• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.68-68
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• 2023

호우로 인한 도시 지역의 침수는 빗물받이의 능력 부족, 우수관로 용량 부족 등 다양한 요인에 의하여 발생한다. 구체적으로 빗물받이 능력 부족으로 인한 침수는 노면에 떨어진 우수가 빗물받이로 유입하지 못하고 지표면을 유하하여 저지대에 빗물이 모여 발생하게 되며 우수관로의 용량부족은 설계 강우 이상의 호우가 발생하거나 하류 배수위 영향으로 인하여 우수관로 내 만관이 발생하여 맨홀 월류로 인하여 침수가 발생하게 된다. 도시지역의 침수를 경감하기 위해서는 구조적, 비구조적인 대책을 마련할 수 있으며 본 연구에서는 국부적인 노면 침수가 발생하는 주요 도로 주변부의 침수발생을 효율적으로 제어하기 위한 구조적 대책 중 하나인 UHPC 저류침투시설 도입에 따른 홍수저감 효과를 수리수문학적 분석하는 방법을 개발하였다. 분석 절차는 ① 대상지역 현황 분석을 위한 관망도, 수치지형도, 토지피복도, 토양도 등 관련 자료의 조사 ② 침수 발생 현황 및 시설물 설치에 따른 효과분석을 위한 강우분석 ③ 주요 호우 시 대상지역 침수발생 현황 분석 ④ 저수지 홍수추적 기법을 활용한 저류침투시설 도입효과 계산 ⑤ 주요 호우별 홍수조절효과 분석결과를 기초로 저류침투시설 도입에 따른 침수 저감 효과를 2차원으로 검토의 5개 단계로 이루어진다. 노면을 따라서 유하 또는 맨홀 월류에 의해 저류 침투시설로 유입하는 우수의 홍수조절 효과 분석은 연구에서 개발한 스프레드시트 기반 저수지 홍수추적 기법을 활용하여 분석하였으며 강우-유출량 중 10 %가 시설물로 유입하는 가정 조건하에 시설물로 유입하는 우수의 저류-침투-방류를 동시에 고려하여 계산하였다. 다만, 저류침투시설로 유입하는 노면 유출수의 정량적 수치는 자연적 요인 및 다양한 제약 조건에 따라 큰 차이가 있을 수 있으며 불확실성이 높으므로 노면 유출수의 저류침투시설 유입량의 추가적인 연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.482-486
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• 2016

광주광역시 도심유역의 14개 단위유역(영본B02~영본B25)으로 면적 $501.19km^2$ 중 약 42%에 해당하는 $211.86km^2$을 대상유역으로 분산식 빗물관리에 의한 물순환 체계를 구축하였다. 지목별 저감대상 면적은 대지, 창고, 공장용지는 전체면적의 15%, 주유소, 학교, 잡종지, 종교용지, 주차장은 5%, 도로는 10%를 적용하여 저감대상 산출면적은 $9.1km^2$로 설정하였으며, 초기강우 10mm에 대한 초기강우유출량 $90,885m^2$이 발생하며 이는 각 단위유역의 토지이용별로 침투통, 침투측구, 침투화분, 침투도랑, 수목여과박스, 식생수로, 빗물저금통, 투수블럭의 8개 시설에 의해 침투 및 저류하는 것을 제안하였으며, 또한, 본 연구의 대상유역에서 발생하는 비점오염원 발생부하량은 8,439.16kg/일으로 그 중 2.4%에 해당하는 210.186kg/일이 본 연구에서 제안한 빗물 관리시설에 의해서 삭감되는 것으로 분석되었다. 또한, 빗물관리시설의 총 투자비용은 약 322억원이며, 효과 비용은 343억원으로 산정되었다.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.20 no.12
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• pp.49-55
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• 2019

