• 지질공학
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• 제18권1호
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• pp.83-92
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• 2008

본 연구에서는 누적강우을 고려한 침투수 거동을 평가하기 위해 ADR 측정센서와 간극수압계를 사용하여 흙매질의 물성 변화를 측정하였다. ADR 측정센서의 측정 정밀도를 향상하기 위한 의존성 파악 및 강우조건에 따른 흙매질 특성 변화를 분석하였다. 또한, 강우/비강우조건 하에서 모형사면 내 침투수 거동 특성도 함께 검토하였다. ADR 측정센서를 활용한 체적함수비 의존성 검토 실험의 결과는 표준사와 화강풍화토에서 체적함수비 증가에 따라 측정전압도 함께 증가하였다. 온도 의존성 검토의 경우, 고함수비 조건인 체적함수비 0.15에서 0.45 범위에서는 측정 대상 매질의 온도를 고려해야만 한다 모형사면 실험에서는 누적강우조건하에서 체적함수비와 간극수압의 변화 양상을 충분히 확인하였다. 특히, ADR4와 PWP3이 설치된 모형사면 하단부에서 측정치가 높게 나타나는데, 이것은 누적강우에 의해 발생된 침투수가 사면 하단부에서 유출면으로 작용하고 있으며, 모형사면 파괴의 시작지점으로 작용함을 알 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.234-234
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• 2011

기후변화로 인한 수문사상의 특성이 급격하게 변동되는 것은 이미 많은 연구로 인해 밝혀졌다. 이중, 강우사상의 경우 연강우량의 증가에도 불구하고, 일최대강우량 또는 강우강도나 강우집중률이 비교적 더 크게 증가하면서 직접유출 부분이 증가하고 침투량이 감소하면서, 즉 총강우의 유역출구로 나가는 부분이 증가하면서, 갈수기의 지하 및 하천수위는 예년에 비해 더욱 하강하고 있는 실정이 국가지하수관측망이나 하천수위 자료로서 관측되고 있다. 이는 지하수위의 변동특성이 강우패턴의 변화로 인해 분명히 영향을 받고 있다는 사실을 자료로서 입증하고 있다고 할 수 있다. 본 연구는 국가지하수 관측망 중 낙동강유역에 위치한 관측소를 대상으로 관측자료를 검토한 결과 총 43개의 관측소를 선정하여 암반층 36개, 충적층 19개로 관측정별 자료 수집을 하였으며, 연최대, 연평균, 연최저 지하수위에 대한 경향성 및 유의성 검정을 실시하였다. 유의성 검정은 t-test를 실시하였다. 연 평균지하수위를 기준으로 암반층은 27개 관측소가 하강하였고, 이 중 유의수준 5% 이내에 유의하며 하강하는 지점은 9개로 나타났다. 충적층은 16개 관측소가 하강하는 경향을 나타냈으며, 이 중 12개 관측소가 유의수준 5% 이내에 유의하는 것으로 나타났다. 지하수위의 하강하는 경향성이 뚜렷한 지역은 지하수의 고갈과 함께 인근하천의 건천화 그리고 지반침하나 해안지방인 경우는 염수침입이 일어날 가능성이 큰 지역이므로 향후 이에 대한 대책이 세워져야 할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제17권3호
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• pp.221-227
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• 2015

도시화에 따른 개발사업은 불투수층을 증가시키며, 강우시 비점오염물질의 유출량을 증가시킨다. 이러한 도시화에 의한 비점오염물질의 유출량을 저감하기 위하여 국내 외에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법을 도입하고 있다. 따라서 본 연구에서는 LID 기법을 이용하여 도시지역 비점오염원 관리를 위한 식생체류지를 개발하고자 수행되었으며, 식생체류지의 효율 평가를 위하여 test-bed를 구축하여 2013년 11월부터 현재까지 총 11회 모니터링을 실시하였다. 유역면적 대비 식생체류지의 시설면적(SA/CA)이 약 2.2% 임에도 불구하고, 식생체류지 적용 이후 강우시 저류 및 침투량의 증가로 인하여 유출량이 크게 감소한 것으로 나타났다. 강우량 기준으로 유출량 저감을 살펴보면 0 mm < R <10 mm의 강우량 범위에서는 전량 침투 및 저류 되었으며, 10 mm < R <20 mm의 강우량 발생시 90% 이상 저류 되는 것으로 나타났다. 20 mm 이상의 강우량 발생시에는 70% 이상 저류 되는 것으로 분석되었다. 이러한 높은 유출저감은 비점오염물질의 저감효율을 향상시켰으며, 입자상 물질, 유기물 및 중금속 등을 약 90% 이상 저감시키는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제21권2호
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• pp.133-145
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• 2011

