• 스마트미디어저널
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• 제11권2호
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• pp.31-38
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• 2022

하천의 염분 변화를 신속히 예측하는 것은 염분 침투로 인한 농업, 생태계의 피해를 예측하고 재해 방지 대책을 수립하기 위해서 중요한 작업이다. 머신러닝 기법은 물리 기반 수리 모델에 비해 계산량이 훨씬 적기 때문에, 비교적 짧은 시간에 염분농도를 예측 가능하여 물리 기반 수리 모델의 보완 기법으로 연구되고 있다. 해외에서는 머신러닝 기법 기반 염분 예측 연구들이 활발히 연구되고 있으나, 대한민국의 공공데이터에 머신러닝 기법을 적용한 연구는 충분치 않다. 낙동강 하구의 환경 정보에 관한 공공데이터와 함께, 본 연구는 여러 종류의 머신러닝 기법의 염분농도에 대한 예측 성능을 측정하였다. 실험 결과에서, 결정 트리 기반의 LightGBM 알고리즘은 평균 RMSE 0.37의 예측 정확도와 타 알고리즘 대비 2-20배 빠른 학습 속도를 보여주었다. 따라서 국내 하천의 염분농도 예측에도 머신러닝 기법을 적용할 수 있다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.90-90
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• 2019

본 연구에서는 SWASH(Simulating WAves till SHore) 모형의 염분분포 해석의 정확성을 평가하기 위해 Goswami et al.(2007)의 모형실험을 재현하였다. SWASH모형은 Delft 대학에서 개발된 비정수압수치모형으로 연직방향으로 층(layer)을 나누어 자유수면변위를 정확하게 예측하고 표준 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 난류모델을 이용해 염분, 온도 및 침전물 등의 난류확산을 계산한다. 우선 Goswami et al.(2007)의 모형실험 중 정상상태의 모형실험을 이용해 층수에 따른 수치모형의 정확도를 평가하였다. SWASH 모형의 층수를 늘리며 수치모의를 수행한 결과, 층수가 늘어날수록 종, 횡 방향의 염분농도 분포가 정확하게 나타나는 것을 확인하였다. 추가로 SWASH 수치모형을 이용해 염수침투 및 후퇴 상태의 모형실험도 수치모의하였다. 염수의 공급에 따라 시간에 따른 염분농도 분포가 변화하는 것을 확인하였다. 또한 연직방향의 층수가 많은 경우 모형실험의 결과와 비교적 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 연직방향의 층수를 늘려감에 따라 수심방향으로 더 정밀한 염분분포 해석이 가능하다는 것을 알 수 있다. 그러나 연직방향으로 많은 층을 나눈 경우 계산시간이 증가하기 때문에 수심이 작거나 연직방향의 염분농도 분포가 중요하지 않은 경우라면 적절한 층수(5~10 layer)를 고려해 수치모의를 수행하는 것이 시간과 비용측면에서 더욱 경제적이라고 할 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.87-91
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• 2006

본 연구의 대상 지역은 전라북도 부안군 변산면 격포리 일대이다. 이 지역의 해안 대수층 내에서 발생하고 있는 해수 침투 현상을 효과적으로 모사하고 지하수 양수정의 설치 및 운영의 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 지형과 지층의 구성 등의 수리지질학적 특성을 종합적으로 고려한 지하수 유동 및 염분 이동 삼차원 수치 모델링을 수행하였다. 지하수 양수 전의 정상 상태 수치 모델링 결과에서는 지하수 유동 및 염분 이동의 측면에서 대상지역의 수리지질학적 특성이 잘 반영되어 나타났다. 또한 지하수 양수 시의 비정상 상태 수치 모델링 결과에서는 지형과 지층의 특성에 따라서 염분 이동의 양상이 특징적으로 나타났으며 양수정의 위치에 따른 염분 농도의 시간적 공간적 분포의 변화를 효과적으로 예측할 수 있었다. 이러한 결과들은 향후 연구지역 뿐만 아니라 국내의 다른 해안 지역에서 지하수 자원의 개발 시에 해수 침투의 양상을 파악하고 예측하는데 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권1호
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• pp.101-108
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• 2011

