본 연구에서는 우리나라 56개 연구지역에 대해서 증발량 산정방법 중에 하나인 공기동력학적 방법의 적용성을 검토하였다. 이를 위해 과거 연구 자들에 의해서 제안된 공기동력학적 증발량 산정식들을 7가지 형식으로 구분하고 일반화하여 증발량 산정모델을 유도하였다. 또한, 공기동력학적 방법 적용에 필요한 기상요소자료들(풍속, 포화미흡량, 기온, 대기압)을 이용하여 4가지의 다변량 선형회귀모델을 유도하고 그 적용성을 검토하였다. 기상자료들의 자기상관의 영향을 고려하기 위해 변수들을 차분시켜 회귀분석을 실시하고 자기상관을 고려하지 않은 경우와 비교한 결과 결정 계수 값에 큰 차이가 없음을 확인하였다. 연구결과에 의하면 공기동력학적 모델이나 다변량 선형회귀모델 모두에서 산정된 월 증발량과 관측된 월 증발량 사이에 매우 높은 상관성이 있는 것으로 나타났다. 하지만 대부분의 증발량 산정모델에서 8, 9, 10, 11, 12월에 증발량을 과다 산정하고 있는 것으로 나타났다. 다변량 선형회귀모델들에 사용된 기상요소자료들은 모두 증발량 산정에 유의한 영향력이 있는 것으로 나타났으며, 특히 포화 미흡량이 가장 중요한 기상요소이며, 두 번째로는 기온, 세 번째로는 풍속, 그리고 마지막으로 대기압인 것으로 나타났다.

증발접시 증발량의 경우 저수지 증발량을 산정하는 간접적인 방법으로 유용하게 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이용할 수 있는 기상자료 가 제한적인 경우에 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 식을 제안하였다. 이를 위해서 전국 12개 지역에서 관측된 증발접시 증발 량과 비교를 통해 제안식을 유도하였다. 또한 전국 44개 지역에 대해서 본 연구에서 제안된 증발접시 증발량 산정식을 다른 기온자료에 기초한 식 들뿐만 아니라, 여러 종류의 기상자료(기온, 풍속, 습도, 일조시간)를 필요로 하는 식들과 비교하여 적용성을 파악하였다. 연구결과에 의하면 본 연 구에서 제안된 증발량 산정식들은 다른 기온자료에 기초한 식들과 비교하여 전반적으로 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 본 연구에서 제안된 증발량 산정식의 경우 우리나라 56개 연구지역 대부분에서 전반적으로 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 따라서 본 연구에서 수 정 제안된 기온자료만을 이용한 증발접시 증발량 산정식들은 우리나라에서 이용할 수 있는 기상자료가 제한적인 경우에 특히 적용성이 있는 것으 로 판단된다. 추후에는 저수지에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 바탕으로 저수지 증발량 산정을 위한 제안식들의 적용성 검토연구가 필 요하다.

본 연구에서는 일사량에 기초한 증발량 산정방법의 적용성을 검토하기 위해 기존에 연구자들에 의해서 제안된 식들을 3가지 형태의 model group (Model groups A, B, and C)으로 분류하고, 이를 우리나라 6개 지역(서울, 대전, 전주, 부산, 목포, 제주)에 적용하였다. 증발접시 증발량 자료를 이용하여 이들 model group들의 매개변수를 추정하고, 검증하였다. 또한 Penman (1948) 조합식을 적용하여 이들 model group들과 비교하였다. 연구결과에 의하면 모든 지역에서 Nash-Sutcliffe (N-S) 효율지수가 0.663 이상을 보여서 만족스러운 증발량 산정결과를 보였다. 모 형 검증과정에서 산정된 N-S 효율지수는 모든 연구지역에서 0.526이상을 보여서 역시 만족스러운 결과를 보였으나, 부산지역에서 적용된 Model groups B와 C를 제외하고는 모두 Penman (1948) 조합식보다 작은 N-S 효율지수를 보였다. 따라서 주요 기상자료 일부(풍속, 상대습도)가 부족 하거나 측정되지 않는 경우에 증발량 산정을 위해서 Penman (1948) 조합식을 대체하여 일사량자료에 기초한 증발량 산정 방법이 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

