• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.183-193
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• 2016

본 연구에서는 고속도로 강우유출수 처리목적의 우드칩 충진 침투도랑 모니터링 연구를 통하여 설계 적정성 및 성능을 평가하였다. 강우시 모니터링 자료를 바탕으로 침투도랑의 평균 저감효율을 산정한 결과 TSS 88%, COD 94%, BOD 85%, TN 80%, TP 75%이었으며 강우조건 및 설계가 다르므로 국내외 다른 연구결과와 직접적인 비교는 어렵지만 개략적으로 유사한 저감성능을 보였다. 침투도랑의 가장 중요한 설계인자인 침투속도를 산출한 결과 강우강도가 증가함 따라 침투속도도 증가하였으며 평균 침투속도는 40mm/hr, 도랑 내부의 유효 저류수심 0.8m를 기준으로 침투시간을 산출한 결과 약 0.83일로 비점오염저감시설 설치 및 관리 운영 매뉴얼(MOE, 2014)의 설치기준(이하 설치기준)을 만족하는 것으로 나타났다. 수문자료에 따르면 유입량 기준으로 설계 누적강우유출고로 산출된 WQv와 유사한 유입량을 기록한 관측자료에 따르면 전량 저류, 침투되어(유출량$${\frac{._-}{.}}$$0) 침투식 LID 시설로서의 고유한 기능적 목표를 달성하였으므로 설계 누적강우유출고 5mm는 타당하다고 판단된다. 침투도랑은 강우시 일시적으로 여과 및 저류과정에서 침수가 이루어지며 완전침투가 24시간 이내에 종료되므로 우드칩으로 부터 유기물질 등의 용출가능성은 희박하며 현장 모니터링 자료에서도 용출기미는 나타나지 않았다. 따라서 추후 침투도랑 설치기준의 개정시 국내외 연구자료를 바탕으로 여재로서 우드칩의 적용을 면밀히 검토할 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1350-1354
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• 2010

SWAT 모형에서는 토양수량을 고려하여 유출곡선지수법에 따라 지표유출량과 침투량을 계산하고, 계산된 침투량이 토양수대가 받을 수 있는 최대용량인 토양수 최대보수용량(soil water capacity)을 초과할 경우에는 그 초과분을 강제적으로 토양수량에 더해지도록 처리하고 있다. 즉, 초과침투량이 연직 아래로만 유입되는 것으로 간주하고 있다. 이러한 방식은 경사가 매우 완만한 경우에는 적합하다고 할 수 있으나, 국내 유역에서와 같이 비교적 유역 경사가 급한 경우에는 지표유출량이 작게 계산될 수 있으며 특히 집중호우시 강우에 대한 유출 응답이 둔감하게 모의되어 홍수기 큰 강우로 인해 급격하게 증가하는 유출량을 잘 모사하지 못하게 되는 경우가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 홍수기 큰 강우에 대해서 유출량이 민감하게 반응할 수 있도록 초과침투량 재분배 모듈($\underline{R}$edistributing $\underline{EX}$cessive $\underline{INF}$iltration module, 이하 SWAT-REXINF)을 개발하였다. 이 모듈은 토양층의 보수능을 초과하는 침투량 처리 방식을 개선한 것으로 지표유출의 집중시간과 토양수의 침루 유하시간의 상대적인 크기에 따라 초과침투량을 분배하여 지표유출량과 침투량에 할당하는 방식을 취하고 있다. 개발 모듈 SWAT-REXINF을 기 개발한 시간가중평균 유출곡선지수법에 의한 지표유출계산법과 접합-분리 방식의 토양층 구조화 기법 등의 유출계산 개선 기법과 접목하여 그 효과를 충주댐 유역에 대해 분석하였다. 시간가중평균 유출곡선지수법에 의한 지표유출계산법과 접합-분리 방식의 토양층 구조화 기법 등 다른 유출 개선 기법과 혼용하여 적용할 경우에는 지표유출량이 약 2배 증가, 첨두유량은 20~50% 증가하는 등 개선 효과가 매우 크게 나타났다. 모형 개선으로 인해서 강우량에 대한 유출량의 응답 민감도를 증가시켜 유출수문곡선의 증감을 보다 용이하게 모의할 수 있고 정확도 또한 높일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.905-905
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• 2012

