• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.315-315
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• 2020

기후변화로 인하여 전 세계적으로 이상기후가 진행되고 있다. 우리나라의 경우 홍수와 가뭄 등의 이상 강수가 빈번히 발생하고 있으며, 이로 인한 비점오염물질의 유출과 집적이 발생하고 있다. SWAT (Soil and Water Assessment Tool)과 HSPF (Hydrological Simulation Program)등의 다양한 모델이 비점오염의 유출을 모의하기 위하여 활용되고 있으나, 농장 단위에서 유역 단위까지 다양한 대상지역에 대한 장기 모의와 BMP적용에 따른 효율평가가 어려운 실정이다. Texas A&M Agrilife Research에서 개발한 APEX(Agricultural Policy Environmental eXtender model) 모형의 경우, 농장 단위에서 유역 단위의 대상지역에 대하여 최대 100년까지 일단위 모의가 가능한 특징이 있다. 하지만 APEX 모형은 개발된지 상당한 시간이 지났으며, 데스크탑 기반의 모형이므로 다양한 플랫폼에서의 활용이 어려운 한계점이 있다. 따라서 본 연구에서는 1. 기존 데스크탑 기반의 APEX 모형을 웹에서 구동할 수 있도록 웹 기반 시스템을 구축하였으며, 2. 양분유출에 대한 모의 평가가 가능하도록 결과를 시스템화하는 모듈을 추가하였다. 또한, 3. 웹 기반 APEX 모형의 활용도를 위하여 최적관리기법을 적용할 수 있는 모듈을 개발 및 추가하였다. 본 연구의 결과는 향후 농업비점오염원 지역의 양분유출을 확인·예측하고 관리하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대하며, 최적관리기법을 활용한 저감 정책을 수립하기 위한 평가도구로 활용될 수 있을 것이다. 또한, 기존 데스크탑 기반의 모형을 웹 기반으로 이전하였으므로, APEX 모형 혹은 다른 데스크탑 기반 모형들의 웹 이전을 통한 사용자 편의성 증대를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 아울러 본 연구의 결과는 APEX 모형의 작물 매개변수가 국내 환경에 최적화 되어있지 않으므로 정확한 BMP 저감효과 모의에는 한계가 있으므로, 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.15-27
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• 2009

토지이용변화가 수질에 미치는 영향을 평가하기 위하여 비점오염모형이 광범위하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 최적관리기법이 수문 수질에 미치는 영향을 평가하기위한 통합모형시스템을 개발하였다. 통합모형시스템은 DANSAT (Dynamic Agricultural Non-point Source Assessment Tool)과 사용자 인터페이스로 구성되어 있다. DANSAT은 분포형 연속 강우사상 모형으로서 농업소유역에서의 유출량, 유사량, 농약 물질의 이동기작 등을 모의한다. DANSAT은 크게 동적변수 부모형, 수문 부모형, 유사 이용 부모형, 농약 물질 이동 부모형등 4개의 부모형으로 구성되어있다. 동적변수 부모형은 토양의 특성, 작물의 생장 및 작물 잔여물질의 분해 등을 모의하는 하부모형으로 구성되어있으며, 토지 이용 변화에 관계되는 내부 변수들의 시간적 변화를 모의한다. 수문 부모형은 차단, 증발산량, 침투량, 침루량 등을 모의하는 격자 단위 프로세스와 지표유출, 중간유출, 기저유출 및 하천에서의 물의 이동을 모의하는 유역 단위 프로세스로 구성되어있다. 유사 이동 부모형은 세류간 (interrill) 토양입자의 분리, 세류 (rill) 및 하천내의 토양분리, 운송가능량 등을 모의하며, 농약 물질 이동 부모형은 농약의 분해, 평형, 식물에 의한 흡수, 침출 등을 고려하여 농약 물질의 이동을 모의한다. 입력변수는 최적관리기법의 시 공간적인 변화를 고려할 수 있도록 계층구조로 구성하였다. 유역출구에서의 결과 출력 뿐만 아니라, 유역전체에 걸쳐 지표면과 지하수면 사이에서 물 및 오염물질의 이동량 분석을 위한 출력 및 격자단위의 상세 결과 출력을 통하여 최적관리기법을 평가하고 분석할 수 있다. 한편, 사용자 인터페이스는 모형의 구동을 위해 요구되는 광범위한 시 공간 입력 자료를 기존에 존재하는 데이터베이스를 이용하여 생성할 수 있도록 개발되었다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제57권1호
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• pp.95-101
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• 2014

