• 한국환경과학회지
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• 제20권6호
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• pp.783-788
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• 2011

Different from the main land of South Korea, Jeju Island has been in difficulties for measuring discharge. Due to high infiltration rate, most of streams in Jeju Island are usually in the dried state except six streams with the steady base flow, and the unique geological characteristics such as steep slope and short traveling distance of runoff have forced rainfall runoff usually to occur during very short period of time like one or two days. While discharge observations in Jeju Island have been conducted only for 16 sites with fixed electromagnetic surface velocimetry, effective analysis and validation of observed discharge data and operation of the monitoring sites still have been limited due to very few professions to maintain such jobs. This research is sponsored by Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs to build water cycle monitoring and management system of Jeju Island. Specifically, the research focuses on optimizing discharge measurement techniques adjusted for Jeju Island, expanding the monitoring sites, and validating the existing discharge data. First of all, we attempted to conduct discharge measurements in streams with steady base flow, by utilizing various recent discharge monitoring techniques, such as ADCP, LSPIV, Magnetic Velocimetry, and Electromagnetic Wave Surface Velocimetry. ADCP has been known to be the most accurate in terms of discharge measurement compared with other techniques, thus that the discharge measurement taken by ADCP could be used as a benchmark data for validation of others. However, there are still concerns of using ADCP in flood seasons; thereby LSPIV would be able to be applied for replacing ADCP in such flooded situation in the stream. In addition, sort of practical approaches such as Magnetic Velocimetry, and Electromagnetic Wave Surface Velocimetry would also be validated, which usually measure velocity in the designated parts of stream and assume the measured velocity to be representative for whole cross-section or profile at any specified location. The result of the comparison and analysis will be used for correcting existing discharge measurement by Electromagnetic Wave Surface Velocimetry and finding the most optimized discharge techniques in the future.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1413-1424
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• 2013

최근 우리나라에는 집중호우의 발생 빈도가 잦아지고 있다. 집중호우는 단시간에 발생하여 인명과 재산에 직접적인 피해를 주는 특징이 있다. 이러한 이유로 치수에 대한 관심은 점점 높아지고 있으며 정확한 유량 예측을 바탕으로 홍수에 대비할 수 있는 시스템 개발에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 지금까지 홍수 예보에는 주로 물리적 모형이 사용되어 왔다. 물리적 모형은 매개변수 결정을 위해 많은 자료를 필요로 하고 또 매개변수의 결정 과정에서 많은 불확실성을 포함하고 있기 때문에 계산과정을 거치는 동안 다양한 오차가 반복하여 누적되는 단점이 있다. ANFIS는 인공신경회로망과 퍼지기법을 사용한 자료 지향형 모형으로 기존의 물리적 모형에서 사용한 방대한 양의 물리적 자료를 배제하고 유역의 강우자료와 유량자료만을 사용하여 모형을 구축하고 수위를 예측할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 자료 지향형 모형은 입력 자료와 결과 사이의 논리적 상관성을 찾을 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 ANFIS 모형에 사용되는 함수의 옵션과 입력자료의 특성의 제한적인 변화에 따른 결과자료 분석을 통해 자료 지향형 모형의 특성을 분석하였다. 또한 일반적으로 많이 사용하는 물리적 모형 중 하나인 HEC-HMS의 유출량 산정 결과와의 비교를 통해 ANFIS의 적용성을 평가하였다. 본 연구는 남한강 상류에 위치한 청미천 유역의 2007년부터 2011년까지의 관측 강우자료와 유량자료를 사용하여 수행하였다.

