• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.24 no.9
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• pp.41-46
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• 2023

Numerical analysis of frost heave is challenging due to the influence of soil and environmental factors. Thermo-hydromechanical coupled analysis relies heavily on excessive input variables and primarily focuses on validating clayey soils, so it is limited to frost susceptible silty soils. An empirical approach based on thermodynamics offers relatively simple frost heave analysis and the advantage of linking constitutive equations with frost heave to enable geomechanical interpretations. In this paper, we introduce an empirical numerical model using the Segregation Potential (SP) and evaluate reliability through comparative analysis with experimental results of frost susceptible silty soils. While the SP model enables frost heave analysis for the given silty soils, further investigation on various silty soils is necessary to gather data on key input variables.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.38 no.2
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• pp.59-65
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• 2005

This study was performed to estimate the soil loss on a national scale and grade regions with the potential risk of soil erosion. Universal soil loss equation (USLE) for rainfall and runoff erosivity factors (R), cover management factors (C) and support practice factors (P) and revised USLE for soil erodibility factors (K) and topographic factors (LS) were used. To estimate the soil loss, the whole nation was divided into 21,337 groups according to city county, soil phase and land use type. The R factors were high in the southern coast of Gyeongnam and Jeonnam and part of the western coast of Gyeonggi and low in the inland and eastern coast of Gyeongbuk. The K factors were higher in the regions located on the lower streams of rivers and the plain lands of the western coast of Chungnam and Jeonbuk. The average slope of upland areas in Pyeongchang-gun was the steepest of 30.1%. The foot-slope areas from the Taebaek Mountains to the Sobaek Mountains had steep uplands. Total soil loss of Korea was estimated as $50{\times}10^6Mg$ in 2004. The potential risk of soil erosion in upland was the severest in Gyeongnam and the amount of soil erosion was the greatest in Jeonnam. The regions in which annual soil loss was estimated over $50Mg\;ha^{-1}$ were graded as "the very severe" and their acreage was $168{\times}10^3ha$ in 2004. The soil erosion maps of city/county of Korea were made based on digital soil maps with 1:25,000 scale.

• Applied Biological Chemistry
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• v.44 no.2
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• pp.103-108
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• 2001

The objectives of this study were to investigate the contamination of the soils around the major roadsides in Seoul and to accumulate base-line data. Fifty topsoils ($0{\sim}5$ cm) and 48 subsoils ($20{\sim}50$ cm) were collected from 50 sampling sites near Manguro in Chungnanggu. The samples were air-dried, passed through 2-mm sieves, and analyzed to determine the physicochemical properties and the contents of heavy metals (Cd, Cu, Pb, Zn) and anions (Cl, $NO_3$, $SO_4$). Soil textures of top- and subsoils were mainly loamy sand and sandy loam, respectively. Average $_PH$ of top- and subsoil was approximately 7.5, much higher than that of the forest soils in Seoul. Average heavy metal contents were lower than the levels allowed by the Soil Environment Conservation Act of Korea, whereas much higher than those of the forest soils. Contents of some heavy metals were higher than the maximum allowed levels. Anion concentrations were also much higher than those of the forest soils. A careful management to prevent the aggravation of the present contamination level and the diffusion of contaminants is recommended.

• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.86 no.2
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• pp.241-250
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• 1997

