• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.94-94
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• 2017

지속적인 수질의 모니터링과 관리가 어려운 개발도상국의 경우, 모델링을 통한 병원균의 예측이 중요하다. Soil and Water Assessment Tool (SWAT)은 유역 모델로 병원균의 거동을 모의하는데 널리 활용된다. 하지만 SWAT이 모의하는 in-stream 모듈의 경우, 소멸, 부유, 퇴적의 단계만을 고려하여 정확도가 부족하다. 따라서 본 연구는 기존 모듈에 hyporheic exchange와 생장 단계를 추가하여 모듈의 성능 개선 및 열대 산지 유역에서의 병원균의 거동을 모의하였다. 본 연구는 몬순 기후 및 산지 지형을 가진 라오스의 Houay Pano 유역을 대상으로 대장균 (Escheichia coli, E.coli)의 거동을 2011년부터 2013년까지 일 단위로 모의하였다. 기존의 SWAT 박테리아 모듈의 경우, 소멸 단계만을 가지고 보정하였을 때 모델은 대부분 0의 값을 가졌고, 부유 및 퇴적 단계가 추가 된 후에는 우기시 대부분의 모델값이 관측값의 95% 신뢰 구간에 포함되었으나 건기에는 농도가 여전히 낮게 모의됨을 확인 할 수 있다. 건기 시 낮게 모의된 농도를 증가시키기 위해, 온도에 따른 생장 단계를 추가하였으며, 이때 생장 속도는 설정된 최소-최대 생장 온도 사이에서 최대값을 가진다. 하지만 온도에 따른 생장은 열대 기후의 특성상 전 기간에 걸쳐 동시에 증가하여 건기에만 낮게 모의된 농도를 보완하는 데는 한계가 있었다. Hyporheic exchange는 강바닥에 임시로 저장된 박테리아의 양이 특정 유량에 의해서 수계로 유입되는 현상으로, 본 연구에서는 일정한 양의 hyporheic flow를 가정하여 모의하였다. 결과적으로 Hyporheic exchange를 통해 유입되는 적은 양의 E.coli는 기존에 타당하게 모의된 우기의 농도는 그대로 유지하되, 건기에 낮게 모의된 농도는 증가시켜 기존 SWAT 모듈의 한계점을 잘 보완한 것을 확인 하였다. 결론적으로, 기존의 SWAT 모델은 건기 시 낮은 농도의 E.coli를 모의하기에 한계를 보였으며, 전 기간에 걸쳐 높은 온도를 유지하는 열대 기후에서 생장 단계는 이러한 한계를 보완하기에 적합하지 않은 것으로 판단되었다. 그러나 적은 양이 전 기간에 걸쳐 동일하게 유입되는 hyporheic exchange의 경우, 건기에 낮게 모의된 농도를 증가시켜 기존의 한계를 보완할 수 있었다.

• 농촌계획
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• 제9권1호
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• pp.85-93
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• 2003

National Agricultural Pesticide Risk Analysis (NAPRA) World Wide Web (WWW) 시스템 (http://danpatch.ecn.purdue.edu/${\sim}napra$)은 다양한 영농방법에 따른 농약과 영양물질의 지표수/지하수 유실량을 웹에서 모의하고자 개발되었다. 단일 토양에 대해서 모의할 수 있는 Single Field 버전의 많은 기능이 개선되었고, 행정구역/수계 경계에 대해서 모의할 수 있는 County/Watershed 버전을 확장시켜, Web Geographic Information Systems (GIS) 버전의 NAPRA 시스템을 개발하였다. Web GIS 툴을 이용하면, 모의하고자 하는 지역을 마우스로 디지타이징 한 후, 그 지역에 대해서 영농방법에 따른 영향을 모의할 수 있다. 모의결과를 웹브라우저를 통해서 지도로 보여줄 뿐만 아니라, 그 결과를 데스크탑용 GIS에서 사용할 수 있는 포맷으로 제공한다. 모델을 운영하기 위하여 방대한 양의 입력자료가 필요하고, 일반 사용자가 준비하기 힘든, 데이터들이 있는데, NAPRA WWW 시스템은 이러한 입력자료를 서버측 GIS 데이터 베이스, NAPRA 데이터 베이스, 강우 및 온도 모델 예측치 에서 추출하여 모델을 운영한다. 또한, 모의결과를 방대한 양의 텍스트 파일이 아닌, 차트나, 테이블, 또는 지도형태로 보여주기 때문에, 농부와 같이 전문지식이 없는 사람이 이 시스템을 이용하여 여러 가지 영농 방법 중에서 환경 친화적이면서 경제성을 유지 할 수 있는 최적관리기법을 찾아낼 수 있다.

