• 한국수자원학회논문집
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• 제56권4호
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• pp.261-272
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• 2023

최근 급격한 도시화와 기후변화에 따라 재난에 의한 피해가 증가하고 있다. 국내 기상청에서는 표준 경보(주의보, 경보)를 전국적으로 통일된 표준 경보 기준(3시간 및 12시간 최대 누적강우량)에 따라 발령하여 재해에 따른 지역별, 재난 사상별 특성이 고려되지 않은 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 서울특별시, 인천광역시, 경기도의 호우·태풍에 대한 재해 피해액 및 누적강우량을 활용하여 대상지역별 재해강도에 따른 단계별 기준을 설정하고, 강우에 따라 발생할 수 있는 재해의 강도를 분류하는 모형을 개발하고자 하였다. 즉, 본 연구에서는 호우·태풍에 의한 재해 피해액 누적 분포 함수의 분위별로 재해강도의 범주(관심, 주의, 경계, 심각 단계)를 분류하였고, 재해강도의 범주에 따른 누적강우량 기준을 대상 지자체별로 제시하였다. 그리고 지자체별 재해강도 분류모형 개발을 위해 4가지(의사결정나무, 서포트 벡터 머신, 랜덤 포레스트, XGBoost)의 머신러닝 모형을 활용하였는데 강우량, 누적강우량, 지속시간 최대 강우량(3시간, 12시간), 선행강우량을 독립변수로 이용하여 종속변수인 지자체별 재해강도를 분류하였다. 각 모형별 F1 점수를 이용한 정확도 평가 결과, 의사결정나무의 F1 점수가 0.56으로 가장 우수한 정확도를 보였다. 본 연구에서 제시한 머신러닝 기반 재해강도 분류모형을 활용하면 호우·태풍에 의한 재해에 대한 지자체별 위험 상태를 단계별로 파악할 수 있어, 재난 담당자들의 신속한 의사결정을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국패류학회지
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• 제29권1호
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• pp.51-63
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• 2013

남해포 갯벌은 반폐쇄적인 만형 갯벌로 퇴적지형은 단조로운 사질 위주의 퇴적상과 조위에 따른 군집분포 특성을 가지고 있는 비교적 자연성을 유지하고 있는 지역이다. 갯벌어장의 노출시간은 상부에서 380분-430분, 중부에서 390분-450분, 하부에서 290분-340분으로 동일 지점에서는 주간에 비해 야간 노출시간이 50분-1시간이 더 길었고, 정점별로는 St. 1과 St. 2는 10분-20분의 차이밖에 없었으나, St. 3은 St. 1과 St. 2에 비해 노출시간이 각각 90분, 100분-110분이 더 적게 나타났다. 갯벌어장의 영양염류는 아질산성 질소, 인산인의 변동이 적고 강우량이 많았던 7월에 비하여 8월에 암모니아성 질소와 질산성 질소의 변동이 나타나고, 저질에서 COD는 3개 정점에서 양식장 오염니 기준을 초과하지 않았으나, AVS는 3개 정점 모두에서 기준을 초과하였다. 저질의 입도는 니질사 또는 사질로 분급이 양호하여 바지락이 서식하기에는 적절하지 않았으며, 동죽과 백합이 적절한 것으로 나타났다. 갯벌어장 표층퇴적물의 COD, AVS, IL의 지화학적특성은 다소 오염된 지역이 나타나지만 패류의 성장에 영향이 적은 것으로 생각된다. C/N 비는 St. 1, St. 2에서 10이상의 값을 나타내어 외부에 의한 오염이 진행된 것으로 조사 되었으며 C/S 비는 조사정점 세 지역에서 2.8 이하로 정상적인 해양환경으로 조사 되었다. 중금속에 대한 농축비 (Ef) 는 조사정점에서 1 보다 크게 나타나 대기나 하천을 통하여 유입되어 중금속이 퇴적물에 농축되어 있음을 의미한다. 또한 농집지수 (Igeo) 의 결과는 연구지역이 Igeo class가 1에 집중되어 있어 약간 오염되었거나 오염되지 않은 수준으로 나타났지만 Cd, AS, Hg는 Igeo class가 2로 오염되어 있는 수준으로 나타났다. 갯벌 미세조류의 정규식생지수는 월 평균 0.06이었으며, 엽록소 a 농도는 월 평균 $91.42mg/m^2$로 10월에 최대이고 8월에 최소로 조위별로는 St. 2 (중부), St. 1 (상부), St. 3 (하부) 순으로 나타났다. 그리고 조사기간 동안 출현한 규조류는 총 152종이었으며 동죽의 먹이생물은 전 조사기간 동안 출현 하였다. 유용패류의 출현량은 동죽 성패의 서식밀도는 St. 2 (중부)에서 가장 높았으며, 치패는 St. 3 (하부) 에서 가장 높았고 말백합 성패와 치패는 St. 2 (중부) 지점에서 많은 것으로 나타났다. 그리고 5월에 남해포 갯벌 11개 정점에서 유용패류 서식실태를 조사결과 동죽 성패는 St. 1, St. 5 지점에서만 20마리/$m^2$ 이상의 밀도로 서식하였다. 동죽이 대부분을 차지한 이매 패류의 치패는 St. 6, St. 7, St. 10 지점에서 128-288마리/$m^2$ 의 비교적 높은 밀도로 서식하였다. 조위가 다른 세 정점에서 2010년 가을에 늦게 가입한 것으로 추정되는 동죽 치패들은 2월 (평균각장 2.16-3.84 mm) 부터 7월 (7.21-14.41 mm) 까지 정상적인 성장 특성을 보였으며, 2011년 7-8월에 착저했던 동죽 치패들은 9월에 어떤 원인으로 서식밀도가 급격히 감소하는 특성이 관찰되고 있어, 9월경 늦게 산란 착저한 그룹의 치패들이 이듬해 남해포 동죽 자원으로 성장하는 것으로 추정되었다. 7월부터 8월 사이에 단기간 집중 강우 현상과 무더위는 태안 남해포 갯벌에서 동죽, 말백합, 가무락 등 유용패류의 안정적 생산을 치명적으로 위협하는 요인이 될 수 있기 때문에 하절기 어장관리 및 자연산 모패 자원 관리에 많은 관심이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1970-1974
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• 2006

