• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.324-324
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• 2019

최근 급격한 기후변화 및 도시화로 인해 강우시 첨두유량이 증가하고, 도심 및 농촌지역에 비점오염원과 관련된 문제가 빈번하게 발생하고 있는 실정이다. 비점오염원에 대한 관리는 발생원 및 특성 파악이 어려운 특성으로 인해 관리가 미흡하며, 이에 따라 비점오염원 관리의 중요성이 커지고 있다. 각 토지이용별로 발생하는 비점오염원을 적절하게 관리하기 위해서는 유역별 비점오염원 발생특성에 대한 파악이 우선적으로 이루어져야 하며 다양한 관리기법에 대한 분석이 필요하다. 이에 본 연구에서는 SWAT모형을 이용하여 비점저감시설을 적용하였을 때의 비점오염부하량의 변화에 대한 분석을 진행하였다. 본 연구에서는 도시유역, 농업유역, 복합유역을 대상으로 비점저감시설을 적용하였을 때 비점오염부하량의 변화를 분석하였다. 우선 유역별 유출량 및 비점오염부하량을 모의하기 위하여 SWAT모델을 사용하였다. 모의된 유출량 및 비점오염부하량은 수질 측정 성과를 이용하여 보정을 수행하였다. 이후 비점오염 취약 소유역 선정을 위해 수질항목별 연간 비점오염부하량 크기에 따라 순위를 산정하고, 순위를 산술 평균하여 소유역별 전체 오염원에 대한 비점오염부하량 순위를 산정하였다. 비점오염 취약 소유역에 BMPs 및 LID를 적용한 결과, 도촌천의 비점오염 취약 소유역에서 SS, $NO_3-N$, TP의 평균 저감효율은 각각 11.17%, 3.47%, 18.85%로 나타났다. 공지천 도시지역에 LID 적용시 비점오염 취약 소유역에서 SS, $NO_3-N$, TP의 평균 저감효율은 각각 0.67%, 5.77%, 1.86%로 나타났다. 또한 공지천 농촌지역에 BMPs 적용시 SS, TN, TP의 평균 저감효율은 각각 14.22%, 1.67%, 4.43%로 나타났다. 또한 설성천의 비점오염 취약 소유역에서의 SS, TN, TP의 평균 저감효율은 각각 57.29%, 7.48%, 14.84%로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.89-89
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• 2017

유기농업은 저농약, 무농약, 자연농법과 함께 환경 친화적 농업으로 인식되어 세계적으로 유기농산물 생산량 및 재배면적이 급격하게 증가하고 있다. 국내 역시 안전한 먹거리 생산과 재배환경에서의 유해물질 관리방안 구축 등이 필요한 상황이다. 자가생산 유기농자재, 가축분을 이용한 축분 퇴비와 액비, 그리고 유박 등이 유기농업에 활용되고 있으나 사용 유기농자재의 양분가용화와 양분이용효율에 따른 비점오염원 형태로 토양 및 수질에 미치는 환경영향 등의 관측과 분석이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 밭 포장에서의 유기농업 적용에 따른 유기농과 관행농에서의 대표적 비점오염원인 영양물질(T-N 및 T-P)에 대한 원단위를 평가하는데 있다. 시험포장은 전북 순장군 순창읍에 위치하고 있으며, 유기질비료시비 및 관행작물(고구마)의 3반복 1처리구(경사도 $6.6^{\circ}$)와 관행농관리 및 관행작물(고구마)의 1반복 1대조구(경사도 $6.8^{\circ}$)로 구성하였다. 현장에서 강우량과 유량을 실측하였으며, 강우 이벤트 시 T-N 및 T-P의 수질항목을 샘플링 후 분석하였다. 2016년 현재까지 총 6회의 강우 이벤트가 발생하였으며, 그 중 4회의 수질 샘플링을 실시하였다. 유출률은 평균 유기농에서 32%와 관행농에서 57%로 나타났다. 이는 토지피복 및 선행강우 등의 영향으로 다양한 분포를 보여주었다. 유기농 처리구에서 수질 부하량이 전체적으로 높게 나타났으며, T-N의 경우 4.4배와 T-P의 경우 1.8배로 나타났다. 이러한 경향은 유출수의 농도 영향보다 유출량의 영향이 큰 것으로 보인다. 유기농 처리구의 경우 제초제 등의 농작업이 제대로 이루어지지 않아 조도계수가 높았으며, 유기농 처리구에서 유출량이 31% 수준으로 상대적으로 낮게 나타났다. 본 연구의 경우 관행적으로 이루어지는 제초관리 형태를 벗어난 경우로 일반적인 결론 도출에는 한계가 있으나 유기농업 경작지에서 일반적으로 식생분포가 활발한 특성을 보여주고 있다. 향후 추가적인 모니터링 연구가 지속적으로 필요하며, 본 연구를 바탕으로 유기농업 최적관리방안 제시에 필요한 기초자료로 활용되기를 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.445-445
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• 2018

