1)~-9.8억$m^3$(SCE4)로 나타났다. 이러한 결과는 농업생산이 물 집약적 산업으로 여타 산업과 비교해 물 이용량이 크고, 수출기반 산업이 아닌 국내 소비형 산업의 특성이 반영되었기 때문으로 판단된다. 한편으로 국내 농업의 활성화는 식량자급률 증가에도 기여할 것으로 기대된다. 본 연구의 결과는 국내 식량자급률 증가를 위해서 농업용수 등 수자원의 지속적 확보가 필요함을 시사한다.

통합수자원관리(Integrated Water Resource Management, 이하 IWRM)는 물관리에 대한 시각을 기존의 지역개발이나 수자원개발이라는 관점에서 생태계 회복 및 종합적인 자원관리라는 관점으로 전환된 개념이다. 통합수자원관리 기법의 적용은 기후변화에 대한 물 안보(Water security) 확보 측면에서도 긍정적인 역할이 기대되고 있다. 국내의 IWRM에 관련한 연구는 수자원의 지속적 확보기술 개발 사업단을 비롯한 다양한 기관과 학술단체에서 지속적인 연구가 이루어져 왔다. 기후변화에 의한 영향과 이에 대한 물 안보 측면에서 정책 및 관리 측면에서의 제도적인 IWRM 도입은 추진전략의 방향설정이 우선되어야 할 것이다. 하지만, 기존의 연구에서는 기술의 적용 및 추진 전략체계 등에 있어 많은 연구가 진행되지 않은 것이 현실이다. 해당 연구는 2009년 세계 물 포럼에서 제시된 유역수준의 통합수자원관리 가이드라인의 체계를 분석하였다. 해당 가이드라인 Part 1의 '원칙'과 Part 2-1의 '통합수자원관리의 조정을 위한 가이드라인'에 대한 분석을 통하여, 유역단위 적용을 위한 기존 관리체계의 개선 및 적용 프로세스, 그리고 관리조직의 구성과 조정 방침에 대한 전반적인 내용을 정리하였다. 해당 결과는 기존 우리나라 물관리체계의 문제점을 바탕으로 적용 프로세스 등과 같은 실제 적용전략의 방향을 제시하는데 활용되었다. 실제 적용 프로세스 도출은 위해 각 국가별 사례의 특징 및 문제점을 각 사례의 비교분석을 통해 수행하였다. 통합수자원관리 방안은 수자원 분야에서의 적응능력을 개선하는 효과를 가진 대안이다. 본 연구의 결과가 통해 앞으로 생산되는 다양한 물관리 기법 및 적용 방안들이 보다 효율적인 IWRM을 실현할 수 있는 자료로서 활용되기를 기대한다.

비효율적으로 운영되는 빗물관리시설은 투입된 자원의 낭비, 편익의 상실 등 해당 건축물의 경제적 피해로 그치지 않고 오염된 빗물의 유출로 인해 도시 내 환경성을 저해할 수 있으며, 불필요한 시설이라는 인식으로 인해 빗물관리기술의 확산에 지장을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 효율적인 빗물관리를 유도하고 기술의 확산을 도모고자 한다. 빗물관리시설의 운영효율을 평가하기 위하여, 빗물관리시설의 이수목적 운영효율과 치수목적 운영효율, 수질개선 효율 등을 정량화할 수 있는 지표를 제안하였다. 향후에는 제안된 평가방법을 검증하기 위한 연구가 추가적으로 진행되어야 할 필요가 있을 것이다.

기상재난들은 고도의 경제성장 및 인구증가에 따른 도시화와 공업화가 진행됨에 따라 사회 경제적 파급효과도 점점 커지고 있으며 경제의 불확실성을 크게 증가시켜 국가경제의 안정성을 저해하는 요인이 되고 있다. 그러나 기상재해의 직접피해에 비해 간접피해는 정량화하기 어려워 정성적인 분석에 그치는 경우가 많이 있다. 기상재난에 대한 간접피해를 정량적으로 추정하는 것은 지역공동체나 국가의 취약성을 가늠하게 하며, 재해방지를 위한 투자에 대한 경제적 타당성에 근거가 된다. 재해의 간접피해추정은 불확실한 재난발생에 대해 리스크 관리 측면에서 예상가능한 피해범주의 정보를 제공하며 공공적인 측면에서도 재난에 취약한 계층을 보호하기 위한 국가의 공적자금의 당위성을 제공한다. 본 연구는 가상적인 시나리오를 통해 우리나라의 기상 재난의 국민경제적 간접피해를 추정하기 위한 모형과 결과를 제시하였다.

우리나라에서 물관리체계를 개편하려는 노력은 오랜 역사를 가지고 있다. 물관리기본법의 추진은 1990년대 후반기의 입법부(1997년), 2000년 전반기의 시민사회(2000년~2004년), 2000년대 후반기의 행정부(2005년~2008년) 주도로 국회에 상정하였으나 실패하였다. 그러나 2009년 정치권인 입법부에서 3명의 국회의원이 물관리기본법안을 각각 대표발의를 하였다. 국회에 발의된 3개의 물관리기본법안은 기존 물관리체계의 행정적, 업무적 비효율을 개선한다는 점에서 동일한 시각에서 접근하였다. 또한 기후변화에 대한 능동적인 대응과 지속가능한 발전, 그리고 삶의 질 향상과 같은 다양한 요구를 수용하고자 하는 노력을 확인할 수 있다. 본 연구의 목적은 18대 국회에 발의된 3가지 물관리기본법안에 대한 심층적인 비교검토를 통하여 논리적인 장단점을 분석하는 것이다. 이를 위하여 3가지 법안별로 유사점과 차이점을 분석하고 통합물관리의 이론에 입각한 방향성을 파악하였다. 물관리체계의 개편은 단순히 행정조직의 구조개편이 아닌 통합물관리라는 큰 틀(big picture) 속에서 재구성되어야 한다. 본 연구에서 파악한 3가지 물관리기본법안에 대한 비교검토는 우리나라에서 미래지향적이고 효율적인 물관리구조를 조기에 정착시키는데 큰 기여를 할 것이다.

OECD등 국제기구와 현재 국회에 계류 중인 물 관리기본법 제정(안)등에서 물 이용자에 대한 수익자 부담 원칙을 요구하고 있어, 농업용수의 대부분을 관리하고 있는 한국농어촌공사 관리지역의 농업용수 이용료(구 조합비) 면제에 대한 문제점이 제기되고 일부 전문가들 사이에서도 농업용수 이용료 부과의 필요성이 지속적으로 제기되고 있는 실정이다. 이러한 시점에서 과거 농업용수 이용료(구 조합비) 부과 및 면제의 역사를 살펴보고, 농업용수 및 농업 농촌의 특성을 고려한 농업용수 이용에 따른 수익자 부담원칙에 대하여 검토하였다. 농업용수 이용료는 1908년 수리조합이 시작된 이후 1999년까지 조합비 형태로 부과하다가 2000년 농업용 수관련 3개 기관이 공사로 통합하면서 면제가 되었고, 지난 10년 동안 외부(OECD 등)의 요구뿐만 아니라 내부적으로도 농업용수관리 비용증가로 인한 이용료 부과가 필요하다는 주장이 제기되었다. 한편 이용료 부과시 농업인 경제적 부담증가, 농업용수관리 정책의 혼선, 농업인 반발로 인한 사회문제화, 이용료 징수의 실효성 및 실익성에 대한 문제가 발생될 수 있다. 따라서 농업용수이용에 대하여 단순히 수익자 부담원칙 준수를 요구만 할 것이 아니라 면제에 대한 역사적, 사회경제적인 배경과 농업 농촌의 특성을 이해하고 국내외적으로 대두되는 수익자 부담원칙에 대하여 어떻게 합리적인 방법과 사회적인 합의를 이끌어 낼 것인가 장기적인 연구와 검토가 필요하다. 또한 비용부담측면만이 아니라 농업인의 물 관리 참여(PIM, Participatory Irrigation Management)등을 통한 수익자부담 원칙 달성 및 비용절감을 유도할 수 있는 제 3의 방안을 찾아야 한다.

최근 하천의 기능이 다양화되면서 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. 하천의 수질개선은 오염원을 저감 또는 제거하는 것과 하천의 유량을 증가시키는 것이다. 특히, 수질개선(Water Quality Improvement)이라는 목표를 달성하기 위해 도입된 물이용부담금제도가 "수질개선사업의 범위가 어디까지인가?"라는 근본적 질문에 대한 명확한 정의가 이루어지지 않는 경우 향후 물이용부담금 제도의 효용성은 저하될 수 밖에 없다. 하천의 수질개선은 세가지 메커니즘에 의해 달성할 수 있는데, 첫번째 메커니즘은 하천의 수량이 일정할 때 하천에 유입되는 또는 유입된 오염물질을 저감시킴으로써 수질개선을 달성하는 것이다. 즉, 유입 오염물질을 제거, 저감하기 위한 하수처리시설의 설치, 운영, 습지 조성, 하천에 유입된 쓰레기나 오염물질의 제거 노력 등을 통한 수질개선이 이에 해당한다. 두번째 메커니즘은 오염원 저감측면이 아닌 하천의 유량을 풍부하게 함으로써 수질개선을 달성하는 것이다. 즉, 일반적으로 확보되는 하천의 유량보다 더 많은 유량을 하천에 흐르게 함으로써 하천 스스로의 자정능력을 키우고 오염물질의 농도를 희석함으로써 수질을 개선하는 방법이다. 해마다 발생하는 하천의 수질오염사고시 다목적댐이나 용수댐에서 희석수를 대량 방류함으로써 수질 사고를 해결하는 경우가 이에 해당한다. 또 하나의 메커니즘은 미래의 오염원이 되는 비점오염원(축산가구, 도로 산림 등)의 소산 노력 등을 통한 적극적인 수질개선이 이에 해당한다. 하천의 수질개선은 이 세가지 메커니즘이 병행하여 작용될 때 그 효과를 최적으로 달성할 수 있다. 향후 물 관리는 빗물 - 댐 하천 - 상수도 - 하수도 - 해수 등 물 순환의 전체 체계에서 이루어져야 하고 효율적인 물 관리를 위해서는 '수량 수질의 통합관리'가 불가피하다는 점에서 물이용부담금의 수량측면에 대한 이해는 물 관리의 효율성을 높이는 중요한 요소이다.

이상기후에 의한 집중호우의 증가 및 강우량의 변동 등은 단순 기상현상의 변화에서 그치지 않고 우리가 삶을 영위하는 환경에 영향을 미치고 있으나 이상기후 영향을 정량적으로 표현하는 연구는 아직 미진하다. 이러한 환경적인 변화에 대응하여 피해를 감소시키기 위해서 구조적 대책과 비구조적 대책 등이 시행되고 있다. 비구조적 대책의 대표적인 예로 우리나라에서는 풍수해보험제도가 시행중이다. 풍수해보험제도를 활성화하기 위해서는 보험 목적물인 주택, 비닐하우스, 축사 등이 어떤 피해 패턴을 보이고 또한 통계청 및 소방방재청, 국토해양부 등 유관기관에서 발표하는 계량 지표와 어떠한 관계가 있는지를 검토하는 것이 필 요하다. 본 연구에서는 이러한 유관기관의 다양한 계량자료 중에서 시군구 단위의 수방기준준수여부, 보험목적물의 피해액, 자연재해위험지구의 수와 정비율, 그리그 국가하천과 지방하천에 대한 하천정비율을 이용하여 보험목적물과의 관계를 규명하였다. 분석결과 풍수해보험목적물의 피해액과 하천정비율, 자연재해위험지구 정비율은 뚜렷하게 음의 상관성을 갖는 것으로 나타났다. 분석된 자료를 현행 보험요율과 비교하여 할인 여부를 분석한 결과 수도권 및 광역도시의 할인율이 높게 나타났고 상대적으로 충청남도와 전라북도가 낮은 할인율로 나타났다.

It is quite important for manufacturing firms to stably secure water, because industrial water is used for a variety of purposes as one of the important inputs in the production process. Despite the significance of industrial water use and the increase of industrial water demand, relatively little has studied regarding the industrial water use in Korea. This paper employs the marginal productivity approach in order to estimate the economic value of water in Korean manufacturing industry, and we use the information of 53,912 factories surveyed in 2003. The result of the likelihood ratio test shows that Trans-log is an appropriate model for estimating the data of this study. In Trans-log function model, the industry-wide output elasticity of water is 0.0104, and the marginal value is KRW 1,156 per ton. The estimated values differ across the sectors and these values range from the high value of about KRW 13,760 per ton in the transportation equipment sector to low values of KRW 428 per ton in the precision instrument sector. The research provides useful information to help policy-makers in developing and implementing more appropriate policies regarding the management and distribution of water resources by estimating the value of water resources by sector. In addition, Korean government enables the drafting of future water pricing scenarios based on the estimated value information.

Water is an indispensable input to human's existence and industrial production. In these days, people are getting more concerned about their health and the interest in the safety of drinking water has increased. In this situation, this paper attempts to measure the economic benefits of the tap water quality improvement. The study area was restricted to Busan, the second largest city in Korea, where local government is planning to implement a tap water quality improvement program. We apply a one-and-one-half bounded dichotomous choice contingent valuation (CV) method to obtain at least a preliminary evaluation of the benefits. CV is developed for valuing goods or services that cannot be valued either directly or indirectly from market observations and has been applied to several environmental goods. The CV survey was rigorously designed to comply with the guidelines for best-practiced CV studies. We surveyed a randomly selected sample of 400 households in Busan and asked respondents questions in person-to-person interviews about how they would be willing to pay for the water quality improvement. Respondents overall accepted the contingent market and were willing to contribute a significant amount (US$1.66), on average, per household per month. We can also calculate the aggregate value of the program which improves the water quality in Busan. This study is expected to provide policy-makers with useful information for evaluating and planning environmental policies relating specifically to water.

소하천에서의 효율적인 유량측정 수행을 위해서 K-water(한국수자원공사) 충청지역본부에서는 금강유역의 보청천 지류인 곰쟁이천에 원격유량측정시설 개념의 위어(weir)를 이용한 고정단면 시설물을 2006년도에 설치하였으며, 2007년부터 2009년까지 시설물 직하류에서 도섭을 통한 유량측정을 실시하였고 3차원 흐름해석 결과와의 비교를 통해 소하천 원격유량측정시설의 적정성을 분석하였다. 총 55회의 유량측정 성과를 이용하여 수위-유량 관계곡선식을 산정하였으며, FLOW-3D를 이용하여 3차원 흐름해석을 실시하였다. Francis 유량산정 공식인 Q=$1.84bH^{3/2}$을 통해 계산되는 수위별 유량, 유량측정 성과에 의한 수위-유량 관계곡선식, 그리고 FLOW-3D로부터 계산된 수위별 유량을 비교하였으며, 실측유량과 계산된 유량의 차이를 비교 검토하였다. 이러한 비교 검토를 통해 소유량 구간에 대해서는 원격유량측정시설의 적정성을 확인할 수 있었으며, 갈수시 미소유량이 흐르는 소하천에 위치한 지점에 대해서는 인력 및 비용이 많이 소요되는 도섭을 통한 직접 유량측정 수행보다는 검증된 유량측정시설(위어, 파샬플룸 등)을 통한 유량측정이 더욱 효과적인 것으로 판단되었다.

하천을 횡단하며 유속을 측정하는 ADCP를 유속면적법과 같이 정해진 측선에 정지시켜 연직 유속을 측정하고 이를 단면적과 곱하여 유량을 산정하는 방법이 ADCP 정지측정법(Stationary Method)이다. 이 방법은 이미 괴산댐 하류에 적용되어 정지측정법 측정유량이 댐방류량 대비 평균 4%의 상대오차를 보여 효율성이 입증되었다. 본 연구에서는 일반 자연하천인 임진강 적성지점에 정지측정법을 적용하여 넓은 범위의 수위, 유량 변화에 대한 적용 가능성을 점검하였다. 또한 홍수기 널리 사용되는 측정방법인 부자법의 검증 수단으로서 적용 여부를 검토하였다. 2009년 7월부터 8월까지 총 26회 실시한 정지측정법은 1,046~9,663 $m^3/s$의 측정 유량 범위를 보였다. 측정기간 동안 단면평균 유속은 1.3~3.0m/s였으며, 측정 최대유속은 4.0m/s였다. 측정 소요시간은 23~46분으로 평균 35분 소요되었다. 같은 지점에서 실시한 봉부자법 측정이 평균 29분 소요한 것과 큰 차이가 없었다. ADCP를 이용한 정지측정법은 제조사에서 제공하는 전용 프로그램으로 측정과 동시에 수위, 단면 연직 유속 등의 확인이 가능하며, ISO 기준 불확실도 계산 기능을 포함한다. 대하천인 임진강 적성지점에서 실시한 ADCP 정지측정법은 봉부자법과 비슷한 측정시간이 소요되며 넓은 수위, 유량범위에서 측정이 가능한 방법으로 판단되었다. 기존의 유량측정이 수위, 유량에 따라 방법이 달라지고 측정 장비의 제약이 따르는 것에 반해 ADCP 정지측정법은 보다 넓은 수위, 유량 범위에서 적용이 가능하다. 즉, ADCP 정지 측정법은 평저수시뿐만 아니라 홍수시에도 유량 측정 가능한 방법이기 때문에 봉부자법 또는 초음파표면유속계와 같이 홍수시 사용되는 측정방법의 검증 수단으로서도 활용 가능할 것으로 판단된다.

유속지수법(index velocity method)은 수위-유량관계에 유속을 추가적인 지수로 이용하는 방법이며 현재 자동유량측정 방법으로 널리 사용되고 있는 기법이다. 유속지수법에 많이 사용되는 측정 장비는 초음파유량계와 Acoustic Doppler Velocity Meter(ADVM) 등으로 모두 연속적인 수위와 유속을 측정하여 시계열 유량 자료를 생산하기 때문에 고리형 수위-유량관계의 재현이 가능하다. 기존의 연구에서 유속지수법은 괴산댐 하류에 적용되어 댐 방류량대비 평균 7%의 상대오차를 보였고, 시간에 따른 오차 발생이 적어 수위-유량관계에 비해 효율적으로 나타났다. 하지만 댐방류량에 의해 영향받는 구간에서는 고리형 수위-유량관계 재현에 한계를 나타냈다. 따라서 본 연구에서는 일반 자연하천인 임진강 적성지점에 ADVM을 설치하였고, 수위-단면적 관계와 평균유속($V_m$)-지표유속($V_i$) 관계를 수립하여 유속지수법에 의한 시계열 유량자료를 산정하였다. 산정된 유량자료는 측정 유량과 비교하여 정확도를 분석하였고, 시계열 유량 자료로부터 고리형 수위-유량관계를 재현하였다. 2009년 6월부터 9월까지 운영된 ADVM 자료로부터 산정된 유속지수법 최대 유량은 $10,491m^3/s$였으며, 총 18회의 실측 유량과 비교한 유속지수법 유량은 평균 7%의 상대오차를 나타냈다. 시계열 자료로부터 재현된 고리형 수위-유량관계는 임진강 적성지점의 경우 수위관측소 수위 10m, 유량 $2,000m^3/s$부터 발생하였다. 2009년 8월 11일 첨두유량 $8,000m^3/s$홍수 사상에서 발생한 고리형 수위-유량관계의 경우 수위 14m에서 $1,230m^3/s$의 유량차이를 보였고, 동일한 유량 $6,000m^3/s$에서 1.2m의 수위차이를 보였다. 2009년 8월 26일 첨두유량 $10,000m^3/s$에서 발생한 고리형 수위-유량관계에서도 마찬가지로 수위 16m에서 $1,670m^3/s$의 유량차, 유량 $8,000m^3/s$에서 수위 1.3m의 차이를 나타냈다. 이와 같이 유속지수법은 기존의 수위-유량관계가 가지는 한계점을 보완하여 고리형 수위-유량관계 재현이 가능하기 때문에 보다 정확한 유량 산정이 가능할 것으로 판단된다.

자동유량측정시설은 연속적인 유량자료를 측정하기 위해 운영되는 실시간-무인화 유량측정 시스템이다. 현재 국내 외에서 유량측정을 위해 설치 및 운영되고 있는 자동유량측정시설은 대부분 초음파유속계를 이용하고 있는는데, 초음파유속계는 유속을 측정하는 방식에 따라 크게 도플러방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter)와 이동시간차방식 초음파유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)로 분류된다. 본 연구에서는 각 방식별로 유량산정방법을 개선하기 위해 설치 운영 중인 자동유량측정시설 중 고령교 지점의 ADVM 방식과 여주, 적성 지점의 UVM 방식을 대상으로 측정성과에 대한 문제점을 분석하고 통계적인 방법을 통해 오측유속을 제거하거나 방식별 또는 지점별 특성을 고려하여 적절한 유량산정방법을 적용하였다. 그 결과 3개 지점에 대한 검증유량과의 평균 상대오차율은 모두 10% 이내로 나타났다.

최근 개발된 표면영상유속계(Surface Image Velocimetry, SIV)는 하천 표면의 영상을 분석하여 유속을 산정하는 매우 실용적이며 간편한 유속측정 방법이다. 그러나, 표면영상유속계는 수표면의 움직임을 계산하여 표면유속을 산정하기 때문에 야간의 경우 획득영상시 수표면의 움직임을 확인할 수 없어 유속측정이 어렵다는 단점이 있었다. 이 때문에 표면영상유속계의 간편성과 유용성에도 불구하고, 주간에만 유속측정이 가능하여 연속적인 하천유량측정을 하기 어려웠다. 과거 수표면에 야광 입자를 흘려보내면서 야간유속측정을 실시하였으나 대하천의 경우 야광 물질의 크기가 작아 영상내에서 식별이 어렵고, 측정시마다 야광 입자를 뿌려주어야 하기 때문에 환경적인 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 적외선 카메라를 이용하여 야간에도 영상획득이 가능하도록 시스템을 개선하였다, 야간 영상획득 장비는 최대 가시거리가 200 m까지 가능하고, 주야간 모두 영상획득이 가능하도록 시스템을 구성하였다. 적외선 카메라에서 획득된 동영상은 초당 최대 30장까지 자동 분할이 가능하여 홍수시 고유속을 분석하기에 문제가 없도록 제작하였다. 이와 같이 제작된 야간유속측정 시스템을 이용하여 동일한 유속조건에 대하여 현장에서 주간과 야간 표면유속 측정의 정확도 분석을 수행한 결과 만족스러운 결과를 얻었으며, 향후 실제 하천유량측정에 적용하게 된다면 보다 간편하게 실시간으로 주야간 유량측정이 모두 가능할 것으로 기대된다.

하천에서 물이 비교적 빠른 속도로 흘러가면 압력 변동, 하상의 조도, 하천내 구조물 등의 영향에 의해 수면이 끊임없이 변형을 일으키며 수면에 작은 물결(수면 파문)이 생긴다. 이러한 수면 파문은 유수에 의해 유수의 평균 유속으로 이류되며, 이 때문에 인간이 유수의 흐름을 시각적으로 인식할 수 있다. 이러한 표면 파문은 적절한 영상 분석을 하면 표면 유속 측정의 추적자로 이용할 수 있다. 본 연구는 유수 표면을 연속된 영상을 촬영하고, 일련의 영상을 시공간 영상(space-time image)으로 만든 뒤, 휘도 경사법(graylevel gradient method)으로 유속 벡터를 추출하는 새로운 방법을 제시하였다. 이 분석 과정은 기존의 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimetry) 기법을 이용하는 방법보다 훨씬 간단하고 분석 시간도 크게 절약할 수 있다. 또한, 수면 파문의 전파에 따른 중력파의 영향을 시공간 영상의 처리 과정에서 잡음으로 간주하여 처리할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 개발된 루틴을 표면 영상 유속계(SIV, Surface Image Velocimtery)에 구현하여 새로운 영상 유속계를 개발하였다. 시공간 영상 분속을 이용하는 새로운 영상 유속계를 실험실 수로의 영상 자료에 적용하여 그 정확도, 적용성, 장단점 등을 분석하였다. 제안된 방법에 의한 평균류 산정 결과는 물리적으로 타당하며, 저속 또는 저휘도에서의 분석 성능이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 다만, 이방향 흐름의 분석에서는 문제가 있는 것이 밝혀졌다.

하천 유량자료는 조사 목적에 따라 시간, 일, 월 등 다양한 시간범위를 갖는다. 이러한 특성을 갖는 유량 자료를 확보하기 위해 정해진 시간에 유량측정을 시행하는 것은 경제적, 기술적으로 매우 어려운 일이다. 따라서 연속적인 유량생산은 상대적으로 연속측정이 용이한 수위자료를 연속측정하고, 간헐적인 유량측정을 통하여 수위-유량관계를 수립하여, 수립된 관계를 연속적으로 측정된 수위자료에 대입하여 이루어진다. 그러나 준설에 의한 하상변동, 가물막이 등 하천횡단 구조물 설치에 따른 통제특성 변화, 공사 등에 의한 하천경사 변화 등에 의해 수위-유량관계의 연속적인 변화가 발생할 경우 하나의 수위-유량관계로 연속적인 유량환산이 불가능하게 된다. 따라서 자연현상 및 각종 공사에 의해 하도 특성이 변화할 경우 신뢰도 높은 유량을 신속하게 제공할 수 있는 새로운 기법 적용이 요구된다. 본 연구에서는 4대강 사업구간에 위치한 유량관측소에서 전통적인 수위-유량관계 곡선법, 기간분리에 의한 방법, Stout 방법, 비유량법 등 다양한 방법을 활용하여 연속 유량자료를 생산 기법을 제시하고자 한다.

금강수계에서 2007년 10월부터 2009년 10월까지 17개 지점을 대상으로 어류 모니터링과 하상재료를 조사하였다. 하상재료는 사립자 크기에 따라 6단계(실트, 모래, 가는자갈, 굵은자갈, 호박돌 및 전석)로 나누었으며, 각각 3개 지점씩 선정하여 조사하였다. 조사결과 모든 지점에서 채집된 어류는 10과 49종 7,316개체였다. 하상재료 중 실트~굵은자갈에서 피라미(Zacco platypus)가 가장 높은 출현율을 보였으며, 호박돌~전석에서는 참갈겨니(Zacco koreanus)가 우점하는 것으로 나타났다. 생물다양도 및 우점도는 가는자갈~굵은자갈에서 최적 상태를 보였으며, 정량적서식지평가(QHEI)와 생물보전지수(IBI)는 하상재료가 커짐에 따라 점수가 증가하여 최적 상태를 나타내었다.

본 연구결과 채집된 어류는 총 9과 36종 4,669개체였다. 과(family)로는 잉어과(Cyprinidae) 어류가 24종으로 전체 채집된 어종의 66.7%로 가장 많이 출현하였다. 고유종은 쉬리(Coreoleuciscus splendidus) 등 20종으로 55.6%를 차지하여 높은 출현율을 보였다. 멸종위기야생동물(endangered species)로 감돌고기(Pseudopungtungia nigra) 외 2종이 출현하였다. 구성비가 가장 높은 종은 참갈겨니(Zacco koreanus)로 34.0%를 차지하여 우점종으로 나타났고, 다음은 피라미(Z. platypus)로 22.6%, 쉬리는 13.3% 순으로 나타났다. 쉬리의 산란기는 4월~6월로 나타났으며, 주산란성기는 5월 이었다. 유속, 수심 및 하상에 대한 쉬리의 HSI는 유속 0.4~0.6 m/sec, 수심 0.3~0.5 m, 하상재료 가는자갈 굵은자갈로 나타났다. 생태유량을 모의한 결과, 하류로 내려갈수록 유량이 증가되어 쉬리가 살 수 있는 가용면적이 커지는 것으로 나타났다.

조도계수는 하천의 흐름 저항을 총량적으로 나타내는 변수로서 흐름 계산에 큰 영향을 미치며 그 결과로 하천의 제방고 등 치수 시설물의 설계에 중요한 요인이 된다. 이에 따라 객관적이고 정량적인 조도계수의 산정은 오래 전부터 연구자들의 관심을 끌어왔다. 본 연구에서는 수위와 유량에 대한 현장 실측 자료를 토대로 Manning 식에 의해 조도계수를 산정하는 방법을 개괄하고 이를 실제 하천에 적용한 결과를 제시하였다. 2007년부터 2009년까지 호박돌, 자갈, 모래 하천과 자연 하천과 도시 하천을 포함하는 총 28개의 다양한 지점에 대해 조도계수가 산정되었다. 그리고 각 지점에서 산정된 유량에 따른 조도계수의 변화 특성이 분석되었다. 자갈 및 호박돌이 주된 하상재료인 하천에서는 조도계수가 유량 증가에 따라 대체로 감소하는 경향을 나타내고 있다. 반면에, 모래하천이나 도시 하천의 경우 유량 증가에 따른 조도계수의 변화가 거의 없거나 종종 조도계수가 증가하는 특성으로 나타나기도 한다. 자갈 하천의 경우 상대수심과 조도계수의 관련성을 분석한 결과 수심이 증가하면서 조도계수가 감소하는 특성이 잘 나타나고 있으며, 그 경향성은 Limerinos(1970)이 제시한 식과 상당히 근접한 결과를 나타내고 있다. 또한, 국내 하천의 자료를 이용하여 추정된 경험식을 제시하였다.

낙동강 상류에 있는 하회마을은 영남지방 600년 전통의 농경마을로서 귀중한 전통문화유산이다. 이 마을의 역사적, 문화적, 경관적 가치 중 하나는 마을 앞을 흐르는 낙동강과 강 양안에 형성된 백사장 사주이다. 그러나 1970년대 중반과 1990년대 초 상류에 두 댐의 건설로 하류 유황과 유사 이송 양상이 변화하여 과거 수백 년 동안 '완벽한' 백사장을 유지해온 두 사주에 식생이 점차 이입, 활착하여 하회마을의 역사적, 문화적 경관 가치에 부정적 영향을 주기 시작하였다. 낙동강 본류에 안동댐이 준공된 1976년 이후에는 댐 건설 전과 비교하여 큰 변화는 없었으나 반변천에 임하댐이 준공된 1992년 이후 점차적으로 두 사주에 식생이 이입, 활착하기 시작하여 현재 상당한 범위까지 식생이 번무하였다. 이 같은 사주 상 식생 이입과 활착의 원인과 과정을 기초적으로 조사, 분석하기 위해 우선 과거 자료가 있는 항공사진과 지상 사진을 수집하여 연도별 식생 활착 상황을 조사하였다. 다음 하회마을 상하류 약 11.5 km 구간을 대상으로 과거 홍수자료를 가지고 두댐 건설 전후 기간으로 나누어 2차원 흐름 모의를 하여 무차원 하상소류력 분포를 분석하였다. 분석 결과는 기존 항공, 지상 사진과 비교 검토하였다. 그 결과 임하댐 건설 이후 두 사주의 홍수시 무차원 하상소류력이 하상입자가 움직이기 시작하는 0.06 이하가 되는 부분이 확대되어 식생 이입, 활착에 유리한 조건을 형성하게 된 것으로 나타났다.

본 연구에서는 침수식생 개수로 흐름의 평균유속 및 다양한 난류량 예측이 가능한 해석적 모형의 비교 분석을 수행하였다. 각 모형의 비교분석에 사용한 수리실험자료는 기존의 다양한 연구자가 제시한 실험결과를 이용하였다. 레이놀즈응력의 경우, 상부영역에서는 선형분포를 가정한 두 모형 모두 수리실험자료와 잘 일치하였다. 그러나 식생영역의 경우 3층모형에서 가정한 지수함수 형태의 레이놀즈응력은 실험자료와 잘 일치하지 않는 것으로 나타났다. 평균유속의 경우, 삼층모형에서 새로이 추가된 내부식생영역은 전체적인 예측결과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났지만, 전체적인 평균유속 예측결과는 두 모형 모두 비교적 유사하였다. 본 연구를 통하여 분석된 2층모형과 3층모형의 장점만을 취합하여 이층모형의 정확성을 개선하였다. 기존 수리실험자료를 이용하여 식생수로의 레이놀즈응력분포식을 최적화된 멱함수 형태로 제시하였다. 개발된 모형을 기존 수리실험자료에 적용한 결과 특정 조건을 제외하고는 비교적 정확하게 식생흐름의 평균유속분포를 예측하는 것으로 나타났으며, 이는 식생 및 흐름조건에 의해 식생영역의 레이놀즈응력분포형태가 왜곡되어있을 경우인 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 팔당호에 유입되는 북한강, 남한강, 경안천의 6개 지류에 대하여 2009년 6월부터 12월까지 10일 주기로 현장 측정한 10개의 수질평가 항목과 측정시기에 근접한 4장의 시계열 위성영상에 의한 수질분석 기법을 이용하여 RS/GIS에 의한 수질환경 모니터링을 실시하였다. 현장에서는 다항목 수질측정기(DS5, Hydrolab ; 센서장착포트 7개, 측정항목 : 수온, 탁도, EC, LDO)를 이용하였고, 채수를 통해 실내에서 T-N, T-P, BOD, COD, ph, 부유물질(이하, SS)을 측정하였다. 위성영상에 의한 수질인자는 수온, 탁도, SS 등을 선정하여 자료의 정성적 해석을 통해 팔당호의 수질환경 모니터링을 수행하였다. 또한, 위성영상으로 분석한 수질평가 자료는 현장자료와의 상관성을 검토하였으며 회귀분석을 실시하여 수질인자별 분포도를 작성하였다.

근래에 들어서 우리나라의 하천에 대한 시각이 전통적인 용수공급과 홍수방재에서 환경개선과 생태계 유지 등으로 확대되고 있다. 그러나 이러한 기능을 만족하는 하천이 적은데다, 도심지 지역의 급격한 산업화와 토지이용 변화로 인하여 하천 기능은 반대로 저하되고 있다. 본 연구에서는 인천광역시 주요 5개 하천에 대하여 자연형 하천 복원 후 수량 변화와 하천 단면의 변화를 조사하고 하천 복원에 대한 하천별 특성과 하천의 변화를 조사하였다. 이를 통하여 자연형 하천 복원을 수행한 도심하천의 변화양상을 고찰하였으며, 연구를 통하여 문제점을 제시하고 하천 특성에 맞는 올바른 하천 복원을 모니터링 하고자 한다.

본 연구는 충청북도 내 각 지자체에서 조성한 자연형 하천에 대하여 자연형 하천의 기능을 올바르게 이해하고, 친자연공법을 적용하여 "내고장 하천살리기" 사업을 제대로 시행하고 있는지를 조사하고 평가한 것이다. 주민들이 경제적으로 여유를 가지게 되면서 마음의 안정과 심미적 가치를 주거지의 인접거리에 있으면서 생태학적으로 가장 역동적인 생물서식지이며 추이대인 하천변에서 찾게 되면서 각 지자체에서는 경쟁적으로 많은 공사비를 투입하여 자연형 하천을 조성하였다. 자연형 하천을 조성하기 위해서는 하천이 가지고 있는 다양한 역할을 이해하고, 하천에 대한 올바른 진단과 대안제시를 통해야 함에도 불구하고 세심한 검토가 부족한 상태에서 예산과 건설장비를 투입하고, 조성된 하천을 방치한다면 생명체들이 살아 숨 쉬는 하천으로 되살아나기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 내고장 하천을 자연형 하천으로 살리기 위한 기준을 다음과 같이 설정하고 충청북도 내 각 지자체에서 조성한 자연형하천을 평가하여 자연형하천 조성에 대한 업무의 눈높이를 향상시킬 수 있도록 한 것이다. 1) 내 고장 하천 고유의 특성을 산출하고 이에 따른 자연형 하천공법의 추진 2) 하천의 생태복원을 위하여 모니터링을 실시하고, 서식처 보존사업의 추진 3) 주민, 행정부서 간에 하천살리기 실천활동과 거버넌스 행정구현의 추진.

식생이 소실된 산불 피해 지역에서 유실되는 토양의 식생회복에 따른 정량적인 변화를 파악하고, 사면토양과 유실토양의 성분분석을 수행하여 이화학적 특성을 파악하고자 한다. 산불 이후 10개의 조사구에서 강우에 의해 유실토양의 양을 측정한 후 토양을 건조시켜 보관하였다. 토양의 입도분석, 유기물함량, 건조밀도 등을 조사하였다. 그리고 전처리한 토양수는 ICP를 이용하여 Fe, Mn, P, Al, Zn, Na, Mg, K, Ca의 성분분석을 수행하였다. 산불 이후 시간경과에 따른 조사구별 식생 회복은 빠른 지역과 느린 지역으로 크게 구분한다. 재생이 불량한 지역은 재생이 왕성한 지역에 비해 상대적으로 많은 양의 토양이 유실되었다. 사면토양의 성분분석 결과 재생불량 지역의 성분함량이 가장 작았으며, 재생왕성 지역은 비피해지에 비해 성분함량이 대체로 높았다. 유실토양의 성분분석 결과 식생회복이 느린 조사구에서 영양염류 함량이 대체로 낮았다. 그러나 식생회복이 느린 조사구에서 많은 양의 토양이 유실되기 때문에 정량적인 영양염류의 소실량은 가장 많았다. 따라서 지표식생이 없는 지역은 다량의 토양유실로 인해 다량의 영양염류가 소실되어 식생 재생을 더디게 만드는 것으로 판단된다.