Tank 모형은 유역을 임의의 저류탱크로 가정하여, 유출공의 높이를 초과하는 저류고를 방출함으로써 유출량을 모의한다. 유출분석의 목적에 따라 직렬 3단 혹은 4단의 탱크로 구성하여 적용하는 것이 일반적인데, 국내의 일 단위 장기유출분석 연구에서는 직렬 4단 Tank 모형이 널리 활용되고 있다. 이러한 Tank 모형은 유역의 강우-유출관계를 모의하는 과정에 black box적인 특성을 지니고 있다. 그러나 각 저류탱크와 관련된 매개변수를 최적화하기 위해서는 매개변수들의 물리적인 의미를 이해하여야 한다. 이런 점을 고려하여 일본의 Sugawara는 경험적으로 매개변수들이 결정되는 범위를 제시한 바 있다. 그러나 기저유출을 모의하는 Tank 모형의 최하단 탱크에서 이러한 매개변수 범위에서는 적합한 값을 갖으나 장기적인 모의시에 저류고 및 유출고가 계속 증가하여 물리적인 유출특성을 반영하지 못하는 문제점이 나타났다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점의 원인을 분석하기 위해 장기간의 자료가 구축된 소양강댐을 적용 유역으로 선정하여 최하단탱크의 유출공계수의 변화에 따른 유출량과 저류고의 변화를 살펴보았다. 분석결과 매개변수가 $0.0001{\sim}0.001$의 범위에서 장기간의 지속적인 저류고와 유출량의 증가가 나타났다. 그리고 유출공계수가 증가함에 따라 최대저류고는 감소하고, 저류고가 증가하는 지속기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 그러나 통계치 변화분석에서는 상관계수, 평균제곱근오차, 모형효율성계수에서 거의 변화가 없는 것으로 나타났으며, 유출용적오차에서도 최대 약 6% 정도 유출용적이 변화하는 것으로 나타났다.mber)과 동일한 위치의 수온자료를 기초로 회귀분석을 실시함으로써 수온추출 알고리즘을 도출하여, 분석데이터의 신뢰도를 검증하였으며, 수온, 클로로필, 투명도 등을 위성원격탐사 자료와 GIS를 이용하여 공간분석을 실시하고, 공간분포도를 작성함으로써 대상해역의 해양환경을 파악하였다. 본 연구결과, 분석된 위성자료가 현장조사에 의한 검증이 이루어지지 않을 경우, 영상자료분석을 통한 표층수온 추출은 대기 중의 수증기와 에어로졸에 의한 계산치의 오차가 반영되기 때문에 실측치 보다 낮게 평가 될 수 있으므로, 반드시 이에 대한 검증이 필요함을 알 수 있었다. 현지관측에 비해 막대한 비용과 시간을 절약할 수 있는 위성영상해석방법을 이용한 방법은 해양수질파악이 가능할 것으로 판단되며, GIS를 이용하여 다양하고 복잡한 자료를 데이터베이스화함으로써 가시화하고, 이를 기초로 공간분석을 실시함으로써 환경요소별 공간분포에 대한 파악을 통해 수치모형실험을 이용한 각종 환경영향의 평가 및 예측을 위한 기초자료로 이용이 가능할 것으로 사료된다.염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.880-884
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• 2009