The study was conducted to make a map for selecting righteous tree species for each site by digital terrain analysis. We set an algorithmic value for each tree species' characteristics with distribution pattern analysis, and the soil types were digitized from data indicated on soil map. Mean altitude, slope, aspect and micro-topography were estimated from the digital map for each block which had been calculated by regression equations with altitude. The results obtained from the study could be summarized as follows 1. We could develope a method to select righteous tree species for a given site with concern of soil, forest condition and topographic factors on Muju-Gun in Chonbuk province(2,500ha) by the terrain analysis and multi-variate digital map with a personal computer. 2. The brown forest soils were major soil types for the study area, and 29 tree species were occurred with Pinus densiflora as a dominant species. The differences in site condition and soil properties resulted in site quality differences for each tree species. 3. We tried to figure out the accuracy of a basic program(DTM.BAS) enterprised for this study with comparing the mean altitude and aspect calculated from the topographic terrain analysis map and those from surveyed data. The differences between the values were less than 5% which could be accepted as a statistically allowable value for altitude, as well as the values for aspect showed no differences between both the mean altitude and aspect. The result may indicate that the program can be used further in efficiency. 4. From the righteous-site selection map, the 2nd group(R, $B_1$) took the largest area with 46% followed by non-forest area (L) with 23%, the 5th group with 7% and the 4th group with 5%, respectively. The other groups occupied less than 6%. 5. We suggested four types of management tools by silvicultural tree species with considering soil type and topographic conditions.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.490-490
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• 2015

산림 사면에서의 토양층 수문반응은 물순환을 이해하는데 중요하다. 본 연구에서는 토양수분자료를 이용하여 토양수분의 계절적, 공간적 변화를 분석하였다. 연구대상지역은 경기도 파주시 적성면 설마리의 설마천 유역 내에 위치한 범륜사사면과 충청북도 음성군의 청미천 유역내의 수레의산사면이다. 정밀측량을 통해 획득한 수치고도모형(Digital Elevation Model, DEM)을 이용하여 관측지점들을 각각 선정하였다. 대상사면에 토양층별 토양수분의 분포변화를 분석하기 위해 각 지점별 10, 30, 60cm에서 토양수분량 측정시스템(Time Domain Reflectometry, TDR)방식의 토양수분측정장비(miniTRASE)를 설치하여 2시간 간격으로 2014년 3월부터 12월까지 토양수분을 측정하였다. 각 지점별 사면에서 획득된 토양수분 시계열자료는 토양수분의 시공간적 분포특성을 파악하기 위해 지점별 토양수분량의 통계분석(평균, 표준편차, 변동계수)를 수행하였다. 설마천유역의 범륜사사면에서는 2014년도에 특히 강우량이 적어 토양수분의 평균과 표준편차의 월별 변화에서는 기저토양수분 값을 주로 유지하고 강우에 대한 변동성이 크지 않은 것으로 나타났고, 청미천유역의 수레의산 사면에서는 시간적 토양수분변화는 계절적 강우분포 패턴에 따라 반응이 나타났다. 청미천유역의 토양수분자료를 이용하여 토양수분의 계절적, 공간적 변화를 분석한 결과 지표근처 토양층(10, 30cm)와 저층(60cm)에서의 공간적 변화특성이 다르게 나타났다. 이는 저층(60cm)에서의 지표하 흐름, 기반암 존재의 영향차이에 의한 것으로 판단되고, 사면의 위치에 따라 토양수분의 안정화 정도가 다른 것을 확인할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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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.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 1996.05a
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• pp.15-33
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• 1996

