• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_1호
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• pp.1589-1597
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• 2021

연안지역의 해저지하수 유출(SGD)은 하천과 함께 영양염류와 미량금속 등을 해양으로 유입시키는 주요 수송로 역할로써 중요성이 대두되고 있다. 이에 우리나라 육상의 연안지역인 낙동강 대권역 유역에 대해 1986년부터 2020년까지 35개년의 월별 SGD를 추정하고 계절적 변화와 시공간적 특성을 분석하였다. SGD 산출지점인 낙동강 연안유역은 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission) DEM(Digital Elevation Model) 자료를 이용하여 210개의 유역을 추출하였으며, 우리나라에 적용가능한 가장 높은 해상도의 전지구 모델인 FLDAS(Famine Early Warning Systems Network Land Data Assimilation System) 10 km recharge를 통해 추정한 낙동강 연안유역의 연평균 SGD는 466.7 m²/yr 로 나타났다. 낙동강 연안유역 SGD는 시계열적으로 큰 변동성은 없었으나 여름에 집중되던 SGD유출이 가을철로 주요유출 시기가 확대되는 경향을 보였다. 또한 공간적으로는 큰 수계와 인접한 연안지역에서 계절에 관계없이 SGD 유출이 많고 1980년대 이후로 시간적 변화에 따라 다소 증가하고 있는 경향을 확인하였다. 이러한 결과는 낙동강 지역의 강수패턴의 시기가 확대되며, 기저유량이 많은 지역의 집수량이 높은 데에 따른 것으로 사료된다. 본 연구는 우리나라의 SGD 특성을 탐구하기 위한 모델링 기법을 제시한 선행적 연구이며 우리나라 해저지하수 유출이 해양에 미치는 영향과 연안관리를 위한 기초자료로 활용성이 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권7호
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• pp.509-522
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• 2021

우리나라를 포함한 여러 나라에서 도시화와 이상기후로 인해 홍수 예측이 어려워지고 있다. 이러한 점에서 유역의 토지이용, 인간의 활동, 수문 시스템의 상호작용을 고려한 사회수문학 연구가 제안되고 있다. 그러나 현재 사회-수문 시스템의 동적 상호작용과 관련한 피드백에 대한 이해는 전반적으로 부족한 상황이다. 본 연구에서는 시스템 동역학적 모형을 이용하여 제내지에서 인간의 활동, 제내지에서 거주지 확장 및 쇠퇴 등 사회수문학적 관점에서 인문 시스템과 수문 시스템 사이 상호작용을 검토하였다. 즉, 동적 변화에 미치는 영향을 고려한 홍수 측면에서 개념화 모형을 제시하고자 한다. 양재천을 대상으로 제방에 투자되는 비용에 따라 세 가지 시나리오를 고려하여 홍수위험도와 사회수문학적 시스템의 상호작용을 모의하였다. 사회수문학적 상호작용을 통해 양재천 변화양상을 모의해본 결과 과거의 변화양상을 효과적으로 모의할 수 있었다. 기후변화 등 미래의 발생 가능한 수문기상학적 변동성과 사회시스템과의 상호작용을 전망하고 의사결정의 보조 수단으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권12호
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• pp.1247-1260
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• 2018

본 연구에서는 북극진동이 우리나라에 미치는 영향을 파악하고자 북극진동지수(AOI)와 북태평양에서 발생한 태풍의 개수 및 우리나라에 영향을 준 태풍의 개수, 또한 장마기간 중 총강수량 및 장마기간 중 강수일수와의 교차상관분석을 시도하였다. AOI 자료는 월단위 형태로 존재하나 교차 상관 분석에는 1월을 중심으로 한 평균 자료와 봄, 여름, 가을, 겨울의 계절자료를 이용하였다. 장마 특성 및 태풍 특성 자료는 모두 연 단위자료이다. 본 연구에서는 AOI 및 태풍, 장마 자료의 가용성을 고려하여 1961년에서 2016년 사이의 자료를 이용하였다. 본 연구에서의 결과를 종합해 보면, 북극진동은 우리나라의 장마 특성에 약한 수준이나 유의하게 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 그 정도는 전체기간에 대해 일정하지 않으며 시기에 따라 크게 다른 것으로 나타난다. 예를 들어, 최근 10년간 북극진동이 장마에 미친 영향은 교차상관계수로 0.8 이상이다. 그러나 그 전 30년간은 통계학적으로 유의한 영향은 없었다. 이와는 반대로 북극진동이 우리나라에 영향을 준 태풍의 개수에 미치는 영향은 전체적으로는 유의하지 않은 것으로 나타난다. 공교롭게도 부분적으로 보면 이 역시 기간에 따라 유의한 영향과 유의하지 않은 영향이 반복적으로 교차하는 모습을 보인다. 즉, 기간에 따라 북극진동의 영향은 비정상적으로 크게 변동하는 모습을 보인다. 또한, 북극진동이 우리나라의 장마와 태풍에 미치는 영향이 과거 1960년대에서 2000년대까지 서로 교차되는 특성을 보여 왔다는 점에 주목할 필요가 있다. 그러나 공교롭게도 2010년대에 들어서면서 장마에의 영향과 태풍에의 영향이 둘 다 증가하는 형태로 바뀐 것으로 보인다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권3호
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• pp.205-215
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• 2022