흐름과 장파에 의하여 발생되는 난류의 subgrid scale mixing effects를 고려할 수 있는 수심적분형 모형(depth-integrated model)을 제시하였다. 완전비선형의 수심적분형 모형은 약분산(weakly dispersive) 환경에서 흐름의 회전성(rotational)을 고려하도록 perturbation approach를 이용하여 유도되었다. 동일한 방법을 이용하여 수심적분형 이송확산방정식(depth-integrated scalar transport equation)을 유도하였다. 방정식은 4차정확도의 유한체적기법을 이용하여 해석하였으며, 다양한 혼합양상을 보이는 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다.

수생 생태계에서 하천 어류 서식 환경을 보호하고 유지하기 위해서는 어류의 적절한 서식 공간 확보가 선행되어야 하며, 하천정비사업에 따른 준설 시 하상변동으로 및 유속 변화로 인하여 발생하는 다양한 영향을 충분히 검토해야 한다. 본 연구에서는 우선 교각의 설치와 합류부위치로 인해 발생하는 모의 영역 내의 2차원 흐름거동을 RMA-2 모형으로 분석하였다. 또한 어류의 미시서식처를 고려한 최적의 영역에 대한 면적을 산정하였다. 이를 위해서 2차원 물리 서식처 모의 모형인 River2D를 적용하여 가중가용면적-유량 관계 곡선의 도출을 통해서 최적유량 산정시 중요한 지표인 WUA (Weighted Usable Area)의 산정결과를 어종별, 지역별 그리고 정비사업 전후에 대한 비교하였다. 적용구간은 낙동강 살리기 사업의 25공구(칠곡2, 구미 1지구: 약 8.74 km) 전체를 대상으로 하며 그중에서도 지류 합류부인 경암천부근 (제1지역)과 교각부근(제2지역)에서의 분석을 실시하였다. 피라미에 대한 WUA 값 산정결과 하천정비후에 정량적인 개선 효과를 확인하였으나 안정적인 수심 및 유속분포 지역의 개선을 위한 설계검토가 필요하다 할 수 있다.

자갈하상 산지하천의 주요 관심사는 소류사 크기 분포와 연계하여 하상재료의 이송에 대한 광범위의 기초자료 확보하는 것이다. 자갈 하상재료가 주를 이루는 강원영동지역 양양남대천의 산지 하천을 대상으로 하상재료를 조사하였다. 산지하천의 소류사 크기를 고려한 소류사 채집기를 설치하고, 호우 발생 이후 측정기에 포획된 소류사의 크기를 파악하기 위해 입도분포를 분석하였다. 두 개의 소류사 측정기는 지남교 지점에 유속이 빠른 우안과 유속이 상대적으로 느린 좌안에 각각 설치하였다. 산지하천 시험구간의 하상재료 분포도는 그림 1과 같으며, 하상재료 평균입경은 184.65mm 이였다. 연구단에서 운영중인 법수치 우량관측소의 관측자료에 따르면, 2009년 11월 1~13일 185mm 강우가 발생하였으며, 11월 11일 7:00경에 최대수위에 따른 첨두유출량 107.23$m^3/s$가 발생하였다. 첨두유출 발생당시 이동한 우안 소류사의 평균입경은 102.88mm 이였고, 좌안 소류사의 평균입경은 66.53mm 이였다(그림 2). 하상재료의 평균입경에 대한 소류사 평균입경을 비교하였을 때, 소류사는 하상재료의 $45.87{\pm}13.92%$ 크기 범위에서 이동함을 확인하였다.

하천의 본류와 1개 이상의 지류가 만나는 합류부에서는 본류 흐름과 지류 흐름이 충돌함에 따른 흐름 정체가 빈번하게 일어난다. 이로 인하여 태풍이나 집중호우 시 유속저하와 수위증가로 통수능이 크게 저감되어 홍수피해위험이 크게 증가하는 경향을 보인다. 도류제는 흐름의 원활한 소통을 위하여, 흐름방향을 조정해주는 인공구조물로서 수제의 한 종류이며, 합류부에서의 흐름 정체현상을 해소할 수 있는 한 방법으로 알려져 있으나, 국내에서는 도류제의 적용이 주로 해안의 사빈방지 등에 이루어지고 있으며, 하천의 합류부에서의 적용사례를 찾아 보기는 힘들다. 이 연구에서는 본류와 지류가 만나는 합류구간을 지닌 자연형 사행하천을 대상으로 한 수리모형 실험장치를 이용하여, 도류제의 합류부의 흐름개선 효과를 분석하였다. 수리모형실험의 조건은 도류제 설치 전 후, 도류제 길이 변화에 따라 구성되었으며, 실험결과 도류제의 설치는 본류흐름, 지류흐름, 합류 후 흐름의 수위, 유속, 흐름방향 등의 흐름 특성을 변화시켰다. 특히, 실험조건에 따라 하도의 통수능 증대효과가 다르게 나타났으며, 도류제 설치길이에 따른 변화를 확인하였다. 본 연구 결과를 통해 하천 합류부에 도류제 등의 홍수저감시설을 적용할 시 합류부의 수위 및 유속 등의 수리특성 변화를 예측함으로 합류부 흐름개선을 위한 하천개수계획 등에 유용한 자료로 활용될 것으로 사료된다.

에디 공분산 방법을 사용하여 설마천 유역 혼효림(2007년 9월부터 2009년 12월)과 청미천 유역논(2008년 8월부터 2009년 12월)에서 증발산을 조사하였다. 연구 결과를 요약하면 아래와 같다. ${\bullet}$ 설마천 유역의 일 증발산은 0.1 - 5.7 $mm\;d^{-1}$의 변동폭을 가지며 연평균 $1.2{\pm}1.2mm\;d^{-1}$였다. ${\bullet}$ 청미천 유역의 일 증발산은 0.1 - 5.0 $mm\;d^{-1}$의 변동폭을 가지며 연평균 $1.5{\pm}1.1mm\;d^{-1}$였다. ${\bullet}$ 설마천 유역의 증발산은 강수량의 약 30%을 차지하였으며, 청미천 유역에서 증발산은 약 40%를 차지하였다. ${\bullet}$ 설마천 유역과 청미천 유역의 증발산의 경우, 지표와 대기간의 접합정도를 나타내는 오메가인자(${\Omega}^*$) 오메가는 여름에 0.4로 부과증발산이 평형증발산보다 전체 증발산에 기여하는 조금 큼을 보였다.

Drought is a natural hazard with different properties that are usually dependent to each other. Therefore, a multivariate model is often used for drought frequency analysis. The Copula based bivariate drought severity and duration frequency analysis is applied in the current study in order to show the effect of tail behavior of drought severity and duration on the selection of a copula function for drought bivariate frequency analysis. Four copula functions, namely Clayton, Gumbel, Frank and Gaussian, were fitted to drought data of four stations in Iran and Canada in different climate regions. The drought data are calculated based on standardized precipitation index time series. The performance of different copula functions is evaluated by estimating drought bivariate return periods in two cases, [$D{\geq}d$ and $S{\geq}s$] and [$D{\geq}d$ or $S{\geq}s$]. The bivariate return period analysis indicates the behavior of the tail of the copula functions on the selection of the best bivariate model for drought analysis.

NRCS의 유출곡선지수 산정법(CN; Runoff Curve Number method)은 유역내의 토지 이용 및 토지 피복, 토양특성, 수문학적 조건 등을 이용하여 총 강우량으로부터 유효 유출량을 계산하는 방법으로서 이론의 간편성과 적용성으로 인하여 여러 분야에 적용되고 있다. 그러나, 유출곡선지수의 특성상 지역적인 특성에 따라 차이가 발생할 수 밖에 없음에도 국내에서는 대부분 미국 NEH(National Engineering Handbook)에서 제시한 기준을 이용하고 있는 실정이다. 이에 대하여 본 연구에서는 국내 유역의 강우-유출 특성을 반영한 유출곡선지수를 산정하고 강우에 따른 직접 유출량을 모의하기 위한 방법을 연구하였다. 이를 위하여 보청천 유역의 관측 강우-유출 자료에 Hawkins et al(1993)등이 제시한 점근 유출곡선지수방법을 적용하고 이를 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)에서 제시한 값과 비교하였다. 또한 유역의 대표 유출곡선지수에 대한 회귀식을 유도하고 이를 이용하여 보청천 유역의 하계 유출을 모의하고 그 결과를 비교 분석 하였다. 연구결과 대표 유출곡선지수식을 이용한 유역의 직접유출 모의결과가 단일 유출곡선지수시의 모의결과보다 더 우수한 결과를 나타내었다.

This study introduced a Bayesian based frequency analysis in which the statistical trend seasonal analysis for hydrologic extreme series is incorporated. The proposed model employed Gumbel and GEV extreme distribution to characterize extreme events and a fully coupled bayesian frequency model was finally utilized to estimate design rainfalls in Seoul. Posterior distributions of the model parameters in both trend and seasonal analysis were updated through Markov Chain Monte Carlo Simulation mainly utilizing Gibbs sampler. This study proposed a way to make use of nonstationary frequency model for dynamic risk analysis, and showed an increase of hydrologic risk with time varying probability density functions. In addition, full annual cycle of the design rainfall through seasonal model could be applied to annual control such as dam operation, flood control, irrigation water management, and so on. The proposed study showed advantage in assessing statistical significance of parameters associated with trend analysis through statistical inference utilizing derived posterior distributions.

정부가 생각하는 중요한 정책방향은 두 가지를 보면 알 수 있다. 바로 예산과 인력이다. 필요하다고 판단하는 곳에 정부는 예산과 인력이 투입되게 마련이다. 따라서 국가의 재정운용에 대한 평가를 해보면 어떤 것이 중요한 것인지에 대한 가치판단을 할 수 있다. 국가의 물관리 예산도 마찬가지이다. 국민소득과 여러 가지 사회경제적 특성에 따라 물관리예산은 국가별로 차이가 난다. 그러나 경제발전단계가 높을수록 높은 관리예산이 투입되는 것이 일반적이다. 과연 우리나라의 물관리예산은 적정한 것일까? 그러나 우리나라의 물관리는 여러 부처에 분산되어 있고 하천의 관리도 국가하천과 지방하천으로 구분되어 있기 때문에 이 질문에 답을 하기가 어렵다. 엄밀히 말하면 우리나라의 물관리예산이 연간 모두 얼마인지를 정확히 알지 못한다. 결국 적정한 수준인지를 평가할 수도 없다. 홍수방어와 용수공급이라는 시급성으로 인해 공공투자의 성격이 강했기 때문에 굳이 평가가 필요 없었을 수도 있다. 그러나 물관리가 과거와는 달리 복잡해졌고 따라서 물관리를 위한 정부의 재정계획과 집행 역시 여기에 맞게 보다 세심해져야 한다. 이제까지의 물관리예산이 사회적인 인프라를 건설하는데 주력했었다면 이제는 거버넌스와 생태계관리는 물론 물순환 전체를 위한 다양한 정책에 국가 재정이 투입될 필요가 있다. 그러나 이 같은 의사결정은 현재 재정계획과 투입입의 적정성과 타당성이 먼저 평가되어야 한다. 본 연구는 OECD내 다른 국가들의 물관리예산과 우리나라의 물관리예산을 비교분석함으로써 우리나라 물관리예산의 적정성을 평가하고자 한다. 특히 합리적인 재정구조를 가지고 있다고 판단되는 남아프리카공화국과의 비교를 통해 향후 우리나라의 과제가 무엇인지 검토하고자 한다.

Conventional methods of model evaluation usually rely only on model performance based on a comparison of simulated variables to corresponding observations. However, this type of model evaluation has been criticized because of its insufficient consideration of the various uncertainty sources involved in modeling processes. This study aims to propose an extended model evaluation method using multiple assesment indices (MAIs) that consider not only the model performance but also the model structure and parameter uncertainties in rainfall-runoff modeling. A simple reservoir model (SFM) and distributed kinematic wave models (KWMSS1 and KWMSS2 using topography from 250m, 500m, and 1km digital elevation models) were developed and assessed by three MAIs for model performance, model structural stability, and parameter identifiability. All the models provided acceptable performance in terms of a global response, but the simpler SFM and KWMSS1 could not accurately represent the local behaviors of hydrographs. In addition, SFM and KWMSS1 were structurally unstable; their performance was sensitive to the applied objective functions. On the other hand, the most sophisticated model, KWMSS2, performed well, satisfying both global and local behaviors. KMSS2 also showed good structural stability, reproducing hydrographs regardless of the applied objective functions; however, superior parameter identifiability was not guaranteed. Numerous parameter sets could lead to indistinguishable hydrographs. This result supports that while making a model complex increases its performance accuracy and reduces its structural uncertainty, the model is likely to suffer from parameter uncertainty. The proposed model evaluation process can provide an effective guideline for identifying a reliable hydrologic model.

본 연구에서는 SWAT-REMM Enhanced 모형을 이용하여 총 3개의 수변림 시나리오를 작성하여 도암댐 유역 내 일부 소유역에 적용 하였다. 수변림 시나리오 중 시나리오 1과 2는 수변 폭을 15m로 하고 식생을 나무와 잔디로 각각 다르게 적용하였고, 시나리오 3은 수변폭을 8m로 하고 식생을 나무로 선정하였다. SWAT-REMM Enhanced 모형을 이용하여 수변림 시나리오를 적용 한 결과 지표하유출의 경우, 시나리오 1의 저감효율이 70%이상 큰 것으로 나타났다. 또한 시나리오 1과 2를 비교한 결과 수변 폭이 넓을수록 저감 효율이 큰 것으로 분석 되었다.

수문설계 인자인 확률홍수량 산정시 짧은 홍수량 자료 길이로 인해 홍수량을 직접 이용하기 보다는 강우자료와 강우-유출모형에 의존하고 있는 현시점에서 무엇보다 중요한 것은 신뢰할 만한 확률강우량이 산정되어야 한다는 것이다. 하지만 지금까지의 강우빈도해석(rainfall frequency analysis)은 강도(intensity), 지속기간(duration), 깊이(depth) 사이의 연관성은 고려하지 않은 단편적인 방법론에 그치고 있다. 즉, 강우를 표현하는 인자들 간 독립(independency)이라는 가정을 거친 후, 간단한 단변량(univariate) 강우빈도분포(rainfall frequency distribution)로 확률강우량을 산정하고 있다는 것이다. 간단한 모형에 따른 이점은 있으나 최근의 강우 형태는 매우 복잡한 양상을 띠고 있어, 단변량 강우빈도분포로 이를 대표하기에는 무리가 따른다. 따라서 본 연구에서는 강우빈도해석의 인자가 독립적이며 정규분포(normal distribution)라 가정하지 않고, 세 개의 주변 분포(marginal distribution)의 형태가 같지 않다는 점, 또한 가정하지 않는 방법론 중, 그 가치를 널리 인정받고 있는 Archimedean Copula (AC)에 대한 연구를 수행하였다. AC를 이용하여 강도, 지속기간, 깊이 사이의 종속성 중, 두 가지 변량을 고려한 이변량(bivariate) 강우빈도해석을 수행하였고 그 효용성을 검토해 보았다.

기상변화와 지구온난화로 인해 국지성 호우의 강도와 빈도가 늘어나고 있으며 이로 인해 소양강, 도암댐, 임하댐 유역의 탁수 문제 등, 토양 유실에 관한 문제가 심각해지고 있다. 정확한 토양 유실 모의를 위하여 지난 수 십 년간 Universal Soil Loss Equation(USLE) 등의 모형이 사용되었지만 이러한 모형들에 관한 연구 중 강한 집중 호우에 의해 발생하는 걸리 침식(Gully Erosion)을 적용한 경우는 많지 않다. 이에 본 연구에서는 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 및 유사량 산정을 위하여 입력자료가 간단하고 ArcView GIS를 기반으로 융합이 가능한 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) system, nLS, Unit Stream Power-based Erosion/Deposition (USPED) 연계 모형을 개발하여 강원도 양구군 해안면 유역에 적용하였다. 기존 SATEEC system에서는 강우 시 유역에서 발생하는 면상 침식(Sheet Erosion), 세류 침식(Rill Erosion)의 모의만이 가능하였지만, 본 연구에서 개발한 연계모형에서는 nLS 모형을 이용한 걸리 헤드 발생 지역 선정과 USPED 모형을 이용한 걸리 발생 지역에서의 토양 유실량 산정이 가능하기 때문에, 걸리 침식을 고려한 토양 유실량 산정이 가능하다. 연계 모형의 모의 결과 해안면 유역의 최종 유출구에서 발생하는 평균 유사량은 101,933 ton/year 로 산정 되었다. 토양 유실량과 유사량을 모의함에 있어, 면상, 세류, 걸리 침식을 종합적으로 고려해야 실제 지형에서 발생하는 토양 유실량 및 유사량을 좀 더 정확하게 예측할 수 있을 것이며, 본 연구에서 개발된 연계 모형을 이용한다면 실제 유역에서 발생하는 여러 형태의 토양 유실을 모의 할 수 있을 것이라 판단된다.

지구온난화에 따른 이상기후 현상으로 불확실성에 대한 고려가 더욱 중요해진 지금 설계빈도의 무조건적인 상향조정에 의존하기보다는 추계학적 방법을 도입한 수문량의 확충 및 매개변수의 불확실성을 고려하기 위한 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 강우발생의 불확실성을 반영하여 제내지에서의 침수 범위를 GIS상에서 검토하기 위해 log-ratio 방법, Johnson 시스템, 직교변환을 활용한 다변량 Monte Carlo 기법으로 추계학적 시간에 따른 강우변동을 생성하였다. 생성된 강우변동 결과를 토대로 수문분석, 홍수위 분석 등을 실시하고 FLUMEN 모형을 적용하여 해당유역에 대한 홍수범람시 침수범위를 산정하였다. 본 연구결과는 실제 강우의 불확실성을 반영하고 있어 시 공간적 강우특성이 반영된 유역별 주민대피지도, 홍수위험지도 등을 제작하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

4대강 살리기 프로젝트 중 하나인 금강 살리기에는 현재 금남보, 금강보, 부여보가 신설 예정이다. 본 연구에서는 금강 살리기 사업 중 부여보에 대하여 계획홍수량인 100년빈도 유량의 흐름 예측을 위한 1 2차원 수치해석과 수리적인 형상을 실제 흐름으로 관찰하기 위한 수리모형실험을 실시하여 부여보의 치수안정성을 검토 및 분석하였다. 본 연구를 위하여 1차원 수치해석은 HEC-RAS모형, 2차원 수치해석은 SMS RMA2 모형을 사용하였다. 수리모형 실험은 부여보 기준 상 하류 3km 구간에 대하여 축척 1/60 정상모형으로 제작하였다. 그 결과 부여보 상 하류구간에서 원활한 흐름특성이 나타났으며, 100년빈도 유량에 대하여 수치해석과 수리모형실험 모두 계획홍수위를 넘지 않는 것으로 나타났다.

The Integrated Flood Management (IFM) concept intends to obtain the maximum of benefits from the use of floodplains and the minimum of losses from flooding which seems to be the ideal outcome of flood management. For this, different strategies are recommended in order to reach this objective. The implementation of this concept leads to a resilience approach for the adaptive management of floods and is currently on its way to be better understood and integrated as part of the water resources management. There exist a fair amount of strategies to adapt to flooding that have been recommended or already implemented either as planned or autonomous ways of adaptation but their effectivity depends on the specific case where they are applied. This is why this paper looks to give a better overview of the different recommended or implemented strategies by analyzing them regarding their inherent advantages and disadvantages.

암거 수리설계는 상류부의 수위를 과다하게 상승시키지 않는 상태에서 안전하게 계획홍수량을 하류로 소통시킬 수 있도록 최적의 단면을 결정하는 것이다. 현재 국내 암거 설계는 한국도로공사(1991)에서 발표한 "도로배수계획"을 이용하고 있는데, 이는 주로 미국도로성(FHWA)에서 발표한 설계기법을 따른 것이며, 이 기법은 설계항목과 관련되는 설계유량과 지배단면을 결정하여 시행오차적인 방법으로 계획 상류부 수심을 산정하는 순서로 진행된다. 상류부 수심을 결정하기 위해서 미국도로성의 기법은 계산도표를 이용하여 손실 수두와 한계수심을 산정한다. 그러나 계산도표를 이용하여 설계할 경우 주관적인 오차가 생길 수 있으며 전산해석에 있어서도 큰 장애요인이 될 수 있다. 본 연구에서는 기존 연구에서 기술된 암거 설계법을 전반적으로 재검토하여 일부 수식 전개 과정에서 발생한 오류를 수정하고, 암거의 규격 산정 시 암거의 형상을 미리 결정하여 암거 프로그램 개발 시 효율적일 것으로 판단되는 새로운 방법을 개발하였다.

최근의 기후변화는 강우강도의 증가로 인한 홍수의 빈도 및 홍수량의 증가로 인한 홍수 피해의 증가를 유발하고 있으며, 갈수기 및 평수기의 유량감소로 인한 수질의 악화와 부유사의 증가로 인한 피해가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 피해에 대한 대책으로는 기후변화를 유발하는 전 지구적인 온난화의 대책이 가장 선행되어야 하겠으며, 또한 이수, 치수를 위한 정확한 하천해석을 통한 하천관리가 매우 중요한 실정이다. 하천관리는 경제 산업적 측면에서 중요한 분야이며, 바람직한 하천관리를 위해서는 하천의 거동에 대한 정확한 해석이 필수적이다. 많은 흐름 해석에서 섬이나 하천 구조물의 주위에서 복잡한 2차원적인 하천 흐름의 특성을 잘 나타낸다. 2차원 수치모형들은 이러한 불규칙한 경계면에서 발생하는 난류흐름을 처리하는데 어려움이 있다. 이는 대부분의 실제하천이나 홍수파 해석, 댐 붕괴류 해석, 조수영향과 같은 해안공학의 문제에서도 발생한다. 본 연구에서 개발한 난류해석기법의 적용성을 검증하기 위하여 내부경계가 존재하는 실험하도에 대한 수치모의를 수행하고 결과를 실험치, 해석해와 비교를 통하여 모형의 적용성과 적정 난류교환계수를 선정하였다. 실측치와 비교검토를 통하여 본 연구에서 개발된 2차원 난류해석을 유한요소모형의 적용성을 검증하였다.

최근 4대강 사업이 진행되면서 하천의 보가 설치되고 있다. 하지만 이러한 구조물은 수체 거동의 특성을 변화시키며, 수질의 분포 또한 일반 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 흐름 방향보다 수심 방향으로의 특성이 강하게 작용하는 저수지 형태의 하천에서는 1, 2차원적 모델의 적용에서 벗어나 3차원 수리 수질 모델링을 적용함으로써 하천과 다른 특성을 반영한 모델을 구축해야 한다. 따라서 본 논문에서는 4대강 사업에 따른 보 설치로 인한 금강 수계 일부 구간을 대상구간으로 선택하였으며 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)의 수리헉적 부분과 조류중심의 해석 구조를 지닌 WASP(Water Quality Analysis Simulation Program)의 수질부분을 연계하여 하나의 모델로 구축하여 보설치에 따른 수질변화를 모의하였다.

하천, 호소 등에서 공사 시 준설작업으로 인해 고탁수가 발생되며 이러한 탁수의 이송 확산은 수환경에 변화를 초래한다. 탁수는 준설작업 시 커터헤드(cutter head)가 해저면에 닿는 순간부터 작동을 멈출 때까지 계속하여 발생하며, 이러한 과정들이 반복되면서 많은 양의 부유토사가 발생하게 되고 고탁수현상이 일어난다. 이렇게 발생한 탁수는 수체흐름에 따라 이송 및 확산된다. 탁수발생은 수중의 빛 투과를 감소시켜 일차 생산자인 부유성 및 부착조류의 생육을 저해하고, 이들의 생산성 감소와 군집구성의 변화는 수서생태계의 먹이사슬을 통해 이들을 먹이로 하는 저서무척추동물과 어류의 현존량 감소와 종 구성에 영향을 미치고, 고농도의 현탁 입자는 어류 아가미에 염증을 유발하거나 점막의 파괴와 감염을 유발하여 치사시킬 수도 있다. 또한 과도한 부유 입자는 하류로 침강되어 하천 바닥에 서식하는 부착조류, 무척추 동물 및 곤충의 생육에 피해를 주고, 이것은 어류의 먹이에 영향을 미쳐 어류 개체수를 감소시키거나 산란된 물고기 알을 매몰시키거나 질식시키는 등 여러 가지 방법으로 수서생물상에 영향을 미치게 된다.(낙동강수계관리위원회, 2005) 따라서 준설작업에 있어 탁수의 이송 확산범위를 사전에 예측하고 국내 실정과 환경여건에 알맞게 적용되고, 실용화될 수 있는 수치모델링에 대한 기반핵심 기술개발이 필요하다. 현재 낙동강에서 진행되고 있는 준설현장에서 발생하는 부유탁수의 이송 확산과정을 이차원 흐름해석모형인 RAM2 모형과 오염물 이송 확산해석모형인 RAM4 모형을 이용하여 수치해석을 하고 분석함으로써 수치해석에 의한 부유탁수의 이송 확산모의 결과가 환경영향 범위를 예측하는 데에 적용될 수 있는지를 알아보고자 한다.

본 연구에서는 복단면 사행수로의 흐름특성과 수위특성을 정량적으로 분석하고자 코사인 유도형(cosine-generated) 복단면 만곡 수로 실험 자료를 기초로 3차원 수치모의를 수행하였다. 수치모의에는 3차원 수치모의 프로그램인 Flow3D을 사용하였고, 난류 모델은 RNG ${\kappa}-{\epsilon}$ 모델을 사용 하였다. 수치모의 결과는 실험 결과와의 비교를 통하여 평면유속분포 및 유속벡터, 만곡부 단면에서의 수위분포 등으로 분석하였고, 이는 이전의 실험결과와 일치하는 것으로 나타난다. 특히, 평면 유속분포는 수위 증가에 따라 저수로 중심의 최대 유속선이 만곡 내측으로 이동하는 것이 모의되었다. 이런 흐름구조는 다른 연구자들이 이전까지 연구한 실험 및 수치모의 결과와도 일치한다. 또한, 수위 분포 결과에서는 사행하도의 원심력에 의한 흐름특성인 만곡부 내측과 외측의 수위차가 미세하게 발견되었다.

일반적으로 계획 또는 설계 단계에서 수행되고 있는 관거 시설의 수리계산에는 연결관 내에서의 마찰손실만을 감안하여 수행하고 있으며, 맨홀에서의 에너지 손실은 고려되지 않는 실정이다. 그러나 연결관 내부와 맨홀의 내부는 여러 가지 수리학적 조건이 다르므로 에너지 손실이 발생하게 된다. 더욱이 직선으로 연결된 중간맨홀보다 두 개의 유입관과 한 개의 유출관으로 구성된 합류맨홀은 연결 구조상 유수교란에 의한 에너지 손실이 커질 것으로 예상됨에도 불구하고 현재 실무에서 우수 배수시설의 설계 시 직선 연결맨홀과 합류맨홀의 손실을 구별하지 않고 사용하고 있는 실정이다. 그러므로 합류맨홀에서 우수 관거 시스템의 우수 배제 능력을 증가시켜 도심지의 침수를 방지하기 위한 관거시설의 적정 설계 기준이 필요하며, 합리적인 설계 기준을 제시하기 위하여 합류 맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 수리 모형 실험의 물질적, 시간적 한계를 극복하기 위하여 일반적으로 3차원 유체거동의 특성분석에 많이 사용되는 Fluent 6.3 모형을 이용하여 과부하 합류 맨홀에서의 흐름특성을 수치모의 하였으며, 맨홀 내 손실수두의 변화를 계산하여 손실계수를 산정하였다. 계산된 손실계수는 수리모형 실험을 통하여 산정된 손실계수와 비교하였다. 또한 동일한 수치모의 해석 조건을 실제 합류맨홀에 적용하여 실제 합류 맨홀의 규모 변화에 따른 손실계수를 산정하였다. 수치모형의 적용 결과 맨홀 내에서의 유속변화, 수심변화 및 압력변화에 대해서는 수리모형 실험 결과와 유사한 경향을 나타내고 있으며, 수치모형에 의하여 산정된 합류 맨홀에서의 손실계수 값과 수리모형에 의하여 산정된 손실계수 값이 거의 유사하게 나타났다. 또한 동일한 수치모의 해석 조건을 실제 합류맨홀에 적용하여 합류맨홀의 규모 변화에 따른 손실계수를 산정하였으며, 산정된 손실계수는 우수관거 시스템의 설계 및 평가에 사용가능하리라 판단된다.

과부하 맨홀의 손실계수에 대한 연구는 국내외에서 지속적으로 수행되어 왔다. 그러나 실제 하수관거 설계 및 평가에 이러한 손실계수의 적용여부에 따른 맨홀의 흐름변화에 대한 연구는 이루어진바 없다. 따라서 본 연구에서는 실무에서 하수관거 설계 및 평가 시 가장 많이 사용되는 상용프로그램 SWMM 모형을 활용하여 손실계수 적용 여부에 따른 맨홀의 수두변화를 비교 하였다. 손실계수의 영향을 확인하기 위해 가상유역을 설정하였으며, 이때 가상유역 내에는 4개의 합류맨홀을 포함하고 있고, 그 외 맨홀은 중간 맨홀 및 $90^{\circ}$ 접합맨홀로 이루어져 있다. 손실계수는 윤세의 등(2008, 2009, 2010)이 제시한 값을 적용하였다. 과부하 맨홀에 손실계수를 적용한 결과 맨홀 내 수심은 증가하였고 동수경사선이 높아짐으로써 손실계수 적용 후 침수가 발생하는 맨홀도 나타났다. 따라서 도시유역의 하수관거 평가 시 맨홀에 과부하가 발생하는 경우에는 손실계수를 적용 후 평가가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

In recent, flood inundation damages by hydraulic structure failures have increased drastically and thus a variety of countermeasures were needed to minimize such damages. A real-time flood inundation prediction technique is essential to protect and mitigate flood inundation damages. In the context of real time flood inundation modeling, this study aims to develop a grid based two-dimensional numerical method for flood inundation modeling using globally-available DEM data: SRTM with $90m{\times}90m$ spatial resolution. The newly-developed model guarantees computational efficiency in terms of geometric data processing by direct application of DEM for flood inundation modeling and also have good compatibility with various types of raster data when compared to a commercial model such as FLUMEN. The model, which employed the leap-frog algorithm to solve shallow water and continuity equations, can simulate inundating flow from channel to lowland and also returning flow from lowland to channel by comparing water levels between channel and lowland in real time. We applied the model to simulate the BaekSan levee break in the Nam river during a flood period from August 10 to 13, 2002. The simulation results had good agreements with the field-surveyed data in terms of inundated area and also showed physically-acceptable velocity vector maps with respect to inundating and returning flows.

유역 내 효율적 수자원관리 및 이 치수 계획수립을 위해 수계별 혹은 지역별로 다양한 형태의 하천정비 사업이 시행되고 있으며, 사업의 대부분은 통수능 확보를 위한 확폭 및 홍수피해방지를 위한 제방의 보강이 주를 이루고 있다. 그러나 이러한 하천정비사업 계획의 검토를 위하여 횡방향 흐름을 고려할 수 없는 1차원 HEC-RAS 모형이 주로 이용되고 있으며, 이는 만곡부와 같은 복잡한 흐름특성이 발생하는 구간에서의 정비 사업 후 흐름특성 변화 및 하상의 안정성에 대한 평가를 위해 1차원 수치모형의 적용이 제약적임을 의미한다. 본 연구에서는 용담댐 하류부 대유리에 위치한 만곡부를 대상으로 2차원 수치모형인 CCHE2D를 이용하여 정비사업 전 후의 흐름특성 변화에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과, 만곡부 정점부의 단면축소로 흐름의 통제가 발생하던 구간에서 정비사업 후 유속과 소류력이 감소되었으며, 상류측으로 수위가 크게 저하하였다. 또한, 정비사업 후 상류측에서 유속과 소류력의 증가가 관측되었으며, 만곡부 내측으로 유속과 소류력의 중심이 이동함에 따라 제방의 안정성에 영향을 줄 수 있음을 확인할 수 있었다. CCHE2D모형은 자연하천의 만곡부와 같은 복잡한 흐름이 발생하는 구간의 분석을 위하여 효율적으로 이용될 수 있으며, 모형 내 하상변동 모듈과의 연계모의를 통해 제방의 안정성 및 하상의 안정성 평가를 위한 수리학적 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

현재 EAP(Emergency Action Plan) 수립 시 가장 많이 사용되는 DAMBRK 모형은 붕괴유출수문곡선 유도 시 댐 재료 특성을 고려하지 않지만, BREACH 모형은 댐 축조재료 특성과 유사이송능력을 고려하여 붕괴유출수문곡선을 산정하기 때문에 물리적으로 BREACH 모형이 흙댐의 붕괴특성을 실제와 더욱 유사하게 추적할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 두 모형을 안동댐(흙댐)에 적용하여 첨두유출량, 첨두유출 발생시간, 붕괴 시작, 붕괴 완료 시간 등의 댐 붕괴시 유출특성을 비교하였다. 적용 결과 BREACH 모형은 붕괴가 매우 서서히 진행되다가 일정수위에 도달하게 되면 급격하게 붕괴유출량의 증가폭이 커지는 데 비하여 DAMBRK 모형은 붕괴 시작과 동시에 붕괴유출량이 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 또한 최대총유출량은 BREACH 모형이 DAMBRK 모형에 비해 약 5% 작게 산정되었지만, 34시간까지의 유출 총량은 DAMBRK 모형에 비하여 BREACH 모형이 약 16% 크게 나타났다. 두 모형의 붕괴유출수문곡선 비교를 통하여 댐 제체의 재료특성이 유출특성에 미치는 영향을 파악할 수 있었지만, 더 정확한 영향성을 파악하기 위하여 지속적인 비교연구가 필요할 것으로 판단된다.

하천 형상은 자연적인 흐름과 인간의 활동에 의해 다양한 형태로 변화되며, 이러한 변화과정을 통해 안정된 형상을 갖추어간다. 이러한 변화는 흐름과 상호작용 과정을 통해 진전되며, 하천의 형태를 변화시키는 흐름 또한 저수로 형태 및 수량적인 변화 등에 의해 다양한 특성을 갖게 된다. 본 연구에서는 하천 내의 형태가 인간의 활동에 의해 인공적으로 변화되었을 경우 하천의 수리학적 특성에 미치는 영향을 3차원 수치해석 모형인 EFDC(Environmental fluid Dynamics Code, 미국 버지니아 해양연구소 개발) 모형을 이용하여 검토하였다. EFDC 모형은 크게 유동, 퇴적물 이송, 수질의 세 부분으로 구성되어 있으며, 유동 모델은 수온과 염분이 고려된 3차원 천수방정식을 기본으로 하고 있다. EFDC 모형의 적용을 위한 Case1은 일반적인 저수로 형태 갖는 하천이며, Case2에서는 하천 저수로 내 인공적으로 하중도가 설치되었을 경우에 대하여 수리학적 특성을 모의하였다. 수치모의 결과 다음과 같은 결과를 확인 할 수 있었다. 수위변화는 하중도 유무에 따라 상하류 부분에서 전혀 다른 결과를 나타냈다. 유속분포는 Case1에 비하여 Case2의 경우 하중도 설치에 의해 하천의 상류부에서는 흐름의 정체부분이 나타났으며, 하류부에서는 급확대에 의한 유속의 감소가 나타났다. 그리고 하중도에 의해 저수로가 분기됨에 따라 저수로의 급축소부가 발생되고, 이로 인해 유속이 급속히 증가되었다. 본 연구의 Case2와 같이 하천에 하중도를 설치할 경우 만곡부 외측 부분에서는 유속의 현저한 증가가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 하중도의 설치 위치, 하중도의 규모 등에 따라 하중도 부분의 급격한 수위 및 유속 변화이 발생되는 것을 확인하였으며, 만곡부에 이와 같은 것을 설치할 경우 보다 정밀한 수리계산을 통해 안전성이 확보되는 하중도 설치가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 공간적 변수인 조도계수를 기지의 수위값을 이용하여 최적값을 결정하는 방법에 대해서 검토하고자 한다. 최적화 기법에 의한 조도계수는 기지의 수위값과 수치모의에 의한 결과 값의 전체 오차를 최소화하는 값으로 결정된다. 본 연구에서는 3가지 최적화 기법을 이용하였으며 가상 수로에 대해서 적용하였다. 수위계산은 표준축차법에 의해 수행하였으며 사용된 최적화 기법은 quasi-Newton 방법이다. 1차원 모형은 Matlab을 이용하여 표준축자법으로 구성하였으며 BFGS 기법, L-BFGS 기법, Steepest Gradient Descent 기법 등도 Matlab으로 구성하였다. 표준축차법은 조도계수가 입력되면 기지의 수위값과의 2-norm을 계산하도록 구성하였다. 계산 결과에 의하면 세가 기법 모두 20 23회 정도의 반복계산을 수행하고 값이 수렴되었는데, L-BFGS의 경우에는 정확하게 음수의 조도계수로 수렴하였으며, BFGS기법과 Steepest Gradient 기법의 경우에는 양의 값으로 정확하게 수렴하였다.