우리나라 전국 43개 기후관측지점을 대상으로 기후 건조지수 추세의 시간적(월별, 계절별, 연별) 동질성을 분석하였다. 또한 43개 기후관측지점을 9개 지역으로 구분하여 이들 각 지역과 전체 9개 지역을 대상으로 시간적 및 지역적인 기후 건조지수 추세의 동질성 유무와 추세정도를 파악하였다. 분석을 위해 43개 기후관측지점의 월별, 계절별 그리고 연별 건조지수를 강수량과 FAO Penman-Monteith식으로 계산된 잠재증발산량으로부터 산정하였다. 또한 산정된 지수를 이용하여 Mann-Kendall 추세분석을 실시하였고, 추세분석 결과(Z scores)를 이용하여 기후 건조지수 추세의 시간적 및 지역적 동질성 분석을 실시하였다. 분석결과에 의하면 9개 각 지역과 전체 9개 지역에서 기후 건조지수 추세는 시간적 및 지역적으로 동질성이 있는 것으로 나타났으나, 추세의 동질성 정도 및 추세정도는 시간적 및 지역적으로 다른 양상을 보였다.

본 연구에서는 과거 50년간(1961～2010)의 서울 기후관측지점의 월 및 연별 강수량대비 잠재증발산량의 비인 건조지수의 변화를 분석하고, 과거기간(1971～2000)의 건조지수 대비 기후변화시나리오(RCP 4.5, RCP 8.5)에 따른 미래기간별(2011～2040, 2041～2070, 2071～2100) 건조지수 변화율(%) 분석을 실시하였다. 또한 각기 다른 5개의 잠재증발산량 산정식(FAO P-M식, Penman식, Makkink식, Priestley-Taylor식, Hargreaves식)을 적용하여 잠재증발산량 산정식이 건조지수와 건조지수 변화율(%)에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과에 의하면 RCP 4.5와 8.5 모두에서 과거기간에 비해서 기후변화시나리오에 따른 미래기간에서 월별 강수량, 평균기온 그리고 잠재증발산량이 증가하였다. 또한 잠재증발산량은 겨울철이 여름철과 비교하여 과거기간 대비 미래기간에서 큰 증가를 보였으나, 건조지수는 강수량의 영향으로 잠재증발산량과 다른 양상을 보였다. 따라서 수자원관리 측면에서 미래기후변화에 따른 겨울철 증발산량의 증가에 따른 적절한 대응이 필요하다. 기후변화시나리오를 반영하여 산정된 미래기간의 월 및 연별 건조지수 값은 각기 다른 잠재증발산량 적용식에 따라서 큰 차이를 보였다. 하지만 과거기간대비 미래기간의 월 및 연별 건조지수 변화율(%) 양상은 적용된 잠재증발산량 산정식에 따라서 큰 차이가 없었다.

본 연구에서는 삽교천유역에 위치한 19개 수질관측지점의 16년간(1995～2010) 월별 용존산소(dissolved oxygen: DO)자료를 이용하여 월별 및 계절별 용존산소 추세를 분석하였다. 추세분석을 위해 Mann-Kendall 추세분석과 Sen's slope 방법을 적용하였다. 또한 삽교천 유역을 4개 구역(삽교호, 삽교천본류, 무한천 및 곡교천)으로 구분하여 카이스퀘어 동질성검정(chi-square homogeneity test)을 실시하여 각 구역의 월별, 그리고 계절별 용존산소추세의 동질성 유무를 분석하였다. 분석결과 대부분 수질관측지점의 월별, 계절별 용존산소는 증가추세를 보이거나 혹은 유의한 추세를 보이지 않았다. 또한 삽교천유역 수질관측지점들의 계절별 용존산소추세는 서로 동질성을 보인 반면에 월별 용존산소추세는 수질관측지점이 저수지에 위치한 지점의 경우 동질성을 보이지 않았다. 전반적으로 삽교천 유역 수질관측지점의 용존산소 추세는 각 수질관측지점의 위치와 계절에 따라서 다른 양상을 보였다.

