• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권3호
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• pp.103-114
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• 2002

불포화토양내 물의 흐름과 유기오염물질의 이동현상을 예측하기 위해서는 불포화토양의 토양수분곡선을 구하는 것이 필수적이다. 입자크기분포로부터 토양수분곡선을 직접 구하는 물리경험적 방법이 많은 연구자들에 의해 제안되고 적용되어왔다. 이 방법은 공극크기분포가 직접적으로 입자크기분포와 상호 연관되어있다는 개념을 이용한 것으로, 입자크기분포곡선을 산정하는 방법이 토양수분곡선추정에 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다. 본 연구에서는 Arya-Paris 모형을 이용한 토양수분곡선 추정이 어떠한 입자크기분포모형을 선택하는가에 따라 영향을 받는지를 알아보고자 하였다. 1∼4의 추정변수를 갖는 4개의 입자분포곡선 모형을 사용한 결과 단지 1개의 추정변수를 갖는 Jaky모형이 더 많은 추정변수를 가진 모형보다 토양수분곡선을 잘 예측하였다. Jaky모형의 우월한 예측력은 아마도 현장토양이 가지는 구조적 특성 때문인 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.322-322
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• 2020

토양수분량과 증발산량은 물의 순환과정에서 중요한 비중을 차지하고 있지만, 현재 우리나라에서는 토양수분량과 증발산량 관측소가 많이 설치되어 있지 않아 자료를 활용하는데 있어 어려움이 있으며, 유출특성 분석시에도 토양수분량과 증발산량 자료를 분석에 활용하지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 청미천 유역에 위치한 여주시(원부교) 수위관측소와 청미천 토양수분-증발산 관측소 자료를 활용하여 최근 3개년 유출특성에 대하여 분석하였다. 여주시(원부교) 수위관측소는 청미천 유역의 대표 지점으로 2010년 이후 매년 수위-유량관계곡선식이 개발 되었고 청미천에 위치한 토양수분-증발산 관측소는 2007년 관측이 개시되어 현재까지 자료가 확보되어 있다. 유출특성 분석시에는 상류에 위치한 장호원환경사업소의 방류량 자료를 확보하여 유출률을 산정하였다. 또한, 강수량 자료는 자료의 정확성을 높이기 위해 면적평균강수량 자료를 산정하여 분석 활용하였다. 2017년은 강수량 1,183.3mm에 유출고는 495.4mm이며 손실고는 692.9mm로 산정되었고, 2018년은 강수량 1,433.8mm에 유출고는 647.5mm이며 손실고는 786.3mm로 산정되었다. 2019년은 강수량 962.3mm에 유출고는 265.2mm에 손실고는 697.1mm로 산정되었고 토양수분량과 증발산량에서 연평균 관측값으로는 토양수분량 2017년 23.0%, 2018년 24.5%, 2019년 23.8%이며 증발산량은 2017년 591.5mm, 2018년 415.8mm, 2019년 500.6mm로 관측되었다. 결과적으로 본 연구에서는 해당지점에 대한 장기간 모니터링과 흐름 특성의 변화를 분석하고 토양수분량 및 증발산량을 활용하여 수위-유량관계곡선의 적절성 검토를 하였으며, 이에 따른 유출특성을 검토하여 수위-유량관계곡선식과 유출특성 자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제32권3호
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• pp.211-214
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• 1999

영남지역의 대표적인 밭토양의 모암지대별 특성차이를 알기 위해 모래입자의 형태적 특성인 구형도를 조사하고 토양수분특성곡선을 구한 결과는 다음과 같다. 모래인자의 형태적 특성인 구형도는 모래입자의 크기에 관계없이 화성암에서 0.56~0.61, 퇴적암에서 0.63~0.67의 범위로 퇴적암 유래 토양에서 높게 나타났으며 화성암 유래 토양의 경우에는 입자가 작을수록 구형도가 더 낮은 경향을 보였다. 토양수분특성곡선은 사양질에서보다 식 양질토양에서 모암간에 큰 차이가 있었고, 화성암에서보다는 퇴적암에서 유래된 토양이 보수력이 높은 경향이었다. 유효수분율에 의하여 scale을 변환시킨 결과 토성이나 모암지대에 상관없이 토양수분 특성곡선이 거의 변화를 보이지 않는 것으로 나타났다. 그러나 퇴적암지대의 식양질 토양에서는 조금 벗어난 값을 보였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제7권1호
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• pp.78-90
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• 2005

