• 대한토목학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.1013-1020
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• 2018

급속한 산업화와 인구증가에 따라 많은 사람들이 도시에서 살기 위해 이동하고 있다. 이러한 도시화는 건설 및 개발 활동에 따라 도심지내 불투수성 면적을 증가시키며, 이로 인해 지하수위가 낮아지고 유역내 첨두홍수량이 커지며 토양유실이 증가한다. 토양과 수자원을 보전하기 위해서 전세계적으로 유역 관리 사업이 시행되고 있다. 따라서 토양 및 수자원의 보전기술을 활용하여 전체 유역에 대하여 평가하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 한국, 대만 및 필리핀의 녹색건물인증제도(GBRS)의 물관리 관련 항목에 대하여 논의하였다. 또한 G-SEED(한국), BERDE(필리핀), EEWH(대만)의 용수관리 기술의 평가기준을 적용하고 비교하였다. 본 연구의 결과는 포괄적인 유역평가 시스템 개발에 활용될 것으로 기대된다. 정량적인 유역평가기준은 미래의 수자원 관련 잠재적 위험도를 파악하고 보다 효율적이고 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.23-32
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• 2022

본 연구는 지표수-지하수 연계 2차원 흐름 및 용질거동 수치모의를 통해 혼합대 흐름에 의한 지표수-하상 경계층 용질교환이 지표수 내 용질거동에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저, 혼합대 흐름이 부재한 불투수성 하상의 경우 사련 하상파에 의해 발달한 바닥면 근처 재순환 흐름의 포착 효과가 용질 파과곡선 형태를 결정하였다. 반면, 용질이 혼합대로 유입되는 투수성 하상에서는 지표수 대비 유속이 느린 혼합대 흐름에 의해 파과곡선 꼬리 부분 농도가 증가하여 파과곡선 꼬리 연장이 급격히 증가하였다. 또한, 지표수 유속 증가는 바닥면 압력 상승과 함께 혼합대 흐름을 빠르게 하여 파과곡선 꼬리의 연장을 단축시켰다. 이러한 본 연구의 결과는 지표수 내 용질 체류시간 예측에 있어 혼합대 흐름의 중요성을 시사하는 바이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.127-127
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• 2023

지표수와 하상 경계층에서 발생하는 흐름 교환은 하천, 호소, 연안, 해안 등 자연계에 존재하는 수환경시스템에서 일반적으로 나타나는 수리학적 특성으로서, 흐름 교환이 발생하는 경계층 아래 하상층 영역을 혼합대(hyporheic zone)라 부른다. 수질오염사고 등에 의해 외부의 오염물질이 하천 내 유입될 경우, 혼합대 흐름에 의해 하상층으로 침투되고 지표수 대비 유속이 느린 하상 내 공극 흐름에 의해 거동함에 따라 이들의 하천 내 체류시간이 증가하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 지표수와 하상 흐름을 연계한 수치해석 방법을 적용하여 혼합대가 지표수 내 용질 체류시간에 미치는 영향을 분석하였다. 먼저 연직 2차원 Reynolds 평균 Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Darcy 방정식을 연계하여 지표수와 하상 내 흐름을 해석하였다. 지표수 영역은 RANS 방정식을 이용하여 모의하였고, 지표수 흐름해석에서 얻어진 하상의 압력장을 경계조건으로 하여 Darcy 방정식과 함께 하상 내 흐름을 모의하였다. 여기서 하상의 형태는 자연계 하천에서 일반적으로 관찰되는 사련하상(Ripple bed)으로 모사하였다. 이후, 지표수-하상 연계모의를 통해 얻어진 흐름 결과를 바탕으로 지표수-하상 경계층에서 용질거동을 모의하였다. 흐름 모의결과를 과거 실험자료와 비교한 결과, 지표수 영역 내연직흐름 분포를 정확하게 재현하였고, 동시에 혼합대 흐름 구조에 큰 영향을 미치는 지표수-하상 경계층 압력 분포 역시 관측값과 유사하게 나타났다. 용질거동 해석을 통해 얻어진 용질의 체류시간을 분석한 결과, 혼합대 흐름이 고려된 경우(투수성 하상)와 고려되지 않은 경우(불투수성 하상)를 비교했을 때 전자에서 체류시간 분포의 감수곡선이 길어지고 첨두농도가 감소하는 것으로 나타났다. 아울러, 지표수 영역의 유입부 경계의 평균 유속이 증가함에 따라 최대 체류시간이 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 지표수-하상 경계층에서의 압력 경사가 커져 혼합대 내 유속이 증가함에 기인하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.26-26
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• 2020

