• 안전기술
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• 제179호
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• pp.15-17
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• 2012

극지(極地), 그곳은 말 그대로 '맨 끝에 있는 땅'이다. 흔히 남 북 양극지방을 통칭하는 말이기도 하다. 극지에 대한 일반 국민들의 관심은 2009년에 진수된 우리나라 최초의 쇄빙선 아라온호의 명성으로 극대화됐다. 거기에 얼마 전 TV 다큐멘터리 '남극의 눈물' 방영도 일반인들에게 극지에 대한 친숙함과 이해를 높이는 데 한몫 했다. 얼음과 눈, 그리고 살을 에는 추위뿐인 동토의 땅에서 대한민국 태극기를 펄럭이며 극지의 모든 것에 대해 연구하는 과학기지가 있다. 바로 남극 세종과학기지와 2014년 완공되는 장보고과학기지, 그리고 북극의 다산과학기지다. 인천광역시 연수구 송도동에 자리 잡은 극지연구소(KOPRI, Korea Polar Research Institute)는 극지와 그 관련지역에서의 기초 및 첨단 응용과학 연구, 남 북극 과학기지 운영 등을 지원하는 극지 전문기관으로, 국토해양부 한국해양과학기술원 부설기관이다. 이곳은 우리나라 유일의 극지연구전문기관으로, 미래의 기후 변화와 무한한 생물종을 연구하는 과학자들의 열의가 대단하다. 그 뜨거운 열기의 중심에는 바로 안전이 자리 잡고 있다. '극지'라는 특수지역을 무대로 삼아 국가적인 연구를 수행하고 있는 만큼 '안전'은 연구 활동을 뒷받침 하는 주춧돌이자 왕성한 연구활동을 이어나갈 수 있게 하는 원동력이 되고 있다. 안전을 위시해 전문적인 극지 연구를 하고 있는 이곳, 극지연구소만의 특별한 안전관리 현장을 찾아가봤다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.734-738
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• 2010

현재 우리나라는 이상기후 현상이 발생하여 계획홍수위를 초과하는 극한홍수에 의한 피해가 심각해지고 있는 실정이다. 또한 도심지역에서 제방이 붕괴된다면 범람홍수파에 의해 적지 않은 인명 및 재산피해가 발생할 수 있다. 이와 같은 피해를 줄이려면 제방붕괴시 범람홍수파의 수리학적 거동특성을 명확히 규명하고 이에 따른 대피체계가 수립되어야한다. 이에 본 연구는 기존의 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 통한 범람홍수파 특성연구에 조도계수 및 GMO(General Moving Object)를 추가하여 점진적인 제방붕괴로 인한 제내지에서 범람홍수파의 수리학적 거통 특성을 모의하였다. 높이 0.6m의 제방붕괴 단면이 시간에 따라 일정하게 넓어지면서 제내지로 홍수파가 유입되어 들어오도록 모의하였다. 수치모의 된 결과를 선행연구의 수리실험결과와 비교 검증을 수행하였다. 또한 수치모형 값에 조도계수를 입력하여 기존연구와 비교분석하였다. GMO를 이용하여 붕괴속도($v_0$)에 변화를 준 경우, 유속($v_{max}$) 및 수위($h_{max}$)변화에 큰 차이를 보이지 않았고, 초기 월류수심($h_0$) 변화에 따른 범람홍수파의 영향을 분석한 결과 붕괴속도 보다 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구결과의 활용방안으로 제방붕괴시 홍수범람에 의한 비상대처계획(EAP) 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한지리학회지
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• 제50권1호
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• pp.23-36
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• 2015

