• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.428-428
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• 2021

상수관망 내 수질사고는 매우 다양한 원인과 상황에서 시·공간적으로 광범위하게 발생가능하다. 일반적인 수질사고의 정성적 정의는 "정상적인 운영에 비하여 상대적으로 비정상적인 활동이나 행동에 의해 발생되는 수질문제"라고 할 수 있으나, 이는 매우 광의적이라 할 수 있으며 실제 현장에서는 발생 가능한 모든 수질사고 시나리오를 미리 예측하여 대비하기에 한계가 있다. 본 연구에서는 국외 및 국내 지자체, 그리고 K-water 등의 자료를 확보하여, 상수도 공급계통에서 발생한 수질사고 사례 및 발생 빈도 등을 분석하였다. 이를 상수도 관망 내에서 발생빈도가 잦고 피해영향이 큰 대표 수질사고 발생 시나리오 선정에 활용하였다. 과거 사례를 분석한 결과, 관망 내 대표적인 수질사고는 정상적 운영조건 (예, 정수처리문제에 의한 유출수내 고탁도 발생)뿐 만 아니라, 비정상적인 운영조건 (수계전환, 밸브조작 등에 의한 유속, 수압 변동에 의한 고탁도 발생)에서 발생 가능함을 확인하였다. 이와 같은 대표적 수질사고는 수리학적 조건의 변화에 따라 관망 내 수질이 변화되어 발생되므로, 수질사고의 현실적인 모의를 위해서는 합리적인 수리학적 관망해석이 수반되어야 한다. 상수관망 시스템의 수리해석 기법은 크게 수요기반해석(Demand Driven Analysis; DDA)과 수압기반해석(Pressure Driven Analysis; PDA)로 구분 가능하다. 기본적으로 정상적 운영조건은 수요기반해석의 수행이 적절하며, 비정상적 운영조건은 수압저하에 의한 수리적상태가 변동하므로 수압기반해석이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 대표적 수질사고의 모의 시 필요한 적정수리해석 기법을 제안하고, 각 적정 해석기법 별 검·보정이 필요한 인자들에 대해 제시하였다. 이와 같은 수리해석 기법을 적절히 활용할 경우, 관망 내 탁수사고 발생 가능성이 높은 지점 등을 결정하는 방법론의 정확도가 높아질 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.320-320
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• 2011

하천 유사량은 유량과 마찬가지로 충적 하천의 기본적인 자료로서 하상변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 유사 유출량 추정, 하도 계획과 설계, 유사조절 계획 수립 등에 다목적으로 활용된다. 선진 외국의 경우는 유사량관측망을 구축하여 일찍이 유역관리 및 하천관리, 하천시설물관리 및 댐 관리 등을 위한 자료를 생산하고 있으나, 국내의 경우는 유사량 측정 기반 및 실측된 유사량 자료가 부족한 관계로 단순한 가정이나 경험식에 의한 추정치들의 활용 빈도가 높다. 본 연구에서는 국내 특성에 맞는 관측망을 구축하기 위해서 국내외 관측망 구축 사례 등을 조사 분석하였으며, 이를 토대로 유사량관측망 구축 방법을 개념화하였다. 개념화된 유사량 관측망 구축방법은 유역관리, 하천관리, 하천시설물 관리, 댐 관리 측면을 포괄하는 방법으로 관련계획 및 설계기준 검토, 유사량조사 현황 검토, 설계대상 수위관측소 선정, 현장조사 등의 과정을 필요로 한다. 본 연구에서는 관측망 구축대상 지점을 국가수위관측망(643개소)로 하였으며, 이를 통해 총 138개소의 유사량관측망을 목적별로 구축하였다. 권역별로는 한강권역 44개소, 낙동강 권역 37개소, 금강 권역 33개소, 섬진강 권역 12개소, 영산강 권역 12개소로 구축되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.88-88
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• 2021

