최근 지구온난화와 기후변화로 인하여 강우 패턴이 변하고 그로인해 국지성 호우로 인한 홍수 피해가 늘고 있다. 특히, 본 연구대상지역인 도암댐 유역 같은 경우, 독특한 지질 구조와 토지 이용으로 인하여 다량의 탁수유발물질이 발생하여 비점오염원 관리지역으로 지정되었다. 즉, 다른 지역에 비하여 강우시 침식에 따른 자연적인 토양 유실이 활발하게 일어나는 곳으로 유역의 토양, 지형 및 피복조건 등의 특성이 유실에 적합한 조건으로 형성되어 왔다. 댐 상류유역에 위치한 고랭지밭 등에서 우기시 다량의 토사가 유입되고 있는 지역으로 강우시 탁도가 급속히 증가하고 호수내 탁도를 급격히 증가시키고 수력발전을 위해 강릉남대천으로 방류되는 물로 인해 하류하천의 수질 악화로 이어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 기후변화에 따른 댐 유역의 유출 및 수질 변화를 예측하기 위하여 IPCC에서 제공하는 A1B 시나리오의 4개의 RCM 기후변수(강우, 최고온도, 최저온도, 습도)를 다중인공신경망(Multisite Artificial Neural Network Downscaling Model) 기법을 통하여 지역별 상세수문시나리오를 생산하였다. SWAT 모형을 이용하여 6년(2002~2004, 2006~2008) 동안의 일변 유출량 및 월별 수질(SS, T-N, T-P) 자료를 이용하여 모형의 보정 및 검증을 실시한 후, 예측된 기상 시나리오에 대해 2100년까지의 미래 수문학적 거동 변화 및 하천수질 변화를 전망하였다. 또한, 토지이용변화에 대한 5가지 시나리오 Partial Change of Forest to Urban(PCFU), Partial Change of Forest to Bare field(PCFB), Partial Change of Forest to Grassland(PCFG), Partial Change of Forest to Upland Crop(PCFUp), and Partial Change of Forest to Agriculture(PCFA)를 산정하여 기후변화와 토지이용변화를 고려한 유출 및 수질변화를 예측하였다.

본 연구에서는 장기간 지표유출량을 산출할 수 있는 SMI 기법(Soil moisture index model)의 적용성이 탐색된다. 장기간의 직접유출량을 산출하는 문제는 강우유출수 관리, 비점오염원 관리, 유역환경관리 등에서 매우 중요한 사안이다. 현재 장기간 강우유출수 모의를 위하여 우리나라에서 가장 널리 이용되는 방법은 유출계수법과 NRCS-CN방법이다. 하지만 유출계수법은 강수의 차단 및 유수의 저류효과를 고려할 수 없을 뿐 아니라 토양특성을 고려될 수 없다는 문제가 있으며 NRCS-CN방법은 선행강수량과 토지이용상태 및 토양특성을 고려될 수 있는 진보된 방법이나 기본적으로 강우사상별로 적용되도록 개발되었기 때문에 유역의 토양의 연속적인 토양함수조건을 고려하지 못하는 문제가 있다. SMI 기법은 이러한 연속적인 토양함수조건을 고려하여 장기간의 연속적인 강우유출량을 모의하기 위하여 개발되었다. 장기간 관측 자료가 있는 우리나라 6개 댐 상류 유역을 대상으로 SMI 기법의 매개변수를 추정할 수 있었으며, NRCS-CN 방법을 이용한 장기간 지표유출량 산정 결과와 비교하였을 때, SMI 기법의 지표유출량이 NRCS-CN 방법보다 현실성 있는 결과로 산출되었으며 강수량에 조금 더 민감함을 확인 할 수 있었다.