각 지점의 강우 발생에 따른 토양수분의 감쇄 현상을 특성화 할 수 있는 감쇄 곡선의 경험식을 도출하였다. 시간에 따른 토양수분의 감쇄 곡선은 거의 모든 지점에서 지표와 지하에 걸친 토양수분 측정 자료들과 높은 일치성을 나타내었다. 각 사면에서의 감쇄 특성 을 살펴보면 사면 상부에서 하부로 내려올수록 추정된 감쇄 곡선에 보다 더 수렴하는 경향을 보였다. 또한 각 지점별로 감쇄 곡선이 각 강우에 대하여 재현되는 경향을 보여 각 지점에서 포화와 감쇄가 각 지점의 고유한 특성을 가지고 있음을 나타내었다. 또한, 강우 발생에 대한 토양수분의 감쇄와 충전 등의 사면의 특성화에 기준이나 지표로서의 습윤지수의 유의성을 확인할 수 있었다. 궁극적으로 사면 유출의 명확한 기작을 규명하는데 있어서 보다 더 객관적인 검증을 위하여 계절별, 연별과 같은 추가적인 토양수분의 측정과 정밀도 있는 자료의 분석이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권6호
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• pp.823-827
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• 2010

원토양인 논토양 위에 마사토를 적토(積土)한 토양에 대한 토양수분 특성곡선을 작성해 보고, 이를 추정하는데 가장 널리 활용되고 있는 van Genuchten (VG) 모형과 Brooks-Corey (BC) 모형을 비교평가 해 그 효용성을 판단하기 위해 수행했다. 4개의 층위로 구분되는 측정 대상토양은 표토부터 30 cm 까지는 양질사토, 30~70, 70~120 cm는 사토, 120 cm 이상에서는 사양토로 분석된 토양이다. 토양수분 함량과 토양수분 메트릭 퍼텐셜과의 관계를 나타내는 토양수분 특성곡선 분석에 따르면, 원토양인 120 cm 이상 깊이 토양에서의 수분보유 특성을 제외하고 나머지 세 개 층위 토양에서의 수분 보유 특성은 0~30 cm, 30~70 cm 층위는 비슷하고 70~120 cm 층위는 약간 높은 경향이었다. 상대수분 포화도와 토양수분 메트릭 퍼텐셜의 관계를 표현함에 있어 멱함수 형태인 BC 모형보다는 해석학적 분석방법을 활용한 VG모형이 실측값에 근사한 추정결과를 제공했다. 포화상태의 종점이자 불포화상태의 시발점인 공기유입가 (AEV) 추정에도 측정 한계치 부근의 메트릭 퍼텐셜 값을 나타내는 BC모형보다는 9.5~40 cm (4 kPa)을 보였던 VG모형이 적합했다. 따라서, 인위적으로 원토양 위에 석비레 (마사토)로 적토된 토양에서의 토양수분 특성곡선 작성을 위한 추정모형에 VG모형을 활용하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 결과로부터 VG 모형을 수자원량 산정을 위한 SCS (Soil Conservation Service, USDA) CN (Curve Number) 계산 과정에서 토양단면 내의 수분 보유 인자 (retention parameter) 산출을 위한 토양수분함량을 추정하는데 활용하거나 침투모형 (Green-Ampt Mein-Larson)을 설명하기 위한 습윤전선 매트릭 퍼텐셜을 추정하는데 사용할 수 있을 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권6호
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• pp.329-333
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• 2006

유기물 함량이 많은 난지권 제주도의 화산회 토양에서의 수분함량과 토양수분 장력과의 관계를 파악하는 것이 밭작물이 주로 재배되는 제주도 특성상 계획적인 관개관리를 통해 효율적인 물 관리를 가능하게 할 것이므로 이를 위해 본 연구는 토양수분 장력을 실측하지 않고 추정할 수 있도록 유기물 함량이 다른 토색별 토양수분특성곡선을 작성하고자 하였다. 유기물 함량에 차이가 많이 나는 세 가지 색의 토양을 이용해 토양수분 장력별로 토양수분 함량을 측정한 후 scaling 기법을 이용해 토양수분 특성곡선 추정모형을 작성했다. 암갈색, 농암갈색, 흑색으로 구분이 가능한 화산회 토양을 토색별로 살펴보면, 토성이 동일하더라도 유기물함량이 높은 화산회 토양일수록 토색이 진한 경향을 보여 토색에 미치는 유기물 함량의 영향을 판단할 수 있었다. 토색별 토양수분 특성곡선은 흑색토, 농암갈색토, 암갈색토의 순으로 수분 보유능의 차이를 보였으며, 이들도 scaling 기법을 통해 토양수분장력을 dimensionless water content의 멱함수 형태로 단일화 시킬 수 있었다. 또한, scale 변환 수분함량을 이용해 주로 토양수분 특성을 해석하는데 많이 이용되고 있는 van Genuchten 모형에 적용할 수 있는 매개변수들을 토양시료 전체에 대해, 그리고 각각의 토색별로 작성하였다. 이들 함수는 로지스틱(logistic) 형태를 보였다. 결과적으로 토양수분 곡선특성 추정모형은 수리특성의 기본이 되어 농경지에서의 물의 이동특성을 해석하는 밑바탕이 될 것이며, van Genuchten 변수들은 유기물 함량이 높은 지역에서 SWAT 등의 다양한 수문모형들에 적용이 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1686-1690
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• 2010