대기온실가스 증가로 인해 전지구 평균기온은 이미 1.0℃ 이상 상승했고 폭염, 가뭄, 홍수 등 극한 기상현상의 빈도는 점점 더 높아질 것으로 전망되고 있다. 본 연구에서는 전북·충청지역의 이·치수안전도 확보에 큰 역할을 하고 있는 용담댐의 기존 운영방식이 기후변화에 얼마나 취약한 지 의사결정 지표를 중심으로 평가하였다. 현실적인 기후 스트레스 테스트를 위해 GR6J 강우-유출 모형, Random Forests 댐운영 모형을 관측자료에 적합시켰고 추계학적 기법으로 생성된 294개의 기후스트레스 시계열을 모형에 입력해 연최대일방류량, 저수량신뢰도, 공급신뢰도의 변화를 분석하였다. 그 결과 2021~2040년 기간 용담댐 저수량신뢰도는 과도한 수준으로 증가할 것으로 전망되었고 이에 반해 공급신뢰도의 증가는 저수량 신뢰도에 미치지 못할 것으로 나타났다. 평균강수량과 강수변동성의 증가로 20년 빈도 연최대방류량은 50%의 확률로 43% 증가할 것으로 나타났다. 용담댐의 기존운영방식은 저수량 확보에 과도하게 치중되어 있는 것으로 판단되며 이 운영이 지속될 경우 용담댐 하류지역의 홍수위험은 더 가중될 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권7호
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• pp.481-494
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• 2022

본 연구는 미호천 유역의 월 단위 지하수위 관리 취약 시기 평가와 LSTM을 이용한 미래 지하수위 관리 취약 시기 평가 기법을 제안하였다. 미호천 유역 내의 지하수위 및 강수량 관측소 관측자료를 수집하고, LSTM을 구성한 후 강수량과 지하수위에 대한 2020~2022년 예측 값을 산정하고, 미래 지하수위 관리 취약시기 평가를 수행하였다. 지하수위 관리 취약시기 평가를 위하여 지하수위와 강수량 간의 상관관계를 고려한 가중치와 기후변화로 인한 관측자료의 변동을 고려하기 위한 가중치를 산정한 후, 이를 조합하여 최종 가중치를 산정하였다. 평가 결과 미호천 유역은 2월, 3월, 6월에 지하수위 관리 취약성이 높게 나타났고, 특히 천안수신 관측소 인근은 미래에 지하수위 관리 취약성 지수가 악화 될 것으로 분석되어 추가 관리 방안 도입이 필요할 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 지하수위 관리 취약 시기 평가 및 LSTM을 활용한 미래 예측 기법을 제시함으로써 발생할 수 있는 유역 내 지하수자원 문제에 선제적인 대응방안 도출에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제27권1호
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• pp.17-32
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• 2022