도시화가 급속히 진행되고 있는 도시유역의 불투수면적 증가로 인한 물관련 피해를 줄이기 위해 유출량 저감에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 도시유역의 강우-유출에 관한 관측 및 예측 연구가 많이 이루어지고 있는 것에 반해 유역 유출량에 가장 큰 영향을 미치는 침투성을 기준으로 분석한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 온천천 유역을 대상으로 SWAT 모형을 시뮬레이션 하여 얻은 수문학적반응단위별로 산정된 CN값으로 침투성 맵을 작성하였고, 작성한 맵을 바탕으로 LID 적정 설치 유역을 선정하여 SWMM 모형을 이용해 온천천 유역 단기 강우사상에 대해 시뮬레이션 하여 유출량의 변동을 확인하였다. 각각의 시나리오는 침투성 맵을 기준으로 선정된 소유역의 토지피복 상태와 LID 설치 유무에 대해 유출량, 침투량, 첨두유량, 유출계수를 분석하였는데, LID 요소기술로는 토지피복에 따라 주택지에 옥상녹화를 설치하였고, 도로에 투수성포장을 설치하였다. 온천천 유역 단기 강우사상으로 시뮬레이션 한 결과, 각각의 소유역에 대한 유출량, 첨두유량, 유출계수는 감소하였고 침투량은 증가하여 LID 요소기술 설치시 물순환에 대한 이점을 확인하였다.

본 연구에서는 함안군 군북면 소포리 일원에 있는 00부대 이전사업지구에 설치된 레인가든의 특성을 실험을 통해 확인하고, 레인가든의 침투 및 유출을 모의할 수 있는 1차원 모형을 제안하였다. 구축된 모형을 이용하여 설치 후 및 과거 10년간의 강우자료를 이용하여 모의 평가를 수행하였다. 아울러 연 최대치 호우사상에 대한 적용 평가를 통해 레인가든이 상쇄시킬 수 있는 불투수면적의 규모를 추정해 보았다. 본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 변수위 실험 방법을 적용하여 추정한 레인가든의 투수계수는 0.0188 m/hr인 것으로 나타났다. 결정된 투수계수는 관측된 침투량 및 유출량을 잘 재현하는 것으로 확인되었다. (2) 레인가든의 침투 및 유출을 모의할 수 있는 1차원 모형을 제시하였다. 이 모형을 이용하여 과거 10년의 강우 자료를 이용한 침투모의를 수행하였다. 그 결과 지붕 전체 면적을 사용하는 경우 총 373회의 유출이 발생하는 것으로 확인되었고, 침투량의 비율은 약 90.38%로 나타났다. (3) 지난 10년간의 연최대치 호우사상에 대해 동일한 방법으로 침투모의를 수행하였다. 계산된 침투량과 유출량을 고려하여 CN 값을 역으로 추정한 결과, 총 10개의 연최대 호우사상에 대해 계산한 CN 값의 평균은 약 50 정도로 나타났다. (4) 개발 전 대상 지역의 CN 값이 75정도인 점을 감안하면, 본 연구에서 검토한 레인가든은 그 표면적의 30배 정도에 해당하는 불투수면적을 상쇄할 수 있는 침투성능을 가지고 있는 것으로 나타났다.

유역내 홍수관리를 위한 타당한 설계홍수량의 결정은 기본적이고 중요한 사항이다. 홍수량 산정방법은 크게 계측유역의 홍수량 관측 자료로부터 결정하는 직접적인 방법과 미계측유역에서 수문모형의 이용에 의한 간접적인 방법으로 구분된다. Clark모형은 국내 미계측 유역에서 홍수량 산정 방법에 널리 적용되어 왔다. Clark 모형에서 적용되는 수문모형의 매개변수는 강우-유출 관측 자료에 의하여 보정되어야 하지만 관측자료의 부족으로 말미암아 실무에서는 경험적인 수치를 적용하는 것이 보편화되어 왔다. 유역의 도달시간과 밀접한 관련성이 있는 Clark 모형의 저류상수는 홍수수문곡선의 형상과 첨두유량의 크기에 영향을 미친다. 본 연구에서는 강우-유출 관측 자료를 통하여 저류상수를 결정하는 몇가지 방안을 제시하고 그의 분석 결과를 검토하였다. 강우-유출 사상은 안성천 유역과 임진강 유역에서 국토해양부 한강홍수통제소에서 운영하고 있는 강우 및 유량관측소로부터 수집하였다. 홍수량 산정 수문모형을 활용하여 저류상수의 민감도 분석을 실시하였으며 강우-유출 관측자료를 통하여 저류상수의 결정 방안을 제시하였다. 이에 관한 결과와 Clark 단위도 이론을 근거로 한 순간단위도 및 단위도와의표준제곱근오차의 산정을 통하여 제시된 저류상수 산정 방법의 타당성을 판단코자 하였다.

