• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.234-234
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• 2017

국내 지형의 대부분을 차지하고 있는 산지 사면에서 토양수분량 측정은 물순환을 이해하는데 중요하다. 본 연구는 국토교통부의 기초수문자료 구축사업의 일환으로 수행되었으며, TDR(Time Domain Reflectometry, TDR)방식의 장비를 이용하여 2시간 간격으로 토양이 동결되어 있는 기간을 제외한 2016년 3월 중순부터 12월초까지 측정을 수행하였다. 관측지점은 설마천 유역 내에 위치한 경기도 파주시 적성면의 감악산 범륜사 주변 산지 사면과, 청미천 유역 내에 위치한 충청북도 음성군 수레의산 산지 사면에 위치하고 있다. 각각의 관측소에서 측정된 토양수분량 자료는 분포 특성을 파악하기 위해 토양수분량의 통계분석(평균, 표준편차)을 수행하였다. 2016년 토양수분량 관측소 운영기간 동안에는 2014년, 2015년보다 많은 강우량이 발생하였다. 또한 강우 패턴이 과거와는 다르게 가을철 많은 강우량이 발생하였다. 설마천 유역에 위치한 설마천 토양수분량 관측소의 경우 2016년 평균토양수분량이 13.7%, 표준편차 6.3%로 2015년(평균 12.9%)보다 큰 특성을 보였다. 청미천 유역에 위치한 청미천 토양수분량 관측소에서도 2016년 평균토양수분량이 24.5%, 표준편차 5.0%로 2015년 (24.3%)보다 증가하였다. 설마천 관측소보다 청미천 관측소의 토양수분량 특성이 크게 나타나는데 이는 청미천 관측소가 설마천 관측소에 비해 유효토심이 깊고 토성의 점토 함량이 상대적으로 높기 때문으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권5호
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• pp.406-415
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• 2002

토양중 중금속의 층위별 농도분포 및 경작지토양 표면의 축적현상을 파악하고, 오염가능성을 평가하기 위하여, 경작지 및 산지토양의 중금속농도(Cu(II), Zn(II), Pb(II), Cd(II))를 층위별로 0.1mole L$^{-1}$ HCI 추출법과 HNO$_3$-HCIO$_4$ 분해추출법을 이용하여 조사하였다. 0.1mole L$^{-1}$ HCI 추출법에서 경작지토양의 표층 중금속농도는 산지토양에 비하여 Pb(ll)를 제외하고 높은 농도를 보였다. 층위별 농도분포는 경작지토양의 표층에서 Cu(II), Zn(II), Cd(II)농도가 심층에 비하여 월등히 높은 반면, 산지토양에서는 층위별 농도분포의 차가 없었다. HNO$_3$-HCIO$_4$분해추출법에서, 중금속농도는 산지토양이 경작지토양보다 높았으며, 층위별 분포에 있어서는 모든 토양에서 큰 차이를 보이지 않았다. 이와 같은 결과를 종합해 보면, 중금속의 자연함량은 산지토양이 높았음에도 불구하고, 인간활동에 의해 유입된 중금속이 경작지토양의 표층에서 축적된 것으로 판단된다. 또한 이들 표층에 분포한 중금속은 토양으로부터 용출되기 쉬운 형태로 존재하며, 특히 Cd(II)는 경작지토양에서 잠재적인 오염원인 것으로 판단된다. 층위에 따른 중금속의 농도는 그들의 흡착 특성에 영향을 받는 것으로 판단된다. 토양에 대한 중금속의 흡착 강도를 판단하기 위하여 0.1HCl$_{ext}$HNCL$_{dig}$의 값을 도입해보면, 그들의 흡착 강도는 Cu(II)>Zn(II)>Pb(II)>Cd(II)의 순으로 감소하였다. 경작지토양에서의 중금속 분포특성은 그들의 복잡한 이동특성 및 토지이용의 중요성 때문에 더욱 자세한 연구가 요구된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.102-102
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• 2019