현재 도시유역의 홍수피해를 경감시키기 위한 방안으로 우수유출 저감시설에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그러나 침투형 우수유출 저감시설의 경우 침투량 산정에 필요한 여러 인자 중 토성에 의해 저감 능력에 많은 차이를 보이고 있으며, 강우시 침투로 인한 토양내 함수비의 변화와 선행강우 조건 등에 의해 정량적인 분석이 어려워 활용도가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2009년 국립방재연구원에서 시행한 침투실험 자료의 조건과 동일하게 투수계수 및 형상이 다른 두 종류의 투수성 보도블록 A, B와 토양내 선행강우의 유무에 대하여 표 1과 같이 검증 케이스로 구분하고, 4 가지의 강우강도로 모의 조건을 설정한 후 불포화 투수층의 침투해석을 실시하고 실험결과를 이용하여 모의결과에 대한 검증을 시행하였으며, 모의 결과의 검증을 뒷받침하기 위하여 통계적인 적합도를 나타내는 평균제곱오차(RMSE), 평균편차비율(PBIAS), 모형 효율성 계수(NSE), 지속성 모형효율성 계수(PME)을 산정해 보았다. 검증 결과 그림 1과 같이 투수성 보도블록 B의 형태가 투수성 보도블록 A의 형태보다 적합도가 높게 나타났고, 50mm/hr의 강우강도에서 변동성이 크게 나타났으나, 50mm/hr를 제외한 나머지 강우조건에서 양호한 적합도를 보였으며, 선행강우가 있는 조건이 선행강우가 없는 조건에 비해 높은 적합도를 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2019

기후변화에 따른 강우량 변화는 유역의 수문학적 변화와 하천 침식, 토양유실 등 물리적 변화를 함께 동반하여 유역환경에 영향을 미치게 된다. 최근에도 강우 발생시 집중강우에 의해 짧은 시간에 많은 강우가 발생하여 홍수피해가 발생하고 있으며, 건기시에는 가뭄이 지속되고 있다. RCP 4.5 및 8.5를 활용한 미래 기후시나리오 예측에 따르면 강우량과 증발산량은 증가할 것으로 예측되고 있으나, 우기시의 강수량은 증가하고 건기시의 강수량은 감소하여 계절 간 강수의 불균형이 심화될 것으로 예측되고 있다. 이러한 변화는 강수량, 하천유량, 침투량 등 유역의 수문체계에 영향을 끼치게 되고, 유량의 변화에 따라 하상변동 등 하천형상의 변화가 발생할 수 있으며, 하천 형상변화에 따라 유량이 변화하고, 토사의 유입이 증가하여 수질이 변화하여, 유역 내 유량 및 수질변화에 따른 불확실성이 높아지게 된다. 최근 개발에 의한 불투수면의 증가와 집중호우의 발생으로 인한 유출량 증가에 따라 강우발생시 직접유출량은 증가하고 침투량은 감소하여 우기시에는 홍수 및 침수가 발생하고, 건기시에는 기저유출에 의한 하천유지용수가 감소하여 하천이 건천화되고 수질이 악화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 있다. 강수량과 강우패턴의 변화에 따른 유출량 변화는 유역의 물순환에 직접적인 영향을 미치게 된다. 홍수나 극한강우가 발생할 경우 유역의 수문학적 특성에 따라 직접유출량은 증가하고 상대적으로 침투 및 증발산양은 감소하게 되며, 건기시에는 하천이 건천화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 유량의 변화에 따라 수질 또한 악화될 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 기후변화에 따른 유역 유출량 변화 및 하천형상 변화예측을 위해 기후변화 시나리오를 이용하여 하천환경변화에 대한 전망을 예측하고, 유역의 유출량을 구체적으로 분석 할 수 있는 유역모형을 활용하여 유역의 물순환에 미치는 영향을 검토하고 물순환을 고려한 유량 및 수질부하량을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2020