본 연구에서는 LID(Low Impact Development : 저영향개발) 시설의 우수유출저감 효과를 검증하기위한 모델 선정 및 모델링 기법 정립을 목적으로 XP-Drainage와 XP-SWMM을 적용하여 비교·검토하였다. 최근 도시의 외연적 확산으로 불투수지역이 증가하고 있으며, 중앙집중식 빗물처리시설에 의해 우수가 배제되고 있어 이상기후로 인한 집중호수 발생 시 도시유역에서 우수배제가 원활히 이루어지지 않고 있다. 그로인해 도시홍수, 비점오염원 유입으로 인한 하천 및 지하수 오염, 지하수·하천 건천화 등 다양한 환경문제를 야기하고 있으며, 도시 물순환 체계에 영향을 미치고 있는 실정이다. LID 시설은 기존의 빗물관리방식의 대안으로 도입된 사전 예방적 분산형 빗물관리기법으로 미국의 PGDER(Prince George's County, Maryland Department of Environmental Resources)에서 시작되었다. LID는 기존 우수 유출 관리에 적용되었던 방식이 아닌 녹색 공간 확보, 자연형 공간 조성, 자연상태의 수문순환 기능 유지 등을 활용한 개발 대상지에서의 우수유출 및 비점오염원의 영향을 최소화할 수 있는 기술이다. 현재 환경부는 개발사업에 대해 LID 적용을 의무화하는 방안을 추진 중이며, 이에 따라 LID 시설의 우수유출저감 효과를 사전에 분석하여 우리나라의 실정에 맞는 LID 시설의 도입 및 설치가 필요하다. XP-Drainage 모델은 기존에 개발된 LID 시설이 적용 가능한 모델 중 가장 적용성이 높고 다양한 LID 시설을 구축 및 유출·수질모의가 가능한 것으로 알려져 있어 우리나라의 특수한 여건을 반영한 LID 시설 유출해석 위한 기본모형으로 도입 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 이상기후로 인해 급격하게 도시홍수피해가 빈번하게 발생하고 있고, 그로 인해 인명 및 재산피해가 급증하고 있다. 본 연구는 RCP 기후변화 시나리오에 따른 강우량을 가산1 빗물펌프장 유역에 적용하여 강우-유출 해석을 하였다. RCP 기후변화 시나리오 2.6, 4.5, 6.0, 8.5에 따라 2100년까지 예측된 강우량 자료의 일단위에서 시간단위로의 시간 상세화기법(Downscaling) 중 하나인 인공신경망이론을 적용하여 시간 단위 자료로 변환하였다. 이후에 매개변수 최적화된 SWMM을 사용하여 가산1 빗물펌프장 유역의 우수관망을 통해 강우-유출모의를 하고, 이에 대해 기후변화가 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후에 정부나 지자체에서 향후 정책을 결정하는데 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 강우레이더강우자료의 수문학적 적용성을 평가하기 위하여 지상강우자료와 강우레이더자료를 준분포형 수문모형인 SWAT모형에 강우입력자료로 이용하여 낙동강 감천 유역에 대한 일유출모의를 수행하였다. 강우레이더자료는 단일편파레이더변수(Z)를 이용한 강우자료(RZ)와 이중편파레이더변수(Z,ZDR,KDP)를 이용한 강우자료(RKDP)두 가지 형태로 생성하였다. 분석기간은 2010년부터 2013년 7월까지로 각각 보정기간(2010년), 검증기간(2011년), 모의기간(2012년~2013년 7월)으로 구분하여 모의를 수행하였다. 10분단위의 지상강우자료와 2.5분 단위의 강우레이더자료를 SWAT모형에 입력자료로 활용하기 위하여 일강우자료로 변환하여 강우량을 비교한 결과 6월~9월(집중호우 및 태풍이 발생하는 우기)에는 강우발생특성을 잘 반영하고 있으나, 10월~5월(겨울 및 건기)에는 레이더관측강우가 과대추정하는 경향를 보여주었다. 그리고 지상강우자료와 강우레이더자료가 SWAT 모형의 일유출량에 미치는 영향에 대해 분석결과 지상강우자료가 강우레이더자료보다 유출특성을 더 잘 반영하였고, 레이더강우자료에서는 RKDP가 RZ보다 더 나은 결과를 나타냈다. 그러나 강우레이더강우자료의 활용에 앞서 보정과 실시간 알고리즘 적용 등 정확도 확보가 우선되어야 할 것으로 판단된다.