새만금 유역내 밭작물 재배 농경지의 작부체계와 관련된 최적관리기법을 적용하여 각각의 시나리오별로 농업비점오염원의 저감효과를 분석하였다. 또한 새만금 유역내 동진강 수계와 만경강 수계를 대상으로 행정구역별 작물양분의 투입량 실태분석과 향후 변화 추이에 대한 평가를 수행하였다. 새만금 유역 만경강 수계에서 2012년 기준으로 2020년에는 질소질비료 18%, 인산질비료 22%가 감소하는 추세였으며, 동진강 수계에서는 질소질비료 30%, 인산질비료 19%가 감소할 것으로 평가되었다. 반면, 퇴비의 경우에는 만경강 수계에서는 17%, 동진강 수계에서는 37% 정도 사용량이 증가할 것으로 추정되었다. 새만금 유역내 밭작물의 작부체계 변경과 관련된 최적관리기법 시나리오 가운데 Scenario 1 (동계작물 겉보리와 쌀보리를 경관 녹비작물인 헤어리벳치 또는 자운영으로 작부체계를 변경한 경우) 적용시 질소 41%, 인산 47%의 작물양분 투입량을 감소시키는 결과를 초래할 수 있는 것으로 나타났으며, Scenario 2 (화학비료 시비량이 많은 고추작물을 질소고정능력이 높은 콩작물로 작부체계를 변경한 경우) 적용시 질소 30%, 인산 23%의 작물양분 투입량을 감소시키는 결과를 초래할 수 있는 것으로 나타났으며, Scenario 3 (시나리오 1과 시나리오 2의 통합) 적용시 질소 72%, 인산 70%의 작물양분 투입량을 감소시키는 결과를 초래할 수 있는 것으로 평가되었다. 새만금 유역에서 담수호 수질보전을 위한 유역관리기법 개발시 작물양분요구량이 높은 작물의 재배를 최소화하고 양분배출형 작부체계가 아닌 양분흡수형 작부체계로의 전환을 통한 최적관리기법 모델 개발이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.212-212
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• 2023

비점오염원관리와 같이 장기적인 유역 관리 계획에서 유역 내 오염원 평가는 정말 중요하다. 유역 내 오염원 평가는 강우 유출에 의한 비점오염 발생원이 어디서 얼마나 발생시키는지에 대한 정량적인 조사가 필요하다. 유역 내의 오염원에 대한 정량적인 조사는 많은 비용과 시간이 필요하다. 이러한 비용과 시간을 줄이기 위해 유역단위 수리 수문 모델을 사용하고 있다. 유역단위 수리수문 모델은 HSPF (Hydrological Simulation Program in Fortran), SWAT (Soil and Water Assessment Tool), L-THIA ACN-WQ(The Long-term Hydrologic Impact Assessment Model with Asymptotic Curve Number Regression Equation and Water Quality model)등 다양한 모델이 사용되고 있다. 하지만 유역 모델을 통한 모의는 다양한 연산 과정을 진행하여 모의까지 많은 시간이 필요하다는 단점이 있다. 이에 따라 데이터 기반 모델링 기법(머신러닝/딥러닝)을 이용한 유출 및 수질 예측 연구가 많이 이루어지고 있다. 단순 머신러닝/딥러닝 기반 모델링 기법은 점(최종유출구)에서의 예측만 가능하여 최적관리 기법 적용 등과 같은 유역관리 방안을 적용하기 힘들다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서 머신러닝/딥러닝을 통해 일부 수문 프로세스를 대체하고 소유역별 하도추적 기법을 연계하여 유량 및 수질 항목들의 모의가 가능한 하이브리드 모델을 개발하였다. 이는 머신러닝/딥러닝이 유역 모델의 일부 연산 과정을 대체하여 모의시간이 빠르며, 기존 머신러닝/딥러닝 예측 모델에서 평가가 어려웠던 유역 관리 방안 및 최적관리기법 적용 평가에도 활용이 가능할 것으로 판단이 된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1989년도 수공학논총 제31권
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• pp.95-101
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• 1989

본 논문의 목적은 하천수질 상태변수에 따른 수자원의 최적 활용을 위해 시뮬레이션 기법과 Pontryagin의 최대원리를 이용한 최적 제어기법을 적용한 후 비교 고찰함으로서 하천 수질 종합관리를 위한 모형을 연구하는데 있다. 실제 적용을 위해 도시하천인 무심천을 선정하여 현장 실측 및 실험실 분석을 통해 각종 수리. 수문인자와 수질인자를 산정하였다. 수자원의 효율적 관리를 위하녀 하천 수질 개선방안으로 시뮬레이션 기법과 최적 제어기법을 이용하여 각 하천 구간별 제어지점에서 우리나라 하천 환경 기준치를 만족할 수 있도록 분석하여 두방법의 결과를 비교 평가함으로써 하천 수질종합관리를 위한 모형의 신뢰성과 유용성을 입증하고자 한다.