토양수분은 수문 및 기상 현상의 주요 요인으로 가뭄, 홍수 및 범람과 같은 자연 재해와 관련이 깊은 인자이다. 이러한 토양수분의 관측 기술 중 위성 데이터를 활용한 원격탐사 기술은 광범위한 지역의 관측이 용이하고 지점이 아닌 공간 데이터를 제공하는 장점을 지니고 있어 토양수분의 관측에 유리하다. 특히 높은 해상도의 위성기반 토양수분 데이터는 토양수분의 변동성이 큰 지역의 수문, 기상학적 현상을 보다 자세히 분석할 수 있게 해주며 가뭄 및 범람과 같은 수자원 관련 재해를 정확하게 분석하는데 요구된다. 이로 인해 최근 Sentinel-1 위성에서 운용중인 Synthetic Aperture Radar(SAR) 데이터를 이용한 매우 높은 공간해상도(10m~1km)를 지니고 있는 토양수분데이터 생산에 관한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나 국내에서는 Sentinel-1 위성을 이용한 토양수분 데이터 복원에 관한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 파주 감악산 설마천 유역에서의 Sentinel-1 위성의 SAR 데이터를 이용한 고해상도 토양수분 데이터를 복원하고자 한다. 파주 설마천 유역은 감악산 일대로 경사가 심하고 식생이 두터운 산악지형이다. SAR를 이용하여 산지에서 신뢰성 있는 토양수분 자료를 복원하기 위해서는 가장 큰 오차의 원인으로 작용하는 경사와 식생을 고려하여야 한다. 먼저 표면 경사의 영향의 경우 SAR 센서의 레이더 입사각과 수치 표고 모델을 이용하여 고려하고자 한다. 다음 과정으로 표면 경사가 고려된 Sentinel-1 데이터의 후방산란계수와 Landsat-8 데이터 및 지점 토양수분 데이터를 이용하여 식생에 따른 후방산란계수의 거동을 Water Cloud Model을 이용하여 분석하였다. Water Cloud Model은 토양위의 식생의 수분이 후방산란계수에 혼동을 주는 구름과 같이 작용한다고 가정하고 식생수분을 후방산란계수와 레이더 입사각 및 식생지수를 통해 계산하는 모델이며 이를 이용하여 토양수분 복원에 있어 식생의 영향을 제거하고자 하였다. 이를 통해 식생과 표면 경사를 고려하여 복원된 토양수분 데이터를 설마천 유역의 지점 데이터와 비교 분석하고 다른 위성기반 토양수분 데이터 및 강우 데이터를 이용하여 평가하였다. 본 연구결과를 통해 한반도 산지에서의 SAR 데이터를 이용한 토양수분 복원 기술의 기초가 마련될 것이며 이를 통해 산지가 대부분인 한반도의 토양수분 거동을 이해하는데 유용한 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구 이후에는 연구결과분석을 통한 산지에서의 고해상도 토양수분 복원 알고리즘을 분석, 보완하고 한반도에서의 SAR 기반 토양수분 데이터의 정확도를 높이는 연구가 진행되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.608-612
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• 2006

산지사면에서의 토양침식량은 실제 유역을 빠져나가는 토사유출량과 같지 않다. 이는 토사가 이동하는 과정에서 지형적인 요인 등에 의해 퇴적되거나, 가중되는 유수에 의해 더 많은 토양이 침식될 수 있기 때문이다. 토사유출률(SDR)은 유역의 크기뿐만 아니라 지형, 기후, 토양, 식생피복, 토지이용도 등에 관계된다. 본 연구에서는 기후 특성인 강우크기에 따른 토사유출률의 변화를 분석하고자 하였다. 산불 이후 5년 동안 산지 소유역의 시험유역을 운영하여 유출 및 토사유출량을 실측하여 자료를 구축하였고, 이 유역에 산지지역의 토양침식 모형인 SEMMA을 적용하여 토양침식량을 산정하고 유역출구로 이송한 실제 토사유출량과 비교하였다. 5년 동안 SDR은 전반적으로 감소하고, 강우량, 강우강도, 강우에너지와 같은 강우사상의 크기에 따라 증가한다. SDR은 2001년에서 2002년까지 대부분 1.0 이상이고, 2005년에는 1.0을 초과하지 않으며, 강우특성 뿐만 아니라 식생피복, 산불시간경과 등의 인자에 의존한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1760-1763
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• 2010

산지환경급변지역에서 집중호우에 의한 다량의 토사유출은 하천유역내 사회기반시설을 파괴하는 재해요인으로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 산지환경급변지역 중 인위적인 지표교란 지역으로 대표되는 도로공사지역을 선정하여 집중호우가 발생하는 6월, 7월, 8월의 강우사상별 강우에너지와 토양침식 및 토사유출의 관계를 조사하였다. 조사결과 강우에너지가 커질수록 토양침식 및 토사유출량이 증가하는 결과를 나타내고 있다. 토양침식 조사를 위한 조사구에서 토양침식량은 식생요인과 관리상태에 따라 크게 영향을 받았다. 일반적으로는 강우에너지 증가에 따라 토양침식량이 증가한다. 도로공사지역에서는 심각한 지표교란뿐만 아니라 선행강우, 세류의 존재 여부, 그리고 외부적 요인들 때문에 상대적으로 작은 규모의 강우에 대해서도 다량의 토양침식량이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 교란이 발생하지 않은 인근 산지의 대조구와 공사에 의한 교란 나지사면 조사구를 비교해보았을 때, 평균 토양침식량은 약 7,352배의 차이를 보였으며, 섬유매트처리 및 사면포장처리 조사구처럼 인공적인 관리를 수행한 조사구와는 약 132배의 차이를 보였다. 또한, 인공적인 관리를 수행한 조사구는 지표사면관리의 영향과 야생종의 유입으로 지표가 안정되어 나지사면 조사구에 비해 상대적으로 적은 양의 토양침식이 발생하였다. 이는 지표교란이 심한 공사활동 지역에서는 지표특성에 따른 적합한 사면 응급처리 기법의 적용이 중요함을 나타내는 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.248-248
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• 2012

