• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권1호
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• pp.37-44
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• 2006

본 연구는 오염물 거동에 대한 수치해석을 위해 보편적으로 사용되고 있는 수치 방법들의 장단점을 총괄적으로 나타내고, 효율적인 수치모델링 기법 개발을 위해 ELLAM과 LEZOOMPC를 비교분석하였다. 지하수 분야에서 가장 많이 사용되는 수치 방법은 Eulerian-Lagrangian 방식과 Eulerian 방식인데, Eulerian-Lagrangian 방식은 수치영역 내에서 일반적으로 질량을 보존하지 못하고, 경계조건을 체계적으로 처리하지 못하는 한계를 갖고 있다. 반면에 Eulerian 빙식은 시간 및 공간 절삭 오차로 인해서 시간 간격 및 격자 크기를 극히 줄여야 하는 제약을 갖고 있다. 최근 10 년간 지하수 분야에서 크게 대두되고 있는 수치기법인 ELLAM(Eulerian Lagrangian Localized Adjoint Method)은 Eulerian-Lagrangian 방식과 Eulerian 방식에서 나타나는 수치 제약점이나 한계점을 동시에 해결하는 수치기법으로 알려져 왔다. 그러나 본 연구에서는 ELLAM의 장단점을 파악하고 보완점을 제안한다. ELLAM의 단점을 파악하기 위해, mesh Peclet number가 다른 예제들을 설정하고, 그 예제들에 대한 ELLAM, LEZOOMPC(Lagrangian-Eulerian ZOOMing Peak and valley Capturing)와 visual MODFLOW의 수치결과들을 해석해와 비교하였다. Mesh Peclet number가 무한대일 때 ELLAM의 수치결과는 수치진동으로 인해 해석해와 일치하지 않았으나, LEZOOMPC의 수치 결과는 해석해와 일치했다. 위의 결과는 ELLAM의 수치오차가 LEZOOMPC의 특성을 이용하여 개선 및 보완될 수 있는 가능성을 시사해 준다. 따라서 ELLAM에 LEZOOMPC의 후향 입지추적, 전향 입지추적, 선택적 국부 격자 세립화 과정과 최고/최저 농도점 이동 추적 과정을 결합하면 ELLAM의 수치적 장점을 유지하면서 mesh Peclet number에 제약을 받지 않는 효율적인 수치모델링 기법을 개발할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.23-27
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• 2008

대규모 육지수문모형(Land Surface Model, LSM)에서 종합적인 육지 물흐름 및 에너지흐름의 예측을 위해 새로운 지표면-지표하 연계 물흐름 모형이 지표하 물흐름 모의를 위한 3차원 체적평균 토양수분 이송방정식(Volume Averaged Soil-moisture Transpor, VAST)을 지표수 흐름모의를 위한 1차원 확산방정식과 연계하여 개발되었다. 각 흐름특성에 맞는 복합적인 수치해석법이 적용되어, 시간분할 방법에 의해 3차원 VAST 방정식의 종방향 흐름이 완전음해법에 의해 해석된 후, 횡방향 흐름이 양해법으로 구해지며, 그 후에 1차원 확산방정식은 MacCormack 유한차분법으로 계산한다. 이 새로운 흐름연계모형은 최신의 육지수문모형인 CLM(Common Land Model)내의 기존 1차원 수리수문계산부분을 대체하게 된다. CLM과 결합된 새로운 연계흐름모형은 오하이오 계곡부근의 시험유역에 적용되었으며, 모의결과는 지표면-지표하 물흐름 상호작용의 모의와 지표수 흐름추적방법을 사용한 새로운 모형의 유출예측이 실측치에 더 근접함을 보여준다. 이 개선된 육지수문모형은 지역적, 대륙적, 그리고 지구전체를 다루는 수문기상연구와 기후변화로 인한 재해예방을 위하여 기상모형인 CWRF(Climate extension of the next-generation Weather Research and Forecasting)와 연계될 예정이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.164-164
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• 2023

