• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.157-161
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• 2011

자연유역에서의 유역 분할에 관한 많은 연구가 진행되어왔음에도 불구하고, 도시유역에서의 유역 분할에 관한 연구는 이루어져있지 않다. 도시유역간의 경계 구분에 있어서 두 개의 유역 사이에 어떤 자연적 경계 또는 행정적 경계가 존재하지 않아 그 구분이 모호한 경우, 각기 다른 유출구를 갖는 우수관망에 의한 도시유역간의 경계는 오직 우수관거시스템의 설계자에 의하여 결정된다. 본 연구에서 제안된 UWDM(Urban Watershed Division Model)은 각 유역의 유출구에서의 첨두유출량을 동시에 감소시키기 위한 유역경계를 결정하게 된다. 이때, UWDM은 복수의 관거 연결 방향을 갖는 맨홀간 연결 방향을 결정함으로써 우수관거 유출구에서의 첨두 유출량을 저감시키기 위한 우수관망을 결정한다. UWDM을 통한 우수관망의 변경은 관거 내 유출 수문곡선의 중첩효과를 변화시키기 때문에, 최적화된 우수관망에서의 수문곡선은 그 중첩효과가 감소된 만큼 유출구에서의 첨두 유출량을 감소시킬 수 있다. 따라서 UWDM은 유역 경계상에서의 맨홀간 관거의 연결 방향을 유전자알고리즘을 이용하여 결정함으로써 인접한 도시유역간의 경계를 최적화할 수 있다. 본 연구에서 제안된 모형은 서울의 50.3 ha의 각기 다른 유출구를 갖는 인접한 두 개의 도시유역에 적용되었으며, 이 모형의 유역 구분에 의하여 두 개의 우수관망 유출구에서의 첨두유출량은 약 22% 감소하는 결과를 나타냈다. 자연유역에서의 유역 분할에 관한 많은 연구가 진행되어왔음에도 불구하고, 도시유역에서의 유역 분할에 관한 연구는 이루어져있지 않다. 도시유역간의 경계 구분에 있어서 두 개의 유역 사이에 어떤 자연적 경계 또는 행정적 경계가 존재하지 않아 그 구분이 모호한 경우, 각기 다른 유출구를 갖는 우수관망에 의한 도시유역간의 경계는 오직 우수관거시스템의 설계자에 의하여 결정된다. 본 연구에서 제안된 UWDM(Urban Watershed Division Model)은 각 유역의 유출구에서의 첨두유출량을 동시에 감소시키기 위한 유역경계를 결정하게 된다. 이때, UWDM은 복수의 관거 연결 방향을 갖는 맨홀간 연결 방향을 결정함으로써 우수관거 유출구에서의 첨두 유출량을 저감시키기 위한 우수관망을 결정한다. UWDM을 통한 우수관망의 변경은 관거 내 유출 수문곡선의 중첩효과를 변화시키기 때문에, 최적화된 우수관망에서의 수문곡선은 그 중첩효과가 감소된 만큼 유출구에서의 첨두 유출량을 감소시킬 수 있다. 따라서 UWDM은 유역 경계상에서의 맨홀간 관거의 연결 방향을 유전자알고리즘을 이용하여 결정함으로써 인접한 도시유역간의 경계를 최적화할 수 있다. 본 연구에서 제안된 모형은 서울의 50.3 ha의 각기 다른 유출구를 갖는 인접한 두 개의 도시유역에 적용되었으며, 이 모형의 유역 구분에 의하여 두 개의 우수관망 유출구에서의 첨두유출량은 약 22% 감소하는 결과를 나타냈다.

• 한국지리정보학회지
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• 제22권4호
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• pp.181-196
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• 2019

홍수는 다양한 원인으로 발생할 수 있으며, 주로 내수배제 불량이나 외수범람을 홍수의 주요 원인으로 주목하고 있으며, 대규모 유역 유출을 발생시키는 강우 또한 빈번히 발생하고 있는 실정이다. 기존의 홍수위험지도는 수리·수문학적 모델링을 통한 분석을 기반으로 하여 방대한 자료의 수집과 복잡한 분석과정으로 인한 장시간의 소요시간으로 넓은 지역에 대한 홍수위험지도 작성이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 이를 극복하고자 홍수위험도 산정 시 필요한 시간과 노력을 절감하고 광범위한 지역에 대한 세밀한 분석을 실시하기 위해 지표유출메커니즘을 고려한 홍수취약지구 선정 기법을 제안하고자 한다. 홍수취약지구 선정 기법을 대상지역인 서울시에 적용하여 2×2 혼동행렬과 ROC(Receiver Operation Characteristic) 곡선을 활용하여 검증함으로써 선정된 취약지구 인근에서 침수피해가 발생하기 쉽다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 이용하여 관리 우선순위를 반영하여 효율적인 예산 배분과 체계적인 방재대책 수립이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권1호
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• pp.40-50
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• 2011