산사태나 토석류와 같은 산지재해가 빈발하고 인명과 재산의 피해가 증가함에 따라 적절한 대책이 시급하게 요구되고 있다. 이런 대책 중에서 신뢰도 높은 산지재해 예, 경보시스템을 구축하는 것은 매우 중요하다. 산림청에서는 산사태 예, 경보 발령을 위한 기준을 마련하고 있으나, 좀더 신뢰도 높은 기준을 필요로 한다고 생각된다. 본 연구에서는 강우분석을 통해서 우리나라의 자연사면에서 토석류, 산사태를 일으키는 강우의 특성을 파악하고, 나아가 산지토사재해 예, 경보시스템에 적절하게 활용될 수 있는 기준을 마련하고자 하였다. 이를 위해서 회귀분석, 판별분석을 적용하여 평가하였고, 보다 개선된 기준으로서 토양우량지수를 제시하였다. 토양우량지수는 강우에 의해 지반이 어느 정도 포화되어 있는가를 계산하여, 토사재해발생의 위험성을 나타낸 것이다. 본 연구에서는 2001년에서 2009년 사이에 충북 제천시 일대의 강우자료를 조사하여 탱크모델에 적용하여 각 탱크에서의 저류량을 계산하여 토양우량지수를 결정하였다. 세 개의 탱크 중에서 두 번째 탱크에서의 저류량 (S2)과 전체 탱크에서의 저류량 (TS)을 이용하여 상위에 랭크된 이력순위를 분석한 결과, S2에서는 산사태가 발생한 2009년 이력이 3번째 높은 수준으로 기록되며, 산사태 미발생의 2007년 강우는 5번째로 기록되었다. 그리고 TS의 경우 2009년 강우가 2002년에 이어 3번째 높은 수준으로 기록되었으며, 2007년 강우는 9번째로 기록되었다. 이러한 결과를 볼 때 토양우량지수의 이력순위는 산지토사재해의 발생을 잘 반영하는 것으로 나타났다. 또한 2011년 발생한 우면산 산사태를 대상으로 토양우량지수를 적용하여 예, 경보시스템의 적용가능성을 판단하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.192-192
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• 2018

토양수분량은 가뭄, 홍수 및 갈수 예보, 유출 해석, 작물의 소비수량 산정과 같이 국가 물 관리 및 수자원 계획 및 개발 등의 목적으로 활용되고 있다. 또한, 생태수문학의 중요한 인자로써 식생의 성장 및 변동의 원인과 결과를 동시에 제공한다. 이는 대기의 상호작용 및 총체적인 물 수지와 관련되며 지표면의 침투, 증발산, 오염물의 이송 및 생태계에도 중요한 인자로 활용된다. 토양수분량은 수자원 부존량에 차지하는 비중은 매우 적지만 대상유역의 유출기구 특성을 지배하는 주요인자로 작용하여 홍수량의 규모에 크게 영향을 미친다. 미국 등 여러 선진 외국에서는 오래 전부터 토양수분에 대한 이론적인 개념을 정립하여 토양수분량을 정기적으로 관측해 오고 있다. 우리나라 또한 토양수분량 관측을 하고 있으며, 주로 농업목적으로 토양수분량 관측소가 운영되고 있다. 그 중 기상청에서는 주로 농업기상관측 항목에 포함하여 농업기상관측소를 운영하고 있으며, 농촌진흥청에서는 농작물의 생육 목적으로 토양수분량 자료를 관측하고 있다. 하지만, 유역 단위의 가뭄과 물 순환을 규명하기 위한 연구가 부족하여 최근 국토교통부에서는 유역 단위의 토양수분량 자료생산 연구를 계획하고 있다. 유역 단위의 토양수분관측의 어려움은 주로 산지에서 발생하는 토양수분의 변동이다. 이는 사면의 유출과 식생의 영향 및 기반암의 영향을 받기 때문이다. 본 연구에서는 청미천(수레의산)과 설마천(감악산) 산지 사면에 설치된 유전율식(TDR, Time Domain Reflectometer)장비로 관측된 최근 3년간(2015~2017)의 데이터를 이용하여 경년변화특성을 분석하였다. 분석 결과는 유역의 물 순환을 규명하는데 가장 중요한 연구로써 활용될 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제15권3호
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• pp.156-161
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• 1982

