• 지질공학
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• 제16권2호
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• pp.135-143
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• 2006

강우에 의한 사면파괴의 초기단계 및 과정을 규명하기 위하여 실내 사면모델 시험결과를 분석하였다. 이 파괴 초기단계와 관련된 수리학적 상호관계를 파악하기 위해 인공강우 살포동안 사면모델 내 체적함수비 변화를 측정하는데 목적을 두었다. 사면파괴의 과정은 인공강우동안 사면 하단부의 유출면 발달에 의해 파괴를 발생시키는 요인으로 작용하였다. 따라서 국부적인 사면파괴를 예측하기 위해서는 강우에 의해 발생된 침투수의 침투특성에 대한 장기적인 계측이 매우 중요하다. 사면 내에서 강우에 의한 침윤선의 침투 및 지하수위 상승과 밀접한 연관성을 갖는 체적함수비 변화를 3가지의 침투변화(phase I, phase II, phase III로 나누어 사면파괴를 계측할 수 있는 수리학적 측면으로 접근하였다. 따라서 체적함수비가 급격히 증가하는 phase III 단계부터는 사면파괴 발생 가능성이 매우 증가함을 파악하였다. 그러므로 사면 내 체적함수비 변화를 연속적으로 계측함으로써 강우에 의한 사면파괴의 발생을 효율적이고 실질적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권2호
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• pp.161-169
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• 2011

본 연구는 여과와 침투기작을 이용한 개선된 여과형 시설의 비점오염물질 처리효율을 평가하고자 수행되었다. 저감시설은 지리학적 기후학적인 인자를 고려하여 기존의 저감시설의 단점을 보완하여 설계되었다. 저감시설의 처리효율 평가는 실험실 규모로 수행되었으며, 3가지 유형의 유속[초기강우(120 mL/min), 일반적인 강우(242 mL/min), 집중호우(500 mL/min)]을 적용하여 실험을 진행하였고, 이를 통하여 수질 분석 및 물수지를 산정하였다. 실험결과, 저감시설의 입자상 물질 제거 효율은 90%이상으로 높게 분석되었다. 3가지의 유속변화 실험 중, 집중호우의 경우에서 11~91% 범위로 낮은 제거효율을 보였는데, 이는 다른 유속에 비해 짧은 체류시간을 갖기 때문으로 판단된다. 또한 저감시설의 물수지 산정결과 침투량은 유출량의 약 1%에 불과하여 향후 저감시설 설계 시, 침투를 증가시키기 위해서 시설하부의 토양치환 등을 통한 침투량 및 저류량을 증가시킬 수 있는 기술적 접근이 필요하며, 이는 오염물질의 저감에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.35-35
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• 2017

유역 물순환 개선 기술은 기후변화 및 토지이용변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지?회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 기후변화 및 토지이용변화에 따른 영향을 평가하고, 지속가능한 유역 물순환체계를 구축하여 적응 전략을 체계적으로 수립하기 위해서는 물순환 개선 기술의 정립 및 개발이 필수적이다. 그러나 현재 유역 물순환 개선기술은 일부 시가화 지역에 국한되어 있어 유역 규모의 개선 전략을 수립하는데 한계가 있다. 또한, 물순환계의 변화량을 평가하기 위한 모형화 기법 역시 해외에서 개발된 기술을 여과 없이 도입하여 국내의 환경을 충분히 반영하기는 어렵다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가하여 제시한다. 기후변화에 따른 장기간의 유역 물순환을 평가하기 위해서는 물리적 매개변수 기반의 수문해석 보다는 단순환된 개념적 매개변수 기반의 집중형 장기유출 해석이 필요할 수 있다. 따라서 국내외에서 많이 사용되고 있는 장기 일유출 모형(GR4J, GSM, HBV, SYMHYD, TANK, TPHM 등)을 유역 물순환 개선 평가 플랫폼에 탑재함으로써 소유역의 특성을 반영한 기후변화 적응 일유출 해석이 가능하도록 하였으며, 각 모형들의 매개변수는 수동보정 외에도 SCE-UA를 이용한 자동보정이 가능하도록 시스템으로 구축하였다. 개발된 유역물순환 개선 및 평가시스템은 실무적 차원에서 기후변화에 따른 유역 물순환 개선 기술을 적용하고 평가하는데 있어서 매개변수 입력자료 구축에 따른 자원 소요 시간 및 시스템 개발 비용을 획기적으로 단축시켰으며 국외 의존도가 높은 수문 해석모형을 국내 기술로 개발함으로써 기술자립도를 높이고 국내 및 해외의 유역의 성공적인 적용을 통하여 성능을 입증하였다. 기후변화에 따른 수자원의 재평가, 개선시설의 정량적 평가 및 하천유역의 수자원관리 실무에 적용성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2023

