다양한 시공간 규모에 적용 가능한 한국형 유역모델 패키지 소개 = Introduction to a Korean watershed model package applicable to various spatio-temporal scales

국문 초록 (Abstract)

유역모델은 공간분할구조와 현상표현수식에 따라 다양한 형태로 구분된다. 공간분할구조에 따라서는 총괄형, 준분포형, 분포형 모델로 구분되며, 수문과정과 물질거동을 표현하는 수식에 따라서는 경험모델, 개념모델, 물리모델 등으로 구분된다. 유역모델이 공간분할구조와 현상표현수식에 따라 이와 같이 다양하게 구분되는 이유는 유역모델의 적용 목적과 유역의 환경특성에 따라 수문과정과 물질거동의 분석기준이 되는 시공간 규모가 다양하게 요구되기 때문이다. 예를 들어, 소유역 규모에서 지하수 수질을 평가하기 위해 유역모델을 적용할 경우에는 강우 및 영양물질의 토양 및 지하수 침투가 중요하게 고려되어야 한다. 따라서 이 경우에는 시공간적으로 상세하게 분석이 가능한 물리식 기반의 분포형 모형이 중요한 분석도구로 사용될 수 있을 것이다. 반면, 국가규모에서 비점오염물질 배출부하량을 수계별로 평가할 경우 물리식에 기반한 분포형 모형을 적용하는 것은 효율적이지 않으며, 대신 넓은 시공간 규모에서 모의를 수행할 수 있는 경험모델 적용이 타당할 것이다. 따라서 유역 모델은 적용 목적에 부합하여 결과를 도출할 수 있도록 시공간 규모의 변동성을 고려하여 다양한 종류로 제시될 필요가 있다. 한편, 현재 국내에서 활발히 사용되고 있는 유역모델은 대부분 외국에서 개발된 모델로 국내 적용에 있어 몇 가지 한계를 지닌다. 우리나라는 산지 비율이 높고 토지이용 형태가 매우 밀도 높아 한 유역 내에 산림, 농경지, 도시지역이 함께 포함되어 있는 경우가 일반적이다. 따라서 유역모델을 국내 유역에 적용하기 위해서는 도시지역과 농업지역에서 발생하는 수문, 수질현상을 함께 고려할 필요가 있다. 그러나 외국에서 개발된 대부분의 유역모델은 이를 제공하지 못하는 한계를 갖는다. 특히, 한국 농경지의 대부분을 차지하는 논에서의 물꼬조작, 관개, 시비 과정은 유역의 수문과정에 큰 영향을 미치므로, 유역모델 적용에 있어 반드시 고려되어야할 국내 환경특성이라 할 수 있다. 또한 도시지역에서는 불투수지표면에서의 오염물질 축적과 관거시스템에 의한 차집과 월류는 수문과정과 물질거동에 큰 영향을 미치며, 이 또한 유역모델 적용 시 주요하게 고려되어야 할 것이다. 이상의 배경 하에 하이드로코어 유역환경연구소에서는 시공간적 모의 규모의 다양성과 한국의 유역 환경특성을 고려하여 연구 목적에 적합하게 적용이 가능하도록 다수의 유역모델을 개발하여 유역모델링 연구에 적용하고 있다. 개발된 모델로는 분포형 모형인 CAMEL, 격자기반 복합형 유역모델인 STREAM, 격자기반 국가규모 적용모델이 SNIPE와 REDPOLL, 데이터기반의 인공신경망 유역모델 등이 있으며, 계속되는 개선과 적용을 통해 모의 성능을 향상시키고 있다.