염분도 수치계산의 목적은 낙동강 하구둑 상류로 침투되는 염수 쐐기 침입을 분석하여 담수량을 확보하는데 있다. 염분 침투가 발생되는 조건은 바다에서의 조석 분포에 따라서 침투길이가 달라지고 있으므로 염분농도는 조석의 현상에 따라서 달라진다. 이러한 현상을 확실히 파악하면 보다 효율적으로 염분 침투를 차단할 수 있다. 본 연구에서는 염분 침투에 대해서 ECOMSED 모델을 이용하여 낙동강 하구둑 상류로 침투되는 염분농도를 정확히 추정함으로써 낙동강 하구둑의 존재를 재평가하게 될 것이다. 또한 이 모델의 타당성을 입증하기 위해 실제 관측값과 비교하였다. 분석결과 ECOMSED모델은 상류 유입유량이 $130m^3/s$의 경우가 $75m^3/s$보다 실제 관측값과 거의 동일한 값을 나타내었다. 따라서 유입유량이 많은 경우가 적은 경우보다 예측이 정확한 것을 알 수 있다.

• 한국농공학회지
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• 제29권4호
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• pp.106-116
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• 1987

미국 Utah주의 huntington 화력발전소에서 냉각수를 사용하고 버리는 염분농도가 4mmhos/cm 정도로 높아 자연하천으로 그대로 방류 시킬 수 없으며, 미 환경법에 따라 안전처리후 방류할 수 있다. 따라서 이 염분발생 처리방법의 하나로 보리, 밀, 옥수수, 감자 그리고 알팔파등 사료작물의 관개용수로 이용할 수 있는 방법이 장기간 시험연구되고 있다. 현재로서는 이 방법이 경제적인 것으로 평가되고 있으나 장기적으로 이 염분폐수로 인한 토양의 성질변화 작용의 생산량 감소등에 미치는 영향을 구명하기 위해서 1977년에 시작하여 8년 연속 연구사업으로 진행되고 있다. 본 논문에서는 지난 8년간(1977~1984년)의 관측.조사자료를 이용하여 염분 관개용수가 장기적으로 생산량 추정과 계획예측을 위한 자발성과 토양수분변화를 추정할 수 있는 모형에 의하여 연구한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. EC 4mmhos/cm의 염분 관개용수로 8년간 장기간 추출한 결과, 추출용수의 양에 관계내 염분축적은 예상보다 서서히 진행되었으며, 이 염분축적이 작물의 생산량 감소의 주원인은 아니었다. 2. 지난 2년간의 관측 결과, 염분 관개용수에 함유된 10ppm정도의 요소가 작물 특히 보리, 옥수수, 감자등의 생산량 감소의 주원인 것으로 판단된다. 염분용수 진개구에는 하천수 보다 20배가 많은 요소가 축적돼 있었으며, 이는 요소가 토양내에 잘 침투되며, 토양으로 부터 요소를 용달시키려는 염분을 용달시킬 때 보다 후러씬 더 많은 용달용수를 필요로함을 뜻한 작물들의 면요소성을 구명하기위한 모형개발이 요구된다. 3. 염분관개용수로 관개할 때 보리, 옥수수, 감자등의 작물 생산량과 풍작물 생산량은 현저하게 감소하였다. 보리, 옥수수의 염분용수에 의한 생산량과 하천수에 의한 생산량과의 비는 풍건물의 경우 0.6, 매물의 경우 0.5였으며 감자의 경우는 0.2이하였다. 4. 염분용수 관개구와 하천수 관개구의 모든작물에서 풍건물 생산량과 축배량 사이에는 강한 직선적인 관계를 보였다. 보리, 감자의 작물 생산량과 축배량사이에도 선형의 관계가 성립되었으나, 밀과 옥수수의 매물 생산량과 축배량사이에는 곡선적인 관계를 나타내었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.344-351
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• 2010

경기만과 한강하구의 장기적인 물질이동에 영향을 미치는 순 유량과 MIKE21 확산모형을 이용한 염분 및 COD 농도분포 예측결과에 대한 불확실성 분석을 수행하였다. 한강 하구 연안의 순 유량은 강화도 북단을 지나 교동도와 석모도를 통과하는 수량이 97% 정도로 대부분을 차지하고 있으며, 염하수로를 통과하는 수량은 3% 미만으로 파악되었다. 한편 확산모형을 이용한 염분 및 COD 농도 분포는 일 자료를 이용한 예측 결과를 기준으로 월별 자료를 이용한 예측결과와의 차이, 즉 중요한 입력 자료의 시간간격만의 차이에 의한 계산 결과의 차이로 정의되는 불확실성으로 정의하여 비교하였다. 그 결과 염하수로에서는 수량이 크게 증가하는 하계에 염분농도 차이가 -10~20 psu 정도, COD 농도차이는 ${\pm}1.0\;mg/L$ 정도로 파악되었으며, 한강하구에서 외해로 갈수록 그 영향은 크게 감소하고 있는 것으로 파악되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.297-306
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• 2014