여름철 강우시 저수지로 유입하는 고탁도의 하천수는 저수지 주변 수체에 비해 낮은 수온과 높은 부유물질 농도(SS)로 인해 상대적으로 높은 밀도를 가지며, 저수지 내에서 동일 밀도층을 따라 분포하며 밀도류를 형성하게 된다. 탁수는 대부분 장기간 저수지에 체류하며 수질과 수생태계에 큰 영향을 주게 된다. 따라서 저수지로 유입한 탁수의 밀도류 거동특성을 파악하는 것은 저수지 운영, 수질관리 및 수생태계 보호를 위한 관리대책 수립에 있어서 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 횡방향 평균 2차원 수치모델을 이용하여 초기수위별 다양한 유량규모에서 소양호로 유입하는 밀도류의 거동특성(유입경계지점 수심($h_0$), 침강점 수심($d_p$)과 거리($X_p$), 분리점 수심($d_s$), 중층류 관입두께($h_i$), 댐 축 도달시간($t_a$), 희석율(${\beta}$))을 분석하여 저수지 수질관리를 위한 의사결정지원 기초정보를 제공하는데 있다. 밀도류의 거동분석을 위해 사용된 유량조건은 그동안 소양호에서 발생한 홍수크기를 바탕으로 7개의 등급으로 나누었으며, 각각의 유량조건별 수문곡선은 2007년 수문사상 중 7월 30일부터 8월 30일까지의 수문사상을 바탕으로 수정가우시안 공식을 사용하여 산정하였다. 탁수 거동 특성의 모의는 서로 다른 초기 수위 및 유량조건하에서의 탁수거동을 나타냈고, SS농도 25 mg/L 이상을 기준으로 하여 탁수층의 $d_p$, $X_p$, $d_s$, $h_i$, $t_a$, ${\beta}$를 산정하였다. 일반적으로 유량규모가 커질수록 $d_p$와 $d_s$는 증가하였고, $X_p$는 댐 축으로부터 가까워짐이 확인되었으나, 동일 유량규모에 대해 초기 수위가 증가함에 따라 $X_p$는 대체로 댐으로부터 멀어졌다. $h_i$는 유량규모가 증가함에 따라 완만하게 증가하는 경향을 보였고, $t_a$는 초기수위가 EL. 165 m일 때 유량이 2,000 CMS 미만인 경우 댐 앞까지 도달하지 못하는 것으로 나타났으며, 나머지 수위조건에서는 유량이 3,000 CMS 미만인 경우 댐 앞까지 도달하지 못하는 것으로 나타났다. 유량 규모에 따라 $X_p$가 0 km인 지점과 19 km인 지점에서의 ${\beta}$ 값을 산정한 결과 일반적으로 유량규모가 커질수록 유입수의 희석효과는 작아지며 초기수위가 커질수록 증가하는 경향을 나타냈다. 연구 결과는 탁수 발생 초기 저수지 운영 실무자들이 유량규모 및 초기 수위조건에 따른 밀도류의 거동특성을 신속히 예측하는 목적으로 사용될 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.35-45
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• 2014

