국내 토지이용별 MUSLE 유출인자의 계수 및 지수 적용을 통한 토양유실 발생 및 거동 분석

이서로 ( Lee Seoro ),이관재 ( Lee Gwanjae ),양동석 ( Yang Dongseok ),최유진 ( Choi Yujin ),박운지 ( Park Woonji ),장원석 ( Jang Won Seok ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형 내 MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation) 유출인자의 계수 및 지수는 각각 11.8과 0.56으로 토지이용별 토양유실 산정에 동일하게 적용되는 문제점이 있다. 이는 결과적으로 토양유실량을 과대 또는 과소평가할 수 있으며, 결과적으로 우심지역 선별과 저감 대책에 따른 효율 평가에 문제를 발생시킬 수 있다. 그러나 아직까지 토지이용별 MUSLE 유출인자에 대한 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 이루어진바 없다. 국내 유역을 대상으로 토양유실 발생 및 거동을 정확하게 예측하기 위해서는 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 필요하다. 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 토지이용별유출인자의 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 결과는 비점오염원관리지역 내 토양유실 우심지역 선별과 토양유실 저감 대책 수립 및 평가를 위한 기초자료로 활용될 수 있으리라 판단된다.

국내 유역 특성을 고려한 기온-수온 비선형 회귀식의 도출 및 적용성 평가

이현구 ( Lee Hyeongu ),이관재 ( Lee Gwanjae ),이서로 ( Lee Seoro ),이지민 ( Lee Jimin ),임경재 ( Lim Kyoungjae ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

과거부터 온실가스는 기후변화에 많은 영향을 주었으며, Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)에 따르면 지난 1세기 반 동안 전 세계 평균 기온은 약 1℃가 상승하였다. 온실가스축적에 따라 평균기온은 21세기 중반에서 21세기 말까지 1~3℃가 증가할 것으로 예측되며 이러한 기온의 상승은 하천 수온에 영향을 준다. 그리고 하천의 수온 변화는 수중에서 온도에 민감한 생화학적 반응의 변화를 유발하여 수질변화에 영향을 미친다. 효과적인 수자원의 관리를 위해서는 수질변화를 정확하게 모의하는 것이 중요하며, 이를 위해서 기온과 수온 사이의 명확한 관계 정립이 선행되어야 한다. Soil and Water Assessment Tool(SWAT)은 유역단위 모형으로 유출, 유사, 영양염류 등의 발생 및 거동을 모의할 수 있다. SWAT은 회귀식을 통해 기온을 사용하여 수온을 산정하고 수온은 질소, 인, CBOD 등의 산정에 사용된다. 그러나 SWAT에 적용된 회귀식은 미국을 대상으로 도출된 회귀식이므로 한국에 적용하기에 한계가 있다. 따라서 본 연구의 목적은 실측 기온자료와 수온자료를 사용하여 국내 유역 특성을 반영한 회귀식을 도출하고 SWAT의 기존 회귀식과 비교하여 평가하는 것이다.

L-THIA 시단위 유량-수질 예측 시스템 개발

이관재 ( Gwanjae Lee ),이서로 ( Seoro Lee ),최용훈 ( Yong Hun Choi ),김종건 ( Dong Seok Shin ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ) 한국농공학회 2022 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2022 No.-

