Earticle

하천에서 물이용을 위한 이수사업은 피할 수 없는 하천유황의 변화를 가져왔고, 이로 인하여 하천 생태계의 건전성을 훼손하 고 있다. 우리나라의 경우 1990년대 들어 변화된 하천환경을 자연형 하천으로 복원하고자 하는 노력이 본격화 되었다. 하천 복원사업의 주된 목적은 수로를 복원하고, 오염된 하천의 개선, 생태계를 위한 서식처 설치 및 인간의 친수활동을 위한 공간 확보였으며, 상대적으로 생태계보전에 가장 중요한 요소인 하천에 흐르는 유황의 복원에 대한 관심은 적었다. 하천유황은 생 태계의 모든 측면에서 큰 영향을 주기 때문에 유황과 생태계의 관계 규명과 하천에 유지하여야 할 목표유황의 설정 및 하천 유황복원 방법을 정립할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내에서 아직 정립되지 않은 유황과 생태계의 관계를 환경유량의 개념 을 통하여 소개하고 자연유황의 역할과 Richter et al.(1997)이 제안한 유량변동분석법(Range of Variability Approach, RVA)을 이용한 유황 평가 및 목표유량 설정 방법을 한강 유역의 사례를 통하여 고찰하였다.

River works for water utilization have substantially altered the natural flow regime, and it has resulted in deformation of healthy river ecosystems. In Korea, river restoration projects have conducted actively since 1990's. Major purposes of the river restoration are the rehabilitation of modified river channel, improvement of water quality, and creation of aquatic habitats as well as recreational spaces using natural material for river work. However, there have been little interests about the restoration of flow regime which influences to most aspects of river ecosystems. The restoration of natural flow regime has received much attention in preservation of aquatic ecosystems. It should be needed to explore the relationship between flow regime and river ecosystems, and the restoring flow regime is essential. This paper introduce the concept of environmental flow through the interrelation between flow regime and river ecosystem. It provides rolls of flow regime and addresses the method of establishing target flow regime using the RVA(Range of Variability Approach) that suggested by Richter et al.(1997) through analysis of altered flow pattern case of Han river basin.

기후변화에 따른 강우패턴의 변화로 인해 가뭄의 발생주기가 짧아지고 있으며 다목적댐의 운영 또한 변화하고 있다. 다목적 댐의 물 부족을 사전에 방지하고 안정적인 용수공급을 위한 운영에 대한 중요성은 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 현재 다목적댐에 적용중인 운영기준을 기반으로 기후변화 시나리오가 반영된 운영기준을 개발하고 평가하였다. 기후변화가 반영된 기준저수량은 기존대비 평균적으로 34% 증가하는 것으로 분석되었으며, 기존 기준과의 평가결과 기후변화 반영 다 목적댐 운영기준을 적용할 경우 용수공급에 어려움이 없을 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 향후 기후변화를 반영한 다목 적댐의 기준수립에 도움이 될 것으로 기대한다.

Rainfall patterns are changing due to climate change, the frequency of drought occurrence is shortening, and the operation of the multi-purpose dams is also changing. The importance of preventing water shortage of multi-purpose dams in advance and operation for stable water supply is increasing. In this study, we developed and evaluated the operational criteria reflecting climate change scenarios based on the operational criteria currently applied to multi-purpose dams. Standard water volume lines reflecting climate change were found to increase 34% on average, as a result of evaluation with the existing standard, it was analyzed that water supply would not be difficult if the multi-purpose dam operation standard reflecting climate change was applied. The results of this study are expected to be helpful for the establishment of multi-purpose dams reflecting climate change.

자연적 기후변화와 댐 건설로 인한 인위적 수문환경의 변화로 인하여 하천의 유황(flow regime) 변화가 발생하며, 이러한 유 황의 변화는 하천의 생태계뿐만 아니라 하천의 물리적 구조와 어류서식처 등에도 심각한 변화를 야기한다. 본 연구에서는 감 천유역의 부항댐 건설로 인하여 나타난 수문특성변화와 동시에 하천의 생태건강성 및 수질, 하천단면 변화를 분석하였다. 감 천의 유황 변화를 정량적으로 파악하기 위해 수문변화지표(Indicators of Hydrologic Alteration, IHA)에 의한 분석 결과, HA(Hydrologic Alteration)가 대부분 ±1 이상으로 댐 건설 후 하천생태계에 다양한 변화가 발생한 것으로 판단된다. 또한, 생태건강성등급 및 수질은 각 요소마다 상이한 반응이 나타났으며, 하천의 하상 및 단면의 경우에는, 댐 건설 후에 하상 단면 의 저하가 뚜렷하게 나타났다. 본 연구의 성과는 하천의 유황 변화에 의한 하천생태계의 변화를 평가하기 위한 효율적인 방 법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Alteration in the flow regime of rivers are caused by natural climate change and the changes in anthropogenic hydrological environment due to dam construction. These changes in flow regime cause serious changes not only in the fresh water ecosystems of the rivers but also in the physical structures and fish habitats of the streams. In this study, the alteration in the hydrological characteristics of the Gam river basin due to Buhang dam construction and the changes in ecological health condition, water quality, and river cross-section were analyzed. As a result of analysis by indicators of hydrologic alteration (IHA) to quantitatively change the flow regime of Gam river, HA (Hydrologic Alteration) is more than ± 1 and various changes have occurred in the river ecosystem after Buhang dam construction. In addition, ecological health condition and water quality showed different response for each element, and in the case of riverbeds and channel cross-sections, the degradation of channel bed was obviously monitored after dam construction. The results of this study are expected to be used as an efficient method for evaluating changes in stream ecosystems caused by stream regime changes.