기후변화에 따른 환경오염은 21세기 인류에게 가장 심각한 문제 중의 하나로 대두되고 있다. 환경적인 측면에서 하천오염은 경제적으로 많은 문제를 발생시키고 있다. 이러한 하천오염 문제를 해결하기 위해서는 오염물질의 농도 측적 및 데이터 축적이 필수적이라 할 수 있다. 그러나 일반적으로 오염물질 부하량에 대한 직접적인 측정은 비용 측면에서 쉽지 않은 것이 사실이다. 또한 실시간으로 BOD, COD, TN, TP 등의 자료를 이용하여 예측하는 것에는 자료의 부족성으로 인해 한계가 있다. 본 연구에서는 구글의 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 텐서플로우를 활용하여 기계학습을 통한 하천오염 예측을 목적으로 하고 있다. 기계학습을 위하여 텐서플로우를 활용하여 RNN, LSTM 인공신경망 모형을 구축하였다. 하천오염의 학습과 예측을 위해 결과치 분석을 위한 자료로는 금강 유역에 위치한 옥천 관측소 충청북도 옥천군 이원면 이원대교에 위치한 $36^{\circ}14'31.0''N$ $127^{\circ}40'02.6''E$의 관측소에서 BOD, COD, DO, 부유물질의 자료를 사용하였다. 모형의 학습을 위해서 입력자료는 수위, 유량, 평균기온, 평균풍속 자료를 2004년 ~ 2017년까지의 14년간의 자료를 사용하였다. 연구를 위해 BOD, COD, DO 부유물질 자료는 물환경정보시스템(http://water.nier.go.kr/)의 자료를 활용하고 수위, 유량등의 자료는 국가수자원관리종합정보시스템 (http://www.wamis.go.kr/)의 자료를 사용하였다. 그러나 수온, 수위, 풍속등의 자료는 일 자료가 있는가 반면 BOD, COD, TN, TP등의 자료는 일 자료가 있지 않아 이를 원활히 활용할 수 있도록 예측을 위한 결과치의 선형보간법을 통해 일 자료를 획득한 후 연구를 하였다. RNN, LSTM의 분석 시 학습속도, 반복시행횟수 sequence length의 길이 등의 값을 조절 하면서 결과치를 분석하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제3권3호
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• pp.243-257
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• 2016

The increase of air traffic volume has brought an increasing amount of issues related to carbon and NOx emissions and noise pollution. Aircraft manufacturers are concentrating their efforts to develop technologies to increase aircraft efficiency and consequently to reduce pollutant discharge and noise emission. Ultra High By-Pass Ratio engine concepts provide reduction of fuel consumption and noise emission thanks to a decrease of the jet velocity exhausting from the engine nozzles. In order to keep same thrust, mass flow and therefore section of fan/nacelle diameter should be increased to compensate velocity reduction. Such feature will lead to close-coupled architectures for engine installation under the wing. A strong jet-wing interaction resulting in a change of turbulent mixing in the aeroacoustic field as well as noise enhancement due to reflection phenomena are therefore expected. On the other hand, pressure fluctuations on the wing as well as on the fuselage represent the forcing loads, which stress panels causing vibrations. Some of these vibrations are re-emitted in the aeroacoustic field as vibration noise, some of them are transmitted in the cockpit as interior noise. In the present work, the interaction between a jet and wing or fuselage is reproduced by a flat surface tangential to an incompressible jet at different radial distances from the nozzle axis. The change in the aerodynamic field due to the presence of the rigid plate was studied by hot wire anemometric measurements, which provided a characterization of mean and fluctuating velocity fields in the jet plume. Pressure fluctuations acting on the flat plate were studied by cavity-mounted microphones which provided point-wise measurements in stream-wise and spanwise directions. Statistical description of velocity and wall pressure fields are determined in terms of Fourier-domain quantities. Scaling laws for pressure auto-spectra and coherence functions are also presented.