도심지에 위치하는 저지대의 경우 강우 발생 시 우수의 집중으로 인한 침수발생으로 매년 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 이를 개선하기 위해 현재 시행하고 있는 사업은 크게 두 가지로 구분할 수 있는데 이는 배수시설의 개선과 우수유출저감시설 설치사업이다. 첫 번째 배수시설의 개선은 배수유역의 우수를 하류하천 방류부까지 우수관거와 방수로, 대심도 터널 등을 통해 자연배수하거나 배수펌프를 통해 강제배수하여 내수배제가 원활하게 하는 방법이며, 우수유출저감시설은 저류시설을 설치하여 우수가 집중되는 시간을 지체시켜 첨두유출량을 저감하거나 침투시설을 설치하여 유출총량을 저감하여 우수유출량을 조절하는 방법이다. 다만 이 두 가지 방법은 토지이용이 고도화된 도심지에서는 기존 건축물 및 지하구조물 등으로 인해 부지의 확보가 어렵고 시공의 난이도가 높아 사업에 대한 시간과 비용이 크게 소요되는 어려움이 있다. 본 연구에서는 상류에서 하류로 갈수록 단계적으로 크게 설치되어 있는 기존의 우수관거를 상류 우수관거의 관경을 하류보다 크게 설계하여 배수유역 상류부 관거의 개선만으로 도시침수를 방지할 수 있는 방법을 연구하였으며 이를 통해 기존 시설물과 토지이용의 변경을 최소화할 수 있도록 하였다. 도시침수가 발생하는 연구대상 배수유역에 도시유출 해석모형인 SWMM을 이용하여 내림차순식 우수관망 배치의 침수방지 효과를 검토한 결과 배수유역 상류관거의 확장으로 유속의 저감과 우수관거 내 저류효과를 통해 하류부의 우수 집중시간을 지체시켜 하류부의 침수발생을 저감할 수 있을 것으로 검토되었다. 이를 통해 토지이용이 고도화되어 저류시설이나 자연 및 강제 배수시설의 설치가 어려운 하천변 저지대 도심지 지역의 침수피해 방지대책이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권1호
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• pp.36-45
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• 2016

강우유출수 오염물 제거를 위한 침투시설에서 모래필터가 널리 적용된다. 공극폐색, 즉 필터 여재에 부유물이 침전되면 침투능이 저하되어 침투시설의 기능과 수명이 단축된다. 침투시설의 효과적인 설계 및 유지관리를 위해 모래필터 내의 물리적, 화학적, 생물학적 폐색 특성을 알아야 한다. 이 논문에서는 여재 깊이 변화에 따른 모래필터의 물리적 폐색 특성변화를 검토하였다. 연직방향, 변수위 침투조건에서 시행한 실험실 컬럼 침투실험으로부터 이들 특성변화를 관찰하였다. 실험결과, 폐색현상의 결과로서 필터의 여재 깊이가 증가할수록 부유물 제거효율이 증가하지만, 필터의 성능유지 기간은 감소하는 현상을 보였다. 모든 여재 깊이 조건에서 여재 깊이의 상부 15%에서 100~250 μm의 부유물이 침전되면서 폐색현상이 발현하는 조기폐색이 발생했다. 결과에 근거하여 침투시설의 첫번째 유지관리 시침투능 확보를 위해 여재깊이의 상부 15%를 긁어내는 방법을 제안할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.367-367
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• 2023

