ANN을 활용한 유역유출 변화에 따른 합천댐 저수지 수질영향 분석

조부건,정우석,이종문,김영도 한국습지학회 2022 한국습지학회지 Vol.24 No.1

기후변화는 예측할 수 없는 변동성이 매우 커지고 있다. 이로인해 생태계, 인류의 생활, 수문학적 순환 등 다양한 시스템에 변화를 가져오고 있다. 특히 최근 예측할 수 없는 기후변화로 인해 극한가뭄 및 집중호우가 자주 발생하며 그로인해 1차적 재해가 아닌 침수, 퇴사로 인한 수질오염을 유발하는 복합적인 수자원재해가 발생하고 있다. 유역모델로SWAT를 이용하여 장래 유출량 및 오염부하량을 분석하고 기후시나리오는 기상청 표준 시나리오(HadGEM3-RA)의RCP4.5 기후시나리오를 정상성 분위사상법을 적용하여 분석하였다. 기후시나리오와 유역모델의 연계모의로 유출량및 오염부하량 분석을 수행하였고 연계모형의 적용 및 검증과 기후변화에 따른 미래 수질 변화 분석 결과를 최종적으로제시하였다. 본 연구에서는 인공신경망을 이용하여 기후변화 시나리오를 모의하여 저수지 수질모형인 W2모델을 통한댐 저수지의 변화와 인공신경망에서의 수온과 탁도의 결과를 비교하였다. 본 연구의 결과로 신경망모형의 장점인 비선형성 및 간편성을 기후변화를 적용한 합천댐 저수지에서의 수온과 탁도 예측에 적용 가능성을 제시하고자 한다.

기상자료와의 연계분석을 통한 수질환경에 대한 가뭄영향 연구 – 감천중권역을 대상으로

조부건,이상웅,김영도,이주헌 한국수자원학회 2023 한국수자원학회논문집 Vol.56 No.11

최근 이상기후의 증가로 강우강도가 높아지고 가뭄시기가 지속되는 현상이 나타나고 있다. 이러한 환경의 변화는 가뭄 현상의 장기화, 실시간 인지의 어려움이 있다. 일반적으로 가뭄은 강수량, 무강우지속일수 등 으로 판단할수 있다. 가뭄의 영향을 판단하는데 있어 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄으로 구분되어 가뭄지수를 활용한 평가가 이루어지고 있으나 환경가뭄 평가에 대해서는 미비한 실정이다. 수질오염총량제를 통해 관리되어지고 있는 하천 수질은 이러한 가뭄의 영향을 대비하는데 취약한 부분이 있다. 본 연구에서는 가뭄이 하천 수질에 미치는 영향을 파악하고 가뭄의 지속이 수질에 미치는 가뭄영향을 정량화 하고자한다. 무강우일수, 누적강수량이 하천 수질에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 하천의 수질을 평가하는데 활용되는 부하지속곡선(Load Duration Curve, LDC)를 활용하여 특정 시기에 발생하는 수질오염을 평가하였다. 감천중권역에서는 무강우일수가 14일 이상 지속되는 경우 중권역 목표수질을 초과하는 경우가 60%이상으로 나타났다. 누적강우량은 28일을 기준으로 설정하였을때 연간 평균강수량의 3%인 32.1 mm 이하인 경우에 하천에서의 수질변화가 나타났다. 감천 중권역에서는 무강우일수 14일, 28일간 누적강우량이 32.1 mm 이하를 기준으로 기상학적 영향이 목표수질 초과에 영향을 미친다고 판단하였다. 본 연구의 결과를 통해 가뭄영향을 정량화하고 향후 환경가뭄에서의 수질환경 가뭄지수 개발에 기여하고자 한다. Recently, due to the increase in abnormal climate, rainfall intensity is increasing and drought periods are continuing. These environmental changes lead to prolonged drought conditions and difficulties in real-time recognition. In general, drought can be judged by the amount of precipitation and the number of days without rainfall. In determining the impact of drought, it is divided into meteorological drought, agricultural drought, and hydrological drought and evaluation is made using the drought index, but environmental drought evaluation is insufficient. The river water quality managed through the total water pollution cap system is vulnerable to the effects of such drought. In this study, we aim to determine the drought impact on river water quality and quantify the impact of prolonged drought on water quality. The impact of rain-free days and accumulated precipitation on river water quality was quantitatively evaluated. The Load Duration Curve (LDC), which is used to evaluate the water quality of rivers, was used to evaluate water pollution occurring at specific times. It has been observed that when the number of consecutive rainless days exceeds 14 days, the target water quality in the mid-basin is exceeded in over 60% of cases. The cumulative rainfall is set at 28 days as the criteria, with an annual average rainfall of 3%, which is 32.1 mm or less. It has been noted that changes in water quality in rivers occur when there are 14 or more rainless days and the cumulative rainfall over 28 days is 32.1 mm or less in the Gamcheon Mid-basin. Based on the results of this study, it aims to quantify the drought impact and contribute to the development of a drought water quality index for future environmental droughts.