사면의 안정성을 위한 한계평형해석은 간편함과 적용성 때문에 가장 널리 적용되고 있다. 이러한 간편한 방법으로 균질하지 않고 방향성 있는 지층 같은 다양한 지형조건을 해석하기에는 신뢰성과 설득력 있는 결과를 주기에 한계가 있다. 또한 지반굴착과 성토지반 같은 토사사면의 초기 응력상태나 응력경로와 같은 지반의 응력변화에 대해서 고려하지 못한다. 반면, 한계평형해석과는 다르게, 유한요소법에 의한 변형과 응력분포 해석은 시간에 따른 복잡한 하중단계와 탄성영역외의 범위를 다룰 수 있다. 본 연구에서는 불포화 토사사면에서 발생하는 얕은 파괴의 안전율 계산과 임계단면을 결정하는 방법을 제안한다. 유한요소해석은 유효응력 거동을 근간으로 각 요소들의 가우스 포인트에서 응력들이 계산되고 안전율이 가장 약한 지점들을 찾아 비선형 임계단면이 결정된다. 이러한 사면안정해석은 강우침투에 의해 변형되는 지반의 사면 표층파괴에 적합하게 계산된다. 침투에 의한 지반의 단위중량의 변화는 사면의 연직 및 수평변위에 영향을 주며, Drucker-Prager 파괴기준은 수리학-역학적인 연계된 불포화토의 거동 해석과 응력-변형률 관계를 위해 적용된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제7권4호
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• pp.59-67
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• 2002

분산지수는 해수침투 범위를 파악하기 위한 수리동역학적 모델링을 실행하는데 필요한 매개변수이며. 이를 현장실험으로 구하기 위해서는 많은 시간과 비용을 필요로 하기 때문에 종종 기존의 실험과 이론적 연구에서 제시된 것을 이용한다. 그러나 그 분산지수가 실제 대수층의 특성을 나타내지 못할 경우, 모델링 결과에 많은 오차가 발생할 가능성이 크다 본 연구에서는 수치모델링에서 모사된 해수침투 범위와 현장측정치 및 겉보기비저항 단면도를 비교하여 이용된 분산지수의 타당성을 검증하였다. 수치모델링 결과, Neuman의 종분산지수보다 Xu의 종분산지수를 적용한 TDS분포가 연구지역내 관측공과 모니터링 우물에서의 현장측정치와 비교하였을 때 더 유사한 값을 나타내었다. Xu의 분산지수를 이용한 수치모델링에서 해수침투 범위는 건기인 5월에는 TDS 1000mg/L 등치선이 해안에서 약 480m 지점에 위치하며, 7월에는 해안에서 약 390m 지점에 위치한다. 이 차이는 강우에 의한 수리경사의 계절적인 변화에 의해서 해수와 담수의 경계면이 7월에 약 90m 정도 해안쪽으로 더 이동하였기 때문에 나타났다. 겉보기비저항 단면도에서는 해수와 담수의 경계로서 15 ohm-m 등치선을 이용하여 해수침투 범위를 설정하였으며, 그 결과 해수침투 범위가 해안으로부터 약 450m 지점에 위치하였다. 이것은 Xu의 분산지수를 이용한 수치모델링에서 모사된 해수침투 범위와 유사한 결과이다. 따라서 수리동역학적 모델링에서 분산지수에 따라 해수침투 범위가 차이를 보이는데, 본 연구지역에서는 Xu의 공식을 이용하여 산출된 분산지수가 해수침투의 범위를 결정하는데 더 유효하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권8호
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• pp.531-543
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• 2019

최근 발생하는 반복적인 홍수피해를 최소화하기 위한 실시간 도시홍수예보 연구에서는 정확한 유출, 침수결과를 나타내는 모형과 그 모형의 모의시간 단축이 중요한 핵심요소이다. 서울특별시를 비롯한 주요 도시지역의 하수관망은 그 개수는 많고 복잡하여 실시간 도시홍수예보에 적합하지 않아 강우-유출모형의 단순화를 진행한다. 하지만 하수관망의 단순화는 연구자의 주관과 단순화 방식에 따라 유출결과가 크게 달라질 수 있으며 2차원 침수분석에서는 그 차이가 더욱 크게 발생한다. 따라서 본 연구에서는 하수관망의 개수 및 분포가 각각 다른 여러 도시지역의 하수관망을 일정 기준으로 단순화하고 2차원 침수분석을 통해 하수관망 규모에 따른 단순화 모형의 정확성을 평가하고자 한다. 하수관망의 단순화 분석은 서울시의 주요 상습침수구역인 신림, 관악, 도림천 유역을 대상으로 진행하였으며 구축한 SWMM에서 노드의 누가유역면적을 4가지 범위로 나누어 단순화를 위한 범위산정 기준으로 설정하였다. 이를 통해 산정된 단순화 모형의 침수결과는 실시간 도수홍수예보에 적합한 정확도 높은 유출모형 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권4호
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• pp.425-437
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• 2007