우리나라 면적의 약 67%에 이르는 660만ha의 산림 중 침엽수림은 혼효림을 포함하여 약 74%를 차지해 활엽수림보다 넓게 분포하고 있다. 이와 같이 넓은 산림은 가뭄, 홍수와 같은 수문현상과 관련이 있으며 강우에 따른 유출에의 기여하는 바가 클 뿐만 아니라 강우, 증발산, 침투 유출에 이르는 다양한 수문현상이 복합적으로 나타난다. 특히, 최근 임목밀도의 증가가 오히려 증발산량의 증가, 옆면에 의한 강우 차단량의 증가 등을 발생시켜 가뭄과 홍수 또는 산사태의 원인이 될 수 있으며, 수자원 함양을 저해하는 요소로 작용하고 있다는 우려의 목소리가 나오고 있다. 따라서 산림지역의 증발산과 관련 있는 토양수분의 지속적인 모니터링과 감쇄특성 및 토양수분 환경에 대한 연구는 중요한 요소 연구가 될 수 있다. 봄에서 여름으로 진행되는 시기에는 강우발생에 비해 수목의 생육이 활발하여 증발산에 따른 토양수분 변화 및 감소가 급격하게 일어나며, 여름에는 토양수분의 감소도 뚜렷한 반면, 강우사상도 많이 발생하여 이에 따른 변화폭이 크게 나타난다. 또한, 가을에서 겨울로 진행되는 시기에는 수목의 생육의 둔화와 기온 하강으로 인하여 토양수분 감쇄현상 및 변화가 적게 나타나 토양수분의 변화양상이 계절마다 다르게 나타난다. 이에 토양수분의 감쇄현상을 파악하면 곧 산림지역에서의 증발산량 및 토양수분 소비특성을 파악할 수 있기 때문에, 산림에서 실제 토양수분 모니터링과 이를 통한 시간별, 깊이별 토양수분 변화 및 감쇄현상을 파악하는 것은 중요하다. 따라서 본 연구에서는 침엽수 산림에서의 토층별 월별 토양수분의 감쇄특성을 분석하기 위하여 침엽수림에서 토양수분 장기 모니터링 시스템을 구축하여 시간별, 토층별 토양수분 모니터링을 실시하고, 이를 바탕으로 침엽수림에서의 토양수분 감쇄현상을 분석하였다. 또한 토양수분 데이터 및 기상자료를 활용하여 월별, 기간별 토양수분 감쇄곡선을 산정하고 감쇄상수를 비교하였으며, 감쇄특성에 대하여 비교 분석하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권4호
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• pp.407-414
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• 2010

토양의 공극 크기별 분포는 토양중 수분의 함량과 수분퍼텐셜의 관계를 나타내는 토양수분특성 자료로부터 계산된다. 그러나 기존의 토양수분특성 측정방법들은 교란된 토양을 이용하거나 코어시료를 채취한다 하여도 동역학적으로 변화하는 현장 토양 공극분포를 반영하는 데는 많은 어려움이 있었다. 또한 이러한 토양수분특성 자료를 얻기 위해서는 많은 시간과 노력이 요구되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 교란되지 않은 현장 토양에서 측정한 불포화 수리전도도 자료로부터 토양의 공극 크기별 분포 곡선을 추정하는 이론적 체계를 제시하고자 하였다. 이를 위해 Brooks-Corey와 van Genuchten의 수리학적 모델을 이용하여 토양의 불포화 수리전도도 자료로부터 공극의 크기별 분포를 추정하는 이론적 모델을 전개하였으며, 이러한 이론적 모델에 근거하여 Brooks-Corey와 van Genuchten의 soil parameter들의 변화에 따른 불포화수리전도도와 공극 크기별 분포곡선의 모사하였다. 공극크기별 분포곡선의 모사는 토성별 불포화수리전도도 곡선의 scaling factor 역할을 하는 $K_s$를 1.0 cm $h^{-1}$로 설정하고, 수리학적 모델별로 일정한 경계조건 (Brooks-Corey soil parameters, ${\alpha}_{BC}=1-5L^{-1}$, b = 1 - 10; van Genuchten soil parameters, ${\alpha}_{VG}=0.001-1.0L^{-1}$, m = 0.1 - 0.9)에서 수행하였다. Brooks-Corey 모델을 이용한 공극 크기별 분포곡선의 모사에서는 parameter b가 공극분포곡선의 형태에 영향을 주었으며, ${\alpha}_{BC}$는 공극분포곡선의 민감도에 영향을 주었다. 또 van Genuchten 모델을 이용한 공극 크기별 분포곡선의 모사에서는 ${\alpha}_{VG}$가 scaling factor의 역할을 하였으며, parameter m은 공극분포곡선의 형태에 영향을 주었다. 따라서 경계조건 안에서 불포화 수리전도도 자료로부터 공극의 크기별 분포 모사가 가능하였으며, 토양 parameter들이 토성, 입자분포 등의 물리적 특성을 잘 반영하는 경우 이론적으로 현장 토양의 공극 크기별 분포의 추정이 가능할 것으로 판단되었다.