우리나라의 토양은 지형적인 요인과 토양모재 및 기후적인 조건에 의해 토양에 유입되는 유해물질에 대한 보유력이 낮은 특성으로 인해 외부에서 유입되는 유해 중금속에 대하여 취약한 특성을 가지고 있다. 우리나라 토양의 중금속 자연 함유량은 논토양의 경우 Cd 0.13, Cu 4.15, Pb 4.17, Zn 3.95 mg/kg의 수준이며 밭토양은 Cd 함량이 논토양보다 높은 수치를 보인다. 과수토양은 과거에 중금속이 함유된 영농자재가 투입된 결과로 자연함량을 결정하기 힘드며 매우 높은 중금속 농도를 보인다. 그리고 현재 토양환경보전법이 시행되어 중금속류 및 유해유기물에 대한 오염기준을 제시하고 있다. 토양의 중금속 오염현황은 환경부의 토양오염 측정망에서 금속광산, 제련소, 매립지 부근에서 높은 농도를 나타내고 있으며, 산업폐수 및 생활하수가 관개수로 유입되는 논토양에서 중금속 오염이 우려되고 있다. 제련소 및 금속광산 부근의 토양은 거리에 따라 중금속 농도가 감소하는 경향을 보이고 있으나 인접지역에서는 규제농도에 육박하거나 초과하고 있다. 또한 폐광산 부근에서 생산된 현미 역시 전반적으로 작물재배제한 기준를 초과하지는 않으나 상당 지역이 이 기준을 초과하고 있으며 0.1 M HCl로 침출가능한 Cd 함량과 상관관계를 보인다. 이 상관관계에 의하면 0.1 M HCl로 침출가능한 토양 중 Cd의 양이 5 mg/kg 이면 생산된 현미의 Cd 함량이 1 mg/kg을 초과할 확률은 40%인 반면, 일본 식량청 수거대상인 0.4 mg/kg을 초과할 가능성은 100%로 파악된다. 광명시 가학광산 인근 지역을 대상으로 한 중금속 오염에 대한 대책연구에서는 현미 중 Cd 함량이 0.4 mg/kg을 초과할 가능성이 높은 지역(토양 농도 5 mg/kg)은 최소 20 cm 이상 두께로 객토를 하고, 현미 중 Cd 함량이 0.4 mg/kg 을 초과할 가능성이 낮은 지역은 석회, 규산질 비료, 용성인비, 등을 사용하여 중금속의 용해도를 낮추어 작물이행을 경시키는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. 그리고 광미사를 현위치에서 처리하는 방안이 제시되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1711-1715
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• 2006

최근 급격한 도시화는 홍수량 증가 및 갈수 시 하천의 건천화 등 유역의 유출특성 변화를 가져왔다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하는 방안 중 하나인 투수성 포장의 유역 내 수문학적 효과를 분석하였다. 이를 위해 투수성 포장을 이용한 수리모형 실험 및 수치모형(SWMM)을 병행하여 수행하였다. 연구에 사용한 수치모형은 기존 도시유출 모형인 SWMM(Storm Water Management Model) 모형에 투수성 포장의 수문학적 효과를 고려할 수 있도록 수정된 모형이며, 수리모형 실험 결과를 토대로 수치모형의 중요 매개변수를 추정하였다. 또한 실험에 의해 관측된 지표 및 지하수 유출량과 수치모형에 의해 산출된 자료를 비교.분석하여 수정된 SWMM 모형의 유용성을 평가하였다. 강우강도가 65 mm/hr, 90 mm/hr, 95 mm/hr인 강우를 4시간씩 공급하는 경우에 대한 3가지 수리모형 실험을 수행하였다. 수리모형실험 결과 강우강도는 지표면 유출의 크기에 직접적인 영향을 미치고 있었으며 지하수 유출량은 강우강도 보다는 지하수위 조건에 더 큰 영향을 받는 것으로 분석되었다. 수리모형 실험결과 및 수치모형 모의결과를 비교 분석한 결과, 토양 함수량 및 지하수위 변동 특성은 초기에서 정상상태로 전이되는 부분과 강우 정지 후 감소되는 부분에서 수리모형 실험과 다른 양상을 보였다. 지하수위는 실험 시 발생하는 공기층의 포집이 많은 영향을 미치고 있음을 알 수 있었고, 함수량 변화에 있어서는 수치모형(SWMM)의 모의 결과가 과도하게 감소하는 특성을 보여 주고 있었다. 즉, 유출량의 특성은 비슷한 양상을 보이고 있으나 지하수위 변화 및 토양 내 함수량 변화 예측에 있어서는 그 정확도가 떨어지는 것으로 평가되었다. 그러나 본 연구결과를 통하여 투수성 포장과 지하수에 관련된 매개변수의 집적과 분석결과는 현장기술 적용 시 매개변수의 유용한 선택과 도시유역의 물 순환 건전화 대안기술 적용에 효과적인 방법론을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.6 no.2
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• pp.22-32
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• 2003