본 연구에서는 해수유입과 강우유출에 따른 용원수로 내의 염분도 분포를 모의하기 위해 EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) 모형을 이용하였다. 유량경계조건은 대표 방류구에서 유출되는 양을 모니터링하여 면적비 유량법으로 산정하였으며, 수위경계조건으로는 시간별 조위 값을 입력하였다. 강우량에 따른 염분도 모의 결과는 일 강우량 245 mm의 유출조건을 반영하였으며, 그 결과 Site 1~2 지점과 망산도 부근 방류구가 위치한 곳에서는 염분도가 0 ppt에 가까운 수치가 나타났으며, 반면 비강우시에는 30 ppt가 넘는 것으로 나타났다. 용원수로 내측지점(Site 2~5)에서의 2010년 1월 1일~12월 31일까지의 염분도 시계열 변화 모의결과와 월별 실측값을 비교하여 나타내었다. 용원수로의 지점별 염분도를 분석한 결과, 내측지점(Site 1~4)과 송정천지점(Site 7~8)에서 염분도가 낮게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 망산도 부근 염분도를 집중적으로 조사한 결과, 1차 조사결과 누적강우량은 17 mm로 염분도 농도는 21.9~28.8 ppt로 측정되었으며, 2차 조사결과 누적강우 량은 160.5 mm로 염분도 농도는 2.33~8.05 ppt로 나타났다. 결과적으로 용원수로에서는 해수의 순환이 원활하게 이루어지지 않으므로, 이로 인하여 염분도의 차이가 크게 나타났으며 특히 강우시에는 염분도가 급격히 낮아지는 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
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• 제36권2호
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• pp.96-110
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• 1994

The purpose of this study is to develop soil salt prediction model for the estimation of irrigation water requirements for dry field crops in reclaimed tidelands. The simulation model based on water balance equation, salt balance equation, and salt storage equation was developed for daily prediction of sa]t concentration in root zone. The data obtained from field measurement during the growing period of tomato were used to evaluate the applicability of this model. The results of this study are summarized as follows: 1.The optimum irrigation point which maximizes the crop yield in reclaimed tidelands of silt loam soil while maintaining the salt concentration within the tolerance level, ws found to be pF 1.6, and total irrigation requirement after transplanting was 602mm(6.7 mm/day)for tomato. 2.When the irrigation point was pF 1.6, the deviation between predicted and measured salt concentration was less than 4 % at the significance level of 1 7% 3.Since the deviations between predicted and measured values data decrease as the amount of irrigation water increases, the proposed model appear to be more suitable for use in reclaimed tidelands. 4.The amount of irrigation water estimated by the simulation model was 7.2mm/day in the average for cultivating tomato at the optimum irrigation point of pF 1.6.The simulation model proposed in this study can be generalized by applying it to other crops. This, model, also, could be further improved and extended to estimate desalinization effects in reclaimed tidelands by including meteorological effect, capillary phenomenon, and infiltration.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권2호
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• pp.120-127
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• 1998