This study investigates the importance of flood-influencing factors on the accuracy of flood risk mapping using the integration of remote sensing-based and machine learning techniques. Here, the Extreme Gradient Boosting (XGBoost) and Random Forest (RF) algorithms integrated with GIS-based techniques were considered to develop and generate flood risk maps. For the study area of NAPA County in the United States, rainfall data from the 12 stations, Sentinel-1 SAR, and Sentinel-2 optical images were applied to extract 13 flood-influencing factors including altitude, aspect, slope, topographic wetness index, normalized difference vegetation index, stream power index, sediment transport index, land use/land cover, terrain roughness index, distance from the river, soil, rainfall, and geology. These 13 raster maps were used as input data for the XGBoost and RF algorithms for modeling flood-prone areas using ArcGIS, Python, and R. As results, it indicates that XGBoost showed better performance than RF in modeling flood-prone areas with an ROC of 97.45%, Kappa of 93.65%, and accuracy score of 96.83% compared to RF's 82.21%, 70.54%, and 88%, respectively. In conclusion, XGBoost is more efficient than RF for flood risk mapping and can be potentially utilized for flood mitigation strategies. It should be noted that all flood influencing factors had a positive effect, but altitude, slope, and rainfall were the most influential features in modeling flood risk maps using XGBoost.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.85-85
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• 2020

South Korea experiences few large scale erosion and sedimentation problems, however, there are numerous local sedimentation problems. A reliable and consistent approach to modelling and management for sediment processes are desirable in the country. In this study, field measurements of sediment concentration from 34 alluvial river basins in South Korea were used with the Modified Einstein Procedure (MEP) to determine the total sediment load at the sampling locations. And then the Flow Duration-Sediment Rating Curve (FD-SRC) method was used to estimate the specific degradation for all gauging stations. The specific degradation of most rivers were found to be typically 50-300 tons/㎢·yr. A model tree data mining technique was applied to develop a model for the specific degradation based on various watershed characteristics of each watershed from GIS analysis. The meaningful parameters are: 1) elevation at the middle relative area of the hypsometric curve [m], 2) percentage of wetland and water [%], 3) percentage of urbanized area [%], and 4) Main stream length [km]. The Root Mean Square Error (RMSE) of existing models is in excess of 1,250 tons/㎢·yr and the RMSE of the proposed model with 6 additional validations decreased to 65 tons/㎢·yr. Erosion loss maps from the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), satellite images, and aerial photographs were used to delineate the geospatial features affecting erosion and sedimentation. The results of the geospatial analysis clearly shows that the high risk erosion area (hill slopes and construction sites at urbanized area) and sedimentation features (wetlands and agricultural reservoirs). The result of physiographical analysis also indicates that the watershed morphometric characteristic well explain the sediment transport. Sustainable management with the data mining methodologies and geospatial analysis could be helpful to solve various erosion and sedimentation problems under different conditions.

• 자원환경지질
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• 제40권4호
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• pp.403-418
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• 2007

본 연구의 목적은 대전 산업단지 폐수종말처리장 내 국가지하수관측망(대전, 문평)의 6가 크롬 오염지하수의 오염 현황을 파악하고 그 확산 여부를 평가하는 것이다. 대전(문평) 관측소에서 나타나는 6가 크롬($Cr^{+6}$) 수질장해의 원인을 규명하고 6가 크롬의 오염 범위를 파악하기 위해 금번 연구에서는 보조 관측정을 설치 활용하였다. 수질분석 결과, 6가 크롬이 $3.2{\sim}4.5mg/L$ 정도 검출됨으로써 6가 크롬에 의한 관측소 충적공의 수질오염은 지속되고 있음이 파악되었다. 그러나 관측소의 암반관정 및 0.05mg/L 수질기준 이하의 농도를 보이는 MPH-1과 3번 관측공을 제외한 주변 관측공에서는 검출되지 않았다. 따라서 6가 크롬 및 총 크롬 함량의 오염 범위는 관측소 충적층 관정 인근에 한정되어 나타나고 있는 것으로 파악되었다. 또한 신규 5개 보조 관측정에서 채취한 77개의 시추 코어 및 슬라임 시료 모두에서 수용성/교환성 6가 크롬이 검출 한계(0.01mg/L) 이하로 나타나, 오염이 관측된 관측소 관정 주변의 토양 및 풍화토에서는 직접적으로 6가 크롬의 오염원이 확인되지 않았다. 지하수 수질분석 및 코어시료 분석 결과, 그 오염원의 중심 및 오염 확산 범위는 관측소 주위 반경 100m 이내로 매우 한정되는 것으로 판단되며 그 확산의 범위가 매우 좁을 것으로 예상된다. 시추조사 결과, 폐수종말처리장 부지조성 당시의 불량 매립층이 확인되었으며, 이러한 불량 매립산업폐기물이 관측소 인근의 6가 크롬 수질장해 원인으로 추론된다. 지표매질의 6가 크롬 자연저감능 평가를 위해 초기 농도 5mg/L Cr(VI)을 이용한 6가 크롬 유효 환원능을 분석하였다. 그 결과, 암회색 점토층에서 각각 58%, 66%, 64% 정도의 높은 6가 크롬 저감율을 보였으며, 이는 유기물 함량과 상호 관련이 있을 것으로 판단되었다. 비포화대/충적층 매질에 대한 6가 크롬 함량 및 자연저감 능력의 정량적 평가 결과, 매질에 의한 6가 크롬의 자연 저감능이 확인되었으며 관정 주변으로의 오염 확산은 충분히 제어되고 있는 것으로 판단된다. 그러나 시추 관측정 및 기설 관정의 수가 부족했기 때문에 매우 제한적인 선택적 유동(preferential flow) 경로에 의한 확산 가능성을 완전히 배제할 수 없다. 정기적인 양수작업을 통하여 지하수에 부화된 6가 크롬의 농도를 지속적으로 제거하고 관측소 주변에 설치된 보조 관측정들을 지속적으로 활용하여 6가 크롬의 농도 변화 추이 및 시간의 흐름에 따른 오염 확산 여부를 지속적으로 관측하고 감시하는 방안이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국대기환경학회지
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• 제25권2호
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• pp.108-121
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• 2009