기후변화 및 도시화에 따른 강우 패턴의 변화는 수문 변화를 야기시키며, 이에 따른 영향을 평가하고 예측하기 위해서는 수문학적 모델을 통해 정량화하는 과정이 필요하다. 그러나 기존에 개발되어 사용되고 있는 대부분의 수문학적 모델은 해외에서 개발되어 국내 유역 특성을 반영하지 못하는 한계가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해서 L-THIA ACN-WQ 2016과 2018 모델이 개발되어 적용성이 평가된 바 있다. 하지만 L-THIA ACN-WQ 모델의 경우 시단위 유량 및 수질 모의가 불가능한 한계점이 있다. 소규모 유역이나 도시화된 지역에서는 하루에 여러 번의 강우 이벤트가 발생하거나 단기간에 많은 양의 강우가 발생하는 경우가 많기 때문에, 이러한 강우-유출을 평가하기 위해서는 시단위 모의가 필요하다. 본 연구에서는 시단위 유량-수질 모의가 가능한 L-THIA sub-daily WQ 모델을 개발하였으며, 갑천 유역과 복하천 유역에서 적용성을 평가하였다. L-THIA sub-daily WQ 모델은 SCS-CN 방법과 Green-Ampt 방법을 함께 고려할 수 있도록 개발하였으며, 국내의 토지이용 및 강우 특성을 고려할 수 있도록 점근 CN과 강우 계급별 EMC를 활용하였다. 갑천 유역과 복하천 유역에서 시단위 유량 예측 결과 R2는 0.61∼0.69, NSE는 0.61∼0.65, PBIAS는 -4.0∼-7.3으로 모의된 시단위 유량이 자연현상을 잘 모의하는 것으로 나타났으며, 수질 예측 결과 T-P와 SS가 자연현상을 잘 모의하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서 개발된 L-THIA sub-daily WQ 모델은 점오염원을 포함하고 있는 도시유역에서 비점오염원에 평가에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

금강산댐 건설로 인한 하류유역 유량감소에 따른 영향 연구

이관재 ( Gwanjae Lee ),이혜원 ( Hye Won Lee ),이용석 ( Yong Seok Lee ),최정현 ( Jung Hyun Choi ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ),김종건 ( Jonggun Kim ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

In Korea, the North Han River is composed of about 43.4 % of the inflows to the Paldang Lake (main drinking water source), which is the Transboundary River between South Korea and North Korea. The river can be divided into the upstream and downstream basins by Demilitarized Zone (DMZ). The Kumgangsan Dam (constructed in 2012) is located in the upstream basin of North Han River (in North Korea) and other five dams are located in the downstream basin (in South Korea). The Transboundary River between South and North Korea is causing various problems in terms of water quality and quantity because of the unilateral use of water in North Korea. The reduced flow in North Han River increases the hydraulic retention time of the reservoir, which can cause water quality degradation. Therefore, it is important to understand the effects of the decreased water quantity on water quality and algal bloom growth. Thus, this study analyzed the changes in the inflow of North Han River by the construction of Kumgangsan Dam through hydrological modeling and examined the discharge amount of Chuncheon Dam considering the flow control in the Kumgangsan Dam under the dry season scenario. This study constructed the fundamental data of the Kumgangsan Dam watershed which had no required data for hydrological analysis and calibrated the hydrological model (SWAT). Based on the results of this study, it was found that the discharge flow from the Kumgangsan Dam has a wide effect on the downstream dams located in South Korea. As shown in the results of this study, it is estimated that about 25.08 hundred million tons of annual outflow will occur in the Kumgangsan Dam from 2004 to 2012, and about 3.74 hundred million tons of water will be released annually. The inflow of downstream dam was significantly influenced by the discharge of upstream dam, and the base flow was also affected by the discharge of dams. The economic loss due to the Kumgangsan Dam construction was estimated to be only about 264 hundred million won in terms of hydropower generation. Based on these finding, watershed managements that minimize artificial activities that disturb the lake ecosystem, and upstream dam managements should be carefully considered to maintain the aquatic ecosystem for the downstream Dam watershed.

금강산댐 건설로 인한 하류 유량감소에 따른 영향 연구

이관재 ( Gwanjae Lee ),이서로 ( Seoro Lee ),최유진 ( Yujin Choi ),양동석 ( Dongseok Yang ),임경재 ( Kyoung Jae Lim ),김종건 ( Jonggun Kim ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2019 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2019 No.-

국내 유역 특성을 고려한 기온-수온 비선형 회귀식의 도출 및 적용성 평가

이현구 ( Lee Hyeongu ),이관재 ( Lee Gwanjae ),이서로 ( Lee Seoro ),이지민 ( Lee Jimin ),임경재 ( Lim Kyoungjae ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