최근 수자원과 수질관리 분야에 자료기반 머신러닝 모델과 딥러닝 모델의 활용이 급증하고 있다. 그러나 딥러닝 모델은 Blackbox 모델의 특성상 고전적인 질량, 운동량, 에너지 보존법칙을 고려하지 않고, 데이터에 내재된 패턴과 관계를 해석하기 때문에 물리적 법칙을 만족하지 않는 예측결과를 가져올 수 있다. 또한, 딥러닝 모델의 예측 성능은 학습데이터의 양과 변수 선정에 크게 영향을 받는 모델이기 때문에 양질의 데이터가 제공되지 않으면 모델의 bias와 variation이 클 수 있으며 정확도 높은 예측이 어렵다. 최근 이러한 자료기반 모델링 방법의 단점을 보완하기 위해 프로세스 기반 수치모델과 딥러닝 모델을 결합하여 두 모델링 방법의 장점을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다(Read et al., 2019). Process-Guided Deep Learning (PGDL) 방법은 물리적 법칙을 반영하여 딥러닝 모델을 훈련시킴으로써 순수한 딥러닝 모델의 물리적 법칙 결여성 문제를 해결할 수 있는 대안으로 활용되고 있다. PGDL 모델은 딥러닝 모델에 물리적인 법칙을 해석할 수 있는 추가변수를 도입하며, 딥러닝 모델의 매개변수 최적화 과정에서 Cost 함수에 물리적 법칙을 위반하는 경우 Penalty를 추가하는 알고리즘을 도입하여 물리적 보존법칙을 만족하도록 모델을 훈련시킨다. 본 연구의 목적은 대청호의 수심별 수온을 예측하기 위해 역학적 모델과 딥러닝 모델을 융합한 PGDL 모델을 개발하고 적용성을 평가하는데 있다. 역학적 모델은 2차원 횡방향 평균 수리·수질 모델인 CE-QUAL-W2을 사용하였으며, 대청호를 대상으로 2017년부터 2018년까지 총 2년간 수온과 에너지 수지를 모의하였다. 기상(기온, 이슬점온도, 풍향, 풍속, 운량), 수문(저수위, 유입·유출 유량), 수온자료를 수집하여 CE-QUAL-W2 모델을 구축하고 보정하였으며, 모델은 저수위 변화, 수온의 수심별 시계열 변동 특성을 적절하게 재현하였다. 또한, 동일기간 대청호 수심별 수온 예측을 위한 순환 신경망 모델인 LSTM(Long Short-Term Memory)을 개발하였으며, 종속변수는 수온계 체인을 통해 수집한 수심별 고빈도 수온 자료를 사용하고 독립 변수는 기온, 풍속, 상대습도, 강수량, 단파복사에너지, 장파복사에너지를 사용하였다. LSTM 모델의 매개변수 최적화는 지도학습을 통해 예측값과 실측값의 RMSE가 최소화 되로록 훈련하였다. PGDL 모델은 동일 기간 LSTM 모델과 동일 입력 자료를 사용하여 구축하였으며, 역학적 모델에서 얻은 에너지 수지를 만족하지 않는 경우 Cost Function에 Penalty를 추가하여 물리적 보존법칙을 만족하도록 훈련하고 수심별 수온 예측결과를 비교·분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.411-411
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• 2023

미래 대기 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 강수 등 기후의 변화하고, 이는 유출량을 포함한 수문 순환 뿐 아니라 지면 식생 생장에 영향을 줄 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 미래 CO2 증가에 따른 식생의 변화와 이로 인한 지표 유출량의 변화에 대해 이해하고자 한다. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 6차 평가보고서에서 제시한 표준 온실가스 경로 중 탄소 모듈이 포함된 Coupled Model Intercomparison Project phase 6 biogeochemistry (CMIP6-BGC) 모델과 탄소 모듈이 포함안된 CMIP6 모델 결과를 활용하였다. 공통 사회경제경로 시나리오(Shared Socio-economic Pathway; SSP) 중 고탄소 시나리오인 SSP585에 따른 모델 결과물을 활용하였다. 표면 유출량 자료에 과거 기간 임계수준 방법을 (Threshold Level Method) 적용하여 동아시아 지역 극한 건조 및 습윤 상태의 빈도와 강도를 CMIP6-BGC와 CMIP6에 대해 평가하였다. CMIP6-BGC 경우, 건조 및 습윤 상태의 빈도는 각각 6.17%, 5.03% , CMIP6 경우 각각 9.29%, 6.70% 으로 예측되어, CMIP6-BGC가 CMIP6 보다 극한 상태를 과소평가하는 경향을 보였다. 또한, 잎 면적 지수(Leaf Area Index; LAI), 증산량 등의 변수를 분석하여, 기 도출된 CMIP6-BGC와 CMIP6 간의 극한 건조 및 습윤 상태 예측의 차이가 발생한 메카니즘을 이해하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.887-887
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• 2012