• 물과 미래
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• 제29권4호
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• pp.131-138
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• 1996

본 연구에서는 설계기준 및 수질기준에 합당한 제약조건을 고려하여 하수처리장의 최소비용 운영을 위해 비선형계획법을 적용하였으며, 수질변화는 QUAL2E 모형을 이용하여 모델링을 하였다. 한강수계에 위치한 4개의 수도권 하수처리장에 적용한 결과, BOD 수질기준에 따른 하수처리장의 적절한 운영율을 계산할 수 있었으며, 각 하수처리장에서 유입유량에 따라 하수를 처리하는 것보다 한강의 정해진 수질조건을 유지하는 한도내에서 적정하수량을 처리하는 것이 경제적임을 알 수 있었다. 또한, 이 모델을 이용하여 주어진 하수처리장 운영하에서의 한강수질도 예측가능하다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.952-957
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• 2005

분산형 비점오염원 모델에서 단위유역 크기의 영향을 검토하기 위하여 민감도 분석 연구를 실시하였다. 미농무성의 AGNPS 모델에서 변형된 AnnAGNPS 모델을 남한강 수계의 청미천의 지류인 응천 유역에 적용하였다. 10에서 200 헥타르에 이르는 다양한 단위유역 크기에 따라 유로연장, 경사, 토지 이용, 유달율 등과 같은 모델 요소와 결과를 분석하였다. 단위유역의 크기가 증가함에 따라 휘어진 하천이 단거리로 계산되기 때문에 유로연장이 감소하게 되고, 이것은 다른 어떤 지형 변화보다 모델 결과에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 토지 이용도와 토양 분포 효과가 제외되었을 경우, 단위유역이 클수록 유역의 최종유출구까지 도달하는 시간이 짧아져 토사 유달 부하량이 증가하였다. 그러나 이러한 영향이 포함되었을 경우, 단위유역이 클수록 적용 유역의 토지이용의 다양도가 포함될 수 없기 때문에 토사 유달 부하량이 감소하였다. 적용 유역은 토양 침식이 낮은 임야로 이루어져 단위유역이 큰 경우에는 임야 비율이 더욱 증가하여 유달 부하량이 감소하게 된 것이다. 적용 유역에서는 30 헥타르의 단위 유역이 가장 적합한 크기로 결정되었다. 강우 유출수량과 총질소, 총인, 생물화학적 산소요구량을 모델에서 예측하였으며 현장 측정치와 적절히 일치하였다. 본 연구를 통하여 모델 결과는 단위유역 크기에 따라 변하는 지형, 토지 이용, 토양분포 변이에 민감하게 변하며, 성공적인 분산형 모델적용을 위하여 최적의 단위유역 크기를 사용하는 것이 매우 중요하다는 결론을 얻었다.

• 환경영향평가
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• 제31권4호
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• pp.265-270
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• 2022

여우 복원 사업이 시행됨에 따라 자연에 방사된 여우의 개체수가 증가하고 있어 앞으로는 여우 개체들이 다른 지역으로 분산되어 인간 생활 지역에서도 출몰할 것이다. 본 연구에서는 이에 따른 영향을 예측하고 대비하고자 여우의 서식지 적합성 지수(HSI)를 개발하였다. 문헌 조사를 통하여 주요 환경 변수를 추출한 뒤, GIS를 이용해 분석한 결과, 총 5가지의 적합 지수(Suitability Index, SI)를 구축하였다. 임상과 경사, 향, 수계 및 도로로부터의 거리가 주요 변수이며, 임상도에 2배의 가중치를 주어 산술 평균한 값이 HSI 결과이다. 전국자연환경조사 자료와 비교한 결과, 여우 좌표들이 평균 0.64의 HSI의 값을 가지는 것으로 나타나며, 0.53 이상일 때에 출현 확률이 높은 것으로 보인다. 본 연구 결과를 활용하여 여우의 분포를 사전에 예측하여 앞으로의 복원 계획의 기초 자료로 사용하거나 추후 환경영향평가 시 분포 파악 및 저감 방안 마련에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.497-497
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• 2022