2020년 8월 한국 남부해역 해양 조사를 통해 수집된 수온, 염분, 용존무기탄소(DIC), 총알칼리도(TA) 자료를 사용해서 표층수의 완충역량을 정량화하였다. 기존의 Revelle 인자의 문제점을 보완한 여섯 가지 완충 인자의 지리적 분포와 변동성을 분석하고, 수문학적 요인인 수온, 염분과의 관계를 논의하였다. 모든 완충인자들은 수괴에 따른 공간적 분포를 보였다: 완충역량은 용승이 발생했던 동해표층혼합수(ESMW)와 남해표층혼합수(SSMW)에서 낮았으며, 황해표층수(YSSW)에서는 중간값을 보였다. 또한 고온인 대마난류수(TWC)와 장강희석수(CDW) 순으로 크게 나타났다. 이는 하계의 장강유출수가 연구해역의 완충역량을 강화하는 것을 의미하며, 높은 수온과 생물학적 생산력, 하계의 성층화에 의한 혼합 약화가 원인으로 판단된다. 수온-완충역량은 수괴와 상관없이 유의한 양의 상관관계(R²=0.79)를 보였으나 염분-완충역량은 약한 음의 상관관계(R²=0.30)를 보였다. 높은 수온은 열역학적 과정인 기체 교환과 탄산계 화학종 분배를 통해 완충역량을 강화한다. 염분의 경우는 연구해역의 표층 염분이 증발이나 강수가 아닌 국지적인 담수의 유입과 용승수와의 혼합에 의해 변하므로 염분과 완충역량의 관계가 역전된다.

• 생태와환경
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• 제55권4호
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• pp.398-405
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• 2022

본 연구는 황강의 주요 이화학적 및 수문학적 요인과 동물플랑크톤 군집 변화에 대한 장기조사를 기반으로 수행하였다. 1995년부터 2013년까지 낙동강 중류에 위치한 황강에서 341회 조사를 통해 확인된 동물플랑크톤은 총 97종으로, 윤충류 77종, 지각류 16종, 요각류 4종이 출현하였다. 전체 동물플랑크톤 출현밀도와 종 수는 뚜렷한 시간적 변화를 보였다. 연평균 동물플랑크톤 밀도는 58.4±3.2 ind L^-1 (n=341)이었으며, 최저 17.0±3.8 ind L^-1 (1997, n= 20), 최대 151.5±32.3 ind L^-1 (2010, n=22)으로 확인되었다. 19년의 조사기간 동안 동물플랑크톤 군집 중 크기가 작은 윤충류(Keratella sp., Brachionus sp., Trichotria sp.)가 우점하였다. 윤충류 밀도가 50% 이상을 차지하는 우점 기간은 이산화규소(p=0.002) 및 수온(p<0.001)과의 양의 상관성이 나타났으며, 연강수량 변동폭 및 강수 기간에 따라 지각류는 종 수 및 밀도의 큰 변화를 보였다. 본 연구를 통해 황강에서 동물플랑크톤 종 수가 다양함에도 불구하고, 평균 밀도는 지속적으로 낮은 수준을 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 황강 하류의 동물플랑크톤 군집은 수체의 부피가 안정적으로 증가하고 유지될 수 있는 외적 요인과 수체 내 영양염류 유입을 통해 먹이원의 증가를 유도하는 내적 요인에 의해 영향을 받는 것으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.911-917
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• 2023

임상 초음파 검사를 사용한 간 표면의 결절성 변화를 관찰하는 방법은 간경변 진단에 유용하게 사용되고 있다. 하지만 초음파 영상에서 필연적으로 발생되는 speckle 노이즈는 간표면과 echo 패턴 변화의 식별을 어렵게 하므로 간경변 진단에 부정적인 영향을 끼친다. 본 연구의 목적은 간경변 초음파 영상의 노이즈를 효율적으로 줄일 수 있는 변형된 중간값 위너 필터(median modified Wiener filter, MMWF)를 모델링하여 적용 가능성을 확인하는 것이다. ACR 팬텀과 실제 간경변 환자를 통해 초음파 영상을 획득하였고, 각각의 영상마다 제안하는 MMWF 알고리즘과 conventional filter 들을 적용하였다. 획득된 초음파 영상들의 정량적 화질 평가인자로는 변동 계수(coefficient of variation, COV)와 가장자리 상승 거리(edge rise distance, ERD)를 사용하였다. ACR 팬텀과 실제 간경변 환자의 초음파 영상 모두에서 MMWF 알고리즘이 conventional filter 보다 COV와 ERD 값이 모두 향상되었음을 확인하였다. 결론적으로 제안하는 MMWF 알고리즘은 노이즈 레벨을 줄일 수 있음과 동시에 공간 분해능을 향상시킬 수 있어 간경변 환자의 진단률 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제22권4호
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• pp.187-198
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• 2017

