• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.585-593
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• 2013

본 연구는 강우 시 지표수의 관거 내 재유입을 고려할 수 있는 이중배수체계 모형을 활용하여 청주시의 설계 강우량에 따른 도시 유역의 침수를 모의하고 설계 강우량의 재현기간 변화에 따라 달라지는 침수특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 청주시의 LiDAR 데이터로부터 $1m{\times}1m$ 해상도의 지표고도모델을 구축하여 입력 자료로 활용하였으며, 재현기간별 설계 강우량을 수문 입력 자료로 활용하였다. 분석 결과, 재현기간이 증가함에 따라 홍수량은 선형적인 증가를 보이지만, 침수면적은 재현기간 30년 이후 증가율이 완화되는 것으로 나타났으며, 평균 침수심의 경우 재현기간 30년 설계 강우량과 재현기간 200년 빈도 설계 강우량을 사용한 경우에 큰 폭의 증가가 발생했다. 한편 대상지역 내 주요 지점에 대한 통수부족량 산출 결과, 재현기간 10년의 설계 강우량을 활용한 경우에는 모두 통수 부족이 발생하지 않았으나 그 이상의 설계 강우량부터 통수부족이 발생하였다. 대상 지역 전체에 대한 통수 부족량 산출 결과, 재현기간 10년 이상의 설계 강우량부터 통수 부족량이 큰 폭으로 증가하나 설계 강우량의 재현기간이 50년을 넘어가면 통수 부족량의 증가율이 둔화되는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.28-38
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• 2019

한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난 그리고 무분별한 산림벌목과 개발로 인해 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 또한 북한지역은 정치적·사회적인 영향으로 미계측 지역으로 분류되어 있어 수문분석에 필요한 충분한 수문자료를 구하기 어려운 지역이다. 또한 기후변화에 대한 관심이 높아 지면서 각종 수리시설물 및 재해대책에 기후변화를 고려한 연구가 한반도를 대상으로 활발히 진행되고 있지만 북한을 대상으로 수행된 연구사례는 극히 드물다. 따라서 본 연구에서는 관측 수문자료를 획득하기 어려운 북한지역을 대상으로 지역화 모형을 적용기 위해 획득하기 쉬운 유역특성변수를 선정하고 남한의 16개 댐 유역의 기상학적, 지형적 특성을 기반으로 매개 변수 추정식을 산정하였다. 그리고 오십천, 강릉남대천, 남강댐, 영강유역에 적용하여 산정된 매개변수 추정식의 적용성을 검토한 결과 북한지역에 매개변수 추정식의 적용성이 매우 높을 것으로 판단되었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제15권1호
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• pp.9-16
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• 2013

해안사구는 해양생태계에서 내륙생태계로 이행하는 생태 이행대(ecotone)로서 중요한 생태계이다. 이러한 독특한 생태계의 서식지 특성 분석의 일환으로 우리나라에서 사구가 가장 넓게 분포하는 지역인 태안해안국립공원에서 미기상 요인(기온, 지온, 상대습도, 토양수분함량, 강우량 및 일사량, 풍향 및 풍속)의 통년 관측자료를 이용하여 계절변화를 분석하였다. 해안사구 초지생태계에서 미기상 요인의 계절변화는 산림생태계와 비교하여 상대적으로 고온 다습하며 6월과 7월에 집중 강우를 보였다. 토양온도는 기온보다 평균 $2{\sim}3^{\circ}C$ 높은 상태로 계절변화 하였으며 토양수분함량은 연중 10% 미만으로 매우 건조한 특성을 나타내었다. 또한 2011년 최고 풍속은 156.72m $s^{-1}$(10월 7일)를 기록하였고 현지 측정한 풍향과 기상청 자료는 상이함을 알 수 있었다. 해안사구 초지생태계의 서식지 특성을 더 잘 이해하기 위해서는 이러한 미기상 요인의 통년 장기관측이 필요할 것이다.

• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.1-15
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• 2015

농업생태계에 대한 기후변화의 영향을 경감시키기 위해 토양탄소격리를 증대시키기 위한 영농관리기법 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 토양유기탄소에 대한 비종(화학비료와 퇴비), 작부체계, 작물잔사관리의 영향을 조사하였다. 화학비료와 퇴비 시험포를 조성하여 자연 강우 조건에서 옥수수-보리를 2년동안 재배하고 토양내 SOC의 분석을 위해 토양샘플링을 실시하였다. 영농관리에 따른 SOC의 장기변화 패턴을 추정하기 위해 DNDC모형을 1981년부터 2010년까지 기상자료와 실험자료 기반 매개변수로 모의하였다. DNDC 모의에 의하면 화학비료 처리구에서는 작물잔사 환원이 없으면 SOC가 감소하는 것으로 나타났다. 반면 퇴비 처리구에서는 같은 조건에서 SOC가 증가하였고, SOC의 증가는 퇴비의 시비율에 비례하였다. 또한 SOC는 투입된 퇴비량의 증가로 인해 옥수수 단작보다 옥수수-보리 작부체계에서 더 증가하였다. 비종에 관계없이 작물잔사의 토양환원은 SOC 증가를 가져왔지만, 퇴비시용의 경우 잔사환원 효과는 작은 것으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.213-225
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• 2004

일반 국도의 선형개량사업 및 도로 확포장 사업의 일환으로 터널의 수가 증가하고 있는 실정이다. 최근들어 집중호우 및 이상기후로 인하여 국지적인 강우가 발생하여 갱구사면의 붕괴도 적지 않게 발생하고 있다. 따라서, 국내의 터널 갱구사면 피해 및 유지관리를 효율적으로 대처할 필요성이 대두되었다. 본 연구는 일반국도변에 기설치 운영되고 있는 터널 갱구사면의 현황 및 상태에 대한 조사를 실시하고 수집된 데이터의 효율적인 관리를 위한 데이터베이스 시스템을 개발, 향후 유지관리를 위한 상태평가 기법을 개발하는 것이다. 연구방법으로는 국도변의 터널 갱구사면의 형태를 분석하기 위하여 현장 조사를 통하여 국내의 터널을 진입형태, 갱문형식, 터널 유형 등 기하학적인 형태에 따른 분석을 실시하였다. 수집된 자료의 효율적인 관리를 위해서 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 입력, 수정 및 조회가 가능한 데이터베이스 관리 시스템을 개발하였고, 조사된 갱구사면의 위험상태에 대한 등급을 분류하기 위한 상태평가 기준표를 제시하고 이에 따른 등급을 분류하였다. 본 상태평가를 이용하여 국도변의 터널 갱구사면을 분류하여 위험 등급에 따라 향후 지속적으로 유지 관리를 실시할 수 있도록 기초자료로 활용하고자 하는 것이 주 목적이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권7호
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• pp.605-615
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• 2006

토양수분의 거동을 파악하기 위해서 설마천 유역의 범륜사 사변에 TDR(Time Domain Reflectometry)을 설치하여 시공간적, 계절적 특성을 파악하였다. 대상유역을 정밀 측량하여 수치지형 모형(Digital Elevation Model)을 구축하고 이를 흐름분배 알고리즘에 적용하여 흐름범위 안에서 역측량을 통해서 측정지점을 선정하여 모니터링 시스템 을 구축하였다. 2003년 11월에 380시간, 2004년 5월 6월에 1037시간 동안의 장기적인 집중 모니터링을 통해 토양수분 자료를 획득하였다. 획득한 토양수분 자료는 지형분석을 통해 상부와 중간지점, 수로지점으로 구분하여 변화 특성을 파악하였다. 지형분석을 통한 흐름특성과 토양수분 실측치의 유의성을 논의하였다. 토양수분은 계절별 강우에 대한 변화 양상은 비슷하나 봄에서 여름으로 가는 시기에는 감쇄 현상이, 가을에서 겨울로 가는 시기에는 충전현상이 일어나는 것을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1774-1778
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• 2008

