• 한국습지학회지
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• 제21권2호
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• pp.181-190
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• 2019

최근 강우유출수를 비용효율적으로 관리하기 위해 저영향개발 (Low Impact Development, LID)과 자연기반해법(Nature-based solution, NBS)를 도입하고 있다. 본 연구에서는 LID 시설 중 도심지 내 적용가능하고 유입부에 침강지가 조성된 침투도랑(IT)과 소규모 인공습지(SCW) 등 2개의 시설에 대해 효율성을 평가하였다. 효율성 평가는 장기간의 모니터링을 통한 자료를 이용하여 수행하였다. 분석결과 하절기 기간은 식생의 흡입 등의 생물학적 활동으로 인하여 SCW의 효율이 더 높았으나, 동절기 기간에는 식물의 고사로 인하여 IT의 효율이 더 높은것으로 분석되었다. 침강지 내 퇴적물의 분석결과 SCW 침강지 내 식생에 의한 정화작용 및 미생물등의 생물학적 처리기작으로 인하여 COD와 TN의 저감효율이 높은것으로 분석되었다. 본 연구에서는 침강지 시설을 조성한 LID 시설에 대해 비교하였으며, 자연과 유사한 자연기반해법을 LID 시설에 적용할 경우 기존 시설보다 처리효율이 우수한것으로 나타났다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권4호
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• pp.234-246
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• 2007

대공극은 불포화대에서 토양으로의 침투와 유출에 상당한 기여를 한다. 본 연구에서는 광릉 슈퍼사이트 내 산림 소유역을 대상으로 사면에서의 대공극의 공간적 발달에 대해 알아보았다. 장력 침투계를 이용하여 침투과정 중 대공극의 상대적인 중요성을 대공극흐름율과 유효 대공극부피분율을 기준으로 평가하였다. 체계적인 공간적 분석을 하기위해 대상사면의 수치지형도를 구하여 등지형지수지도를 기준으로 실험 지점을 선정하였다. 토양의 물리적 특성은 공간적으로 고르게 분포되어 있었지만 흐름선이 원두부로 접근하고, 기여사면 면적이 증가할수록 대공극흐름율과 유효대공극부피분율이 증가하는 경향을 보였다. 이는 대공극형성요인 중에 지중침식, 생물학적 활동, 수리적 환경, 토양층의 발달 및 기반암의 구조의 영향으로 생각된다. 본 연구의 결과는 광릉 산림과 같은 복잡 경관에서 강우사상에 따른 토양수분의 공간분포 및 이송, 유출과정이 물순환에 미치는 영향을 이해하고 정량화할 수 있는 자료 기반을 제공할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.149-154
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• 2005

최근에 이르러 농촌 인구의 도시유입으로 도시의 주거공간이 절대적으로 부족해지고 있으며, 이는 대도시의 아파트 가격 상승을 유발하는 등 부수적인 사회/경제적 문제를 일으키고 있다. 정부나 지방자치단체에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 대규모의 신도시 개발계획을 추진하고 있으며, 이러한 신도시 개발은 도시화로 인하여 환경적, 수문학적으로 부정적인 영향을 미치는 것으로 조사되고 있다. 도시화는 수문학적으로 산림이나 농경지와 같은 투수지역을 건물, 도로 등의 불투수지역으로 변화시키는 것이며 (Im 등, 2003), 이로 인하여 홍수파의 도달시간이 줄어들고 첨두유량이 증가하는 등의 수문변화를 수반하게 된다. 도로나 건물 등이 대부분을 차지하고 있는 도시지역에서는 지표면이나 식생으로부터 대기중으로 방출되는 증발산량이 농촌이나 산림지역보다 상대적으로 적으며, 강우시 토양중의 침투량과 지표면의 저류량도 도시지역에서는 매우 적게 나타난다. 신도시 개발 전후의 수문순환을 평가하는 방법 중의 하나는 개발예정지에 대한 장$\cdot$단기의 수문/수질 관측을 통하여 개발 전과 개발 후의 유출특성과 수질부하를 정량적으로 비교하는 것이다. 본 연구에서는 도시화로 인하여 대규모의 토지이용 변화가 예상되는 신도시 개발예정지구를 시험유역으로 선정하여 장기적인 수문/수질 모니터링을 실시하고자 한다. 또한, 시험유역에서 계측된 자료와 유역수문모형을 활용하여 개발전후의 홍수 및 유출특성을 분석하고 도시화가 하천의 수문 및 수질에 미치는 영향을 정량적으로 비교분석 함으로써 효율적인 저감 대책의 수립에 활용할 계획이다. 본 연구에서는 국내$\cdot$외의 시험유역의 운영 실태를 조사하고, 신도시 개발 등으로 인하여 급격한 도시화가 진행되고 있는 지구를 시험유역으로 선정하여 유역의 물순환 체계를 조사하고자 한다. 이를 위하여 신도시 개발지구와 도시정비사업지구를 대상후보지로 선정하여 개발계획 및 유역의 특성 등을 조사하고, 시험유역의 선정기준을 수립하여 연구의 목적과 부합되는 지구를 시험유역으로 선정하였으며 선정된 시험유역에 대하여 수문$\cdot$수질 조사 계획을 수립하고, 계측시설을 설치하여 시험운영을 실시하고, 향후 시험유역의 수문계측 및 관리방안을 수립하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.365-365
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• 2023