• 한국습지학회지
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• 제20권2호
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• pp.145-154
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• 2018

본 연구에서는 포장도로에서 발생되는 강우유출수 처리를 위하여 파일럿 규모의 우드칩 충진 수직흐름형 습지를 이용하여 처리시험을 수행하였다. 각 습지는 전처리 목적의 침강지와 우드칩이 전체용적의 25%, 50%, 75%가 충진된 습지로 구성되어 있다. 입도분석 결과 강우유출수에 함유된 입자의 크기는 0.52-30um 크기가 주종을 이루고 있으며 24시간 침강 후에 20um 이상의 입자는 대부분 제거되었다. 또한 20um 보다 작은 크기의 입자는 건기시 수행되는 내부순환에 의해 여과 및 부착 등의 기작에 의해 상당부분 제거되었으나 전체적인 입자의 양은 우드칩의 연화과정에서 탈리되는 입자들에 의해 증가하는 것으로 밝혀졌다. 우드칩으로 부터 입자탈리는 초기 75일 동안에 걸쳐 발생하였으며 발생된 우드칩 입자의 농도(밀도)는 충진율이 증가할수록 증가하였다. 본 논문에서는 우드칩 탈리과정을 설명할 수 있는 1차 반응속도 모델을 제안하였으며 우드칩 탈리에 영향을 미치는 주요 수질인자 및 운전조건과의 관계를 분석한 결과 수질인자 중에는 수온, 용존산소, pH 등이 주요 영향인자로 파악되었으며 운전조건으로는 습지내부 운전수위 및 선행건기일수도 탈리속도를 결정하는 주요 변수로 분석되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제20권3호
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• pp.192-200
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• 2001

우리 나라의 농업지대 소유역에서 질소와 인의 부하에 대한 농업비점오염 모형 AGNPS의 적용 가능성을 검토하고자 경북 영천군 임고천 유역에서 조사된 실제 강우사상에 대하여 강우사상별로 실측치와 모형의 예측치를 비교하였다. CN 식에 대한 보정을 거친 모형을 적용한 결과, 첨두유량은 강우에 따라 다소 차이는 있었으나 예측치는 모형효율 0.97로 실측치와 거의 일치하였다. 이는 유역의 특성을 고려하여 CN 식을 수정하였고 유역의 동질성을 위해 격자망을 비교적 세분화하였기 때문으로 판단된다. 총 질소와 총인 농도의 경우의 실측치와 예측치를 비교하면 모형효율은 각각 0.93과 0.74였으며, 총인의 경우 총질소에 비해 결정계수가 비교적 낮은 것은 토지 이용에 따른 시비 및 생활 및 축산 오수 유입 등의 차이에 상대적으로 민감하게 영향을 받았기 때문으로 판단된다. 농업비점오염 부하를 예측하는 모형인 AGNPS는 적용 대상 유역의 특성을 잘 고려하여 매개변수들을 적절히 보정하고 정확한 입력자료를 확보하면 우리 나라 소규모 농업 유역에서도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.423-429
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• 2014

도로는 높은 포장율과 자동차 운행으로 인하여 건기시 다양한 오염물질이 축적되며, 강우시 유출되어 수계에 환경수리학적 영향을 끼친다. 특히 도로노면은 아스팔트 또는 콘크리트로 포장되면서 거친 정도에 의한 오염물질의 축적과 유출정도가 다르다. 따라서 본 연구는 포장 재료에 따른 강우시 비점오염물질 유출특성을 분석하기 위하여 2012년도에 신규 개통한 구간에서 모니터링이 수행되었다. 강우 초기에 비점오염물질이 집중적으로 유출되는 초기강우현상은 포장재료와 관계없이 발생되는 것으로 나타났다. 그러나 노면과 자동차 타이어와의 마찰력이 큰 콘크리트 포장에서는 모든 수질오염항목에서 첨두농도가 높게 나타났다. 이러한 영향으로 인하여 TSS, 유기물과 영양염류의 유량가중평균농도(EMC, Event Mean Concentration)도 콘크리트 포장에서 높게 나타났다. 본 연구결과는 도로 포장방법이 수문학적 유출특성, 도로의 물리적 디자인 및 자동차의 운행대수 등과 함께 오염물질 유출에 크게 영향을 끼치는 중요한 인자라는 것을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.403-411
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• 2016