기후변화에 의한 강우패턴의 변화는 강우량 및 강우강도의 증가로 대표되며 국립기상연구소 (2011)에 의하면 현재와 같은 탄소배출이 줄어들지 않는다면 2050년 우리나라의 강수량은 16% 증가하고 일 강수량 80mm 이상의 호우발생일수가 60%이상 증가될 것으로 전망하고 있다. 이와 같이 기후변화로 인해 발생빈도가 증가추세인 집중호우는 산사태와 같은 2차 피해를 유발하고 있으며 강우의 예측 및 실시간 모니터링은 재해 예방 및 수자원관리, 국가 방재역량 강화를 위해 연구되어야 할 분야이다. 이에 본 연구에서는 광역적 강우자료로서 미국 NOAA의 기후예측센터에 의해 제공되는 글로벌 강우량 CMORPH와 지상 강우자료와의 비교 분석을 통해 CMORPH 자료의 수자원 분야 이용 가능성을 분석하는 것을 목적으로 한다. CMORPH는 고급의 시공간적 해상도를 가지며, 단기간의 기후 예측센터 모핑(morphing) 방법에 의한 "CMORPH"라 불리우는 강우평가 알고리즘과 새로운 위성 기반 기술을 이용하여 개발되었다. CMORPH 기술에 의해 생산된 글로벌 강우 추정은 저궤도 위성 수동 마이크로파(passive microwaves, PMW) 관측으로부터 유도되고, 그 형태는 전적으로 정지궤도 위성(geostationary satellite) 적외선(IR) 데이터로부터 얻어진 공간적 전파 정보 (모션 벡터)를 통해 전송된다. 이 기술은 PMW 데이터로부터 유도된 비교적 고품질의 추정 강우를 전파하기 위하여 30분 간격의 정지궤도 위성 IR 이미지로부터 파생된 모션 벡터를 이용하며, 때때로 레이더보다 더 나은 성능을 보이기도 하고(Apip 등 2010), CMORPH의 지역적 제공범위는 $60^{\circ}N-60^{\circ}S$이고 2002년 12월부터 제공하고 있다. 본 연구에서는 CMORPH 자료 중 2002년 12월부터 제공하는 3시간 누가강우 자료를 수집하였고, 자료의 정확도 분석은 갑천유역을 대상으로 하였다. 3시간 누가 강우량을 1일 누가 강우량으로 변환한 후 금강홍수통제소의 갑천 유역 강우관측소 5곳의 강우자료를 티센 평균에 의한 유역 평균강우자료와 비교하였다. 2009년 1년간의 지상관측자료와 CMORPH자료를 비교한 결과 가 0.34 정도로 분석되었으나 추가 연구를 통해 마이크로 웨이브 강우자료 및 3시간 강우자료, 그리고 30분 강우자료의 분석을 통해 다양한 형태의 강우자료 확보뿐만 아니라 광역적인 강우특성 분석도 가능하여 연구 결과의 동아시아지역 등으로 확대 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수학교육학회지시리즈E:수학교육논문집
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• 제37권4호
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• pp.675-695
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• 2023