본 연구에서는 갑실내에서 3차원적인 흐름 현상을 해석하기 위해 GUI 기반의 간략한 1차원 단순모형 DWSL이 개발되었으며, 갑실에서 수위와 유량변화를 예측하였다. DWSL에 의해 산정된 값과 실험치를 비교분석한 결과, 계산값이 대체로 일치되었다. 연구결과로써 갑실에서의 유량과 수위변화는 갑실내의 수리인자(유량계수, 갑문의 개도속도, 갑문의 개도높이, 수면경사, 갑문 개방시간)들에 의존하고 있다. 갑실내에 첨두유량 시간은 수면경사 증가에 따라 감소하였으며, 갑실상부 지점까지 도달수위 시간은 짧아졌다. 첨두유량 도달시간이 갑문개도 속도 증가에 따라 짧아지는 동안, 개도면적이 변화하지 않을 경우 갑실내의 수위와 유량은 유량계수증가에도 불구하고 변화하지 않았다. 또한 연구결과로써 갑문의 개도높이가 증가함에 따라 첨두유량 도달시간과 수위도달시간은 감소하였다.

본 연구는 최근 기상이변에 따른 집중호우에 의해 도시지역에서 빈번히 발생하고 있는 침수피해를 XP-SWMM모형을 이용하여 침수해석을 수행한 것으로서, 이를 위해 대상유역의 강우분석을 선수행하고 하천 외수위 상승에 따른 배수구역의 10년, 20년, 30년, 50년 설계빈도별 침수해석을 실시하였다. 이에 본 연구에서는 과거 하천 외수위 변화에 따른 내수배제 불량으로 인한 침수피해가 일어난 지역을 산정하고, 도시유역의 강우-유출해석과 하수관거 해석을 실시한다. 이를위해 XP-SWMM 모형을 이용하여 하수관망 시스템과 하천 외수를 연계 해석하여 장래 하천의 빈도별 홍수량에 대한 침수가능 여부를 분석하였다. 본 연구의 대상유역 면적은 62.35ha, 총 관로연장 12,741m, 소유역 60개, 하수관로 175개로 모형을 구성 하였고, 유출해석결과 설계빈도 50년의 임계지속시간은 90분, 총 침수량은 $15,362m^3$, 침수면적은 $65,384m^2$였으며, 최대 침수심은 0.81m인것으로 산정되었다. 침수피해 경감효과로는 245세대, 585명의 피해경감 효과가 있을 것으로 분석 되었다.

하천의 만곡부에서는 유량에 따라 흐름특성이 달라지고, 하도의 변화가 끊임없이 일어난다. 만곡부의 흐름변화 현상을 파악하기위해 정형화된 하도를 가정하여 개수로 실험을 하거나 수치모형을 이용하여 연구하고 있다. 하지만 실제 자연 하천에 적용한 사례는 많지 않은 실정이다. 본 연구에서는 만곡 자연하천에 대한 흐름특성을 분석하기위해 2차원 수치모의 모형인 CCHE2D 모형을 이용하여 평창강 본류 청령포 만곡부를 모의하였다. 평창강의 계획빈도인 50년, 100년 및 200년 빈도별 확률 홍수량을 적용하여 대상하천을 분석하였다. 모의 결과 유속분포는 만곡부 외측보다 내측에서 유속이 빠르게 나타나며, 최대 유속선은 최단거리에 근접하는 것을 볼 수 있었다. 만곡부 외측에서는 흐름분리가 발생하였으며 와류의 발생을 볼 수 있었다. 또한 홍수시 청령포의 요곡사주부분이 침수되어 침식을 예상할 수 있었다. 본 연구에서는 기존의 개수로 실험 연구와 비교하여 만곡부에 적용 시 불안정한 해석과 계산 결과를 산정하는 2차원 수치모형의 실제 하천에 적용성을 검증하였고, 평창강의 빈도별 홍수량을 모의하여 비교 분석함으로써 홍수시 사행하천의 흐름특성과 침식에 대한 기초자료를 제시하였다.

최근 우리나라에서도 워터프론트 개발과 주운에 많은 관심을 보이고 있는 실정이며, 현재 한강의 마곡지구에서는 워터프론트 및 주운수로 개발 사업을 수행하고 있다. 마곡 주운수로는 홍수 발생시 한강 수위 상승 전에 갑문을 폐쇄하여 한강의 홍수량이 주운수로 내부로 유입 되는 것을 방지하도록 계획되었다. 그러나 한강수위 상승 전, 마곡주운수로의 갑문 폐쇄 직전에 한강에 운항중인 선박이 주운수로 내로 긴급히 회항을 할 경우가 발생하며, 회항 선박이 안전하게 주운 수로내로의 진입하기 위해서는 갑문의 개폐 정도에 따른 갑문 내부 유속 및 유향에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 마곡 주운 수로로 유입되는 빈도별 홍수량에 따른 수로 내부 유황과 갑문 폐쇄 정도에 따른 갑문부 영향을 수리모형 실험과 수치모의를 통하여 분석하였다. 주운수로 유입 빈도별 홍수량이 증가할수록 내부의 유속은 증가 하였으며 100년빈도 홍수시 갑문부에서의 최대 유속은 2.2m/s 나타났다. 홍수시 갑문을 1/3, 1/2, 2/3 폐쇄하였을 경우에 대한 수치 모의 결과 갑문의 2/3 폐쇄시 갑문부 최대 유속은 1/3 폐쇄시에 비하여 약 53-86% 증가 하였으며, 수위는 약 0.2-0.8m 상승하였다. 갑문 폐쇄에 따른 최대 유속은 선박의 운항을 위한 허용 유속과 비교 검토하였다. 이러한 분석을 통하여 선박이 긴급히 주운수로로 회항할 경우에 대한 비상대응계획 및 운영방안 수립에 활용될 수 있을 것이다.

하천에 있어서 저수호안의 수충부는 수리학적 안정성이 요구되는 부분이나 이에 대한 신뢰성있는 자료와 적정 공법의 선정 방안이 마련되어 있지 않고 있으며, 국내 자연형하천 조성을 위하여 하천하안에 적용된 공법들은 대부분 콘크리트블록, 발파석, 강화석, 전석, 잡석 등 견고한 재료를 활용한 공법이었다. 최근 하천의 생태환경 조성으로 인하여 식생에 의한 공법 개발이 활발하게 진행되고 있으나 이의 치수적인 평가는 진행되고 있지 않으며, 이들 각종 공법의 적용여부는 주로 소류력의 평가에 의한 것으로 하천의 생태적 환경보다는 치수적인 관점에서 적용되고 있다. 국내 생태하천의 경우 호안의 경사가 1:2~1:5정도로 매우 완만한 것이 보통이며, 급강하 하천이 아니기 때문에 설계유속은 2~3m/s 정도이다. 본 연구에서는 경사에 따른 호안의 안정성을 검증하기 위하여 3차원 모델인 Flow-3D를 이용하여 길이 20m, 폭 2m, 높이 1m의 개수로 장치를 구성하였으며, 호안의 조도변화에 따른 유량별 2차원 유속분포 및 Froude수를 산정하여 분석하였다.

최근 4대강 하천정비 사업과 용지 개발로 인해 하천으로 유입되는 유사량 및 하천 유사농도의 증대가 예상되면서 유사이송에 대한 관심은 수자원분야에서 날로 커지고 있다. 하천에서의 유사 이송과 하상변화를 예측하기 위해 수행되는 수치모의에서는 유사량 산정공식에 따라 동일한 수리 조건에서도 유사량 값이 각각 다르게 산정될 뿐만 아니라 하상변동 값도 적용 공식에 따라 다르게 산정된다. 하지만 국내에서는 이와 같은 문제에도 불구하고 유사량 공식에 대한 하상변동의 민감도 분석 또는 검증 과정 없이 수치모의를 수행하거나 수치모형에서 채택하고 있는 단일 유사량 공식을 그대로 적용하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 다양한 유사량 공식 적용이 가능한 준정상류 모형인 HEC-6 프로그램을 활용하였으며 대상하천으로는 상류의 급경사와 집중호우로 인해 다량의 유사가 침식되고 퇴적되는 문제가 발생하고 있는 낙동강 하류 80km구간으로 선정하였다. 낙동강 유역의 실제수문사상을 적용하여 하상변동 수치모의를 수행하였으며 그 결과를 유사량 공식별로 비교하였다.

하천에 설치되는 하도 내 구조물이 하천 흐름에 미치는 영향은 매우 크다고 할 수 있다. 특히 최근 한국의 4대강 살리기 사업과 관련하여 하도 준설과 동시에 하도 전체를 횡단하는 구조물이 설치되는 경우에는 하천의 수리학적 흐름특성은 더욱 크게 변화하고, 그 영향 또한 매우 광범위하게 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 낙동강 수계에 설치 계획된 하천 횡단 구조물 1 개소를 연구 대상구간으로 선정하여 구조물 설치에 따른 수리학적 흐름 특성 변화를 분석하고자 한다. 본 연구에서는 대상 하천인 낙동강의 기 수립계획 및 관련 문헌 자료를 조사하고 금회 과업대상구간에 대해 현재 하도의 상태와 하도정비 및 보 설치계획에 따른 변화된 하도를 구분하였으며, 구분된 하도 상황에 따라 수치모형을 적용하여 결과를 분석 하였다. 하도 내 유속 및 수위 등의 기본적인 수리량은 1차원 모형의 적용으로 산정하였으며, 기 수립계획과의 비교를 통해 모형의 검증을 수행하였다. 또한, 1차원 모형이 갖는 한계 보완 및 국부적인 수리 특성 분석을 위해 2차원 동수역학 모형의 모의를 수행하였다. 이때 유량 및 기점수위 등의 경계조건은 1 2차원 모형에서 동일하게 설정하여 수치모의를 수행하였으며, 횡단 구조물 설치에 따른 주요지점의 하도 수리학적 흐름 영향 분석을 수행하였다. 각각의 수치모형의 적용 결과, 횡단 구조물 설치에 따른 하도 준설 등의 계획이 실행되면 유속 및 수위는 감소하는 것으로 분석되었으며, 유황은 하도의 중앙부에 집중되는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 유수의 원활한 소통을 가능케 하고, 치수 안정성 확보에 순기능을 할 것으로 판단된다. 또한, 다기능 보 즉, 하도 횡단 구조물의 설치로 인한 하도 흐름 영향 검토 결과는 고정보 부근의 흐름에서는 설치 전과 비교하여 상대적인 유속의 감소가 될 것으로 분석되었으며, 퇴적 지향적인 하도로의 변화가 예상되었다. 이와는 반대로 가 동보 부근의 흐름에서는 유속이 증가하는 것으로 분석됨에 따라 하도 본래가 갖는 안정성 확보 및 구조물의 유지관리를 위한 세심한 주의가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 향후 현장 모니터링과 실내 모형실험 등의 계속된 연구 수행을 통한 자료의 축적 및 분석으로 하도 내 횡단 구조물 설치가 하도에 미치는 영향이 최소화 될 수 있는 지표가 산정될 수 있는 초석이 될 것으로 기대한다.

일반적으로 유량측정방법 중에서 파샬플룸은 유속이 매우 느리거나 토사유입이 많은 지점에서 위어에 비해 상대적으로 유리한 유량 계측기이다. 국제표준화기구(ISO : International Organization for Standardization)에서 파샬플룸의 규모별 규격화된 경험식을 제안하고 있으나 수리모형실험이나 수치모의를 통한 체계적인 연구는 다소 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 ISO 규격 파샬플룸에 대하여 경험식과 수치모의를 비교하여 파샬플룸에 대한 수치모의의 적정성을 검토하였고 ISO 규격을 따르지 않는 임의규격의 파샬플룸에 대하여 동일 조건의 수리모형실험 및 수치모의 결과로 비교 검토하였다. 수리모형실험에서는 다양한 유량 유입조건 및 수심조건에 따른 파샬 플룸 내 상 하류 수심을 측정하였으며, 수치모의를 통해 측정된 값과 비교한 결과 오차는 평균 4% 내외로 나타났다. 수치모의결과를 이용하여 유량산정공식을 도출한 후, 실험값과 비교하였다. 그 결과 오차는 최대 2.3%로 나타났으며 이에 따라 파샬플룸의 규모를 결정하기 위한 수치모의는 타당한 것으로 판단된다. 파샬플룸의 규모결정시 실제 지형과 유입부 형상 등을 고려한 수치모의를 수행하고 본 연구에서 배제했던 잠수월류에 대해서도 추후 연구를 수행한다면 1차원적인 경험식이나 측정시 오차가 발생하기 쉽고 수행 과정이 까다로운 수리모형실험을 보완할 수 있을 것으로 판단된다.

강우강도의 증가와 식생대의 변화 등 기후변화로 인한 저수지내 대형탁수와 조류대발생으로 사회적 문제가 야기되고 있다. 이에 유역대책 평가와 저수지내 유체거동 및 영향평가를 위한 수단 확보가 절실한 상황이다. 본 연구에서는 국내 저수지에 대한 3차원 수리해석기술의 적용성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 낙동강의 주요지류 중 하나인 남강에 위치한 남강댐에 대해 미 EPA의 오염총량지원도구인 EFDC 모델을 적용하였다. 저수지내 퇴사량 조사시 측정된 실측치와의 지형 재현성 검토, 실측수위와 모의결과의 비교를 그래프와 통계지표를 활용하여 실시하였고 염료 추적 모의를 통해 도달시간 등을 산정하였다.

현재 진행 중인 4대강 살리기 사업은 정부가 가장 역점을 두는 사업이다. 또한 최근 발생하는 대형 홍수 및 가뭄은 21세기 물 관리에 대한 중요성을 인식시키기에 충분하다. 금강 살리기 사업은 안정적인 수자원 확보를 위하여 금남보, 금강보, 부여보 건설 및 하도준설을 통하여 0.5억$m^3$의 물을 확보하여 하천유지용수 및 생활용수 등으로 사용할 계획이며, 이중 금강보는 다기능 보로써 용수확보 및 홍수기 홍수조절 기능을 가지며, 공주지역의 랜드마크로 조성될 것이다. 본 연구에서는 금강보 기준 상 하류 2.5km 구간에 대하여 축척 1/60 정상모형으로 계획하였으며, 수리모형실험을 통하여 빈도별 홍수량에 대한 주요지점별 홍수위 검토, 보상류 수위 유속 및 유황검토를 통해 하도정비 및 다기능 보 설치에 따른 수리적 특성 및 흐름을 검토하였다. 계획홍수량 및 수문의 운영조건에 따른 유량에 대한 흐름분석에서 보가 위치한 지점과 상 하류 구간에서 모두 원활한 흐름이 이루어지는 것으로 나타났다.

현재 우리나라는 이상기후 현상이 발생하여 계획홍수위를 초과하는 극한홍수에 의한 피해가 심각해지고 있는 실정이다. 또한 도심지역에서 제방이 붕괴된다면 범람홍수파에 의해 적지 않은 인명 및 재산피해가 발생할 수 있다. 이와 같은 피해를 줄이려면 제방붕괴시 범람홍수파의 수리학적 거동특성을 명확히 규명하고 이에 따른 대피체계가 수립되어야한다. 이에 본 연구는 기존의 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 통한 범람홍수파 특성연구에 조도계수 및 GMO(General Moving Object)를 추가하여 점진적인 제방붕괴로 인한 제내지에서 범람홍수파의 수리학적 거통 특성을 모의하였다. 높이 0.6m의 제방붕괴 단면이 시간에 따라 일정하게 넓어지면서 제내지로 홍수파가 유입되어 들어오도록 모의하였다. 수치모의 된 결과를 선행연구의 수리실험결과와 비교 검증을 수행하였다. 또한 수치모형 값에 조도계수를 입력하여 기존연구와 비교분석하였다. GMO를 이용하여 붕괴속도($v_0$)에 변화를 준 경우, 유속($v_{max}$) 및 수위($h_{max}$)변화에 큰 차이를 보이지 않았고, 초기 월류수심($h_0$) 변화에 따른 범람홍수파의 영향을 분석한 결과 붕괴속도 보다 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구결과의 활용방안으로 제방붕괴시 홍수범람에 의한 비상대처계획(EAP) 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 확산파 기반의 2차원 침수해석 모형을 이용하여 울산광역시 태화강 유역에 대하여 침수시 건물 안으로의 흐름은 없다는 가정 하에서 건물로 인한 흐름의 양상, 침수심, 침수위등을 분석하였다. 지형자료는 최근 대도시를 중심으로 구축되고 있는 1m 간격으로 수집된 LiDAR 자료를 바탕으로 10m간격의 정형격자를 통하여 지형자료를 생성하였으며, 수치지도로부터 추출된 건물을 ArcView 등의 GIS Tool을 활용하여 LiDAR 자료와 합성하여 2차원 침수해석에 적용되는 지형자료를 구성하였다. 200년 빈도의 확률강우에 대한 유출해석 결과를 이용하여 FLDWAV 모형을 적용한 태화강에 대한 1차원 하천해석을 실시하였고, 제방파제에 대한 가상의 시나리오를 생성하여 파제에 따른 외수범람에 대한 2차원 침수해석을 실시하였으며, 침수해석 결과를 각 시간별로 가시화함으로써 효율적이며 정확한 침수해석 방법을 제안하고자 하였다. 침수해석 결과에 대한 분석을 통하여 침수면적에 따른 적합도가 건물의 영향을 고려한 경우와 그렇지 않은 경우를 비교한 결과 90%이하로 떨어지는 것을 확인하였고, 침수심과 침수위에 대한 분석을 통하여 침수심은 건물 영향 고려시 낮게 산정되나 침수위로 고려시 높은 수위 값을 나타내는 것을 확인하였다.

4대강 살리기 사업에 있어 하천 준설 및 다목적 보 설치는 주요하천 상 하류의 일괄적인 준설을 통한 통수단면 확보로 홍수 소통능력을 극대화 하고, 친환경적 보설치를 통해 하도정비 실시이후에도 현재의 갈수위 이상의 수위를 유지하면서 홍수피해저감효과를 극대화하는 것을 목표로 한다. 4대강 사업시 콘크리트 형식으로 건설될 다목적 보는 월류식 구조물이지만 보의 저부에서 발생하는 양압력이나 기타 재하 하중과의 조합으로 인해 전도나 활동을 일으킬 수 있는 가능성을 가질 수 있고, 보의 규모가 커지고 가동보 등의 복합적인 형태를 가질 경우 보의 붕괴는 콘크리트 중력식 댐의 붕괴와 비슷한 양상을 가질 것으로 판단된다. 본 연구에서는 월류 구조물이 붕괴되었을때 상 하류 하천에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 자연하천 내의 보 붕괴 및 그에 따른 수위상승으로 인한 제방 붕괴시 실제 범람원에 안정적으로 적용가능한 고정확도 2차원 홍수범람 모형을 평가하였고, 가상하도 및 실험하도에 대한 적용을 실시하였다.

본 논문에서는 하천에 유입되는 오염물질 중 대부분을 차지하는 비보존성 오염물질의 확산거동을 분석하기 위해 2차원 수심 평균된 이송분산방정식에 유한요소법을 적용하였다. 수치모형 구성을 위해 SUPG(Streamline-upwind Petrov-Galerkin)법을 이용한 가중잔차법을 사용하였다. 모의대상 수질인자는 BOD와 DO이며, BOD 농도 결과가 DO 농도 계산에서의 입력 자료로 이용되도록 상호 연계를 형성하였다. 모형의 검증을 위하여 직사각형 수로에 선원으로 연속주입하여 얻은 수치해와 해석해를 비교하였다. 비교결과 수치해와 해석해의 결과가 서로 일치하는 것을 볼 수 있었다.

케이블 교량에서 발생하는 사장케이블의 진동현상에 대한 현상학적 특성을 명확히 이해해야, 사장케이블의 적합한 제진설계가 가능하다. 본 연구에서는 유체의 흐름과 구조물의 진동을 동적으로 연계하여 해석하기 위하여, ADINA의 CFD 및 Structure 코드를 동적으로 연계하는 FSI(Fluid Flow with Structure Interaction) 기법을 이용하였다. 바람으로 인해 이중원형실린더의 풍상측과 풍하측 실린더에서는 와류가 방출되면서 외력이 작용하게 되며, 이러한 공기력은 풍하측 실린더의 고유진동 운동과 함께 와류진동현상을 유발한다. 본 연구에서는 풍하측 실린더의 와류진동 현상의 해석에 주안점을 두었다. 본 연구에서는 흐름의 레이놀즈수와 이중원형실린더에 대한 바람의 입사각을 변화시키며 풍하측 실린더에서 발생하는 와류진동의 크기를 분석하였다. 본 연구결과, 유입풍속 및 바람의 입사각에 따라 이중원형실린더에서 발생하는 일반적인 와류방출현상과 풍하측 실린더에 작용하는 공기력 및 변위양상을 예측할 수 있었다. 특히, 바람의 입사각이 $15^{\circ}$인 경우에는 풍하측 실린더에서 방출되는 와류로 인해 풍하측 실린더에는 비대칭의 공기력이 작용하며, 이는 풍하측 실린더가 2사분면에서 4사분면 방향으로 진동하는 원인이 되는 것으로 판단된다.

본 연구는 격자기반의 지표면 유출 및 도시 유역 우수관거 유출해석모형으로서 유역을 관거 유입구를 기준으로 다수의 소유역들로 구분하고 각 소유역내 지표면 흐름을 비선형저류방정식으로 표현하여 유출량을 산정하는 방법 및 유역을 일정한 크기의 격자로 분할한 상태에서 각 격자의 유입 유출을 계산함으로써 주어진 시간 간격별로 유역 전체에 대한 물수지를 파악하는 격자 물수지식을 이용하는 방법을 결합하여 도시유역의 지표면 유출량을 산정하기 위한 격자기반의 분포형 지표면 유출해석 모형을 개발하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 즉, 본 연구에서 개발한 유출모형은 지표면 유출의 메카니즘을 비선형저류방정식으로 표현한다는 점에서 SWMM의 방법을, 격자기반으로 유출량을 계산 추적한다는 것이다. 또한 도시지역의 침수형태 및 원인을 파악함과 동시에 기존의 도시유출 해석모형을 일부 수정 및 보완하여 집중호우발생시의 지표이동류 흐름, 폐합형 우수관거, 하류부의 배수영향 등을 고려한 우수관거 유출모델을 개발하였다. 본 모형을 이용하여 가상 및 실제 유역에 대한 유출모의를 수행함으로써 모형의 적용성을 평가하였다. 본 연구에서 제시하는 격자기반 도시유출해석모형은 대상유역을 일정한 크기의 격자로 구성하고 개개의 격자마다 유출해석을 위한 지형정보와 수문정보를 입력하여 격자별 유출량을 계산 추적함으로써 유역의 임의의 위치에서의 유출량, 유출심의 시간적 변화와 공간적인 분포를 모의할 수 있다. 가상 및 실제 유역에 대한 유출해석을 통하여 본 연구에서 개발한 모형은 이동강우나 국지적인 집중호우 등 시공간적으로 변하는 수문 특성을 반영할 수 있고, 폐합형 우수관망 해석 및 하류부 배수효과를 검토하여 도시유역의 홍수방재관리에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

수자원의 근간이 되는 빗물의 효율적 사용을 위하여 최근 우리나라도 빗물이용시설(Rainwater Harvesting System, RHS)이 많이 도입되고 있는 실정이다. 이런 RHS의 효율적인 설계 및 유지 관리를 위해서는 해당 건물의 물 사용량과 집수되는 빗물의 양이 고려된 적정 저류용량 산정이 필수이다. RHS의 적정 저류용량 산정을 위해서는 강수량에 따른 저류용량과 부족량간의 확률적 관계를 제시하는 것이 중요하다. 이에 강우와 물 사용량의 실측값을 이용하여 저류용량에 따른 부족률을 도출하는 모의모형을 구축하였으며, 그 결과를 통하여 저류용량과 부족률간의 관계를 확률 분포로 제시하였다. 적용대상은 서울대학교 34동이며 적합 확률분포로는 Generalized Logistic 분포임을 검증하였고 재현기간에 따른 저류용량별 부족률을 제시하였다. 그 결과 $18m^3$ 이상의 저류용량을 가지는 RHS 설치는 재현기간을 막론하고 효율성이 없음을 판단하였다. 본 연구를 통해 구축된 모의 모형과 재현기간에 따른 저류용량별 부족률은 RHS의 설계와 의사결정에 관련된 이 해당사자들의 직관적 판단 도구로 활용이 가능할 것이다. 향후, 좀 더 신뢰성 있는 자료를 산정하기 위해서는 일강우량에 따른 일화장실 물사용량의 실측자료를 모의 모형에 적용시켜야 할 것이다.

수계별 소수력자원의 특성에 대한 연구가 수행되었다. 이를 분석하기 위하여 유량지속특성을 예측할 수 있는 모델이 개발되었고, 이를 기반으로 하여 소수력발전소의 수문학적 성능특성을 예측할 수 있는 모델이 개발되었다. 개발된 모델의 효용성을 확인하기 위하여 안동댐에서 측정된 월유입량자료를 분석하였다. 안동댐에서의 장기유입량을 분석한 결과, 본 연구에서 개발된 예측모델로부터 획득한 결과가 실측자료와 잘 일치하였다. 본 연구에서 개발된 모델은 소수력발전지점의 수력가용량과 연간출력량을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 개발된 모델을 이용하여 주요 수계에 위치한 소수력발전입지의 수문학적 성능특성을 분석한 결과 수계별로 차이를 나타냈다. 특히 북한강수계와 낙동강수계에 위치한 소수력발전입지는 다른 수계에 위치한 소수력발전입지에 비하여 비설계유량과 비출력 등에 대한 수문학적 성능에 많은 차이를 나타냈다.

상류에서 유입된 토사는 지표수를 오염시키고 때때로 퇴적이 발생시 심각한 문제들을 야기하게 된다. 본 연구에서는 GIS 기반의 경험적 토사유실모형을 통해 모의된 토사유실량과 관측된 유사량 자료를 이용하여 유사전달률 자료를 구축하였다. 모의된 토사유실량과 관측된 유사량과의 관계를 분석한 결과, 강우량에 의한 결정계수는 동향과 천천에 대해 각각 0.427과 0.667인 반면, 강우 강도에 의한 결정계수는 0.873과 0.927로 높게 나타났다. 자료의 검보정을 위해 2002-2005년도(보정)와 2006-2008년도(검증) 자료로 분류한 후 USLE 모형과 관측된 유사량을 이용하여 SDR을 계산하였다. 동향과 천천유역의 강우량에 의한 SDR의 평균은 각각 6.273과 3.353인 반면 강우강도에 의한 SDR의 평균은 4.799와 2.874로 낮게 나타났으며, 표준편차는 강우량의 3.746과 2.090에 비해 강우강도가 0.930과 0.407로 낮게 나타났다. 따라서 토사유실 모델링시 강우량에 의한 방법보다는 강우강도에 의한 SDR 추정값을 사용하는 것이 더 바람직함을 보여준다.

최근 들어 그 심각성을 더하고 있는 이상기후 현상으로 가용 수자원의 변동이 커지고 있으며, 이에 따라 수자원의 효율적인 운영이 요구되고 있다. 그러나 효율적인 운영을 위해서는 미래 유입량의 불확실성의 고려하고, 홍수 조절용량의 확보하면서도, 용수공급을 위한 저수량을 확보하고, 수력 발전을 해야 하는 복잡한 상황을 모두 고려하여야한다. 이러한 복잡한 시스템에서 하나의 최적화 기법으로는 모든 고려사항들을 만족시키는 최적해를 찾는 것은 사실상 불가능에 가깝다. 그러므로 저수지 운영의 최적화를 위한 연구에서 한 가지 이상의 기법을 조합하는 기법을 사용하게 되었다. 이러한 기법은 각 기법의 장점을 취하고 각각의 한계를 극복하기 위해 주로 사용되었다. 본 연구에서는 저수지 운영 최적화를 모의하기 위하여 대청댐에서의 저수위, 유입량, 용수이용량 등을 고려하여 방류량의 예측을 동적 계획법(Dynamic Programming Model)으로부터 동적 신경망(Dynamic Neural Network Model)과 적응 퍼지 제어기법(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)을 개발하여 실제 방류량과 세 가지 최적화 방법에 의한 결과를 비교 검정하였다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 동적 신경망과 적응 퍼지 제어기법에 의한 최적화 모의가 동적 계획법에 비해 시스템의 구축이 쉽고 유연하다. 둘째, 퍼지추론의 Membership 함수의 구축에 따라 단시간에 많은 양의 강우가 발생하는 국지성 강우에 대해서도 최적 방류량을 예측할 수 있다. 셋째, 저수지 운영 과거자료의 부족과 불확실성을 해결하면, 보다 용이하고 양호한 예측결과를 얻을 수 있을 것이다.

본 연구는 자연재해대책법에 의해 개발사업으로 인한 재해유발요인을 예측 분석하고 이에 대한 대책을 강구하기 위해 수행되고 있는 사전재해영향평가에서 토양유실도 작성을 위한 HyGIS와 연계한 토양유실량 분석 모형을 개발하는 것을 목적으로 하고 있다. HyGIS(Hydro Geographic Information System)는 GIS를 수자원의 다양한 분야에 손쉽게 적용하기 위해서 컴포넌트 형태로 개발된 시스템이다. HyGIS에서는 DEM을 이용하여 유역 및 하천망의 추출과 지형분석이 가능하며, 하천 네트워크를 기반으로 유역의 다양한 정보를 운용할 수 있다. 또한 HyGIS는 데이터베이스를 기반으로 운영되며, GIS를 이용한 수자원 분야의 응용프로그램 개발 시 기반 시스템으로 활용될 수 있다. 본 연구에서 개발한 HyGIS와 연계한 토양유실 분석 모형은 HyGIS의 데이터베이스를 공동으로 이용할 수 있도록 개발하였다. 개발 툴은 GEOMania GMMap2009의 Add-on 형태로 개발하였고, OECD에서 제안한 토양유실 위험 등급도도 작성할 수 있도록 개발하였다.

빗물관리시설 설치 시 물순환개선 효과를 정량적으로 표현하기 위해서는 시설물별로 저류효과와 침투효과를 평가할 수 있다. 또한 유역 규모에서의 물순환 개선 효과를 평가하기 위해서는 유역 출구지점에서 하천 유황의 변화와 유역 전체에서 지하수위의 변화 등을 평가하여 개선 효과를 평가할 수 있다. 빗물관리시설의 설치에 따른 물순환개선 효과를 평가하기 위해서는 설치 전화 후에 침투량, 증발산량, 유출량, 지하수위 등에 대한 관측이 수행되어야 하며 이러한 관측에 근거하여 개선효과를 평가하는 것을 기본으로 하여야 한다. 만일 관측을 할 수 없는 조건에서는 물순환 해석을 수행할 수 있는 모형을 적용하여 개선효과를 평가할 수 있다.

물리적 녹조저감 기술인 커튼형 수류차단막은 유입 하천과 저수지 천이부에서 높은 영양염류와 조류를 포함한 표층 수류의 차단 또는 우회를 통해 본류 수역의 녹조발생을 저감하는 대책이다. 본 연구에서는 2009년 5월 회남대교 약 2 km 상류에 시범 설치된 대청호의 수류차단막 효과를 분석하고자 선행연구에서 보정한 2차원 횡방향 평균 수리 및 수질 모델을 최근의 수문사상인 2009년 6~8월까지 적용하여 검보정하고 수치모의를 실시하였다. 저수지 수위와 실측수위를 비교한 결과, 7월 중순 유입량 증가에 따른 수위 상승을 잘 반영하였고, 결정계수값($R^2$)이 0.997로 나타나 모델은 저수지 물수지 계산에 있어서 높은 신뢰도를 보였다. 댐앞과 회남수역에서 수심별 수온예측 오차는 AME 0.258~$1.584^{\circ}C$, RMSE 0.393~$2.548^{\circ}C$의 범위로 실측값을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 회남, 댐, 추동, 문의 수역의 표층에서 $PO_4$-P 및 Chl-a 농도에 대한 모의값과 실측값의 시계열 비교 결과, 모델은 저수지내 각 측정지점에서 실측값의 시계열 변화를 잘 모의하였고, 회남수역에서 7월 중순 홍수 유입에 따라 증가하였다. 특히, $PO_4$-P 농도가 0.06 mg/L까지 증가하는 것으로 나타났다. 이는 홍수기에 높은 영양염류를 포함한 탁수가 수류차단막 하단을 통과하여 수리학적 도수현상(Hydraulic jump)을 일으킨 것이 원인이라 판단된다. 수류차단막 설치에 따라 회남수역의 표층에서 Chl-a 농도의 저감 효과가 두드러졌으나, 댐, 추동 및 문의수역에서의 제어 효과는 미미하였다. 이와 같이 회남수역에서 효과가 큰 이유는 2009년 수문사상의 영향과 저수지 지형특성상 유입수의 영향을 직접받기 때문으로 판단된다. 또한, 회남수역에서 수류차단막 설치에 따른 T-N 및 T-P 평균 저감 효율(수류차단막이 설치되지 않은 경우에 대한 설치 후 농도 저감 비)은 각각 10.8% 및 19.1%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 각각 1.637 mg/L에서 1.461 mg/L 및 0.047 mg/L에서 0.038 mg/L로 나타났다. DIN 및 $PO_4$-P 평균 저감 효율은 각각 6.4% 및 24.6%이었고, Chl-a 평균 저감 효율은 25.5%이었으며, 평균 저감농도는 모의값을 기준으로 0.025 mg/L에서 0.018 mg/L로 나타났다. 모의결과를 종합해 볼 때, 대청호에 시범 설치된 조류제어용 수류차단막은 2009년의 수문사상에서 회남수역의 녹조발생 저감에 기여한 것으로 판단된다. 또한 대청호에서 유사한 수문사상을 보인 2006년(62일간)에 비해 2009년(28일간)에 조류주의보 발령 일수가 대폭 줄었다는 사실도 차단막의 효과를 간접적으로 확인해 준다.

The integration of GIS and fuzzy MCDA(Multi-Criteria Decision Analysis) allows the engineer to determine the preferred alternative for each spatial location in the study area. The next step is to recommend to the final decision makers a single flood management alternative for the entire region. Note that if the study area is large, it might be possible to use the kind of information to recommend different alternatives for different portions of the region. However, for this study it is assumed that only a single alternative will be used. In this study, a "cost of uniformity" metric is proposed that allows decision makers to compute the impact of selecting a single alternative for the entire floodplain. This metric represents the increase in the average distance metric value as compared to the spatially diverse solution from the MCDA and GIS analysis. The results could be applied to any region of the floodplain as desired. Whether the decision makers decide to apply these calculations to the entire floodplain or to specific important regions within the floodplain, an analysis of the increases in the cost of uniformity provides an integrated way for the decision maker to rank the alternatives. This should provide an improvement in their engineering analysis.

본 연구는 자연재해대책법에 의해 개발사업으로 인한 재해유발요인을 예측 분석하고 이에 대한 대책을 강구하기 위해 수행되고 있는 사전재해영향평가에서 표준화된 한국토양유실도 자료를 제공하여 자료의 객관화를 이루도록 함을 목적으로 하고 있다. 한국토양유실도 제공 시스템은 2단계에 걸쳐서 수행할 계획이다. 1단계에서는 한국토양유실량 분포도를 RUSLE를 이용하여 작성하였다. 이 RUSLE모에서 강우 에너지인자 산정을 위한 강우량 자료는 기상청의 59개 기상관측소의 1977년부터 2006년까지의 30년간의 자료를 이용하여 24시간 지속시간의 전국 R값을 빈도별로 산정하여 강우에너지인자에 대한 주제도를 작성하였다. 또한 사용한 GIS자료는 USGS DTED Level-2, 국립농업과학원의 정밀 토양도, 환경부의 중분류 토지피복도 자료이고 이들 자료를 이용하여 RUSLE의 각인자별 주제도를 작성하였고, 이를 웹사이트(http://krsc.kict.re.kr/RUSLE/rusle.asp)를 통해 신청인으로부터 메일로 범위(행정구역경계, 1/25,000수치지도 도엽번호, 수자원단위지도 등)를 요청 받거나 수자원단위지도의 중권역 및 표준권역의 경우 사용자가 직접 자료요청을 하여 토양유실도를 제공받는 시스템이다. 2단계에서는 작성된 한국토양유실량 분포도를 제공하는 것은 물론이며, 사용자가 원하는 범위에 대하여 shape 파일을 입력, 강우에너지인자(R) 입력, 그리고 토지피복별에 따른 RUSLE의 C 혹은 P값을 수정하여 분석하거나, 현재 토양통별로 제시된 K값을 사용자가 직접 관측한 값을 이용하여 Web-RUSLE시스템에 입력하면 자동으로 토양유실량을 산정할 수 있는 시스템으로 구축할 계획이다.