본 연구는 계절변화를 표현하기 위해 실생활에서 흔히 사용되는 기후 절기의 기온 변화 패턴을 파악하고 실제 기상 현상과의 부합도를 분석하고자 하였다. 전국 61개 관측소 자료를 통한 분석 결과, 관측지점 평균 기온이 증가할수록 연중 기온변화 파형의 정점에 해당하는 극서기중심이 7월 21일에서 8월 5일, 즉 절기적으로 입추 쪽으로 이동하였다. 주요 기후 절기인 대서, 상강, 대설, 대한을 중심으로 살펴 본 절기부합도는 전체적으로 낮을 뿐만 아니라 지역적 차이도 뚜렷하게 나타났다. 대부분 관측소에서 각 절기에 해당하는 기상 현상은 현저히 늦게 나타났는데, 각 절기일 기준 1주 이내로 관측된 경우는 전체의 7.7~40.4%에 머물렀다. 대서, 상강, 대설의 절기부합도는 동서 방향으로 차이를 보였고, 절기부합도가 비교적 높게 나타난 대한에는 동서 간의 차이보다는 남북 방향의 위도 조건이 절기부합도 변화 패턴에 영향을 주었다. 절기별 기온변화 경향과 속도가 지역적으로 균일하지 않다는 점을 고려한다면, 개별 절기의 배열과 각 절기 간 시간 간격에 대한 조정을 고려함으로써 24절기의 현실적 유용성을 제고할 수 있을 것으로 본다.

• 대한지리학회지
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• 제41권5호
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• pp.513-526
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• 2006

2005~2006남반구 여름기간 동안 서남극 남쉐틀랜드 군도의 빙하지형 및 그에 관련된 제 4기 후기 기후변화에 대하여 조사했다. 빙하지형학적 증거와 방사성탄소 연대측정 결과는 이 지역에서 세 번 이상의 빙하 전전이 있었음을 보여준다. 첫번째는 광범위한 빙하활동으로서 최종빙기 최성기(LGM)에 형성된 것으로 보이며 해저지형과 빙하기저 융빙수 하천, 그리고 찰흔의 기록에 의하면 빙상의 중심이 지금의 북쪽 대륙붕에 있었고 약 1000m의 두께와 바닥면의 온도가 어는점 이상이었던 것으로 추측된다. 이와는 달리 홀로세 후기에도 최소 두 번 이상의 빙하 전진이 있었는데 이들은 현재의 해안선을 넘지 못하는 매우 제한된 범위였고 빙하의 기저면이 어는점 이하에 있어서 침식활동이 미약했던 것으로 판단된다. 이들 제한된 빙하활동은 약 2천년전 그리고 소빙기에 각각 발생하였다.

• 대한지리학회지
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• 제47권2호
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• pp.208-225
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• 2012

이 연구에서는 한국의 미래 기온극값의 변화를 전망하고자 하였다. 이를 위해 12.5km 고해상도의 지역기후모델(HadGEM3-RA)에서 생산된 일 최고 및 최저 기온 자료와 관측 자료를 이용하여 RCP4.5/8.5 시나리오에 따른 6개 극한기온 지수를 산출하고, 현재(1971-2000) 대비 21세기 말(2070-2099)의 공간 변화를 분석하였다. 현재 기간에 대해 모델에서 생산된 일 최고 및 최저 기온은 관측 자료의 확률분포 형태와 범위를 비교적 잘 모의한다. 현재 대비 21세기 말에 결빙일(ID)과 서리일(FD)은 전 지역에서 감소하고 여름일(SD)과 열대야(TR)는 증가할 것이며, 95퍼센타일을 초과하는 일 최고기온(TX95)과 5퍼센타일 미만 일 최저기온(TN5)의 평균값은 전 지역에서 상승할 것으로 전망된다. 이는 RCP4.5보다 RCP8.5 시나리오의 경우에 더 강하다. 고도는 ID, SD, TR, TX95, TN5와 위도는 ID, TR, TN5의 변화와 유의한 상관관계를 보인다. 21세기 말에 산지에서는 기온의 하위 극값 상승, 남해안에서는 열대야 증가로 인한 영향이 강하게 나타날 것으로 전망된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.307-311
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• 2010

