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      • KCI등재
      • SWAT을 이용한 극한 가뭄 및 극한 홍수 사상에 따른 영산강 유역의 지하수위 거동 평가

        김용원 ( Yongwon Kim ),이지완 ( Jiwan Lee ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

        영산강은 지형적·기후적·수문학적 특성으로 댐 건설 등의 수자원시설물 적지가 많지 않으며, 수질오염으로 수자원 이용에 한계를 가지고 있어 섬진강이나 탐진강수계의 수자원에 크게 의존하고 있다. 수자원장기종합계획(2011)에 따르면 2020년에 대한 생활·공업·농업용수는 과거 최대 가뭄 발생 시 전국적으로 약 4.3억㎥의 물부족을 전망하였고, 이 중 영산강은 1.5억㎥으로 6개 권역중 물 부족량이 가장 크게 나타날 것으로 전망하였다. 특히 영산강유역은 단위면적당 지하수 이용량이 1,449.8㎥/일/ ㎢으로 지하수 의존도가 높아 기후변화에 따른 지하수 관리가 요구된다. 이에 따라 본 연구에서는 영산강유역(3,371 ㎢)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)모형과 RCP 8.5 (Representative Concentration Pathway) 기후변화 시나리오를 이용하여 미래 극한 가뭄 및 극한 홍수 사상에 따른 지하수위의 변화를 분석하고자 하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 영산강 유역을 표준단위 유역으로 구분 하였고, 기상자료와 유역 내 2개의 다기능 보 2개(승촌보, 죽산보)의 운영 자료와 국가 수자원관리 종합정보시스템(WAMIS)에서 관측 및 관리하고 있는 수문자료 및 기상자료를 수집하였고 추가로 지하수위를 분석하기 위해 국가 지하수 정보센터(GIMS)에서 관측 및 관리하는 지하수위 자료를 수집하였다. SWAT모형의 신뢰성 있는 모의를 위해 영산강 내 위치하는 다기능 보 2개의 실측 방류량을 이용하여 보 운영 모의를 하였고, 추가로 2개의 기상관측소(마륵, 남평)를 선택하여 검보정(2005∼2017)을 실시하였다. 극한 가뭄 사상과 극한 홍수사상에 대해 지하수위 변화를 모의하기 위해 선행연구에서 선별된 극한 가뭄 및 홍수시나리오를 이용하였으며 선정된 홍수 및 가뭄 시나리오에 대해 Historical(1976∼2005)과 미래(2006∼2099)기간을 설정하여 미래 극한 가뭄 및 홍수 사상에 따른 영산강 유역의 지하수위 변화를 평가하였다.

      • SWAT을 이용한 섬진강 도수유량 조절에 따른 영산강 유역의 하천 유량 및 수질 변동분석

        김용원 ( Yongwon Kim ),우소영 ( Soyoung Woo ),이지완 ( Jiwan Lee ),김성준 ( Seongjoon Kim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

        영산강 유역은 연평균 이용 가능한 수자원 총량이 약 5.7억㎥으로 우리나라 내륙 5대 권역별 연평균 이용 가능한 수자원 총량 중 가장 적은 수자원량을 보유하고 있으며 이러한 물부족으로 인하여 영산강 유역은 적은 양의 오염부하량에도 심각한 수질오염이 발생하고 있다. 실제로, 농업용 댐 및 다기능 보와 같은 수리시설물들은 영산강수계 상류에 위치하여 수질이 양호한 농업용 댐 4개의 유효저수량의 약 97%을 관개면적 34,000ha에 농업용수로 이용하고 있으며 댐 관리지침의 댐 하류 하천 의무 방류량에 따라 나머지 3%을 하천유지용수로 방류하고 있다. 이러한 이유로 영산강의 수질은 농경지의 비점오염원, 농업용수의 회귀수량 및 축산폐수, 생활하수 등으로 인하여 전국 5대강중에서 가장 나쁜 수질을 유지하고 있다. 이러한 물부족 문제와 수질오염문제를 해결하기 위해 영산강 유역은 섬진강수계인 주암댐 광역 상수원에서 취수(10만㎥/일) 하여 공급하고 있지만, 영산강과 동진강 및 남해로의 용수공급 과정에서 타 유역과의 용수배분 문제 또한 발생 하고 있다. 이에 본 연구에서는 Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모형을 이용하여 섬진강 유역에서 영산강 유역으로 공급하는 도수유량 조절하여 영산강 유역의 하천유량 및 하천수질 변동을 분석하고자 한다. 주암댐 광역상수원으로부터의 도수유량을 고려할 수 있게 모형 내 inlet 기능을 이용하여 영산강 유역을 구축하였고, 영산강 내 다기능 보 2개(승촌보, 죽산보)의 실측 보 운영 자료와 국가 수자원관리 종합 정보 시스템(WAMIS)에서 관측 및 관리하고 있는 수문, 기상 자료, 주암댐에서 영산강으로 방류하는 실측 도수유량 자료 및 수질 자료(SS, T-N, T-P)를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 수문, 수질 보정을 위해 보 운영모의를 하였으며, 보 운영자료와 수질 자료를 이용하여 모형의 검정 및 보정(2005∼2017)을 실시하였다. 모형의 검보정 이후, inlet 기능을 활용하여 실측 도수유량을 적용하여 하천유량과 하천수질의 변화를 분석하였고, 도수유량조절 시나리오를 구성하여 도수유량 조절에 따른 하천수질의 변동을 분석하였다.