2022년 중부권은 집중호우에 의해 큰 피해를 입었다. 2022년 서울의 강수량은 1775.3mm로 30년(1993~2022년) 연평균 강수량(1429.6mm)을 상회하였고, 6월~9월에 1412.4mm로 약 80%의 강수량이 집중되었다. 또한, RCP(Representative concentrate pathways) 기후변화 시나리오에 따르면 2100년까지 강수량과 강우지속시간이 지속적으로 증가할 것으로 예측하고 있다. 뿐만 아니라, 도시화는 지속적으로 불투수면적을 넓히고 있어, 도시지역의 홍수피해는 점차 가중될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 도시지역 불투수면적의 투수화를 통해 강수량을 지표하로 침투시켜 지표유출을 저감하는 방안을 연구하였다. 대상지는 부산광역시 신도시 개발지역으로 30년 강우자료를 이용하여 무강우 지속시간, 독립 강우사상의 구분, 강우사상의 지속시간 및 분포 등을 분석하여 빗물관리목표를 설정하였다. 해당 빗물관리목표를 만족시킬 수 있는 규모의 저영향개발 시설을 적용하였고, 도시지역의 개발 전, 개발 후, 저영향개발 기술 적용 후의 단계로 구분하여 모의분석을 수행하였다. 개발 전의 물순환 회복률을 100.0%로 기준을 설정하고, 모의분석 결과 개발 이후 38.1%로 물순환 회복률이 급감하였으나, 저영향개발 기술 적용을 통해 약 92.0%로 회복되는 것을 확인하였다. 이후 연별, 월별 물수지 분석을 통해 물순환 회복률과 지표유출 저감 정도를 비교 분석하였다. 이상의 결과를 통해 저영향개발의 적용으로 도시화와 집중호우로 인한 도시지역의 수해를 일부 저감시킬 수 있을 것으로 판단되고, 대상지역 개발 전의 물수지 상태 회귀를 통해 지속가능한 발전이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1310-1314
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• 2008

수도권 지역의 신도시 개발에 따른 유역의 도시화와 인구 증가는 유역의 피복상태를 변화시키고, 생태계에 영향을 미치는 수문학적 과정과 하천수질의 변화를 초래하게 된다. 지표면의 침투, 침루 및 토양함수량을 변화시키고, 차단저류량과 요지저류량(depression storage) 등을 변화시킴으로서 유출량과 수질을 변화시키게 되는 것이다. 이와 같은 수문학적과정을 평가하기 위해서는 수문모형을 사용하는데 본 연구에서는 미국 농림부에서 개발한 SWAT모형을 이용하였다. SWAT-K모형은 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에 인위적, 자연적인 물순환 구조변화와 지표수-지하수 연계 해석 등을 개선하여, 강우 증발산 토양수분 지표수 지하수 등의 시, 공간적 분포를 정량적으로 산정하는 장기유출 해석 모형이다. 또한, 본 모형의 적용을 위하여 GIS를 이용한 공간정보를 처리하여 수문모형의 매개변수를 결정하는 방법이 널리 사용되고 있는데, 본 연구에서는 ArcView GIS를 이용하여 입력자료를 구축하였다. 대상유역은 판교유역으로서 신도시 개발이 한창 진행되고 있는 지역으로서, 개발 과정에 따라 수문특성, 유출특성, 수질변화 특성 등이 계속하여 변화되고 있으며, 개발이 완전히 종료된 이후의 특성을 예측할 필요가 있는 유역이다. 본 연구에서는 SWAT-K모형을 이용하여 판교 신도시 개발에 따른 장기유출량을 예측하였고 모델의 매개변수를 최적화하였으며, 그 결과 본 모델이 장기 유출량 해석 및 판교유역의 수문변화를 평가하는데 유용하게 적용될 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.657-665
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• 2012