한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난 화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난 그리고 무분별한 산림벌목과 개발로 인해 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 또한 북한지역은 정치적·사회적인 영향으로 미계측 지역으로 분류되어 있어 수문분석에 필요한 충분한 수문자료를 구하기 어려운 지역이다. 또한 기후변화에 대한 관심이 높아 지면서 각종 수리시설물 및 재해대책에 기후변화를 고려한 연구가 한반도를 대상으로 활발히 진행되고 있지만 북한을 대상 으로 수행된 연구사례는 극히 드물다. 따라서 본 연구에서는 관측 수문자료를 획득하기 어려운 북한지역을 대상으로 지역화 모형을 적용기 위해 획득하기 쉬운 유역특성변수를 선정하고 남한의 16개 댐 유역의 기상학적, 지형적 특성을 기반으로 매개 변수 추정식을 산정하였다. 그리고 오십천, 강릉남대천, 남강댐, 영강유역에 적용하여 산정된 매개변수 추정식의 적용성을 검 토한 결과 북한지역에 매개변수 추정식의 적용성이 매우 높을 것으로 판단되었다.

Climate change on the Korean peninsula is progressing faster than the global average. For example, typhoons, extreme rainfall, heavy snow, cold, and heatwave that are occurring frequently. North Korea is particularly vulnerable to climate change-related natural disasters such as flooding and flooding due to long-term food shortages, energy shortages, and reckless deforestation and development. In addition, North Korea is classified as an unmeasured area due to political and social influences, making it difficult to obtain sufficient hydrologic data for hydrological analysis. Also, as interest in climate change has increased, studies on climate change have been actively conducted on the Korean Peninsula in various repair facilities and disaster countermeasures, but there are no cases of research on North Korea. Therefore, this study selects watershed characteristic variables that are easy to acquire in order to apply localization model to North Korea where it is difficult to obtain observed hydrologic data and estimates parameters based on meteorological and topographical characteristics of 16 dam basins in South Korea. Was calculated. In addition, as a result of reviewing the applicability of the parameter estimation equations calculated for the fifty thousand, Gangneungnamdaecheon, Namgang dam, and Yeonggang basins, the applicability of the parameter estimation equations to North Korea was very high.

본 논문의 목적은 기후변화가 북한지역에서 유역규모의 수문순환에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 먼저, CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)의 모형인 MRI-CGCM3모델을 선택하였으며, 추계학적 축소기법의 하나인 SDQDM(Spatial Disaggregation-Quantile Delta Mapping)기법을 이용하여 기후변화시나리오 자료를 편의보정 하였다. 또 한 관측치와 SDQDM 기법의 적용 전⋅후의 비교를 통해 SDQDM기법의 타당성을 검토하였다. 또한 기후변화에 따른 극한 기후가 북한의 유역규모 수문순환과 유출에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 일반적으로 기후변화에 따른 수문순환을 전망 하기에 앞서 분석에 사용되는 유출모형의 매개변수 최적화가 우선적으로 수행되어야 하지만 북한지역은 정치적 이유로 인해 미계측 유역으로 분류되어 있어 관측 유출량 자료를 확보하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 양질의 유출량자료가 있는 남한 의 16개 유역을 대상으로 M-RAT모형의 최적 매개변수를 산정하였다. 또한 유역특성변수 간 상관분석을 통해 다중공선성 을 고려하였고, 단계적 회귀분석을 통해 미계측 유역에 적용 할 수 있는 매개변수 추정식을 산정하였다. 매개변수 추정식의 검증을 위해 남한의 오십천, 남대천, 용담댐, 영강 유역을 미계측 유역이라고 가정하고 교차검증을 수행한 결과 4개 유역 모 두 효율계수 NSE가 0.8이상으로 높은 효율성을 확인하였다. 본 논문에서는 기후변화시나리오와 추정된 유출모형의 매개변 수를 이용하여 북한의 압록강 유역의 기후변화에 따른 유역규모의 수문순환과정의 변화를 평가하였다. 분석 결과, 기후변화 시 강수량이 증가하였고, 기온상승으로 인해 증발산량의 증가되는 것으로 전망되었고, 유역 내 유역 저류량은 감소하는 것을 확인하였다. 유황 분석결과 Future 1, 2 기간에 풍수량은 증가하고, 갈수량이 감소하고 Future 3 기간에 풍수량과 갈수량이 증가하는 것으로 전망되었다.