인삼산지포장(人蔘産地圃場)에서 토양유기물함량(土壤有機物含量)은 토양수분(土壤水分)과 근수량(根收量)과 유의정상관을 보였다. 토양수분(土壤水分)은 근수량(根收量), 경직경, 경장, 유의정상관을, 지상부(地上部) 상대 결주율(缺株率), 낙엽율(落葉率), 반점병리병율(斑点病罹病率)과는 유의부상관을 보였다. 현(現) 재배법으로 칸당 2kg 이상(以上)의 수량(收量)을 내려면 토양수분(土壤水分)이 17% 이상(以上) 유기물(有機物)은 2%이상 이어야 할 것으로 나타났고 이에 미달(未達)인 포장(圃場)이 58% 였으며 이들은 대부분(大部分) 사양토(砂壤土)와 양토(壤土)였다.

• 대한지리학회지
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• 제51권4호
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• pp.509-523
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• 2016

토양 예측은 지속가능한 산지관리 측면에서 필요한 토양특성자료를 제공할 수 있다. 이중 가시 근적외선 분광반사 특성을 이용한 토양 예측은 저비용, 빠른 분석과 비파괴 측정, 비교적 높은 정확도로 관심을 받고 있다. 일반적으로 토양 분광반사특성 측정 과정에서 잡음이 나타날 수 있어 전처리 과정이 필요하다. 하지만 이러한 전처리 방법을 비교하고 평가하는 작업이 거의 이루어지지 못 했다. 본 연구에서는 토양 탄소와 질소 예측을 위해 5가지 전처리 방법을 비교하였다. 이는 연속체 제거, Savitzky-Golay 변환, 이산 웨이블렛(wavelet) 변환, 1차와 2차 도함수 변환이다. 토양예측 모델로 부분 최소제곱 회귀모형을 사용하였고, 총 153개 시료 중에서 검증을 위해 122개 훈련자료와 31개의 검증자료로 나누어 평가하였다. 전반적으로 토양시료의 탄소 함량이 높을수록 토양에 대한 입사 에너지의 흡수가 커지는 특성을 보였다. 파장별로는 가시광선 영역(650nm와 700nm)이 토양 탄소 그리고 질소와 가장 높은 상관관계를 보였다. 전처리 비교에서 연속체 제거가 토양 탄소(9.53mg/g)와 질소(0.79mg/g)에 대해 가장 높은 정확도(Root Mean Square Error)를 보였다. 따라서 토양 탄소와 질소 예측을 위해 연속체 제거가 가장 효과적인 분광반사특성 분석의 전처리 방법으로 판단되었다. 시각적인 평가에서 웨이블릿 변환이나 Savitzky-Golay 변환은 차이가 거의 없었고, 평가 결과도 유사했다. 따라서 다소 계산과정이 간단한 Savitzky-Golay 변환이 선호될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.316-316
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• 2019

최근 빈번한 자연재해로 인해 기상 및 지구물리학적 요소들을 관측하는 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 그중 지표와 기상을 연결해주는 토양수분 관측은 지구에서 일어나는 현상에 대한 이해도를 높이기 위한 중요한 요소로써 인식되고 있다. 이러한 토양수분 자료는 지난 몇 년 동안 다양한 측정 방법과 알고리즘 개발이 이루어져왔으나 이러한 방식으로 산출된 데이터를 무분별하게 이용하기에 앞서 최적의 사용을 위해 오류 구조를 파악하고 정량적으로 측정하는 분석이 필요하다. 따라서 Triple collocation(TC) 기법을 활용하여 가상의 실제값(hypothetical truth)을 가정하고 각각의 산출데이터의 측정 불확도와 상관성을 추정할 수 있다. 본 연구에서는 인공위성, 모델자료와 같은 측정 방법뿐만 아니라 지점에 설치하여 물리적인 방법을 통한 토양수분 산출방식에도 관측상의 오차가 존재함을 인지하고, 이러한 오차가 존재하는 다양한 데이터들을 분석하였다. 이용된 데이터는 설마천 산지 사면에 설치된 유전율식(TDR, Time Domain Reflectometer) 측정장비, Cosmic-Ray newtron Probe, Noah 지표모델을 활용한 자료 동화 자료인 Global Land Data Assimilation System (GLDAS)를 입력 자료로 하여 TC 기법에 적용하였다. 분석 결과는 유역의 토양수분 관측에 대한 다양한 방법의 불확실성을 규명하는데 가장 중요한 연구로써 활용될 것으로 기대 된다.