본 연구에서는 경상남도 마산시의 광려천을 대상으로 미공병단의 HEC-RAS 모형을 선정하여기 설치된 고정보가 있는 하천(ScenarioI), 가동보가 있는 하천(ScenarioII), 시간이 흘러 토사 퇴적이 이루어진 상태의 고정보(ScenarioIII)가 있는 하천 일 때 3개의 하천 단면을 설계하여 하천흐름에 미치는 영향을 분석하고 가동보로 개량시 홍수재해 절감 효과를 분석하였다. 홍수량에 따른 수위분석 결과 ScenarioI, ScenarioIII에서는 수위가 상승하여 여유고 기준을 초과하는 부분이 나타나며, 가동보를 도복했을 경우인 ScenarioII에서는 여유고 기준을 초과하는 부분 없어 가동보의 도복 효과로 홍수시 고정보보다 홍수재해 절감 효과가 있는 것으로 나타났다.

최근 지속가능한 개발의 개념은 국제적으로 경제 개발과 환경 보전 사이에서 논쟁이 중심이 되고 있으며, 수자원 개발과 관리는 이들 논쟁에서 중요한 부분을 차지하고 있다. 이와 더불어 유역을 관리함에 있어 수자원을 이수, 치수 및 수질의 단일 문제로 인식하는 것이 아니라 통합적으로 인식하는 유역통합관리(Integrated Watershed Management, IWM)의 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 유역통합관리에 앞서 유역의 상태 및 문제점을 파악하기 위한 방법으로 EEA (European Environment Agency)에서 개발한 추진력(Driving force)-압력(Pressure)-상태(State)-영향(Impact)-반응(Response) (DPSIR) 개념 이용하여 3개의 세부 지표인 이수지표, 치수지표, 수질지표로 구성된 하나의 통합 지수인 유역수자원평가지수를 개발하였다. 세부지표인 이수지표는 연속무강우일수, 인구밀도, 용수수요, 물재이용률 등 16개의 구성요소, 치수지표는 홍수범람위험 지역 내 거주 인구수, 홍수방어시설용량, 개수율, 100 mm 이상 강수일수 등 15개의 구성요소, 수질지표는 BOD (Biochemical Oxygen Demend) 부하량, 수질 등급, 연중 목표 수질 달성일수 등 13개의 구성요소로 이루어져있다. 이를 북한강 유역 중 북한 지역을 제외한 유역 즉, 수자원단위지도 상의 춘천댐권역(1010) ~ 청평댐권역(1015)의 6개 중권역에 적용하여 비교하였다. 세부지표의 주된 요소인 유출량의 모의를 위해 장기유출모형인 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 사용하였다. 모형에 입력된 유역평균강수량 자료는 1973년 ~ 2008년까지의 37년의 자료기간을 갖는 북한강유역의 5개 기상관측소 자료를 Thiessen network를 이용하여 산정하였다. 본 연구를 통해서 북한강 유역의 현재 수자원의 상태를 지수화하여 나타내고 그 결과를 비교해보았다. 이 결과는 유역 수자원의 파악하여 유역통합관리시 유역의 문제점을 파악하고 이를 수정하기 위한 의사결정 우선순위를 정하는데 사용될 수 있다.

댐 하류하천 정비사업을 계획함에 있어 사업의 투자우선순위 결정시 의사결정의 어려움에 직면할 수 있다. 본 연구는 이러한 어려움을 지원하고자 다기준의사결정기법 가운데 하나인 PROMETHEE를 활용하여 투자우선순위를 제시하였다. 댐 하류하천 19개에 대한 투자우선순위를 검토하기 위한 평가기준으로서 용수공급량 회복, 발전량 회복, 계획방류량 회복, 치수경제성 분석, 환경생태기능 개선, 잠재적 홍수피해도, 홍수방어능력 취약도를 고려하였고, PROMETHEE 시행 결과 평림댐 하류하천에 대한 정비사업이 가장 시급한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시한 19개 댐 하류하천에 대한 투자우선순위 결과는 향후 댐 하류하천 정비사업 계획의 기초자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

홍수피해저감 대책의 우선순위 결정은 시스템 차원에서 접근해야 한다. 홍수피해저감 사업을 분야별로 분리하여 분석하면 숲을 보지 못하고 산을 판단하는 오류를 범할 수 있다. 홍수피해 최소화를 위한 여러 전문 분야별 대안 분석도 중요하지만, 시스템 차원에서 홍수피해 저감 방안을 파악하고 대책을 수립해야 한다. 따라서 본 시스템의 개발 목적은 최적의 홍수피해저감 대책을 결정하는 데 있어 각각의 개별 정보를 공유하고, 의사결정 지원에 필요한 시스템을 구축하는 데 있다. 본 연구에서 제시한 홍수방어 대책 통합평가시스템은 수문학적 홍수분석 모형을 비롯하여 수리학적 홍수분석 모형, 의사결정지원 시스템이 통합되어 단일 시스템으로 구축되며 이를 위해서는 구체적인 사용자 요구파악과 관련 업무 프로세스 분석을 통한 전체적인 시스템 구조 설계가 중요하다. 홍수방어 대책 통합평가시스템의 핵심 요소는 1) GIS입력 모듈, 2) Fuzzy 알고리즘 모듈, 3) MCDA 알고리즘 모듈, 4) 결과표출 모듈 등 네 가지이다. 여기서 첫 번째 모듈은 GIS 입력 모듈로써 최적 방안 도출을 위한 빈도별 홍수터, 홍수심, 토지이용도 등과 같은 일련의 GIS 기초자료를 제공한다. 두 번째 단계는 퍼지화된 MCDA 모듈을 수행하기 위한 퍼지 알고리즘 및 퍼지 연산을 위한 내부 코딩이 이루어지는 단계로써 사용자 요구 사항에 따른 연산이 가능하다. 세 번째 단계는 최적 방안을 모색하는 MCDA 알고리즘과 연산 수행을 위한 세부 모듈로 구성됐다. 마지막 네 번째 단계는 모형과 DB간의 연계절차로써 사용자가 직접 운영하는 GUI 부분으로써 사용자의 요구 사항을 비롯하여 모형의 특징을 Matlab 프로그램으로 각각의 화면을 디자인한다. 이 단계에서는 모형을 수행하기 위한 DB가 구축되며 사용자의 요구에 의한 맞춤형 분석이 가능하도록 구성됐다. 통합시스템을 통한 의사결정과정의 합리성은 선택된 최적의 홍수저감대책의 사회 경제적 수용성은 물론 의사결정과정의 투명성을 높일 수 있을 것이다.

홍수범람 또는 피해에 의해 발생한 인명피해 및 재산손실과 이를 치유하기 위해 구호 복구에 들어가는 노력 등 수해가 가져오는 여러 가지 사회경제적 역기능은 홍수의 특성을 정확하게 이해하고 이를 예방하기 위한 적절한 계획수립 및 시행을 포함하는 과학적인 홍수분석시스템을 도입해서 홍수를 사전에 예방하거나 경감할 수 있는 수방대책을 수립하는 것이 방안이 될 수 있다. 우리나라의 하천에 대한 홍수재해특성은 체계적인 하천정비의 미비, 하천제방, 호안시설의 붕괴 및 유실 등이 있을수 있으며, 또한 저수지 소류지 보 등의 파제가 홍수시 잦은 발생을 초래하고 있다. 하천부속시설물(수문, 갑문, 방수구 등)의 기능 및 제방과의 접속부실은 최근에 많이 발생하는 하천의 피해양상이 된다. 하천유역관리 및 방제의 비구조물적인 요인으로는 하천유역의 개발에 의한 유출요인의 증대가 있으며, 하천연안 저지대의 난개발로 인한 상습침수 지역조장 등이 요인이 될 수 있다. 또한 소하천, 지방하천 및 국가하천의 분리관리로 인한 일관성있는 하천관리가 미비한 점도 있다. 항상 피해가 발생한 후 원상복구에 치중하는 복구계획과 환경단체 및 방제조직 그리고 제도 및 법규의 미비도 홍수재해의 원인이 될 수 있다. 우리나라는 지역특성 및 강우특성에 따라 많은 차이를 나타내기 때문에 그 특성에 적합한 홍수재해대응시스템을 구축해야 하는 것도 충분히 고려해야 한다.

물 부족에 대비한 대체수자원 개발과 함께 최근 들어 환경성과 생태계를 고려한 녹색도시 조성이 부각되면서 빗물이용을 통한 용수확보가 지속적으로 추진되고 있다. 녹색도시 조성은 조경시설 및 수경시설에서의 용수 사용량을 증가시키므로 용수확보에 대한 부담을 경감시키고 대상 사업의 환경성을 강조하기 위한 것으로 판단된다. 그러나 최근의 빗물이용시설의 도입 현황을 살펴보면 설계 시 집수면적이나 대지면적의 일정비율 이상을 설치하는 간편식이 주로 이용하고 있다. 간편식을 이용한 방법은 집수면의 토지이용 특성, 물 사용량을 고려할 수 없기 때문에 시설이 설치된 후 운영효율 저하가 우려된다. 본 연구에서는 간편식 법의 문제점 개선과 함께 시설 설계 시 편리하게 활용할 수 있도록 엑셀기반의 저류용량 계획선도를 개발하였다. 본 계획선도는 대상지역의 강우량과 토지이용 특성을 입력한 후 용수 공급 패턴(매일 일정량 활용, 무강우 시 일정량 활용, 하절기에 중점적으로 활용)에 따라 빗물이용시설 용량을 결정할 수 있다. 인터넷을 통해 기상청 등의 강우자료 서비스가 진행 중이므로 공간적인 제약 없이 전국적으로 활용도가 높을 것으로 기대된다.

농업용 저수지는 주로 관개용수를 공급하는 역할을 해 왔으나 4대강 살리기 사업의 저수지 둑 높이기로 확보한 저수량을 이용하여 하류하천의 유지유량 공급과 홍수조절용량으로 이용하기 위한 저수지의 운영률 설정을 요구하고 있다. 관개용수를 공급하면서 하천유지유량을 상시공급, 유량부족시 공급, 30일, 60일, 90일 집중 공급 등 시나리오별 공급효과와 홍수기 홍수조절용량을 단계별로 설정하여 각 운영효과를 분석해 저수지 운영률을 합리적으로 설정할 수 있는 방법을 검토하였으며, 탑정저수지와 미호저수지에 대해 적용한 사례를 제시하였다.

최근 수자원 분야에 있어서 IT기술을 활용한 실시간 하천 현황 감시, 각종 수리, 수질 모형을 활용한 중단기 수리, 수질 예측, 모니터링 결과 또는 예측된 결과를 활용한 하천시설물의 통합 운영은 매우 중요한 화두 중의 하나이다. 이러한 일련의 통합감시, 관리 시스템의 구성에 있어서 일련의 시스템의 근간이 되는 초기 자료 수집을 위한 하드웨어의 설치는 가장 선행되는 과정임과 동시에 대다수의 수자원 종사자들이 익숙하지 않은 분야일 것이다. 획득된 초기 자료의 신뢰성, 정확성, 안정성은 특정한 사례를 예로 들지 않더라도 하천 관리에 있어서 매우 중요한 부분이며 계측기기 분야는 기술의 발전이 가장 빠른 분야 중에 하나이다. 또한 대다수의 수문 관측 하드웨어 즉 계측기기 분야를 외국의 기술에 의존하고 있는 국내의 현실에 있어서 관리하고자 하는 하천의 현황 및 설치지점의 특성, 경제성 등을 고려한 적절한 계측기기의 설치는 그 중요성에 비하여 정보 획득의 어려움, 관련 지침 및 표준화 미비, 관심 부족 등의 이유로 다소 간과되어지고 있는 현실이다. 이에 본 고에서는 수문 모니터링을 위한 계측기 기술 동향을 관련기술, 관측방식, 제조사, 적용사례 등을 중심으로 연구하여 수문 모니터링을 위한 관측망 구성에 있어서 최적의 계측기를 선정할 수 있도록 가이드 라인을 제시하고자 한다.

최근 많은 수문학자들은 전지구적 기후변화로 인한 피해 예방과 저감을 위해 기후변화가 수문학적으로 어떤 영향을 미치고 있는지 알기 위해 많은 연구를 진행하고 있으며, 기후변화시나리오를 작성하고자 이산화탄소 배출농도를 가정하여 다양한 시나리오를 생성하고 있다. 본 연구에서는 효율적인 수자원 관리를 위해 저해상도의 GCM(General Circulation Models) 모형에서 생성되는 모의결과를 유역 규모의 단위로 스케일 상세화 기법(downscaling)을 적용 시켜 보고자 한다. 이를 위해 2007년 IPCC AR4와 함께 제시된 SRES A1B 시나리오를 채택하여 우리나라 기상청이 연구에 참여 제공하고 있는 EHCO-G 모델의 모의결과를 이용하여 소양강 유역에 적용하였다. 상세화 기법으로는 현재와 과거의 입력값들과 이에 대응된 출력값들을 알고 있는 경우에 미래의 새로운 입력값들에 대한 예측값들을 추출하는데 유용하며, 비선형적 비연속적인 특성이 강한 모델에 강점을 가지고 있는 인공신경망(Artificial Neural Network) 모델을 사용하고자 한다.

유역관리는 유역이라는 한정된 범위 내에서 물에 영향을 미치거나 물에 의하여 영향을 받는 모든 인간 활동과 자연현상을 통합적으로 고려하는 것이다. 이러한 관점에서 유역관리는 유역 차원에서 물을 경제적이고 공평하게 관리하고 분배하여 수자원에 대한 장기적이고 지속가능한 해결 방안을 마련하는 것이다. 여기에는 정부, 시민사회 및 기업 행위자가 사회경제적 개발목표와 정책 형성, 집행계획을 수립하는 것으로부터 시작된다. 유역관리를 위한 의사결정들은 행위자들과의 영향으로 수정되며, 이런 과정에서 토지와 수자원에서 분쟁이 발생하며, 수자원 관리자는 자연현상, 물 사용, 재정적, 인적자원 및 외부적인 요인으로 인해 목적을 달성하는데 부합하지 않을 수도 있다. 효과적인 유역관리를 위해서는 제약조건 하에서 수자원 관리자가 의사결정에 정보를 주고 주요 행위자들과 협력을 통해서 이루어 질 수 있다. 본 논문에서는 유역관리를 위한 의사결정을 행위자기반모형(Agent based Model, ABM)으로 이해하고자 하며, ABM은 유역관리의 이해당사자간의 정책과정을 도출하고 다양한 유역관리 대안을 평가하고 유역관리의 영향을 설명하는 모델이다. 본 모형은 관측자료를 통해 상향식 접근법으로 가능한 많은 세부사항을 모의할 수 있다. 분석과정은 자료의 수집, 모델 확립, 모델의 개발, 통계 자료 수집 및 모델의 결과와 실제 시스템의 보충된 관측자료를 비교하는 검증 순으로 진행되며, 본 모델에서의 행위자는 과거의 행동으로부터 주위 환경의 반응하는 패턴을 확인하고 개발하며, 이러한 패턴은 정책들을 구별하기 위해서 이용되며, 이러한 과정에서 강화학습이 이루어진다. 이를 통해 행위자의 익숙한 방식의 합리적인 행동과 정책들의 상관관계를 평가할 수 있으며, 강화학습을 통해 실제적인 통계적인 모델이 가능할 것이다.

우리나라는 국토면적이 작고 인구밀도가 높기 때문에 간척지를 조성해 농경지 및 대규모 공단으로 개발하여 사용하고 있다. 특히 서해안 지역은 조수간만의 차가 크지만 지형학적으로 간척지 개발의 적지가 많아 현재까지 방조제 설치가 가장 많이 이루어지고 있다. 그러나 방조제 설치 후, 호내 매립은 홍수위 및 홍수유출량의 급변으로 인해 외수위 변화에 따른 유출 배제 가능량을 재산정하여야 한다. 본 연구에서는 설계 홍수량, 시간별 외조위조건 그리고 유수지용량 등의 분석을 통하여 유역에서 홍수 발생 시 즉각적으로 대처할 수 있는 홍수배제용 배수갑문의 최적 규모를 결정하는 것이 목적이다.

하천은 유속과 수심을 변화시키는 환경과 수역에서 고수부지까지의 다양한 지형변화, 홍수에 의한 파괴와 재생 등 하천 특유의 조건을 가지고 있어 여러 생물이 공존하여 살 수 있는 환경을 가지고 있다. 근래 하천은 친수성을 높이고 하천오염문제를 해결하기 위해 자연친화적인 하천으로 개발 방향이 바뀌고 있지만, 생물 서식처 기능 보다는 친수성이 강조되는 경우가 많다. 본 연구에서는 하천에 도입을 원하는 식생에 대한 환경유량을 분석하여 도입 가능한 하천 영역을 찾는 것이 목적이다. 연구대상지역은 황룡강이며 지형자료는 HEC-RAS의 횡단자료를 이용하여 유한요소망으로 만들어 사용하였다. 하천 식생을 고려한 환경유량을 계산하기 위하여 HEC-EFM을 이용하였다. 연구지역의 수위-유량자료, 도입 가능한 식생의 Life Cycle을 분석하여 HEC-EFM에 입력하여 환경유량을 계산하였다. 산정한 환경유량을 HEC-RAS모형으로 모의하여 환경유량에 맞는 수위 유량을 계산하고 이 결과를 HEC-GeoRAS모형을 이용하여 도입 가능한 영역을 시각화 하였다.

건전한 물순환체계 구축을 위해서는 물이용, 치수, 하천환경 등 각 분야별 평가뿐만 아니라 수자원 현황을 평가할 수 있는 통합지수 개발이 절실히 요구되고 있다. 외국의 사례에서도 찾아볼 수 있듯이 현재 국외에서는 지표 및 지수개발을 통해 수자원 관련 현황과 정책의 방향성 및 사업의 성과 등을 평가하려는 노력이 지속되고 있다. 또한 국제기구에서는 세계 각국의 관련 자료를 수집, 분석하고 이를 지표 및 지수화하여 각국의 순위를 매김으로써 각 나라의 현주소를 제시하고 있다. 이에 대해 최근 들어 국제기구에서는 우리나라의 물 관련 현황에 대한 자료 및 통계치를 요구하는 사례가 늘어나고 있다. 따라서 우리나라의 수자원 관련 자료를 조사, 수집하고 분석한 올바른 정보를 제공함으로써 보다 합리적인 분석을 수행할 수 있도록 지원해야 한다. 본 연구에서는 국내 수자원 현황과 사업의 효과를 평가하기 위해 물이용의 취약정도를 평가하는 물이용 취약지수와 홍수 위험도를 평가하는 홍수위험지수 및 하천환경 취약정도를 평가하는 하천환경취약지수로 구성된 물행복지수(Water Happiness Index : WHI)를 개발하였다. 개발된 물행복지수를 통해 각 중권역에 대해 지수 값을 산정하여 비교 분석함으로써 수자원 현황을 시 공간적으로 분석하였다. 물행복지수는 여러 가지 기초정보만으로는 판단하기 어려운 수자원 현황 및 변화를 하나의 수치로 판단할 수 있는 척도를 제공할 수 있으며 연도별 분석을 통해 수자원 현황 및 특성 변화를 파악할 수 있어 수자원 관련 정책 수립 시 각 지역의 과거에서부터 현재까지의 연도별 수자원 특성을 반영한 대책을 세우는 데 유용하게 이용될 것으로 판단된다. 또한 국가 수자원 정책과 사업성과에 대한 평가가 가능할 것이며 수자원 정책 수립 지원을 위한 기반 정보를 제공할 것으로 기대된다.

통합수자원의 관리(IWRM)에 대한 명확한 용어의 기원과 정의는 내려져 있지 않으나, 1992년 더블린에서 열린 물과 환경에 대한 국제 컨퍼런스에서는 통합수자원관리에 적합한 가이드라인 성격의 원칙을 정하였다. 또한 GWP(2000)는 '생태계의 근본을 지키면서 최대한의 사회, 경제적 가치 창출을 위한 물과 육지, 그리고 이와 관련된 자원을 관리하고 개발하는 과정'으로 통합수자원관리에 대한 일반적인 정의를 내리고 있다. 한편 우리나라에서 하천유지유량의 개념이 문서상으로 나타나기 시작한 것은 1960년대이며, 1995년에 그 구체적인 산정방법이 정립되었고, 1999년 전국 4대강 수계의 하천유지유량이 산정되었다. 이 값들은 2006년 60개 지점에 대해 고시되었으며, 같은 해 환경개선용수의 개념이 정립되고 2007년 개정된 하천법에 보완된 하천유지유량의 개념이 출현 하였다. 하천유지유량 산정방법 또한 보완되어 2007년부터 금강권역을 시작으로 하천 유지유량 재 산정 작업이 시작되어 현재 진행되고 있다. 해외의 경우 1990년대 중반 호주와 남아프리카공화국, 미국 등에서는 하천생태계, 특정 유량이 아닌 전체적인 변동성(유황)을 중요시하는 환경유량의 개념이 정립되어 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 통합수자원관리와 우리나라의 하천유지유량 및 환경개선용수, 그 중요성이 더욱 강조되고 있는 환경유량의 관계를 살펴보고 향후 하천수 관리에 대한 방향성을 제시하였다.

본 연구에서는 하천유지유량 중 수질보전 필요유량 산정을 위하여 한국건설기술연구원과 SEI-US가 공동으로 개발한 K-WEAPq(Korea-Water Evaluation and Planning System Linked QUAL2K) 모형을 이용하여 충주댐상류 수계를 대상으로 수량-수질연계모의를 수행하였다. 수질 보전 필요유량은 환경기초시설 등을 이용하여 하천에 유입되는 수질오염원을 최대한 처리한 후 남는 오염부하량을 고려하여 적정수질을 유지할 수 있는 유량이다. 수질을 개선하기 위한 수질보전 필요유량 산정시, 수질이 악화된 경우에는 적은 유량으로 수질개선에 큰 효과를 얻을 수 있지만, 수질이 좋은 경우에는 많은 유량으로도 수질개선효과가 크지 않다. 그러므로 본 연구에서는 목표수질을 달성하는 유량과 수질개선효과가 큰 유량을 비교 검토하여 대상지점의 적정수질 관리 유량을 선정하고, 이때의 수질(수량관리수질)을 제시하였다. 본 연구의 결과를 활용하면 장래 하천 수량 및 수질의 연중변화를 파악할 수 있고, 대상지점의 목표 수질 및 적정 수질에 따른 수질보전 필요유량을 산정하여 하천 관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

수자원은 다수의 이해관계자들이 관리 또는 이용하는 과정에 있어 분쟁이 발생할 가능성이 매우 높다. 물분쟁의 해결방안으로 분쟁의 이해관계자의 참여와 합의의 형성을 추진할 수 있는 거버넌스에 대한 관심이 최근 들어 증대되고 있다. 거버넌스를 통한 물분쟁 해결을 위해서는 거버넌스 구성원인 정부, 시민, 전문가 집단의 문제해결 능력을 향상시킬 수 있는 교육프로그램과 전문 연구 및 교육기관의 설립이 필요하다. 본 연구는 갈등관련 제도, 국내외의 갈등 관련 연구 현황, 물분쟁 관련 이해관계자 참여 사례, 물 관련 교육프로그램 사례 등에서 시사점을 도출하여 물분쟁의 다양한 주체와 원인을 고려한 교육내용을 바탕으로 거버넌스에서 이해관계자의 능력을 향상시킬 수 있는 교육프로그램을 개발하고, 다양한 이해관계자들의 적극적인 참여를 유도하는 활성화 방안을 제시하여 거버넌스 과정에 참여시키는데 목적이 있다. 본 연구에서는 26개 거버넌스 위원회 및 단체와 국내 물 분쟁에 대한 7가지 교육프로그램의 조사 내용을 바탕으로 교육프로그램이 나아갈 방향과 교육프로그램 개발(안)을 제시하고, 교육센터 설립방안과 교육의 활성화 방안을 제안하였다.

하천제방은 홍수의 위험 방지에 중요한 역할을 하며 하천의 범람으로부터 제내지의 인명, 가옥, 재산, 각종 시설물 등을 보호하기 위하여 설치되는 시설물로서 침수피해 방지와 같은 중요 기능을 가지고 있다. 이러한 하천제방의 적정규모를 결정하기 위해서는 대상지역의 수리 수문학적 특성, 지형조건에 관한 조사 및 연구 이외에 경제적인 검토가 수반되어야 하며, 제대로 검토되지 않을 경우 제방이 누수 또는 침하, 붕괴되어 범람방지 기능을 상실하는 현상이 일어나게 된다. 국내 하천유역에서도 과거 전국에 걸쳐 제방 붕괴현상이 일어나 많은 범람침수 피해가 발생하였다. 본 연구에서는 제방붕괴의 일반적인 원인으로 지적되고 있는 월류, 제체의 불안정, 과도한 변위, 급격한 수위의 감소 등으로 발생할 수 있는 현상 및 문제점들을 검토하였다. 이로부터 기하학적 인자, 수리학적 인자, 수공구조물 인자, 정성적 인자 등 4가지 분류로 구분하였으며, 총 12가지 세부인자를 제시하였다. 제시된 인자를 토대로 시험 대상유역인 감천과 남강에 적용하여 인자별 영향을 산정하였으며, 이로부터 위험도를 평가하였다.

전 세계적으로 기후변화에 따른 주기적인 가뭄 현상과 기상 이변으로 인해 물 부족 사태는 심각해져 가고 있으며(UNEP은 물 기근에 시달리는 세계 도시 곳곳에 사는 많은 사람들은 2000년 5억 명에서 2025년 40억 명까지 증가할 것이라고 추측하였다), 산업화 이후 인구의 증가와 산업의 발달에 따른 삶의 질을 향상시키기 위한 물의 수요 또한 증가하고 있는 추세다. 그러나 인간이 사용 가능한 수자원은 지구상에 존재하는 물의 3% 이내로 한정되어 있으며 산업발달 및 도시화에 따른 지표수의 바다로의 유출 또한 빨라져 지하수개발, 하수재이용, 인공강우 및 해수담수화 등의 대체수자원의 개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 Global Water Intelligence(GWI)의 자료를 기초로 하여 중동 및 북아프리카 지역 20개 국가를 대상으로 생활 용수 자본지출 추세, 공업용수 수요 시장규모 성장추세, 이용가능한 수자원 및 그에 따른 사용 중인 수자원 비율, 2007년 기준 물 부족 인구, 2011년~2016년 물 부족 인구를 조사 및 분석하였다. 용도별 생활용수 공업 용수의 추세 분석 기간은 2008년부터 2016년까지 실시하였으며 평균 연감 증가 백분율 5%이상 국가를 선정하였다. 중동 및 북아프리카 지역 20개 국가 중 18개 국가가 생활용수 자본지출 연감 증가 백분율 5%이상의 높은 수요 전망을 보였으며, 공업용수 수요 시장 전망은 높은 성장성을 보이며 큰 규모의 주요 2개 국가가 선정되었다. 또한 20개 국가 각각의 이용 가능한 수자원 및 그에 따른 사용 중인 수자원 비율, 2006년 기준물 부족 인구, 2011~2016년 물 부족 인구를 조사한 결과 전체 20개 국가 모두 물 부족 국가로 산정되었으며, 20개 국가 모두 해안지역에 위치해 있어 해수담수화 시설의 건설 가능성이 높은 지역인 것을 확인하였다. 조사한 중동 및 북아프리카 지역 중 많은 수의 국가가 물 부족 현상에 시달리고 있으며 물 수요 시장 전망 또한 증가할 것으로 나타나 대체수자원의 필요성은 증대될 것으로 판단되며 그에 따라 본 연구는 향후 국내 기업들이 세계 해수담수화 시장에 진출하는데 있어 진출 전략 마련에 기초가 될 것이라고 판단된다.

국가적 차원에서 물을 사용하고 통제하는 일은 국민의 생활에 큰 영향을 주고 있기 때문에 대부분의 나라들은 주어진 여건에 맞게 효율적으로 물을 사용하고 홍수와 가뭄으로부터 국민의 생명과 재산을 보호하기 위해 많은 일들을 하고 있다. 이와 같은 목적으로 우리나라에서는 국가유량측정망을 구축하여 2007년부터 국가적인 차원에서 유량측정을 수행하고 있다. 하지만 국가유량측정망의 경우 유량자료의 제공에 주 목적이 포함되어 있어 실제 유량자료만이 아닌 수위자료만의 목적으로 운영되고 있는 수위관측소에 대한 평가가 부족한 것이 현실이다. 본 연구에서는 치수, 이수, 환경 목적을 위한 유량측정 지점 뿐만아니라 재난, 댐, 유지유량 관리 등과 같은 추가적인 목적으로 수위자료를 활용하는 지점들에 대하여 하천의 최상류 지점에서 하구까지 모든 지점에 대한 신뢰성 있는 수위정보를 실시간으로 파악할 수 있는 수위관측망을 구축하는데 목적을 두었다. 이를 위하여 금강홍수통제소, 한국수자원공사, 환경부에서 운영하는 수위관측소를 대상으로 홍수예보, 홍수 통제시설, 재난관리, 수자원 관리 및 공급, 수리권 갈등, 수질 등과 같은 다중목적을 적용하여 기존 관측소를 활용 목적별로 평가 하여, 각 기관의 중복투자에 따른 손실을 최소화 하고, 최적의 장소에 수위관측망을 구축하는 것이다. 이와 같이 도시, 댐 저수지 운영, 산간 및 농촌 지역 등의 현재 운영되고 있는 수위관측소 현황을 파악 한 결과 국토해양부 91개소, 한국수자원공사 18개소, 지자체 35개소, 환경부 26개소를 운영하고 있으며, 이중 환경부와 중복으로 검토된 지점은 15개 지점으로 나타났다. 최종적으로 수위관측소 운영 목적 및 지형학적 검토를 통하여 수위관측망을 검토한 결과 금강 권역의 하천 재난, 운영, 유지를 위해서 103개소의 수위관측소가 필요한 것으로 평가 되었다.

물에 대한 중요성은 인구가 많아지고 산업이 발전됨에 따라 계속 높아지고 있으며, 이와 더불어 국민이나 기관 및 국가가 필요로 하는 지점에 충분한 품질을 가진 수문기초자료에 대한 수요 역시 지속적으로 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 국가차원에서 홍수 예보, 수자원 공급과 관리계획, 생태 및 환경 등의 목적을 위한 국가수위관측망을 구축하여 그 근간자료가 되는 하천 수위(또는 수위-유량 자료)자료를 제공함으로써 불필요한 수문조사 중복 등을 방지하고 효율적인 수문조사의 기반을 구축하고자 하는 것이다. 수위관측망 설계는 원하는 목적에 따라 수집된 수문자료의 경제적 가치를 최대화 하는 것이 기본이지만 이러한 방법론은 실제적으로 거의 드물다. 오히려 수문자료의 경제적 가치 최대화를 위한 관측망보다 경제적 관측망 구축을 위한 방법론을 개발하거나 선택하는 것이 보통이다. 본 연구에서는 국내와 일본, USGS(미지질조사국)와 WMO(세계기상기구) 등의 선진국에서의 수문관측망 구축 사례와 이론을 먼저 검토하고, 국가수위관측망으로서의 목적과 구축방법을 마련하였다. 우리나라는 이미 전 국토에 걸쳐 여러 목적의 수위관측소들이 설치되어 있으므로, 국가수위관측망으로서 관리와 자료제공이 가능한 수위관측소를 대상으로 현황 및 현장조사를 실시하고, 기존 관측망에 대한 수리 수문학적, 사회 경제적 중요성 검토 등의 과정을 통해 국가수위관측망으로 재설계할 수 있도록 하였다. 본 연구를 통해 우리나라에서 처음으로 국가차원의 수위관측망을 구축할 수 있게 되었으며, 이 후 국가수위관측망의 실제 구축 및 국가수위관측망의 운영방안 등의 연구를 지속하여 신뢰할 수 있고 공간적으로도 충분한 전국 하천의 수위자료를 제공할 수 있도록 할 예정이다.

최근 이상기후로 인한 홍수피해가 급증하고 있으며, 이에 대한 홍수피해 영향 및 대책 수립이 절실한 실정이다. 2006년 7월에 전국적으로 발생한 홍수가 대표적인 예이며, 월류에 의해 하천제방 붕괴되면서 제내지가 침수되는 피해를 입었다. 제방붕괴의 원인 중 대부분이 월류 및 침식에 의해서 발생하고 최근에는 월류에 의한 제방붕괴 피해가 증가하는 추세이다. 월류에 의한 제방붕괴는 계획홍수량을 초과하는 홍수에 의해 발생하므로, 수위가 높은 상태에서 제방이 붕괴됨에 따라 침식, 구조물에 의한 파괴, 제체불안정 등에 의한 피해보다 그 위험성이 크다. 따라서, 계획홍수량을 초과하는 홍수에 대한 대책의 마련이 시급한 실정이다. 이러한 측면에서 수퍼제방은 홍수에 대한 취약성이 큰 지역에 적용될 수 있는 구조물적 대책의 하나이며, 근본적으로 치수안전도와 부지 활용도를 높인다는 관점에서 적극적으로 고려해 볼 수 있는 대책이 될 수 있다. 본 연구에서는 수퍼제방의 도입 목적과 기능을 이해하고, 제반 안정성을 확보될 수 있는 공학적 설계방법에 대해 고찰함으로써 국내 여건에 적합한 수퍼제방 도입 방안과 수퍼제방 도입에 따른 시행착오를 최소화하기 위한 설계 고려 사항을 검토하였다.

국내 통합수자원관리기술 수준은 계속되는 연구와 개발 노력으로 선진국 수준을 따라잡을 것으로 기대되나 개발된 기술의 실용성, 적용효과를 가시적으로 보여주지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 통합수자원 관리 기술을 적용하고자 강원도 평창군의 평창강 유역을 대상으로 통합수자원관리 전략을 수립한다. 평창강 유역의 대부분이 평창군이라는 하나의 행정구역에 속해 있어 본 연구에서는 평창강 유역 단위로 자료의 수집이 어려운 부문은 평창군을 기준으로 수집하여 분석하였다. 이수, 치수, 환경, 조직 및 정책 부문으로 나누어 평창군의 수자원 현황을 파악하고 평창군 수자원관리의 강점, 약점, 기회, 위협 요인을 분석(SWOT 분석)하였다. 그 결과 평창군의 강점은 수자원에 대한 관심이 높고, 관련 문제를 해결하고자 하는 의지가 강하다는 것이다. 약점은 수자원관리를 위한 총괄조직이 없다는 것이고, 위협요인은 기후변화에 따른 국지성 집중 호우로 홍수피해 위험성이 증가하고 있다는 점이다. 반면, 평창군의 기회요인으로는 동계올림픽 유치를 위한 노력이 계속되고 있어 토지 및 수자원 개발 측면에서도 좋은 기회가 될 수 있다. SWOT 분석의 결과를 고려하여 통합수자원관리를 위한 전략을 제안하였다. 평창군 물문제 해결을 위한통합수자원관리 실행을 목표로 '평창물관리위원회' 설치를 제안하였다. 그리고 평창군의 통합수자원관리 기반을 조성하기 위해서는 이해당사자의 참여가 필요하며, 평창군 통합수자원관리지원시스템 구축을 제안하였다. 이러한 전략에 따라 강원도 평창군에서는 '평창군 물관리위원회 운영 조례(2009.9.11, 평창군 조례 제1919호)'가 제정되었고 평창군 물관리위원회를 이끌어갈 위원들의 구성도 마무리되었으며, 이를 지원할 평창군 통합수자원관리 지원 시스템도 구축되어 운영되고 있다. 앞으로의 계획은 2010년 4월 평창군 물관리위원회 창립총회를 시작으로 평창군 스스로 위원회를 운영하고 물관리 비전을 설정하고 실행계획을 수립할 수 있도록 지원할 계획이며;구축된 평창군 통합수자원관리지원시스템의 운영을 활성화하는 것이다. 이와 같은 통합수자원관리 적용 노력을 통합수자원관리 성공 사례로 발전시켜 나아가 국내는 물론 국외에서도 좋은 모델로 활용할 수 있을 것이다.

환경개선용수 공급을 위한 비용부담원칙은 수익자부담원칙, 오염자부담원칙 및 공공부담이 있다. 수익자부담원칙이란 공공재 혹은 공공서비스의 공급을 그 재화나 서비스로부터 혜택을 받는 주체가 부담해야 한다는 원칙이다. 수익자 부담원칙은 수익자가 아닌 자를 비용부담으로부터 제외한다는 것을 내포한다. 원인자부담원칙이란 공공사업이 필요하게 되는 원인을 제공한 자가 그 재화와 서비스의 비용을 부담해야 한다는 원칙이다. 원인자부담 원칙이 적용되는 상황은, 원인자가 특정행위나 활동을 통해 다른 경제주체에 피해를 주고 이 피해가 공공사업에 의해 상쇄될 때이다. 수자원의 개발과 이용에서 상 하류의 복수 지자체들이 서로 긴밀하게 연계되어있는 광역수계의 경우에는 환경개선용수 확보비용의 부담과 관련하여 수익자 부담원칙이나 원인자 부담원칙이 별개로 적용되기 어려운 점이 많이 있다. 환경개선용수에 대한 공공부담의 경우 공익적 측면이 강하다는 점을 전제로 한다. 국가전체적인 차원에서 환경개선용수를 사용하는 경우나 하천생태계 보호나 하천수질개선을 위해 환경개선용수를 사용하는 경우;사회적으로 필요한 환경재인 환경개선용수를 국가에서 비용을 부담하여 공급하는 것이 필요하다. 본 연구는 환경개선용수 공급에 있어 적용할 수 있는 비용부담원칙을 제시하였다.

