• 환경정책연구
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• 제9권1호
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• pp.31-55
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• 2010

기후변화 정책 분석 모델 (PAGE, Policy Analysis of Greenhouse Effect)을 이용해 여러 온실가스 배출 시나리오에 따른 기후변화의 피해 비용을 분석했다. 국내외 기후변화 영향에 관한 선행 연구 결과에 따르면 한국의 기후변화의 민감도는 경제 협력개발기구(OECD) 회원국들과 유사한 수준이 될 것으로 전망되었으나 구체적인 한국의 분야별 영향평가가 이루어져야 보다 정량적인 기후변화의 피해함수 추정이 가능할 것이다. 온실가스 배출량, 이산화황 배출량, 적응정책의 정도, 경제 성장, 인구 성장 등 많은 인자들이 기후변화로 인한 피해 정도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 PAGE 모델을 이용해 미래의 여러 상황에 따른 기후변화의 피해 정도를 알아보기 위하여 A2, B1, Kyoto, 3가지 시나리오에 대한 분석을 하였다. 만일 전 세계가 온실가스 감축을 위한 아무 대책도 실행하지 않는다면 2100년 한국은 약 3도 정도의 온도상승이 예측되고 이로 인해 12조에서 58조정도의 피해가 일어날 것으로 분석되었다. 1990년에서 2100년까지 기후변화로 인한 누적 피해비용은 약 143조에서 921조에 이를 것으로 분석되었다.그러나 이는 소수의 피해함수에 대한 연구결과만을 반영해 산정한 결과며 분야별로 더 많은 연구가 수행되어야 보다 신뢰도 높은 피해비용을 산정할 수 있다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제4권2호
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• pp.57-64
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• 2011

최근 우리나라에서 발생한 홍수와 가뭄 등 물 관련 재해가 분명히 과거와는 다른 패턴을 보이는 원인이 인간의 경제활동과정에서 발생하는 엄청난 양의 이산화탄소 때문인지 아니면 태양의 흑점수의 증가 때문인지는 불확실하지만 최근 수자원 관리에 직접적인 영향을 주는 기상이변들의 발생이 증가한 것은 분명한 사실이다. 빈번히 발생하는 기상이변에 의해 각종 재해의 발생빈도가 높아지고 있는 실정이며, 상당한 원인은 기후변화로 보여진다. 이렇듯 기후변화는 반드시 사회적인 비용을 초래하게 된다. 특히 홍수와 가뭄으로 나타나는 수자원분야의 영향이 많은 부분을 차지하고 있다. 따라서 본 연구는 이러한 기후변화에 의해 발생하는 수자원분야 경제적 파급효과 분석을 통한 cost damage를 도출하고 이를 바탕으로 적절한 적응사업 추진을 위한 새로운 경제성 분석기법 정립을 위한 기초연구이다. 기 연구에서 사용된 기후변화 피해 및 감축비용 분석을 위한 모형은 PAGE, DICE, AIM, IMAGE, MERGE 등 다양했으며, 본 연구에서는 각 모델들의 개략적 특성에 대해 정리하였다. 또한 본 연구에서는 우선 비용적 측면에서 접근이 가능할 수 있도록 기후변화의 물분야에 대한 정의가 이루어졌다. 본 연구결과를 통해 기후변화의 사회경제적 영향평가 연구에서 고려할 수 있는 다양한 평가모델들의 선택에 도움을 줄 것이며 이는 최종적으로 기후변화관련 사업의 시공간적 국가 예산투자 우선순위선정에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.99-99
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• 2023

기후변화는 물 관리의 가장 큰 리스크 요인이므로 물 관리 계획을 수립하는 과정에서 기후변화의 영향을 고려하는 것이 필수적이다. 기후변화에 대한 수자원 예측 관련 연구가 이루어지고 있으나, 대부분의 연구에는 수문학적 모델링이나 시뮬레이션이 동반되는데, 이 과정에는 시간과 비용이 많이 들어가며, 지역이나 연구목적에 따른 정밀한 매개변수의 보정은 전문지식이 필요하기 때문에 현업에서 연구결과를 의사결정에 활용하기에는 한계가 있다고 볼 수 있다. 이에 따라 수문학적 모델링의 입력 및 출력 결과를 딥러닝의 학습자료로 하여 수문모델을 사용하지 않아도 효율적으로 결과를 도출할 수 있는 딥러닝 기반 Surrogate 모형에 대한 연구가 이루어지고 있으나 수자원 분야에 접목된 사례는 부재한 실정이다. 따라서 이 연구를 통해 국내 유역을 대상으로 Surrogate 모형을 구축한 뒤, 그 성능을 평가하고자 한다. 이를 위한 Surrogate 모형 구축 과정은 다음과 같다. 충주댐 유역을 대상으로 과거 20년간의 강우 및 기온 자료를 수집한 뒤, 이 자료를 바탕으로 기후변화의 영향을 고려한 3,162개의 시나리오를 생성한다. 그 후 장기유출모형 IHACRES에 생성된 시나리오를 입력자료로 하여 유입량 결과를 도출하고, 이 결과를 Python코드 기반의 딥러닝 학습자료로 하여 최적 예측 결과를 도출해내는 Surrogate 모형을 생성한 뒤 기존 장기유출모형과의 성능을 비교하고자 한다. 이와 같은 Surrogate 모형은 추가적인 데이터와 매개변수의 보정 과정이 없어도 장기유출모형과 같은 결과를 짧은 시간내에 상당히 정확하게 모사할 수 있어 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 비전문가도 쉽게 사용할 수 있다는 장점을 가진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.298-298
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• 2020