• 지질공학
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• 제4권1호
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• pp.57-77
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• 1994

지하수자원의 최적관리기법은 사전에 잠재오염원으로 부터 지하수를 보호하면서 이를 최적상태로 개발 이용하는 것이다. 특히 지하수 보호전략중 미국의 지하수 보호전략과 지하수자원의 오염취약성 평가법애 대해 중점적으로 연구하였다.이러한 제반 전략들은 국내 지하수자원의 관리기법에현재 이용되고 있기도 하며 추후 활용되어야 한다.

• 환경영향평가
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• 제26권5호
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• pp.331-343
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• 2017

본 연구는 수질관리 측면에서 주요한 여건 변화 즉 환경오염시설의 통합관리의 도입 시행에 유의하여 수질분야 환경영향평가 개선방안을 모색하였다. 이를 위해 먼저 환경영향평가시 적용되는 배출허용기준, 방류수수질기준, 수질오염총량관리, 수질보전을 위한 토지이용규제를 고찰하였다. 그리고 환경오염시설의 통합관리에 따라 도입된 최대배출기준, 허가배출기준, 한계배출기준 등을 고찰한 후, 최적가용기법과 미국의 최적가용기법 및 관련 제어기술과 비교하며, 수질분야 환경영향평가와 환경오염시설의 통합관리를 비교하였다. 수질분야 환경영향평가 개선방안으로 첫째 영향예측과 평가에 배출영향분석기법과 허가배출기준설정의 반영, 둘째 협의기준에 허가배출기준의 반영으로 강화된 농도규제와 대상 수질항목이 확대된 수질오염 총량관리의 구현, 셋째 저감방안에 통합관리사업장의 배출원 성격과 수질오염물질 특성에 따른 최적가용기법의 다양한 운영, 넷째 저감방안에 영양염류제어를 위한 질산염취약지구와 같은 토지이용규제의 도입, 다섯째 환경영향평가서 수질분야 항목과 토지이용분야 항목간의 연계성 강화 등을 제시하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.52-62
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• 2017

이 연구에서는 주차장 설계의 다양성을 확보하고 입주자의 요구사항을 효과적으로 반영하기 위하여 자산관리 기법을 적용한 주차장 리모델링 대안 평가기법을 개발하였다. 문헌조사와 델파이 기법을 활용하여 주차장의 조경성, 편의성, 접근성, 경제성, 안전성 등 5개 LOS와 19개 평가항목을 제시하였다. 19개 평가항목 중 B/C분석에 독립적으로 사용되는 공사비용을 제외한 18개 평가항목을 대상으로 AHP기법을 활용하여 가중치를 산정하였으며, 평가항목의 점수 산정기준을 정립하였다. 대안의 평가절차 및 방법은 공공건축물의 자산관리 프레임워크를 적용하였으며, 원안과 대안의 LOS 변화량과 공사비용을 활용한 B/C분석을 통해 최적의 대안을 선정하도록 하였다. 주차장 리모델링 대안의 평가는 LOS의 변화량과 공사비용을 활용한 B/C분석을 실시하도록 하였다. 이 연구에서 제시한 평가기법은 사례연구를 통해 효과를 검증하였다. 주차장 리모델링 대안은 주차장의 확장범위와 필로티 주차장의 설치유무에 따라 총 세가지를 도출하였다. 사례분석 결과 LOS 점수는 지하주차장을 수직 수평 확대하여 2개층의 지하주차장을 확보하고 지상주차장을 조경공간으로 활용하는 대안이 최적안으로 선정되었고, 공사비용을 포함한 B/C분석 결과는 지하주차장 1개층을 수평확대하고 필로티 주차장을 신설하는 대안이 가장 합리적이고 경제적인 대안으로 나타났다. 이 연구에서 제안한 기법은 리모델링의 범위를 주차장으로 한정하여 아파트 리모델링과의 연계성을 검토하지 못하고, 계획단계의 평가항목만을 대상으로 사례적용을 실시하였다는 한계가 있다. 이 연구에서 제시한 주차장 리모델링 대안 평가기법이 실효성을 갖추기 위해서는 아파트의 리모델링을 포함하는 실시설계단계의 대안을 바탕으로 사례분석을 시행할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.304-304
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• 2021