홍수위험지도는 홍수발생시 예방되는 침수범위와 침수깊이를 나타내는 지도로 2009년 영산강수계(237.53 km), 2016년에 섬진강수계(251.06 km) 국가하천의 홍수위험지도가 제작되었고, 2021년 영산·섬진강권역 지방하천(4521.31 km) 홍수위험지도가 제작됨으로써 영산·섬진강권역 홍수위험지도 제작이 모두 완료되었다. 홍수위험지도 제작은 GIS 범람해석, 1차원 및 2차원 수치모형으로 구분할 수 있따. GIS 범람해석은 제내지의 지형 수치표고모델(DEM) 등을 활용하여 지형자료를 구축하고, 측점별 홍수위를 이용한 홍수위 DEM을 작성한 후 각 DEM의 고도차를 계산하여 홍수범람구역을 도시하는 방법이다. 도심지 또는 주거지를 관류하는 하천에 대해서는 제방의 편안 파제를 가정하여 FLUMEN모형을 이용한 2차원 범람분석 또는 HEC-RAS모형을 이용한 1차원 범람분석 방법 적용한다. 위와 같은 분석 방법으로 도출된 침수 결과는 제방 월류 및 제방 유실 등의 극한 상황을 가정한 것으로, 2020년 섬진강 대홍수 홍수피해 침수구역과 홍수위험지도의 침수구역의 겨의 일치하는 것으로 나타났다. 즉 하천홍수로 발생할 수 있는 피해의 규모를 예측할 수 있으며, 이러한 예측정보는 방재계획 수립 및 홍수대응에 활용도가 높을 것이다. 홍수위험지도는 홍수위험지도정보시스템(www.floodmap.go.kr)에서 누구나 확인이 가능하며, 지자체 방재담당자는 회원가입을 통해 홍수위험지도 전산파일 및 보고서 등을 받을 수 있다. 방재담당자는 홍수위험지도의 침수구역을 바탕으로 대피계획을 수립하고, 집중호우로 인한 하천수위 상승 시 홍수위험지도의 침수구역을 중심으로 방재활동을 하여 인명피해를 최소화할 수 있을 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권3호
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• pp.15-20
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• 2019

폐수내 질소와 인을 이용한 struvite 회수는 수계 부영양화 방지 및 비료자원화에 효과적인 기술이나, 해결해야 할 이론 및 기술적 문제점이 있다. 본 연구에서는, 기존 문헌의 상세한 검토를 통하여, 이론적 측면에서 적절한 반응식 선정 및 이론적 고찰을 이용한 struvite 생성 반응예측 가능성을 논의하고, 기술적 측면에서는 struvite 생성의 대표적인 저해물질인 Ca의 배제를 통해 struvite 결정의 순도를 높일 수 있는 효과적인 방법을 소개하려 한다. 반응예측 측면에서는 중성~염기성 pH 영역에서 효과적인 struvite 반응식 및 반응계수를 이용, 정량적 모델을 구축할 수 있다. 이러한 모델은 실제 회분식 실험결과와 잘 일치하며 특히 이온들의 charge balance도 함께 고려하여 struvite 생성시 희석된 수용액에서 흔히 동반되는 pH 저하를 합리적으로 예측할 수 있다. 한편, Ca의 배제를 통한 struvite 순도 향상은 ${HPO_4}^{2-}-P$ 대비 고농도의 ${NH_4}^+-N$을 조성하여 해결할 수 있는데, 이는 고농도 암모늄 이온의 존재가 struvite 생성 관련 열역학적 구동력을 강화시켜 인산염이 Ca 대신 고농도 암모니아와 용이하게 반응하여 struvite 생성에 유리한 이온환경을 조성하기 때문이다. 즉 인산염이 $Ca^{2+}$과 빠르게 반응하여 이미 침전물이 형성하였을지라도, 고동도 암모늄으로 인한 열역학적 구동력으로 인산-칼슘 침전물이 재용해 되어 struvite를 생성시킬 수 있다.

