본 연구는 충주댐 (청풍호)의 부유식 수상태양광 발전 시스템 (FPV)이 수질에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 충주댐 (청풍호) FPV는 수표면적 (97 km2)의 0.04% 를 차지 한다. FPV 설치 전후 호수 전체의 수질을 비교·분석하였다. 전체 호수의 DO, BOD, TOC 및 Chl-a는 설치 기간 후 유의한 수준 (p<0.05)에서 증가한 반면, 전기전도도는 감소하였다. 이는 동일한 비교 기간 동안 40% 증가한 강수량 으로 인해 영양염류 유입이 증가한 때문으로 판단된다. 또한 2017년 5월과 11월 FPV 중앙 직하부 (FPVC) 및 영향권 지점에서 수질 인자를 측정·비교하였다. 그 결과, FPVC와 영향권 지점의 수질 인자가 통계적으로 다르지 않았으며 (p>0.05), FPV 시설이 수질 저하를 유발하지 않음을 보여주었다. 2018년 9월부터 11월까지 5차례에 걸쳐 수온, 광도 및 식물 플랑크톤 군집도 수심별로 측정·분석하였다. 수온은 지점별로 다르지 않았으며, 광도는 FPVC에서 27~50%로 감소한 것으로 조사되었다. 대조구와 비교해보면 감소된 광도에도 불구하고 FPVC에서 조류의 출현종과 현존량이 유의미하게 다르지 않았다 (p>0.05). 그러나, 11월 초의 시료의 경우, FPVC에서 Aulacoseira 속에 속하는 부착 규조류가 우점하였으며 대조구보다 현존량이 상당히 높았다. 이는 FPV 시스템에 의한 일시적이고 국부적인 정체 수역 형성과 관계있을 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 향후 수상태양광 설치에 관한 정책수립에 필요한 기초 자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 수상태양광 시설에 대한 장기적인 수질 모니터링과 수상태양광 시설에 의한 수리동역학적 연구, 수상태양광의 설치 면적과 수질과의 상관관계 연구 등이 필요하며 이를 통해 수상태양광 활용성을 극대화 시킬 수 있을 것으로 보인다.

최근 녹조현상이 심화되면서 이를 해결하기 위한 방안으로 댐의 추가방류에 대한 필요성이 제기되고 있다. 따라서 보다 합리적인 댐 추가방류와 관련된 정책 수립을 위해서 댐의 추가방류수에 대한 경제적 가치 측정의 필요성이 제기되고 있다. 이에 본 논문에서는 녹조 저감과 수질개선을 위한 댐의 추가방류에 대한 경제적 가치를 도출하기 위하여 일반가구의 지불의사액을 분석하고자 한다. 한편 연구방법론적인 측면에서 조건부 가치측 정법(CVM)을 적용하되, 최우추정법(Maximum Likelihood Estimation)을 이용하는 기존의 CVM 연구와 달리 베이지안(Bayesian) 추정법을 적 용하였다. 본 연구는 전국의 1,000가구를 대상으로 충주댐의 추가방류를 현재보다 200% 증가시켰을 경우를 가정하여 댐 추가방류의 사회적 편익 즉, 조류저감 효과를 산정하였다. 분석결과 가구당 연간 WTP는 1,909.3원으로 이를 연간 총편익으로 계산하면 357.1억 원, 10.56원/m3이다.

본 연구에서는 충주댐 유역을 대상으로 레이더 자료를 이용하여 호우의 산지효과 특성을 분석하였다. 먼저 적절한 무강우 기간과 절단값을 결정하여 독립호우사상을 선정하였다. 이러한 독립호우사상으로부터 산지효과의 발현 여부를 판단할 주요호우 사상을 선정하였다. 또 레이더 자료를 이용하여 전체 기간과 호우중심 기간의 평균반사도를 산정하고, 산지 부근의 반사도와 평균반사도를 비교하여 반사도의 변화를 분석하였다. 아울러 본 연구에서는 호우의 특성인자를 선정하고 로지스틱 회귀분석을 수행하여 충주댐 유역 호우의 산지효과 발현 조건을 확인하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 먼저 산악 지역을 통과하는 호우의 이동선상에서의 반사도 변화를 검토한 결과 호우의 시작 지점에 비하여 산악 지역에서의 반사도가 증가한 것으로 확인되었 다. 둘째, 산지효과 발현 조건을 탐색하기 위해 로지스틱 회귀분석을 수행한 결과 충주댐 유역에서는 임계값이 호우의 이동속도 4 km/hr, 접근각도 90±5°, 강우강도 4 mm/hr인 경우에 산지효과의 발현 여부 적중률이 가장 높은 것으로 확인되었다.