하천 혹은 그 인근에 설치된 시설물은 수문, 통문, 제방, 댐, 보, 배수펌프장, 상·하수도, 하구둑 등이 존재한다. 이러한 하천 시설물은 홍수나 가뭄 등 수해를 저감하는 역할을 한다. 그러나 많은 하천 시설물은 노후화, 기후변화, 하천환경변화 등으로 구조적 혹은 기능적 안정성의 저하가 우려되는 실정이다. 시설물 유형별 고령화율을 살펴보면, 댐, 하천, 상하수도 순으로 조사되었으며, 준공연수가 30년을 초과한 하천 시설물은 약 40%를 넘어섰다. 그럼에도 불구하고 하천시설물의 관리 구조는 시설물 설치단계까지만 치중되었으며, 이후 계획 재수립 단계까지의 평가 및 모니터링, 유지관리, 정보관리 등에 이르는 선순환 구조가 미흡한 실정이다. 시설물의 노후화에 따라 유지관리 비용이 증가하며, 대형사고로 이어질 수 있기 때문에 적절한 시기에 시설물 점검 및 유지보수가 매우 중요하다. 우리나라의 경우 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법에 따라 국가주요시설물은 안전점검을 실시하고 있으며, 시설물통합정보관리시스템(Facility Management System; FMS)에 안전등급을 제공하고 있다. 본 연구에서는 FMS의 하천 시설물 안전등급 현황을 기반으로 시설물의 효과적인 생애주기관리를 위해 하천 시설물의 성능평가모델을 제안하였다. 성능평가모델은 하천 시설물의 사용연수에 따른 안전등급의 예측이 가능하며, 관리자 측면에서 예산투입 등의 의사결정 시 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.435-435
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• 2016

기후변화에 따라 강우 패턴이 변화하며, 집중호우 발생 빈도의 증가가 예상된다. 이로 인해 저수지 상류에서 유실된 토사는 저수지로 유입하여 정수 처리비용 증가, 1차생산성 감소, 어류폐사, 하천경관 악화 등 다양한 문제를 유발한다. 따라서 위와 같은 탁수 피해 저감을 위해 과학적인 모니터링과 예측, 저수지 운영과 관리기술 개발 등의 대응이 요구된다. 본 연구에서는 극한 탁수사상 발생시 대응 기술의 일환으로 저수지 탁수예측 모델의 신뢰도 향상을 위해, 기존 탁수예측 모형인 CE-QUAL-W2(이하 W2)의 탁수 예측 알고리즘을 개선하고 소양강댐 저수지에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 최근 W2모델 3.72 버전까지 출시되었으나, 모델은 단순 침강속도만 고려하여 저수지 밀도 특성을 반영하지 못하고, TSS 모의시 독립침강을 가정하여 응집 침강 및 장기탁수 예측에 취약한 한계점을 가지고 있다. 따라서, 과거 연구내용을 바탕으로 수온에 따른 점성계수 변화(Stoke's), 다중 부유 입자별 침강속도 고려 기능을 추가하였으며, 새롭게 점착성유사의 응집 침강을 고려할 수 있는 기능을 추가하여 모델을 개선하였다. 모델에 점착성 유사 모의 전략은 입자 크기 $63{\mu}m$를 기준으로 비점착성유사(NCS)와 점착성유사(CS)로 구분하고, 비점착성유사는 독립침강, 점착성 유사는 응집침강을 가정하였다. 응집 후 중간 입경의 추정은 Gailani et al(1991)의 식을 사용하였으며, 침강속도 계산 공식은 Hwang and Mehta(1989)식을 적용하였다. 수정된 모델은 소양강댐 운영이후 최대 탁수사상이 발생했던 2006년을 대상으로 기존 탁수해석 결과와 수정된 모델의 모의결과를 실측값과 비교 분석 하였다. Stoke's 식 적용시 기존의 모의결과 대비 AME 평균 23%, RMSE 평균 18%가 개선되는 것으로 나타났으며, Hwang and Metha식 적용시에 SS 모의값이 전반적으로 과소평가되는 것으로 나타났다. 또한, 실측 방류 탁수 농도와 모의값을 비교하여 평가 하였으며, 모의기간인 Julian Day 173~365(192일) 동안 모의 결과의 총 TSS 부하량은 실측값의 약 80%수준을 보였으며, TSS 방류 부하기준 Stoke's 식 적용시 기존 모의대비 오차가 1.3% 개선되는 것으로 나타났다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제6권1호
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• pp.129-152
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• 1996