This study aims to assess the influence of climate change on the hydrological cycle at a basin level in North Korea. The selected model for this study is MRI-CGCM 3, the one used for the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). Moreover, this study adopted the Spatial Disaggregation-Quantile Delta Mapping (SDQDM), which is one of the stochastic downscaling techniques, to conduct the bias correction for climate change scenarios. The comparison between the preapplication and postapplication of the SDQDM supported the study’s review on the technique’s validity. In addition, as this study determined the influence of climate change on the hydrological cycle, it also observed the runoff in North Korea. In predicting such influence, parameters of a runoff model used for the analysis should be optimized. However, North Korea is classified as an ungauged region for its political characteristics, and it was difficult to collect the country’s runoff observation data. Hence, the study selected 16 basins with secured high-quality runoff data, and the M-RAT model’s optimized parameters were calculated. The study also analyzed the correlation among variables for basin characteristics to consider multicollinearity. Then, based on a phased regression analysis, the study developed an equation to calculate parameters for ungauged basin areas. To verify the equation, the study assumed the Osipcheon River, Namdaecheon Stream, Yongdang Reservoir, and Yonggang Stream as ungauged basin areas and conducted cross-validation. As a result, for all the four basin areas, high efficiency was confirmed with the efficiency coefficients of 0.8 or higher. The study used climate change scenarios and parameters of the estimated runoff model to assess the changes in hydrological cycle processes at a basin level from climate change in the Amnokgang River of North Korea. The results showed that climate change would lead to an increase in precipitation, and the corresponding rise in temperature is predicted to cause elevating evapotranspiration. However, it was found that the storage capacity in the basin decreased. The result of the analysis on flow duration indicated a decrease in flow on the 95th day; an increase in the drought flow during the periods of Future 1 and Future 2; and an increase in both flows for the period of Future 3.

본 연구에서는 기후변화 시나리오 자료를 이용하여 지점빈도해석(At-site Frequency Analysis, AFA)과 지역빈도해석 (Regional Frequency Analysis, RFA) 등을 수행하였고, Monte Carlo simulation을 통한 RRMSE(relative root mean squared error) 값을 비교·분석함으로써 각 빈도해석 방법에 따른 성능을 평가하고자 하였다. 확률강우량 산정을 위하여 기 상청에서 국가표준시나리오로 제공하는 RCM(Regional Climate Model) 자료 중 하나인 HadGEM3-RA(12.5km) 기후모 델 자료로부터 우리나라 615개 지점에 대한 일 강우 자료를 추출하였고, 자료의 편의보정(bias correction)과 공간상세화 (spatial disaggregation)를 위하여 분위사상법(quantile mapping)과 역거리제곱법(inverse distance squared method)을 적용 하였다. 분석 결과 지역빈도해석 방법이 지점빈도해석보다 정확하게 확률강우량을 산정하는 것으로 나타났으며, 이는 기후변 화 시나리오 기반의 확률강우량 산정시 지역빈도해석의 결과가 보다 합리적인 전망 결과를 도출할 것으로 판단된다.

In this study, we performed At-site Frequency Analysis(AFA) and Regional Frequency Analysis(RFA) using the observed and climate change scenario data, and the relative root mean squared error(RMMSE) was compared and analyzed for both approaches through Monte Carlo simulation. To evaluate the rainfall quantile, the daily rainfall data were extracted for 615 points in Korea from HadGEM3-RA(12.5km) climate model data, one of the RCM(Regional Climate Model) data provided by the Korea Meteorological Administration(KMA). Quantile mapping(QM) and inverse distance squared methods(IDSM) were applied for bias correction and spatial disaggregation. As a result, it is shown that the RFA estimates more accurate rainfall quantile than AFA, and it is expected that the RFA could be reasonable when estimating the rainfall quantile based on climate change scenarios.

최근 장기적인 기후 변동성을 고려하기 위하여 대기-해양 순환 패턴을 수치화한 기상인자가 수문 변수 예측에 널리 사용되 고 있다. 또한 정확하고 안정적인 예측을 위해 인공신경망 기반의 예측 모형이 꾸준히 발전하고 있다. 기상인자를 활용하여 기후 변동성을 고려한 수문량 예측은 수자원 및 환경 보존의 장기적인 관리에 효율적으로 활용될 수 있으므로 수문 변수에 유의한 인자의 파악과 이를 활용한 예측 모형의 적용은 꾸준한 도전이 될 것이다. 본 연구에서는 우리나라 한강 유역 댐 유 입량에 통계적으로 유의한 상관성이 있는 대표 기상인자를 선정하고, 이를 인공신경망 앙상블 모형에 적용하여 댐 유입량 예 측을 수행하였다. 이를 위해 앙상블 경험적 모드분해법을 활용하여 댐 유입량과 기상인자간의 통계적 상관성을 확인하였으 며, 기존 단일 인공신경망 모형의 한계를 보완한 인공신경망 앙상블 모형을 구축하였다. 예측 수행 결과, 5개 댐 상관계수 평균이 훈련 기간에서 0.88, 검증 기간에서 0.68의 예측력을 보이는 것을 확인하였으며, 본 연구에서의 절차를 토대로 우리 나라의 다양한 수문 변수와 기후 변동성간의 관계를 활용한 다양한 적용 사례가 나오길 기대한다.