데이터 분석을 통한 범주형 조류 예측방안 연구

조부건(Jo, Bu Geon),김영도(Kim, Young Do) 대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10

앞·뒤 걷기 운동이 초등학생의 거북목 증후군에 미치는 영향

조부건(Jo, Bu-Gun),류종식(Ryu, Jong-Sik),김종근(Kim, Jong-Geun) 한국체육과학회 2020 한국체육과학회지 Vol.29 No.2

The purpose of this study was implement a forward walking and a backward walking exercise program among elementary school students who manifest the turtle neck syndrome. In this study, students whose cervical gravity line on an X-ray imaging has a discrepancy over 10mm and whose angle of cervical curvature is below 35 degrees were diagnosed as the turtle neck syndrome. Among them, this study selected 17 students who expressed voluntary intention and agreed to participate in this study. After dividing the participants into a forward walking group(n=8) and a backward walking group(n=9), walking exercise was performed five times a week for eight weeks. For this study, cervical gravity line and cervical curvature were measured and analyzed based on the X-ray images before and after the exercise program. The results of the study are as follows. 1. With regards to the change in cervical gravity line, the forward walking group did not demonstrate any changes while the backward walking group demonstrated an effect on the turtle neck syndrome by reducing the distance. 2. With regards to the change in angle of cervical curvature, both the forward walking group and the backward walking group demonstrated an effect on the turtle neck syndrome by increasing the angle. 3. Between the forward walking group and the backward walking group, no changes were observed in cervical gravity line and angle of cervical curvature. These study findings appear to show a positive effect of walking exercise on the turtle neck syndrome; however, there was no difference between the forward walking group and the backward walking group. Nevertheless, it is premature to determine that there is no difference in effect between the forward walking and the backward walking group based on this study.

데이터 분석을 통한 범주형 조류 예측방안 연구

대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10

HSPF 및 QUAL-MEV를 이용한 가뭄이 수질에 미치는 영향 분석

이상웅,조부건,김영도,이주헌 한국수자원학회 2023 한국수자원학회논문집 Vol.56 No.6

Drought, which has been increasing in frequency and magnitude due to recent abnormal weather events, poses severe challenges in various sectors. To address this issue, it is important to develop technologies for drought monitoring, forecasting, and response in order to implement effective measures and safeguard the ecological health of aquatic systems during water scarcity caused by drought. This study aimed to predict water quality fluctuations during drought periods by integrating the watershed model HSPF and the water quality model QUAL-MEV. The researchers examined the SPI and RCP 4.5 scenarios, and analyzed water quality changes based on flow rates by simulating them using the HSPF and QUAL-MEV models. The study found a strong correlation between water flow and water quality during the low flow. However, the relationship between precipitation and water quality was deemed insignificant. Moreover, the flow rate and SPI6 exhibited different trends. It was observed that the relationship with the mid- to long-term drought index was not significant when predicting changes in water quality influenced by drought. Therefore, to accurately assess the impact of drought on water quality, it is necessary to employ a short-term drought index and develop an evaluation method that considers fluctuations in flow. 최근 이상기후 현상으로 발생빈도 및 규모가 증가한 가뭄은 다양한 분야에서 극심한 문제를 유발하여 가뭄에 의한 물부족 발생 시 수생태 건강성 확보를 위한 합리적인 대응 방안을 마련하기 위해 가뭄 감시, 전망 및 대응기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 유역모델 HSPF와 수질모델 QUAL-MEV를 연계하여 가뭄 기간 물 부족 상태가 수문 순환을 통해 변동되는 수질을 예측하였다. SPI, RCP 4.5 시나리오를 검토하고 HSPF 및 QUAL-MEV를 활용하여 유량변동에 따른 수질변화를 모의하여 유량변동에 따른 수질 변화를 분석하였다. 갈수기 유량과 수질의 관계는 높으나 강수량과 수질의 관계는 미비한 것으로 나타났다. 유량 및 SPI6는 상이한 경향이 나타나 가뭄의 영향으로 변화되는 수질 예측시 중장기 가뭄지수와 관계는 미비한 것으로 나타났다. 가뭄에 의한 수질 영향을 평가하기 위해 단기간의 가뭄지수 활용 및 유량 변동에 따른 평가방안 마련이 필요한 것으로 사료된다.