어휘에 대한 이해는 효과적인 수학 학습을 위한 필수적인 요소이다. 이에 수학을 학습할 때 자주 사용되는 어휘를 수학교육용 어휘로 선정하고자 2009 개정 1~2학년 수학 교과서와 2015 개정 1~2학년 수학 교과서에서 공통적으로 사용된 고빈도 어휘를 추출하고 어휘 난이도와 유형에 따라 분류하였다. 이때 학교 현장에서 효과적으로 사용하기 위하여 학년 공통 어휘와 학기별 집중 어휘로 구분하여 제시하였다. 분석 결과, 1학년 공통 어휘는 수, 몇, 알아보다, 읽다, 모양, 쓰다, 만들다, 말하다, 나타내다, 덧셈, 뺄셈 등이 있으며, 2학년 공통 어휘는 수, 알아보다, 몇, 모형, 나타내다, 길이, 방법, 만들다, 모양, 모두 등이 있다. 2009 개정 수학 교과서와 2015 개정 수학 교과서의 고빈도 어휘는 유사한 경향을 보였으며, 이를 통해 수학교육용 어휘 선정에 실효성을 엿볼 수 있었다. 선정된 어휘는 1~5등급까지 난이도가 다양하였으며, 어휘 유형 중 사고도구어의 비중은 점차 증가하였으나 수학 전문어의 비중은 2학년 1학기 때 가장 높은 것으로 나타났다. 어휘에 대한 이해는 수학 학습에 많은 영향을 미치나 지금까지 수학교육용 어휘 목록은 제시된 바가 없다. 이 연구에서 제시된 수학교육용 어휘를 바탕으로 수학교육을 위한 다양한 어휘 자료가 개발 될 수 있을 것이다.

• Spatial Information Research
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• 제23권5호
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• pp.53-64
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• 2015

디지털시대에 다양한 분야에서 공간정보를 공유하기 위해 여러 국가들은 NSDI를 구축하고 있다. NSDI의 중요한 요소 중 하나는 기본공간정보로 다양한 분야에서 공통으로 공유되는 공간정보(콘텐트)를 의미한다. 여러 연구들이 공간정보 분야 전문가, 사용자 등을 대상으로 한 선호빈도 조사, 외국 사례조사 등으로 기본공간정보 구성항목을 제안하고 있다. 그러나 이와 같은 방법은 기본공간정보 항목 선정결과에 대한 객관적인 검증이 미흡하다. 본 연구는 요인분석을 이용한 통계적 검증을 통해 다양한 분야에서 공통으로 공유되는 실체로 공간정보(콘텐트)가 무엇인지를 분석한다. 이를 위해 우리나라에서 가장 많이 사용되는 국가기본도의 중분류 레이어 104개와 그 외에 다양한 분야에서 많이 사용하는 지적, 영상 등을 포함해 총 109개 레이어의 활용행태를 조사한다. 조사내용은 기본공간정보 활용행태의 특성인 배경자료, 기준자료, 기초자료로서 각 레이어가 사용되는 정도이다. 그리고 이외 다른 목적으로 사용빈도가 높은 기타의 경우를 조사한다. 요인분석 결과 각 활용행태에 따라 5-7개 요인집단들이 도출되었다. 각 활용행태의 요인집단에 대한 분산분석 결과 집단의 평균값 사이에 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 그리고 각 활용행태에서 평균값이 높은 요인집단의 레이어 항목들은 거의 동일하다고 할 만큼 유사하다. 이와 같은 결과를 바탕으로 본 연구는 교통(도로, 철도), 건물, 수계, 고도, 행정구역, 영상, 측량기준, 지적 등 8개의 주제를 중심으로 기본공간정보 구성체계를 제안한다. 본 연구에서 제안한 기본공간정보를 구성하는 주제정의는 공간정보 공유체계를 구축하는 시작의 단추로 의미가 있다. 제안된 기본공간정보가 다양한 분야에서 공유되기 위해서 실제 표준 형태로 구축되고 유통되는 체계를 갖추어야 하며, 이와 관련된 연구들이 이루어져야 한다.