과거부터 온실가스는 기후변화에 많은 영향을 주었으며, Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)에 따르면 지난 1세기 반 동안 전 세계 평균 기온은 약 1℃가 상승하였다. 온실가스축적에 따라 평균기온은 21세기 중반에서 21세기 말까지 1~3℃가 증가할 것으로 예측되며 이러한 기온의 상승은 하천 수온에 영향을 준다. 그리고 하천의 수온 변화는 수중에서 온도에 민감한 생화학적 반응의 변화를 유발하여 수질변화에 영향을 미친다. 효과적인 수자원의 관리를 위해서는 수질변화를 정확하게 모의하는 것이 중요하며, 이를 위해서 기온과 수온 사이의 명확한 관계 정립이 선행되어야 한다. Soil and Water Assessment Tool(SWAT)은 유역단위 모형으로 유출, 유사, 영양염류 등의 발생 및 거동을 모의할 수 있다. SWAT은 회귀식을 통해 기온을 사용하여 수온을 산정하고 수온은 질소, 인, CBOD 등의 산정에 사용된다. 그러나 SWAT에 적용된 회귀식은 미국을 대상으로 도출된 회귀식이므로 한국에 적용하기에 한계가 있다. 따라서 본 연구의 목적은 실측 기온자료와 수온자료를 사용하여 국내 유역 특성을 반영한 회귀식을 도출하고 SWAT의 기존 회귀식과 비교하여 평가하는 것이다.

국내 토지이용별 MUSLE 유출인자의 계수 및 지수 적용을 통한 토양유실 발생 및 거동 분석

이서로 ( Lee Seoro ),이관재 ( Lee Gwanjae ),양동석 ( Yang Dongseok ),최유진 ( Choi Yujin ),박운지 ( Park Woonji ),장원석 ( Jang Won Seok ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형 내 MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation) 유출인자의 계수 및 지수는 각각 11.8과 0.56으로 토지이용별 토양유실 산정에 동일하게 적용되는 문제점이 있다. 이는 결과적으로 토양유실량을 과대 또는 과소평가할 수 있으며, 결과적으로 우심지역 선별과 저감 대책에 따른 효율 평가에 문제를 발생시킬 수 있다. 그러나 아직까지 토지이용별 MUSLE 유출인자에 대한 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 이루어진바 없다. 국내 유역을 대상으로 토양유실 발생 및 거동을 정확하게 예측하기 위해서는 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 필요하다. 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 토지이용별유출인자의 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 결과는 비점오염원관리지역 내 토양유실 우심지역 선별과 토양유실 저감 대책 수립 및 평가를 위한 기초자료로 활용될 수 있으리라 판단된다.

국내 토지이용별 MUSLE 유출인자의 계수 및 지수 적용을 통한 토양유실 발생 및 거동 분석

이서로 ( Lee Seoro ),이관재 ( Lee Gwanjae ),양동석 ( Yang Dongseok ),최유진 ( Choi Yujin ),박운지 ( Park Woonji ),장원석 ( Jang Won Seok ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형 내 MUSLE(Modified Universal Soil Loss Equation) 유출인자의 계수 및 지수는 각각 11.8과 0.56으로 토지이용별 토양유실 산정에 동일하게 적용되는 문제점이 있다. 이는 결과적으로 토양유실량을 과대 또는 과소평가할 수 있으며, 결과적으로 우심지역 선별과 저감 대책에 따른 효율 평가에 문제를 발생시킬 수 있다. 그러나 아직까지 토지이용별 MUSLE 유출인자에 대한 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 이루어진바 없다. 국내 유역을 대상으로 토양유실 발생 및 거동을 정확하게 예측하기 위해서는 토지이용별 유출인자의 계수 및 지수 산정과 이에 대한 SWAT 모형 내 적용성 평가가 필요하다. 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 토지이용별유출인자의 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 결과는 비점오염원관리지역 내 토양유실 우심지역 선별과 토양유실 저감 대책 수립 및 평가를 위한 기초자료로 활용될 수 있으리라 판단된다.