본 연구는 불포화 풍화토별 강우지속시간 및 비강우시간에 따른 강우침투속도 관계를 파악하기 위하여 국내에서 산사태 발생빈도가 높은 선캠브리아기 편마암 풍화토와 백악기 화강암 풍화토를 대상으로 불포화 풍화토 칼럼시험을 하였다. 본 연구에서는 일정시간 간격으로 체적함수비를 측정하기 위하여 함수비 측정 TDR센서를 이용하였다. 강우강도 조건은 20 mm/h로 선정하여 연속강우와 반복강우를 재현하였으며, 반복강우의 경우 강우시간과 비강우시간을 조절하였다. 그리고 흙의 단위중량 조건은 편마암 풍화토의 경우 현장 건조단위중량보다 낮고 칼럼상부유출이 일어나지 않는 1.35 $g/cm^3$, 화강암 풍화토의 경우 현장 건조단위중량인 1.21 $g/cm^3$로 선정하였다. 편마암 풍화토와 화강암 풍화토 총 강우량 200 mm인 조건에서 $2.090{\times}10^{-3}{\sim}2.854{\times}10^{-3}$ cm/s와 $1.692{\times}10^{-3}{\sim}2.012{\times}10^{-3}$ cm/s로 총 강우량 100 mm에서의 $1.309{\times}10^{-3}{\sim}1.871{\times}10^{-3}$ cm/s와 $1.175{\times}10^{-3}{\sim}1.581{\times}10^{-3}$ cm/s보다 강우침투속도가 빠르게 나타났다. 이는 동일 시간당 토층 내 주입되는 물의 양이 200 mm조건에서 100 mm조건보다 많기 때문이다. 완전 건조 상태의 강우침투속도와 강우가 반복되어 물을 함유하고 있는 상태의 강우 재침투속도를 비교해 보면, 편마암 풍화토와 화강암 풍화토의 최초 강우침투속도인 $1.309{\times}10^{-3}{\sim}2.854{\times}10^{-3}$ cm/s와 $1.175{\times}10^{-3}{\sim}2.012{\times}10^{-3}$ cm/s보다 강우 재침투속도가 $1.307{\times}10^{-2}{\sim}1.718{\times}10^{-2}$ cm/s와 $1.789{\times}10^{-2}{\sim}2.070{\times}10^{-2}$ cm/s로 높게 나타났다. 이는 토층 내 공기의 함입량이 줄어들어서 불포화 투수계수에 영향을 미치는 흡입력(matric suction)이 감소한 것이 원인으로 생각된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권9호
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• pp.895-905
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• 2008

유역의 수문현상을 해석하기 위해서는 다양한 지형자료와 수문 시계열자료가 필요하다. 최근 들어 DEM(Digital Elevation Model)과 수자원 주제도와 같은 지형자료 뿐만 아니라 수치예보자료 및 강우레이더의 관측자료와 같은 수문 시계열자료 또한 격자 형태로 제공되고 있으며, 이를 활용한 수문분석에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 격자형 자료를 이용하여 효과적으로 단기간의 강우-유출 현상을 모의하기 위한 물리적 기반의 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)을 개발하였다. 지표면 유출과 하도 유출의 모의는 운동파 방정식을 이용하고 있으며, 침투량 산정을 위해서 Green-Ampt 모형을 이용하고 있다. 지배방정식은 유한 체적법을 이용하여 이산화 하였으며, TDMA(TriDiagonal Matrix Algorithm) 방법을 이용하여 연립방정식을 풀고, 비선형 항에 대해서는 Newton-Raphson 방법으로 반복 계산함으로써 수렴해를 도출하였다. 개발된 모형은 단순화된 가상의 유역에 대해서 적용한 결과를 $Vflo^{TM}$ 모형의 모의결과와 비교함으로써 타당성을 검토하였다. 또한 위천 유역의 적용을 통해 모형의 검증 및 실제 유역에 대한 적용성을 검토하였으며, 모의결과는 관측유량의 재현성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.315-315
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• 2018