Recently, climate indices represented by quantifying atmospheric-ocean circulation patterns have been widely used to predict hydrologic variables for considering long-term climate variability. Hydrologic forecasting models based on artificial neural networks have been developed to provide accurate and stable forecasting performance. Forecasts of hydrologic variables considering climate variability can be effectively used for long-term management of water resources and environmental preservation. Therefore, identifying significant indicators for hydrologic variables and applying forecasting models still remains as a challenge. In this study, we selected representative climate indices that have significant relationships with dam inflow time series in the Han-River basin, South Korea for applying the dam inflow forecasting model. For this purpose, the ensemble empirical mode decomposition(EEMD) method was used to identify a significance between dam inflow and climate indices and an artificial neural network(ANN) ensemble model was applied to overcome the limitation of a single ANN model. As a result, the forecasting performances showed that the mean correlation coefficient of the five dams in the training period is 0.88, and the test period is 0.68. It can be expected to come out various applications using the relationship between hydrologic variables and climate variability in South Korea.

우리나라는 60% 이상이 산간지형에 해당하며 수십 년 전부터 이러한 특성을 이용하여 수력발전소를 다수 건설하고 친환경 적인 에너지를 생산해왔다. 수력발전은 급변하는 에너지 수급에 대처할 수 있고 낙차를 이용하여 친환경적으로 에너지를 생 산한다는 장점이 있으나 댐 설립시 입지 조건에 의해 불가피하게 환경을 훼손해야 하는 경우가 많다. 따라서, 본 연구에서는 기존 발전용댐들의 장기 운영계획을 수립하고자 월별 발전량을 최대화하는 최적 저수지 운영 모형을 개발하였다. 댐 운영 모 형은 자원 최적화 분야에서 널리 이용되는 선형계획법을 기반으로 월단위로 1년 운영계획을 수립할 수 있는 형태로 구축하 였다. 선형계획법은 목적함수와 제약조건 모두 선형식으로 이루어져야 하지만 발전량 산정식은 비선형식이기 때문에 Taylor Expansion 기법을 활용하여 선형화하였다. 개발된 모형을 검토하기 위해 한강수계에 위치하는 5개 발전용댐을 대상으로 2009~2018년의 실적자료와 댐 운영 모형의 결과를 비교, 분석하였다. 결과적으로 발전용댐들의 총 최적 발전량은 총 실적 발전량보다 약 10~37% 정도 향상된 결과를 나타내었다.

In Korea, more than 60% of the whole lands are mountainous area. Since many decades ago, hydroelectric power plants have been constructed and eco-friendly energy has been produced. Hydropower can cope with the rapidly changing energy supply and demand, and produce eco-friendly energy. However, when the reservoir is built, it is often inevitable to damage the environment due to construction of large structure. In this study, the optimal reservoir operation model was developed to maximize power generation by monthly operation for long-term operation planning. The dam operation model was developed using the linear programming which is widely used in the optimal resources allocation problems. And the reservoir operation model can establish monthly operation plan for 1 year. Linear programming requires both object function and constraints to be linear. However, since the power generation equation is nonlinear, it is linearized using the Taylor Expansion technique. The optimization results were compared with the 2009-2018 historical data of five hydropower reservoirs. As a result, the total optimal generation is about 10~37% higher than the historical generation.

본 논문의 목적은 금강유역을 대상으로 Standardized Precipitation Index (SPI) 기상학적 가뭄지수, 농업용 저수지 가뭄지수 (Reservoir Drought Index, RDI)간의 관계를 통해 기상학적 가뭄이 농업에 미치는 상관성을 분석하는데 있다. 2014년부터 2016년까지의 강수량, 농업용 저수율 자료를 수집하여 가뭄지수를 산정하였으며, 기상학적 가뭄과 농업가뭄간의 상관성을 평가하기 위해 Pearson 상관계수와 Receiver Operation Characteristic (ROC) 분석을 실시하였다. 상관분석결과 SPI-6와 RDI의 Pearson 및 ROC 적중룰이 각각 0.606, 0.722으로 가장 높게 분석되었고 가뭄의 공간적 발생패턴을 분석하기 위해 공간분포된 SPI-6와 RDI를 중첩한 결과 2015년 8월부터 2015년 10월의 심한 가뭄 발생 시 미호천 상류 유역과 논산천 유 역에서 중복적으로 가뭄의 심도의 차이가 발생하는 것을 확인하였다. 저수지 가뭄이 발생한 지역에 대한 저수지의 제원을 이 용하여 분석을 수행한 결과, RDI 가뭄이 크게 나타난 지역은 유역배율이 작은 저수지들이 많이 모여 있는 지역일수록 극심 한 가뭄을 겪는 것으로 분석되어, 유역배율에 따라 저수지의 농업가뭄 대응능력에 차이가 있음을 확인하였다.