수계를 단위유역으로 나누어 목표수질을 설정하고 그 목표수질을 달성 유지하기 위해 지자체별, 단위유역별 허용가능한 배출부하량을 산정한 후 그 부하량 범위내로 오염물질을 관리하는 제도가 수질오염총량관리이다. 수질오염총량관리는 오염원에 대한 배출허용기준을 정하여 관리하는 농도중심의 수질관리로는 오염물질의 양이 늘어나 수질환경기준을 초과하는 제도적 한계 때문에 오염총량관리를 도입하는 제도이다. 개발을 위해서는 오염물질을 저감하여야 하는 환경과 개발의 조화를 추구하는 녹색성장의 패러다임과 일치하며 오염물질 배출 지역의 책임 및 배출한도를 관리하는 통합적이고 선진적인 수질관리 정책인 것이다. 이러한 수질오염총량관리의 제1단계가 2010년으로 끝나고 제2단계가 2011년 1월 1일부터 2015년 12월 31일까지 시행된다. 제1단계의 대상물질은 $BOD_5$이지만 제2단계는 $BOD_5$, T-P로 대상물질이 늘어난다. 따라서 제1단계를 적적히 평가하여 그 문제점 및 개선방향을 인식하고 제2단계, 제3단계가 적절히 수행될 수 있도록 하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 영산강 수계를 대상으로 제1단계 수질오염총량관리를 평가하기 위해 만족도 평가, 전과정 평가, 수질개선 평가, 개발 및 삭감실적 평가, 할당부하량 준수 여부 평가, 경제성 평가 등의 방법을 개발하였다.

본 연구는 치수효과가 높은 하천제방의 안전도 향상을 위한 관리 고도화 기술 개발을 위하여 수위, 유량이 제방의 안전에 미치는 영향을 규명하고 센서 기술 적용하여 실시간 제방 안전관리 모니터링 기술을 확보하는데 있다. 이를 위해, 국내외 기술동향 및 사례분석하고, 변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 기술 적용 방안, 센서 적용시 문제점 및 개선방안, 분석방법 등에 대해 정리하였으며, 대형 토조를 이용하여 집중강우 등에 의한 수위 및 유속의 증가에 따른 하천제방에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고, 이를 센서 기술을 적용하여 실시간 모니터링을 통한 안전성 평가 방법을 제시하고자 하였다. 하천제방은 종방향으로 긴 구조적 특성을 갖고 있으며 이러한 특성상 모든 구간에 정밀한 계측 장비를 설치하여 운영 관리함에 있어 경제적, 효율적인 측면에 있어 문제가 있는 것으로 사료된다. 따라서 주요 하천시설물 중 구조물이 하천제방을 횡단할 경우 주요 구조물에는 집중형 센서인 FBG 타입을 도입하고, 제방 연통실험 등을 통해 조사 분석된 취약 구간에 대해서는 분포형 센서인 BOTDR 타입의 광섬유 센서를 적용하여 종합적인 관리가 가능하도록 시스템 구성이 필요한 것으로 판단된다.

This study aimed at the introduction of desktop method for assessment of environmental flows developed by IWMI(International Water Management Institute) recently and its application to Geum river basin. This scheme simulated the influence on aquatic ecosystem caused by watershed development and in turn the decrease of water quantity keeping the river's own flow regime. It was found to be as very effective method although it had simple structure. Flow duration curves for different environmental classes at Sutong and Gongjoo sites were estimated according to the natural conditional scenario of Geum river basin and the results were relatively compared well with the previous studies. The behaviors of monthly average runoff time series of both sites showed the level of A class. The results of this study would provide the fundamental data to establish the future plans of monitoring or management for aquatic ecosystem of Geum river basin.

현재 기후변화가 심화되면서 기상변동성이 커지고 이에 따라 사막화 현상의 심화, 엘니뇨(El Nino), 라니냐(La Nina), 태풍, 집중호우 등의 이상기후 현상이 전 지구상에 걸쳐 광역적으로 나타나고 있는 실정이다. 이러한 기후변화는 앞서 말한 것과 같이 여러 기후인자들을 변화시켜 수자원의 양적변화 등 지속가능한 수자원 개발 관리에 큰 영향을 미치므로 이에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 대표적으로 여러 가지 2CO2 시나리오에 대한 대기 순환 모형의 적용 결과를 이용하여, 이러한 기후변화가 수문순환에 영향을 미치는 기후인자인 기온, 강수량, 습도 및 풍속, 그리고 물의 수량 및 수질 등에 미치는 영향을 분석하고, 이를 기반으로 기후변화와 관련된 환경 및 수자원의 정책 개발에 대한 연구들이 주로 수행되고 있다. 국내 역시 기후 변화와 관련된 연구들이 수행되고는 있으나, 기후변화와 연계된 유량과 수질 예측에 대한 연구가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 IPCC의 배출 시나리오(Special Report on Emissions Scenarios, 이하 SRES) 중 인구증가율이 높고 경제발달과 기술변화가 느리고 환경에 무관심한 극한현상을 나타내는 A2 시나리오와 청정 및 자원 효율적인 기술 등 급격히 발전하고 조사대상 유역특성과 유사한 B1 시나리오를 선정하고, 이에 대한 유역의 기온과 강우량을 GCM을 적용하여 모의하였다. 또한 향후의 기후변화가 유출 수질(BOD, TN, TP)에 미치는 영향을 2020년, 2050년, 2080년에 대하여 평가하기 위하여 GIS 기반의 유역 모형인 SWAT을 대상모형으로 선정하였다. 신뢰성 평가를 위해 현재 상태에서의 모의를 검 보정 하여 실제 A2, B1 기후변화 시나리오에 따른 기온 및 강우량 변화 등에 대한 영향을 평가하여 보았다.

과거 시행된 수질오염물질의 농도규제 정책은 오염배출업소 증가로 인한 오염총량의 증가를 억제할 수 없어 수질개선에 한계가 나타났다. 이에 정부는 배출농도 규제방식의 수질관리로 4대강 상수원의 수질개선이 어려워 4대강 특별법 제정과 함께 목표수질기준 한도에서 유역의 오염물질 배출량을 총체적으로 관리하는 오염총량관리제도를 도입하였고, 현재 수질오염총량관리제도의 안정적 시행을 위해, 제 2단계 수질오염총량관리 대상물질 선정연구, 4대강 수계 수질오염총량관리 유황별 유달율 산정 방법 연구 등이 시행되고 있다. 이와 같은 오염총량관리를 위해서는 먼저 유역의 오염물질 발생현황과 배출 기작을 정량적으로 규명하고, 수질모델링을 실시하여 오염배출원별로 적정부하량을 할당하여야 한다. 이에 본 연구에서는 향후 활용도가 클 것으로 기대되는 QUALKO2 모형을 이용하여 TMDL시스템을 지원하고 낙동강의 수질을 예측 평가 하고자 한다. 대상유역으로는 영주 다목적댐이 위치하게 되는 내성천과 낙동강을 선정하였으며 모의 입력자료로는 최근 3년간의 평균수질을 비교대상인 현재 상태로 설정하고, 해당유역의 발생배출량에 따라 2014년, 2019년, 2024년의 저수지 모의를 통해 하천모의의 입력자료로 사용하였다. 수질모델 적용을 위해 내성천이 유입되는 지점에서 8km상류의 예천(환경부 측정망)지점에서부터 양산천 유입 후 3km 지점까지 범위를 설정하였으며 모델 구간은 "낙동강수계 오염총량관리 기본계획" 수립시 적용한 구간을 고려하여 구성하였다. 내성천 상류 영주댐 건설 지점에서부터 낙동강 본류로 합류되기 전의 구간과 낙동강 본류 구간을 구분하였으며, 수리학적 지형학적 특성을 고려하여 구간(reach)으로 구분하고 각 구간을 1km 간격의 요소(element)로 세분화하여 총 96여개의 구간과 482여개의 요소로 구성하였다. 영주댐이 건설되는 가정하에 낙동강 본류의 유량조건별, 영주댐의 방류량 조건에 따른 내성천과 낙동강 본류의 수질변화 양상 분석결과, 저수시 보다는 갈수시에 수질농도의 저감효과가 크게 나타났으며, 영주댐의 연평균방류보다는 최대방류시에 내성천과 낙동강 본류의 저감효과가 큰 것으로 분석되었다. 또한 영주댐 건설로 인한 flushing 효과와 낙동강 상류의 안동댐과의 연계시에 낙동강에서 저감효과가 가장 크게 나타났다.

본 연구는 강우시 A 공업단지와 B 농공단지의 공업지역에서 통계적인 오염물질 농도와 오염물질 특성을 찾아내기 위하여 모니터링 및 분석을 수행하였으며, 강우유출수 조사방법에 따른 원단위 산정을 위하여 유량가중평균농도(EMC)산정, 강우계급별 유량가중평균농도를 산정하였으며, 공업지역의 대표 유량가중평균농도(EMCz) 산정, 유출율을 산정하였으며, 앞에 산정한 자료를 이용하여 선정한 공업지역 원단위를 산정하여 기존 원단위 값과 비교분석 하였다. 이렇게 산출된 자료는 공업지역 비점오염원 최적관리를 위한 과학적 근거자료 제공 및 기초자료서의 활용, 모니터링을 통한 공업지역의 비점오염원의 관리대책 및 낙동강 수질개선을 위한 정책자료에 관한 기초자료 제공, 국내 실정에 부합하는 최적 비점오염원 저감시설의 설치를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

저수지에 설치된 물순환장치는 저수지 수문상황과 자연조건의 변화에 따라 유동특성이 상이하므로 연구자가 고려하는 다양한 조건에서 현장 측정하기는 불가능하다. 이런 문제를 대체하는 방안으로 전산유체유동(CFD) 모형을 적용한 모사를 실시함으로서 다양한 조건에 따른 효과를 평가할수 있게 된다. 본 연구에서는 전산유체유동을 통한 대류식 물순환장치의 유동영향범위와 수질변화 등을 평가하고, 다양한 조건에서 모사를 실시하여 최적운영방안을 도출하고 실제운영에 활용토록 하고자 한다. 수체거동을 모사하기 위해 실제 저수지를 형상화한 Domain을 3가지로 구성하였다. 첫번째는 반경 20m, 깊이 40m Domain에 물순환장치를 중앙에 설치한 것이며(D20), 두 번째는 반경 40m, 깊이 40m에 두 개의 물순환장치를 양쪽에 설치하였고(D40), 세 번째는 반경 100m, 깊이 40m로 설정(D100)하였고 양쪽에 두 개의 물순환장치를 설치한 것으로 구성하였다. CFD에 의한 개별 대류식 순환장치의 유동모사결과 D20은 시간의 경과에 따라 수온성층이 하강하는 현상이 나타났으며 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 탈성층이 나타날 수 있을것으로 판단되었다. D40에 대하여 CFD에 의한 유동모사를 실시하였으며 시간의 경과에 따라 수온성층의 변화는 나타나지 않았다. 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 한줄로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 성층을 깨는 현상은 나타나지 않을 것으로 평가되었다. 반면 Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 표면에서 수평방향으로 계속 퍼져 나가면서 옆장치에서 상승된 수체와 혼합이 활발히 이루어 지는 현상을 나타내었다. 장치간 거리가 100m인 대류식 물순환장치에 의한 유동모사시 수온성층의 변화는 전혀 나타나지 않았으며, Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 위에서 수평방향으로 퍼져 나가면서 옆에서 가동되는 장치에서 상승된 수체와 혼합 현상을 나타내기는 하나 D40보다 혼합시간이 더 걸리는 것으로 나타났다.

Multivariate statistical approaches to classify sampling sites with measuring their similarity by water quality data. For empirical study, data of two years at the 9 sampling sites with the combination of 2 depth levels and 7 important variables related to water quality is collected in reservoir. The similarity among sampling sites is measured with Euclidean distances of water quality related variables and they are classified by hierarchical clustering method. The clustered sites are discussed with principal component variables in the view of the geographical characteristics of them and reducing the number of measuring sites. Nine sampling sites are clustered as follows; One cluster of 5, 6, and 7 sampling sites shows the characteristic of low water depth and main stream of water. The sites of 2 and 4 are clustered into the same group by characteristics of hydraulics which come from that of main stream. But their changing pattern of water quality looks like different since the site of 2 is near to dam. The sampling sites of 3, 8, and 9 are individually positioned due to the different tributary.

우리나라에서는 막대한 양의 농업용수를 확보하기 위하여 많은 노력을 기울여 왔고, 수많은 수리시설을 확충, 유지 관리 하고 있다. 현재 이러한 농업용수의 공급을 위한 시설로는 저수지, 양수장, 배수장, 양 배수장, 보, 집수암거, 관정 등이 있다. 우리나라의 농업용 용수의 급수원으로서 농업용 저수지는 전체의 58.7%를 제공하고 있어 가장 중요한 농업용수 공급원인 것으로 조사되었다. 이와 같이 농업용 저수지가 전체의 수리 시설에서 차지하는 비율이 58.7%로 높은 것은 우리나라의 강우특성 및 하천형상의 특성이 많이 반영된 것으로 그만큼 저수지 설치 여건이 유리할 뿐만 아니라, 풍부하고도 계획적으로 안정된 수량을 확보할 수 있다는 장점을 가진데서 기인한 것으로 판단된다. 그러나 농업용수 확보를 위한 저수지의 신규 건설에는 앞으로 많은 어려움이 예상된다. 그 이유로는 저수지를 경제적으로 건설할 수 있는 적지가 줄어들고 있고, 저수지의 건설에 필요한 과다한 건설비용과 지역주민의 이주 및 생활을 위한 보상비 증가, 수몰지역 주민들의 반대, 저수지 건설로 인하여 발생되는 환경생태계의 파괴문제 등을 들 수 있다. 따라서 앞으로는 현재 확보되어 있는 저수지를 효율적으로 관리할 수 있는 종합적 대책 마련이 필요하며, 저수지 수원의 수질오염으로 인한 수자원의 불필요한 낭비를 최대한 막을 수 있는 관리노력이 보다 필요할 것으로 사료된다. 특히 농업용 저수지는 대부분 하천의 상류부분에 위치하고 있어 하류의 수질오염에 심각한 영향을 미칠 수 있고, 이는 하류에 위치한 상수원 댐이나 하구언 등의 수질오염을 야기할 수 있으므로 국토전체의 문제로 대두될 수 있다. 본 연구에서는 흥부저수지의 수계환경을 개선하기 위한 수질 및 퇴적물 특성을 파악하고, 이에 따른 수질 및 퇴적물 특성을 조사하였다. 또한 정체성 수역인 저수지의 오염기여도 및 오염부하량을 산출하고 수질개선방안을 제시하며, 저수지의 수질이 퇴적물에 미치는 영향을 파악하고, 흥부저수지의 수질 및 퇴적물 개선 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다.

본 연구의 대상지인 인천광역시, 부천시, 서울특별시, 김포시를 걸쳐서 흐르는 굴포천은 산업화와 도시화로 인한 생활하수 및 공장폐수의 유입, 느린 유속과 하천 복개 등과 같은 유입오염원과 하천 구조적 문제로 인하여 수질이 악화되어 왔다. 특히 하천변의 소규모 영세 공장, 중 상류에 형성된 대규모 공업단지, 지역개발에 따른 인구증가로 인한 생활하수 등은 굴포천의 주 오염원이다. 또한 직강화된 하도와 느린 유속 등 하천의 구조적인 문제점 등은 하천의 자정능력을 저하시키고 있어 현재 굴포천의 수질수준은 전국 최하위에 머물러 있다. 더욱이 입자상 오염물질의 퇴적으로 인하여 굴포천의 하상은 대부분 퇴적오니가 형성되어 있다. 이러한 퇴적오니는 다량의 유기 물질 및 중금속 등을 흡착하고 있고, 재용출에 의한 내부오염 가능성을 내포하고 있기 때문에 오염원이 제거된 후에도 계속적인 수질오염을 일으킬 수 있다(Alloway et al, 1988). 따라서 본 연구에서는 굴포천 본류 전 구간 및 유입지천에 대하여 수질 오염도와 오염부하량을 산정하였으며, 본류 하상 퇴적물의 오염도 및 퇴적물의 용출특성에 관한 조사를 수행하였다. 본 연구는 굴포천 본류 구간을 최상류(GP-1)부터 최하류(GP-7)구간까지 총 7개 구간으로 구분하여 실시하였으며 각 지점별 수질 및 퇴적물 오염도를 조사하였다. 또한 3개의 유입지천에 대하여 수질 오염도 및 오염부하량을 산정하였다. 굴포천 하상의 경우 최상류의 GP-1지점을 제외하고는 전 구간이 대부분 오염된 오니가 퇴적되어 있으며, 이러한 퇴적오니의 퇴적물 오염도를 분석해본 결과 상류부인 GP-1, GP-2와 유속이 비교적 빠른 GP-7지점에 비하여 나머지 지점들의 오염도가 매우 높은 것으로 나타났다. 이러한 하상퇴적물의 영양염류 용출특성을 알아보기 위하여 호기 및 혐기조건에서 용출실험을 실시한 결과 호기와 혐기 조건에서 T-N은 각각 34.84 $mg/m^2/day$, 66.93 $mg/m^2/day$의 용출속도를 보였고, T-P의 경우 호기 조건 시 5.33 $mg/m^2/day$, 혐기 조건 시 6.84 $mg/m^2/day$의 용출속도를 보임으로서 퇴적물 용출에 의한 내부오염의 가능성이 있음을 보였다.

과거에는 홍수조절의 관점에서 하도 내 식생은 통수단면적의 축소와 조도상승 등의 문제로 기피의 대상이 되어왔으나 최근 저수지자연하천의 생태계 보전 복원을 통한 하천 환경의 개선, 경제 성장 및 생활환경의 질적 향상에 의한 하천변 경관조성과 휴식처 조성 등 사회적 요구가 증대하여 하도내 식생의 영향을 고려한 하천관리의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 본 연구에서는 소양강댐 직하류 하천을 대상으로 홍수기 방류시 식생에 의한 수위변동을 모의함으로써 대상하천의 통수능 검토를 실시하였다. 이를 위하여 대상유역의 식생분포를 현장조사를 통해 파악하였고 단면별 수위상승을 모의하기 위하여 1차원 및 2차원 수리학적 수치모형을 활용하여 식생을 고려한 흐름 해석을 실시하였다.

한강수계에서 배가사리 Microphysogobio longidorsalis의 물리적 서식지 평가를 위하여 2008년 10월부터 2009년 11월까지 11개 지점을 선정하여 어류 채집을 실시하였다. 모든 지점에서 채집된 어류는 총 10과 39종 3,886개체였다. 한국고유종은 배가사리 및 참갈겨니 Zacco koreanus 등 22종(61.8%)이 출현하였다. 출현어종 중 개체수 구성비가 가장 높은 종은 피라미 Z. platypus로 25.8%를 차지하였고, 다음은 쉬리 Coreoleuciscus splendidus 16.5%, 배가사리 15.2% 등의 순으로 나타났다. 모든 지점에서 채집된 배가사리는 8~10 cm이 가장 많았다. 또한 물리적 서식지는 수심 0.4~0.5 m, 유속 0.2~0.9 m/s, 하상재료 모래(0.1~1.0 mm)~호박돌(100.0~300.0 mm) 및 서식처 유형은 유수역(run)으로 나타났다.

섬진강 하구는 남해안 중부에 위치해 있으며, 하구둑이 건조되어 있지 않아 하구역 일대와 광양만이 하나의 넓은 기수역을 형성하고 있다. 또한 섬진강 하구는 상류에 섬진강댐, 주암댐 등이 건설되고 취수량이 증가하면서 하구로 유입되는 수량이 감소해 기수역이 상류로 확대된 것으로 보고되고 있다. 2008년 주암댐에서는 갈수기 때마다 대두되는 수질악화 및 염수침입을 방지하고자 3/10~3/24일에 걸쳐 1차, 4/23~5/7에 걸쳐 2차로 나누어 flushing 방류를 실시하였다. 이에 본 연구에서는 실측된 염분 자료를 토대로 3차원 수리 및 수질해석이 가능한 EFDC 모형을 활용하여 flushing 방류를 실시한 경우와 하지 않았을 경우에 대하여 모의를 수행함으로써 flushing 방류 유무에 따른 하구의 염수침입 및 염해피해 방지 효과에 대해 분석하였다.

본 연구에서는 영산강수계의 수질이 미래에 어떠한 양상으로 변화하는지 예측하여 파악하고자 하였다. 적용모형은 각종 수질관리에 적용되어 수질예측 결과의 신뢰도가 높은 US EPA에서 개발한 QUAL2E 모형의 단점을 보안하고 사용자가 보다 사용하기 쉽게 개발된 후속모형인 QUAL2K를 이용하였다. 영산강유역의 수질모형을 구축하고 실측 자료를 이용하여 보정하였으며, 목표연도는 2015년으로 선정하여 환경기초시설에 의한 오염물질 삭감량에 따른 하천수의 수질 변화를 예측하였다. 수질모의 항목은 실측자료를 바탕으로 하여 하천특성과 종합적인 부하량 산정이 가능한 BOD와 부영양화의 물질인 T-N과 T-P를 선정하여 모의하였다.

충주댐 유역을 대상으로, SWAT-K 모형의 적용을 통해 신뢰성 있는 장기간의 유량 및 수질모의자료를 기반으로 오염물질의 거동 특성을 파악하는 한편, 각 하천구간내 오염물질의 침식과 퇴적, 생물학적 변환 및 자정작용 등을 고려한 하천구간별 유달율을 산정하였으며, 각 하천구간별 유달 특성을 이용하여 점원 비점원에 의한 배출부하량 및 토지이용별(논 밭 산림) 배출부하량이 유역 하류측 충주댐 지점에서의 총 유달부하량에 미치는 영향을 평가하였다. 오염원별 기여도 분석 결과, 전체 유사량의 84%, 총질소의 93%, 총인인 92% 정도가 비점오염원에 의한 영향으로 나타났으며, 토지이용별로는 유사나 총인은 밭의 기여도가 높게 나타난 반면, 총질소는 유역내 면적비중이 큰 산림에 의한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다.

본 연구에서는 장기유역모형인 SWAT 모형의 국내 적용의 한계를 인식하여 유출해석모듈과 하도수질모듈 등을 개선한 SWAT-K(Korea) 모형을 통해 수질 모형을 사용하는 의사 결정에 있어 하도추적법이 미치는 영향을 분석하고자 현재 우리나라에서 시행중인 오염총량관리제 개념에 적용하였다. 기준 유량 개념을 도입하여 모의된 수질항목을 평가하기 위하여 장기간의 유황곡선을 작성하고 유황곡선의 초과확률분포를 기준으로 오염부하곡선을 작성하여 하도추적법의 변화가 수질 모의에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 이를 바탕으로 수질항목 초과확률분포에 따른 오염부하곡선을 작성하여 모형의 선택에 따라 동일 기준유량시 모의되는 부하량 값의 변화를 분석하였다. 분석 결과 수질 항목은 유황의 변화를 매우 유사하게 재현하며, 수질 매개변수 보정에도 불구하고 하도추적법이 수질 항목의 모의에 있어 매우 중요한 요소임을 확인할 수 있었다. 따라서 본 모형은 정교한 유출 모의와 더불어 오염물질의 신뢰도 높은 모의를 통해 향후 수질오염총량관리제 시행에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 식생지름에 따른 식생된 복단면 하천에서 수리특성에 관한 것이다. 또한 국외에서 개발된 모형들의 차이점과 적용가능성을 조사하는 것이다. 연구결과로써 주수로의 유속은 식생밀도 증가에 따라 증가하는 동안 경계면마찰계수는 감소하다가 어느 식생밀도 지점부터 일정하였다. 하상경사가 0.5 ‰와 식생직경이 12 mm일 경우 경계면마찰계수에 대한 Pasche 모형은 10.9 %, Bertram 모형은 12.4 %, Mertens 모형은 16.8 % 평균오차를 발생시켰다. 그러나 식생밀도가 증가할수록 Nuding 모형의 오차가 증가함을 볼 수 있으며, 평균오차가 60.5 % 발생되었다. 주수로의 실측된 유속에 대한 Pasche 모형의 평균오차는 2.8 %, Mertens 모형의 평균오차는 8.3 %, Bertram 모형의 평균오차는 14.7 %, Nuding 모형의 평균오차는 11.8 %이다. 그러므로 Pasche 모형은 실제 복단면 하천에 적용하기 위해 더 유용하다. Strickler 계수를 사용한 Bertram 모형은 다른 모형보다 계산이 복잡하지 않고 측정된 마찰계수 및 유속값과 잘 일치한다.

기존의 댐에 대한 연구는 이 치수 및 전력생산, 환경문제와 같은 댐의 전통적인 기능과 그 파급효과에 대한 연구가 주로 진행되어 왔으나 댐의 친환경적 활용방안 및 댐에 서식하고 있는 동 식물 및 생태계에 대한 연구는 상당히 미흡한 실정이다. 특히, 댐 상류지역 및 주변지역에 위치하고 있는 습지는 댐의 수질개선, 희귀 동 식물의 서식처 확보 등과 같은 생태보존, 위락 경관 생태공원 등의 기능을 제공할 수 있다. 이로 인해 댐유역에 위치하고 있는 자연습지의 보전뿐만 아니라 훼손에 따른 대체습지(인공습지)의 필요성이 점증되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현재 운영되고 있는 댐을 대상으로 댐이 지니고 있는 습지의 역할을 검토하고자 수문지형학적 방법인 HGM 방법을 이용하여 댐습지의 기능을 평가하였다. HGM 방법을 이용하여 댐습지의 기능평가를 수행하기 위해서는 대상습지와 기준습지가 필요하며, 본 연구에서의 대상지역은 댐 유역내 습지지역이 조성되어 있는 보령댐으로 선정하였으며, 기준지역은 보전이 잘 되어 있고 람사르 협약에 등록된 우포늪으로 선정하였다. HGM 방법에서의 기능 평가는 수문학적, 생지화학적, 식물 서식처 그리고 동물 서식처 측면으로 구분하여 대상지역과 기준지역을 비교하는 방식으로 이루어진다. 그 결과, 댐습지가 지니고 있는 습지의 기능이 자연습지에 비해 평균적으로 약 50%정도의 역할을 하는 것으로 나타났다. 이는 댐습지가 습지로서의 역할을 기능적으로 100% 수행을 못하고 있지만, 댐이 습지의 기능을 어느 정도의 수준까지는 수행을 하고 있음을 알 수 있다.

하천의 이용과 관리적 측면에서 가장 빈번하게 발생하는 하도의 직선화, 홍수량의 변화, 하상굴착, 하폭의 확대 축소 및 횡단구조물 등은 중규모 스케일의 하천지형을 인위적으로 교란시키는 대표적인 사례이다. 따라서, 이러한 인위적 교란은 하천생태계의 기반인 하천의 물리적 구조를 크게 변화시키므로 하도지형의 응답방향을 규명할 필요가 있다. 하천 유역의 지형은 여러 가지 스케일의 지형단위가 조직화되어 있는 것이므로 대(大) 중(中) 소(小)의 3가지 스케일 지형단위로서 계(系, system)를 계층화하고, 작은 계층의 계(系)에서는 큰 계층의 계(系)를 고정적인 경계조건으로 하여, 그 내부의 여러 가지 특징이나 변화를 규정하는 주요 인자를 이용하여 분석해야 한다. 또한 대(大) 스케일은 유역스케일의 지형스케일이며, 하도의 수계망이나 하도종단형 형상 등이다. 중(中) 스케일은 segment에서 reach 스케일의 지형이며 사행형상, 하천 폭 등이다. 소(小)스케일은 수심의 10배 정도이하의 지형스케일이며, 소규모 하상파 등의 미지형(微地形)이다. 따라서, 본 연구에서는 남강과 황강을 대상하천으로 유량 조절과 유사공급이 차단되는 댐하류 및 골재채취와 같은 인위적 교란요인에 의한 중규모(segment scale) 하도지형의 변화와 응답방향을 조사, 분석하였다. 연구결과 유량 및 유사공급량의 변동의 크기에 따라 전체적인 하상저하와 더불어 사주와 소가 소멸되면서 여울과 소가 사라지는 현상이 동조하는 것으로 분석되었으며, 하상의 평탄화에 의하여 저수로의 폭이 넓어져 복열사주가 발달하면서 수심 및 유속의 다양성이 감소되는 것으로 분석되었다.

본 연구는 충북 청주시에 위치한 무심천 주변을 대상으로 하천이 도시 주변 열 환경에 미치는 영향에 대해 원격탐사(Remote Sensing; RS)기법을 이용하여 분석하였다. 열 환경 특성 분석 순서는 먼저 Landsat 5 TM 위성영상의 열적외 밴드를 이용하여 대상지역의 표면 온도(Land Surface Temperature; LST)를 추출하였다. 다음으로 추출된 LST를 이용하여 무심천을 중심으로 주변의 공업단지와 주거지, 산림 지역의 지표면 온도 분포를 비교 분석하여 하천이 주변의 열 환경에 미치는 영향을 정량화하였다. 또한 공간적 특성 분석을 위해 등온선을 작성하여 하천 주변 열 환경을 파악하였다. 그 결과 온도분포에 따른 열 이동의 크기와 방향을 확인할 수 있었고 열 분포의 공간분포는 공업지>주거지>하천>산림 순으로 나타나 토지이용특성에 따른 열 분포의 경향을 파악할 수 있었다.

댐과 저수지는 수자원의 이용, 발전, 홍수제어, 그리고 다양한 산업활동을 지원하기 위하여 건설되었다. 그러나 대부분의 댐의 운용에 있어 하류 하천에서 생활하는 생물에 대한 영향은 거의 고려되지 않고 있다. 특히 댐 발전방류와 같이 급격한 유량의 증대와 감소는 하류 하천에서 생활하는 생물의 서식처에 직접적인 영향을 미치고 있으며, 이러한 영향은 생물이 활용할 수 있는 서식처의 제한 요소로 작용한다. 본 연구에서는 2차원 수리모형을 활용하여 댐 방류에 따른 피라미의 물리서식처 변화 양상을 모의 하였다. 대상구간은 발전 방류가 빈번히 발생하는 달천의 괴산댐 하류하천으로 선정하였으며, 목표종은 대상구간에서 우점하는 피라미로 설정하였다. 모의 결과 대상구간의 최적 생태유량은 $9m^3/sec$ 정도로 산정되었으며, 발전 방류로 인하여 댐 하류하천의 물리서식처 규모는 감소하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 댐 발전방류에 의한 물리서식처를 분석함으로써, 댐 하류 하천에서 생활하는 생물을 고려하여 댐 운용 계획을 수립하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

The Geum river being used as drinking water sources has contaminated due to inflow of inadequately treated wastewater from the tributaries into the river. The characteristics of water quality in the upper regions showed good grade(BOD<3mg/L) in the Geum river, the Mankyung river and the Dongjin river, while that in the lower regions and the upper region of the Sapkyo river did not achieve the good grade. This resulted in the inflow of domestic, industrial and livestock wastewater not adequately treated by wastewater treatment systems. For lakes, the mouth of the kyungchun lake, the Sapkyo lake and the Yedane lake showed the eutrophication phenaminon with higher COD concentration. In particular, total phosphorus and chlorophyll-a concentration were higher in the Sapkyo lake than other lake.

지난 2008년 11월 중앙정부와 팔당수계 7개 시 군은 수질보전과 더불어 지역사회의 개발을 위해 2008년 '수질오염총량관리제도'(이하 오총제)의 의무제 도입을 합의하였다. 오총제의 의무제 도입에 따라 수행되어야 할 각 유역별 토지이용 특성 분석 및 배출되는 오염물질의 정도의 명확한 규명이 이루어지지 않고 있기 때문에 유역관리의 방향 설정이 어려운 상황에 놓여있다. 이에 본 연구는 기존의 농도규제에서 좀 더 과학적 수질관리 기법인 총량관리 개념의 '수질오염 총량관리제도'의 도입에 따라 효율적이며 과학적인 소유역 관리를 위해, 토지이용과 오염물질 유출 간의 관계를 파악하고자 하였다. 대상유역은 앞서 언급한 7개 시 군의 각각 주요 하천 3개소를 선정하여 총 21개소를 2009년 6월부터 12월까지 7개월 동안 월 3회씩 BOD 및 COD를 모니터링하였다. 또한 그 유역을 전수조사를 통해 토지이용도를 조사하였다. 연구결과를 요약하면, 토지이용에 따른 산림지역이 가장 많은 지역은 가평군 남양주시로 나타났고, 도시 및 주거지가 많은 지역은 여주군, 용인시 및 이천시이며, 농지가 많은 지역은 양평군 여주군으로 나타났다. COD 및 BOD의 배출 정도는 농지와 도시 및 주거지가 많은 지역에서 높은 수준(p<$0.05^*$)으로 나타났으며, 특히 도시 및 주거지가 많은 유역에서 그 정도가 더욱 심각한 것으로 나타났다. 이에 반하여 임지의 토지 이용률이 증가할수록 BOD 및 COD 평균농도는 감소하는 것으로 나타났다(p<0.001).

본 연구에서는 낙동강, 영산강을 대상으로 과거 사행하도 구간을 직강화함에 따라 절단된 폐천의 형태를 조사하고 이에 대한 유형화를 수행하였다. 폐천 및 구하도 구간을 선정하기 위한 기준은 1918년 근세한국오만분지일지형도를 이용하여 현재의 수치지도와 좌표보정 후 중첩, 비교함으로써 폐천 구간을 파악하였다. 낙동강의 경우 인위적 변형(하도절단형)에 따른 유형분류로 살펴보면, 세부적으로 하도보존형, 타용도전용형, 하도유실형은 각각 9 개소, 2 개소, 3 개소로 조사되었다. 영산강은 세부적으로 하도보존형이 4 개소로 나타났고, 타용도전용형, 하도유실형이 각각 4 개소, 10 개소로 나타났다. 이와 같은 폐천 현황 조사결과는 향후 구하도 복원을 위한 대상지 선정 시 기초자료를 제공하는 기회를 마련할 수 있을 것으로 판단된다.

해수를 이용한 세계최초의 해수수로인 송도 신도시 중앙공원 해수수로는 서해안에서 집수된 해수를 $5{\mu}m$의 공극 크기를 가지는 해수처리시설 (STF, seawater treatment facility)에 의해 여과된 뒤 2곳의 해수공급 지점에서 해수수로로 공급된다. 여과된 해수는 수로로 155L/sec의 유량으로 1.8km를 흐른 뒤 서해로 방류된다. 이러한 인공 해수수로에서는 흐름정체에 따른 수질 문제와 영양염에 의한 적조를 유발하는 조류 성장이 문제가 된다. 따라서 본 연구에서는 3차원 수치모형을 이용한 인공 해수수로내의 흐름특성 모의와 수질 모니터링의 통한 조류 생성 특성 및 장소를 비교하여 그 상관성을 분석하고자 한다. 수치모의 실험은 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하였으며, 격자망 형태는 직사각형 직각 격자가 사용되었다. 현장 모니터링을 통하여 획득한 수질 데이터와 비교 분석을 통하여 해수수로 내 해수 흐름 특성변화(유속, 와도 등)와 조류생성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 해수 수로내의 평균 유속은 0.01m/s 이었으며, 수로의 형상에 따라서 정체수역이 발생하였다. 이러한 정체수역은 현장 모니터링을 통하여 예측된 조류 발생 지역과 일치하였다. 이러한 흐름 특성과 조류생성과의 상관성 규명을 통하여 인공수로의 물순환 시스템 설계시 조류 생성을 억제할 수 있는 최적 관리를 위한 설계의 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

수제는 본래 제방의 보호나 주운의 수심확보 등을 주목적으로 주로 호안 또는 하안 전면부에 설치되어지는 구조물이다. 과거에 하천이 주운으로 이용되었던 시기와는 달리, 제방축조기술 등의 발달에 따라 그 역할이 점차 줄어들면서 주역할 기능이 사라지게 되었다. 하지만 최근에 수제의 설치로 인한 수제역 내의 역흐름과 재순환영역이 하천환경을 개선시킨다는 기능이 주목받으면서 국부적인 침식과 퇴적을 유도하여 다양한 생태환경을 제공하는 수제의 효용이 재인식되고 있다. 하천의 주운용 수심을 확보함과 동시에 생태서식환경을 개선시키기 위한 수제 설치가 주요한 공법으로 재인식되어, 일정 수위확보로 수생태계의 교란을 억제하고 하천의 황단적 단류를 막아 건습교체를 억제하는 등의 하천생태계의 유도가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 하도에 수제를 설치함으로서 생태하천을 창출하기 위한 수제기법을 제시토록 하였다.