      • KCI등재

        실제선로 조건에 따른 철도차량의 주행안전성 해석

        김용원(Yongwon Kim),이희성(Hi Sung Lee) 한국철도학회 2009 한국철도학회논문집 Vol.12 No.6

        기존선 속도향상 시에 주행안전성을 고려한 기존선 구간별 최대 운행가능속도에 대한 실용적인 기준 을 제시하여 기존선의 곡선부 및 완화곡선부 통과 시 속도를 향상시켜야 한다. 본 연구에서는 탈선의 위험도가 높은 곡선부 통과하는 열차의 고속향상을 도모하기 위하여 실제 선로조건인 남성현-청도 상·하행 구간에서의 곡선부 구간별 통과시 주행안전성에 미치는 영향을 살펴보았다. 곡선반경별 주행속도를 실제 선로 조건에서의 기존 속도 대비 5-20% 향상시켜 주행안전성 해석을 수행하였다. 주행안전성 해석 결과, 기존 주행속도 대비 약 15% 이하의 속도조건에서는 탈선계수와 윤중감소율이 허용기준 이내로 나타나 남성현-청도 상·하행 전 구간 내에서 속도 향상의 가능성을 확인할 수 있었다. When the railway vehicle passing through curves & transitions, the running speed must improve by proposing the practical standard about maximum running possibility speed of each section on existing line considering running safety. In this paper, when the railway vehicle passing through curves of actual track conditions (Namsunghyun-Chungdo up & down lines), the effect that has influence on running safety is examined to devise the high speed of vehicle which passing through curves which risk of derailment is high. The running safety analysis is performed that running speed by curve radius improves 5-20% compared with existing speed under actual track conditions. In result of the running safety analysis, in case the speed condition is fewer than 15% compared with existing speed, the derailment coefficient and unloading ratio are within acceptable level. so we could confirm possibility of speed improvement on the whole Namsunghyun-Chungdo up & down lines.

      • 노지 오이 스마트 재배를 위한 토양수분기반 자동제어시스템 개발 연구

        김민영 ( Minyoung Kim ),박정훈 ( Jeonghun Park ),김용원 ( Yongwon Kim ),오우현 ( Woohyun Oh ),김대현 ( Deahyeon Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ),전종길 ( Jong-gil Jeon ),김영진 ( Young-jin Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

        가뭄 등 기후변화에 대응한 노지 밭작물의 물관리 자동화 및 생산성 향상이 필요하며, 고품질 밭작물생산을 위해서는 무엇보다도 정확한 물관리가 중요하다. 이에 본 연구에서는 토양수분기반의 스마트 관개를 할 수 있는 자동제어 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 크게 4가지, 데이터 수집부(토양수분-EC-지온센서, 감우센서), 데이터 송수신부(데이터로거, CDMA 모뎀), 관개시스템 제어부(컨트롤러, 전자밸브), 원격 모니터링 및 제어부(휴대폰 어플리케이션),로 구성되어 있다. 시스템의 주요 기능은 토양정보를 기반으로 자동, 수동 및 타이머 방식의 관개 및 관비를 할 수 있다는 기능이 있으며, 환경변화를 고려해 돌발강우시 자동 시스템 정지 기능을 갖추고 있다. 휴대폰 어플리케이션을 통하여 과거 및 실시간 내 농장 정보를 언제 어디서나 확인 가능하고, 원격으로 관개시스템을 제어할 수도 있다. 비상시 알림 및 시스템원격 정지, 실시간 날씨 정보 제공, 강우 예보시 지체시간 설정 등 기능도 포함하고 있다. 시스템을 전북진안군 소재 노지 오이 재배지에 적용해 본 결과, 수확량의 경우 21.3% 증가하였으며, 품질 또한 ‘특’상품이 관행대비 33.7% 증가하는 결과가 나타났으며, 이는 농가 소득 증가로 이어져 약 25.1%의 수익이 증가 하였다. 관개 소요노동력의 경우 월 19.5시간 절감하였으며, 농업용수 사용량의 경우 약 11.0% 절약할 수 있는 결과를 확인할 수 있었다.