우리나라는 지리, 지형 및 기상특성으로 인해 집중호우와 태풍 등으로 자연재해 피해를 입고 있으며, 재해예방사업의 일환으로 1998년부터 자연재해위험개선지구 정비사업을 통해 자연재해로부터 침수, 유실, 붕괴위험 등 피해예방을 위해 노력하고 있다. 서울특별시는 도시화로 인한 우수침투 가능지역 감소와 유역경사 부족에 따른 충분한 관거 경사확보의 어려움으로 저지대에 노면수가 집중되면서 대규모 침수피해(2010. 09, 2011. 07)가 발생되었으며, 신월·신정지구 및 화곡2지구가 자연재해위험개선지구로 선정(2011. 04), 침수방지를 위한 대책으로 국내 최초의 대규모 터널형 빗물저류배수시설(신월빗물저류배수시설)을 준공(2020. 05)하였다. 본 연구에서는 신월빗물저류배수시설 설치에 따른 상습침수구역의 사업 전·후 침수피해 저감효과 검증을 위해 도시유출모형을 구축하여 서울시 방재성능목표 확보여부를 판단하고자 하였다. 기존 설계 당시 서울시 방재성능목표(30년 빈도, 95mm/hr)는 확보되었으나 이를 초과하는 강우(2010. 09, 98.5mm/hr)가 발생함에 따라 수행된 추가 분석(100mm/hr) 결과, 유역의 침수 완전해소를 위해서는 빗물저류배수시설과 더불어 국부적인 간선관거 개량의 필요성이 제시되었다. 이에 따라 본 연구에서는 도시유출모형 구축 시 최근 개선된 하수관로, 지형특성, 홍수량산정표준침(2019, 환경부)등에 따른 수리·수문특성을 반영하고, 신일펌프장(간이)을 추가적으로 고려하여 현재 기준에서의 침수피해 저감 효과를 면밀이 분석하였으며, 그 결과 서울시 방재성능목표 뿐만 아니라 100mm/hr에도 침수가 완전 해소되는 것으로 나타났다. 신월빗물저류배수터널 설치에 따른 침수피해 저감효과 평가 및 분석결과를 통해 자연재해위험개선지구의 해제가 가능할 것으로 판단되며, 지역안전·환경효과, 주민만족도 등 다양한 항목에 대하여 상습침수구역 내 주민설문조사를 수행한 결과 신월빗물저류배수터널에 대한 만족도가 충분히 제고된 만큼 향후 시설의 기능적, 운영적 측면에서의 유지관리가 잘 이루어진다면 침수로부터 안전한 도시를 구현하는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2017