하천수의 수심을 유지하기 위하여 설치된 콘크리트 취수보 대신 강자갈이나 쇄석을 채움재로 하는 돌망태를 사용하게 되면 토사퇴적으로 인한 건천화나 상, 하류 수생태계 단절과 같은 문제를 어느 정도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자갈접촉산화작용에 의한 수질개선과 공사비 절감 효과 등의 장점이 있다. 그러나 돌망태는 투수성이므로 불투수성인 콘크리트 보다 저류측면에서 불리하다. 콘크리트 취수보에서의 흐름은 보 정점의 형상, 보의 폭, 높이, 그리고 월류수심에 좌우되며, 베르누이 방정식과 연속방정식에 의해 방류량 산정식을 유도하고, 유량계수와 같은 실험상수를 결정하여 방류량을 계산한다. 돌망태 취수보의 흐름은 보의 높이, 보의 길이, 보의 상류수심 외에 채움재의 형상, 입경, 배치상태가 흐름에 영향을 미친다. 따라서 콘크리트 취수보에 적용되었던 기존의 방류량 산정식을 그대로 적용할 수 없다. 돌망태 보의 통과류는 실험상수가 포함된 비선형 수두손실방정식으로 표현할 수 있다. 실험상수는 비표면적의 크기를 의미하는 채움재의 평균동수반경와 관계되며, 평균동수반경은 채움재 입자의 형상으로 부터 구할 수 있다. 따라서 실험을 통하여 채움재 입자의 형상과 크기에 따른 실험상수와 평균동수반경의 관계를 구하면 비선형 수두손실방정식으로부터 통과류의 방류량을 계산할 수 있게 된다. 본 연구는 돌망태 취수보가 대수층함양 원수 공급시설물로서 타당한가를 평가하기 위하여 수행되었다. 콘크리트 취수보의 월류량 계산은 기존의 방류량 산정식을 이용하였으며, 돌망태 취수보는 실험상수와 평균동수반경의 기존관계식을 이용하여 통과류의 방류량을 계산하였다. 이와 같이 계산된 각각의 수심-방류량 관계로 부터 수심을 비교하였다. 동일한 유량조건에서 돌망태 취수보의 상류수심은 콘크리트 취수보보다 작게 계산되었다. 상류수심은 돌망태 채움재 입자의 크기가 작을수록 증가하여, 돌망태 취수보는 채움재의 입자크기가 작을수록 저류성능이 개선됨을 알 수 있었다. 따라서 돌망태 취수보는 채움재의 입경이 작을수록 콘크리트 취수보의 저류수준에 접근할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권3D호
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• pp.445-451
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• 2006

본 연구는 노후 콘크리트 포장의 아스팔트 덧씌우기에서 발생하는 반사균열을 억제하기 위한 방안으로 노후 콘크리트와 아스팔트 표층 사이에 응력을 흡수할 수 있는 중간층 혼합물을 개발하기 위하여 수행되었다. 고탄성 응력흡수층은 휨 변형과 수평변형으로 인하여 발생하는 균열응력을 흡수 또는 분산 시킬 수 있는 탄성과 유연성, 균일성 및 불투수성이 요구된다. 본 연구로부터 국외제품을 모델로 국산 바인더를 개발 하였으며 이를 사용하여 제작된 혼합물 시편은 시방규격에 만족하였다. 기존 덧씌우기 공법과 비교한 시험으로부터 고탄성 응력흡수 중간층이 설치된 경우 설치되지 않은 경우에 비하여 전단파괴수명과 수평변위저항도는 약 4배가 증가되었으며 표층재료의 선정에 따라 전단파괴수명은 5배, 수평변위저항도는 9배가 증가되어 고탄성 응력흡수 중간층이 반사균열 억제에 우수한 것으로 본 연구에 나타났다.