최근 이상홍수로 인한 피해를 예방할 뿐만 아니라 친환경적인 홍수방어대책으로 강변저류지 설치에 대한 요구가 증대되고 있다. 강변저류지는 하도에 집중된 홍수량의 일부를 하천변에 위치한 저류지로 배제시킴으로서 저류지 하류지역에 부담되는 홍수량을 저감시키기 위한 수리구조물이다. 그러므로 강변저류지의 설계에 있어서 홍수조절효과에 대한 정량적인 평가는 반드시 필요하다. 강변저류지의 홍수조절효과는 월류제의 위치, 폭, 높이와 본류 수위변화에 따라 변하는 월류량에 의해 결정된다. 하지만 월류량 산정을 위한 적절한 유량계수 선정 방법 및 범위에 대한 기준이 없기 때문에 강변저류지의 설계 및 치수능력평가에 많은 어려움이 있다. 이에 강변저류지 월류제의 횡월류 유량계수 산정 방법 및 적정 범위를 결정하기 위한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 강변저류지 설계에 적용 가능한 횡월류 유량계산식들과 유량계수 산정식들을 조사하여 월류량 산정을 위한 기초 자료를 제시하였다. 또한 1차원 부정류 수치 모의를 이용하여 실제 설계 사례를 기초로 유입부 제원과 본류 수위를 변화시키면서 횡월류위어의 유량 계수와 월류량을 산정 및 비교 분석 하였다. 향후 본 연구 결과와 강변저류지의 부정류 수리실험 결과를 비교 분석하여 좀 더 정확한 강변저류지 홍수조절효과의 산정이 필요할 것으로 판단된다.

최근 하천정비 사업은 하천의 치수, 이수적인 기능뿐만 아니라 자연 친화적인 기능을 고려하여 하천을 조성하기 위한 노력들을 많이 하고 있다. 그 결과 기존 콘크리트 호안을 자연형 호안으로 바뀌어 생태계 복원 및 접근성을 높이고, 직선형 하도를 사행하는 자연형 하도로 바꾸는 등의 다양한 하천복원 사업들을 실시하고 있다. 하지만 하천복원에 따른 유지관리를 위한 하천복원공법들에 대한 모니터링과 복원사업에 대한 효과 분석이 제대로 이루어지지 못하고 있다. 따라서 하천복원 전, 후에 대한 모니터링과 평가를 위한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 2001년에 시작하여 2006년 12월에 복원 사업이 완료된 오산천 하천환경 정비사업에 적용된 복원 공법들의 수리학적 모니터링을 통해 복원 후의 효과 및 문제점들을 평가하였다. 우선 수리학적 모니터링의 일반적인 사항으로 강우량 및 홍수량 측정, 하상변동 분석, 하상재료 분석 그리고 항공영상 분석을 수행하였다. 또한 복원 공법에 대한 수리학적 모니터링은 호안의 수리학적 안정성 평가, 어도의 기능 평가, 저수로내에 설치된 인도교 주변과 목교의 수리학적 영향을 분석하였다. 모니터링 결과 복원 후 일부 목교 주변과 자연형 호안 중 일부는 침식되었으며, 하중도 하류부에는 퇴적이 발생한 것을 확인하였다. 금곡취수보에 설치된 어도는 자체안전성에는 문제가 없었으나, 어류 소상을 위한 기능을 다하지 못하는 것으로 확인되었다. 또한 상류 하천정비로 인해 하류에 퇴적이 많이 되어 있는 것을 확인하였다. 이와 같은 적용 공법별 수리학적 모니터링 결과는 복원 공법에 대한 모니터링 및 평가를 위한 지침서 작성을 위한 기초자료로 사용될 것으로 기대된다.

최근 들어 지구온난화의 영향 등 기후변화에 따라 호우의 빈도와 강도가 증가하여 홍수피해가 확대되고 토사재해, 댐과 저수지의 퇴사 문제가 심각하게 대두되고 있다. 특히 농업용저수지의 경우 제체가 노후화되고 유입토사에 의한 퇴사는 심각한 수준에 있다. 또한 도심중심의 다양한 공사 등은 토지 이용과 피복을 변화시켜 많은 토사 유출의 원인이 되고 있다. 이렇게 노출된 토사는 탁수발생원이 되고, 토사와 부유물로 형성된 탁수환경은 수중의 태양복사에너지 전달을 방해하여 수중생태계의 먹이사슬과 저서생물의 서식환경에 악영향을 미치고 있다. 특히 농업용 저수지는 반폐쇄성 수역으로써 탁수환경에 노출되기 쉬우며, 수질회복에는 많은 노력과 비용이 소요된다. 또한 탁수환경의 변화는 시 공간적으로 발생하고 지속적으로 일어나기 때문에 탁수환경에 미치는 토사에 대한 연구는 우선적으로 시행되어야 한다. 이러한 토사 정보의 추출 및 분석에 RS기법의 활용은 증대되고 있으나 우리나라에서는 아직 연구가 미진하여, 이에 대한 기초연구가 시급한 실정이다. 본 연구는 2단계로 진행하였다. 먼저 1단계는 탁도계(2100P turbidimeter)를 이용하여 토사농도 변화에 따른 탁도를 측정하여 탁도 관계식을 추정하였다. 2단계는 분광복사계(LI-1800)를 이용하여 토사농도 변화에 따른 분광반사율을 측정하고, 얻어진 결과는 도함수와 적분의 수치해석 방법으로 토사농도를 측정할 수 있는 최적밴드를 구하였다. 다음으로 각 밴드간의 비를 계산하여 탁수환경을 측정할 수 있는 가장 적합한 밴드 조합식을 구하였다. 얻어진 밴드 조합식은 1단계에서 추정한 토사농도에 따른 탁도 관계식과의 상관관계를 분석하여 분광복사계를 이용한 탁도 관계식을 추정하였다. 그 결과, 6개의 탁도 관계식이 추정되었으며 결정계수 $R^2$는 0.67의 높은 상관성을 보였다.

우리나라는 물 부족 국가로 대부분을 다목적 댐 등에 의해 조성되는 지표수를 주요 수자원으로 사용하고 있지만 도시화와 산업발전으로 인해 공공유역의 오염부하가 가중되고 있어 어에 대한 대책이 시급한 실정이다. 특히 교량 위의 비점오염원이 하천으로 유입되면서 수질이 크게 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 교량 위에서 발생하는 비점오염원이 하천 수질에 미치는 영향을 정찬욱(2010)이 대소규모별로 개발한 비점오염원 저감장치를 이용해 실측 분석하고 하였다. 개발된 저감장치의 효율성 분석은 모충교 교량의 하부에 직접 장비를 설치하여 시료를 채취 분석하였다. 연구 결과 소용량 저감장치의 경우에는 부유물질 제거에서 큰 효율성을 보였으며 대용량 저감장치의 경우에는 총인을 제외한 거의 모든 부분에서 오염물질의 저감 효과를 나타냈다.

도시화, 산업화의 진전으로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있다. 특히 낙동강유역에서의 오염원관리, 특히 비점오염원의 정량화는 삭감시설의 삭감량 평가 및 배출오염원 평가에 더욱 절실한 문제로 부각되고 있다. 삭감시설의 삭감량 평가 시에는 실험실 규모로 이상적인 유량 상태를 가정하여 삭감효율을 산정하고 있으나 자연강우에 의하여 나타나는 삭감효율 평가는 이상적인 유량 평가 해석시 와는 사뭇 다른 경향을 나타낸다. 또한 유역 말단 지점에서의 3년 평균 수질이 목표수질을 상회하였을 경우 오염총량 기본계획 지역에서 오염총량 이행평가 지역으로 포함시켜 오염부하량 관리를 실시하고 있다. 그러나 배출부하량과 수질의 연계가 쉽지 않고, 그 원인이 되는 지역 및 시기를 찾아 특별 관리하는 것이 난해하여 하천 수질 관리가 어려운 실정이다. 이러한 이유들로 인하여 최근 비점오염원 영향의 심각성에 대한 인식이 커지고 있으며, 점오염원의 관리뿐만 아니라 비점오염원 관리의 필요성이 대두됨에 따라 두 오염원 형태를 통합적으로 관리하고 각각의 오염원에 의한 수질 영향에 관심과 필요성이 강조되고 있다. 또한, 최근까지 유역 모델과 수질 모형을 이용해 각각의 유역이나 하천에 적용하고, 수행한 예는 국내와 국외에 많이 있다. 하지만 수량과 수질을 함께 통합적으로 연계하고, 그 적용성을 평가한 연구는 그 수가 상대적으로 적다. 하지만, 최근 들어 수질의 통합하천관리의 중요성을 인식하고 각각의 모형의 장단점을 고려하여 다양한 모형들을 연계하는 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 이러한 통합적 수질관리의 필요성 증대에 따라, 유역 내 수문 순환 및 비점오염원의 발생 거동을 정량적으로 분석할 수 있는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 비점오염원으로 인한 유역 내 수질 영향을 파악하고, 이를 바탕으로 QUALKO 모형과 연계하여 하천 수질 모델링을 수행할 것이다. 또한, 이를 바탕으로 비점오염원에 의한 유역 내 하천 수질 영향도를 파악함으로써, 추후 비점오염원에 대한 인식 제고에 활용될 것이며, 모니터링 기법 및 GIS기반 유역관리모델 개발, 4대강 비점오염원 최적관리기법 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

하절기에 집중되는 강우로 인해 국내의 경우 저수지와 댐 건설이 불가피 하였으며, 이들 구조물에 의한 수체의 거동 및 수질의 분포 또한 일반 하천과는 다른 특성을 지니고 있다. 특히, 흐름 방향보다 수심 방향으로의 특성이 강하게 작용하는 호소에서는 3차원 수리 수질 모델링을 적용함으로써 모의 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있다. 하천의 발원지로서의 댐(저수지)과 하천과 하천사이에 위치한 저수지의 특성이 다르며, 하천 사이에 위치한 저수지의 경우, 하천과 하천을 이어주며 그 흐름특성과 수질의 분포 및 변화의 양상의 바뀐다는 점에서 독립적이며, 연계되는 구조의 특징을 동시에 반영할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 낙동강에 위치한 남강댐(진양호)를 중심으로 연구를 진행하였으며, 안동댐 등처럼 하천의 발원지가 아닌 하천과 하천 사이에 위치한 호소(댐)으로 이와 같은 특징을 반영하여 수질오염총량관리제에서의 목표수질 달성여부와 점 및 비점오염원에서 발생되는 오염부하량의 변화에 따른 저수지 내의 수리 수질 모의를 EFDC-WASP의 연계 모델을 통해 연구하고자 하였다.

일반적으로 자연하천에서는 횡방향 흐름저항 요소가 매우 다를 수 있다. 이러한 하천은 흐름저항 요인에 따라 몇 개의 소단면으로 구분될 수 있으며, 1차원 해석을 위해서는 단면 전체를 대표하는 복합 조도계수(composite roughness coefficient)를 사용함으로써 수위 또는 평균유속의 계산이 가능해 진다. 복합 조도계수는 각 소단면의 면적(A), 윤변(P), 또는 동수반경(R)을 적절히 조합하여 각 소단면의 조도계수에 가중치를 부여하면서 계산되는데, 각 산정식들의 개발과정에 도입된 가정 조건에 따라 상이한 가중치를 부여하게 되며, 일부 산정식들에서는 횡방향으로 동일한 재료로 구성된 조건에서도 복합 조도계수 산정 결과는 하상재료에 의한 조도계수와 다른 값을 산정하게 된다. 본 연구에서는 13개의 기존 복합 조도계수 산정식을 이론적으로 검토하였고, 소규모 실내 수리실험자료로부터 실측 복합 조도계수와 계산된 값을 비교 분석하였으며, 소단면 분할방법에 의한 기존 산정식의 적용성을 분석하였다. 분석결과, 윤변을 가중치로 사용하는 경우는 실측 복합 조도계수 그리고 각 산정식에 의한 계산 복합 조도계수의 차이가 비교적 작게 나타났으나 각 산정식의 가정조건에 유의하여야 하는 것으로 나타났다. 한편 단면적 또는 윤변과 동수반경을 조합하여 가중치로 사용하는 경우는 방법별로 큰 차이를 보이는 것으로 분석되었고, 그 원인은 단면분할 방법에 기인하므로 이러한 방법을 적용할 경우에는 소단면 분할방법에 특히 주의하여야 함을 알 수 있다.

최근 하천의 자연성 및 생태기능의 향상을 위해 매트류 호안공법의 적용이 증가하고 있다. 이러한 공법이 적용된 호안은 강수 및 하천수의 지속적인 유입으로 인해 앵커핀과 비탈면 간의 마찰력을 저하시킬 수 있다. 마찰력의 저하는 앵커핀의 고정능력을 저하시켜 매트가 들뜨는 현상을 발생시키고, 이로 말미암아 비탈면에 식재된 식생의 고사는 물론 비탈면의 슬라이딩 현상의 발생에 의해 비탈면 붕괴에 까지 이르게 하고 있다. 그러나 현재 호안매트와 함게 시공하는 앵커핀의 적용에 대한 구체적인 기준과 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 매트류 호안제품을 비탈면에 고정시키는 목적으로 사용하고 있는 앵커핀에 대한 인발특성을 파악하고자 하였다. 인발실험에 사용된 앵커핀은 실제 하천호안에 적용되고 있는 상용제품으로 형태가 다른 4가지 type을 실험에 사용하였으며, 앵커핀의 관입깊이(170mm, 250mm) 별로 인발실험을 실시하였다. 실험에 사용된 인발장치는 인발부에 로드셀을 장착하여 앵커핀과 결합이 가능하도록 하였으며, 인발시 발생하는 계측 값을 컴퓨터를 통해 출력이 가능하도록 제작하였다. 실험결과 4가지 형태의 앵커핀에 대한 관입깊이별 형태별 인발특성을 파악할 수 있었으며, 비탈면 및 매트의 고정효과가 우수한 앵커핀의 형태에 대해서도 파악할 수 있었다. 관입깊이별 최대 인발력은 두 변위(170mm, 250mm) 모두 Type 4가 337N, 594N 으로 가장 큰 인발력을 가지는 것으로 측정되었으며, 변위에 의한 인발력의 증가는 Type 2가 138%로 가장 큰 폭의 증가 값을 보였다. 또한 토양과 앵커핀의 마찰력 향상을 위해 하부가 돌출된 형태로 제작된 Type 2와 Type 4가 상대적으로 실험 후반부에서 최대 인발력이 발생하고 인발지속시간이 길게 나타나는 것으로 볼 때, 인발저항은 앵커핀 하부의 돌출면적에 영향을 받는 것으로 판단된다.

미계측 유역에서의 홍수량을 추정할 수 있는 방법은 다양하게 제시되고 있으나, 이에 대한 평가나 조사는 사실상 전무하여 수자원 설계실무에 이용할 수 있는 절차나 방법은 극히 제한되어있다. 현재 주로 이용하고 있는 홍수량 추정절차는 강우를 근거로 한 확률강우량법, SCS방법, 단위도법이 국내의 표준방법으로 이용되고 있다. 또한 수치지도 및 위성영상분석 등과 같은 GIS 자료의 구축이 가능해짐에 따라서, 국내에서는 토양의 종류와 피복 형태 그리고 선행강우조건까지 종합적으로 고려하여 해석하는 유출곡선번호(SCS Runoff Curve Number; CN) 방법이 많이 사용되고 있다. 유출량 해석 시 이용되는 CN은 토지이용도 및 토양도와 같은 지형학적 인자에 지배받게 된다. 그러나 현재 우리나라에서 제공하는 토지이용도 및 토양도는 그 종류가 다양하고, 분류방식이 상이하여 활용 자료에 따라 CN이 달라지므로 유출율의 차이가 발생하게 된다. 국내에서 제공되는 다양한 자료를 이용하여 최적의 CN값을 산정하기 위한 연구가 선행된 바있다. 허기술(1987) 등은 우리나라의 정밀토양도에 의한 토양군 분류에 관한 연구를 진행하였으며 조홍제(1997, 2001)는 LANDSAT 위성영상을 이용하여 유역의 토지피복상태를 분류하고 식생지수를 고려하여 CN을 추정하였고, 김경탁(1998, 2003, 2004)은 개략토양도와 정밀토양도를 이용하여 유출모의 실행한 결과를 비교하여 신뢰도가 높다고 판단되는 정밀토양도를 사용한 CN 추정기법의 사용을 제안한 바 있다. 본 연구에서는 GIS를 이용하여 국내에서 활용 가능한 토양도 및 토지이용도의 종류에 따라 총 9개 Case로 안동댐 유역의 CN을 산정하였다.

본 연구에서는 기후변화로 인한 부산 강우특성을 고려하고 강수량의 증감을 알아보기 위하여 부산 기상청 지점의 강우 자료를 수집하고 분석하여 월, 계절, 연 평균강우와 지속시간별 연최대 강우량 및 강우강도(30 mm 이상)를 Trend 분석하였다. 분석기법은 T Test, Hotelling Pabst Test, Non Linear Test, Mann-Kendall Test, Sen Test이고 0.99, 0.95, 0.90의 유의수준별로 분석하였다. 분석된 결과는 1등급에서 4등급까지 등급화하고, 특히 Sen Test의 Slope는 빈도분석하여 등급화하였다.

최근 수자원의 효율적인 배분을 위한 수자원관리의 중요성에 대한 인식과 하천의 환경적 기능에 대한 사회적 요구 증대로 수자원 기초조사에 의해 수집되어진 자료의 활용빈도가 다양한 분야에서 증가하고, 높은 신뢰도와 정확도를 요구하고 있다. 개발된 수위-유량 관계식의 신뢰도 검증은 일반적으로 지점별 수위-유량 관계식과 수위자료에 의해 산정된 유하량을 유역의 면적평균 강우량을 이용하여 산정한 유출률과 비교 분석하는 수문학적 방법에 의해 이루어지고 있는 실정이다. 최근에는 공간적인 비균질성을 고려하여 유출과정에서 운동역학적인 이론을 기반으로 물의 흐름을 수리학적으로 추적해 나가는 물리적 기반의 분포형 유출모형의 활용도가 높아지고 있음에 따라 본 연구에서는 낙동강수계 임하댐유역을 대상으로 물리적 기반의 분포형 모형인 $Vflo^{TM}$을 적용하여 유출량을 산정하고, K-water에서 수자원 환경기초조사 성과로 개발된 임하댐 상류 영양 수위관측소의 수위-유량 관계 곡선식을 이용하여 산정된 유출량과 비교함으로써 수자원기초조사 성과의 신뢰도를 검증하였다. 분포형 유출모형 적용에 필요한 매개변수 추출을 위해 GIS 기법을 이용하여 DEM, 토지피복도, 토양도에서 $Vflo^{TM}$의 입력인자인 경사도, 흐름방향, 조도계수, 수리전도도, 유효공극률, 토양심도를 추출 산정하였으며, 임하댐 유역의 8개 우량관측소 시우량자료를 이용하여 강우의 공간적인 통계 특성을 잘 반영하는 크리깅(Kriging) 기법에 의한 분포형 강우를 생성하였다. 또한, 본 모형을 통해 검증된 초기함수조건 등의 유역의 특성을 이용한 단기유량예측을 통하여 홍수량 예측 및 수문조사 효율성 향상에 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

창원시는 경제성장에 따른 도시화 현상으로 경작지나 녹지와 같은 투수지표면이 대단위 주택단지나 도로, 상업지구, 공장시설과 같은 불투수지표면으로 변화되어 전형적인 도시 유역특성을 띠고 있어 SWMM 모형의 적용에 적합하다. 적용대상인 남천은 창원시를 관류하는 유로연장 14.7 km의 하천으로 지류인 창원천을 포함하고 있으며, 2007년부터 환경부 지원 시범사업으로 생태하천복원사업이 계획되어 실시설계 완료 후 공사가 진행 중이나, 복원 후 하천관리를 위한 유지유량 산정 등의 타당성과 관련한 문제가 지역사회에서의 화두로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 남천 유역의 특성을 적절히 고려한 유지유량 산정을 통해 향후 복원된 남천의 하천관리기준을 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 2008년 실측된 남천과 창원천의 유량자료와 SWMM 유출량 모의결과를 비교, 분석하였다. 남천의 유량자료는 2008년 5월 6일부터 8월 20일까지 실측하였으며, 남천의 지류인 창원천은 유량자료 취득구간이었던 창원천교 지점에서 생태하천복원사업이 진행됨에 따라 유량자료를 취득할 수 없었으므로 남천의 유량자료를 이용하여 비유량법으로 추정하였다. 유출량 산정을 위한 강우자료는 기상청 자료를 사용하는 것이 일반적이나 마산과 창원의 강우자료를 이용한 분석 결과 강우 패턴에 차이가 있음을 발견하고 마산기상대의 자료 대신, 창원시에서 제공한 5년간 (2005년~2009년)의 자료를 사용하였다. SWAT을 이용하여 남천 유역을 39개의 소유역으로 분할하고 Arc View를 이용하여 지형인자들을 추출하여 SWMM 입력자료로 사용하였다. 입력자료 중 유출량 추정에 큰 영향을 끼치는 매개변수들은 민감도 분석을 통하여 최적의 매개변수들을 결정하고 연유출량 추정을 위한 모의를 수행하였다. 이상의 과정을 통하여 남천의 연유출량을 추정함으로써 하천관리를 위한 유지유량 산정의 기초로 활용할 수 있었다.

본 연구에서는 HyGIS(Hydro Geographic Information System) 환경에서 구동되는 물리적 분포형 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model) 모형(HyGIS-GRM)에서 사용자에 의해 추정되는 주요 매개변수인 초기포화도, 하도 최소경사, 하도 조도계수에 대한 민감도를 분석하고, 모형의 보정을 위한 각 매개변수의 추정 과정을 고찰하였다. 매개변수 민감도 평가는 초기포화도, 하도 최소경사, 하도 조도계수를 대상으로 각각을 기준 값에서 ${\pm}2%$ 간격으로 ${\pm}10%$까지 변화시킨 후 이를 유출모의에 적용하고, 첨두유량, 첨두시간 및 총유출량의 변화를 검토하였다. 민감도 분석 결과 초기포화도는 첨두유량, 첨두시간 및 총유출량에 대해서 모두 가장 민감한 것으로 평가되었다. 하도 조도계수는 첨두시간에 대해서는 초기포화도와 유사한 민감도를 나타내었으며, 첨두유량과 총유출량에 대해서는 상대적으로 작은 민감도를 나타내었다. 하도 최소경사는 첨두시간에 대해서는 초기포화도 및 하도 조도계수와 유사한 민감도를 나타내었으며, 첨두유량에 대해서는 하도 조도계수와 유사한 민감도를 나타내었다. 그러나 총유출량에 대해서는 민감도가 매우 작은 것으로 평가되었다.

유역내의 강우량을 통하여 유역 출구지점에서의 유출량을 예측하고, 그에 따른 대비를 세우는 것은 매우 중요하다. 유역내의 강우량은 유역내의 강우관측소에서 얻어지는 실시간 자료를 통하여 알 수 있지만, 강우 관측소의 강우 자료가 유역 출구지점에서의 유출량이나 하천 흐름의 특성에 어떠한 영향을 주는지는 알 수 없다. 유역 내에서 강우 관측소가 유출량 또는 하천의 흐름에 긍정적인 영향을 줄 수도 있지만, 부정적인 요소가 될 수도 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 유역 내 강우 관측소가 출구지점 유출량과 흐름특성에 어떠한 영향을 미치는지 판단하고 최적의 강우 관측소 조합을 찾아 내 하천 흐름의 특성과 유출량을 예측하였다. 본 연구에서는 갑천 유역 내의 6개 강우관측소와 유역 출구지점의 유출량과 하천 흐름에 영향을 줄 것이라고 판단되는 유역 주변의 강우 관측소 7개, 총 13개의 강우 관측소를 선정하였다. 13개의 강우 관측소에서 12, 11개씩 선택하여 총 90개의 부분집합을 구성하고, 유전자 알고리즘을 통하여 실제 유출량에 가장 비슷한 결과를 보이는 강우 관측소 조합을 찾아내고자 하였다.

본 연구는 도시 개발이전의 유황곡선과 개발이후의 유황곡선을 일치시키기 위하여 강우유출수 제어설비의 크기 결정과 관련된 복합 설계기법을 제안하는데 있다. 우선 CN값을 산출 및 보정한 후, IETD에 따라 분할된 강우사상에 NRCS-CN 방법을 적용하여 직접유출량과 침투량을 산정한다. 직접유출량과 침투량의 장기적인 통계치는 개발이전, 개발이후, 개발이후 유수지 설계, 그리고 개발이후 제안된 복합설계의 경우에 대하여 각각 분석된다. 개발이전의 직접유출량과 침투량을 재현하기 위해서 유전자 알고리즘을 적용하여 유수지 및 저류지의 크기를 추정한다. 분석결과 복합설계 강우유출수 제어설비를 적용하였을 때 개발이전의 지표면 유출수와 침투수의 평균을 잘 재현하였고, 개발이전의 유황곡선이 개선될 여지가 충분히 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 수질오염총량제와 정책제안의 원활하고 합리적인 추진을 위해 토지피복분류체계의 대분류중 초지에 해당하고 중분류 중 골프장에 해당하는 지점을 선정하여 강우에 의해 발생하는 비점오염물질의 유출특성을 분석하였다. 연구기간 동안 총 27번의 강우사상으로 인해 발생하는 강우유출수에 대하여 유량과 수질농도를 측정하였다. 유량측정은 웨어를 통한 수위를 측정하여 유량으로 환산하였고, 수질항목은 $BOD_5$, $COD_{Mn}$, DOC, SS, T-N, T-P, $NH_3$-N, $NO_3$-N, $PO_4$-P 등 9개 항목을 분석하였다. 분석된 결과를 이용하여 골프장에서 발생하는 비점오염원의 초기세척효과 발생여부를 판단하기 위하여 누적오염부하량/누적유출량 그래프를 도식화하였다. 연구기간동안 발생한 5~82 mm의 강우로 인해 6.6~2,082 $m^3$의 유출이 발생하였다. 발생된 유출수의 농도는 $BOD_5$ 1.8~11.3 mg/L, $COD_{Mn}$ 19.2~51.4 mg/L, DOC 11.0~31.0 mg/L, SS 2.2~57.3 mg/L, T-N 1.545~16.098, T-P 0.230~4.528 mg/L, $NH_3$-N 0.076~5.285 mg/L, $NO_3$-N 0.122~2.905 mg/L, $PO_4$-P 0.005~2.631 mg/L로 나타났다. 초기유출수의 세척효과는 27번의 강우사상동안 SS 항목의 경우 17번, $NO_3$-N 11번, $NH_3$-N 4번 등이 발생하였다. 초기세척효과가 발생한 강우사상은 초기의 오염원 농도가 중 후반 농도보다 농도가 높음을 의미하므로, 골프장에서 발생하는 강우유출수는 초기에 발생하는 오염원에 초점을 두고 처리방안을 모색해야 할 것으로 판단된다. 또한 SS와 질소계열의 농도가 높은 것은 골프장의 잔디관리를 위한 농약이나 제초제 등의 사용과 토양유실이 원인인 것으로 판단되며, 이를 저감하기 위한 적절한 사용방안과 저감대책이 필요할 것으로 판단된다.

호소의 수질오염 문제를 해결하기 위해선 우선 소하천에서 강우유출에 의한 비점오염물질이 어디서 얼마나 발생하는지에 대한 정량적인 조사가 필요하다. 그러나 유역의 오염원에 대한 정량적인 조사가 이루어지려면 많은 비용과 시간 그리고 노력이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 대청호 상류유역의 소하천인 안내천을 대상으로 강우유출수 조사를 실시하고, 높은 예측 정확성 때문에 세계적으로 널리 쓰이고 있는 Long-Term Hydrologic Impact Assessment(L-THIA)을 이용하여 실측데이터와 L-THIA 모델의 결과를 비교하였다. 안내천의 유역면적은 16.5 $km^2$로 유역의 약 69.5%가 산림, 농업 및 초지지역이 25.3% 그리고 주거지역이 2.6%로 조사되었다. 수질분석을 위하여 자동수질시료채취기(ISCO sampler 6712)를 설치하여 시간단위의 시료를 채취한 뒤 수질농도를 측정하였다. 수질항목은 유기물질인 $BOD_5$, TOC, T-N, T-P 항목에 대하여 수질오염 공정시험법으로 분석하였다. WHAT 시스템을 이용하여 분리된 직접유출량은 315.5~161,835.1 $m^3$의 범위로 나타났다. 직접유출량을 이용하여 산정한 유역의 EMC 농도는 안내천 유역의 $EMC_{BOD}$는 1.0~2.4 mg/L, $EMC_{TOC}$는 1.429~5.491 mg/L, $EMC_{COD}$는 2.2~10.2 mg/L, $EMC_{TN}$은 2.906~10.864 mg/L, $EMC_{TP}$는 0.029~0.285 mg/L의 범위를 보였다. 또한 실측된 유량과 농도를 이용하여 산정한 오염부하는 안내천 유역이 $BOD_5$ 37.9~390.9 g, $COD_{Mn}$ 0.8~1,657.5 g, TOC 0.54~791.83 g, T-N 0.968~1,758.174 g, T-P 0.011~42.139 g의 범위로 나타났다. L-THIA 모델을 이용하여 직접유출량의 산정된 결과와 실측 결과를 비교 분석한 결과 결정계수와 유효지수가 0.95와 0.93으로 높게 나타나 대청호 상류유역에서 발생하는 유출량을 모의하는데 적절할 것으로 판단된다. 토지이용도와 토양도 그리고 일 강우자료만으로 구축되는 L-THIA 모델을 이용하여 대청호 상류의 소하천 유역에 대하여 비점오염원 유출특성을 해석하는 것이 가능 할 것으로 판단된다.

대청호 수질관리를 위한 대책 수립시 상류유역의 유출 및 오염부하배출 특성을 평가하는 것이 중요하다. 유역의 수환경 영향을 평가하기 위해서 복잡한 수문 수질 모델을 이용하는데 사용자 편의성을 고려한 모델 개발과 이용이 필요하다. L-THIA ArcView GIS 모형은 토지이용도, 토양도, 일강우 자료만으로 직접유출의 모의가 가능하여 전 세계적으로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 L-THIA ArcView GIS 모형을 이용하여 대청호 상류유역인 안내천, 월외천 유역의 직접유출 및 비점오염 배출부하 특성을 평가하였다. 직접 유출량 평가 결과, 결정계수($R^2$)와 유효지수(EI)가 월외천 유역 및 안내천 유역에서 각각 0.95, 0.93 및 0.81, 0.71로 나타나, L-THIA ArcView GIS 모형이 실측치를 잘 재현하는 것으로 나타났다. 강우유출수에 포함된 SS 및 T-P 오염부하량 평가결과, 결정계수($R^2$)가 월외천 유역과 안내천 유역에서 각각 0.53, 0.95 및 0.89, 0.89로 평가되었다. 또한 유효지수(EI)가 월외천 유역과 안내천 유역에서 각각 0.44, 0.95 및 0.98, 0.99로 평가되었다. SS 부하량 평가 결과에서 월외천 유역이 안내천 유역보다 정확성이 낮은 것은 지역특성에 따라 SS 부하량 차이가 크기 때문이다. 따라서 L-THIA ArcView GIS 모형의 지속적인 개선이 이루어진다면 대청호 만입부 상류유역에서의 각종 수질관리대책 평가에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

오염원이 집중되는 도시지역에서의 비점오염원에 대한 관리대책은 점오염원에 비하여 미비한 실정이다. 따라서 도시 지역의 비점오염원 부하량의 합리적인 조사, 비점오염물질 저감을 위한 관리기술 개발과 아울러 정책의 개발 등이 필요하며, 도시지역에서의 장기적인 비점오염물질 유출에 관한 모니터링을 통한 비점오염물질 원단위 조사가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상업 및 위락시설지역의 비점오염원 유출특성을 분석하기 위해 2008년 4월부터 2009년 10월까지 실측에 의해 측정된 강우량과 유출량 자료를 이용하여 비점오염원 유출특성을 분석하였다. 또한 본 연구에서는 자기 조직화 특성지도(Self-Organizing Feature Map: SOFM) 이론을 적용하여 측정된 유출 및 수질자료에 대해 패턴분류를 수행하여 분할구역별 자료의 특성분석을 통해 초기강우 특성이 구분되어짐을 확인 할 수 있었다. 그러나 현재 축적된 자료에 대한 양적인 한계로 인해 명확한 구분이 이루어지지 않는 항목도 있었으나, 향후 지속적인 모니터링을 통해 충분한 자료가 축적될 경우 초기강우 기준을 위한 새로운 접근방법으로 제시될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 SWAT모형을 이용하여 지석천유역의 토지이용 및 토지피복상태에 따른 유출량 및 수질을 모의해 보았다. 대상지점은 유출량 및 수질 실측자료의 수집이 용이한 지석천유역의 말단부의 남평지점을 대상지점으로 선정하였다. 남평지점의 2002~2005년 일별 유출량 및 8일 간격 수질측정 자료와 지석천유역내에 위치한 나주댐의 방류량자료를 바탕으로 2002년 자료를 활용하여 모형의 보정을 실시하였으며, 2003~2005년 자료를 사용하여 검정을 실시하였다. 또한 세밀한 모의를 위해 지석천유역에 해당하는 나주시와 화순군의 1차 오염총량관리 시행계획 보고서를 활용하여 점오염원의 유입조건을 추가 하였다. SWAT 모형에 의한 모의결과 유량자료에 대해서는 실측자료와 모의값이 유사한 결과를 나타내고 있으나, 수질자료에 대한 모의결과는 유량자료에 대한 결과와 비교하여 상대적으로 높은 오차를 포함하고 있는 것으로 모의되었다. 이는 대상유역 내에 산재해 있는 점오염원 자료의 보다 정확한 확보와 입력에 의해 보완되어 질 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 대상지점인 남평지점의 유출량 및 수질자료 모의를 위하여 SWAT 모형의 적용성이 타당한 것으로 판단된다.

최근 전 세계적으로 GIS (Geographic Information Science) 및 RS (Remote Sensing) 데이터 등 디지털정보의 구축이 급속도로 진행되고 있고, 이들의 발달로 유역에 대한 정확하고 상세한 각종 수문매개변수 수집이 가능하여 유역을 부분유역으로 분할한 기존의 집중형 수문모형보다 유역내의 공간적인 유량변동을 보다 상세하게 고려할 수 있는 격자기반의 분포형 수문모형의 활용도가 높아지고 있다. 유역의 수문특성 및 지형특성을 동일한 매개변수로 적용하기 때문에 유역의 공간적인 수문 및 지형특성을 표현하기 어려운 집중형 모형과 달리 강우-유출해석에 있어서 분포형 모형은 실제 복잡한 유역에서의 유출과정 또는 물질의 수문순환과정을 잘 이해할 수 있고, 어떤 유역의 토지이용형태의 변화가 초래하는 영향과 효과를 사전에 예측할 수 있으며, 신뢰성 있는 과거의 수문자료가 없거나 부족한 유역에서의 유출 계산이 용이하다. 따라서 본 연구에서는 Fortran 90을 개발언어로 사용하여 GIS Data와 위성영상을 활용해 유출량을 모의하는 분포형 물수지 유출 모형을 개발하여 금강 상류유역인 용담댐 유역($930km^2$)을 대항으로 2000~2008년의 일 유출량을 모의하였다. 모형은 크게 3개의 모듈(유출량, 증발산량, 토양수분) 형태로 구성되었으며, 유출량은 강우 전 토양의 저류능을 추적하여 산정하였다. 모형의 결과는 셀별 값을 가지는 분포형으로 출력되며, 유역의 평균 수문자료가 Text file로 출력된다. 민감도 분석을 통하여 최적의 유출 관련 매개 변수를 선정하고 하류의 댐 유입량 자료를 바탕으로 모형의 보정(2001-2004) 및 검증(2005-2008)을 실시하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.78~0.93로 모의치가 실측치의 경향을 잘 표현하는 것으로 나타났다. 유출량 분포도는 강우량을 매우 잘 반영하였으며, 같은 강우조건하에서 토양의 배수조건에 따라 유출이 확연히 다르게 표현되었다.