The suspended particulate matters have been collected on membrane filters and glass fiber filters by an 8-stage cascade impactor for 2 years (Sep. 2005${\sim}$Sep. 2007) in Kyung Hee University-Global Campus located on the border of Yongin and Suwon. The 20 chemical species (Al, Mn, Si, Fe, Cu, Pb, Cr, Ni, V, Cd, Ba, $Na^+$, ${NH_4}^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$, $Ca^{2+}$, $Cl^-$, ${NO_3}^-$, and ${SO_4}^{2-}$) were analyzed by an ICP-AES and an IC after performing proper pre-treatments of each sample filter. Based on these chemical information, the PMF receptor model was applied to identify the source of ambient size-by-size particulate matters. The receptor modeling is the one of the statistical methods to achieve resonable air pollution management strategies. A total of 10 sources was identified in 9 size-ranges such as long-range transport, secondary aerosol, $NH_{4}NO_{3}$ related source, coal combustion, sea-salt, soil, oil combustion, auto emission, incineration, and biomass burning. Especially, the secondary aerosol source assorted in fine and coarse modes was intensively studied.

• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.87-99
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• 2016

본 연구에서는 단열을 포함하는 불포화 암반에서의 지하수 유동 흐름을 예측하기 위한 2차원 수치 모델링을 수행하였다. 특히, 불연속 단열망 모델링(Dscrete Fractured Network, DFN)을 통하여 도출된 투수계수의 분포를 나타내는 k-field를 모델링 입력변수로 적용하였다. 투수계수 차이는 불포화대에서 지하수의 이동속도 차이를 야기시키는 중요한 인자로 적용되었다. 연구지역의 지표 토양층으로부터 지하 대수층까지의 불포화대 깊이를 적용하여 지하수 유동 모델링의 초기조건을 실제와 유사하게 설정하였다. 강우의 지표 침투율은 인공구조물과 자연 토양층의 침투율 차이를 적용하여 실제 불포화 암반을 거쳐서 포화대까지 지하수의 이동흐름을 해석하고 시각화하였다. 특히, 오염물질의 이동 시작점이 될 수 있는 인공구조물의 하부에 모니터링 지점을 설정하여 실제 오염물질원이 지하수에 용해되어 불포화대를 이동할 때의 경로를 예측 하였으며 중력방향인 직하부로 이동하는 것을 확인되었다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제5권2호
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• pp.231-242
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• 2018

Subway tunnel structure has been rapidly developed in many cities for its strong transport capacity. The model-based damage detection of subway tunnel structure is usually difficult due to the complex modeling of soil-structure interaction, the indetermination of boundary and so on. This paper proposes a new data-based method for the damage detection of subway tunnel structure. The root mean square acceleration and cross correlation function are used to derive a statistical pattern recognition algorithm for damage detection. A damage sensitive feature is proposed based on the root mean square deviations of the cross correlation functions. X-bar control charts are utilized to monitor the variation of the damage sensitive features before and after damage. The proposed algorithm is validated by the experiment of a full-scale two-rings subway tunnel lining, and damages are simulated by loosening the connection bolts of the rings. The results verify that root mean square deviation is sensitive to bolt loosening in the tunnel lining and X-bar control charts are feasible to be used in damage detection. The proposed data-based damage detection method is applicable to the online structural health monitoring system of subway tunnel lining.