L-THIA ACN-WQ 2016 모형 개선 연구에서는 침투량 산정, 다중 기상지점 등 유역 규모 확대를 목적으로 엔진 개선과 모형의 최적 매개변수 선정을 위해 최적화 알고리즘을 활용한 자동보정 모듈을 개발하였다. 개선된 침투량 초기손실 산정 계수를 적용한 침투량 산정 방법을 Green-Ampt 모형의 침투량 산정 결과와 비교한 결과 편차는 매우 작았으며, Green-Ampt 모형을 통해 산정된 침투량 범위 내에 분포되어 개선된 침투량 산정 방법의 결과가 유효한 값을 의미하는 것으로 나타났다. 이렇게 도출된 초기손실 산정 계수를 관계식으로 개발하여 L-THIA ACN-WQ 2018 모형 내에서 CN에 따른 초기손실량이 산정되도록 하였고, 이를 기반으로 침투량 및 기저유출량이 산정된다. 유역 규모 확대를 위해 다중 기상지점이 적용되도록 엔진 코드를 개선하였으며, 평창A와 고부A 유역을 대상으로 단일 기상지점과 다중 기상지점 적용에 따른 유출 해석을 유량지속곡선을 통해 비교 한 결과 다중 기상지점 적용에 따라서 평창A와 고부A 유역 모두 유황구간이 크게 달라지는 것으로 나타났다. 특히 고부A 유역은 우황 변동 특성이 크게 나타났는데, 지역적 강우 특성이 뚜렷한 유역에서는 유출해석에 매우 중요한 영향인자로 작용되는 것으로 알 수 있었다. 마지막으로 L-THIA ACN-WQ 2018모형을 이용함에 있어 유역 특성에 알맞은 최적 매개변수 산정을 위해 유량 및 TN, TP 자동보정 툴을 개발하였다. 자동보정툴은 2개의 보정방안으로 개발하였다. 첫 번째는 유역 전체에 대해 하나의 최적매개변수를 도출하는 것이며, 두번째는 유역 내 다중 보정 지점을 통해 소유역별 최적매개변수를 도출하는 것이다. 이를 통해 사용자는 모형의 활용 목적 및 가용 가능한 보정 자료 등을 고려하여 모형의 최적 매개변수를 도출할 수 있다. 이렇게 개선된 L-THIA ACN-WQ 2018 모형을 총량단위유역 한강 평창A와 금강 고부A에 적용한 결과 유량은 NSE 0.76, 0.85로 매우 높게 나타났으며, TN, TP의 NSE는 0.64 ~ 0.86 로 매우 높은 적용성 결과가 도출되었다. Ryu(2016)의 연구 결과와 비교해보면 평창A는 NSE와 $R^2$ 수치로는 큰 차이를 보이지 않았지만, 유량 모의에서 일별 예측값 변화 폭에 큰 변화가 있는 것으로 나타났다. 기존 L-THIA ACN-WQ 2016모형 결과에서는 일별 유량의 변동성이 매우 크지만, L-THIA ACN-WQ 2018 모형에서는 일별 유량 변동폭이 크게 감소하여, 유량 모의에 큰 개선 효과가 있는 것으로 나타났다

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.404-411
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• 2019

곡교천 유역의 홍수-유출 특성을 파악하는 연구를 수행하기 위하여 HEC-HMS 모형을 적용하였다. 이 유역은 일부 소유역에서 대규모 농업용 저수지가 있어 소유역으로부터 발생한 초기 유출이 저수지에 의해서 상당량 저류되는 특징을 갖고 있다. 이러한 현상을 반영하기 위하여 3가지 침투모의 방법을 사용하였으며, 방법 1은 기존의 유출곡선지수법, 방법 2는 방법 1에 표면법 기능을 추가한 방법, 방법 3은 초기 및 일정손실율 방법이다. 모형은 3가지 방법으로 손실계산, Clark의 단위도법으로 강우의 직접유출 변환, 지수함수적 감소법으로 기저유량, Muskingum 법으로 하도추적 하는 과정을 포함한다. 모형에서 최적화 기법을 시행착오법과 병행하여 최적화 변수를 도출하였다. NSE, RAR, and PBIAS 등의 평가지표를 사용하여 모형의 보정을 수행하였다. 유출체적, 첨두유량, 첨두발생시각 등에 대하여 모의치와 실측치를 비교한 결과 초기손실을 반영할 수 있도록 설계된 방법2와 3에서 우수한 결과를 나타낸 반면, 그렇지 못한 방법 1은 모의치와 실측치의 차이가 큰 것으로 나타났다. 복합 강우인 경우에 방법 3은 방법 2에 비하여 좋은 결과를 나타내지 못하였다. 결론적으로 방법 2가 단일 강우나 복합강우 모두 좋은 결과를 주는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 정책입안자가 홍수관리대책을 수립하는 데 유용한 도구로서 사용되어 질 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국물환경학회지
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• 제33권6호
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• pp.715-721
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• 2017