최근 국내에는 불규칙한 강우로 인해 수자원관리가 어려워 집중호우와 돌발홍수로 인한 피해가 급증하고 있는 상황이다. 이러한 피해를 최소화하기 위해 홍수 예경보 시스템구축을 위한 실시간 모니터링이나 강우-유출 모의 실험장치를 이용하여 모의 강우 적용 시 발생하는 유출량을 분석하여 그 대안을 찾고자 한다. 기존의 강우-유출 모의실험장치는 규모와 유지관리비용 측면에서 부담이 되는 실정이라 본 연구에서는 강우-유출 모의실험장치의 장단점을 보완한 소형강우모의장치의 설계와 개발 및 활용을 통해 인공강우 분사에 의한 시료의 포화와 지표 및 지하수 유출을 관측하였으며, TDR-300로 측정된 시료의 함수비는 강우강도를 112mm/hr로 설정하여 측정했고 실험 전, 후 차이를 비교 했을 때 모래의 경우 20.87% 증가하였고, 흙은 2.32% 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 물수지방정식으로 분석한 결과 총 유입량이 28891.5 cm3였고 모래의 경우 지표유출량이 발생하지 않았으며 침투량은 26941.5 cm3, 함수량은 1950 cm3 로 산정되었고 흙의 경우 지표유출량이 22080 cm3였고, 침투량과 함수량은 각각 3480 cm3, 3331.5 cm3 였다. 이를 통해 소형강우모의장치의 효용성을 평가하였다.