• 농업과학연구
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• 제49권2호
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• pp.193-202
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• 2022

The recurrent neural network (RNN) algorithm has been widely used in water-related research areas, such as water level predictions and water quality predictions, due to its excellent time series learning capabilities. However, studies on water quality predictions using RNN algorithms are limited because of the scarcity of water quality data. Therefore, most previous studies related to water quality predictions were based on monthly predictions. In this study, the quality of the water in a reservoir in Nonsan, Chungcheongnam-do Republic of Korea was predicted using the RNN-LSTM algorithm. The study was conducted after constructing data that could then be, linearly interpolated as daily data. In this study, we attempt to predict the water quality on the 7th, 15th, 30th, 45th and 60th days instead of making daily predictions of water quality factors. For daily predictions, linear interpolated daily water quality data and daily weather data (rainfall, average temperature, and average wind speed) were used. The results of predicting water quality concentrations (chemical oxygen demand [COD], dissolved oxygen [DO], suspended solid [SS], total nitrogen [T-N], total phosphorus [TP]) through the LSTM algorithm indicated that the predictive value was high on the 7th and 15th days. In the 30th day predictions, the COD and DO items showed R² that exceeded 0.6 at all points, whereas the SS, T-N, and T-P items showed differences depending on the factor being assessed. In the 45th day predictions, it was found that the accuracy of all water quality predictions except for the DO item was sharply lowered.

• 한국농공학회논문집
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• 제65권2호
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• pp.35-45
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• 2023

The DOR (Drainage outlet raising) in the paddy field has been suggested as one of the most important best management practices for the TMDL (Total maximum daily load) management in the technical guidelines by the NIER (National institute of environmental research). However, this method is underestimated and is not well adopted by local governments for the TMDL. The purpose of this study is to evaluate the unit load reduction equation according to the application of DOR in order to expand this equation. The original equation in the guideline was derived using the HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) model for 1 year in Changnyeong. We analyzed the reduction effect of the original equation application by collecting additional long-term monitoring data from the Buan, Icheon, Iksan, and Jeonju. When comparing the reduction loads between the original equation and monitoring results, the evaluation results of the original equation were 11% of the monitoring analysis results, which was underestimated. This means that the original equation needs to be improved. For assessing the equation, the HSPF Paddy-RCH model was established according to the NI ER guideline and evaluated for applicability. The performance results of the model showed a reasonable range by the statistical criteria. Modified equations 1 and 2 were proposed based on the monitoring and modeling results. Modified equation 1 was the method of modifying the original equation's main factors, and modified equation 2 was the method of applying the non-point pollution reduction efficiency according to the rainfall class using the long-term modeling results. At the level of 58.6~64.6% of monitoring data, the difference between them could be further reduced compared to the original equation. The suggested approach will be more reasonable and practicable for decision-makers and will contribute to the TMDL management plans.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.26-37
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• 2023

도시 교통 혼잡과 환경 문제에 대한 대안으로 차세대 비행체 Urban Air Mobility(UAM) 항공기 개발이 주목받고 있다. 이를 위해, UAM 항공기가 수직이착륙할 수 있는 플랫폼인 버티포트(Vertiport) 역시 논의되고 있다. 버티포트로 인한 지면 효과는 UAM 항공기의 공력과 소음 특성에 직접적인 영향을 미친다. UAM 항공기는 인구가 밀집된 도심에서 운용되므로 엄격한 소음 규제가 예상되므로, 설계단계에서 공기역학적 현상과 공력 소음의 정밀한 예측이 요구된다. 본 연구에서는 Lattice-Boltzmann Method(LBM) 시뮬레이션과 투과면 기반의 Ffowcs Williams and Hawkings(FW-H) 음향상사법을 이용하여 지면 효과에 대한 공력, 유동장, 원거리 소음 방사 특성을 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제50권3호
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• pp.347-362
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• 2024

Controlling vibrations and noise in steel box girders is important for reducing noise pollution and avoiding discomfort to residents of dwellings along bridges. The fundamental approach to solving this problem involves first identifying the main path of transmission of the vibration energy and then cutting it off by using targeted measures. However, this requires an investigation of the characteristics of flow of vibration energy in the steel box girder, whereas most studies in the area have focused on analyzing its single-point frequency response and overall vibrations. To solve this problem, this study examines the transmission of vibrations through the segments of a steel box girder when it is subjected to harmonic loads through structural intensity analysis based on standard finite element software and a post-processing code created by the authors. We identified several frequencies that dominated the vibrations of the steel box girder as well as the factors that influenced their emergence. We also assessed the contributions of a variety of vibrational waves to power flow, and the results showed that bending waves were dominant in the top plate and in-plane waves in the vertical plate of the girder. Finally, we analyzed the effects of commonly used stiffened structures and steel-concrete composite structures on the flow of vibration energy in the girder, and verified their positive impacts on energy regionalization. In addition to providing an efficient tool for the relevant analyses, the work here informs research on optimizing steel box girders to reduce vibrations and noise in them.