우리나라 간척지 토양의 물리 화학적 특성을 체계적으로 정확히 분석하여, 개발초기 고염도 간척지의 합리적인 제염대책을 수립하기 위한 제염예측기법을 개발하는데 기초자료를 제공하고자 본 연구를 수행하였다. 전국 대단위 기존 간척지구, 현재 시행중에 있는 간척사업지구 및 간척 예정지구를 대상으로 11개 간척지구에서 채취한 306점의 공시토양을 분석하여 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 간척사업 준공지구, 시행중지구, 예정지구별 가비중과 진비중의 평균값은 각각 1.30, 1.34, 1.32 및 2.62, 2.64, 2.65이고 전체평균은 1.33 및 2.64로 나타났다. 또한 공극율과 포화도의 평균값은 각각 50.4, 49.3, 50.2% 및 54.7. 57.1, 54.0%이고 전체평균은 49.6% 및 56.3%로 조사되었다. 조사지역의 토성분포는 전체 306개 조사지점중에서 미사토가 약45%, 미사질양토가 약45%, 양토가 약 10%를 차지하고 있으며, 토성이 미사토와 미사질양토인 지역을 합하면 전체의 약 90%에 달하였다. 따라서 우리나라 간척지의 토성은 대부분 미사를 다량으로 함유하고 있는 미사토 또는 미사질양토인 것으로 나타났다. 조사지역 토양의 염분농도는 전체 306개 조사지점중에서 전기전도도(EC) $20{\sim}30dS\;m^{-1}$인 토양이 약 63%, $30{\sim}40dS\;m^{-1}$인 토양이 약 23%의 분포를 보이고 있어 전체의 약 86%정도가 $20{\sim}40dS\;m^{-1}$ 범위내에 있으며, 개발초기 간척지토양의 염분농도를 대략 $20{\sim}40dS\;m^{-1}$ 범위로 볼수 있다고 판단된다. 조사지역 토양의 pH값은 전체적으로 6.5~7.9 범위내에 분포되어 있고, 전체평균값은 7.2로 조사지역별로 큰 차이가 없다. 공시토양의 치환성나트름백분율(ESP)은 38%가 ESP 30~40%, 53%가 ESP 40~50%로 전체의 약 90%이상이 ESP 30~50 % 범위내에 분포되어 있으며, 개발초기 간척지의 치환성나트륨백분율은 대략 30~50%범위내에 있다고 본다. 기존의 관련 실험결과와 본 조사지역 토양의 염분농도(전기전도도), 치환성나트륨백분율 및 pH 등 이화학적성질을 종합해서 분석해 볼 때, 우리나라 간척지토양은 U. S. Salinity Laboratory의 염해토양분류법상 염류알칼리토양에 속한다고 판단된다.

• 대기
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• 제31권2호
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• pp.229-240
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• 2021

본 연구에서는 기상청에서 2018년부터 운영 중인 전지구 해양자료동화시스템 GODAPS에 대하여 소개하였으며, 2015년 2월부터 2016년 1월까지 일년간의 실험 수행을 통한 결과를 분석하여 이 시스템의 특성을 살펴보았다. GODAPS는 크게 해양-해빙 모델과 3차원 변분법 기반의 자료동화 시스템으로 구성되어 있고, 전지구적으로 수집된 현장 및 위성 관측자료를 자료동화하여 매일 1회 분석장과 예측장을 생산한다. 이때 해수면온도, 수온과 염분 프로파일, 해수면고도 변이, 그리고 해빙농도 관측자료를 자료동화한다. 분석증분 및 배경장/분석장으로부터의 관측증분에 대한 분석, 자료동화를 적용하지 않은 실험과의 비교 등을 통해 GODAPS 자료동화 결과를 비교검증하였다. 자료동화는 관측자료들을 효과적으로 활용하고 있었으며, 전지구 규모에서 편차를 줄인 분석장과 예측장을 생산하고 있는 것으로 나타났다. 이외에도, 변동성이 강한 중위도 해역의 쿠로시오와 걸프만 해류의 중규모 현상을 재현하는데 있어서도 결정적인 영향을 미치는 것으로 확인하였다. 해양초기장을 향상시키기 위해서는 모델과 자료동화 기술의 개발과 더불어, 다양한 관측자료를 활용하는 것이 중요하다. 하지만, 현업에서 활용할 수 있는 해양관측자료는 한계가 있으며, 따라서 가용한 자료를 자료동화 과정에 포함시키는 노력이 요구된다. 수온에 비해 염분의 경우 상대적으로 관측자료가 부족한데, 최근에는 SMAP (Soil Moisture Active Passive) 등 인공위성을 활용한 표층 염분자료가 제공되고 있으며, 기상청에서도 자료동화 과정에 독립적인 위성 염분자료를 활용한 분석장 검증 및 자료동화에 직접적용하는 연구를 추진하고 있다. 특히, 표층 염분의 자료동화를 통해 열대해역의 혼합층 깊이가 개선되고, 결과적으로 기후예측성을 향상시키는 연구결과(Hackert et al., 2020) 등을 고려할 때, 향후 위성관측 표층염분의 자료동화는 기후예측 분야에 있어서 점차 중요해질 것으로 판단된다. 본 연구의 실험결과에서도 GODAPS의 염분 관측증분 오차가 표층에서 상대적으로 크게 나타나고 있어, 해양초기장의 정확성을 높이고 나아가 기후예측성을 높이는데 위성 염분자료가 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.