• 지질공학
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• 제17권2호
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• pp.225-233
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• 2007

산불이 발생될 경우 상부 토층의 공학적 특성을 변화시키게 되고, 이러한 변화는 산사태의 발생요인으로 작용하게 된다. 산불로 인한 토질의 공학적 특성변화를 조사하기 위하여 토질시료를 채취하여 각종 토질시험을 실시하였다. 토질시료는 최근 산불이 발생된 강원도 양양일대에서 채취하였다. 그리고 산불로 인하여 상부토층이 연소된 정도에 따라 완전연소구간, 중간연소구간, 산불 미발생구간으로 구분하여 채취하였다. 각 구간에서의 토질시험결과, 완전 및 중간연소구간에서의 비중과 건조단위중량은 산불 미발생구간에서 보다 작게 발생된다. 이는 산불로 인하여 흙입자의 전기력 및 이온 성분 변화와 토질 내 유기물이 연소되어 발생된 것으로 판단된다. 투수계수는 중간연소구간에서 가장 작게 나타나고, 완전연소구간에서는 가장 크게 나타난다. 산불이 발생될 경우 토층상부에는 불투수성의 막이 형성되는데 이는 중간연소구간에서는 존재하지만 완전연소구간에서는 붕괴가 발생된다. 즉, 약 $400^{\circ}C$이상의 높은 온도에서는 불투성의 막이 붕괴가 일어남을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1477-1488
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• 2014

도심지 불투수성 포장의 증가로 지하수위 저하, 생활용수 부족 등의 물과 관련된 다양한 환경문제가 점차 심화되고 있으며, 이를 해결하기 위해 빗물 저류조가 설치되어지고 있다. 빗물 저류조는 지반 저류층에 강우 유출수를 저장하여 향후 갈수기에 이용할 수 있어 도심지의 원활한 물순환에 도움이 된다. 그러나 도심지의 초기 강우는 다량의 비점오염물질을 포함하고 있으므로, 초기 강우를 빗물 저류조에 저류하기 전에 빗물에 포함된 오염물질을 정화하기 위한 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 초기 강우의 오염물질 정화를 위해 경제성과 비점오염물질 제거효율 측면에서 우수한 토양여과기술을 적용한 빗물 저류조의 전처리시설인 모래 여과층에 대한 정화효율 및 적용성을 실내 시험과 현장 시험을 통해 평가하였다. 실내 시험은 $20cm{\times}30cm{\times}60cm$의 규격으로 제작된 챔버에 3종류의 각기 다른 모래 여과층을 조성한 후 인공 강우를 유입하는 과정으로 진행되었으며, 유출된 오염수의 TSS (총 부유물질)와 COD (화학적 산소요구량)를 측정하여 모래 여과층의 정화효율을 평가하였다. 또한 폐색 현상으로 인한 모래 여과층의 투수계수 변화를 간접적으로 평가하였다. 실내 시험을 통하여 비점오염물질 정화에 적합한 여과층을 제시하였으며, 이를 현장 빗물 저류조에 시험 시공하여 선정된 여과층의 적용성을 검증하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.39-49
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• 2011