영산강의 유기물 농도와 플럭스를 파악하기 위하여 2006~2015년까지 10년 동안 약 2주 간격으로 영본D 지점에서 강물을 채취하여 유기물(DOC, POC)을 분석하였다. DOC 농도는 연평균 $2.49{\sim}4.39mg{\cdot}C/L$ 범위로 연중 중영양상태가 유지되었고, 조류증식 및 강수에 의한 증감에 따라 30.1% (${\sigma}_x/\bar{x}$) 변동하였다. POC는 2006년 $6.68({\pm}2.80)mg{\cdot}C/L$에서 2015년 $0.19({\pm}0.14)mg{\cdot}C/L$로 10년간 점진적으로 무려 97% 감소하였으며, 2011년 보건설을 기점으로 극적인 변화를 보였다. 이는 보에 의한 정체와 거름망 효과에 기인한 것으로서 보건설 전후로 POC와 SPM 관계의 상이함, 보건설 이후 POC와 chlorophyll-a의 관계로부터 POC의 기원 및 조성의 극명한 변화가 유도된 사실을 파악하였다. TOC 농도는 POC 감소효과로 보건설 이후 52.3% 줄었고 POC:DOC 존재형태 비 또한 DOC가 90.9%에 달하는 압도적 우위를 차지하였다. 하구언 배수량을 이용해 계산된 TOC 플럭스는 $2.56{\sim}19.41{\times}10^9g{\cdot}C/yr$ 범위에서 점진적 감소가 뚜렷하였으며, 2011년을 기점으로 전후 5년 평균 $14.54{\times}10^9g{\cdot}C/yr$에서 $5.40{\times}10^9g{\cdot}C/yr$로 62.9% 줄었다. 따라서 보건설 이후 2015년까지 $9.14{\times}10^9g{\cdot}C$, 즉 매년 약 $1.83{\times}10^9g{\cdot}C$의 유기물이 하상에 축적되었을 것으로 추정된다.

• 자원환경지질
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• 제54권3호
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• pp.373-387
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• 2021

본 연구에서는 자료기반 분석 기법을 이용하여 제주 대정-한경 유역의 군집형 지하수 이용 관정의 영향력을 평가하고 지하수 자원을 효율적으로 관리하기 위한 도구를 개발하였다. 분석을 위해 대정-한경 유역 내 총 19개 지하수위 관측공의 지하수위 자료, 총 3개 기상 관측소로부터 측정된 강수량 자료, 및 총 4개의 군집형 지하수 이용 관정(저지, 금악, 서광, 및 영어교육도시)으로부터 획득한 이용량 자료가 이용되었다. 먼저, 각 지하수위 관측공에 대하여 강수량 및 이용량 자료를 입력변수로 하는 자료 기반 지하수위 예측모델을 개발하였다. 이때, 과거의 장기적 변동특성을 효과적으로 학습에 이용하기 위하여 누적 장단기 메모리 모델을 이용하였다. 모든 관측 공에 대하여 지하수위 예측모델을 개발하고, 이용량 입력변수에 대한 섭동 민감도 분석을 수행하여 각 군집형 관정의 공간적 영향력을 분석하였다. 금악 수원은 해당 수원 중심으로 영향이 크고, 서광 수원은 하류 지역을 중심으로 영향이 큰 것으로 나타났으며, 영어교육도시는 수원의 상류 지역 중심, 저지 수원은 수원 상류 및 하류 중심으로 영향이 나타났다. 그리고 유역 내 군집형 수원의 영향력은 대략 5km인 것으로 나타났다. 추가적으로, 학습된 예측모델을 기반으로 군집형 이용 관정의 영향 범위에 포함되는 지하수위 관측공에 대해 강수량 대비 배경 지하수위 회복을 위한 적정 지하수 이용량을 산정하였다. 최근의 강수 패턴을 적용하였을 때, 현재 지하수 이용량을 기존의 80%로 제한할 필요성이 있는 것으로 나타났으며, 강수량이 100mm 증가하였을 때, 대략 1,500 m³에서 1,900 m³의 추가적인 취수가 가능할 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 도출된 대정-한경 유역 지하수 거동특성 평가 결과와 자료기반 분석 도구들은 대정-한경 유역의 지속 가능한 지하수 개발을 위한 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.