경제성장을 위한 도시화 및 불투수면의 증가는 자연적인 물순환 체계를 변화시켰으며, 강우시 첨두유량 증가, 발생 시간 단축, 지하 침투량 감소 및 지표수 유출량 증가 등의 수문학적 문제 발생의 원인이 되고 있다. 이에 환경부에서는 기존의 한정된 수자원을 더욱 효율적으로 관리하고 이용하고자 LID/GSI 기법을 통한 강우유출수 관리 방법을 도입하였다. 지붕유출수의 경우, 오염물질 농도가 도로 및 주차장에 비하여 낮게 나타나기 때문에 LID 시설을 통한 처리 후 저류 및 지하 침투를 통한 자연적인 물순환 체계의 재현 혹은 조경, 청소 용수 등으로 이용이 가능할 것으로 판단된다. 따라서, 본 연구에서는 지붕유출수 관리를 위한 LID 시설의 운영 및 처리효율 평가를 통하여 도시내 물순환 체계 구축과 물의 재이용을 도모하고자 수행하였다. 본 연구를 수행하기 위한 LID시설은 침투화분으로서 공주대학교 천안캠퍼스내 조경공간에 설치하였다. 침투화분의 규모는 1.6×1.5(A×D, m2×m)이며, 시설은 강우시 지붕유출수가 직접 유입되는 자갈부와 식생이 식재된 토양층(상부)으로 나뉘어져있으며, 하부에는 모래와 자갈이 충진 되어있다. 시설 하단에는 시설로 유입된 강우유출수를 지하로 침투시키기 위한 지름 10 cm의 침투구멍이 존재한다. 모니터링은 포장지역의 강우유출수 특성을 고려한 수질모니터링 방법으로 수행되었으며 채취된 시료는 입자상물질, 유기물질, 영양염류 및 중금속(Total Pb, Total Cu, Total Zn) 항목에 대하여 수질오염공정시험법에 의해 분석을 실시하였다. 모니터링 및 수질 분석 결과를 토대로 시설 적용 전과 후의 수문학적, 환경적 분석을 수행하였다. 시설의 효율 평가를 위한 강우시 모니터링은 2013년 11월부터 2014년 9월까지 총 12회가 수행되었다. 모니터링이 수행된 대부분의 강우사상은 10 mm 이하의 소규모 강우로 평균 강우량은 8.8±6.7 mm로 나타났다. 침투화분 설치 후의 수문학적 분석 결과, 침투화분을 통하여 지붕유출수의 유출을 약 3시간 정도 지체 시키는 것으로 나타났으며 시설로 유입된 양의 최소 17%에서 최대 100%, 평균적으로 79% 정도 시설 내 저류 및 침투를 통한 유출시간 지체와 유출량 저감 효과를 보였다. 수질시료 분석결과를 토대로 모니터링 기간 동안 집수구역에서 발생된 오염물질의 처리효율을 분석한 결과, 입자상 물질의 경우 평균적으로 76%, 유기물질의 경우 94%, 영양염류는 86~96% 및 중금속의 경우 93% 처리되는 것으로 나타났다.

최근 기후변화에 따른 강수패턴 및 국지적 집중호우 발생은 하수관거 확충과 같은 전통적 홍수관리 대책의 한계를 드러내고 있다. 극한 호우에 효율적으로 대처하기 위해선 폭우관련 방재시설의 정비·확충과 함께 방재시설 설계빈도 이상의 폭우 시 노면유출수를 효과적으로 저감하고 관리할 수 있는 방안이 강구되어야 한다. 이러한 전방위적인 노력의 일환으로 본 연구는 도시지역 내 산재해고 있는 공공시설을 효율적으로 활용하는 방안을 제시하고자 한다. 우선 현재 공공시설을 대지규모와 건폐율을 기준으로 6개 유형으로 유형화한 후 각 유형별 공간구성요소를 파악하였다. 이후 현재 개발된 빗물유출저감시설을 침투와 저류기능 중심으로 분류하고 앞서 파악된 유형별 공간구성요소에 도입 가능한 세부시설을 제시하였다. 이렇게 제시된 각 세부시설의 최종 도입 적합여부를 공공시설의 입지특성을 고려하여 선정된 빗물유출 관리목표 하에서 다시금 판단함으로써 본 연구는 공공시설 내 빗물유출 저감시설 도입을 위한 의사결정에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