최근 도시 지역에서 엄청난 집중 호우의 빈도가 높아지고 불투수면적의 비율이 증가하면서 침수 발생 횟수 및 침수로 인한 피해가 급증하고 있다. 대부분의 지방자치단체에서는 도시의 침수를 방어하기 위해 빗물펌프장 설치, 우수관거 개량, 빗물저류조 설치 등의 구조적인 대책을 마련하고 있으나 치수시설의 포화로 치수대책의 효과가 줄어들고 있다. 이를 보완하기 위해 다양한 홍수 예보 및 내배수시설 운영 등과 같은 비구조적인 대책이 마련되고 있다. 본 연구에서는 구조적인 대책의 한계점을 보완하기 위해 현행 빗물저류조 운영방법이 아닌 새롭게 제시된 빗물저류조 운영방법의 펌프정지수위를 결정하였다. 새롭게 제시된 빗물저류조 운영에서 펌프정지수위 결정을 위해 Huff 분포에 의해 생성한 총 48개의 강우를 생성하였다. 먼저 생성된 강우를 빈도, 분위 및 지속시간 별로 구분하였다. 생성된 강우를 적용하여 실시한 강우-유출 모의를 토대로 평균 탄력성을 산정하고 1.2 m에서 1.5 m의 범위를 결정하였다. 결정된 범위에서 하수도 시설 기준에 의한 안전율 1.25를 고려하여 최종적으로 1.2 m를 적정 펌프정지수위로 결정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2B호
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• pp.225-231
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• 2006

최근 들어 오염총량관리제의 시행과 함께 비점오염원 관리의 중요성이 커지고 있다. 오염총량이란 하천수질의 개선을 위하여 도입하였으며 유역이란 개념을 도입하였다. 하천수계로 유입되는 오염물질 부하량은 점오염원 부하량, 비점오염 부하량 및 안전율의 합으로 산정이 되고 있다. 그러나 일반적으로 유역 및 강우 특성에 기인하여 유출되는 비점오염원의 특수성 때문에 안전율을 보통 10% 정도로 두고 있다. 이러한 불확실성은 다양한 요인에 기인하는데, 모니터링을 통한 기초자료의 부족이 가장 원인으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구는 다양한 비점오염원 중에서 포장율이 높아 오염물질의 유출이 높은 고속도로 지역에서의 오염물질 유출 부하 원단위 산정을 위하여 가장 필수적으로 요구되는 오염물질의 EMC 및 유출부하량 산정을 위하여 수행되었다. 고속도로의 경우, 높은 포장율과 많은 자동차의 운행으로 인하여 건조기간 동안 오염물질들의 축적이 높은 지역이며, 강우시 집중적으로 인근 수계로 유입되기에 비점오염원 관리에서 매우 중요한 토지이용으로 고려되고 있다. 그러나 현재 국내에서는 비점오염원에 관한 기초 연구가 미흡하여 고속도로 등을 포함한 각종 토지이용에서의 비점오염원에 관한 기초 자료의 부족이 매우 심각한 상황이다. 본 연구를 수행하기 위하여 국내 5개의 고속도로 지점에서 모니터링이 수행되었으며, 각 지점별 자동 유량 및 강우량 측정계를 설치하여 자료를 수집하였다. 모니터링 자료는 고속도로에서의 비점오염물질 EMC 및 부하량 산정을 위하여 사용되었다. EMC에 관한 95% 신뢰구간을 살펴보면, TSS의 경우 45.52-125.76 mg/L, COD는 52.04-95.48 mg/L, TN은 1.77-4.48 mg/L 그리고 TP의 경우 0.29-0.54 mg/L의 범위로 나타났다. 부하량에 관한 95% 확신범위는 TSS가 $712.7-2,418.4mg/m^2$의 범위를 보였으며, COD의 경우 $684.1-1,779.6mg/m^2$의 범위로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권7호
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• pp.503-511
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• 2017