Slope failure analysis entails proper understanding of various factors as well as the characteristics of ground conditions, which are difficult to achieve due to technological limits. Despite a number of past studies to clarify possible factors triggering slope failures, the impact of rainfall characteristics and infiltration rate, which are the key to estimation of slope stability in wet condition, on slope failures still remains unclear. This study has estimated permeability against various unit weights of soil based on constant head permeability tests using Jumunjin standard silica sand. One dimensional infiltration tests were conducted to estimate the infiltration capacity and the amount of infiltration taking into account the permeability and rainfall intensity. The applicability of existing empirical equations for the estimation of infiltration to granular soils was verified on the basis of the test results.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.18 no.4
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• pp.567-576
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• 2008

It is possible to understand rainfall infiltration characteristics by identification of wetting front in the soil. The wetting front by rainfall infiltration has close relationships among soil density, grain size distribution, and permeability coefficient in the soil. The infiltration velocity is a similar concept of permeability coefficient in the soil. In this study, infiltration velocity of rainfall was calculated by a field monitoring of volumetric water contents at the depths of 50 cm and 80 cm below the surface in the gneiss weathered soil. The calculated field infiltration velocity was compared with a permeability coefficient by a laboratory soil test using undisturbed soil samples in the study area. The permeability coefficient of the soil sample is $3.15{\times}10^{-3}cm/sec$, while the field infiltration velocity is $1.87{\times}10^{-3}cm/sec$. It is interpreted that the lower infiltration velocity is induced by complicate condition of porosity and grain size distribution of soil in the field. The rainfall intensity which influences on the volumetric water content and infiltration velocity is more than 20 mm/day resulting in expansion of wetting front in the soil.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2001.04a
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• pp.149-152
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• 2001

장기적인 강수량 및 지하수위 관측과 강수, 지표수 및 지하수에 대하여 동위원소모니터 링을 수행함으로써, 여수지역 소규모 수계에서의 지표수와 지하수 상관관계 및 지하수의 함 양특성을 고찰하였다. 지표수 및 지하수의 동위원소조성은 강우량과 강우의 동위원소조성에 직접적으로 영향을 받고 있음을 보여준다. 또한 강우량이 약 20mm이하일 경우는 강우가 지하수수 침투되지 못함을 나타낸다. 지하수의 동위원소조성은 각 강우사건에 의해 변화된 후, 다시 지하수 저류체의 조정으로 변화되는 양상을 확인하였다. 이는 모니터링된 강우 초기에 는 강우가 상층으로부터 지하수 체계로 유입되고 있음을 보여준다. 혼합방정식을 이용하면 갈수기 이후 첫 번째 강우의 지하수에 침투비율은 16.5%로 산출된다. 지하수의 함양특성에 대하여 기존 방법과 결부시켜, 보완된 동위원소방법을 적용한다면, 지하수 함양율을 보다 정량적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.20 no.2
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• pp.137-146
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• 2010

To estimate the accumulated infiltration, Horton's and Green-Ampt's equations are usually applied. Because the real infiltration is penetrated into the soil continuously, to cover the problems of the conventional equations derived from the discontinuous infiltration system, new infiltration equation is derived from the concepts of continuous infiltration system. Furthermore, infiltration tests were done to compare the results from the conventional Horton's and Green-Ampt's equations and newly derived equation. Unsaturated permeability is the function of water content ratio or saturation degree, which affects directly to the infiltration capacity and accumulated infiltration. Therefore, the variation term of unsaturated permeability is inserted into the new equation to estimate the proper infiltration capacity and accumulated infiltration. It will make the more accurate analysis for the safety of structure and the behavior of groundwater.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1703-1706
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• 2009