유사발생 잠재성 및 토양침식으로 인한 유사발생 위험성이 높은 것으로 평가된 내성천유역을 대상으로 강우-유출-토양침식-유사이송으로 이어지는 유역단위의 분포형 모형을 구축하였으며 유출과 유사농도 모의 결과에 주요한 영향을 미치는 조도계수 및 투수계수의 민감도 분석을 실시하였다. 모의결과, 내성천유역의 토지 피복이 숲인 지역의 조도계수를 0.4에서 0.45로 변경하여 지표수 유출 유속을 감소시킴으로써 향석 지점에서의 유출곡선에 미치는 영향을 분석하였으나 유출수문곡선의 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며 평균 유사농도 값과 유사농도의 범위에 있어서도 모의 결과가 근소하게 증가하나 유의한 변화는 없는 것으로 나타났다. 투수계수에 대한 민감도 분석 결과, 투수계수 값을 저감 시킬수록 총 유출량 및 첨두 유출량은 점차 증가하는 것으로 나타났다. 유사농도 모의의 경우에도 투수계수를 저감시킬수록 모든 지점에서 평균 유사농도 및 유량에 따른 유사농도 범위가 증가하였으며, 향석 지점의 경우 투수계수를 50% 저감하였을 때 유사 농도 모의 값이 유량-유사량 관계식에 의해 계산된 값과 가장 근사한 것으로 나타났다.

나노물질의 사용은 계속 증가하는 추세이며, 이로 인해 나노물질이 환경 내에서 미치는 영향에 대한 관심이 많아지고 있다. 다양한 나노물질들 중 탄소나노튜브(Carbon nanotubes, CNTs)는 반도체, 배터리, 스포츠용품 등 다양하게 활용되고 있는 대표적인 탄소계 나노물질로, 현재로서는 특별한 배출 기준이 없는 실정이다. 탄소나노튜브는 분산되어 자연계로 유출될 수 있으며, 특히 대부분이 매립으로 최종 처분될 가능성이 높아 매립지내 유출가능성에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 주상실험(Column test)을 통해 매립지 점토차수층에서의 유출을 모사하여 탄소나노튜브의 거동을 연구하였다. 점토차수층은 수도권매립지에서 사용하고 있는 원지반토를 이용하였다. 다짐시험을 통해 원지반토의 최적함 수율을 구한 후, 이를 컬럼 내부에 3 cm 깊이로 다짐하여 점토차수층을 모사하였다. 탄소나노튜브를 이용하여 주상실험을 진행하기 이전에 증류수를 이용해 컬럼을 안정화하였으며, 안정화된 후의 투수계수는 7.95×10-7 cm/sec로 매립지 점토차수층 기준인 10-7 cm/sec이하보다는 다소 높은 값이었다. 탄소나노튜브는 2.5-3 mg/L의 농도로 제조된 분산액을 이용하였으며, 탄소나노튜브의 농도 측정에는 UV-vis (Optizen 2120UV, Mecasys)를 이용하였다. 추가적으로 pH의 변화에 따른 탄소나노튜브의 유출영향을 분석하기 위해 분산액의 pH를 5-8의 중성범위로 조절하여 약 10 PV (pore volume)의 분산액을 통과시키면서 유출되는 탄소나노튜브의 농도를 측정하였다. 8일(10 pore volume에 해당)동안 진행된 실험에서 점토차수층을 통해 파과(breakthrough)된 다중벽 탄소나노튜브는 관찰되지 않았으며, 본 실험의 pH 조절 범위 내에서는 다중벽 탄소나노튜브의 파과가 관찰되지 않았다. 실험이 종료된 후 컬럼을 해체하여 점토차수층 시료를 관찰한 결과, 탄소나노튜브가 차수층 상부에 누적되어 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 탄소나노튜브가 점토차수층을 통과하지 못하였으나, 점토차수층에서의 나노물질 차단을 정확히 검증하기 위해서는 유기물의 존재, 나노물질의 형태 등에 따른 유출 여부 연구가 추가적으로 필요할 것으로 생각된다.

본 연구에서는 합천댐, 회천 유역에 대하여 비슬산 이중편파 레이더를 이용하여 유역평균강우량을 각각 추정하여 지상 우량계의 강우량과 비교한 후 분포형 유출모형인 Vflo 모형을 사용하여 유출을 모의하였다. 유역평균 강우량 분석 결과 이중편파 레이더 변수를 사용한 결과 첨두우량 및 전체 강우량 값이 지상우량계 값과 근접하게 산정되었고, Vflo 분포형 모형을 사용한 유출모의 분석 결과 또한 이중편파 레이더 변수를 사용한 유출모의가 실제 유출량에 근접하였다. 이는 이중편파 레이더를 사용한 강우추정 및 유출모의가 기존의 수평반사도만을 사용한 단일편파 레이더보다 정확성을 높일 수 있는 방법이라고 판단된다.