수자원 계획 및 운영을 위한 수요량을 추정하는데 있어, 실제 이용 추세를 반영한 생활용수나 공업용수와 달리 농업용수는 용수공급시설의 규모를 결정하기 위한 방법론이 주로 적용되어 왔다. 이는 불가피하게 농업용수의 과다추정으로 이어질 수 있으며, 전체 수자원 계획의 관점에서 각 용도별 용수 수급계획의 불균형을 초래할 수 있다. 본 연구에서는 기존 방법론과 비교하여 순물소모량 개념의 접근방법의 차이에 대해 고찰하였으며, 이를 제주도 전역에 적용하여 농업용수 수요량 특성을 분석하였다. 수요량 산정에 핵심적인 인자인 증발산량의 정확한 추정을 위하여 SWAT 모형을 적용하고, 제주도 지역의 지형 및 기상, 유출, 물이용 특성을 반영한 유역 모델링을 수행하였으며, 기존 물수지 결과와 비교하여 모델링 자료의 신뢰성을 평가하였다. 과거기간(1992~2013년)에 대해 제주도 전체의 수요량은 연간 427 mm로 분석되었으며, 동부와 서부 해안지역을 중심으로 상대적으로 높은 수요량을 나타내었다. 유역면적 $30km^2$ 이상인 10개 하천유역에 대해서도 연평균 수요량 및 계절별 변화 특성을 분석하였다. 또한, 장래 2020년 지역별 작물재배면적을 적용하여 10년 빈도 가뭄에 대응한 수요량을 산정한 결과 기존 제시된 수요량 대비 54% 수준으로 나타났다. 이는 수요량 산정목적에 따른 접근방법의 차이로 인해서 나타난 결과로서, 수자원 관리 및 운영의 관점에서 보면 순물소모량만큼의 추가적인 수요가 예상되지만, 실제 공급의 관점에서는 기존 수요량만큼의 시설계획이 필요하다고 판단할 수 있다. 본 연구에서 적용된 방법론 및 결과의 실무 활용을 위해서는 공학적인 검증은 물론이고 정책적 제도적인 측면에서의 합리적인 논의가 필요할 것이다.

• 한국산림과학회지
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• 제84권4호
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• pp.465-478
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• 1995