본 연구에서는 시화호로 유입되는 다양한 비점오염원 중 도심유역을 흐르는 안산천 및 화정천과 산업지역인 반월산단 토구를 통한 강우유출수 내 총부유물질, 화학적산소요구량, 용존영양염, 총인 및 총질소 등의 비점오염물질의 유출특성 및 총유출부하량을 조사하였다. 조사지역 및 조사 시기에 따라 차이는 있으나 강우 시작 후 비점오염물질의 농도가 증가한 뒤 감소하는 경향을 보였다. 총부유물질의 평균농도는 안산천이 315 mg/L로 가장 높았으며 반월산단 토구에 비해 약 2~5배 정도 높았으나 화학적산소요구량, 총인 및 총질소의 평균농도는 반월산단 토구가 도심하천에 비해 높은 것으로 나타났다. 총부유물질은 화학적산소요구량 및 총인과 양의 상관성을 보였으며 용존영양염과는 음의 상관성을 나타냈다. 반월산단 토구를 통한 비점오염물질의 총유출량은 토구의 유역면적에 비례하였으며 가장 유역면적이 넓은 3토구에서의 비점오염물질의 유출량이 가장 높았다. 조사기간 내 약 30시간 동안 반월산단토구를 통하여 총부유물질 187,536 kg, 화학적산소요구량 17,118 kg, 총인 922 kg, 총질소 13,519 kg의 비점오염물질이 유출되는 것으로 나타났다. 반월공단 토구 유역면적은 전체 시화호 소유역 중 3%를 차지하는 것을 고려할 때 막대한 양의 비점오염물질이 별다른 처리과정 없이 시화호로 직접 유출되고 있음을 알 수 있었다. 이러한 강우시 비점오염물질의 유출은 시화호 수질을 더욱 악화 시킬 것이기 때문에 비점오염원 관리 및 저감대책이 시급하게 요구되며 본 연구결과는 향후 시행예정인 시화호 연안오염총량제의 비점오염 최적관리기법 개발에 유용한 정보를 제공하고 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.49-62
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• 2014

최근에 불투수층의 증가로 인하여 표면의 저류량이 감소하고 첨두유출과 전체 유출량은 증가한다. 첨두유출과 첨두유출 도달시간이 빨라지게 되면 홍수 발생률이 증가하여 도시유역의 피해를 증가시키며, 토양으로 침투되는 우수량이 감소하여 지하수위가 하강하게 되고 도시하천이 마르는 건천화가 진행되어 유역의 물 순환이 악화된다. 또한 하천 수질 오염의 원인은 점오염원과 비점오염원 등이 있는데, 비점오염원에 의한 오염이 점점 커져가는 양상이다. 이러한 이유는 도시유역이 지속적인 개발로 인해 불투수율이 증가하게 되어 초기강우에 오염물질이 하천으로 유입되고 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 도시유역의 물순환 회복을 위한 투수성 포장 효과를 분석하며, 투수성 포장의 비점저감 효과 및 첨두유량 감소 효과를 분석하고자 한다. 도시유역 유출 모델인 SWMM을 이용하여 단기 유출 모의를 통하여 투수성 포장의 효과 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.721-733
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• 2023

기후변화로 인하여 도시에서 발생하는 집중호우가 증가함에 따라 정부와 지자제는 기후변화 적응대책을 통해 홍수로 인한 피해를 저감시키고자 노력하고 있다. 도시 유역 침수 피해의 감소를 위해 우수관거 용량 증대와 물순환 개선을 통한 지속가능한 치수 정책인 저영향 개발 기법 등 다양한 홍수 대응 정책들이 제시되고 있다. 이러한 정책들을 이행하는데 있어 지역별 특성을 고려한 대책 수립이 필요하며, 이를 위해선 홍수 저감 효과를 비용-편익 측면에서 분석하여 국가 예산을 효율적으로 사용하여야 한다. 본 연구에서는 침수 피해 위험이 있는 도시 소유역에 적용할 수 있는 대응 정책으로 우수관거의 용량 증대와 저영향개발 기법 중 옥상녹화와 투수성 포장 기법을 선정하고 서울대학교 관악캠퍼스 유역의 홍수 저감 효과를 도시유출해석모형인 SWMM 모형으로 분석하였다. 또한, 정책별 공사 및 운영 비용을 계산하고 월류량 감소를 편익으로 고려한 비용-편익 분석을 수행하였다. 분석 결과, 투수성 포장과 우수관거 용량 확대 정책을 100% 반영하는 정책 시나리오가 유출 저감 측면에서 비용 대비 효과가 가장 우수한 시나리오로 분석되었다. 본 연구를 통해 제안된 방법론은 지역별 맞춤형 치수 계획 수립 단계에서 의사 결정을 위한 자료로 높은 활용성을 보일 수 있을 것으로 기대된다.