본 연구는 다양한 변수에 따라 달라지는 환경산업의 경제성을 비교평가히는 모델을 개발한 것이다. 최근 환경산업으로 부각되고 있는 지역난방과 개별가스난방사업을 사례로 모델을 실증적으로 적용하여 시뮬레이션하였다. 열병합발전과 보조보일러 및 쓰레기 소각로로 구성된 지역난방시스템과 소각로와 개별 가스보일러로 구성된 개별난방시스템을 각각 최적화하고 최저비용을 구하여 비교한 것이다. 분석대상에 쓰레기소각로을 첨가함으로써 매립에서 소각으로 바뀌는 쓰레기정책을 반영하였으나 소각로 규모는 사전에 열공급과는 무관하게 결정되므로 다른 시스템과 연계하여 최적화 하지 않고 600톤/일의 규모로 정하여 분석하였다. 최적화하는 경우는 훨씬 규모가 줄어드는 것으로 나타났다. 국가경제적인 측면에서 다양한 난방방식에 따른 규모별, 열원별, 지역별(기후별), 사용연료별로 경제성과 환경성을 비교평가함으로써 변수의 변화에 따른 합리적인 난방방식 및 사용연료를 선택하도록 하였다. 환경배출량도 동시에 비교하였으나 시나리오 간에 크게 차이가 나지않아 비교에는 포함시키지 않았다. 이 모델은 난방사업 뿐만 아니라 갈등이 예상되는 다른 환경산업들을 평가하는데도 용이하게 활용될 수 있도록 GAUSS프로그램으로 개발되어 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.21-21
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• 2023

현재 구축되어있는 방재시설의 능력은 기후위기로 인해 수용가능한 극한강우량의 범위를 넘어서고 있어 대형화된 홍수로 인한 피해가 꾸준히 발생하고 있다. 이로 인해 잠재적 홍수로 인한 도시회복도 관리와 홍수로 수반되는 피해에 대한 복구의 중요도가 높아지고 있다. 회복도는 도시의 재해 취약성, 저항, 적응, 복구, 완화에 대한 능력을 포괄하는 개념으로써 최근 주목받고 있는 개념이지만 대부분의 연구는 주로 시설에 대한 회복도 평가가 이루어지고 있다 (Sen et al.,2021). 또한 재해 후 도시복구에 관한 연구는 다수 존재하지만 복구에 따른 지역의 회복도 변화와 라이프라인과 같은 주요 시설의 복구에 따른 회복도 차이를 고려한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 도시침수 발생 후 라이프라인을 고려한 도시복구 우선순위 산정모델을 개발하고 재해관리의 효율성 향상측면에서 도시의 기능적 회복도를 평가하였다. 이를 위해 라이프라인 중 도로 복구결과의 평가를 위하여 리스크 매트릭스 기법을 이용한 도로위험도평가를 수행하였으며 도시의 회복도를 측정하였다. 회복도를 크게 홍수로부터 도시가 받은 영향과 재해복구역량으로 구성하였으며 정량적인 평가를 위해 각각 손상함수와 재해재난목적예비비를 활용하여 산정하였다. 이후 복구우선순위를 산정하였으며 복구와 도시회복도와의 관계를 분석하기 위하여 재해연보 자료를 기초로 회귀분석을 통해 복구비용을 추정하였다 (유순영 등.,2014). 시범지역에 적용한 결과 시설 및 도로 복구에 따른 도시영향의 변화보다 복구비사용으로 인한 재해복구역량의 변화가 더욱 크다는 것을 확인하였다. 이는 재해재난목적예비비의 중요성이 크다는 것을 의미하며 향후 추가적인 인문학적, 법제적 요소가 회복도에 미치는 영향을 연구한다면 도시회복도 향상 및 도시복구에 관한 정책적 의사결정에 큰 도움이 될 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.470-478
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• 2016