최근의 극심한 기상이변으로 인하여 발생되는 유출량의 예측에 관한 사항은 치수 이수는 물론 방재의 측면에서도 역시 매우 중요한 관심사로 부각되고 있다. 강우-유출 관계는 유역의 수많은 시 공간적 변수들에 의해 영향을 받기 때문에 매우 복잡하여 예측하기 힘든 요소이다. 과거에는 추계학적 예측모형이나 확정론적 예측모형 혹은 경험적 모형 등을 사용하여 유출량을 예측하였으나 최근에는 인공신경망과 퍼지모형 그리고 유전자 알고리즘과 같은 인공지능기반의 모형들이 많이 사용되고 있다. 하지만 유출량을 예측하고자 할 때 학습자료 및 검정자료로써 사용되는 유출량은 수위-유량 관계곡선식으로부터 구하는 경우가 대부분으로 이렇게 유도된 유출량의 경우 오차가 크기 때문에 그 신뢰성에 문제가 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 선행우량 및 수위자료로부터 단시간 수위예측에 관해 연구하였다. 신경망은 과거자료의 입 출력 패턴에서 정보를 추출하여 지식으로 보유하고, 이를 근거로 새로운 상황에 대한 해답을 제시하도록 하는 인공지능분야의 학습기법으로 인간이 과거의 경험과 훈련으로 지식을 축적하듯이 시스템의 입 출력에 의하여 연결강도를 최적화함으로서 모형의 구조를 스스로 조직화하기 때문에 모형의 구조에 적합한 최적 매개변수를 추정할 수 있다. 따라서 정확한 예측이 어려운 하천수위를 과거의 자료로 부터 학습된 신경망의 수학적 알고리즘을 통해 유출량의 예측에 적용할 수 있을 것이다. 유전자 알고리즘은 적자생존의 생물학 원리에 바탕을 둔 최적화 기법중의 하나로 자연계의 생명체 중 환경에 잘 적응한 개체가 좀 더 많은 자손을 남길 수 있다는 자연선택 과정과 유전자의 변화를 통해서 좋은 방향으로 발전해 나간다는 자연 진화의 과정인 자연계의 유전자 메커니즘에 바탕을 둔 탐색 알고리즘이다. 즉, 자연계의 유전과 진화 메커니즘을 공학적으로 모델화함으로써 잠재적인 해의 후보들을 모아 군집을 형성한 뒤 서로간의 교배 혹은 변이를 통해서 최적 해를 찾는 계산 모델이다. 따라서 본 연구에서는 인공신경망의 가중치를 유전자 알고리즘에 의해 최적화시킨후 오류역전파알고리즘에 의해 신경망의 학습을 진행하는 모형으로 감천유역의 선산수위표지점의 수위를 1시간~6시간까지 예측하였다.

수자원이 우리 생활의 전반적으로 중요한 역할을 차지하면서 댐의 효율적인 운영과 안정적인 용수공급에 대한 연구는 지속적으로 수행되어지고 있다. 1990년대 이후 비선형적인 특성을 잘 모의하는 장점을 가진 인공신경망(ANN)을 이용하여 유입량 예측에 대한 많은 연구가 수행되었다. 하지만 ANN 모형을 포함한 회귀모형은 월 강우 및 유입량의 예측에 대해 간편하게 사용을 할 수 있지만, 예측의 정확성에 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 ANN 모형과 회귀모형의 예측오차를 후처리 과정을 통하여 오차를 줄임으로써 예측모형의 성과를 향상시키는 방법을 제안하였다. 연구지역은 금강수계의 대청댐 유역으로, 1982년 9월부터 2005년 12월에 해당하는 유역 내 11개 지점의 강우관측소에서 관측한 월 강우와 댐 유입량을 수집하여 모형을 구축하였다. 강우량과 유입량 자료에 대해 자기상관함수와 교차상관함수를 이용하여 입력변수를 결정하였고, 정규화를 통한 전처리 과정을 거쳐 ANN 모형과 회귀모형을 이용한 예측모형을 구축하였으며, 예측성과의 향상을 위하여 군집 분석을 이용하여 오차를 재조정하였다. 이러한 오차 후처리 과정을 포함한 모형은 RMSE와 상관계수를 이용하여 비교 평가한 결과, 예측성과를 약 40% 정도 향상시켰다.

기후변화의 영향은 전세계적으로 재해를 가중시키는 역할을 하고 있다. 특히 인구밀도와 자산가치가 높은 도시지역의 홍수피해가 급증함에 따라 이를 방지하기 위한 대책마련이 시급히 요구되고 있다. 본 연구에서는 미래의 기후변화에 대응하기 위한 방안으로 도심지역에 LID(Low Impact Development)기법을 적용하여 도시 홍수의 저감방안으로서 그 적용성을 평가하고자 하였다. 이를 위해, 굴포천 유역을 대상으로 XP-SWMM을 이용하여 관망을 구축하고 현재 강우자료(1961~2000년)와 미래의 강우자료(KMA-A2 기후변화 시나리오, 2001~2090년)를 적용하여 현재와 미래의 강우조건에 따른 도심지역의 홍수범람 및 유출량을 산정하였다. 이 결과를 바탕으로 모델링된 지역 중, 기후변화 전후의 상습 홍수범람지역을 우선적으로 선정하여 LID기법을 적용하였다. 효율적인 LID기법의 적용을 위해 토지이용 변화에 따른 시나리오를 작성하고, 이에 따른 유출곡선지수(Curve Number, CN)값을 산정하여 도시홍수 범람지역 및 유출량의 변화를 검토하는데 이용하였다. 분석 결과, LID기법을 적용하였을 경우 기후변화에 따른 도심지역의 홍수 및 유출량을 현재 수준으로 낮출 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 개발이 완료된 도시지역에도 효율적인 LID기법의 적용에 따라 도시홍수 및 유출량을 효과적으로 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 기후변화에 대응하기 위한 하나의 대응책으로써 충분한 역할을 할 수 있을 것이라고 판단된다.

확산-유추를 기반으로 한 지형학적 순간단위도의 유역의 동역학적 매개변수인 특성유속과 확산계수를 실제수문사상과 수치지형도상의 실제 하천망(Blue line)을 이용해 전역최적화 기법인 Shuffled Complex Evolution(SCE-UA)을 적용하여 산정하여 이를 하천망의 해상도에 따른 유역의 수문응답의 특성을 살펴본 결과 동일한 산정된 유속조건하에서 하천망의 해상도가 커짐에 따라 첨두시간과 지체시간은 작아지는 반면 첨두유량은 커지는 현상을 보였으며, 순간단위도의 형상을 결정짓는 유하시간 분포의 분산은 동수역학적 분산에 비해 지형학적 분산에 지배적인 영향을 받음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 하천유역에 대한 호우의 대표 이동방향을 결정하였다. 대상유역으로는 내성천 유역을 고려하였으며, 101개의 호우사상을 선정하여 각각의 호우사상별로 방향적 특성을 분석하였다. von Mises 분포의 주방향을 이용하여 모든 호우사상의 대표 이동방향을 결정하고, 이를 이용하여 내성천 유역에 대한 호우 대표 이동방향을 결정하였다. 아울러 호우 발생특성별(장마, 태풍, 대류성 강우)로 호우의 방향적 특성을 분류하여 각각의 특성이 구분될 수 있도록 하였다. 적용 결과, 태풍에 의한 호우의 이동방향은 기존 연구결과와 유사하게 주로 북동 방향으로 진행되었으며, 장마와 대류성 강우에 의한 호우가 대표방향 결정에 가장 큰 영향력을 갖는 것으로 나타났다. 아울러 대상유역에 대한 호우의 대표 이동방향은 mode의 특성이 뚜렷하게 한 방향으로 나타나며, 내성천 유역의 경우 대표 호우 이동방향은 59.45도로 결정되었다. 이러한 결과는 한반도에 발생하는 강우의 특성과도 잘 부합하는 것으로 판단된다.

유량조사는 하천의 임의 한 단면에 흐르는 물의 양을 측정하는 것으로서 하천유역의 물순환 구조 파악, 하천시설의 설치, 각종 수공 구조물의 설계, 하천 주변지역의 이용 및 관리 등을 목적으로 실시하고 있다. 이에 따라 유량조사사업단은 전국 수위관측소 지점을 대상으로 유량측정을 실시하고 측정된 성과에 대한 체계적인 품질관리와 연구개발을 통한 유량자료의 안정화를 위하여 매년 100여개 지점에서 유량조사사업을 실시하고 있다. 본 연구에서는 2009년도 유량측정성과에 대한 평가기준으로 각 성과별 구간유량비와 불확실도를 선정하였으며, 이와 같은 항목은 측정 중 배치된 측선수에 절대적인 영향을 받게 된다. 그 결과 2009년 유량측정성과의 측선수 평균은 2003년도 대비 유속계 및 부자의 경우 각각 3.7배, 2.2배 증가한 35.1개, 13.8개로 나타났다. 측선수 증가를 통해 최대구간유량비는 유속계 및 부자 각각 30.0%, 51.2% 감소한 7.1%, 14.6%로 나타났으며, 불확실도의 경우 45.1%, 62.4% 감소하여 4.6%, 8.8%의 개선된 값을 보였다. 이러한 양질의 측정성과를 이용해 개발된 수위-유량관계곡선식과 환산유량에 대한 유출률을 검토한 결과, 조석 및 배수 영향을 받는 지점과 계기수위 자료에 문제가 발생한 지점을 제외한 지점에 대한 유출률 분포는 2003년 최대 300%까지 나타났던 유출률이 일반적인 하천에서 나타날 수 있는 유출률 50~90% 비율도 계속 증가하고 있는 것으로 나타났다. 2009년 강수량은 평년 수준을 보였으나, 지역적 시기적 편차 등으로 인해 낙동강 권역의 경우 50% 미만의 유출률을 보인 지점이 다수 나타났다. 이러한 성과는 전문 인력에 의한 유량측정 및 유량성과에 대한 품질관리시스템의 운영을 통해 비교적 양질의 유량자료를 확보할 수 있었으며 이에 근거하여 개발된 수위-유량관계곡선식과 환산된 유량자료는 과거에 비하여 신뢰성이 개선된 것으로 평가되었다. 일련의 체계적인 운영 및 검증을 통해 2009년 유량조사사업은 성공적인 수준으로 판단되며, 추후 지속적인 연구개발을 통해 유량자료의 품질수준을 한 단계 높일 수 있을 것으로 기대된다.

도달시간 또는 집중시간이란 어떤 유역에 강우가 발생하였을 때 유역의 최상류부에서 내린 강우가 유역의 최하류부 출구점까지 도달하는 데 소요되는 시간으로 정의된다. 일반적으로 유역출구점에서의 첨두홍수량은 도달시간만큼 지체되어 발생하고, 하천의 치수 시설물을 설계하는데 있어 기준이 되므로 정확한 홍수도달시간의 산정은 매우 중요한 과업 중 하나이다. 현재 국내에서는 Kirpich 공식, Rziha 공식, Kraven 공식, SCS(NRCS; Natural Resources Conservation Service) 공식 등을 이용하여 도달시간을 산정한 후 그 유역에 적절한 것을 채택하는 방식으로 홍수도달시간을 산정하고 있다. 이러한 경험식들은 모두 유역의 지배적인 유로의 연장과 하도경사에 의해 결정되어 홍수의 이동특성을 물리적으로 반영할 수 없으며, 유역면적이나 하도 경사에 따라 적용성이 한정되어 있다. 또한 각 경험식들에 따라 산정된 도달시간은 경우에 따라 수십 배의 차이가 나타날 수도 있다, 따라서 본 연구에서는 보다 정확한 유역의 홍수도달시간을 산정하기 위하여 상세 지형정보를 이용하며, 임의의 격자점에 내린 강우의 흐름방향을 결정하고 인접 격자점에서 유입되는 홍수의 이동경로를 보다 물리적이고 현실적으로 모의하고자 하였다.

본 논문에서는 지점 강우의 결측치를 추정하기 위해 전통적인 통계학적 내삽기법을 이용한 역거리가중치법(IDWM), 역지수가중치법(IEWM), 상관계수가중치법(CCWM)과 패턴 인식의 일종인 인공신경망(ANN)기법 그리고 시공간적 강우분포의 측정이 가능한 레이더 자료를 이용해 결측치를 추정하여 각각의 방법을 비교하였다. 임진강 유역의 15개 지상관측소를 대상으로 교차검정(Cross validation) 분석을 실시해 본 결과, CCWM 방법과 ANN기법에 의한 RMSE가 0.46~1.79의 범위를 보였고, 보정레이더를 이용하여 결측치를 추정한 경우RMSE가 0.05~2.26의 범위를 보여 기존의 전통적 결측치 추정방법보다 실측치에 가까운 결과를 보였다. 이는 레이더자료가 지점 강우자료와는 달리 강우의 시공간적 변동성을 고려한 공간분포의 정보를 지니고 있기 때문인 것으로 판단된다.

최근 몇 년간 기후변화에 의해 기상이변이 발생하고 있으며 이에 따른 집중호우로 인한 홍수피해가 심각한 수준으로 발생하고 있다. 이에 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성의 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소라고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 레이더 강우 격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였다. 본 연구에서는 가-분포 강우-유출 모형인 ModClark 모형을 이용하여 강원도 인제군의 내린천 유역을 대상으로 광덕산 레이더자료를 이용하였다. ModClak 모형 구성을 위한 GIS 지형공간 자료는 30m, 150m, 250m, 350m 격자크기의 DEM을 사용하였으며, 2006년 7월 14일부터 7월 17일까지의 관측레이더 강우자료를 500m, 1km, 2km, 5km, 10km 사용하여 유출모의를 실시하고, 각각의 격자해상도에 따른 모의 결과를 비교하기 위해 유출수문곡선을 작성하고 유출량 변화를 모의하였다. 분석 결과 첨두유량 및 유출체적에 대해서는 DEM 30m~150m, Grid 500m~2,000m 크기의 격자일 때 가장 최적의 유출 모의를 한 것으로 분석되었으며, 통계적 분석에 의한 분석결과에서는 모든 DEM 격자는 Grid 500m인 경우, 모든 Grid 격자는 DEM 30m인 경우에 모형의 적합성이 높은 것으로 나타났고, 민감도 산정 결과 지수 등급이 높은 DEM이 분포형 모형의 결과 값에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 분포형 강우와 면적평균강우의 적용에 따른 유출해석 결과의 분석을 위해서 물리적 분포형 모형인 HyGIS-GRM을 이용하여 유역 대부분이 산지로 이루어져 있는 낙동강 위천 유역을 대상으로 유출모의를 수행하였다. 강우자료는 지상 강우관측소의 지점강우 자료를 이용하여 생성한 면적평균강우와 면봉산 레이더 관측소 강우 자료를 조전부합성법으로 보정한 분포형 강우자료를 이용하였다. 위천 유역의 무성수위관측소와 미성 수위관측소 지점에 대해서 유출모의를 수행하고 관측 수문곡선과 비교하였으며, 면적평균강우과 분포형 강우가 GRM을 이용한 유출모의에 미치는 영향을 평가하였다. 연구결과 분포형 강우를 이용한 경우가 면적평균강우를 이용한 경우에 비해서 첨두유량, 첨두시간, 총유출량에서 상대오차가 감소하는 경향을 나타내었으며, 따라서 물리적 분포형 모형을 이용한 유출모의시 분포형 강우는 면적평균강우에 비해서 실제의 강우현상을 좀 더 잘 유출해석에 반영할 수 있는 것으로 평가되었다.

국내의 석탄자원은 1989년부터 비경제 탄광은 폐광시키고 경제성 있는 탄광을 육성하는 석탄산업 합리화시책을 실시하여, 전국 343개의 탄광이 폐광되어 현재는 5개의 탄광만이 가행되고 있다. 이들 가행광산중 강원도 삼척시 도계읍에 위치한 채탄작업을 위한 갱구 입구의 작업지역(DCM, Dogye coal mine)을 선정하여 강우 유출수 모니터링을 시행하였다. DCM지역의 수문분석 결과 연강우량의 83%는 일 강우 80 mm 이하에서 발생하였다. 또한 연강우량의 50% 이상이 40 mm 이하의 강우계급에서 발생하고 있는 것으로 나타났다. 연간 강우횟수는 약 90회 정도 발생하고 있으며, 평균적으로 4일에 1회의 강우가 발생하였다. 또한 100 mm 이상의 강우도 연평균 강수량의 13.78%를 차지하고 있어 집중호우가 총 강우량에 미치는 영향이 작지 않음을 나타냈다. 비점오염의 배출은 강우량에 의해 영향을 많이 받기 때문에 기상이변으로 게릴라성 집중호우가 많이 발생하는 요즘 큰 강우사상에 대하여 많은 대비를 해야 할 것으로 판단되었다.

기후변화에 따른 기상변화가 집중호우 및 돌발홍수 등의 형태로 가시화 되고 있으며, IPCC 보고서(2007)는 21세기 후반까지 온도상승으로 인한 폭우 및 태풍이 점차 강력해질 것이라는 예측을 하였다. 이러한 예측의 대응으로 전 세계는 $CO_2$ 감축을 위한 노력이 진행중에 있으며, $CO_2$ 변화에 따른 미래 강수의 빈도해석을 해야한다는 주장이 제기되고 있다. 이에 본 연구는 기상청 지역기후모델(KMA-RegCM3) A1B시나리오의 강우 자료를 이용하여 Quantile-Mapping을 실시한 후 지역빈도해석을 실시하였다. 대상지역은 국내 전역에 위치한 기상청 산하 58개 관측소를 선정하였다. Hosking(1997)이 제안한 L-moment 알고리즘을 이용하여 지역빈도해석을 수행하였으며, 그 결과 A2 시나리오보다 상대적으로 $CO_2$ 배출량이 낮은 A1B시나리오 역시 모든 지역에서 확률강수량이 증가함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 스프레드시트를 기반으로 하는 Microsoft EXCEL의 VBA(Visual Bafor Application)를 이용하여, 빗물 유출수 관리가 필요한 지역을 결정하고, 해당 유역에 적용가능한 관리방안을 선정하며, 관리방안 적용에 따른 효과를 분석할 수 있는 시스템을 개발하였다. 모형의 검보정이 완료된 SWAT 모형의 결과를 이용하였으며, 비구조적 관리방안은 모형의 매개변수 및 입력자료 수정을 통해 효과를 분석하였다. 구조적 관리방안은 각 관리방안의 최대 집수면적 및 각 오염물질 별 제거효율을 이용하여 관리방안 효과를 분석하였다. 각 관리방안의 설계규모는 최대 배수면적과 이를 바탕으로 산정된 수질처리용량으로부터 결정하였다.

수문학적인 물의 순환은 여러 기상인자들과 영향을 주고 받으며 복합적으로 발생하는 자연현상이다. 이에 본 연구에서는 강우패턴에 의한 낙동강 본류 주요지점을 비교 분석하여 유출특성을 파악하였다. 또한 년간 강우량 변화에 따른 유출률 비교를 실시하였다. 선정된 지점은 연속적인 수위-유량관계곡선식이 개발되어 안정적인 시계열자료를 산출할 수 있는 지점으로 낙동강권역의 유역특성을 대표할 수 있는 진동 지점과 도시하천의 특성을 나타내는 금호강유역에 위치한 동촌 지점 및 남강댐 하류에 위치하여 댐방류량에 의한 하천유지유량이 발생하는 정암 지점을 선정하여 유출률분석을 실시하였다. 세 지점의 2008년 순유출률은 30% 내외의 유출률을 나타내고 있으며 주요 호우사상이 집중된 3/4분기의 경우 2007년과 비교하여 약 50% 가량의 작은 유출을 보이고 있다. 특히, 순유출량에 대한 순손실유량은 저 평수기로 대표되는 1, 2, 4분기에서 2007년에 비해 크게 높아지는 결과가 나타나는데 이는 저 평수기 토양 침투 및 증발에 의한 자연적인 손실과 가용하천유량이 적어짐에 따른 취수량의 유출량에 대한 양적 비율의 증가가 원인으로 파악할 수 있다. 2008년 낙동강권역의 순유출률은 2007년에 비해 낮아지는 결과를 나타내며 그 결과, 2008년 낙동강권역의 순유출률은 약 20%~40%의 순유출률을 나타내고 있다.

강변여과는 지표수와 지하수가 각기 갖는 장점과 제약점을 상호 보완하여 수질이 양호한 상수원수를 대량 확보하기 위한 실제적 대안이다. 자연적인 여과작용에 의해 수질이 개선되는 효과가 있어 경제적이고 안정적으로 확보할 수 있지만, 장기간 취수는 지하수위의 저하를 가져 올 수 있으므로 유역의 수문분석을 통한 기저유출량 산정에 관한 연구가 필요하다. 대상지역으로는 현재 강변여과를 개발중인 창원시 대산정수장 취수장 지역이며, 대상지역의 기저유출량을 산정하기 위해 대상지역 상류에 위치한 낙동강 본포교의 낙동강 유량을 기초로 기저유출량을 산정하여 지하수 함양율을 평가하였다. 수문곡선 분리는 여러 방법 중 다른 방법보다 상대적으로 간편하고 실무에서 많이 사용되는 방법인 수평직선분리법을 사용하여 적정 취수 가능량을 산정하기 위한 최소 기저유출량을 산정하고자 한다. 이에 따라, 보유 자료 중 연 평균 최저 유출량을 보인 2008년 가을 갈수기의 시작(2008년 10월)부터 2009년 가을 갈수기의 시작(2009년 10월)까지의 자료를 분석했다. 본포교 유량 자료는 8일부터 10일 간격으로 측정되고 있기 때문에 결측치는 최인접 두 지점 사이의 선형보간법으로 보완했다. 다소 많은 양의 결측치에 대한 보정과 해당 유역의 연간 유출 특성을 파악하기 위해서 이동평균(moving average)을 적용했으며, 적용 결과 관측 주기에 해당하는 10일 이동평균 유출수문곡선이 가장 적합한 것으로 나타났다. 10일 이동평균에 의한 유출수문곡선에 의하면 상승부의 기점은 2009년 6월 12일로 나타났으며 유출량은 47.87cms로 나타났다. 따라서 총 기저유출량은 상승부 기점의 유출량으로 111일 동안 발생하는 것을 알 수 있었으며 그 총량은 약 45,900만$m^3$으로 나타났다. 본 연구에서의 결과 본포교를 유역출구로 하는 이 유역에는 임의 유출이 생기는 호우사상 시, 기저유출량은 총 유출량의 6.38%를 최소한 기대할 수 있음을 알 수 있다.

우리나라의 대표적인 화산도서지역인 제주도는 연 평균 강우량이 1,975mm로 우리나라 최대 다우지역이며, 투수성이 좋은 다공질 화산암류 및 화산회토로 이루어져 있어 지하수 함양율이 총 강우량의 48.5%로 국내에서 가장 높은 수문지질 여건을 지니고 있다. 또한, 강우 후에는 143개의 하천 중 6개의 하천을 제외한 나머지 하천에서 내륙과 달리 평상시 건천의 형태로 유지되고 있으며, 지표수의 발달이 매우 빈약하다. 이러한 연유로 인해 제주도는 수자원의 대부분을 지하수에 의존하고 있으며, 향후 지속적인 수자원을 확보하기 위해서는 지표수의 개발이 절실하게 필요한 실정이다. 제주도는 지하수와 관련된 연구는 부분적으로 진행되어 왔으나 제주도 하천에 대한 유량 관측과 수문모델을 적용하여 유출량을 산정하는 연구는 거의 없는 편이다. 본 연구에서는 장기 강우-유출 모형인 SWAT 모형을 이용하여 상시 유출이 이루어지고 있는 제주도 서귀포 유역에 포함되는 예례천, 궁산천, 영천을 선정하였으며, SWAT 모형의 입력자료인 기상자료와 지형자료(DEM, Land Use, Soil Type)를 구축하여 직접유출량 및 실제증발산량을 산정하였다.(2002. 01. 01~2008. 12. 31) 각 년도별 평균 직접유출량 및 평균 실제증발산량 산정 결과 예례천 유역은 570.14mm, 444.15mm로 나타났으며, 궁산천은 570.51mm, 585.41mm이며, 영천은 444.15mm, 602.51mm로 나타났다. 위의 연구결과는 장기 일 유출량 모의에 대하여 전체적으로 우수한 결과를 보이고 있으며, 향후 많은 유출량 자료를 확보하여 본 연구의 결과와 비교 검정한다면 제주도 하천의 장기 일 유출량 모의 할 수 있을 것이라 판단된다. 또한 제주도의 유역 전반의 통합 관리 측면에서 뛰어난 적용성과 폭 넓게 활용함으로써 우수한 연구 결과를 도출할 것으로 판단된다.

호우기간 동안 내리는 빗방울의 타격에 의해 흙 입자는 침출수와 함께 이동하여 지표 아래 공극을 막는다. 다져진 지표면은 유출과 토양 유실의 원인이 된다. 발생원으로부터 유실되는 토양을 Polyacrylamide(PAM)과 지표피복재를 이용하여 저감하는 연구를 하였다. PAM은 토양 입자의 결합력을 강화시키고 이탈을 방지하여 토양 유실을 감소시키는데 효과적이다. 이 연구의 목적은 PAM을 덧붙인 볏짚거적, 볏짚거적+톱밥, 볏짚거적+왕겨 등을 이용하여 인공강우 동안 토양 유실을 저감하는 효과를 조사하는 것이다. 실험은 1시간 동안 강우를 모의했으며, 실험 도중에 6~7회 수질 샘플을 채취하였다. 초기유출시간은 총 4차 실험중에 2차를 제외한 나머지에서 볏짚거적+왕겨+PAM이 가장 느리게 유출되었다. SS와 탁도 항목에서 1차 실험을 제외한 나머지 실험에서 볏짚거적+톱밥+PAM이 효과적이었다. 단순히 PAM을 사용하는 것보다 잔여물(residue)을 같이 혼합한 피복재료가 토양 유실과 유출을 저감하는데 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 농촌지역에 토양 유실저감에 필요한 자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

강원도 평창군 대관령면 횡계리에 위치한 고랭지 밭을 2008년 3월부터 2009년 12월까지 발생한 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하여, 경지단위의 밭에서 발생하는 비점오염부하를 측정하고, 작물에 의한 발생량을 비교하였다. 2008년에는 감자를 재배하였고, 2009년에는 무를 재배하였다. 2008년의 시비량은 2009년의 시비량보다 질소 2.1배, 인산 1.9배, 칼륨 2.3배 높게 나타났다. 2008년 총 5회의 유출에 의해 SS 2,908.47 kg/ha/yr, COD 67.95 kg/ha/yr, BOD 50.72 kg/ha/yr, TN 13.29 kg/ha/yr, TP 9.97 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였으며, 2009년 총 8회의 유출에 의해 SS 3,908.34 kg/ha/yr, COD 225.04 kg/ha/yr, BOD 156.96 kg/ha/yr, TN 18.88 kg/ha/yr, TP 36.41 kg/ha/yr의 연 오염부하가 발생하였다. 2008년과 2009년의 강우량이 다르기 때문에 연 오염 부하를 유출이 발생한 강우량의 합으로 나누어 비교하였다. 비료사용량이 2008년에 약 2배 많았음에도 불구하고 단위 강우량 당 오염부하에서 TN은 0.031 kg/ha/mm와 0.029 kg/ha/mm로 큰 차이가 나타나지 않았고, COD는 0.16 kg/ha/mm와 0.35 kg/ha/mm, BOD는 0.12 kg/ha/mm와 0.24 kg/ha/mm, TP는 0.023 kg/ha/mm와 0.057 kg/ha/mm로 2009년에 2배 이상 증가하였다. 이는 비료의 사용량보다 작물의 성장에 의한 지표피복효과가 비점오염 저감에 더 효과적 작용할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 고랭지 밭에서 피복율이 높은 작물을 재배하거나 피복재에 의한 지표피복을 실시하면 비점오염의 저감을 위한 최적관리방안으로 활용 될 수 있을 것이다.

강원도 홍천군 내면에 위치한 비점오염 관리지역의 강우시 유출 특성을 파악하고, 비교하기위해 연구를 수행하였다. 2009년 6월부터 2009년 11월까지의 연구기간 중 강우량이 비교적 많은 7회의 강우사상에 대하여 단위면적당 유출량, 유량가중평균농도, 단위면적당 오염부하를 비교하며, 분석하였다. 강우사상별 단위면적당 총 유출량은 저감시설의 설치 유 무에 따라 명확한 경향이 나타나지 않았다. 자운천 유역의 SS, TP의 유량 가중평균농도는 각각 4.0~1440.4 mg/L와 0.024~0.267 mg/L의 범위로 나타났으며, 덕두원 유역의 SS, TP의 유량가중평균농도는 각각 6.2~1001.1 mg/L, 0.039~0.226 mg/L의 범위로 나타났다. 지령골 유역의 SS, TP의 유량가중평균농도는 각각 3.4~1050.6 mg/L, 0.08~0.342 mg/L의 범위로 조사되었다. 10차, 11차, 12차, 26차의 SS 항목에서는 비점오염 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역에 비해 다소 높은 것으로 나타났으며, TP는 대부분의 강우사상에서 지령골의 유량가중평균농도가 높았다. 자운천의 강우사상에 따른 SS의 단위면적당 오염부하는 0.24~1,397.85 kg/ha의 범위로 나타났으며, 덕두원과 지령골에서 산정된 SS의 단위면적당 오염부하는 각각 0.06~1,236.78 kg/ha와 0.29~894.81 kg/ha로서 8차와 9차 강우사상을 제외한 나머지 강우사상에서는 비점오염 저감시설이 설치되지 않은 지령골에서 더 많은 양이 발생하였다. TP의 경우 자운천과 덕두원 유역의 단위면적당 TP 오염부하는 각각 0.0006~0.33 kg/ha와 0.0005~0.21 kg/ha의 범위로 나타났으며, 지령골 유역의 강우사상에 따른 단위면적당 오염부하는 0.003~0.29 kg/ha의 범위로서 저감시설이 설치된 자운천과 덕두원 유역보다 높게 나타났다. 단위면적당 오염부하에 기초할 때, 비점오염 저감시설이 설치된 소유역에서 SS와 TP 항목에 대한 저감효과가 나타났다. 하지만 짧은 모니터링 기간과 자료의 부족으로 인해 비교 및 분석의 한계가 있다고 판단된다. 본 연구는 지속적인 모니터링으로 더 많은 자료가 확보될 때 비점오염 저감사업의 효과를 극대화시킬 수 있는 방안을 제시 할 수 있을 것으로 사료된다.

현재 비점오염원의 정량화를 위하여 정부에서는 지목별 모니터링을 통하여 원단위를 산정하고 있으며, 이를 이용해 수질개선을 위한 수질오염총량관리제를 더욱 효과적으로 운영 평가하기 위한 노력을 하고 있다. 특히, 전 국토의 70% 이상을 차지하고 있는 산림에서 발생되는 유출수에 대한 특성을 파악하는 것이 중요하다. 보통 산림 유출 특성은 모니터링을 수행하여 파악하는 것이 가장 정확한 방법이지만, 지형 작물 시간 강우 패턴 등의 다양한 조건에서 모니터링을 수행하는 것이 어렵다. 또한 지점선정 장비구입 인건비 등 많은 비용이 요구되어 모델링을 통해 시 공간적으로 유출 특성을 평가하고자 하는 연구들이 활발히 진행 중이다. 본 연구는 GIS에서 WEPP 모형의 구동이 가능하게 된 GeoWEPP 모형을 이용하여 활엽수림 침엽수림 혼효림에서 강우시 발생하는 유출량을 모의하여 실측 유출량과의 비교 평가를 통해서 GeoWEPP 모형의 정확성을 평가하는데 있다. 모델 평가를 위해 $R^2$와 Nash-Sutcliffe model Efficiency (NSE)를 사용하였다. 활엽수림 지점은 2009년 총 10개의 강우 발생으로부터 유출량이 산정되었는데, $R^2$와 NSE는 각각 0.98와 0.87로 나타났다. 침엽수림 지점은 14개의 강우 발생시 산정된 유출을 이용하여 모델을 평가하였는데, $R^2$와 NSE가 각각 0.91와 0.90으로 나타났다. 혼효림 지점은 총 10개의 강우 발생시 산정된 유출을 이용하여 모델을 평가한 결과 $R^2$와 NSE가 각각 0.98와 0.94로 나타나 GeoWEPP 모델이 임상별 유출량을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과에서 보이는 바와 같이 GeoWEPP 모형이 임상별 유출특성을 매우 정확하게 예측할 수 있다고 판단된다.

불투수면 비율은 유역의 건전성을 나타내는 중요한 지표로서 도시화에 따른 도시유출의 특성을 추적하는 모델에서 널리 이용되어 왔고, 기존의 많은 연구를 통해서 수환경과의 밀접한 관계가 검증되었다. 불투수율은 비교적 쉽고 빠르게 측정할 수 있으며 유역계획에서 여러 가지 대안 적용이 가능하다는 점에서 유용한 지표로 이용되고 있다. 오늘날 토지이용변화로 인해 발생하는 유역생태계 변화 분석 등은 시, 공간적 제약으로 인해 명확하게 이루어지지 못하고 있어 인간활동에 의한 토지이용의 파편화(Fragmentation)가 어느 정도 발생하고 있는가를 파악하고, 이를 토대로 파편화에 따른 영향을 최소화하거나 사전에 예방하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 경관분석 프로그램인 FRAGSTATS의 적용을 위한 경관요소로서 토지피복을 선정하여, 불투수면을 나타내는 시가화지역과 투수면을 나타내는 산림지역을 대상으로 1) 갑천 유역의 토지피복 변화에 따른 경관구조, 변화 양상을 분석하고, 2) 갑천 유역 내 6개 단위유역별로도 경관 생태학적 지표를 선정하여 이를 평가하였다.

이러한 강우자료의 결측값이나 오자료를 보정하는 것은 그 유역의 정확한 수문학적 특성 파악 및 안전한 수공구조물의 설계에 영향을 미치게 되므로 매우 중요하다고 할 수 있다. 최근 이러한 강우자료를 비선형적 모델인 인공신경망(Artificial Neural Network)을 이용하여 보정하는 연구가 활발히 진행되고 있다(오재우 등, 2008). 그러나 이러한 인공신경망을 적용하는 경우, 선택한 신경망 구조의 형태와 학습(training)을 위해 사용되는 자료가 전체 자료의 특성을 반영하고 있는 정도에 따라 정확도에 차이를 보인다(한광희 등, 2010). 따라서 자료보정을 위한 입력 자료의 선택은 인공신경망을 이용한 결측치 보정의 중요한 과정이다. 본 연구에서는 이러한 입력 자료의 선택을 위한 여러 가지 기법 중 입력 변수간의 상호정보량 (Mutual Information)을 이용한 방법을 적용하여 대상 결측 지점을 보정할 강우지점을 선별한 후 선택된 지점만으로 인공신경망을 구성하여 강우자료를 보정하고 주변 자료를 모두 이용한 결과와 상관성분석으로 얻어진 결과와 비교하였다.

우리나라는 국토의 60% 이상이 산지로 구성되어 있다. 현재 국내에서는 홍수유출 해석 시 집중형 모형을 주로 이용하고 있다. 집중형 모형은 대개 유역 최하류 지점의 유출구를 기준으로 홍수유출 해석 모형의 매개변수 추정 및 검증이 이루어지며, 유역의 매개변수를 소유역별로 동일하게 가정하여 입력 자료를 구성한다. 따라서 산지하천 유역의 홍수유출 해석 및 예측 시 경사가 급하고 고도가 높으며 집중시간이 빠른 산지하천의 지형적 요소 및 특징을 적절히 고려하지 못하여 정확한 예측 및 해석을 하는데 어려움이 발생한다. 분포형 모형은 하나의 유출구가 아닌 임의의 지점에서 홍수유출 해석이 가능하며, 강우자료 입력 시 유역 평균강우가 아닌 분포형 강우, 즉 역거리자승법, 크리깅 기법 등을 사용하여 분포형 강우로 변환한 지점강우와 레이더 강우를 사용하여 보다 정확한 홍수유출 해석이 가능하다. 그리고 분포형 모형은 입력하는 모든 매개변수를 지형 자료에서 추출하여 사용하기 때문에 인공적인 해석을 배제할 수 있어 인위적인 오차를 줄일 수 있다. 본 연구에서는 평창강 상류유역을 시험유역으로 선정하여 연구를 수행하였으며, 분포형 모형의 하나인 $Vflo^{TM}$를 사용하여 홍수유출해석을 수행하였다. 지형자료만을 사용하여 특정 지점이 아닌 유역 내 임의 지점의 홍수유출량과 집중시간, 홍수위를 산정할 수 있어 산지하천에서 돌발적으로 발생하는 홍수를 신속하게 예측할 수 있었다. 또한 임의의 지점에서의 설계홍수량을 손쉽게 산정하여 수공구조물 설계 시 이용할 수 있으므로 홍수에 의한 인적 물적 피해를 최소할 할 수 있을 것으로 기대된다.