• KIEAE Journal
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• 제13권5호
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• pp.89-96
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• 2013

Green roofs can reduce surface water runoff, provide a habitat for wildlife moderate the urban heat island effect, improve building insulation and energy efficiency, improve the air quality, create aesthetic and amenity value, and preserve the roof's waterproofing. Green roofs are mainly divided into three types : intensive, simple-intensive, and extensive. Especially, extensive roof environment is a harsh one for plant growth; limited water availability, wide temperature fluctuations, high exposure to wind and solar radiation create highly stressed environment. This study, aimed at extensive green roof, was carried out on the rooftop of the library at Seoul Women's Univ. from October to November, 2012 and from March to August, 2013. To suggest the most effective vegetation model for biodiversity and heat island mitigation, surface temperatures were monitored by each vegetation model. We found that herbaceous plants of Aster sphathulifolius, Aceriphyllum rossii and Belamcanda chinensis, shrub of Syringa patula 'Miss Kim', Thymus quinquecostatus var. japonica, Sedum species can mixing each other. Among them, the vegetation models including Sedum takesimense, Aster sphathulifolius, Thymus quinquecostatus var. japonica was more effective on the surface temperature mitigation, because the species have the tolerance and high ratio of covering, and also in water. Especially, in the treatment of bark mulching, they helped to increase the temperature of vegetation models. In the case of summer, temperature mitigation of vegetation models were no significant difference among vegetation types. Compared to surface temperature of June, July and August were apparent impact of temperature mitigation, it shows that temperature mitigation are strongly influenced by substrate water content.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.59-64
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• 2008

포장지역 중 도로는 많은 차량의 운행으로 건조시 각종 오염물질의 축적인 높은 토지이용이며, 불투수율이 높아 강우시 고농도의 비점오염물질의 유출이 발생한다. 특히 도로 노면에서 유출되는 강우유출수는 입자상 물질 및 각종 중금속 등의 함량이 높아 인근 수계 유입시 수질악화 및 수생태계 파괴의 원인으로 작용한다. 도로에 침착되는 오염물질의 원인으로는 차량 통행으로 수반되는 윤활계통의 오일류 누출 및 타이어 마모 등이 주요 원인이다. 이러한 비점오염물질의 유출을 저감하고 관리하기 위하여 환경부는 2006년 수질 및 수생태계보전에 관한 법률을 개정하여 비점오염원 관리를 환경부의 중요 정책으로 확립하였다. 또한 수질오염총량관리제도의 도입으로 그 중요성이 높은 토지계의 오염원단위 개정을 위하여 환경기초조사사업을 통해 2015년까지 수행되는 장기모니터링을 수립하여 시행하고 있다. 그러나 오염총량제의 조기정착과 효율적 비점오염원 관리를 위해서는 토지이용별 비점오염물질의 특성파악, 부하량 산정, 처리 메커니즘 규명 및 원단위 산정이 시급하다. 따라서 본 연구에서는 차량의 운행이 많은 국도에서의 모니터링 결과를 활용하여 유출 특성파악과 EMC 산정 등을 통하여 비점오염원 관리에 중요한 기본 자료를 제공하고자 한다. 본 연구를 위한 모니터링 지점은 경기도 용인시에 위치하고 있으며, 모니터링은 2006년부터 최근까지 총 16회의 강우사상에 대하여 수행되었다. 국도는 많은 차량으로 인하여 비점오염물질의 유출이 높은 토지이용 지역이다. 따라서 본 연구에서는 경기도 용인시에 위치하고 있는 국도에서의 비점오염 모니터링을 통하여 유출특성 파악, 초기 강우현상 파악, EMC 산정 및 오염물질간의 상관성을 분석하였다. 오염물질간의 상관분석결과, 오염물질 중 TSS항목이 다른 오염물질과의 상관관계가 높은 것으로 분석되었고, TSS농도로부터 다른 오염물질의 농도의 산정이 가능하여, 향후 효율적 비점 오염 모니터링 수행과 비점오염저감시설 선정시 중요한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제20권1호
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• pp.137-151
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• 2017