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 다양한 오염 물질의 유입으로 인한 비점오염물질 유출, 인공 배출열의 증가로 인한 도시열섬효과 등 다양한 문제를 유발한다. 이러한 수리수문학적 및 환경생태학적 문제를 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 수환경을 가능한 자연 상태로 복원하는 저영향개발(Low Impact Development, LID)기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID기법 중 하나인 옥상녹화는 에너지 이용을 최소한으로 한 자연 녹음의 효과적인 이용을 도모하여 환경공생도시 조성과 식물을 매개로한 자연 순환 과정을 도시구조에 도입하여 순환 시스템 재생이 가능 하도록한다. 노지녹화는 두꺼운 자연 토양을 이용하는 반면 옥상녹화는 적재하중의 제약(옥상의 적재하중 조건은 $150{\sim}180kgf/m^2$이다. 비중이 1.6~1.8인 토양을 20cm 객토한 경우, 약 $320kgf/m^2 $이상의 적재하중이 되기에 식재기반의 경량화는 중요한 사안이다.)으로 인해 용적밀도가 작은 인공경량토양 또는 개량토양을 이용하며, 토양 두께도 얇게 설정된다. 또한 토양의 두께는 식물의 크기와 종류 및 토양의 조성에 따라 다르기에 적재하중 조건을 고려한 적절한 토양과 식재 식물의 크기와 종류 결정은 중요하다. 이에 본 연구에서는 옥상녹화식생에 대한 평가와 이에 대한 시험 프로세스가 가능한 실험 장치를 개발하였다. 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 1m*1m*0.6m 아크릴 재질의 녹화셀로 경사조절이 가능하도록 설계하여 경사변화에 따른 유출, 침투, 증발산량의 탄성도 모의 평가를 할 수 있다. 또한 4점식 형태의 로드셀을 이용하여 녹화셀에서 발생하는 증발산량을 측정하고 관측된 증발산량은 RS-232c 이상의 통신프로토콜을 사용하여 주기적인 관측치의 송수신이 가능하며 주기적 자료송수신 외에도 옥상 녹화셀의 측면에 하중 표시기를 설치하여 관측이 가능하다. 또한 저면에 바퀴설치를 통하여 이동 실험이 용이하며 현재 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 실증단지 연구센터 내 옥상녹화 실험장에 옥상녹화 효율성 검증 실험 장비를 설치하여 자연 혹은 인공강우를 통한 유출, 침투, 증발산량의 시험계측을 실시중이다. 이러한 옥상녹화 효율성 검증실험장비는 최대 하중 2,000kg, 측정해상도 0.02kg 이상을 허용하는 로드셀과 녹화셀을 이용하여 하중을 고려한 식생의 종류에 따른 평가가 가능하므로 최적 식재기반 단면구조 개발에 이용될 수 있을 것이다. 또한 토양 함수량 변화 측정으로 옥상녹화에 이용되는 다양한 종류의 식물의 염분에 대한 저항성과 식물의 성장능력을 평가하여 녹화공간에 따른 옥상녹화에 사용할 식생을 결정할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.112-115
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• 2012

현재 전 세계적으로 물 부족 현상이 대두되는 가운데 그 양상은 더욱 심해지고 있다. 이러한 물 부족 현상의 악화됨에 따라 수자원 관리의 중요성이 부각되고 있다. 효율적인 수자원의 관리를 위해서는 근본적으로 물 순환 과정인 수문현상의 이해가 필요하다. 수문현상은 증발산, 강우, 침투, 유출 등의 일련의 과정을 말하는 것으로 이를 해석하기 위해서는 많은 수문 인자들의 정확한 관측이 필요하다. 특히 지표와 대기간의 에너지 및 물의 교환에 대한 중요한 요소인 토양수분은 수문현상의 해석을 위해 필수적인 인자이다. 따라서 수문현상의 정확한 해석을 위해서는 토양수분의 관측이 필요하며, 이에 대한 많은 관측이 이루어져 왔다. 최근에는 원격탐사의 기술의 발달로 토양수분의 관측에 대해 시공간적인 장점을 가지는 인공위성을 이용하고 있다. 토양수분관측에 있어서 많은 위성들이 이용되고 있으나 대다수의 경우 발사시점이 오래되었으며, 현재 2009년 ESA (European Space Agency) 의 지구관측 미션의 일환으로 발사된 SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) 가 이용기간이 남아있다. 단, SMOS는 한국을 포함한 동아시아 및 유럽지역에 대해 RFI (Radio Frequency Interference) 의 전파방해로 우리나라의 경우 토양수분 Product의 직접적인 이용이 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 SMOS의 Product인 밝기온도를 이용하여 복원알고리즘을 통해 토양수분을 복원하였다. 또한 복원된 알고리즘의 정확성을 평가하기 위해 한반도의 지점관측된 토양수분 데이터를 이용하여 본 알고리즘을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.462-462
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• 2021