조립식 빗물침투형 저류블록은 우수유출 저감시설로, 황토 및 친환경 무기질 결합재를 이용하여 제작한 고강도 투수성 블록의 적층 및 요철에 의한 끼움식 조립에 의해 형성된 공간에 빗물을 저류하고, 저장된 빗물은 시간이 지남에 따라 지반으로 침투시키는 우수유출 저감용 빗물관리시설로, 집중강우 시 유출수가 발생하는 해당지역에 분산식으로 설치하여 국지적 호우 발생에 대처할 수 있으며, 지속적인 침투를 통한 지하수위 확보 및 가뭄현상의 저감은 물론, 미기후 조성과 건전한 물순환 구조 형성에 이바지하는 빗물관리기술이다. 본 기술은 집중형 대규모 빗물저류조의 적용상의 문제점과 단순저류의 한계성을 극복하고, 기존 침투시설의 낮은 침투능을 증대시키고자 저류기능과 침투기능을 동시에 확보하여 집중호우시 빠른 침투저류능을 향상시킨 조립식 빗물침투형 저류시설이다. 보다 구체적으로는 집중강우에 대한 방재적 측면과 함께 가뭄으로 발생하는 지하수위 저하 등에 친환경적으로 대응하기 위한 복합적인 빗물관리 기술로서, 빗물 유출저감과 함께 물순환 회복 및 저영향개발을 위한 각 지자체의 지침과도 부합될 수 있다. 또한, 콘크리트 제품의 환경적 문제점과 플라스틱 제품의 낮은 물성을 극복하였고, 시공 시에는 보다 현장상황에 맞게 가변적 형태로 적용이 가능한 단순조립 적층공법으로 공기단축에 탁월한 장점이 있으며, 유지관리 시에는 별도의 동력이 요구되지 않는 형태로 개발하였다. 조립식 빗물침투저류블록의 구조체를 이루는 단위 블록유닛은 투수성 소재로 제작되며, 상하부가 개방되어 있고 사각형의 내부에 힘을 받는 격벽과 전후벽이 상호 대응되는 요철로 형성되어 있으며, 단위블록 유닛 다수개가 수직수평으로 연속적으로 조립되어 규모의 제한, 형태의 제한이 없는 구조물 형성이 가능하다. 본 구조체의 저류공극율은 80%이상 확보 가능하며, 또한 블록자체의 투수율이 0.83mm/sec로서 순모래나 순자갈의 포화투수계수보다 투수율이 높아 침투저류 효율성이 높으며 시공 후 상부 토지는 자유롭게 활용 가능하다. 본 조립식 빗물 침투형 저류블록을 이용하여 저영향개발 계획, 우수유출 저감대책 수립, 빗물관리시설 계획시 기존의 시설들에 비하여 경제적, 효율적인 설계가 가능하다.

• 한국조경학회지
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• 제36권4호
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• pp.111-119
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• 2008

합리식은 배수시설을 설계하기 위한 기본방정식으로 이용되고 있으며, 유출계수, 강우강도와 유역면적의 함수이다. 본 연구에서는 조경공간의 배수시설설계에 이용되는 합리식의 유출계수를 블록포장지역을 대상으로 지역적 강우분포를 고려하여 산정하였다. 합리식의 유출계수는 강우강도와 유출량의 비로 나타낼 수 있다. 강우강도는 재현기간과 강우지속기간의 함수로, 강우의 특성상 지역에 따라 변한다. 따라서 합리식의 유출계수는 동일한 재현기간과 강우지속기간일지라도 지역에 따라 강우강도가 변하므로 지역에 따라 변한다. 또한, 강우강도와 유출량의 비는 강우량에 대한 손실량에 따라 결정되므로, 손실량을 산정하기 위하여 본 연구에서는 Horton의 침투법칙 중 종기침투능을 이용하였다. 블록포장지역의 침투는 줄눈을 통하여 발생하며, 줄눈은 시간이 지남에 따라 황사, 오염물질, 꽃가루 등에 의하여 공극이 메워지고, 답압 등에 의하여 다져질 것이므로, 침투능은 감소할 것이다. 시공연한이 다른 6개 지역의 블록포장지역을 대상으로 Horton의 종기침투능을 산정하여 시간이 지남에 따라 침투능이 감소하는 것을 확인하였고, 지역별 재현기간 10년에 대한 강우지속기간 10, 20 및 30분에 해당하는 강우강도를 선정하여, 합리식의 유출계수를 산정하였다. 본 연구의 결과로, 산정 된 블록포장지 역의 유출계수 범위는 재현기간 10년, 강우지속기간 10분의 경우 지역에 따라 $0.94{\sim}0.84$의 범위를 가진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.337-337
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• 2018