본 연구에서는 멀티프랙탈 이론을 기반으로 시·공간 격자강우장 생산 모형을 충주댐 상류유역에 발생한 9개의 홍수 사상에 대하여 검증하였다. 이를 위하여 기상청의 레이더 강우자료에 대한 시공간 멀티프랙탈 특성을 분석하였으며, 로그 포아송 분포와 3차원 웨이브렛 함수 기반의 시·공간 격자 강우생산 모형을 활용하여 관측강우의 멀티프랙탈 특성을 재현하는 시·공간 가상강우장을 생산하였다. 생성된 가상강우장을 S-RAT 분포형 수문모형에 입력값으로 적용하여 유역출구에서의 반응을 관측강우 및 시공간적으로 균등한 분포를 가진 강우장에 대하여 산출된 유역출구에서의 반응과 비교하였다. 관측 강우장과 가상강우장, 관측 강우장과 저해상도 강우장에 대하여 RMSE, RRMSE, MAE, SS, 그리고 NPE, PTE 등을 이용하여 오차분석을 수행한 결과, 평균적으로 첨두홍수량은 20.03% 증가하였고, 첨두시간은 0.81% 감소하였다.

본 연구에서는 충주댐 유역을 대상으로 2002-2013년에 발생한 호우사상(6-9월)으로부터 산지효과를 파악하고자 하였으며 레이더 자료를 이용하여 그 특성을 확인하였다. 각각의 강우자료로부터 독립 호우사상을 추출하기 위해 무강우기간으로 12시간, 절단값(threshold)으로 0.5 mm를 적용하였다. 이를 근거로 산지효과가 발현된 호우사상의 특성을 파악하기 위해 유출율을 계산하였으며, 실제 발생 가능한 유출율보다 과대하게 산정된 호우사상을 선정하였다. 본 연구에서는 레이더 자료를 이용하여 호우의 이동속도, 호우방향, 강우강도 등의 특성을 파악하고, 로지스틱 회귀분석을 통해 산지효과 발현조건을 탐색하였다.

본 연구에서는 레이더 자료를 이용하여 호우의 산지효과 발현특성을 분석하고, 이와 관련된 호우의 특성인자를 선정하여 로지스틱 회귀분석을 수행하였다. 먼저, 충주댐 유역의 산지지역 부근에서 레이더 반사도가 평균반사도에 비해 5% 이상 증가된 호우사상을 산지효과가 발생한 사상으로 판단하였다. 이를 근거로 로지스틱 회귀분석을 수행하기 위해 본 연구에서는 강우강도, 호우의 이동속도, 산지와 호우가 만났을 때 형성된 접근각도를 대상 변량으로 선정하였다. 호우의 특성인자들에 대한 임계값은 강우강도의 경우, 4, 6, 8 mm/hr, 호우의 이동속도의 경우, 4, 6, 8, km/hr, 접근각도의 경우, 산지와 호우가 정면으로 만났을 때를 기준으로(90°) 산지와 호우가 이루는 각이 90±5°, 90±15°, 90±25°일 때를 고려하였다. 결과적으로 각각의 조건들로부터 결정된 로지스틱 회귀분석 결과들로부터 충주댐 유역에 대한 산지효과 발현조건을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 기후변화에 따른 충주댐 유입량을 모의하였으며 이때 발생되는 불확실성을 분석하였다. GCM별 불확실성을 고려하기 위해 IPCC AR4 A2 시나리오에 의한 4개의 GCM 강수량 결과를 추계학적 모형인 TFN 모형에 적용하였다. TFN 모형의 불확실성을 고려하기 위하여 정규분포를 따르는 100개의 잡음항을 생성하여 앙상블 유입량 시나리오를 생성하였고, 결과적으로 400개의 미래 유입량 시나리오를 제시하였다. 분석 결과 과거 30년과 비교하여 미래에는 다른 변화율을 보였으며, 모든 시나리오에서 전 기간에 걸쳐 연 유입량 증가 양상을 보였고 여름철의 유입량 증가, 봄철의 유입량 감소가 전망되었다.