최근 도시화 및 불투수면의 증가와 지하수의 과다한 사용으로 직접유출이 증가하고, 침투량이 감소하며, 하천의 건천화가 발생하고 있다. 이에 환경부에서는 이러한 물순환의 왜곡을 막기위해 물환경보전법상의 물순환율을 정의하고 물순환 관리목표를 설정하였다. 하지만 지역 별 물순환 특성을 반영한 관리계획이 부족하고, 현재 제한된 재원의 효율적 활용을 위해서는 물순환 관리지역에 대한 우선순위 결정도 필요하다. 본 연구에서는 PSR framework를 통해 유역 물순환 평가방법론을 만들고 이를 활용한 지역별 관리계획 및 우선순위를 결정하고자하였다. PSR framework는 지속가능성을 위해 OECD가 개발한 개념 모형이며, Pressure, State, Response 세 가지 요소로 구분해 평가하게된다. PSR framework의 기본 개념은 인간의 활동들이 환경에 압력 (P)를 주고, 이로 인해 자연의 질과 영향 (S)을 미치며, 이에대한 회복을 위해 인식과 행동을 통해 정책과 제도 등을 통해 반응 (R)한다는 것이다. 유역 물순환을 4가지 그룹 (기후, 수문학적, 사회경제학적, 환경적)으로 구분하고 각 그룹 별 평가요소에 대하여 도출하였다. 기후그룹은 강우, 수문학적 그룹은 증발산, 토지이용, 유출특성을, 사회경제학적 그룹은 재정, 사회구조, 기반시설, 정책을, 환경적 그룹은 수질, 수생태계를 선정하였다. 이후 각 요소 별 평가를 위해 다양한 지표를 고려하여 선정하였으며, 각 지표를 PSR framework에 맞춰 재분류하였다. 각 지표를 하나의 점수로 통합하기 위해 지표 별 가중치를 산정하였으며, 이때 연구자의 주관이 반영되지않는 엔트로피 기법을 이용하여 산정하였다. 구한 식을 통해 우리나라 소유역구분을 기준으로 모든 지표를 계산하였으며, 각 지표에 가중치를 적용해 유역 종합점수를 산정하고 유역 별 취약지역 및 취약요소를 평가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.23-32
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• 1988

미계측유성(未計測流城)에서의 시간별 강우(降雨)로부터 부분침투천하(部分浸透川下)의 비피압대수층내(非被壓帶水層內)의 지하수(地下水)흐름에 기여하는 침투량과, 이로 인(因)하여 발생되는 하천수로상(河川水路上)에서의 시간별 기저유량(基底流量)의 동시적(同時的) 결합(結合)이 지형도(地形圖)나 토양도(土壤圖)부터 획득된 수리(水理) 및 수문(水文) 특성인자(特性因子)들에 의하여 수행(遂行)되었다. 지하수(地下水)흐름과 이의 개수로상(開水路上)의 흐름추적은 Boussinesg의 비선형방정식(非線形方程式)을 선형화(線形化)한 기법(技法)과 St. Venant의 간편화 공식을 각각 이용하므로써 결정되어졌다. 이의 해(解)를 위한 유출모형(流出模型)은 전류성(全流城)을 분할한 분포모형(分布模型)을 사용하였으며, 수치해법(數値解法)은 운동파방정식(運動波方程式)의 유한차분법(有限差分法)을 이용하였다. 그 결과로서, 수문지질(水文地質)의 다변성(多變性)에 따른 수문곡선분리(水文曲線分離)의 합리성(合理性)은 물리적(物理的)으로 바탕을 둔 지하지표수(地下地表水)의 모형을 개발하므로써 이루어져야 한다고 제안(提案)된다. 본 연구의 실하천유역(實河川流域)에 대한 적용 예로서는, 금강수계내(錦江水系內) 지류(支流)인 보청천유역(報靑川流域)을 선정(選定)하였으며, 그 결과로부터 본(本) 기법(技法)은 미계측유역에서의 강우의 지하침투량에 의한 기저유량을 모의발생(模擬發生)시킬 수 있으리라 판단된다.