• 물과 미래
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• 제21권2호
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• pp.193-201
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• 1988

토양수분 특성함수의 고차 scanning 커브에 대한 간략한 모델을 개발하였다. Mualem의 개념적 이력모델을 고차 scanning 커브에 대하여 간략하게 변형시켰다. 즉, 고차 건조곡선에 대하여는 마지막 회향점을 연직하향으로 이동시켜 주습윤곡선과 만나는 점을 회향점으로 하는 일차건조곡선으로 간주하였다. 또, 고차 습윤곡선에 대하여는 마지막 회향점을 지나는 가상의 주건조곡선에서 출발하는 일차습윤곡선으로 간주하였다. 이 간략한 모델을 사용하여 이차 scanning 커브에 대하여 계산한 토양 함수량과 Mualem의 모델을 이용해서 구한 토양 함수량을 비교하였다. 그 결과 두 모델 사이의 절대오차는 비교적 작았으며, 간략한 모델이 Mualem 모델보다 고차 건조시에는 항상 낮게, 고차 습윤시에는 항상 높게 함수량을 추정하였다. 따라서 건조와 습윤을 반복하는 경우 오차는 서로 상쇄된다. 본 연구에서 개발된 간략한 모델이 고차 scanning 커브에서의 토양 함수량을 잘 추정하였으며 계산과정을 많이 감소시켰다.

• 한국토양비료학회지
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• 제28권3호
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• pp.227-232
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• 1995

토양수분장력을 실측하지 않고도 토양수분장력을 추정하기 위하여, 입경분포가 서로 다른 10가지 토성의 134점 토양시료를 채취하여 토양수분함량과 토양 수분장력을 측정한 후 scaling technique을 이용하여 토양수분특성곡선을 추정할 수 있는 모형을 개발하고, 별도의 205개 토양에 대하여 이 모형에 대한 실효성 검정을 한 결과는 다음과 같다. 1. 토양수분함량 측정치(${\theta}i$)에 대하여 토양수분장력이 10KPa 때와 1.5MPa 때의 수분함량을 이용하여 ${\theta}^*=[{\theta}i-{\theta}(1.5MPa)]$/$[{\theta}(10KPa)-{\theta}(1.5MPa)]$와 같이 scale변화된 수분함량(${\theta}^*$)을 구하도록 하였다. 2. Scale변환된 수분함량(${\theta}^*$)을 이용하여 토양수분 특성곡선을 구한 결과 토성별 계수의 차이가 거의 없이 H[unit : 0.1MPa]=$0.13{\cdot}({\theta}^*)^{-2.04}$로 나타낼 수 있었다. 3. 포장용수량과 위조점에서의 수분함량은 scale변환된 모래([S]) 및 미사함량([Si])과 유기물함량([OM])을 다음 식에 의해 그 추정이 가능하였다. ${\theta}(10KPa)=26.80-3.99ln[S]+2.36{\sqrt{[Si]}}+2.88[OM]$ ($R=0.81^{**}$) ${\theta}(1.5KPa)=15.75-2.86ln[S]+0.55{\sqrt{[Si]}}+0.70[OM]$ ($R=0.76^{**}$) 위 식에 의해 205개 토양별로 $\theta$(10KPa) 및 $\theta$(1.5MPa)를 측정한 후 이 값에 의거하여 산출된 ${\theta}^*$를 추정식에 적용하여 ${\theta}(1/30MPa)$를 추정하고 이 추정치와 실측치를 1 : 1 line상에서 비교해 본 결과, 실측치와 추정치는 아주 근사한 값($R=0.85^{**}$)을 나타내었다.