• 한국환경농학회지
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• 제27권1호
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• pp.35-43
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• 2008

본 연구는 곡간지 농촌유역의 소하천에서 유출되는 비점원오염물질 중 중금속의 시기별 수질변화 양상과 원단위 유출 부하량을 평가하고자 수행하였다. 중금속 항목간의 상관관계는 정기조사시 Fe-Al>Cr-Al>Fe-Cr>Mn-Fe 순으로 상관성이 높은 것으로 나타났고, 비정기조사시에는 Fe-Al>Fe-Cu>Cu-Al>Pb-Ni 순으로 높은 정상관을 Pb-Cu>Ni-Al 순으로 높은 부상관을 나타내었다. Fe, Cr 및 Cu가 다른 중금속 성분들과 상관성이 높은 항목으로 조사되었다. 중금속 성분별 원단위 유출 부하량을 산정한 결과, 2006년은 Al 2.047 kg $day^{-1}$, Cd 0.008 kg $day^{-1}$, Cr 0.034 kg $day^{-1}$, Cu 0.311 kg $day^{-1}$, Fe 0.601 kg $day^{-1}$, Mn 0.050 kg $day^{-1}$, Zn 0.282 kg $day^{-1}$로 조사되었으며, 2007년은 Al 2.535 kg $day^{-1}$, Cd 0.026 kg $day^{-1}$, Cr 0.055 kg $day^{-1}$, Cu 0.386 kg $day^{-1}$, Fe 0.727 kg $day^{-1}$, Mn 0.065 kg $day^{-1}$, Zn 0.317 kg $day^{-1}$로 2007년의 경우가 중금속 성분별로 2006년에 비해 높게 나타나는 경향을 보였다. 이는 2006년에 비해 2007년의 경우 중금속 성분별로 저농도도 있었지만, 상대적으로 유출량이 커서 원단위 부하량이 높게 나타난 것으로 판단된다. 평상시(비강우기)와 강우시 중금속 성분별 원단위 유출 부하량의 경우 강우시기가 평상시에 비해 2006년의 경우 전체적으로 약 $2{\sim}4$배까지의 차이가 나는 것으로 조사되었으며, 2007년의 경우는 중금속 성분별로 보면, Al 2.3배, Cr 2.0배, Fe 2.3배, Pb 2.2배, Zn 2.0배 정도 차이가 나타나는 것으로 조사되었고, Al과 Fe가 가장 많은 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이런 중금속 성분들은 유기물이나 토양입자에 흡착되어 강우에 의해 하천에 유입되어 흐르다가 하천 또는 호소의 정체된 수역을 만났을 경우, 침전 또는 침적한 후 용탈이나 용출되어 중금속 오염을 초래하므로 적절한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

• 생태와환경
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• 제36권1호통권102호
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• pp.38-47
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• 2003

평택호와 유역 주요 하천을 대상으로 수질 오염도를 평가하기 위해 2000년 3월부터 12월까지 계절별로 4회 조사하였다. 유입하천에서 TN중 $NH_4$가 차지하는 비중이 높았다. 저수지에서 TN과 $NH_4$는 동계에 높고 하계에 낮았으나, $NO_3$와 $NO_2$는 다른 시기에 비해 각각 12월과 6월에 $1.6{\sim}2.4$배, 5.3${\sim}$11.4배 더 많았다. 정점간에 농도는 성분에 따라 차이가 있어 무기 N중 $NH_4$는 상류에서 가장 풍부하였고 $NO_3$는 큰 차이가 없거나 하류로 갈수록 증가하는 양상이 관찰되었다. 하천에서 SRP는 TP에서 차지하는 비율이 25${\sim}$69% 범위이었다. 저수지에서 P 성분은 N 과는 달리 하계를 제외하고는 상류에서 하류로 갈수록 급감하는 경향이 현저하였다. SRSi는 평균값으로 볼 때, 강우가 있은 직후인 추계에 다소 증가하였다. 하천에서 chl-a의 평균 농도가 9${\sim}$33${\mu}g/l$ 범위이었고, 하류에서 비교적 농도가 높은 반면에, 저수지는 $NH_4$와 SRP가 높은 상류에서 가장 높았다. 특히, 3월에는 규조류와 은편모조류가, 9월에는 남조류가 대발생한 시기로서 최대값이 각각 108 ${\mu}g/l$와 130 ${\mu}g/l$를 기록하였다. N과 P영양염의 농도로 볼 때, 하류에 위치한 평택호에 미칠 수 있는 오염 부하는 안성천<오산천+진위천<성환천<서정천 및 황구지천 순으로 컸다. 유역에 위치한 주요 하천의 수질악화는 하수처리장과 미처리된 생활하수의 배출수가 주오염원으로 나타났다. 평택호의 수질오염은 유역의 상류하천으로부터 과다한 N ${\cdot}$ P영양염이 유입되어 야기되는 전형적인 부영양화현상으로 볼 수 있었고, 동 ${\cdot}$ 하계의 계절적 특성이 뚜렷하였다.