The purpose of this study is to analyze soil erosion quantity of a basin by using DEM, soil map and landuse map and to find a soil erosion hazard zone in a basin based on this data. In this study, RUSLE was used to analyze soil loss quantity and the research area chosen is Mushim stream which branches off the Geum river. This study used a mean annual precipitation of Cheongju Meteorological Observation was used as a hydrological data and DEM, the detailed soil map(1/25,000), the landuse map collected respectively from Ministry of Environment, National Institute of Agricultural Science and Technology and Ministry of Construction and Transportation. The subject map was drawn to analyze soil erosion hazard zone by using the above data and maps. According to the results of the analysis, a lot of soil loss shows in a bare area. In case of a forest, a slope has a lot of influence on soil loss. The integration and analysis of the above gave the result that $193,730.3m^2$corresponding to 8.5% of the places of which the slope is over 20 degree in a bare area was found to have a higher chance of soil erosion.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.04a
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• pp.156-156
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• 2003

유럽의 여러나라들의 경우 토양내 중금속의 허용치는 그 사용 목적에 따라 다르게 책정되고 있으며 1999년에 제정된 독일의 새로운 토양보전법에서도 토양의 사용목적별로 중금속 허용치를 달리 정하고 있다. 여기서 중금속 농도를 측정하기 위한 방법으로는 DIN(독일 공업규격)에서 정하고 있는 증류수추출법과 왕수추출법이 채택되고 있다. 그러나 이 2가지 방법들은 토양의 중금속분석에서 가장 큰 factor로 작용하는 것이 pH인데 반하여 pH가 7인 증류수와 pH가 0인 왕수를 사용함으로써 실제환경에 적용하기에는 많은 무리수를 내포하고 있으며 차츰 적당치 못한 것으로 판명되고 있다. 실질적인 중금속의 유해성 여부는 토양에서의 그 중금속의 용해도와 유동성으로 결정되는데 강한 산성비가 내린다고 가정하였을 때 비의 pH가 약 4 정도이고 이 경우 식물 뿌리 부분의 pH는 5 정도가 되므로 pH를 기준으로 할 때 잠재적으로 유동가능한 중금속을 분석하는 데에는 pH 4.5 에서 EDTA 추출이 가장 적당하고 또한 이를 토대로 토양내 중금속 허용치를 정하는 것이 합리적이라고 하겠다. 그러나 EDTA는 pH 4에서 부분적으로 Proton과 결합되어 Metal Chelate로의 능력을 잃게 되고 또한 식물 뿌리의 중금속 흡착을 Simulation할 수 없어 불리한 점이 있다. 또한 EDTA는 분해기간이 길고 인체에 해롭다는 것이 알려지고 있어 점점 사용이 어려워지고 있다. 본 연구에서는 토양에 함유된 유동가능한 중금속농도분석을 보다 적절히 하기 위한 방법으로 EDTA와 같이 Carboxyl기가 결합된 고분자 자성체를 이용해 토양의 중금속을 분석하는 것을 제안하였고 분석을 위한 중금속 추출 시 토양시료와 증류수 그리고 고분자 자성체만을 사용하여 근본적으로 토양에서 유동 가능성이 있는 중금속만을 추출하였다. 분석실험은 토양의 Cd2+ 와 Pb2+를 대상으로 행하여졌으며, 여러 토양에서 추출 분석한 결과를 EDTA분석결과와 비교하였다. 실험결과, 중금속은 매우 신속하게 고분자 자성체와 결합하였고, 그 후 자성체를 외부 자장으로 모은 후 산으로 용해시키고, 결합된 중금속은 Graphite furnace AAS로 분석함으로써 빠르고 효율적으로 분석실험을 수행할 수 있음을 알 수 있었다. 한편, 실험에서 나타난 수치들을 비교 검토한 결과 토양 분석시 sandy soil에서는 자성체를 이용한 분석이 EDTA에 의한 방법보다 더 높은 추출도를 보인 반면, silt 함량이 많은 토양의 경우에서 EDTA분석에서 더 높은 중금속 추출도를 보였다.