The purpose of this study is to analyze the relationship between SPI (Standardized Precipitation Index) meteorological drought and RDI (Reservoir Drought Index) agricultural drought for Geum river basin. Drought Indices was calculated by collecting data of precipitation and agricultural reservoir water storage rate from 2014 to 2016. To evaluated the correlation between meteorological and agricultural drought, the Pearson correlation and the Receiver Operation Characteristic (ROC) analysis were conducted to evaluate the correlation between meteorological and agricultural droughts. The SPI-6 and RDI showed the highest relationship with Pearson coefficient 0.606 and ROC hit rates 0.722 respectively, and the spatial occurrence patterns of drought using overlapped SPI-6 and RDI, the big differences between the 2 indices were occurred in the upstream areas of Miho stream and Nonsan stream from August to October 2015. The analysis using reservoirs specifications for areas where reservoir droughts occurred was conducted, and the areas showing severe drought of RDI were the reservoir areas having relatively small value of basin magnifying power (BMP). This means that a reservoir has the reaction capability for agricultural drought mainly depending on the reservoir BMP.

최근 연속적인 호우사상으로 인해 홍수가 발생하고 있으며, 이로 인한 재산 및 인명피해가 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 연속 적인 호우사상 발생 사례를 바탕으로 거대강우 시나리오와 거대홍수를 정의하였다. 경안천 유역의 100년 빈도 확률강우사상이 연속적 으로 발생한다는 가정하에 거대강우 시나리오를 생성하였으며, 거대홍수량을 산정하기 위하여 SSARR(Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation)모형을 이용하였다. 또한, 보다 합리적인 유출해석을 수행하기 위하여 SCE_UA기법을 통해 매개변수를 추정하 고, SSR(Sum of Squared of Residual)과 첨두유량 모의에 유리한 WSSR(Weighted Sum of Squared of Residual)의 목적함수를 이용 하여 모형의 보정 및 검증을 수행하였다. 이를 통해 적합성 검토를 수행하였다. 그 결과, 경안천 유역의 100년 빈도 강우사상의 연속발 생으로 인한 거대홍수량은 4,802m3/s로 산정되었고, 경안천하천정비기본계획(2011)에서 산정한 100년 빈도 단일 강우사상에 의한 홍 수량은 3,810m3/s으로 산정되었다. 따라서 거대홍수량이 단일 호우사상에 의한 홍수량 보다 약 992m3/s 만큼 증가하는 것으로 확인되 었으며, 이는 향후 거대홍수를 고려할 경우, 경안천 유역의 치수방어대책 수립시 참고자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

In recent years, flood due to the consecutive storm events have been occurred and property damage and casualties are in increasing trend. This study calls the consecutively occurred storm events as a mega rainfall scenario and the discharge by the scenario is defined as a mega flood discharge. A mega rainfall scenario was created on the assumption that 100-year frequency rainfall events were consecutively occurred in the Gyeongancheon stream basin. The SSARR (Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) model was used to estimate the mega flood discharge using the scenario in the basin. In addition, in order to perform more reasonable runoff analysis, the parameters were estimated using the SCE_UA algorithm. Also, the calibration and verification were performed using the objective functions of the weighted sum of squared of residual(WSSR), which is advantageous for the peak discharge simulation and sum of squared of residual(SSR). As a result, the mega flood discharge due to the continuous occurrence of 100-year frequency rainfall events in the Gyeongan Stream Basin was estimated to be 4,802m3/s, and the flood discharge due to the 100-year frequency single rainfall event estimated by “the Master Plan for the Gyeongancheon Stream Improvement” (2011) was 3,810m3/s. Therefore, the mega flood discharge was found to increase about 992m3/s more than the single flood event. The results of this study can be used as a basic data for Comprehensive Flood Control Plan of the Gyeongan Stream basin.

SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형 내 MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation) 유출인자의 계수 및 지 수는 각각 11.8과 0.56으로 토지이용별 토양유실 산정에 동일하게 적용되는 문제점이 있다.이는 결과적으로 토양유실량을 과 대 또는 과소 평가할 수 있으며, 결과적으로 우심지역 선별과 저감 대책에 따른 효율 평가에 문제를 발생시킬 수 있다. 그러 나 아직까지 토지이용별 MUSLE 유출인자에 대한 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 이루어진 바 없다. 따라서 국내 유역을 대상으로 토양유실 발생 및 거동을 정확하게 예측하기 위해서는 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 가아천 유역을 대상으로 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수를 산정하고, SWAT 모형 내 적용에 따른 토양유실 및 유사유출 발생량 차이를 비교 분석하였다. 본 연구에서 산정된 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수는 국내 고랭지 유역에서의 토양유실 발생 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 분석되었다. 또한 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수 적용에 따라 유역에서의 토양유실 및 유사유출 발생량 값은 큰 차이를 보이는 것으로 분석되었다. 따라서 국내 유역을 대상으로 기존에 미국에서 개발된 MUSLE를 적용하기 위해서는 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수에 대한 충분한 수정·보완 과정이 중요시되어야 할 것으로 판단된다. 향후 본 연구의 결 과는 비점오염원관리지역 내 토양유실 우심지역 선별과 토양유실 저감 대책 수립 및 평가를 위한 기초자료로 활용될 수 있으리라 판단된다.

The coefficient and exponent of the MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation) runoff factor in the SWAT(Soil and Water Assessment Tool) model are 11.8 and 0.56 respectively, which are equally applied to the estimation of soil erosion regardless of land use. they could derive overestimation or underestimation of soil erosion, which can cause problems in the selection of soil erosion-vulnerable area and evaluation of reduction management. However, there are no studies about the estimation of coefficients and exponent for the MUSLE runoff factor by land use and their applicability to the SWAT model. Thus, in order to predict soil erosion and sediment behavior accurately through SWAT model, it is necessary to estimate the coefficient and exponent of the MUSLE runoff factor by land use and evaluate its applicability. In this study, the coefficient and exponent of MUSLE runoff factor by land use were estimated for Gaa-cheon Watershed, and the differences in soil erosion and sediment from SWAT model were analyzed. The coefficient and exponent of runoff factor estimated by this study well reflected the characteristics of soil erosion in domestic highland watershed. Therefore, in order to apply the MUSLE which developed based on observed data of US agricultural basin to the domestic watershed, it is considered that a sufficient modification and supplementation process for the coefficient and exponent of the MUSLE runoff factor depending on land use is necessary. The results of this study can be used as a basic data for selecting soil erosion vulnerable area in the non-point source management areas and establishing and evaluating soil erosion reduction management.

다목적댐은 생·공용수를 공급하고, 하천유지유량을 방류하는 등 하천관리에 있어 매우 중요한 역할을 한다. 하지만, 최근 발 생하고 있는 기상이변은 댐 공급량의 시공간적 변화를 야기하여 댐 용수공급의 취약성이 증대되고 있는 실정이다. 본 연구에 서는 기후변화에 따른 국내 6개 다목적댐들의 미래 유입량의 변화를 평가하였다. 평가를 위해, 고해상도 앙상블 기후변화 시 나리오를 이용하였으며, 준분포형 강우-유출모형을 통해 댐 유입량을 산정하였다. 평가 결과, 모든 댐과 모든 시나리오에서 홍수량이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 하지만, 갈수량의 경우 태백산맥에서 발원되는 소양강댐, 충주댐, 안동댐은 크게 감소하는 것으로 나타났으나, 합천댐은 증가하는 것으로 나타났으며, 대청댐과 섬진강댐은 변화가 거의 없었다. 하지만 합천 댐을 제외한 나머지 댐들 모두 갈수량의 범위가 더욱 넓어지고, 갈수량의 최소값은 감소하는 등 기후변화는 댐의 공급능력에 부정적인 영향을 미칠 것으로 분석되었다. 따라서 기후변화를 고려한 극한 물부족 발생 시 대응할 수 있는 물관리 정책수립이 요구된다.

Multi-purpose dams in Korea play a very important role in water management such as supplying water for living, industrial water, and discharging instream flow requirement to maintain the functions of river. However, the vulnerability of dam water supply has been increased due to extreme weather events that are possible linked to climate change. This study attempts to project the future dam inflow of six multi-purpose dams by using dynamically downscaled climate change scenarios with high resolution. It is found that the high flows are remarkably increased under global warming, regardless of basins and climate models. In contrast, the low flows for Soyangang dam, Chungju dam, and Andong dam that dam inflow are originated from Taebaek mountains are significantly decreased. On the other hand, while the low flow of Hapcheon dam is shown to increase, those of Daecheong and Sumjingang dams have little changes. But, the low flows for future period have wide ranges and the minimum value of low flows are decreased for all dams except for Hapcheon dam. Therefore, it is necessary to establish new water management policy that can respond to extreme water shortages considering climate change.

도시공원은 지구온난화와 대기오염을 줄여주고 열섬현상을 완화시켜주는 중추적인 역학을 하고 있다. 그러나 도시공원 일몰 제에 따른 2020년 7월 이후 도시공원 제한이 일부 해제될 예정이다. 이에 따라 정부와 지자체는 공원부지 확보와 더불어 생 태공원 조성 등 공원 활성화를 위한 노력을 기울이고 있다. 그러나 도시공원 주변에 건설되고 있는 고층건축물에 의해 발생 하는 빌딩풍은 보행자에게 불쾌감을 유발할 수 있고, 생태공원에 서식하고 있는 동·식물의 생태계를 위협할 수 있다. 우리나 라의 풍환경 평가에 대한 기준은 명확하게 제안된 바가 없으며, 관련 연구 또한 찾아보기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 국외 풍환경 평가기준 및 관련 연구를 검토하여, 풍환경 평가 기준의 중요 인자를 도출하고, 국내 기상관측자료를 이용한 풍환경 평가에 적용 가능성을 검토하였다.