본 연구에서는 비선형적 모델인 웨이블렛-인공신경망을 적용하여 충주댐 유역의 일유입량을 예측하였다. 일반적으로 시계열 자료는 경향성, 주기성 및 추계학적 성분의 선형조합으로 이루어져 있다. 그러나 이러한 자료를 통해 시계열 모형 구축 시 경향성 및 주기성은 제거되어야하는 성분이다. 따라서 수문기상자료에 포함되어있는 경향성 및 주기성과 같은 비선형 동역학적 잡음과 측정과정에서 발생하는 단순잡음을 제거시키기 위해 디노이징기법인 웨이블렛 변환을 적용하였다. 웨이블렛 변환을 적용한 자료를 입력자료로 사용한 웨이블렛-인공신경망(WANN)과 원자료를 사용한 인공신경망(ANN)을 비교하였다. 산정결과 결정계수와 선형회귀를 통한 기울기는 WANN이 ANN보다 각각 0.032, 0.0115 더 큰 값을 나타냈고, 타겟값과 예측값 사이의 오차를 나타내는 RMSE와 RRMSE는 WANN 모형이 ANN 보다 각각 37.388, 0.099 더 작은 값을 나타냈다. 따라서 본 연구에서 적용한 WANN 모형이 ANN 보다 정확한 결과를 나타내었으며, 웨이블렛 변환을 통한 디노이징 기법의 적용이 잡음이 포함되어 있는 원자료의 사용보다 더 정확한 예측을 하는 것으로 판단된다.

SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형의 적용성 검증을 위해서는 매개변수 민감도 분석 및 검·보정, 예측 불확실성 분석을 필요로 한다. 최근 SWAT 모형의 불확실성을 분석하기 위한 다양한 기법들이 개발되었는데, 본 연구는 충주댐 유역(6,581.1 km2)을 대상으로 유역출구점의 실측 일 유출량 자료(1998～2003)를 바탕으로 SWAT 모형의 유출관련 매개변수에 대한 불확실성 분석을 실시하였다. 이때 사용된 분석 기법으로는 SUFI2 (Sequential Uncertainty FItting algorithm ver.2), GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation), ParaSol (Parameter Solution) 등을 적용하였다. 이러한 기법은 모두 SWAT-CUP (SWAT-Calibration Uncertainty Program; Abbaspour et al., 2007) 모형에 탑재되어있으며, 모형의 결과로써 검·보정, 매개변수의 민감도 분석, 각종 목적 함수 및 불확실성의 범위 등이 자동으로 산출되므로 모형의 사용자가 불확실성 평가 기법의 분석 및 비교를 손쉽게 할 수 있다. 그 결과 대표적인 목적 함수인 결정 계수(R2; Legates and McCabe, 1999)와 NS (Nash and Sutcliffe, 1970) 모형 효율은 모두 0.67에서 0.92 사이의 값을 나타내어 대체적으로 모의가 잘 이루어졌음을 알 수 있었다. 그러나 불확실성의 범위를 나타내는 지표인 p-factor 및 r-factor 에서는 평가 기법 별로 그 차이가 확연하게 드러났다. 여기서 p-factor는 불확실성 범위에 실측치가 포함되는 비율이며, r-factor는 불확실성의 상대적인 범위로 각각 1과 0에 가까울수록 모의 기법의 성능이 우수함을 의미한다. 세 가지 알고리듬 중에서 SUFI2의 p-factor가 약 0.79로 가장 높게 나타났으며, ParaSol의 r-factor가 0.03으로 가장 작게 나타났다. 본 연구의 결과는 SWAT 모형을 이용한 수문 모의에서 수문분석에 따른 예측결과의 불확실성을 정량적으로 평가함으로서, 모형의 적용성 평가 및 모의결과의 신뢰성 확보에 근거자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 미래 기후변화가 충주댐 유역(6,585.1 km)의 하천수질에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 미래 기상자료는 IPCC에서 제공하는 A2, A1B, B1 배출시나리오를 포함하는 ECHAM5-OM 모형의 결과를 과거 30년(1977-2006, baseline period) 기후자료를 바탕으로 편이보정(bias correction)과 Change Factor