• 한국지리정보학회지
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• 제15권3호
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• pp.119-136
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• 2012

본 연구는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제시한 기후변화 취약성 개념을 서울시에 적용, 적정 홍수 취약성 지표 산정 및 퍼지모형을 활용하여 기후변화 분야 중 홍수취약성을 평가하고 GIS를 이용하여 취약성도를 작성하였다. 이를 위해 선행연구를 기반으로 지표를 도출하였다. 도출된 지표는 기후노출(일 최대 강수량, 일강수량 80m 이상인 날 수), 민감도(침수지역, 경사, 지질, 고도, 하천으로부터의 거리, 지형, 토양 및 불투수면적) 및 적응능력(홍수조절능력, 자연녹지, 공원녹지) 등의 자료이며, 이를 GIS 기반의 공간데이터베이스로 구축하였다. 구축된 지표값들을 통합하기 위한 방법으로 퍼지모형을 활용했으며, 퍼지소속값 결정을 위해서는 빈도비를 활용하였다. 2010년 침수 발생 자료를 활용하여 항목들간의 상관관계 및 퍼지소속값을 산정하였으며, 2011년 침수 발생 지역으로 작성된 취약성도를 검증하였다. 분석결과 서울지역 홍수피해에 크게 영향을 미치는 지표는 일강수량이 80mm이상인 날수, 하천과의 거리, 불투 수층으로 나타났다. 서울의 경우, 최대강수량이 269mm 이상일 때 적응능력(유수지, 녹지)이 부족하고, 고도가 16~20m 정도이며 하천에서 50m이내에 인접한 지역, 공업용지에서 홍수취약성이 매우 높은 것으로 나타났다. 지역적으로 영등포구, 용산구, 마포구 등 한강 본류의 양안에 위치한 구들이 비교적 취약지역을 많이 포함하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 기후변화 취약성 평가의 개념을 적용하고, 방법론으로 퍼지모형을 활용함으로써 기존의 취약성 평가기법을 개선하였으며 평가결과는 홍수예방정책에 대한 우선지역 선정과 의사결정의 주요한 근거로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국식품과학회지
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• 제43권6호
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• pp.773-782
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• 2011

한국형 TDS에 필요한 차별화된 포괄적인 식품목록을 도출하기 위해, 가장 최근에 실시된 2009년 TDS에서 사용된 것과 동일한 식품섭취량 자료를 사용하여 대표식품 선정기준을 확대 보완하고 그 결과를 비교하였다. 식품별 섭취량 누적비율 90%까지 확대, 섭취빈도 5% 이상으로 확대 및 추가 고려요인으로 지용성 오염물질을 위한 지방섭취량 누적비율 80%까지에 포함되는 식품을 고려하여 총 161종의 식품이 선정되었다. 도출된 대표 식품 목록은 우리 국민이 2007년에 섭취한 것으로 조사된 모든 식품군을 포함하고 있어 그 포괄성이 입증되었다. 다음 단계로, 한국인의 일상적인 식이를 대표할 수 있는 식품섭취량 자료를 확보하기 위해, 총 18,022명을 대상으로 실시된 2008년도와 2009년도 국민건강영양조사의 식품섭취량 자료를 통합하고 여기에 등장한 687종 식품을 이용하여, 상기 기술된 선정기준에 따라 165종 식품을 선정하여 기본목록을 작성하였다. 이들을 식품군별로 분류한 후 유사식품의 중복선정을 피하기 위해 매우 유사한 식품 30종에 대해 각 식품군 내에서 다소비 순위와 다빈도 순위를 비교하여 상대적으로 순위가 낮은 식품 15종을 제외시키고, 각 식품군에서 대표식품으로 선정되지 않은 식품에 대한 검토를 통해 식품 구성과 성상이 현저히 달라서 mapping이 어려운 식품 10종을 추가하여 160종이 대표식품으로 최종 선정되었다. TDS 분석대상으로 최종 선정된 160종의 식품목록은 식품섭취량의 90.93%, 에너지 섭취량의 91.36%, 지방섭취량의 89.05%를 포괄하는 것으로 나타났다. 예산과 연구기간의 제약으로 모든 식품이 분석될 수는 없으므로 분석되지 않은 식품을 가장 유사한 대표 식품의 유해물질 분석결과에 매칭하는 방법인 'best-fit' mapping 과정을 적용한다면 유해물질별 총 섭취량의 산출이 가능하게 될 것이다. 본 연구에서는 우리 국민의 식생활을 반영할 수 있는 대표성 있는 식품섭취량 자료를 확보하여 체계적인 방법으로 대표 식품을 선정하고, mapping을 통해 모든 식품을 포괄할 수 있는 방법을 제시함으로써 유해물질별 총 노출량을 평가할 수 있는 기반을 마련하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권4호
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• pp.49-62
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• 2006