City parks play an important role in reducing the air pollution and mitigating the city heat island effect caused by global warming. However, from July 2020, restricted parks over 20-year will be partially lifted due to sunset regulation on parks. As a result, the government and local governments have been making efforts to revitalize parks, such as creating ecological parks and securing park sites. However, building winds generated by high-rise buildings constructed around ecological parks in the city may cause discomfort to pedestrians and threaten the ecosystems of plants and animal that live in ecological parks. There are no clearly proposed as standards for wind environment assessment in Korea, but also it has been rarely studied on pedestrian wind environment. In this study, wind environment studies have been reviewed to find the important parameters related to wind environment assessment. Further, wind climate analysis using wind data obtained by Seoul meterological station was performed to examine the possibility of applicability of the wind environment assessment on the city ecological parks.

본 연구는 2018년에 발생한 폭염 및 한파 발생 기간을 대상으로 습지의 지면온도 완화효과를 평가하기 위해 위성관측 지표 면 온도(Land Surface Temperature, LST)와 지상 관측 기온 자료를 활용해 토지 이용별 특성 분석을 실시하였다. 폭염 기간 에는 폭염주의보 발령 기준인 최고기온 33℃ 이상인 지역, 한파 기간은 한파주의보 발령 기준인 최저기온 –12℃ 이하의 지 역을 대상으로 하였다. 위성 자료로는 Terra/Aqua Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 Daytime, Nighttime LST 자료, 지상 관측 기온 자료로는 전국 86개소의 종관기상관측장비(Automated Surface Observing System, ASOS) 지점에 대한 최고 및 최저 자료를 수집하여 데이터베이스를 구축하였다. 분석 결과, 한파 기간을 대상으로 하였을 때 산림의 지면온도의 평균이 –12.7℃로 가장 높았으며, 그 뒤로 밭과 습지가 각각 –12.9℃와 –13.0℃로 나타나 평균이 가장 낮은 도시의 –14.4℃에 비해 1.4℃ 더 높았다. 폭염 기간에도 도시지역의 평균이 34.6℃로 가장 높았고 습지는 33.0℃로 도 시지역과 - 1.6℃의 차이를 보여 습지의 지면온도 완화효과를 확인하였다. 습지는 기간에 따라 차이는 있으나 지면온도의 완화 기능을 발휘하였고, 원격탐사 영상을 이용한 확인이 가능하였다.

This study analyzed the surface temperature mitigation effect of wetlands during cold waves (below –12℃ from January to February) and heat waves (above 33℃ from July to August) in 2018. We used Terra/Aqua Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Daytime and Nighttime Land Surface Temperature (LST) product, and the maximum and minimum air temperature observed at 86 stations of Korea Meteorological Administration (KMA). For the cold wave analysis, the LST of Terra MODIS nighttime was the highest at forest area with –12.7℃, followed by upland crop and wetland areas of –12.9℃ and –13.0℃ respectively. The urban area showed the lowest value of –14.4℃. During the heat wave, the urban area was the highest with + 34.6℃ in Aqua MODIS LST daytime. The wetland area was + 33.0℃ showing - 1.6℃ decrease comparing with urban area.

본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법으로 제방홍수취약성지수를 제안하였고 제방홍수취약성 지수를 산정하는데 있어 필요한 인자를 적용하는 방법에 대하여 알아보고자 한다. 이를 위해 먼저 대상 제방의 계획홍수위를 적용하여 제방의 안전율을 분석하였고, 제방의 인자들로는 여유고, 둑마루폭, 제방단면의 비, 활동안전율, 턱(소단)의 길이, 침윤선 길이 비, 한계유속으로 7가지의 인자들을 바탕으로 제방홍수취약성지수를 산출하였다. 이를 활용하여 제방의 취약성 분석을 실시하고 분석결과를 제방홍수취약성지수(Levee Flood Vulnerability Index, LFVI) 값을 이용하여 1～7등급으로 나 누어 제방의 취약성을 평가하였다.

In this study, we propose a new method for evaluating the vulnerability to flooding river levee. The purpose of this study is to examine how to apply the factors necessary to calculate the proposed levee flood index. To do this, the safety flood level was analyzed by applying the planned flood level. The levee flood vulnerabilities index was calculated based on seven factors such as freeboard, levee crown section, levee section ratio, safety factor, raised spot length, Seepage line change degree, and critical velocity. The Levee Flood Vulnerability Index(LFVI) of the levee developed in this study was used to levee vulnerability analysis. The results of the analysis were divided into 1 to 7 grades using Levee Flood Vulnerability Index(LFVI).