국내유역의 수질지수 적합성 평가

이상웅,조부건,김영도,Lee, Sangung,Jo, Bugeon,Kim, Young Do 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.5

지류 하천은 본류에 비해 수질 변동성이 심하므로, 지류하천에 대한 효과적인 수질관리를 위해서 단일 수질 항목에 의한 평가보다 다항목의 영향을 고려한 종합적인 평가 방법이 도입되고 있으나 유역 특성이 고려되지 못하는 한계가 발생한다. 본 연구에서는 한탄강 중권역을 도시화율 및 가축분뇨 발생량, 산업폐수 배출량으로 도시 유역과 비도시 유역을 분류하고 수질 특성 분석 및 CCME WQI, RTWQI, NSFWQI 산정을 통해 유역 특성별 수질지수의 적합성을 평가하고자 한다. 수질지수 산정시 사용되는 수질항목이 수질지수 결과에 미치는 영향을 파악하고자 요인분석을 활용하였다. 요인분석 결과, CCME WQI와 TC, FC의 관계가 도출되었으며, 도시 유역에서 RTWQI와 DO, SS, 비도시 유역에서 NSFWQI와 FC의 관계가 나타났다. 하천생활환경기준 항목인 BOD, T-P 등급과 수질지수 비교를 통해 적합성을 평가하였을 때 도시 유역에서는 수질지수의 적합성이 낮은 것으로 나타났으며, 비도시 유역에서 RTWQI를 활용한 종합적인 수질 평가가 가능한 것으로 해석되었다.

의사결정나무를 이용한 낙동강 본류 구간의 남조류 발생특성 연구

정우석,조부건,김영도,김성은 한국습지학회 2019 한국습지학회지 Vol.21 No.4

The occurrence of cyanobacteria causes problems such as oxygen depletion and increase of organic matter in the water body due to mass prosperity and death. Each year, Algae bloom warning System is issued due to the effects of summer heat and drought. It is necessary to quantitatively characterize the occurrence of cyanobacteria for proactive green algae management in the main Nakdong river. In this study, we analyzed the major influencing factors on cyanobacteria bloom using visualization and correlation analysis. A decision tree, a machine learning method, was used to quantitatively analyze the conditions of cyanobacteria according to the influence factors. In all the weirs, meteorological factors, temperature and SPI drought index, were significantly correlated with cyanobacterial cell number. Increasing the number of days of heat wave and drought block the mixing of water in the water body and the stratification phenomenon to promote the development of cyanobacteria. In the long term, it is necessary to proactively manage cyanobacteria considering the meteorological impacts. 남조류의 대발생은 대량 번성 및 사멸에 따라 수체 내 산소 고갈 및 유기물 증가와 같은 문제를 야기하고 있다. 매년 여름철폭염 및 가뭄의 영향으로 조류대경보가 발령되고 있으며, 낙동강 본류 구간의 선제적 녹조관리를 위해 남조류 발생특성을 정량적으로 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 시각화 분석 및 상관관계 분석을 이용한 남조류 발생 주요 영향인자 분석과더불어 머신러닝 기법인 의사결정나무를 이용하여 영향인자에 따른 남조류 발생조건을 정량적으로 분석하였다. 8개 보 모든지점에서 기상학적 요인인 기온과 SPI 가뭄지수는 남조류 세포수와 유의한 상관관계 특성을 보였다. 이는 폭염일수 증가 및가뭄에 따른 수체 내 물의 혼합 차단 및 성층현상이 지속되어 남조류 발생을 촉진시키는 것으로 보여지며, 장기적으로 기상학적 영향을 고려한 남조류 발생의 선제적 관리도 필요할 것으로 판단된다.

도시하천 친수평가를 위한 친수활동 종합지수 산정기술 개발

권재현,김영도,조부건,이수정 대한토목학회 2022 대한토목학회 학술대회 Vol.2022 No.10

가뭄지수를 활용한 가뭄조건별 수질 영향 분석

이상웅(Lee, Sang Ung),조부건(Jo, Bu Geon),김영도(Kim, Young Do) 대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10