도시화가 진행됨에 따라 불투수지역이 늘어나는 등 개발전과 다른 지표 및 지표하 유출이 나타나며, 이러한 변화는 생태적, 수문학적으로 대규모 변화가 나타나는 것을 의미한다. 이에 따라 물관리, 물순환 등 물 지속 가능성은 대중의 관심을 받아 법, 제도가 변화하며 도시화에 대한 세심한 접근과 관리에 대한 계획이 대두되고 있는 실정이다. 저영향개발(Low Impact Development)은 이러한 도시화로 인해 발생될 수 있는 문제를 해결하기 위한 방안의 하나로 제안되고 있으며 첨두 및 유출총량을 완화하여 개발 이전 상태의 수문학적 기능을 유지하거나 물리학 및 생물학적 기작을 통해 오염물질의 저감효과도 나타나 대규모 도시개발 및 유역관리 사업에서 저영향개발기법의 적용이 점차 늘어나고 있는 추세이다. 그러나 저영향개발기법 설치에 관한 구체적인 매뉴얼 또는 가이드라인이 부족한 실정이기 때문에 저영향개발기법이 계획단계에서 양적으로 무분별하게 적용되어 비용적 측면에서 시공자에게 부담을 가중시키는 등의 문제가 발생한다. 또한 시설의 위치에 따라 강우유출수 및 비점오염원 저감에 대한 효과가 상이하기 때문에 시설의 적정 위치선정 및 시설용량, 경제성을 고려한 시설효과 검토 등 저영향개발기법 적용시 사업부지 특성에 따른 최적화를 고려하여 계획 및 설계에 적용할 필요성이 있다. 이에 비용적 측면을 고려한 최적설계가 가능한 SWMM-ING(Storm Water Management Model - Low impact development desigN proGram)을 개발된 바 있다. SWMM-ING은 비전문가도 사용이 가능하도록 저영향개발기법 최적화과정이 간단하고 직관적이며 비용을 고려한 최적설계가 가능하도록 개발된 소프트웨어로 기법 적용시 개략적인 비용추정 및 배치선정 등 저영향개발기법의 설계최적화가 가능하다. 또한 각각의 저영향개발기법에 대한 초기설치비용, 유지관리비용, 이자율, 기대수명, 대상지역 내 공간적 위치를 반영하여 강우유출수 및 비점오염저감효과를 시나리오별로 제시가 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 SWMM-ING를 이용하여 대규모 도시개발부지의 저영향개발기법 적용에 따른 유량 및 수질저감효과를 평가하고 유지관리비를 포함한 비용을 추정하여 최적설계 검토를 수행하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2009년도 정기 학술대회
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• pp.392-395
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• 2009

응답면 기법을 활용하여 댐구조물과 같은 사회간접자본 시설물의 파괴확률을 구할 수 있다. 본 위험성 평가과정에서 응답면기법으로 구성한 한계상태 방정식을 유전자알고리즘의 적합도 방정식으로 사용하면, 핵심타입이나 지반종류, 지반다짐정도 등의 입력설계변수의 최적화 과정 속도를 더욱 신속화 시킬 수 있다. 제안된 응답면 기법과 유전자알고리즘의 복합해석기법은 신뢰성기반 최적화프로그램으로 기존의 유전자알고리즘의 수렴속도를 더욱 빠르게 하여주고, 특히 입력변수의 상하한계가 불확실한 경우에도 만족스러운 수렴성을 보장하여준다. 한계상태 방정식의 목표신뢰도 지수를 변화시켜면 해당하는 입력변수의 최적값을 출력하여주므로, 입력변수의 제약조건에 가격함수와 같은 가중치를 벌칙함수로 부여하면 가격최적화 프로그램으로 작용하게 되며, 시설물 운영자에게는 목표신뢰도에 대한 유지관리 기법과 정도를 의사결정 할 수 있도록 하여주는 기능을 가지게 된다. 조사된 많은 댐구조물의 파괴모드가 시간에 독립적으로 시공중 또는 시공완료 후 5년이내에 다수 발생하는바, 파괴모드를 조사하고 중요한 파괴모드인 파이핑 현상에 대해서 파괴확률을 계산하고 최적유지관리를 위한 개선된 유전자알고리즘 최적화 연산을 수행하였다. 기존 댐구조물과 같이 설계변수와 하중의 변동성을 알기가 어려운 경우에 유지관리비용 최소화를 위해서 본 제안 프로그램의 확장된 버젼은 중요한 기준을 제시하여줄 것으로 기대한다.