이 연구(硏究)는 성숙활엽수림(成熟闊葉樹林) 개벌수확지(皆伐收種地)에서 벌채(伐採)로 인한 산림환경변화량(山林環境變化量)을 조사하여 산림환경(山林環境)을 구성(構成)하는 인자들에 미치는 벌출(伐出)의 영향을 정량적(定量的)으로 분석(分析)함으로써, 산림환경(山林環境)에 미치는 임목수확작업(林木收穫作業)의 영향(影響)을 구명(究明)할 목적으로 1993년부터 1994년까지 전남(全南) 광양(光陽) 백운산(白雲山) 지역(地域) 천연활엽수림(天然闊葉樹林) 벌채지(伐採地)(서울대학교(大學校) 농업생명과학대학(農業生命科學大學) 부속(附屬) 남부연습림내(南部演習林內) 제(第) 26임반(林班))에서 수행되었다. 이 연구를 위하여 1993년에 벌채한 13ha의 벌채지(伐採地)와 이와 연접한 비벌채지(非伐採地), 그리고 벌채지(伐採地)에 개설(開設)한 약 2.6km의 운재로(運材路)를 조사(調査) 연구대상지(硏究對象地)로 선정하였다. 이 연구지(硏究地)에서 1993년부터 1994년까지 식생(植生), 토양미소동물(土壤微小動物), 강수량(降水量), 토양(土壤)의 이화학성분(理化學成分), 표면유출수량(表面流出水量), 계류수질(溪流水質), 산지사면(山地斜面) 침식량(侵蝕量) 등을 측정(測定) 분석(分析)하여 얻은 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 벌채후(伐採後) 2년간 하층식생(下層植生)의 종수(種數)와 종다양도지수(種多樣度指數)는 증가하였으며, 종구성 상태는 비벌채지(非伐採地)와 상이(相異)하였다. 또한, 벌채지(伐採地) 토양(土壤)에서 용적밀도(容積密度)와 토양경도(土壤硬度)는 증가(增價)하였으며, 이 기간(期間) 동안 벌채지(伐採地)에서 토양유기물(土壤有機物), 전질소(全窒素), 유효인산(有效燐酸), 양이온치환용량(置換容量), 치환성(置換性)이온인 ($K^+$, $Na^+$, $Ca^{{+}{+}}$, $Mg^{{+}{+}}$ 등은 벌채전(伐採前)보다 감소하여 토양의 완충능력(緩衝能力)은 감소하는 것으로 해석(解析)되었다. 벌채지(伐採地)의 토양미소동물중(土壤微小動物中) 톡톡이류나 응애류의 개체수(個體數)는 비벌채지(非伐採地)보다 당년도에 평균(平均) 5배 증가하였다. 반면, 다음 해에는 벌채(伐採) 당년도보다 감소하였지만, 비벌채지(非伐採地)보다는 많은 경향을 보였다. 한편, 토양미소동물(土壤微小動物)의 변화에 유의(有意)한 영향을 미치는 주요인자는 토양수분(土壤水分), 토양(土壤)의 용적밀도(容積密度), $Mg^{{+}{+}}$ 이온, 양이온치환용량, 그리고 토양깊이 5(0~10)cm에서의 지중온도(地中溫度) 순(順)이었다. 강수(降水)의 표면유출수량(表面流出水量)은 벌채(伐採) 당년도에는 비벌채지(非伐採地)보다 28%, 다음 해에는 24.5%가 증가하였다. 이 기간(期間)동안 벌채지(伐採地) 유역(流域) 계류수(溪流水)의 BOD, COD, pH 등은 상수원수(上水源水) 1급 기준(基準)의 범위내였고, Cd, Pb, 유기인(有機燐), Cu 등 중금속(重金屬)은 검출(檢出)되지 않았으며, 음용수(飮用水) 8개 항목은 먹는 물 수질기준(水質基準) 1급의 범위내에 있었다. 또한, 벌채지(伐採地)에서 산지사면(山地斜面) 침식량(侵蝕量)은 벌채(伐採) 당년도에는 비벌채지(非伐採地)의 0.73ton/ha/yr 보다 약 7배, 다음 해에는 비벌채지(非伐採地)의 0.48ton/ha/yr 보다 약 2배 많은 것으로 나타났다. 이상의 결과(結果)를 종합해 볼 때, 대규모(大規模) 벌출작업(伐出作業)으로 인한 환경변화(環境變化)는 환경구성인자(環境構成因子)들에 영향을 미칠 뿐만 아니라 이들 영향인자들은 상호간에 밀접한 상관관계(相關關係)를 이루고 있음을 알 수 있다. 따라서 대규모(大規模) 임목수확계획시(林木收穫計劃時)에는 환경변화(環境變化)에 대한 영향을 고려한 잔존수림대(殘存樹林帶) 배치(配置), 토양침식(土壤浸蝕), 수질보전(水質保全) 등의 연구(硏究)가 지속적으로 수행(遂行)되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권12호
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• pp.1083-1091
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• 2010

분포형 수문 모형의 일강우 입력 자료는 불가피하게 불규칙하고 밀도가 낮은 관측망에서 기록된 값을 내삽해 사용하게 되나, 흔히 사용되는 대부분의 내삽법들은 실제 일강우의 다양한 공간적 분포를 잘 재현하지 못하는 문제가 있다. 본 연구에서는 널리 사용되는 다섯 가지의 강우 내삽 방법을 두개의 유역에 사용하여 비교하고 실제 공간적 분포를 보다 잘 나타낼 수 있는 2단계 내삽법을 제안하였다. 비교에 사용된 내삽법은 (1) 역가중치 방법(IDW), (2) 다중회귀분석 (MLR), (3) 월강우를 이용한 다중회귀분석법(CMLR), (4) 국지가중치 다중회귀분석(LWP) 등이다. 보다 향상된 내삽을 위한 2단계 내삽법은 먼저 로지스틱 회귀분석으로 강우-비강우 지역을 구분하고 강우 지역에서만 기존의 내삽법을 적용하여 강우량을 구하는 방법이다. 기존 방법과의 비교결과 공간적인 편차가 심한 일강우의 특성을 2단계 내삽법에서 잘 표현하고 있는 것으로 나타났다. 제안된 방법은 수문모형에의 적용뿐만 아니라 유출량의 예보 및 대기 순환 모형의 다운 스케일링에도 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.