유량 환산에 이용되는 수위-유량 관계곡선식은 하천의 흐름을 정상 등류상태로 가정하고 유속계를 하천에 투입하여 년간 정해진 횟수의 유량측정을 실시하여 이로부터 갱신하여 작성하고 있다. 평수기에는 이렇게 기기를 이용하여 유량측정이 가능하지만 홍수기나 갈수기에는 접촉식 유속계를 이용한 하천유량 측정이 불가능한 실정이다. 홍수기에는 기기 손상과 관측자의 안전이 위협받는 실정이고, 갈수기에는 유속이 너무 느려서 (0.1 m/s 이하) 프로펠러 유속계의 경우 유속의 정확한 관측이 힘들다. 또한 전지구적 빈번한 이상기후의 현실정에서 가장 중요한 기초 수문자료인 홍수량의 정확한 측정 자료는 많지 않다. 홍수유량을 측정하기 위해서 현재에도 기존의 봉부자를 이용하거나 유비쿼터스 센서를 장착한 봉부자를 이용하는 유량측정 기법이 향해지고 계속적으로 소개되고 있는 실정이지만 봉부자의 특성상 정확한 유량을 계산하기에는 어려움이 많다. 현재 선진국에서는 흐름과 비접촉식 방법을 이용한 하천유량측정 방법이 지난 10 여년간 꾸준이 연구되어 왔다. 그중 대표전인 것이 전자파를 이용한 방법과 영상해석에 의한 방법이다. 전자의 경우 국내에서는 수자원공사에서 10년 이상 연구 개발하여 상품화 시킨바 현업에서 이를 이용하여 홍수유량측정을 실시하고 있다. 후자의 방법은 유체역학 분야에서 흐름해석에 주로 이용되어지던 PIV(particle image velocimetry) 기법을 하천과 같이 대규모의 흐름영역에 적용가능하도록 개발된 기술로 LSPIV (large-casle particle image velocimetry)라 불리우는 기술이다. 본 연구에서는 미국 Iowa 대학에서 개발한 LSPIV를 이용하여 홍수파의 진행시 수위와 유량의 두 변수 사이에 나타나는 Loop rating curve의 이론적인 관계를 하천현장에서 일정시간 간격으로 실측을 통하여 파악하고자 하였다. 현장실험을 위한 대상지점으로 미국 Iowa주 Coralville 시내 Clear Creek의 USGS (US Geologival Survey) 수위관측소 지점을 선택하여 본 연구에서 실시한 유량측정 결과의 비교가 가능토록 하였다. LSPIV는 그 특성상 야간에는 적용하는데 어려움이 있어 아침시간부터 해가 지기 직전까지의 자연채광 조건의 영상취득이 가능한 시간대에서 표면유속을 측정하였고 이에 수심평균유속환산계수를 적용하여 유량을 계산하였다. 강우의 발생으로 인한 홍수파의 진행시 총 43회의 유량을 측정하였는바 이를 이용하여 이 지점의 수위-유량 관계식과 비교한 결과 거의 일치하는 결과를 나타냈다. 특히 홍수파의 진행시 고수위 영역에서의 측정한 결과는 수위의 상승기에는 최고로 7.5% 까지 측정유량이 수위-유량관계식에서 계산한 유량보다 컸으며, 수위의 하강기에는 반대로 최고 5.4% 정도까지 측정유량이 수위-유량관계식에서 계산한 유량보다 작게 나타났다. 또한 최대유량의 발생시기는 최고수위 발생직전의 수위라는 것이 파악되었다. 이러한 경향은 수위-유량 관계곡선의 이론과 잘 일치하는 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권4호
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• pp.235-238
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• 2008