• 대한지하수환경학회지
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• 제5권2호
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• pp.80-87
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• 1998

지하수의 유동로가 시설의 성능에 미치는 영향이 큰 방사성폐기물처분시설에서는 암반블럭규모의 흐름은 단열망개념으로 해석하고 있다. 본 연구는 연구지역의 지하수유동 해석을 위하여 3차원 투수성단열망모델을 구축하기 위한 것으로서, 단열의 기하학적 인자 및 수리인자에 대한 확률분포함수를 도출하고, 3차원 단열망모델링과 수리시험 결과를 이용한 모델 교정까지의 과정을 포함한다. 구간별 정압주입시험의 결과를 Cubic law로서 해석한 결과 단열투수량계수는 lognormal분포일 때 6.12$\times$$10^{－7}$ $m^2$/sec이다. 부정류해석에 의한 유동차원은 주로 방사상 내지 구상유동 특성을 보인다. FracMan 코드를 이용해서 추정된 투수성단열밀도는 1.73이고, 이때 암반블럭규모(l00 m$\times$100 m$\times$100 m)로 모사된 투수성단열의 수는 3,080개이다.다.

• 한국토양환경학회지
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• 제2권3호
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• pp.3-21
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• 1997

기존에 개발된 토양 및 지하수 복원기술에는 막대한 비용과 시간이 필요하며, 실시후의 효과에 대한 예측이 어렵다. 자연내재복원기술(intrinsic remediation)은 해당 지역환경에서 자연발생되는 물리ㆍ화학ㆍ생물학적 과정을 통하여 오염물질을 감소시키는 원리를 이용하며, 인간이나 지역생태계에 허용할 수 있는 수준으로 환경을 복원함을 목표로 한다. 따라서 오염토양 및 지하수복원에 적용가능한 여러 기술과 비교하여 자연내재복원기술은 지역평가를 위한 초기비용은 높으나 전체적으로는 가장 경제적인 방법이다. 따라서 유해효과가 심각하여 긴급한 처리가 필요한 지역을 제외하고는 현재의 오염수준, 오염분포상태, 토지와 지하수 이용현황과 장래 계획에 따라 자연내재복원기술을 도입할 필요성이 있다. 본 연구는 자연내재복원기술의 적용가능성을 판단하기 위하여 생물학적 분해도(biodegradability)에 기초한 오염지역 사전평가과정을 제시하였다. 본 연구의 오염지역 사전평가과정은 기존 연구에 비하여 대상오염물질종류가 많고 다양한 지역범위를 포함함으로써 자연내재복원기술을 실용화시킬 수가 있다. 오염지역 사전평가과정은 1)예비지역조사 2)생물학적 분해도 관련자료 수집 및 평가 3)오염지역내 분해경로 선정 4)오염물질 운반과 거동 분석 5)모니터링계획 수립의 5단계로 진행된다. 1단계에서는 개략적 생물학적 분해도(rules of thumb concerning the biodegradability of organic com-pounds)에 기초한 상세조사의 계속진행여부와 오염지역자료를 이용하여 적절한 프로토콜을 결정한다. 2단계에서는 생물학적 분해도에 대한 광범위한 자료수집과 평가를 하며 3단계에서는 본 연구에서 제시한 경로중에서 오염지역에 맞는 경로를 선정한다. 4단계에서는 모델링을 위한 모델종류를 선정하여 예측하며 5단계는 자연내재복윈기술의 적용여부를 판단하여 모니터링계획을 수립하는 단계이다. 본 연구의 오염지역 사전평가과정은 사용자에게 자연내재복원기술을 이용하기 위한 합리적이고 체계적인 판단과정을 제공하여 줄 것이다. 또한 사전평가 결과 오염지역이 자연내재복원기술적용이 불가능하다고 평가되어도 이미 수집된 자료와 정보는 다른 복원기술을 선정하기 위한 기초자료로서 사용가능하다.