각종 개발사업은 불투수층의 증가를 야기 시켜 자연적 물 순환 왜곡과 함께 비점오염물질의 유출을 증가시킨다. 개발로 인한 환경생태수리학적 영향을 저감하고 건전한 물 순환을 구축하기 위해서는 오염물질의 함량이 적은 유출유량에 대해서는 이용(use)을 고려해 볼 만하며, 오염물질의 함량이 높은 유량에 대해서는 조경공간에서 처리 후 저류, 침투 또는 증발산을 고려하여야 한다. 본 연구는 지붕빗물유출수의 상대적 오염도를 평가하여 이용가능성을 검토하고, 평균 EMC 산정을 위한 비용 효율적 적정 모니터링 기법을 제안하고자 수행되었다. 지붕유출수의 오염도는 도로와 주차장에 비해 오염물질별 3배에서 13배 정도 낮은 것으로 조사되었으며, 나뭇잎, 담배꽁초 등의 협잡물과 바람의 영향으로 인한 오염물질의 대기침적 및 옥상구조물 등이 주요 오염원인 것으로 나타났다. 비용 효율적 모니터링 기법 연구결과 평균 EMC를 보이는 시료는 유출 발생 후 약 15분 경인 것으로 나타났으며, 최소 8회 이상의 강우사상에 대한 모니터링이 수행되어야 평균 EMC를 산정할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.334-334
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• 2012

수자원 이용량 중 농업용수 이용량은 약 47 %를 차지하고 있고 전체 논 대비 저수지 관개논 비중은 45 %에 달하고 있어 저수지 관개논의 비점오염배출에 대한 정량적인 평가 및 관리가 요구된다. 논에서의 비점오염배출량은 강우뿐만 아니라 시비 및 물관리 등 영농인자에 의해 영향을 받기 때문에 시기별 지속적인 모니터링이 필요하다. 본 연구의 목적은 저수지 관개논을 대상으로 비점오염 유출입 기작을 종합적으로 모니터링하고, 이를 바탕으로 저수지 관개논에서의 물수지 및 물질수지를 산정하고, 그 결과를 분석/평가하는 데 있다. 본 연구의 대상지구는 이동저수지 하류에 위치한 관개논을 선정하였고, 수문/수질 계측망을 구성하여 모니터링을 수행하였다. 물수지 분석을 위해 강우량, 담수심, 침투량, 관개량, 지표유출량 등을 관측하였고, 증발산량은 Penmann-Monteith 식으로 산정하였다. 물질수지 분석을 위해 시비량, 시비시기, 관개수 및 유출수 수질 등을 조사하였고 토양 및 식물체 성분을 분석하였다. 관개논에서의 지표유출량은 1232.1 mm, 침투량은 111.5 mm, 증발산량은 598.9 mm으로 나타났고, 질소 기준 배출부하량은 28.76 kg/ha, 식물흡수는 120.37 kg/ha의 값을 보였다. 본 연구결과는 관개논에서의 비점오염 주요 관리인자의 상호관련성 및 배출기작을 구명하고, 비점오염배출량 저감을 위한 영농방법개선 방안 수립에 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.434-442
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• 2019

도시 내 빈번히 발생하는 홍수 피해를 해결하기 위한 대응 방안으로 자연상태의 수문순환 체계를 회복하기 위한 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되고 있다. LID 요소기술 중 하나인 생태저류지는 유역에서 발생하는 유출수를 저류 및 침투하여 우수 유출수 및 비점오염물질 저감효과를 갖는 시설로 다양한 연구가 진행되고 있으나, 유출저감효과에 대한 분석은 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수문 해석이 가능한 K-LIDM을 이용하여 소규모유역에서 생태저류지의 유출 저감효과를 분석하였다. 시나리오를 구성함에 있어 생태저류지의 저류용량을 증가시키거나 유역과 생태저류지를 분할하였고 확률강우량을 활용하여 단기강우를 모의하였다. 분석결과 저류용량 증가에 따라 20%, 분산형 시스템에서 5~15% 이상의 유출 저감효과를 나타냈으며 향후 생태저류지의 저류깊이, 지반의 침투능 및 유출부의 직경과 높이 등 다양한 시나리오에 대한 연구가 수행된다면 생태저류지의 물순환 효율성에 관하여 보다 정량적인 분석이 가능할 것으로 기대된다.