유역단위 경작지별 BMPs 적용에 따른 저감효율 평가

이관재 ( Lee Gwanjae ),이서로 ( Lee Seoro ),양동석 ( Yang Dongseok ),김수홍 ( Soohong Kim ),임경재 ( Lim Kyoung Jae ),장원석 ( Jang Won Seok ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

기후변화에 따른 물 순환과정의 변화는 유역내 강우패턴 및 강우강도, 유출 특성에 큰 영향을 미친다. 유역내 강우패턴 및 강우강도 등 물 순환과정의 변화는 강우에 의한 유출과 밀접한 관련이 있는 비점오염원에 중대한 영향을 미친다. 특히, 고랭지밭에 밀집되어 있어 강우에 따른 토사로 인한 탁수가 빈번하게 문제가 되고 있는 소양호 유역은 비점오염원관리지역으로 지정되어 탁수를 저감하기 위해 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다. 이러한 노력들 중 환경부에서는 개별 경작지마다 BMPs(Best Management Practices)를 적용하여 강우에 의한 탁수를 저감하고자 하였으며, 앞으로도 지속적으로 설치할 계획에 있다. 그러나 이러한 비점오염저감시설을 적용하였을 때의 저감효율은 밭의 면적이나 경사도, 경사장 등 다양한 조건을 고려해야 하는 어려움이 있어, 이에 대한 연구는 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 이에 따라, 각 경작지에 적용된 개별 비점오염저감시설이 유역 말단에 미치는 영향에 대한 연구 역시 미비한 실정이다. 그러나 비점오염저감대책 및 계획은 유역 말단을 기준으로 하는 경우가 많고, 유량 및 수질에 대한 모니터링 자료 역시 유역 말단에 위치하기 때문에 개별 비점오염저감시설이 유역 말단에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유역단위 평가모델 중 하나인 SWAT을 이용하여 각 경작지 별로 실측 경사장 및 경사도, 개별 비점오염저감시설을 적용하였으며, 개별 비점오염저감시설이 유역말단에 미치는 영향을 평가하였다.

유역단위 경작지별 BMPs 적용에 따른 저감효율 평가

이관재 ( Gwanjae Lee ),이서로 ( Seoro Lee ),최유진 ( Yujin Choi ),양동석 ( Dongseok Yang ),임경재 ( Kyoungjae Lim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

기후변화에 따른 물 순환과정의 변화는 유역내 강우패턴 및 강우강도, 유출 특성에 큰 영향을 미친다. 유역내 강우패턴 및 강우강도 등 물 순환과정의 변화는 강우에 의한 유출과 밀접한 관련이 있는 비점오염원에 중대한 영향을 미친다. 특히, 고랭지밭에 밀집되어 있어 강우에 따른 토사로 인한 탁수가 빈번하게 문제가 되고 있는 소양호 유역은 비점오염원관리지역으로 지정되어 탁수를 저감하기 위해 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다. 이러한 노력들 중 환경부에서는 개별 경작지마다 BMPs(Best Management Practices)를 적용하여 강우에 의한 탁수를 저감하고자 하였으며, 앞으로도 지속적으로 설치할 계획에 있다. 그러나 이러한 비점오염저감시설을 적용하였을 때의 저감효율은 밭의 면적이나 경사도, 경사장 등 다양한 조건을 고려해야 하는 어려움이 있어, 이에 대한 연구는 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 이에 따라, 각 경작지에 적용된 개별 비점오염저감시설이 유역 말단에 미치는 영향에 대한 연구 역시 미비한 실정이다. 그러나 비점오염저감대책 및 계획은 유역 말단을 기준으로 하는 경우가 많고, 유량 및 수질에 대한 모니터링 자료 역시 유역 말단에 위치하기 때문에 개별 비점오염저감시설이 유역 말단에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유역단위 평가모델 중 하나인 SWAT을 이용하여 각 경작지 별로 실측 경사장 및 경사도, 개별 비점오염저감시설을 적용하였으며, 개별 비점오염저감시설이 유역말단에 미치는 영향을 평가하였다.