우리나라는 가상수의 수입 의존도가 높은 국가에 속하여 국가 차원에서 물위기와 식량위기가 우려되고 있다. 이에 따라 최근에 국내에서는 자연환경 및 사회경제 요인을 고려한 가상수 및 물발자국 산정 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 그러나 아 직까지는 국내의 연구실적이 부족하여 산정방법 및 비교분석은 국외의 선행연구 결과에 크게 의존하고 있다. 2014년 이후에 는 국내 농·축산물의 산정결과가 본격적으로 발표되어 국내의 가상수 및 물발자국의 결과를 국내 선행연구와 상호 비교하는 연구가 많아지고 있다. 본 연구는 국내 물발자국 산정 연구의 인용관계를 파악하기 위하여 국내 농·축산물 물발자국 산정연 구의 연구동향을 파악하였다. 이를 위하여 국내 연구자들이 최근 10년 동안 국내·외에서 발표한 물발자국 산정 관련 문헌을 중심으로 국외 및 국내 연구자들의 연구결과를 분석하였다. 그 결과 국내 물발자국 산정 연구의 문헌 간 인용관계를 파악하 여 인용관계도를 작성하였다. 본 연구의 부록에 수록한 가상수 및 물발자국 관련 국내 연구자의 연구실적 모음은 향후 국내 에서 가상수 및 물발자국 산정에 관련되는 연구를 수행하려는 연구자에게 국내·의 연구동향에 대한 다양한 정보를 제공할 것 이다. 또한 국가 차원에서 효과적인 수자원관리를 위한 국가전략의 수립에 방향성을 제시할 것으로 기대된다.

South Korea is a nation highly reliant on virtual water imports, which raises concerns of water crisis and food crisis at the national level. Virtual water and water footprint studies that consider the environment, social, and economic issues have been consistently addressed. However, there is a lack of Korean research, so the calculation method and comparison analysis are greatly dependent on foreign research results. The calculation results for Korean domestic agricultural products have been released in earnest since 2014. Thus, there has been an increase in comparison studies using domestic virtual water and water footprint results. This study identified the Korean agricultural and livestock water footprint research direction to determine the citation relationship trends. Domestic and foreign research results were analyzed from Korean water footprint related literature from the past 10 years. Therefore, a citation relationship diagram was formed from the literature analysis results. Virtual water and water footprint related research performance are provided in the appendix so researchers can utilize the various information related to this field in the future. In addition, national strategy policy making is expected to be presented for effective water resources management.

기후변화에 대한 기존 댐의 수문학적 안전성을 평가하고 적응방안을 마련하는 것은 장기적인 물공급과 관리 측면에서 중요 하다. 국내 주요 댐은 ‘시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법’에 따른 주기적인 점검과 유지보수를 통해 안전을 확보하도 록 하고 있다. 특히 정밀안전진단을 수행할 경우에는 가능최대강수량(PMP)을 이용한 수문학적 안전성을 평가하고 위험에 대비하도록 하고 있다. 본 연구에서는 기후변화가 댐의 수문학적 안전성에 미치는 영향을 평가하기 위해 RCP4.5와 RCP8.5 온실가스 배출시나리오에 기반해 산정한 미래 가능최대강수량(PMP)을 이용하였다. 분석기간은 2011년∼2040년, 2041년∼ 2070년, 2071년∼2100년으로 선정하였다. 국내 4개 댐(A, B, C, I)을 대상으로 가능최대홍수량(PMF)에 대해 평가한 결과 RCP 시나리오와 분석기간에 따라 다소 차이는 있으나 기후변화가 3개 댐(A, B, I)의 월류 위험성을 증가시킬 것으로 나타났 다. 이 결과는 기존 댐의 기후변화 적응을 위해서는 비구조적 대책과 더불어 장기적인 구조적 대책 마련도 필요함을 시사하였다.

Assessing the hydrological safety of existing dams against climate change and providing appropriate adaptation measures are important in terms of sustainable water supply and management. Korean major dams ensure their safety through periodic inspections and maintenance according to ‘Special Act on the safety control and maintenance of establishments’. Especially when performing a full safety examination, principal engineer must assess the hydrological safety and prepare for potential risks. This study employed future probable maximum precipitation (PMP) estimated using outputs of regional climate models based on RCP4.5 and RCP8.5 greenhouse-gas emission scenarios to assess climate change impact on existing dam’s future hydrological safety. The analysis period was selected from 2011 to 2040, from 2041 to 2070, and from 2071 to 2100. Evaluating the potential risk based on the future probable maximum flood (PMF) for four major dams (A, B, C, I) showed that climate change could induce increasing the overflow risk on three dams (A, B, I), although there are small differences depending on the RCP scenarios and the analysis periods. Our results suggested that dam managers should consider both non-structural measures and structural measures to adapt to the expected climate change.