시민들은 삶의 질 향상 및 친환경적 어메니티의 수요 증가로 수변지역에 대한 관심이 집중되고 있다. 수변지역은 물에 인접한 지역이라 친수 공간으로서의 긍정적 기능을 많이 포함하고 있으나, 방재 측면에서는 많은 위험성을 내포하고 있다. 수변지역에 적합한 물순환 기준을 정립하여 보다 안전하고 건강한 친수공간의 접근성을 시민들에게 제공하여야 한다. 본 연구에서는 수변지역을 물수지 분석 방법으로 접근하여 강우, 침투, 증발산, 유출 등의 변수들이 LID(Low Impact Development) 기술 적용에 의해 빗물의 저장과 침투가 유출의 감소로 이어질 수 있도록 물순환 기준을 산정해보았다. 물순환은 강우를 기준으로 처리할 목표량을 계획한 후, 침투량을 우선 산정하고 나머지 유량은 저장으로 처리하도록 프로세스화 하였다. 먼저, 물순환 목표량은 대상지의 강우와 유출 특성을 분석하여 기준을 수립한다. 이후 대상지의 토지이용과 토양 등의 지형학적 상태를 고려하여 각각의 세분화된 소유역의 침투량 규모를 산정한다. 목표량에서 침투량을 제한 나머지 유출량은 빗물통과 같은 LID 저장 기술로 해결할 수 있도록 저장 규모를 산정한다. 이상의 프로세스로 수변지역의 물순환 목표량을 LID 기술의 저장과 침투의 방법으로 해결할 수 있다. 이와 같은 방식으로 전국 각지의 수변지역 특성에 맞는 적합한 물순환 기준을 제시하여 보다 안전하고 건강한 친수 공간을 설계할 수 있도록 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권1호
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• pp.53-64
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• 2012

본 연구 (II)에서는 앞선 연구 (I)에서 개발된 지표 및 지표하 유출해석 모듈의 적용성과 수치해석적인 안정성에 대한 분석하였다. 개발 모듈의 유출해석에서 기존 강우-유출해석 모형에 비해 특징적인 침투해석에 관한 모의를 위해 침투해석 방식이 서로 다른 FFC2Q 모형과 $Vflo^{TM}$을 비교대상으로 선정하여 동일한 투수층 유역에 적용하여 모의 결과를 비교분석해 보았으며, 강우의 크기와 토양의 유효토심 및 강우발생시점부터 강우종료 후 경과시간에 대한 모의조건을 설정하여 개발모듈의 적용성과 해석결과의 안정성을 검토해 보았다. 이상의 테스트에서 본 연구의 개발 모듈은 침투과정을 물리적으로 나타내는 전형적인 형태를 잘 나타내었으며, 토양조건 별 포화시점도 상이하였고, 수두가 증가되는 기울기도 다르게 구현함으로써 토양별 특성치를 비교적 잘 보여주었다. 또한, 강우강도가 유출에 미치는 영향과 시간분포에 대한 모의결과도 잘 반영하였으며, 마지막으로 타 모형과의 비교결과에서도 강우-유출해석에 대한 정확도가 높게 평가될 만한 결과를 도출하였다.

• 한국습지학회지
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• 제20권1호
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• pp.63-71
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• 2018

강우유출 조건에서 침투도랑의 여과기작은 수리학적 조건에 따라 변화할 수밖에 없다. 침투도랑에서 유출시간에 따른 다양한 여과조건이 입자상 물질의 제거에 미치는 영향을 이해하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 도로강우 유출수 처리를 위해 설치된 우드칩 충진 침투도랑에서 일어나는 여과기작을 조사 분석하였다. 유출수문곡선을 몇 개의 영역으로 분리하고 각 영역에서의 여과 메커니즘을 분석한 결과 여과는 수직흐름과 수평흐름, 그리고 불포화 흐름, 부분 포화흐름, 그리고 포화흐름을 거치면서 진행되는 것으로 나타났다. 불포화 흐름조건에서는 입자상 물질의 제거효율은 55-76%를 나타냈으며 주요 기작은 물리적인 억류(trapping)로 나타났으며 유출유량이 크게 증가하여 침투도랑에서 포화흐름이 조성되었을 때 제거효율은 75-95%로 크게 증가하였는데 이는 확산기작의 작용 때문인 것으로 분석되었다. 강우 중단 후 유출량 감소로 침투도랑이 부분 포화흐름으로 전환되는 시점에는 음으로 하전된 공기와 물의 경계면의 존재로 여과효율이 감소한 것으로 추정된다. 강우시 급격히 변화하는 수리학적 조건에서 발생하는 흐름조건 및 여과 메커니즘과 이와 같은 인자가 여과효율에 미치는 영향을 도출하기 위하여 변수통제가 비교적 용이한 실험실 규모의 침투도랑에 대한 연구가 필요하다.

• 물과 미래
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• 제51권2호
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• pp.52-57
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• 2018