토양침식을 예측하는 WEPP(Water Erosion Prediction Project)모델은 연방 정부기관이 토양과 물 보전 및 환경을 계획하고 평가하는데 활용하고자 1985년 8월 차세대 물에 의한 토양침식을 예측하기 위해 만들어졌다. 미농무성 농업연구소에 의해 개발된 WEPP 모델은 경험적인 침식 예측을 위한 도구로써 침투, 유거수, 강우와 물에 의한 토양입자의 분리, 침전물의 이동, 퇴적, 작물의 생장 및 수확 후 잔여물의 분해 등을 포함한 토양 침식과 관련된 많은 중요한 물리적 과정을 모의한다. WEPP 모델은 모델을 구성하는 모듈의 입력자료와 모델을 시험하기 위해서 필요한 자료를 경작지, 초지, 산림 등 광대한 현장 실험 결과들로부터 얻었다. 미국내 여러 농업연구소와 협력 대학 등 수 많은 연구소의 큰 노력으로 모델을 만들 수 있었다. WEPP 모델은 경사지 혹은 작은 유역 규모에 적용이 가능하며, 물리적 모델이기 때문에 미국과 다른 여러 나라에서 중요한 자연자원을 효과적으로 평가할 수 있다. 최근 들어 DOS프로그램으로 만들어진 초기 WEPP모델을 윈도우 인터페이스와 GIS프로그램을 통합하여 향상시켰다. 또한, 바람과 물에 의한 침식을 통합 예측하는 시스템을 쉽게 이용할 수 있도록 구축 중에 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.439-447
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• 2011

변화할 것으로 예측되고 있는 기후환경에서 현재 수공구조물의 적응능력을 평가하고 지속가능한 시스템을 만들고자 하는 것은 최근의 수자원 관리의 핵심이다. 본 연구에서는 한강수계 5개의 댐을 대상으로 다양한 유입량에 따른 방류량 및 저류량의 변화를 퍼지 추론 시스템을 이용하여 분석하였다. 유입량의 변화에 대한 최대 저류량 및 최소 저류량의 변화를 저수지의 적응능력이라 정의하여 분석한 결과, 저류용량이 상대적으로 작은 광동댐은 유입량의 급격한 증가를 감당하기 어려우며, 소양강댐은 강우량 변화에 대한 적응능력이 가장 뛰어난 것으로 판단되었다. 그러나 퍼지 추론 시스템은 소속함수를 임의로 지정하고, 과거 자료를 이용하여 검증하기가 용이하지 않으므로, 보다 정확하고 효율적인 모의를 위해 소양강댐을 대상으로 적응 신경망-퍼지추론 시스템을 구축하여 적응능력을 평가하였다. 과거 자료의 빈도분석 결과와 기후변화 시나리오를 바탕으로 구축된 9개의 강우 시나리오에 대해 소양강댐의 방류량 및 저류량을 모의한 결과, 유입 시나리오에 따라 매우 상이한 저수지 운영결과를 나타냄을 알 수 있으며, 적응 신경망-퍼지 추론 시스템이 변화하는 강우량과 패턴에도 불구하고 안정적으로 저수지를 운영함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.405-414
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• 2011

본 연구에서는 유역에서 관측되는 강우량과 유출량의 시계열 자료를 바탕으로 최근 시계열 예측 및 시스템 제어 분야에서 성공적으로 적용되고 있는 적응형 네트워크 기반 퍼지추론 시스템(ANFIS)을 갑천 유역에 적용하여 시유출량을 모델링하였다. 입력구조, 소속함수 종류와 개수 등을 다양하게 변화시켜 ANFIS 모형을 학습하고, 평균제곱근오차(RMSE), 평균첨두유량오차(PE) 및 평균첨두시간오차(TE)를 이용하여 ANFIS의 유출해석에 대한 적용성을 평가하였다. 현재시간의 시유출량 Q(t)에 대한 ANFIS의 적용성은 우수한 것으로 평가되었으며, ANFIS 모형은 관측유출량을 적절히 모의하였다. 입력구조가 다른 입력모형을 구성하여 최대 8시간까지 ANFIS의 유출예측 적용성을 평가하였다. 예측시간 증가에 따라서 ANFIS의 유출예측 정확도는 감소하여 예측시간 4시간 이상의 시유출량에 대한 ANFIS의 유출예측 적용성은 제한적이었다. ANFIS는 입력과 출력 자료들만 이용하므로 물리기반 모형에 비교하여 모형구축이 비교적 손쉽기 때문에 홍수 유출모델링에 ANFIS을 유용하게 적용할 수 있을 것으로 판단된다.