최근 기후변화에 의한 기상이변이 발생하고 국지적 집중호우로 인한 홍수피해가 심각하게 증가하고 있다. 이러한 피해를 경감하기 위한 방법으로 정확한 홍수유출량 예측을 통한 홍수예경보 구축이 필요시 된다. 정확한 홍수유출량 예측을 위해 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 본 연구에서는 정확한 홍수유출량을 산정하기 위한 강우-유출모형을 이용한 입력자료의 해상도에 따른 불확실성을 감소시키기 위해 강우격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였다. 분포형 강우-유출 모형인 GRM 모형을 이용하여 내성천 및 감천 유역을 대상으로 이벤트를 산정하여 홍수유출 모의 및 검증을 실시하였다. GRM 모형 구성을 위한 입력자료(강우, DEM, 토지이용도, 토양도)의 해상도 격자크기는 500m 격자크기를 기본으로 각각 1 km, 2 km, 5 km, 10 km, 12 km 격자크기의 지형자료를 사용하여 유출모의를 실시하고 유출량 변화를 모의하였다. 입력자료별 모의결과로 DEM의 분석결과는 모든 시험유역에서 공통적으로 DEM의 격자크기가 증가할수록 첨두유량과 총유출량이 일정하게 감소하는 경향을 나타내고 있다. 나머지 입력자료로 토지이용 및 토양도에 격자크기에 따른 모의결과는 DEM과는 상반되게 일정한 경향성을 나타나지 않는 것으로 분석되었다. 특히 일정한 경향성이 나타나는 DEM의 분석결과는 DEM의 격자크기가 증가할수록 수평거리가 증가하여 경사도는 감소하는 특징으로 인해 나타나는 결과인 것으로 판단된다.

We investigated the spatiotemporal variations of dissolved inorganic nutrients along a saline gradient to estimate nutrient fluxes in the Seomjin River estuary during dry (March 2005, March 2006, March 2007, and March 2008) and rainy seasons (August 2005, July 2006, July 2007, and July 2008). Dissolved inorganic nitrogen concentrations were similar in the endmembers of freshwater for the rainy and dry seasons. In contrast, the concentrations of dissolved inorganic phosphate and silicate in the rainy season were approximately 2-3 times higher than those in the dry season. River discharge was approximately 10 times higher in the rainy season (212 m3 sec-1) than in the dry season (21 m3 sec-1). The fluxes of dissolved inorganic nitrogen, phosphate, and silicate were 2.91, 0.004, and 2.51 tons day-1 in the dry season and 7.45, 0.421, and 30.5 tons day-1 in the rainy season, respectively. Although the range of nutrient concentrations were similar to previous results from investigations in the Seomjin River estuary, the nutrient fluxes were differed according to river discharge for different survey periods.

일월탄광에는 산화조, SAPS, 소택지의 3단계 자연정화시설이 설치되어 있으며 갱내수를 모아 정화한 후 주변 하천으로 유출시키고 있다. 일월탄광 갱내수의 pH 값은 계절에 관계없이 2.28-2.42로 낮은값을 나타내지만 산화조를 거치는 동안 pH 값은 6.17-6.53 급격하게 증가한다. 정화시설에 의한 정화효율은 SO4, Mg, Al, Ca, Mn은 각각 약 50%, 40%, 100%, 24%, 59%이다. 갱내수의 Fe는 아주 낮은값(1.06-1.09 ㎎/ℓ)이지만 정화시설을 거치는 동안 100%의 제거효율을 나타낸다. 이와 같이 일월탄광에 설치한 정화시설은 pH 상승과 Fe와 Al의 제거 효율은 높지만 SO4, Mg, Ca, Mn 등은 60% 이하로 상대적으로 낮다. 따라서 이러한 이온을 제거하기 위해서는 다른 정화기술을 적용해야 할 것으로 판단된다. pH 2.28-2.42 범위인 갱내수가 유입되는 정화시설 바닥에 침전되는 침전물은 슈워트마나이트이며(Fe8O8(OH)6SO4), pH 5.83-5.96인 침출수에서는 2-line 페리하이드라이트(2-line Fe2O3⋅0.5H2O)가 침전된다.