미국의 경우 1994년 발생한 대홍수(Great Flood)에 대해 사건조사를 수행하면서 예측에 포함되는 불확실성 정도를 제공하지 못하는 확정적 예측의 위험성 및 확률유량예측에 대한 필요성이 부각되었으며, 앙상블 유량예측(Ensemble Streamflow Prediction, ESP) 기법을 활용한 확률유량예측 방안에 대해 지속적으로 연구가 수행되고 있다. 국내에서도 확률예측에 대한 필요성이 인식되면서 기존 국외 연구사례를 토대로 국내 환경에 적용 가능한 방안에 대한 연구가 진행되었으며, 중장기 앙상블 유량예측의 경우 현업에서 다양한 형태로 활용되고 있다. 앙상블 유량예측의 기본이론은 예측시점의 초기조건 하에서 예측기간에 발생 가능한 기상 앙상블 시나리오를 수문모형의 입력자료로 사용하여 불확실성 범위를 설명 가능한 유량 앙상블을 모의하는 기법이다. 이러한 이론적 단순함 때문에 쉽게 현업의 유량예측 시스템 내에서 사용할 수 있다는 장점이 있으나, 동시에 기법적 특성으로 인하여 유량예측의 신뢰도가 현업에서 활용되기 어려울 정도로 낮아지는 관계로, 이러한 한계점을 극복하기 위해 그동안 기상자료 및 수문모형으로 인한 불확실성 저감에 대한 연구가 수행되었다. 하지만 예측 및 시나리오 기간의 잘못된 설정으로 기존의 불확실성 저감을 위한 연구의 적용에도 불구하고 앙상블 유량예측의 신뢰도가 오히려 낮아질 수 있으므로, 본 연구는 시나리오 기간에 따른 오차의 양상과 예측기간의 증가에 따른 초기조건의 영향을 분석하여 앙상블 유량예측의 기법적 특성 하에서 신뢰도 높은 예측을 기대할 수 있는 예측 및 시나리오 기간을 제안하였다.

부자의 보정계수를 결정하는 방법은 크게 다음과 같이 현행 방법과 WMO 제안 방법으로 구분할 수 있다. 현재 국내에서 적용하고 있는 방법으로 표면부자부터 4.0m부자까지 사용된 부자의 종류에 따라 사전에 정해진 보정계수를 적용한다. WMO에서 제안하고 있는 방법은 해당 하천의 수심과 사용된 부자 흘수(吃水)의 상대적 비로부터 산정되는 보정계수를 적용하는 방법이다. 본 연구는 국내 유량측정기술의 개선을 위한 선행연구로, '07~'08년의 국토해양부 부자 측정성과(86개 지점 788개 유량측정성과)를 현행 방법 및 WMO 제안 방법을 적용하여 산정된 유량을 비교 분석하였다. 분석 결과, WMO 방법을 이용하여 산정된 유량은 각 측정성과별로 현행 방법을 적용하여 산정한 유량 대비 -7.69~+7.20%의 차이를 보였으며, 평균 1.57% 작게 산정되었다. 각 수계별로 한강은 -5.90~+2.55% 범위에서 평균 -2.11%, 낙동강은 -7.69~+7.20% 범위에서 평균 -2.45%, 금강은 -7.39~+7.03% 범위에서 평균 -0.52%, 영산강은 -6.50~+2.58% 범위에서 평균 -1.59% 로 산정되었다. 또한 각 성과에 대해 각 지점의 주요 인자들과의 상관성을 검토한 결과, 산정된 유량의 차이는 지점의 수심에 매우 큰 상관성을 가지는 것으로 나타났다. 저수심에서는 WMO 방법이 상대적으로 크게 산정되었으며, 고수심에서는 현행 방법을 적용하여 산정한 유량이 상대적으로 크게 나타났다. 특히 약 8m 이상의 수심에서는 보다 큰 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

용수부족 현상을 극복하기 위하여 댐건설 등의 생태계의 교란을 일으키는 방안을 배제하고 친생태적인 우수이용 등의 대체수자원을 개발하여 수자원 이용효율을 높이는 방안이 중요시 되고 있다. 이에 본 연구에서는 초기우수의 수질특성과 대기의 상태에 크게 영향을 미치는 수문학적 요인인 선행강우에 따른 수질변화에 대하여 분석하였다. 시료채취기간은 2001년 11월 22일에서 2003월 7월 06일까지 발생한 5mm 이상 호우사상을 대상으로 26회 에 걸쳐 초기 우수를 채집하여 분석을 실시하였으며, 이 중 봄 12회, 여름 7회, 가을 2회, 겨울 5회였다. 강우량 규모는 5~10mm인 호우가 5회, 10~20mm인 호우가 9회, 20mm~30mm인 호우가 5회, 30mm~50mm 인 호우가 2회, 50mm~100mm인 호우가 3회, 100mm~200mm인 호우가 2회였으며, 이를 채취하여 탁도, 증발잔유물, BOD, NH3-N, ${SO_4}^{-2}$, 전기 전도도 등의 항목을 측정하였다. 우수수질은 강우가 지속됨에 따라 급격히 개선되었으며, 이에 대한 상관관계도 높게 분석되었다.

최근 10년 들어 가뭄과 홍수가 빈번하게 반복되면서 용수공급에 어려움이 많은 것이 사실이다. 특히나 농촌지역, 군, 면단위 지역의 용수공급 문제는 시간이 지날수록 개선이 이루어지고 있으나 시간적으로 공간적으로 개선속도가 늦게 진행되고 있다. 새로운 취수원의 변경, 댐건설 등으로 인하여 새로운 용수공급량의 추정과 용수공급의 배분문제는 아주 중요하다고 할 수 있다. 중소하천유역에서의 물수지 분석은 해당 지역에 대한 안정된 용수를 공급하기 위해 유역내의 장래 용수수요를 산정하고 공급기준년의 자연유량을 비교하여 유역내의 물수지를 예측하고, 공급기준년의 물부족량을 공급하기 위해 필수적으로 선행되어야 하는 요소이다. 갈수시의 물수지 분석은 유역 내에서 발생하는 용수수요의 총량 및 장래수요 증가량과 불규칙한 자연유하량을 비교 검토하여 물 부족 여부를 검토하는 것으로 갈수시에도 하천의 정상적인 기능을 유지하기 위한 수자원의 확보방안을 강구하기 위해 행하는 것이다. 본 연구에서는 증가하는 용수수요와 취수원 변경에 따른 영주시 수자원의 효율적인 이용과 체계적인 용수공급 계획을 수립하기 위하여 지방 2급 하천인 서천상류(죽계천, 남원천,서천)유역 일원에 대한 용수이용현황을 조사하고 장래 용수수요를 추정하여 물수지 분석을 실시하였다.

그 동안 우리나라 수자원 관리의 주요 목적은 치수관리에 치중되어 있었으며, 이로 인하여 하상계수가 낮아지고 유황도 개선되어 도시 지역에서의 홍수발생은 거의 일어나지 않고 있다. 그러나 최근들어 급격한 산업화와 도시의 발달로 인하여 용수수요가 급증하여, 지속적이고 안정적인 용수공급이 한계를 나타내고 있으며, 또한 수질 악화 등과 같이 환경 문제 역시 발생하고 있다. 따라서, 수자원의 관리를 위하여 갈수기의 유출 특성을 파악하는 것은 매우 중요한 요소가 되었고, 이와 같은 문제들을 해결하기 위하여 갈수량의 조사는 필수적이다. 본 연구의 목적은 갈수량의 유출 특성을 파악하기 위해 2008년 금강 수계 수위관측소 지점에 대하여 유량측정을 수행하고, 측정된 성과를 기존 수위-유량관계곡선식에 적용하여 시계열 유량 자료를 획득하는데 문제가 없는지를 검토하였으며, 하천 지형 특성의 변화 및 수위 시계열의 변화 등을 파악하여 안정적인 갈수량 자료를 생산하는데 문제가 없는지 검토하였다. 금강 본류 및 1, 2차 하천의 41개 지점에 대하여 갈수량을 조사한 결과 안정적인 유량자료를 생산하는 지점은 9개소로 전체 중에 약 22%를 차지하고 있으며, 기존 수위-유량관계곡선식과 실측값 간에 오차가 발생하는 지점은 14개소로 전체 34%를 차지하고 있다. 또한 저수위 곡선식이 개발되지 않아 유량자료를 생산하지 못하는 지점이 18개소로 전체 약 44%를 차지하고 있는 것을 알 수 있다.

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. 본 연구는 금강 하구둑의 갑문조작에 의하여 배수영향을 받는 규암 수위관측소에 대하여 수위-하강고-유량관계를 이용한 유량환산방법, 수면경사를 매개변수로 추가한 다중 회귀식 개발, 자동유량측정 장치를 이용한 유속지수법, 기존 수위-유량관계곡선식을 이용한 유량환산, ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)를 이용한 유량측정성과에 대하여 비교 분석을 통하여 갑문조작에 의한 배수영향을 받는 지점의 안정적인 유량자료를 제공하는데 목적이 있다. 이와 같이 각 유량환산 방법에 따라 실측 유량과 환산유량 비교의 결과 수위-하강고 유량관계의 경우 평균 26.60%, 기존 수위-유량관계곡선의 경우 130.29%, 유속지수법의 경우 36.48%, 다중회귀식의 경우 24.65%의 상대오차가 발생하였다.

2007년 현재 농업기반시설관리시스템에 등록 관리되고 있는 저수지는 3,319개소로서 총 저수량은 2,795백만$m^3$, 유호 저수량 2,448백만$m^3$, 유역면적 1,431천ha이고 수혜면적은 392천ha이다. 용수원 중 저수지 유효저수량이 약 93%이다(한국농촌공사, 2008). 또한 2004년 기준 총 3,328개의 저수지 중 홍수조절용 게이트가 설치된 저수지는 28개소로서 대부분 자연유하식 물넘이를 통하여 홍수량을 배제할 수밖에 없어 집중호우나 폭우를 감당하기에는 구조적으로 취약한 실정이다. 따라서 현재 운영 중인 저수지는 가뭄 대비 용수확보의 기능도 홍수시 홍수배제 능력도 부족한 현실이다(김필식, 2009). 본 연구에서는 형산강 유역에 위치한 수위관측소 지점에 대해 저수지 고려유무에 따른 유출특성 분석을 실시하였다. 먼저 형산강 유역에 위치한 저수지 유역면적을 검토한 결과 형산강 전체 유역면적대비 51.23%를 차지하는 것으로 나타났으며, 형산강 본류에 위치한 경주2, 모아, 안강 지점의 유출률은 저수지 유역면적을 고려하지 않았을 경우 각각 30.1%, 38.9%, 34.2%로 분석되었고 저수지 면적을 고려하였을 경우 각각 37.2%, 50.2%, 45.1%로 분석되었다. 결과적으로 형산강 유역에서 저수지 유역면적이 전체 유역면적의 50% 이상을 차지하고 있으며 저수지를 고려한 유출률은 저수지 유역면적을 배제한 유출률에 비해 7.06%~11.22%의 높은 유출특성을 보이는 것으로 분석되었다.

기후변화의 영향으로 국지성 집중호우가 증가함에 따라 토석류 발생면적과 피해규모는 지속적으로 증가추세에 있다. 강우는 토석류의 유발 뿐 만 아니라 토석류 발생규모에 직접적인 영향을 미치므로 유발강우에 대한 분석은 향후 토석류 대응을 위한 경보기준이나 대책의 설계목표를 설정하는데 있어 매우 중요한 정보를 제공하며(김경석, 2008) 누가강우량, 강우강도, 강우지속시간 및 선행 강우량 등의 강우 특성과 토석류 발생과의 관계를 제시하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 토석류를 유발하는 강우 특성을 레이더 강우와 분포형 수문모형을 이용하여 분석하였다. 특정 격자안에 토석류 발생부가 많이 포함될수록 강우에 의한 영향이 컸을 것이라는 가정을 바탕으로 항공사진을 이용해 취득한 발달 단계별 토석류 맵핑 결과를 활용하였으며 지점강우를 이용하여 조건부 합성방법으로 보정된 1 km 해상도의 레이더 보정강우와 GIS와 연계된 분포형 강우-유출 모형인 HyGIS-GRM을 이용하여 격자별 강우량을 산정하고 강우특성을 비교하였다. 연구결과 토석류는 흐름누적수가 0인 능선부위에서 대부분 발생하였으며 발생부 포인트가 많이 포함될수록 2~3시간 동안의 강우강도가 매우 크게 제시되었다.

확산-유추 지형학적 순간단위도는 통계물리적인 모형으로 이론적 물리적으로 뛰어난 모형임에도 불구하고 유역의 동적 매개변수인 특성유속과 확산계수의 산정이 어려워 실제적인 사용이 제한되어 왔다. 이러한 난제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 금강수계의 보청천 산성유역을 대상으로 전역최적화 기법인 SCE-UA를 이용하여 확산-유추 지형학적 순간단위도 모형의 동적 매개변수 산정하였으며, 모형의 재현성을 3개의 수문사상을 이용하여 검토하였다. 매개변수의 최적화 결과 차수 단계별 특성유속 및 확산계수의 증감은 변동을 보이지만, 전체적인 경향성은 특성유속의 경우 하천차수가 커질수록, 즉 하류방향에 대해 증가 경향을 나타내며, 반대로 확산계수는 감소되는 경향을 나타냈다. 본 연구에서 적용한 최적화 방법에 향후 지체시간, 분산 및 왜곡도 등의 통계적인 제약조건과 동적 매개변수의 공간적 변화 등의 물리적인 의미를 갖는 제약조건 등이 결합된다면 좀 더 발전된 모형으로 개선될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 50년간 한반도는 산업화와 근대화로 인하여 급격한 도시화가 진행되었다. 도시화는 자연적으로 조성된 생태환경을 변화시키고, 열섬현상과 고층빌딩 등으로 인해 대기의 이동과 특성의 변화를 야기시키게 된다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 과거부터 인구자료와 시가화면적비 자료를 이용하여 도시화가 많이 진행된 지역과 비도시화 지역으로 구분하여 발생된 강우특성자료에 대한 비교분석을 수행하였다. 따라서 우리나라의 관측자료가 존재하는 57개 지점을 대상으로 위도, 경도, 연강우량, 연최대일강우량, 강우일수, 10mm 이상의 강우일수 및 80mm 이상의 강우일수를 이용하여 군집분석을 수행하였다. 군집분석을 통해 우리나라를 크게 4개 권역으로 구분하고, 강우자료의 관측기간을 이등분하여 전후를 비교하였다. 분석 결과에서 도시화가 진행된 지역이 비도시화 지역에 비하여 강우사상의 변화가 연강우량과 강우일수, 80mm 이상 강우일수에서 나타나고 있는 것으로 나타났다. 따라서 도시화가 강우특성 변화에 끼치는 영향에 대한 지속적인 연구가 필요한 것으로 판단된다.

우리나라는 여름철의 큰 호우로 인해 피해가 빈번하게 발생하며, 이러한 호우는 주로 태풍과 집중호우로 인해 발생한다. 그런데 기후변화에 따른 이상기후로 인하여 이러한 호우사상들의 규모가 점차 커지고 있으며 그 특성 또한 변화하고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 기상청에서 관할하는 총 78개의 기상 관측소 중에서 17개의 기상관측소를 대상으로 연최대시간강우량을 추출하여 각각의 지속시간에 대한 평균과 표준편차에 대한 변동성과 경향성에 대한 분석을 수행하였다. 또 호우의 원인을 태풍과 집중호우로 구분하여 각각의 지속시간별 연최대시간강우량을 구분하여 추출하고 이를 비교 분석하였다. 분석결과에서 연최대시간 강우량은 변동성이 있지만 경향성은 나타나지 않는 것으로 분석되었고, 지역에 따라 호우원인별 강우특성이 다르게 나타났다. 본 연구 결과를 기후변화에 따른 강우패턴의 변화를 예측하는데 있어 기초자료로 활용할 수 있고, 또 수공구조물의 설계에 반영한다면 호우로 인한 피해를 감소시킬 수 있는 것으로 사료된다.

본 연구에서는 최근에 발생하는 자연재해의 형태는 점차 대형화되고 있으며, 지구온난화에 따른 기후변화로 인하여 극한강우사상의 발생 빈도의 양상이 변화하고 있는 추세이다. 따라서 기후변화의 효과를 반영한 확률강우량을 산정하여 평가할 필요성이 있다. 기상청에서 관측하고 있는 서울지점을 대상으로 일강우자료를 활용하여 강우사상의 변화특성에 대한 변동성과 경향성 분석을 수행하였으며, 지역가중인자를 이용하여 확률강우량을 산정하고, 마지막으로 수문기상인자인 해수면온도가 지구온난화에 따른 기후변화로 변화한다고 가정하여 미래의 확률강우량을 산정하여 비교하였다.

본 연구에서는 부산시 44개 지방하천을 대상으로 하여 홍수량 산정지점을 기준으로 175개의 소단위지구의 한계유출량을 산정하기 위하여 지형상관인자를 소단위지구별로 조사하였다. 한편, 한계유효강우는 한계홍수량에 해당하는 돌발홍수능(FFG, Flash Flood Guidance)을 산정하기 위한 전단계로 김홍태(2009) 등이 지형수문단위도 개발에서 제시한 KGCUH 공식을 이용하여 유역규모 $50km^2$을 기준으로 구분하여 적용하였다. 빈도별 지속시간별 한계유효강우를 산정하였으며, SCS유효우량 산정법을 이용하여 부산시 44개 지방하천 175개의 소단위지구별 및 빈도별(2, 10, 30, 50, 80, 100년) 돌발홍수능을 산정하였다.

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 historic, the generated, and the mixed 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 from the disaggregation of the yearly PE data, and can suggest the methodology for the irrigation and drainage networks system.

SWAT 모형에서는 토양수량을 고려하여 유출곡선지수법에 따라 지표유출량과 침투량을 계산하고, 계산된 침투량이 토양수대가 받을 수 있는 최대용량인 토양수 최대보수용량(soil water capacity)을 초과할 경우에는 그 초과분을 강제적으로 토양수량에 더해지도록 처리하고 있다. 즉, 초과침투량이 연직 아래로만 유입되는 것으로 간주하고 있다. 이러한 방식은 경사가 매우 완만한 경우에는 적합하다고 할 수 있으나, 국내 유역에서와 같이 비교적 유역 경사가 급한 경우에는 지표유출량이 작게 계산될 수 있으며 특히 집중호우시 강우에 대한 유출 응답이 둔감하게 모의되어 홍수기 큰 강우로 인해 급격하게 증가하는 유출량을 잘 모사하지 못하게 되는 경우가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 홍수기 큰 강우에 대해서 유출량이 민감하게 반응할 수 있도록 초과침투량 재분배 모듈($\underline{R}$edistributing $\underline{EX}$cessive $\underline{INF}$iltration module, 이하 SWAT-REXINF)을 개발하였다. 이 모듈은 토양층의 보수능을 초과하는 침투량 처리 방식을 개선한 것으로 지표유출의 집중시간과 토양수의 침루 유하시간의 상대적인 크기에 따라 초과침투량을 분배하여 지표유출량과 침투량에 할당하는 방식을 취하고 있다. 개발 모듈 SWAT-REXINF을 기 개발한 시간가중평균 유출곡선지수법에 의한 지표유출계산법과 접합-분리 방식의 토양층 구조화 기법 등의 유출계산 개선 기법과 접목하여 그 효과를 충주댐 유역에 대해 분석하였다. 시간가중평균 유출곡선지수법에 의한 지표유출계산법과 접합-분리 방식의 토양층 구조화 기법 등 다른 유출 개선 기법과 혼용하여 적용할 경우에는 지표유출량이 약 2배 증가, 첨두유량은 20~50% 증가하는 등 개선 효과가 매우 크게 나타났다. 모형 개선으로 인해서 강우량에 대한 유출량의 응답 민감도를 증가시켜 유출수문곡선의 증감을 보다 용이하게 모의할 수 있고 정확도 또한 높일 수 있을 것으로 판단된다.

The purpose of this study is to analyze the spatial characteristics of Namgang-Dam watershed for a Total Maximum Daily Loads(TMDL). Three TMDL target sites, Gyeonghogang1, 2, Namgang-Dam2, are located within Namgang-Dam watershed. Under the current criterion for TMDLs, 3-year arithmetic mean BOD concentration of the target sites should not exceed the target concentration for 2 consecutive years. Two and three times of violation were observed for Gyenghogang2 and Namgang-Dam2 sites while no violation was found for Gyeonghogang1 site. However, no violation was found since 1999 for all three sites. Correlation between each 12 stations within the watershed were analyzed and cluster analysis was conducted to figure out the spatial characteristics of the watershed. Correlation coefficient between Gyonghogang1 and 2 was high (0.758) while the coefficients between lake station (Namgang-Dam2) and stream stations (Gyonghogang1 and 2) were very low. Dendrogram indicated that all of three Namgang-Dam stations were very close and Gyenghogang1, 2 stations were also close.

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 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 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. 여기서, 물순환 개선시설이란 빗물을 흡수하고 저류할 수 있는 도시녹지시설 혹은 구조물로서 도심 내의 불투수면을 저감시키고 유출수를 줄이면서 동시에 녹지를 확보하여 효과적인 물순환 기능에 영향을 미치는 시설들이다. 이러한 물순환 개선시설은 신도시 및 지역 혁신도시 개발 등의 대규모 토지이용변화가 예상되는 개발지역에 대한 평가 및 개선 기술을 제공하여 물순환 건전화를 위한 설계에 직접적으로 활용될 수 있는 큰 장점을 지니고 있다. 먼저 침투 시설은 계획침투량을 반영하며 토양으로의 침투량과 지하수로의 이동을 모의한다. 저류시설은 하도 내에 위치한 online 저류지와 하도 외에 위치한 offline 저류지로 구분하고 저류지 수면의 증발량과 취수량을 고려하며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. offline 저류지의 경우는 하도 내의 흐름의 규모에 따라서 일정량을 넘는 경우만 offline 저류지로 유입될 수 있는 양을 산정하도록 하였으며 하류 하천으로의 방류를 반영하여 홍수 후에 저류지가 비워지도록 하였다. 유역 내의 습지는 식생과 수면에서의 증발산을 반영하였다. 습지의 저류능력을 넘는 양은 월류되어 하류로 유출되며, 방류구를 통한 방류량을 반영하였다. 빗물저장시설의 경우는 초기우수와 같은 일정량 이하의 유입량과 시설용량을 초과하는 양은 방류하도록 하였고, 물 사용량을 반영하였다. 또한, 본 모형에서는 하천 내에서 취수하여 유역으로 공급할 수 있도록 리사이클 처리노드를 계획하였다. 리사이클은 용수 이용 목적에 따라 필요지역으로 공급되는 것으로 하였으며, 하천유지용수의 목적으로 취수되어 상류 혹은 하류의 임의 지역으로 공급되는 것을 포함하였다. 또한, 유역외부에 광역으로 급수되는 공급량도 반영하도록 하였다.

본 연구에서는 자연하안 조성을 위한 공법 설계시 공법의 적용 위치, 규모, 제원 등을 선정하기 위한 수문학적 정보 및 하천의 수문학적 특성에 적합한 식생을 선정하기 위한 수심, 침수기간 정보를 제공하기 위한 기법을 제시하였다. 이를 위해 장기 유출모형인 SWAT 모형을 적용하였으며, 자연하안 조성 공법 중 하나인 방틀이 시험 적용된 평창강을 대상으로 수문학적 특성을 분석하기 위한 유황 분석을 실시하였다. 평창강의 상안미 수위관측소 상류부에 위치한 방틀 시험지점의 유황을 분석하기 위해 상안미 수위관측소 상류유역을 대상유역으로 하여 상안미 수위관측소의 관측유량과 비교를 통해 신뢰성 있는 검보정을 마친 모형을 이용, 1989년부터 2008년까지 20년간의 유출분석을 실시하였다. 모의된 20년간의 일유출자료를 토대로 방틀 시공 단면의 유황곡선을 도시하여 유량특성을 분석하였으며, 유량을 수심으로 환산하여 대상 단면의 침수기간별 수심분포를 산정하였다. 또한 대상 단면의 하안을 침수기간별로 구분하여 하안의 높이에 따라 적정한 식생의 종류를 선정할 수 있는 자료를 생성하였다. 이와 같은 정보의 제공은 공법 설계에 필수적으로서 본 해석기술의 주요한 성과 및 활용성이라고 판단된다.

하수종말처리시설은 가정 등에서 배출되는 생활하수를 처리하여 오염물질을 제거한 후 다시 하천으로 물을 되돌려 보내는 시설로 하천수의 수질 측면에서 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 그러나 하천수의 수질 측면뿐만 아니라 수량적인 측면에서도 하수종말처리시설은 하천유량 관리에 있어 중요한 고려사항이라 할 수 있다. 하수종말처리시설을 통해 하천으로 방류되는 물은 비교적 일정한 수준을 유지하고 있으며, 이는 평저수기 및 갈수기 하천유량 관리 측면에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 효율적인 하천유량 관리를 위해서는 하천을 중심으로 이루어지는 물 순환 구조에 대해 명확하게 파악할 수 있어야 하며, 하천에서 빠져나가는 물의 양과 하천으로 들어오는 물의 양을 파악함으로써 적절한 하천유량 관리가 이루어질 수 있다. 본 연구에서는 하수종말처리시설에서 하천으로 방류되는 물의 양이 하천유량에서 차지하는 비중을 파악하기 위한 분석을 수행하였다. 이를 위해 하수종말처리시설의 처리수 방류위치를 확인한 후 이를 기준으로 인접한 상 하류 하천구간에 유량자료가 생산되고 있는 수위관측시설을 검토하여 분석을 위한 대상 지점을 선정하였다. 선정된 지점을 중심으로 홍수기(6~9월)를 제외한 기간에 대해 하천유량과 하수종말처리시설의 방류수량을 검토하여 하수처리수의 기여도를 분석하였다. 하천유량과의 비교와 함께 분석 대상 지점에 고시되어 있는 하천유지유량과 비교한 후 그 결과를 제시하였다. 본 연구의 결과를 통해 하수처리수가 하천에 흐르는 유량에 기여하는 정도를 파악할 수 있으며, 이는 하천유량이 상대적으로 적은 평저수기 및 갈수기 하천유량 관리를 위한 기반 정보로 활용할 수 있을 것이다.

물관리 주무부처인 국토해양부(이하 국토부)는 최근의 전 세계적인 기후변화와 더불어 유역의 도시화 등으로 인해 급격한 하천환경 및 사회적 여건변화에 맞추어 "하천법"을 전부개정(법률 제8338호)하여 2008년 4월 7일부터 시행하고 있다. 개정 "하천법"에서는 하천수 사용 관리 조정기능이 크게 강화되어 국가 및 지방하천에서 하천수를 취수하여 특정용도로 사용하려는 경우, 그 취수량에 관계없이 누구나 관할 홍수통제소장에게 허가를 받아야한다. 따라서 국토부 소속기관이자 국가 물관리 전문기관인 홍수통제소는 수문조사, 이수(하천유량 관리 등) 및 치수(홍수예보 등) 등의 주요업무 중 기존 국가하천에 국한되었던 하천수사용 관리를 지방하천까지 확대하게 되었다. 본 연구에서는 하천법에 따라 집행된 2009년 국가하천, 지방하천 및 일시적인 하천수 사용 인 허가 행위 등 하천수관리 현황자료를 조사 정리하였다. 현황 자료를 토대로 행정구역(시 도)별, 수계별, 용도별, 허가량별, 월별 분석을 수행하고 그 특성을 파악하였다. 그리고 일시적인 하천수사용은 상기 분석 이외에 하천등급별, 공사종별 분석을 수행하였다. 2009년 총 152건(반려, 취소 등을 제외한 행위는 총 131건 : 국가하천 43건, 지방하천 33건, 일시적인 하천수 55건)의 기본적인 통계분석을 통하여 낙동강유역의 하천수사용 특성을 제시하고, 파악된 하천수사용 특성 결과는 낙동강유역의 물관리정책에 소중한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

현재 환경부에서는 수질오염총량관리제를 위하여 각 단위유역의 말단지점에서 8일 간격으로 수질 및 유량을 측정하고 있으며, 이 자료들을 공개하고 있다. 이러한 양질의 자료의 활용성을 제고하기 위해서는 무엇보다도 자료의 분석을 위한 다양한 기법이 개발되고 제안되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 수질 및 유량자료를 동시에 적용하여 두 자료 사이의 관계를 조사하고 특성을 파악하기 위하여 자기조직화 특성지도(Self-Organizing Feature Map: SOFM) 이론을 적용하였다. 시행착오법에 의해 적정한 SOFM 구조를 결정하였으며, 그 결과 $4{\times}4$ 구조의 육각형 배열을 갖는 구조를 이용하였다. SOFM에 의해 분류된 3개의 패턴 중 패턴-1은 유량자료의 크기에 의해 분류되었고, 패턴-2와 패턴-3은 BOD 농도의 크기에 따라 분류된 것으로 파악되었다. 따라서 SOFM의 적용에 의한 자료의 분류를 수행하고, 그 분류기준을 파악할 경우 SOFM의 자료 분석 도구로서의 활용성이 더욱 높아질 것으로 판단된다.

수자원 계획에 있어서 강우 또는 홍수빈도분석시 주로 사용되는 확률의 개념은 상대빈도에 대한 극한으로 확률을 정의하는 빈도학파적 확률관점에 속하며, 확률모델에서 미지의 매개변수들은 고정된 상수로 간주된다. 따라서 확률은 객관적이고 매개변수들은 고정된 값을 가지기 때문에 이러한 매개변수들에 대한 확률론적 설명은 매우 어렵다. 본 연구에서는 강우빈도해석에서 확률분포의 매개변수에 대한 불확실성을 정량화하기 위하여 베이지안 MCMC 및 Metropolis-Hastings 알고리즘을 이용한 불확실성 평가모델을 구축하였다. 그리고 베이지안 MCMC 및 Metropolis-Hastings 알고리즘의 적용을 통하여 확률강우량 산정시 확률분포의 매개변수에 대한 통계학적 특성 및 불확실성 구간을 정량화하였으며, 이를 바탕으로 홍수위험평가 및 의사결정과정에서 불확실성 및 위험도를 충분히 설명할 수 있는 프레임워크 구성을 위한 기초를 마련할 수 있었다.

Dempster-Shafer 이론은 미지의 매개변수 추정시 베이지안 기법의 제약을 완화시키기 위한 베이지안 접근법의 일반화로 해석될 수 있으며, 상호배타적인 싱글톤에만 확률이 할당되는 것이 아니라 가능한 결과의 부분집합들이 기본확률할당을 위한 대상으로 고려된다. 베이지안 접근은 우연적 불확실성 및 지식의 불확실성을 효율적으로 구분할 수 없으며, 특정도가 낮고 애매한 증거들을 다룰 수 없는 반면, Dempster-Shafer 증거추론은 이러한 문제들을 효율적으로 평가할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 홍수위험평가 및 수자원 계획 수립시 가장 기본이 되는 강우빈도해석에서 확률분포의 매개변수에 대한 불확실성 고려한 확률강우량의 산정 및 불확실성의 영향을 평가하기 위하여 Dempster-Shafer 이론을 이용하여 불확실성을 고려한 강우빈도해석모델 구축 및 적용을 통해 홍수위험평가 및 수자원 계획 등에 있어서 불확실성 표현 및 처리기법을 제시하였다.

최근 들어 전 세계적으로 태풍과 가뭄 그리고 국지적인 호우 등의 기상변화로 인하여 수자원 종합적인 개발과 이용계획에 대한 전문적인 예측이 필요하다. 우리나라는 홍수기에 집중적인 강우 발생으로 인하여 평수기와 유입량 차이가 심한 수문특성을 가지고 있어 안정적인 수자원 공급에 대한 장기적인 관점에서 이수와 치수정책을 수립해야 한다. 본 연구는 1985년 1월부터 2008년 12월까지 24년에 해당하는 한정된 기간의 짧은 유출량 자료를 갖는 대청댐 유역에서의 시계열 유입량 특성을 Box-Jenkins모형 또는 ARIMA모형을 적용하여 추계학적 분석을 실시하였다. 월유입량과 같은 비정상성 시계열에 적용될 수 있는 적절한 추계학적 모형을 찾기 위하여 모형의 식별과 모형의 추정, 모형의 검진 등의 3단계에 걸친 분석을 실시하였다. 연구결과 대청댐 월유입량 예측모형으로 승법계절 ARIMA$(0,1,2){\times}(1,1,0)_{12}$이 유도되었으며, 이 모형으로 1, 3, 6, 12개월의 선행기간에 대한 실시간 유입량을 예측하였다. 예측된 유입량을 2008년 실측유입량과 비교한 결과 6개월에 대한 예측의 정확성이 가장 높게 나타났다. 또한 평수기와 홍수기를 구분한 예측도 실시하였으며, 평수기는 1개월 홍수기는 3개월 간격으로 예측하는 것이 가장 적절한 것으로 분석되었다.

본 연구에서는 현재 시행되고 있는 오염총량관리제 모니터링 시스템에 적용가능한 부하량 추정기법에 대하여 제시하였다. 수정 TANK 모형을 통하여 8일 간격 유량자료의 1일 간격 유량자료로 의 확장을 시행하였다. 그리고 최소분산 비편향 추정기법을 통한 7변수 대수 선형 모형으로 오염 부하량을 추정하였다. 그 결과 TOC 및 BOD 부하량 추정에서 만족스러운 결과를 확인할 수 있었다. 연구의 적용의 일환으로, 낙동강유역의 TOC 및 BOD 항목의 부하량 유황 곡선을 작성하여 전체적인 분포를 살펴보았다.

최근 우리나라는 물 부족 국가로서 물의 효율적 관리 필요성 증대, 기후변화에 따른 가뭄 홍수 피해 증가 등으로 신뢰성 있는 수문자료구축이 필요성이 요구되고 있다. 그 중 유량측정 분야는 모든 수자원 계획과 관리의 근간이 되는 분야로 그 중요성 또한 간과 할 수 없는 부분이다. 현재 우리나라에서는 한국건설기술연구원 산하 유량조사사업단에 의해 유량측정 주요지점에 자동유량측정 시설을 설치하고 이를 운영함으로써 각 지점의 특성에 따라 적절한 방식을 채택하여 이동시간차방식 초음파 유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)와 도플러방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter)를 설치하면서 향후 수문계측 분야 선진화를 위한 기초자료를 제공하고 있다. 하지만 실시간 무인화 계측시스템에 의해 제공되는 자료가 양질의 자료임을 보장할 수 없는 현실이기 때문에 측정된 기초자료의 필터링을 통한 자료의 질적 개선이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 전산분야의 필터링 방법으로 널리 알려져 있는 LPF(Lowpass Filter)와 KF(Kalman Filter)를 이용하여 자동유량측정 자료의 필터링 방법으로 활용하고, 그 적용성을 검토하였다. 본 연구를 통해 기존 유량자료의 문제점을 개선하고 효율적인 유량조사를 위한 기초자료 확보 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 들어 가뭄과 국지성 호우 등의 기상이변이 지속적으로 발생하고 있으며, 이는 국민 삶의 발전과 향상에 밀접한 관계가 있는 것으로 전세계적으로 이에 대한 관심이 증가하고 있는 추세이다. 특히 댐의 효율적 관리와 안정적인 운영은 홍수피해 방지, 안정적인 용수공급과 같은 국민 생활과 밀접한 관계를 가지고 있어 수자원의 효율적인 운영과 이용은 장기적인 관점을 통하여 수립해야 한다. 이와 같이 댐 유입량의 예측은 유출모형의 목적 중 중요한 부분으로 확정론적 모형이 시 혹은 일유량과 같은 매우 짧은 시간의 유출을 예측하는데 주로 사용되지만 이는 매개변수의 추정이 불가능하거나 실제유역에서의 측정이 불가능 할 경우에는 모형적용에 한계가 있다. 이에 반해 추계학적 모형에 의한 유출예측은 장기간의 유출을 과거자료의 통계학적 특성변수를 매개변수로 하여 예측하는 방법으로 모형의 적용에 필요한 매개변수가 적어 그 적용성이 간편한 장점이 있다. 본 연구에서는 계절형 ARIMA모형을 적용하여 과거자료의 적용범위, 매개변수의 산정, 적합성 판정에 대하여 판단하고, 이 모형이 월유입량의 예측에 적합한지를 검토하였다.

하천의 제방은 홍수 시, 유수를 원활하게 소통시키고, 제내지를 보호하기 위해 하천을 따라 축조한 시설이다. 이러한 제방의 설계에는 제방의 재료에 대한 기준뿐만 아니라 수리/수문학적 요소, 지반공학적 요소, 구조적 요소들이 요구된다. 본 연구에서는 제방의 설계 요소 가운데 수리/수문학적 요소의 하나인 월류에 대한 기준을 검토하였다. 우리나라는 제방의 설계 시, 월류에 대한 안전성 확보를 위해 여유고를 설정하고 있는데, 여유고의 기준은 계획홍수량의 규모에 따라 결정되어 있다. 반면에 미국은 제방 월류에 대한 안전성 평가 지표로서 여유고와 위험도 개념의 조건부 비 초과 확률(conditional nonexceedance probability; CNP)을 사용하고 있다. 조건부 비 초과 확률이란, 주어진 홍수의 정도 아래에서 목표 수위(target stage)가 초과되지 않을 확률이다. 본 연구에서는 국내에서 기 수립된 실제 하천의 제방고와 조건부 비 초과 확률, 여유고가 고려된 미국의 기준을 적용하여 도출된 제방 소요 높이에 근거하여 국내 기준의 적절성을 검토하였다.