시화호 인공습지의 수리동력학적 특성과 입자성 물질의 침전특성을 살펴보기위해 물흐름조사 및 입자성 물질의 퇴적율 측정을 실시하였다. 시화호 인공습지는 크게 3개의 습지(반월, 동화, 삼화)로 나누어 볼 수 있는데 이는 각각의 하천에서 유입되는 비점오염물질의 처리를 위해 조성되었다. 조사지역은 반월천 고습지를 대표지역으로 선정 후 실시하였다. Rhodamine 50WT Red를 사용하여 물흐름 실험을 수행한 결과 자유수면(open water) 지역과 수로를 통한 물흐름이 주를 이루고 있었으며 식물이 식재되어 있는 폐쇄수역(closed water)에서의 물흐름이 지체되는 것으로 나타났다. 반월습지의 상부 및 하부 습지의 평균 수리학적체류시간(hydraulic retention time, HRT)은 각각 34.1 hr, 74.6 h,로 나타났으며 총 체류시간은 108.7 hr(4.5 day)이었다. 반면에, 침전율은 침전지(A지역)보다는 하류부의 open water지역(B, C, D지역)에서 높은 것으로 조사되었다. 향후 open water 내에 축적 가능한 sediment 양을 추정한 결과 20년 후 각 지역의 침전 깊이는 A: 6.3 cm, B: 8.3 cm, C: 7.0 cm, D: 9.5 cm로 나타났다. sediment trap 내의 유기물 축적량은 강우의 영향으로 1차 조사시기에 가장 높은 것으로 나타났으며 A 지역보다 B, C, D 지역에서의 축적량이 높은 것으로 조사되었다. 또한, 질소, 인 성분들은 하부습지에서 높게 나타났다. 이러한 결과로 인공습지의 효율적 관리를 위해서는 물흐름 및 입자성 물질들의 퇴적 특성에 대해 시간 변화에 따른 지속적인 조사 및 관리가 요구되어 진다.

• 한국습지학회지
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• 제7권1호
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• pp.107-117
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• 2005

토양침식은 강우분포, 토양, 토지이용과 같은 많은 요인들에 의해 영향을 받는다. 이런 요인들은 시간과 공간에 의해 여러 가지 형태로 나타난다. 본 연구에서는 유역에서의 토양침식 위험지역을 평가하는 것을 목적으로 하고 있으며, 토양침식량 계산은 RUSLE를 이용하였고, RUSLE의 지형 및 공간정보 관련 인자들은 DEM, 토양도, 토지이용도를 이용하여 추출하였고 유역에서 발생하는 토양침식량을 산정하였다. 연구대상유역으로는 한강수계 제1지류인 경안천 유역의 농경지로 하였으며, 토양침식량 분석결과 보통, 특수작물(1210) 재배지역, 과수원(1220), 미경지정리답(1120), 경지정리답(1110)의 순으로 가장 큰 토양침식이 발생하고 있으며, 이 재배지역의 평균 토양침식량 또한 보통, 특수작물 재배지역에서 가장 크게 나타났다. 이 토양침식량 분석결과를 이용하여 농경지의 토양침식 위험지역을 5개 등급으로 구분하여 분석한 결과 토양침식의 위험성이 가장 크다고 판단되는 5등급의 경우 전체 농경지의 2.4%에 해당하는 72.5ha정도가 침식위험지역으로 판단하였다. 이 침식위험지역은 밭작물재배지역이 72.4ha이고 과수원이 0.1ha로 분석되었으며, 기타의 농경지역에서는 5등급의 위험지역은 나타나지 않았다. 또한 토지이용 상황에 관계없이 2등급(1~50ton/ha/yr) 지역이 전체 농경지의 70.2%로 가장 많은 비율로 나타났다.