지구 온난화로 인한 이상기후 현상이 지속적으로 발생됨에 따라 풍수해의 저감과 수자원의 효율적인 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 국내의 경우 주요지점의 상류에 댐을 건설하고 댐 상류의 저류공간을 이용하여 홍수를 저감하고 수자원을 확보하는 것이 가장 일반적으로 사용되고 있는 홍수대응과 수자원 활용 방안이다. 수자원 문제를 해결하기 위한 다양한 기법들이 연구되고 적용되고 있지만, 수자원 문제는 불확실성과 애매모호함을 내포하고 있어 풍수해 피해 저감과 한정된 수자원의 효율적인 활용을 어렵게 하고 있다. 본 연구에서는 수자원 문제에 내포되어 있는 불확실성과 애매모호함을 해결하기 위해, 인간의 사고과정과 유사한 추론과정을 통해 애매모호함을 처리하는 데 강점을 가진 퍼지추론기법을 적용하여 저수지 퍼지최적운영 모형을 개발하는 것을 목적으로 하였다. 또한 기후변화를 고려하기 위해, 일반적으로 발생하고 있는 홍수뿐만 아니라 이상홍수 발생의 경우도 고려하여 저수지 운영모형을 개발하였다. 저수지 운영모형 개발을 위해 다음과 같은 과정을 통해 퍼지최적운영모형을 개발하였다. 우선 선형계획법을 사용해 일반적인 홍수와 이상 홍수 유입시 저수지 최적연계운영을 실시하여 최적운영규칙을 추출하였다. 그리고, 최적운영을 통해 추출된 각각의 운영규칙을 퍼지기법을 도입하여 퍼지운영규칙으로 정리하였다. 마지막으로, 정리된 각각의 퍼지운영 규칙을 조합하여 이상홍수를 고려한 저수지 운영규칙을 구성하였다. 본 연구에서는 낙동강 상류에 위치한 다목적댐인 안동댐과 임하댐 유역을 시험유역으로 선정하여 모형을 개발하였고, 일반적인 홍수로는 안동댐과 임하댐에 각각 100년 빈도의 홍수가 유입되는 것을 가정하였으며, 이상홍수로는 각의 댐에 극한홍수(PMF)가 유입되는 것으로 설정하였다. 개발된 저수지 운영모형을 통해 시험유역의 저수지 운영을 모의한 결과 각 댐의 유입량자료와 저수지 저류량 자료, 하류지점의 유량자료만을 사용하여 간편하고 신속하게 저수지 운영을 수행 할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.32-32
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• 2020

하나의 수계 또는 용수구역 내에서 작물생육기간 동안 지하수자원 수요량의 집중적인 증가로 인해 지역적 지하수 고갈이 발생하여 농작물 피해가 발생하고 있으며 과잉양수로 인한 지하수위 하강으로 사용자간 갈등도 빈번하다. 또한, 기후변화로 인해 극한기후인 가뭄의 잦은 발생은 이러한 현상을 가속화 한다. 지하수 산출성이 좋은 대수층의 공간적 분포는 복잡한 지질구조로 인해 균일하지 않으며 같은 대수층 내에서도 양수 위치에 따라 산출성은 다르게 나타난다. 이러한 지하수 수요와 공급 및 대수층 분포로 인한 지하수자원 불균형의 해소를 위해 지하수가 풍부한 지역에서 부족한 지역으로 지하수를 공급하는 방법을 적용할 수 있다. 이때 기술적용 지역의 지하수 사용 상황 및 공급 가능량을 정량적으로 평가하고 이를 기반으로 지하수 공급을 제어하는 것이 매우 중요하다. 지하수자원의 수요-공급 불균형이 발생할 때 즉각적으로 대응하기 위해서는 실시간으로 지하수 현황을 감시하고 이를 기반으로 공급 가능량을 산정할 필요가 있으며 이는 정보통신기술(Information and Communication Technology, ICT)에 기반한 관정연계관리체계(Well Network System, WNS)를 구성하는 기술 중 하나인 관정군집제어 기술로 구현될 수 있다. 수계 내에 설치된 기존의 양수정과 새롭게 추가된 관측정들을 4G LTE 네트워크를 통해 하나의 관정군으로 묶고 중앙 서버를 통한 자료 분석 및 양수 펌프 제어를 통해 대수층의 공급 능력과 사용자의 수요 현황에 따른 지하수자원의 체계적 분배를 구현하고자 하였다. 관정군집제어는 관정별 지하수위 및 양수정 양수량을 실시간으로 관측하고 이를 분석서버에 전송하여 해당 지하수계의 공급 가능량 및 인접관정 간섭 등을 분석하여 양수정의 펌프를 실시간으로 제어하고 양수된 지하수를 수요 지역으로 이송한다. 본 연구를 통해 관정군집제어 기술의 구현에 필요한 구성요소를 정의하고 이에 대한 구현 방법을 기술하여 WNS를 구성하는 하나의 요소기술 모델로 제시하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.115-115
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• 2022