      • 노지 오이 재배를 위한 작물 증발산량 기반의 적정 관개계획 활용 연구

        김민영 ( Minyoung Kim ),박정훈 ( Jeonghun Park ),김용원 ( Yongwon Kim ),오우현 ( Woohyun Oh ),김대현 ( Deahyeon Kim ),최용훈 ( Yonghun Choi ),전종길 ( Jong-gil Jeon ),김영진 ( Young-jin Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

        가뭄, 폭염 등 기후변화에 따른 물부족으로 농작물 피해에 선제적으로 대응하는 연구가 필요할 뿐만 아니라, 고령화, 여성화로 인해 부족해진 농촌 노동력 문제를 해결하기 위해 노지 밭작물의 적정 물관리의 자동화 기술 개발이 시급하다. 기존 토양수분정보 기반의 물관리의 경우 토양센서를 설치하여 실시간 토양수분값을 기반으로 관개를 실시하는데, 이는 센서가 설치된 부분에 국한되기 때문에 이질성이 강한 토양의 밭 전체에 대한 대표성이 결여된다는 문제점이 일부 제기된 바 있다. 이에 본 연구에서는 토양수분센서가 아닌, 기상자료를 기반으로 작물과 토양으로부터 소실되는 물의 양을 수학적인 방법으로 산정하고, 이를 기반으로 관개를 하는 기술을 개발하였다. 작물 생육시기별 증발산량은 Penman-Monteith 방정식(FAO 권고방법)을 이용해 작물 계수를 반영하여 산정하였으며, 본 연구에서는 전북 진안군에 소재하는 노지 오이 재배지를 대상으로 개발한 기법을 적용 · 평가해보았다. 시험 유역 내 간이 기상대를 설치하고, 작물 증발산량 산정에 필요한 6개의 일별 기상정보(최소-평균-최대 온도, 습도, 풍속, 일사량)을 수집하여 작물 증발산량을 산정한 후, 토양수분값 변화를 고려하여 1일 1회 관개하는 관개계획을 수립하였다. 적용 결과, 경험에 의존해 관개하던 관행 대비, 작물 증발산량을 고려한 관개계획의 경우 수확량 15.8% 증가(‘특’+‘상’상품), 품질향상에 따른 ‘특’상품 생산량이 34.6% 증가한 것으로 나타났다. 하지만 관행대비 관개용수량 사용량을 비교해 본 결과 큰 차이는 보이지 않아, 용수 절감차원에서의 효과는 다소 적은 것으로 연구결과 나타났다.

      • 엽온의 관측 방향에 따른 사과나무의 작물 수분 스트레스 지수 분석

        최용훈 ( Yonghun Choi ),김용원 ( Yongwon Kim ),김희태 ( Heetae Kim ),김영진 ( Youngjin Kim ),김민영 ( Minyoung Kim ),이상봉 ( Sangbong Lee ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

        작물 수분스트레스 (Crop Water Stress Index, CWSI)를 진단하고 물관리에 활용하는 연구들이 증가하고 있다. Jackson이 개발한 작물 수분 스트레스 산정 공식에는 엽온과 대기온습도, 풍속, 일사량 등의 자료가 필요한데, 본 연구에서는 엽온의 관측 방향에 따라서 작물 수분 스트레스 산정 결과에 영향을 주는지 확인하기 위하여 수행하였다. 작물 수분 스트레스 지수 산정에 필요한 기상자료 (온도, 습도, 풍속, 일사량)는 현장에 기상 관측시설을 설치하고 1분 간격으로 측정하였고, 엽온은 한그루의 사과나무에 대해 사방 (동, 서, 남, 북)에서 1분 간격으로 관측하였다. 관측 높이는 약 2.5 m였으며, 사과나무의 끝단에 있는 잎 온도를 측정하고자 하였다. 8월 15일부터 31일까지 엽온을 측정하였으며, CWSI 산정에 관여하는 10시부터 13시까지의 엽온 데이터만 사용하였다. 관측 방향에 따른 엽온과 작물 수분 스트레스 지수는 분산분석 (Duncan’s multiple range test, α=0.05)을 통해 비교하였다. 엽온의 범위 (평균±표준편차)은 동, 서, 남, 북 순으로 11.43∼32.80 ℃ (28.31±1.97 ℃), 12.11∼36.99 ℃ (29.66±2.48 ℃), 10.72∼38.82 ℃ (31.56±2.89 ℃), 16.58∼33.74 ℃ (29.54±1.91 ℃)이며, 관측 방향에 따라 4개의 독립적 그룹으로 나뉘어 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다. 엽온의 전체 평균은 29.77 ℃이며, 서쪽과 북쪽의 평균 엽온에 대한 차이가 1 ℃ 이하로 비교적 작았다. 그러나 4개의 관측 방향과 통계적으로 차이가 있는 것으로 분석되었다. CWSI의 범위 (평균±표준편차)은 동, 서, 남, 북 순으로 0.00∼0.15 (0.06±0.05), 0.00∼0.25 (0.13±0.08), 0.01∼0.43 (0.24±0.10), 0.00∼0.25 (0.12±0.07)나타났다. 전체 관측 방향에 대한 평균 CWSI는 0.14로 나타났고, 서쪽과 북쪽 방향에서 산정한 평균 CWSI와 통계적으로 차이가 없는 것으로 분석되었다. 현재분석 결과에 따르면 관측 방향에 따라 엽온이 다를 수 있으며, 이에 따라 산정되는 CWSI에 영향을 줄 수 있을 것으로 보여진다. 그러나 사과나무에서 짧은 기간동안의 분석 내용이므로, 자료의 신뢰성을 확보하기 위해서는 더 많은 자료의 수집과 분석이 동반되야 할 것으로 사료된다.

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