식생체류지 기법 중 하나인 나무여과상자는 유역면적 및 강우유출수의 특성에 따라 기법의 용적 및 수질 저감 능력 조정이 가능한 도시 저영향개발 기술이다. 본 연구는 주차장 강우유출수 처리를 위해 6년동안 운영된 나무여과상자의 성능을 평가하기 위하여 수행되었다. 또한 나무여과상자의 저감 능력에 영향을 미치는 수리 수문학적 요인들을 조사하였다. 분석 결과, 강수량의 증가는 나무여과상자의 유출량, 평균유량 및 첨두유량 감소 등의 수리 수문학적 성능이 감소되는 것으로 평가되었다(r = -0.53 to -0.59; p < 0.01). TSS, 유기물, 영양물질 및 중금속 등의 오염물질은 나무여과상자 내 충진된 여재의 여과 및 흡착, 침투, 증산발 기작 등을 통하여 저감되는 것으로 나타났다(p < 0.001). 또한 유출량, 평균유량, 첨두유량, 체류시간 및 강우지속시간 등과 같은 수리 수문학적 요인의 영향을 받는 것으로 평가되었다. 이는 나무여과상자 시설을 유역면적 대비 시설의 표면적을 1 % 미만으로 설계 시 특히 유용한 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권5호
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• pp.268-273
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• 2006

우리나라 밭토양은 70% 이상이 경사지에 위치하고 있기 때문에 침식에 의한 토양유실이 매우 심각한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 토성 간 강우량 및 $EI_{30}$에 따른 토양 유실량과 유출수량 및 지하침투수량을 비교함으로써 토성 및 강우형태에 따른 물 흐름양상을 파악하여 토양유실을 방지하는데 이용하고자 하였다. 본 연구에는 우리나라 밭토양의 중간 경사도 15%의 조건으로하여 라이시미터 토양에서 실험을 실시하였고 강우량과 $EI_{30}$, 토양 유실량과 유출수량, 지하침투수량을 조사하여 강우량과 토성에 따라 침투수량과 유출량과의 관계를 보았다. 강우량에 따른 유출수량 및 지하침투수량은 모두 강우량이 증가함에 따라 증가하는 정의 상관관계를 보였고 토성에 따라 강우량이 증가함에 따른 유출수의 상대적인 증가비율과 유출이 발생되는 최소 강우량은 다소 일률적인 양상을 보이지 않았다. 본 시험 기간동안 강우량 단위 증가에 따른 침투수량의 증분량은 식양토가 0.57으로 가장 높았으며, 다음으로 사양토와 양토가 각각 0.52, 0.36 순으로 나타났다. 지하침투수가 발생되기 시작하는 강우량은 식양토에서 12.86 mm으로 가장 높았고, 양토는 680 mm, 사양토는 5.73 mm로 나타났다. 토성별 강우량 단위 증가에 따른 유출수의 증분량은 토성에 따라 큰 차이는 없었으나 양토에서 0.48로 가장 높았고 식양토, 사양토는 0.46, 0.42 순이었고 유출발생 최소강우량도 양토가 17.4 mm로 가장 높았으며 사양토는 10.5 mm, 식양토는 7.76 mm 순으로 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.91-91
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• 2015

최근 강우패턴의 변화에 따라 동일한 강우에 대하여 도시지역에서 증가된 첨두유량을 보이며 도달시간이 단축되어 홍수의 위험성이 매우 높다. 도시화에 따라 하천변의 개발과, 불투수 지역의 증가로 배수관망의 분포에 따라 통수능을 초과하지 않는 소규모의 강우에도 내수배제불량에 의한 침수가 발생할 가능성을 지니고 있다. 이러한 도시유역의 침수방지를 위한 내수배제시설에는 배수문, 배수펌프, 저류지, 침투시설 등 다양한 홍수분담시설이 있지만, 기존 도시유역에서의 내수배제는 빗물펌프장 등 일부 구조물에만 치중되기 쉽다. 따라서 다양한 내수배제방안 및 그에 따른 효과를 종합적으로 고려한 내수배제시설의 설치가 필요하다. 도시화가 가중화되고, 인구의 증가와 사회기반시설이 밀집되어 있는 도시지역의 침수는 인명, 재산 및 주요 시설물에 대한 피해로 이어지게 된다. 그러므로 도시지역의 침수로 인한 피해저감에 있어 유출현상의 정확한 해석 능력은 홍수제어를 위한 홍수량의 예측과 배수 및 수방시설의 설계, 침수위험지역 선정 등에 있어서 매우 중요하다. 연구 대상지역은 최근 폭우발생시 침수피해가 빈번히 발생한 서울시의 도림천 유역을 선정하였다. 도림천 유역은 도심지를 관통하며 하천의 일부가 복개되어 하천이 큰 관로의 형태를 띠고 있으며, 하천의 범람, 관거 및 내수배제 불량에 의한 침수피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 도시침수에 대한 효율적인 내수배제를 위한 내수배제시설 설계를 위해 설계강우의 변동에 의한 유출량의 변화를 검토하여, 배수체계에서의 역류로 인한 월류량을 산정한 뒤 범람해석모형인 FLUMEN 모형에 적용하여 도시유역에서 우수의 거동에 관한 모의를 실시하였다.