2020년 역대 최장의 기간을 기록한 장마는 8월초 기록적인 폭우와 홍수로 이어지면서 전국 곳곳에 많은 인명과 재산피해 등 커다란 상처를 남겼다. 최근의 재해 발생 및 특성을 살펴보면 수자원 시설물의 운영·관리 기준의 한계를 벗어난 극단적 기후 현상의 규모와 발생빈도가 급격하게 증가하는 추세가 나타나고 있다. 이처럼 기후위기의 영향으로 집중호우, 극한가뭄 등의 발생빈도와 그 강도가 급증하는 상황에서 실제상황을 보다 신속, 정확하게 모니터링하고 예측하여 물관련 재해를 예방하고 대처하는 것은 무엇보다 시급한 과제라 할 수 있다. 또한 세계 각국은 코로나19로 인한 패러다임의 변화에 대응하고 경제위기 극복을 위해 산업 전반에 걸쳐 디지털 전환을 가속화 하고 있다. 정부도 코로나19로 촉발된 위기 극복을 위해 한국판 뉴딜의 대표과제로 디지털 트윈 사업을 추진하고 있다. K-water는 정부의 디지털 전환 정책에 발맞추어 기후위기에 따른 물관리의 복잡성, 불확실성에 대응하고 효율성과 신뢰도를 제고하기 위해 섬진강유역을 대상으로 디지털 트윈 물관리 플랫폼 구축을 추진하였다. 본 플랫폼은 유역내 기상·수문 관측자료를 실시간으로 모니터링하고 홍수, 가뭄, 수질, 댐안전 등 다양한 이슈를 사전에 시뮬레이션하여 결과를 3차원 지형에 표출하고 이에 대한 피드백을 통해 최적의 의사결정을 지원하는 체계로 구성되어 있다. K-water는 물관리 디지털 전환을 위하여 섬진강유역 구축을 기반으로 5대강 유역을 대상으로 플랫폼 구축을 확대할 예정이며, 댐하류·지류 합류부 등 재해 취약지역까지 아우르는 종합적인 물관리 의사결정의 One-System 플랫폼 구축을 확대할 예정이다. 이를 통해 유역 전체의 수문상황을 실시간으로 파악 및 신속하게 대응하고, 정확성이 향상된 의사결정으로 보다 효율적이고 안전한 물관리 기반을 마련하고자 한다. 또한 본 플랫폼에 기반한 디지털 물관리 기술 선도로 새로운 물산업 생태계를 조성하고, 민간기업과의 핵심기술 공동개발 등 기술협력을 통해 디지털 물산업 기술 경쟁력 확보에도 기여하고자 한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.189-197
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• 2017

최근 빈번하게 발생하는 해상 유류사고에 대해 초기에 신속히 대응하기 위해서는 정확성 높은 수치해석 모형의 개발 및 적용이 필수적이다. 본 연구에서는 불규칙한 지형적 변화가 존재하는 근해역에서 유출유의 정확한 확산예측을 위하여 비선형성, 분산성, 난류 및 회전류 효과 등이 포함된 수심적분형 Boussinesq 모형과 유류의 이송-확산-변형모형을 통합함으로써 유출유 초기확산 예측을 위한 결합모형을 개발하였다. 개발된 모형은 지형적 복잡성 및 그에 따른 실제 흐름의 특성을 지닌 실 해역에 적용함으로써 모형의 활용성을 검토하였다. 고해상도의 해상 조건 재현이 가능한 본 개발모형은 기후변화 등에 의해 점차 강화되는 해상 기상의 극한조건에서의 유류 재해에 대비할 수 있는 방재시스템 구축에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제9권2호
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• pp.157-169
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• 2018

This study explores the long?term trends of extreme temperatures of 270 observation stations in East Asia (China, Japan, and Korea) for 1961?2013. The 5th percentile of daily minimum temperatures (TN05%) and 95th percentile of daily maximum temperatures (TX95%), derived from the quantile regression, are particularly examined in term of their linear and nonlinear trends. The warming trends of TN05% are typically stronger than those of TX95% with more significant trends in winter than in summer for most stations. In both seasons, warming trends of TN05% tend to amplify with latitudes. The nonlinear trends, quantified by the $2^{nd}$?order polynomial fitting, exhibit different structures with seasons. While summer TN05% and TX95% were accelerated in time, winter TN05% underwent weakening of warming since the 2000s. These results suggest that extreme temperature trends in East Asia are not homogeneous in time and space.