SWAT-K model is a modified version of the original SWAT, and is known to more accurately estimate the streamflows and pollutant loadings in Korean watersheds. In this study, its hydrological components were compared with those of HSPF in order to analyse the differences in total runoff including evapotranspiration(ET), surface flow, lateral flow and groundwater flow from the Chungju Dam watershed during 2000~2006. Averaged annual runoff with SWAT-K overestimated by 1%, and HSPF underestimated it by 3% than observed runoff. Determination coefficients(R2) for observed and simulated daily streamflows by both the models were relatively good(0.80 by SWAT-K and 0.82 by HSPF). Potential ET and actual ET by HSPF were lower in winter, but similar or higher than those by SWAT-K. And though there were some differences in lateral and groundwater flows by two models because of the differences in hydrological algorithms, the results were to be reasonable. From the results, it was suggested that we should utilize a proper model considering the characteristics of study area and purposes of the model application because the simulated results from same input data could be different with models used. Also we should develop a novel model appropriate to Korean watersheds by enhancing limitations of the existing models in the future.

본 연구에서는 기후조건, 토지이용 및 토양조건 등의 유역의 비균질성을 고려할 수 있는 SWAT 모형을 이용하여 홍수량 계산에 활용될 수 있는 유출곡선지수를 산정하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 Hawkins 등(1993)이 제시한 점근 유출곡선지수 산정법을 기반으로 하되, 실측 홍수량 시간자료를 직접 이용하지 않고 SWAT에 의한 모의 지표 유출량 일자료를 이용하는 점이 특징이다. SWAT 모형이 지표유출성분량을 산정할 수 있고 소유역 분할에 따른 공

본 연구에서는 분포형 모델링 기법인 SWAT 모형을 이용하여 유역내의 다양한 물리적 특성을 고려한 공간적인 유사량 해석을 통하여 충주댐 유역에 대한 유사 발생 특성을 살펴보았다. 먼저, SWAT 모형의 특성 및 모형내 유사량 모의방법에 대해서 검토하였으며, 대상유역에 대한 유출과 유사량 관련 보정 및 검증을 통해 유역 유사량 해석을 위한 모델링 시스템을 구축하고, 구축된 시스템을 통하여 유역 규모, 토지이용, 하도구간별, 월별 침식 및 유사량을 검토함으

본 연구는 준 분포형 장기유출모형인 SWAT모형을 이용하여 융설모의에 따른 유출 및 수문성분의 영향을 분석하고자 하는데 그 목적이 있다. 대상유역으로는 충주댐 유역을 선정하였으며 융설 매개변수를 산정하였다. 충주댐지점에서의 관측유량과 융설모의 전후의 모의유량을 비교한 결과 융설모의를 수행한 유출거동이 관측치와 유사하게 모의되었으며, 특히 3, 4월에 융설 영향이 큰 것으로 나타났다. 상류유역 2개 지점에 대해서도 유사한 결과를 보였다. 또한, 융설 모의

적설 및 융설모의를 포함하여 소양강댐과 충주댐에 대한 유출모의를 수행하였다. 사용한 모의모형은 탱크모형의 수정 형태로서 직렬 3단 탱크와 맥동 응답함수로 이루어져 있다. 매개변수의 추정에는 컴플렉스 혼합진화 (SCE-UA) 전역최적화 기법을 사용하였다. 적설 및 융설모의를 위하여 유역을 고도별로 4개 영역으로 구분하였으며 고도에 따른 기온감률은 0.6/100m로 하였다. 모의 결과 12∼2월 사이에 이 지역에 내리는 강수는 대부분 눈으로 쌓여 있다가3∼