최근 도시화 및 기후변화에 의한 홍수피해의 증가로 인하여 이에 대응하는 방안으로 저영향개발(LID) 요소기술에 관하여 다양하게 개발이 되고 있다. 하지만 이러한 요소기술에 대한 효율을 검증할 수 있는 표준화된 검증방법 및 기기는 부재한 실정이다. 본 연구에서는 LID 기법에 대한 물순환의 효율성 검증이 가능한 강우-유출 모의장치를 개발하였다. 소유역 내 강우가 균등하게 분사될 수 있도록 강우공간분포실험 및 유입유량-유효우량 관계 실험을 통하여 강우를 검증하고 유입되는 강우와 이로 인해 발생되는 침투 및 지표유출 관계 실험을 실시하였다. 그 결과 노즐의 종류에 따른 적정유량범위와 RPM의 관계를 정리하였으며 강우-유출 모의장치를 이용한 실험을 통해 투수면과 불투수면에서의 강우 시의 수문학적 물순환(지표유출, 중간유출, 침투량)의 관계를 정량적으로 검증하였다.

일괄형1) 수문모형(Lumped Model)을 활용한 홍수 유출자료의 공간확장에 영향을 미치는 강우-유출모형의 초기조건과 입력자료의 영향에 대해 연구하였다. 강우-유출모형의 초기조건으로는 기저유량 정보의 모형모의에 대한 영향과 저류함수법의 포화우량(Rsa)의 공간분포에 대한 분석을 실시하였으며, 강우-유출모형의 입력자료로서 강우정보의 영향을 자료의 유무에 관련한 과거자료의 조건을 중심으로 그 영향을 분석하였다. 이를 위해 충주댐유역을 선정하였으며, 충주댐 유역을 대규모유역으로 정하고 이를 기준으로 3개 중규모유역과 22개의 소유역으로 구분하였다. 영월1, 충주댐, 영월2의 수위관측소를 70년대 수문자료 유무에 따라 중심 수위관측소로 선정하였으며 이들을 개별적 중심축으로 삼고 1993년부터 2009년까지 30개의 홍수사상을 이용해 홍수유출자료 확장의 특성을 분석하였다. 관측유출을 직접유출과 기저유출로 분류하고 산정된 기저유출을 강우-유출모의에적용하였다. 기저유출의 적용 유무조건하에서 세 곳의 수위관측소를 중심으로각각의 자료 확장성을 파악하였다. 기저유출을 고려한 모델 모의시 Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) 값은 모델 모의 만족범위를 넘어서는 사상이 10% 이상 증가되었다. 강우에 대한초기유출의양을 결정하는포화우량(Rsa)의 분포는 세 곳수위관측소의 유량값을 중심으로중권역의 포화우량(Rsa)을 최적화 하는 경우, 중권역의 최적화된포화우량(Rsa) 값은 큰차이를보이지않으며포화우량(Rsa) 분포가강우사상과 유출량의크기분포에큰 영향을 받지 않았다. 홍수 유출자료의강수자료 영향은 30개의 홍수사상 자료에서 자료의 이상치를제외한 17개홍수사상을 이용해 검증하였으며 강우자료가 많아질수록 오차 범위가 줄어듦을 보였다. 하지만, 전체 홍수사상의 규모에 비해 그 영향이 크지 않는 것으로 파악되었다.