도시부 도로에서 투수성포장의 효용성은 널리 인식되고 있으나, 빗물침투로 인한 노상의 약화를 고려한 포장 두께 설계는 아직 제시되지 못하고 있다. 도시에서 빗물을 도로포장의 표면에서 바로 배수시키지 않고, 표면을 투과해서 노상으로 침투시키는 구조를 갖는 투수성포장은 도시홍수의 억제, 배수시설의 부하 경감, 지중생태계 개선, 열섬현상 억제 등 기존 불투수성 포장으로 인해 발생되는 여러 가지 문제를 저감시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그러나 투수성포장의 구조설계는 빗물 침투로 노상이 약화되는 현상을 적절히 고려할 수 없어, 투수성포장에 대한 구조설계방법은 아직 제시되지 못하고 있다. 본 연구에서는 빗물에 의한 노상의 약화 정도에 대한 문헌적 정보와 역학적 분석을 통해 잠정적으로 적용할 수 있는 투수성 아스팔트포장의 구조설계방법을 제시하였다. 문헌적 정보는 노상함수비가 최적함수비에서 2% 증가에 따라 탄성계수가 20% 감소한다는 조건을 적용하였다. 실제 현장을 대상으로 투수성포장을 적용할 경우 유한요소 해석결과와 기존 설계방법에 노상의 강도저하를 고려한 결과 기존두께에 30cm 정도 보조기층을 보강해야 하는 것으로 분석되었다. 이것은 일본에서 투수성 아스팔트포장의 구조설계에 적용하고 있는 증가두께와 유사한 것으로 나타났다.

• 한국자원식물학회지
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• 제29권4호
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• pp.385-392
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• 2016

본 연구는 삼백초 종자의 체계적인 발아연구를 통한 대량의 실생번식법 확립 및 약용작물로써의 활용도를 높이기 위하여 수행되었다. 채종 후 정선이 완료된 종자는 즉시 휴면유형 분류를 위하여 배 관찰, 직파 발아율 및 불투수성 검정을 실시하였다. 이후 종자를 4 ± 1.0℃에 건조저장하면서 발아특성 연구에 사용하였다. 발아촉진을 유도하고자 생장조절제와 무기염류의 종류 및 농도를 달리한 용액에 24시간 침지처리 하였다. 연구의 결과, 저온처리 되지 않은 삼백초 종자는 분화가 불완전한 미숙배를 가지고 있었으며, 5% 미만의 낮은 발아율을 기록하였다. 또한 단순 침지처리에 의해 수분흡수가 원활하였으며, 형태적으로 미숙한 배가 신장 후 발아되었기 때문에 형태·생리적 휴면으로 생각되었다. 삼백초 종자는 생장조절제와 무기염류 처리에 의해 유의적인 발아촉진 효과가 확인되었으며, 특히 GA₃ 500 ㎎/L 처리구에서 발아세(GE)가 46.1%로 가장 높았다. 또한 KNO₃ 10 ~ 20 mM 처리구에서는 최종발아율(PG)이 54.3 ∼ 57.7% 수준으로 향상되었으므로, 균일한 육묘를 위한 생장조절제와 무기염류의 선택적 이용이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국지역지리학회지
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• 제10권1호
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• pp.192-205
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• 2004

수문환경 변화에 영향을 미치는 요인을 시계열적으로 분석하고, 도시화에 수반되는 물수지 변화를 평가하였다. 그 결과를 요약하면, 다음과 같이 기술할 수 있다. 먼저, 광주천 유역의 하천유출 특성은 6월$\sim$9월 사이에 함양된 저유량에 의해 하천의 기저유출량이 유지되고, 8월에 첨두유량이, 5월에 최저 유량이 나타난다. 도시화 초기단계의 지하수 함양은 강수량대비 46.1%였으나, 1900년대에는 26.5%로 감소하고, 1990년대에는 29.9% 그리고 2010년대에는 27.8%로 감소할 것으로 전망된다. 한편, 직접 유출량은 1960년대에 강수량대비 9.6%였던 것이 1990년대에는 16.2% 그리고 2010년대에는 18.3%로 증가할 것으로 판단된다. 이러한 상태가 지속적으로 유지될 경우, 물수지의 왜곡은 더욱 심화되어 도시형 홍수의 빈발과 광주천의 기저유출량의 감소로 인한 건천화가 더욱 가속화할 것으로 생각한다. 이와 같은 도시수분 현상에 대한 시계열적인 연구는 도시의 재개발 또는 환경정비에 있어서 과거 수문환경을 인식하고, 왜곡된 현상을 파악함으로서 자연친화적 토지이용에 필요한 정보를 제공한다는 점에서 의의가 있으며, 인간활동과 자연환경 간의 상호관계를 규명했다는 점에서 지리학적 연구의 가치가 있다고 할 수 있다.