우리나라는 그동안 사회기반시설로서 도로역할을 중시하여 도로부문에 매년 대규모 예산을 투입했다. 그 결과 개발이 용이한 평탄지를 중심으로 한 국가 기간 도로망 체계 확보에 결실이 있었다. 그러나 앞으로 지속적인 도로망 체계를 건설하기 위해서는 산악지형과 같은 고비용이 들어가는 지형에 대해서 효율적으로 개발해야 하는 과제를 안고 있다. 이러한 지형은 도로 설계속도 결정단계에서 고려되어야 할 중요한 입력변수이다. 그럼에도 불구하고 현재 도로설계기준상에는 지형구분을 위한 명확하고 객관적인 판단기준이 제시되어 있지 않기 때문에 설계속도가 부정확하게 결정될 수도 있다. 본 연구는 지형구분의 필요성에 대해 인지하고 고도 및 경사 그리고 주행속도 자료를 바탕으로 합리적으로 지형구분을 하였으며, 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 본 연구에서는 GIS data를 이용하여 고도와 경사도에 따라 지형을 9가지 AREA로 분류하였으며, 지형분류 data(AREA)와 주행속도 자료를 matching하여 분석한 결과, AREA의 분류에 따른 특성이 주행속도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 둘째, 본 연구에서는 고도와 경사도에 따른 지형분류와 지형분류에 따른 그룹 간 주행속도의 유의성 분석 결과를 근거로 해서 평지, 구릉지, 산지로 우리나라 지형을 구분하였다. 본 연구는 일반국도를 대상으로 한 주행 속도자료를 이용하였기 때문에 지방도나 군도등 기능이 다른 도로에 대해서는 적용상의 한계가 있으나, 향후 도로건설시 도로가 통과하는 지역의 지형적 특성을 반영 할 수 있는 하나의 기준이 될 것으로 기대된다.트 탄성계수나 슬래브 두께가 증가하던지 또는 지반 탄성계수가 감소하면 최대 응력이 생기는 종방향 상 위치가 양쪽 바깥축에서 중간축의 위치로 바뀌게 된다. 문합군(52%)에 비해 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.01). 결론: 식도-위 문합 시 경부 문합은 흉부 문합에 비해 문합부 협착의 빈도는 차이가 없고, 역류성 식도염의 빈도는 현저히 적으며, 식도암의 경우 더 여유 있는 절제면을 제공할 수 있는 장점이 있으리라 판단된다. 따라서 식도절제술 및 위-식도 문합 시 특별한 금기증에 해당하지 않는다면 경부 문합을 선호할 수 있을 것으로 생각된다. 문합 방법에 따른 역류성 식도염과 협착의 빈도에서는 유의한 차이를 발견할 수 없었으나, 수술 시간의 단축 등의 몇몇 장점으로 인해 기계 문합을 선호할 수 있을 것으로 생각된다. 향후 식도암의 수술 기법과 술 후 관리의 향상으로 인하여 문합 부위의 역류로 인한 증상과 환자의 일상 생활의 질에 대한 중요성이 지속적으로 강조될 것으로 생각되며, 이에 따른 적극적인 anti-reflux 수술에 대한 고려도 필요할 것으로 생각된다.$14.7{\pm}2.7$ mL로 각 군 간에 통계적인 유의성이 있었다(p<0.05). 혈청내 칼륨 농도는 I군에서 II군에 비해 소생술 후 의의 있게 높았으며(p<0.05), 포도당 농도는 II단계의 I군에서 타군과 비교하여 현저히 낮았다(p<0.05). IL-8은 I 군 $1,834{\pm}437$ pg/mL, II 군 $1,006{\pm}532$ pg/mL,