• 한국산림과학회지
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• 제99권4호
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• pp.534-545
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• 2010

산불피해지의 급경사면에 있어서 지표토사의 침식에 영향을 미치는 강우의 형태와 강도를 산불의 피해강도 및 경과년수별로 파악하고, 그에 따른 침식토사량의 변화와 그 원인을 해석하기 위해 2000년도에 발생한 산불피해지 가운데 강원도 삼척시 인근지역을 대상으로 저 중 고강도산불피해를 입은 산림에 각각 3개소씩, 총 9개의 조사구를 선정하여 침식토사량을 측정하였다. 그 결과, 산불피해의 강도가 감소함에 따라, 그리고 산불발생 후의 경과년수가 증가함에 따라 지표토양의 침식에 영향을 미치는 강우형태는 일강우량에서 실효우량으로 변화하였으며, 토양침식에 영향을 미치는 강우강도는 점차 증가하는 것으로 나타났다. 산불이 발생하게 되면 식생에 의한 강우차단이 저감될 뿐만 아니라 토양공극이 감소되어 침투능 역시 저하되며, 이러한 유수의 표면유출에 관여하는 물리적 생태학적 조건은 산불피해의 강도 및 경과년수에 따라 다양화된다. 이러한 현상은 산불피해지의 토양침식에 직접적인 영향을 미쳐 산불피해의 강도가 감소함에 따라, 그리고 산불발생 후의 경과년수가 증가함에 따라 침식토사량은 경감되었으며, 그 증가추세 역시 감소되는 것으로 나타났다. 따라서 산불피해지의 다양한 물리적 생태학적 조건을 고려한 종합적인 복원 및 관리방안의 수립이 절실히 요구된다.

• 한국습지학회지
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• 제19권3호
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• pp.359-365
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• 2017

도로 및 주차장과 같은 불투수면은 건기시 중금속과 입자상 물질을 축적하여 강우시 하천 수질을 악화시키는 원인으로 작용하며, 도시의 물순환 체계를 왜곡시킨다. 이에 정부는 최근 인도와 주차장의 불투수면을 투수가 가능한 LID 시설 중 하나인 투수 및 잔디 블록으로 대체하는 정책을 추진 중에 있다. 그러나 불투수면을 투수 및 저류가 가능한 잔디 블록으로 대체할 때 발생하는 건설폐기물은 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 공사비용을 증가시킨다. 따라서 본 연구는 건설폐기물을 최소화 할 수 있는 비용 효율적인 주차장 시공방법을 제안하기 위해 수행되었다. 본 연구는 Lab-scale 실험을 통해 기존의 시공방법과 본 연구에서 제안하는 방법에 대한 물순환 능력 및 경제성 등의 비교분석을 수행하였다. 본 연구에서 제안하는 시공방법은 기존 아스팔트 천공, 투수기층재 및 부설층 포설 및 다짐, 노상다짐, 블록 포설, 틈새재 포설 및 다짐의 순이며, Lab-scale 실험 결과 기존 방법과 제안 기법에서 표면유출량, 침투량, 저류량 및 강우유출 지체시간은 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 반면 폐기물 발생량 및 경제성 평가에서는 본 제안기법이 기존 시공법보다 약 86% 건설폐기물이 적게 발생하며, 이에 따른 비용이 약 70% 절감되는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안하는 시공 방법이 기존 방법과 물순환 효과는 비슷하지만, 시공절차가 용이하고 경제성이 높은 것으로 평가되었다.