• KSBB Journal
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• 제15권3호
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• pp.299-306
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• 2000

발광미생물 (luminescent bacteria)인 P. phosphoreum을 이용한 수계의 환경독성물질로 지정된 ethane, benzene, phenol류에 chlorine이 치환된 l47~의 독성강도를 생체발광의 50%저하시키 는 독성농도인 ECso값을 통한 생물학적 정량을 하였을 때 phenol) benzene) ethane 의 순서로 독성깅도가 높게 산출되 어졌으며, 특히 지환된 chlo괴ne의 수가 증가할수록 독성강도가 강하다는 것을 알 수 있었다. 또한 산출된 ECso값을 이용허여 독성물질들의 물려화학적 parameter특성인 octan이(water 분할계 수 (log P), 용해도 (log S) 및 solvatochromic parameter의 떤관쟁 을 QSAR 모탤링하였으며 실힘을 통하지 않고, 독성의 독성강도 를 예측할 수 있는 회기식을 다음과 같이 산출하였다. $log EC_{50} =2.48 + 0.914 log S(n=9 R2=85.5% RE=0.378) log EC_{50}=0.35 - 4.48 Vi/100 + 2.84 \pi^* +9.46{\beta}m-4.48am (n =14 R2=98.2% RE=0.012) log EC_{50} =2.64 -1.66 log P(n=5, R2=98.8% RE=0.16) log EC_{50}=3.44 -1.09 log P(n=9 R2= 80.8% Re=0.207)$. QSAR 모델은 QSAR 검증식을 통하여 확인된 다중회기식을 이용함으로 실험하지 않은 독성물 질이 갖는 물리화학적인 특성을 대입하여 log Eeso값을 예측할 수 있으므로 경제적, 시간적으로 이익을 얻을 수 있는 모델이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_1호
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• pp.1041-1053
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• 2018

본 연구에서는 용담댐 유역을 대상으로 저수위/저수량 모니터링 및 예측을 위하여 고해상도 위성관측 자료를 이용하는 방법과 위성으로부터 추출한 강수량 자료로부터 가뭄지수를 이용한 저수위를 모니터링하고 SSA를 이용한 PCA방법으로 예측모델을 구축하여 가뭄을 예측하는 방법을 개발하였다. 용담댐 저수위와 SPI(3)와의 상관계수가 0.78로 매우 높은 상관성을 보였으며, 위성자료를 통하여 산정한 가뭄지수를 활용하여 댐 저수위/저수량 모니터링 및 예측 가능성을 진단하였다. SSA에 의한 주성분 분석결과 SPI(3)과 각 RC자료의 상관관계를 분석한 결과 CC=0.87~0.99의 높은 상관성을 보였으며, 표준화된 댐 저수위(N-W.S.L.)와 RC자료의 상관관계를 분석한 결과 CC=0.83~0.97의 비교적 높은 상관성을 보임을 확인하였다. 또한, Sentinel-2 위성의 MSI (Multi-Spectral Instrument) 센서로 댐수위의 변화를 모니터링하기 위해 지수 기법을 적용하여 수체 탐지 알고리즘을 개발하였으며, 용담댐유역에 대해 2016년부터 2018년까지의 수계 면적 변화를 분석하였다. 이를 기반으로 Sentinel-2 위성영상으로 추출한 수계 면적 변화를 이용하여 가뭄 감시 분야에 대한 활용 가능성을 제시하였다. 본 연구의 결과는 다양한 위성관측자료로부터 미계측 지역의 저수량 모니터링과 수문학적 가뭄 모니터링/예측에 활용이 가능할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권10호
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• pp.15-23
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• 2012

본 연구에서는 산지 지형에서 토취장을 개발할 경우 상부의 지반 굴착으로 인한 지하수계의 변화를 현장 계측자료와 모델링을 활용하여 예측하고자 하였다. 9개소의 시추조사를 통하여 지층 분포와 수리상수를 구하고 현장 지하수위 조사를 실시하였으며, 물수지 분석에 의한 지하수 함양량을 추정한 후 Modflow 프로그램에 적용함으로써 지하수위 변화를 예측하였다. 토취장 개발로 40 El.m 이상 지역이 제거될 경우를 가정하여 부정류 모델링을 수행한 결과, 토취장 최인접 지역에서 최대 1m 정도의 지하수위 강하가 나타나는 것으로 예측되었다. 또한, 절토로 인한 상부 지형의 제거는 9.4% 및 7.0%의 지하수 함양량과 지표 유출량의 감소를 초래하는 것으로 예측되었는데, 이는 지하수위 변화를 야기하는 요인으로 평가되었다. 향후 토취장 개발이 시작되면 이와 같은 지하수위 변화를 지속적으로 파악하기 위하여 지하수 관측정을 설치 운영할 필요가 있다.