빗물관리시설은 강우, 증발량 등 기상조건과 집수면의 토지이용 및 토양 특성에 영향을 받으므로 대상지역의 조건에 따라 설치가능 여부, 시설 규모 등에 차이가 있다. 따라서 빗물관리시설의 계획 수립 시에는 대상지역의 기상, 지형특성을 종합적으로 검토할 필요가 있으며, 이는 시설의 효율적인 활용을 위해 필수적이다. 본 연구에서는 GIS 공간분석 기능을 통해 대상 지역의 강우-유출특성, 지형 공간 특성을 고려하여 빗물관리 포텐셜을 분석하였다. 빗물관리 포텐셜은 저류시설을 통해 확보하거나 침투시설로 침투시킬 수 있는 잠재적인 능력을 말한다. 저류 포텐셜은 잠재 지표면 유출량(Runoff potential)으로 산정하였으며, 침투 포텐셜은 일반화된 Green-Ampt 모델에 따라 산정하였다. 산정한 저류 및 침투 포텐셜의 크기, 제약조건인 경사도 등급에 따라 빗물관리 적합도(Suitability map)을 도출하였다. 향후 본 연구의 물리적 변수뿐만 아니라 사회 경제적 인자, 빗물관리가 어려운 제약조건들을 추가로 고려한다면 빗물관리시설의 적지 선정에 활용도가 높을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1934-1938
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• 2009

본 연구에서는 과거부터 다양한 형태로 발생한 산사태의 주요 원인을 파악하고 우리나라에서 산사태 발생을 유발시키는 요인과 그 특성을 분석하기 위해 현재까지 발생한 산사태의 붕괴 지역을 조사하고 주요 원인을 강우, 토양, 침투, 경사의 4가지 경우로 나누어 이에 대한 지역별 특성을 조사 분석하였다. 분석방법으로는 지역별 확률 강우량 산정 후, 이를 토대로 침투량과 유출량을 분리하여 경사면에서의 침투거동과 지하수위 변화양상을 살펴보기 위해 SEEP/W를 이용하여 지역별 산사태 붕괴원인을 분석하였다. 그 결과, 일부지역을 제외한 대부분 지역에서 강우량이 증가함에 따라 지하수위가 선형적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 피해형태는 사면의 위치별로 다르게 나타고 있어 지역별로 산사태 붕괴원인에 따른 적합한 대처가 필요한 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1990.07a
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• pp.49-52
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• 1990