도시표면의 건물정보는 빗물의 유출경로이며 또한 격자기반의 수치해석을 위한 빗물흐름과 건물 외곽을 구분하는 경계조건에 해당한다. 경계조건인 건물자료의 왜곡 최소화는 수치해석 결과의 사실성 확보를 위한 필수적 과정이다. 격자기반의 래스터 전환은 건물자료의 왜곡을 유발하기 때문에 왜곡의 정도를 완화시키기 위한 전처리로 건물 일반화가 필요하다. 본 연구의 목적은 건물 일반화가 일반주거지역의 빗물 유출경로 연속성에 미치는 영향을 분석하고 적정한 일반화 임계값과 수치해석 격자크기를 제시하고자 한다. 빗물 유출경로 연결성 평가를 위한 설명변수로는 일반화 임계값과 수치계산 격자크기를 사용하는 한편 종속변수로는 격자망의 단절 개수와 단절면적을 사용했다. 적정한 격자크기와 일반화 임계값 선정은 임의 격자크기와 임계값을 적용한 일반화 결과로부터 산출된 건물 면적 변화율과 단절 면적 변화율 각각을 비교하고 크기가 가장 낮은 것으로 하였다. 적정 임계값과 격자크기 범위는 각각 3m와 $5{\times}5m{\sim}10{\times}10m$ 이었다. 이를 적용한 결과 건물면적 증가율은 5%이하 그리고 단절면적 감소율은 94.4%이상이었다. 대상지 토지용도를 구분한 건물 일반화 모의 결과, 아파트 단지인 3종의 건물면적과 빗물 유출경로 연결성은 임계값 10m이하에서 크게 변하지 않았다. 한편 개별 주택인 2종 지역에서는 임계값 3m와 격자크기 $5{\times}5m$을 적용한 모의결과는 단절면적의 감소와 양호한 유출경로 연결성을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권8호
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• pp.478-488
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• 2017

도로변 등에 여과형 강우유출수 처리시설이 많이 이용되고 있으나, 유지관리의 최소화, 성능의 검증 및 최적 조건의 수립이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 강도가 우수하고 성형이 용이한 세라믹 여재를 사용하고, 하단 지지부와 상단의 여과조로 이루어진 상향류식 여과 시스템을 구성하고, SS 제거능과 역세척 조건을 검토하여, 최적 운전 조건을 설정하였다. 여과 선속도 20-40 m/h 조건에서 운전하였을 때, 총 고형물 부하 $30kg/m^2$에 이르는 조건에서도 최대 수두 손실 상승이 3 cm 내외이었으며, SS 처리 효율이 96% 이상으로, 안정적인 운전이 가능하였다. 운전 중의 손실수두와 여재층 공극률은 급수 모델에 의해 모사가 가능하였다. 특히, 하단 지지부에서 일정 입도 이상의 SS가 상당량 제거되어, 여과조에 부하를 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 최적의 역세척 조건을 설정하기 위하여 공기 및 수세척의 시간과 유량, 그리고 정체수 배출 공정의 유무에 따른 영향을 확인하였으며, 실험한 모든 조건에서 만족할 만한 손실수두의 회복을 달성할 수 있었다. 다만, 역세척 직후 SS의 배출을 최소화하기 위해서는 공기세척과 수세척 공정 사이에 정체수 배출 공정의 도입이 효과적인 것으로 파악되었다. 본 연구에서 설정한 역세척 조건을 적용하였을 때, SS 부하 $400-450kg/m^2$의 여재층이 성공적으로 세척될 수 있어, 장기운전이 충분히 가능할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.54-62
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• 2018

다양한 토지이용에서 발생된 영양염류는 수계 유입시 부영양화를 유발하며, 녹조발생의 원인물질이 되기에 비점오염원으로부터 영양염류를 저감하기 위한 LID 기법의 적용이 필요하다. 본 연구는 영양물질의 저감효율을 높이기 위한 하이브리드 인공습지(HCW)의 설계인자를 도출하고자 수행되었다. 하이브리드 인공습지는 공주대학교 천안캠퍼스내 100% 불투수층으로 이루어진 주차장 및 도로의 강우유출수 처리를 위하여 2010년에 조성되었으며, 현재까지 모니터링이 수행 중이다. 하이브리드 인공습지의 조성 이후 현재까지 수행 중인 모니터링 결과를 활용하여 산정한 TN의 평균 제거효율은 74%였으며, TP의 평균 제거효율은 72%로 나타났다. 이러한 TN 및 TP 제거효율은 일반적인 인공습지에 비하여 높은 제거효율이며 자유수면 습지 및 지표하 흐름습지에서의 활성화된 물리적 및 생태학적 기작에 기인한다. 하이브리드 인공습지의 효율적 영양물질 저감을 위한 중요설계인자는 유역면적 대비 시설면적의 비(SA/CA), 강우유출량, 강우강도 등으로 나타났으며, 영양물질 제거를 위한 최적 유입수의 C/N 비는 5:1에서 10.3:1로 산정되었다. 본 연구 결과는 도시지역의 강우유출수 내 영양염류를 고효율로 처리하고자 하는 하이브리드 인공습지의 효율적 설계에 사용 가능하다.