본 연구에서는 지속기간별(1-, 3-, 6-, 12-, 24개월)로 가장 가뭄이 심한 해의 5월 건조현상을 지역별로 분석하기 위해 1973년부터 2006년까지 우리나라 53개 기후관측지점에서 관측된 월별 기후자료를 이용하여 FAO Penman-Monteith 기준잠재증발산량(RET)을 산정하였다. 그리고 강수량(P)에 대한 RET의 비(P/RET)를 이용하여 건조지수(aridity index)와 P/RET의 변동지수(variation index, VI)를 산정하고, 표준강수지수(standard precipitation index, SPI)와 비교하였다. 우리나라 지역별 건조현상을 파악하기 위해 53개 기후관측지점을 20개 연구지역으로 구분하여 분석하였다. 또한 지역별 건조지수의 추세분석을 위해 Mann-Kendall 추세분석, Spearman rank test 그리고 Sen's slope을 적용하였다. 분석결과에 의하면 각 지속기간별로 P/RET의 변동지수(VI)와 표준강수지수사이에 양호한 상관관계를 보였다. 또한 우리나라 전역에 걸쳐서 지속기간이 단기화 될수록 5월 기후가 더욱 건조한 것으로 나타났다. 3개월이나 6개월 지속기간의 경우 대부분 지역에서 유의하거나 혹은 유의하지 않은 수준에서 건조지수의 감소추세를 보였다. 반면에 12개월 및 24개월 지속기간의 경우 유의한 건조지수의 감소추세를 보이는 지역은 없는 것으로 나타났다.

DEM(Digital Elevation Model) 크기의 변화에 따라 특정 지역에 많은 규격의 수문 데이터가 존재할 수 있기 때문에, 어느 지역, 어느 기상 데이터에도 작동할 수 있는 수문 모형의 개발이 절실히 필요하게 되었다. 이와 같은 필요성을 설명하기 위해서 객체지향(object-oriented)적인 프로그래밍 기술을 적용한 GHISMO(Geographic and Hydrologic Information System Modeling Objects)라는 수문모형(hydrologic model)을 개발하였다. GHISMO의 가장 핵심적인 수문학적 접근방법은 저류-배출(storage-release)과 지표면 유효 강수량을 구하기 위하여 SCS curve number 방법을 사용한 것이다. 이 연구에서 수문모형의 모의실험 결과를 제공할 것이다.

최근 도심지 지역의 집중호우에 따른 우면산, 초안산 및 파주 등지의 산사태 등에서 알 수 있듯이 급경사면 붕괴에 의한 침수 피해가 증대하고 있으므로 비탈면 배수시설의 중요성이 크게 부각되고 있다. 비탈면 배수시설은 도로 비탈면에 내린 우수 및 비탈면으로 유입되는 우수(노면배수, 도로인접지 우수 등)를 배수하기 위하여 깎기부와 쌓기부 비탈면 및 비탈면 끝에 설치하여 우수를 기존배수로 또는 하천으로 배수시킨다. 비탈면 배수시설에는 측구, 도수로, 집수정, 소단 배수시설 등이 있다. 비탈면 배수시설중 도수로는 도수로 경사 및 유입 유량의 변화에 의하여 일정유량이상이 유입되면 유수가 도수로 측벽 높이 위로 튀어나가 도수로를 이탈하는 유수이탈현상이 발생한다. 이러한 유수이탈현상은 도수로가 설치된 경사사면의 세굴을 발생시켜 도수로의 붕괴 및 산사태를 유발하는 원인이므로 도수로에서의 유수 이탈현상에 대한 방지대책이 필요하다. 현재 도수로와 관련된 설계 기준은 도로설계편람(건교부, 2001)과 도로배수시설 설계 및 유지관리 지침(건교부, 2003)에 명시되어 있다. 이 설계기준에 의하면 도수로는 원칙적으로 현장타설 콘크리트로 설치하도록 되어있다. 또한 경사가 1:1보다 급한 곳과 비탈꼬리에서 1∼2m의 구간, 경사 변화점 등의 종배수구는 물이 튀어오를 우려가 있으므로 덮개를 부착하도록 명시되어 있다. 그러나 현장 조사를 실시한 결과 덮개가 설치되어 있지 않거나 덮개의 재질이나 규격, 설치위치 등이 제각각인 것으로 나타났다. 따라서 덮개 설치시 소단길이와 도수로 경사에 따른 덮개의 구체적인 설치 위치를 제시하기 위하여 수리실험 장치를 제작하고 수리실험을 수행한 결과 유량이 증가함에 따라 소단 하부에서 유수가 도수로를 이탈하는 현상이 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 유수 이탈 현상은 도수로 경사가 70°, 60°인 경우 도수로 폭에 비해 최대 약 3.2B로 나타났고, 50°, 40°인 경우에는 최대 3B정도로 나타났다. 따라서 덮개의 설치시 소단 하부로부터 3.5B 지점까지 덮개를 설치하는 경우 유수이탈 없이 유수를 유하 시킬 수 있는 것으로 판단된다.