강우강도가 큰 집중호우가 지표면에 도달하게 되면 강우량중 상당 부분이 수문학적 손실성분인 침수, 증발산, 차단 및 저류등으로 시간에 따라 분포된다. 이 가운데 지표면에 분포된 식생계 및 낙엽등에 의한 차단(canopy interception effect)과, 지표가 포화시의 증발산(wetted environmental evapotranspiration) 및 각종 저류, 즉 지표면 저류(depression storage), 지표토양층에의 저류(retention storage) 성분 등을 들 수 있으며 이들 각 손실성분은 직접유출로 나타나는 초과우량의 발생시간을 지체시켜 주는 역할을 하나 차단성분 및 저류성분은 시간이 경과함에 따라 결국은 증발산 또는 침투성분으로 흡수된다. 따라서 침투성분은 초과우량 추정에 매우 큰 영향을 줄 뿐 아니라 지표면 아래의 흙의 변형을 야기시키며, 중간유출 및 지하수유출에 기여 한다. 대부분의 호우사상은 강우초기에 강우강도가 지표 흙의 침수계수(hydraulic conductivity)보다 작기 때문에 모두 각 손실성분에 의해 손실되며, 강우강도가 점차 커져 침수능을 초과하면 지표면에 순간적으로 물이 고이게 되는데 이것을 지표심수(surface ponding)라하고, 강우시작부터 이 때까지가 침수시간(ponding time)이 된다. 이 지표침수가 나타나는 순간이 곧 직접유출 시작 시간으로 볼 수 있을 뿐 아니라, 침수시간은 지표면의 물수지면에서 볼 때 초기손실량 및 침수율 결정에 중요한 인자가 된다. 본 연구에서는 각 손실 성분별로 유역의 제반 특성을 고려하여 구한 매개변수로부터 시간에 대한 손실율을 결정하여 산지 하천유역에 발생하는 부정강우사상(unsteady rainfall)의 초과우량을 추정하는 모델을 유도하였다. 대상유역으로는 현재 건설부에서 수행하고 있는 국제수문개발계획(IHP) 대표시험유역 가운데 평창강 수계내의 장평유역으로서, 본 유역은 자기 우량계 및 자기 수위계가 운용되고 있고, 인접 대관령 측후소로부터 기상자료를 획득, 이용할 수 있는 비교적 분석에 양호한 조건을 지닌 유역이다. 모델의 유도 과정은 대상유역 식생계로 피복된 산지유역임으로, 식생차단 저류효과를 고려해서 지표면의 흙에 도달되는 순강우주상도를 얻고 이로부터 침수시간 및 침투율을 결정해서 초과우량을 산정하는 모델을 유도하였다. 강우 지속시간내 즉, 유역이 완전 포화시의 증발산율의 결정은 Morton 모델로부터, 침수시간 및 침투율 결정은 Green-Ampt 방정식을 부정강우사상에 적용할 수 있도록 수정된 모델을 사용하였으며, 분석에 이용된 호우는 1986 ~ 1987년도 발생된 호우사상 가운데 강우강도 및 총 강우량이 비교적 큰 7개 강우사상을 선정하였다. 각 호우사상별로 손실율울 지표면에서 물수지개념을 이용하여 계산하고 산술지상에 구성시킨 결과는 다음 그림과 같다. 이 그림에서 굵은 실선으로 나타낸 곡선(B. L. R)은 각 손실을 곡선을 시간축에 따라 산술평균한 대표손실율곡선이다. 이 대표손실율곡선은 역지수함수형으로서 곡선식의 유도는 회기분석을 이용하였다. 초과우량 주상도를 얻기 위하여 이 대표손실을 곡선을 관측 강우주상도에 적용시켜 본 결과 식생계에 의한 차단 저류율은 약 6mm/hr 정도인 것으로 나타났으며, 이로 인한 침수시간 지체효과는 1~3시간 정도로서 비교적 그 영향이 큼을 알았다. 또한 각 호우사상별 침수시간 계산 결과 그 변동이 큰 것으로 나타났는데 이는 초기 강우강도에 민감하기 때문인 것으로 판단되낟. 한편 유역 포화시의 증발산율은 우기의 기상자료를 이용하여 구한 결과 0.05 - 0.10 mm/hr 의 범위로서 이로 인한 강우손실량은 큰 의미가 없음을 알았다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.4
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• pp.384-391
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• 2019

Nutrients in stormwater runoff have raised concerns regarding water quality degradation in the recent years. Low impact development (LID) technologies are types of nature-based solutions developed to address water quality problems and restore the predevelopment hydrology of a catchment area. Two LID facilities, infiltration trench (IT) and infiltration planter (IP), are known for their high removal rate of nutrients through sedimentation and vegetation. Long-term monitoring was conducted to assess the performance and cite the advantages and disadvantages of utilizing the facilities in nutrient removal. Since a strong ionic bond exists between phosphorus compounds and sediments, reduction of total phosphorus (TP) (more than 76%), in both facilities was associated to the removal of total suspended solids (TSS) (more than 84%). The efficiency of nitrogen in IP is 28% higher than IT. Effective nitrification occurred in IT and particulate forms of nitrogen were removed through sedimentation and media filters. Decrease in ammonium- nitrogen (NH₄-N) and nitrite-nitrogen (NO₂-N), and increase in nitrate-nitrogen (NO₃-N) fraction forms indicated that effective nitrification and denitrification occurred in IP. Hydrologic factors such as rainfall depth and rainfall intensity affected nutrient treatment capabilities of urban stormwater LID facilities The greatest monitored rainfall intensity of 11 mm/hr for IT yielded to 34% and 55% removal efficiencies for TN and TP, respectively, whereas, low rainfall intensities below 5 mm resulted to 100 % removal efficiency. The greatest monitored rainfall intensity for IP was 27 mm/hr, which still resulted to high removal efficiencies of 98% and 97% for TN and TP, respectively. Water quality assessment showed that both facilities were effective in reducing the amount of nutrients; however, IP was found to be more efficient than IT due to its additional provisions for plant uptake and larger storage volume.