화석연료 사용으로 인한 환경오염과 기후변화는 전 지구적인 환경 문제로 대두되고 있다. 또한 화석연료 고갈 및 경제적 취약성을 극복하기 위하여 태양광, 풍력 등 신재생에너지 자원 기반 에너지공급 시스템 구축이 많은 관심을 받고 있다. 이러한 신재생에너지 시스템은 자원의 낮은 공급안정성을 극복하기 위하여 다양한 자원을 이용한 독립 통합 에너지공급 시스템 설계 및 운전 전략이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 PV, Wind turbine, 화석연료 기반 발전 및 저장장치 등으로 구성된 독립 에너지공급 시스템을 설계하였다. 또한 최적화 모델을 이용하여 각 지역별 최적 전력생산 시스템의 구성요소를 규명하고 소요비용을 분석하였다. 제시된 모델 검증을 위하여 한국의 주거, 농업, 상업부문 등 주요 에너지수요 만족을 위한 설계문제를 해결하였다. 그 결과 주거부문의 경우 $0.37~$0.44/kWh, 농업부문의 경우 $0.15~$0.61/kWh, 상업부문의 경우 $0.12~$0.28/kWh의 단위전력 비용을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.103-103
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• 2016

최근 기후변화에 따른 집중호우로 도시홍수의 피해가 급격히 증가하고 있다. 특히 인구가 밀집하고 교통량이 많은 대도시의 경우 동일한 호우에 대하여 녹지나 농경지 등에 비해 그 피해가 더 심각하다. 일반적으로 홍수 피해의 직접원인은 외수로 인한 피해와 내수로 인한 피해로 크게 구분할 수 있다. 외수피해는 주로 소하천 및 지천의 범람, 제방의 붕괴 등으로 발생한 것이며 내수피해는 배수로, 하수도 및 펌프장의 내수배제능력 부족이 주된 원인이다. 따라서 도시홍수를 효과적으로 방어하기 위해서는 우선적으로 내배수시설의 성능개선이 선행되어야 할 필요가 있다. 이러한 내배수 시설의 성능 개선을 위해서는 현재 기 설치되어 있는 빗물펌프장의 설계 및 내배수 효율에 대한 성능평가가 필요하다. 하지만 현재 국내 펌프설계기준에는 빗물펌프장의 설계 및 운영에 대한 구체적인 성능 평가 방법이 제시되어 있지 않은 실정이다. 만약, 펌프 흡입수조 및 흡입파이프의 형상이 적절하게 설계되지 못한다면 물이 파이프 입구로 부드럽게 흡입되지 못하고 볼텍스 및 스월이 발생하게 된다. 이러한 볼텍스 및 스월은 펌프 입구 쪽으로 물 뿐 아니라 공기를 함께 흡입시킴으로써 펌프의 효율저하, 소음, 진동을 발생시키며 펌프 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 펌프를 설치하기 전 펌프 설치 후에 발생되는 펌프 흡입부 주변의 흐름특성 변화 및 흐름특성이 구조물에 미치는 영향 등을 고려하기 위하여 수리모형실험이 필요한데, 수리모형실험은 많은 시간과 비용이 들어가기 때문에 이를 대체할 수 있는 방안이 요구된다. 그런 이유로 최근에는 수리모형실험 대신 수치모의를 이용하는 경우가 많다. 수치모의의 결과는 수리실험의 결과와 비교, 검증을 거쳐 신뢰성을 얻는다. 본 연구에서는, 3차원 수치모형의 다양한 난류모델을 이용하여 흡입파이프로 물이 유입될 때 흡입부 내, 외의 수심 별 유속 변화를 분석하고, 그 결과를 이용하여 FLOW 3D 모형의 검증을 수행하였다.

• 환경생물
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• 제39권4호
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• pp.526-535
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• 2021

공간 샘플링은 공간모델링 연구에 활용되어 샘플링 비용을 줄이면서 모델링의 효율성을 높이는 역할을 한다. 농업분야에서는 기후변화 영향을 예측하고 평가하기 위한 고해상도 공간자료 기반 모델링에 대한 연구 수요가 빠르게 증가하고 있으며, 이에 따라 공간 샘플링의 필요성과 중요성이 증가하고 있다. 본 연구는 국내 농지 공간샘플링 연구를 통해 농업분야 기후변화연구의 공간자료 활용의 효율성을 제고하고자 하였다. 본 연구는 층화랜덤샘플링을 기반으로 하였으며, 1 km 해상도의 농지 공간격자자료 모집단(11,386개 격자)에 대해서 RCP 시나리오별(RCP 4.5/8.5) 연대별(2030/2050/2080년대) 공간샘플링을 설계하였다. 국내 농지는 기상 및 토양 특성에 따라 계층화 되었으며, 샘플링 효율 극대화를 위해 최적 층화 및 샘플 배정 최적화를 수행하였다. 최적화는 작물수량, 온실가스 배출량, 해충 분포 확률을 포함하는 16개 목표 변수에 대해 주어진 정밀도 제한 내에서 샘플 수를 최소화하는 방향으로 진행되었다. 샘플링의 정밀도와 정확도 평가는 각각 변동계수(CV)와 상대적 편향을 기반으로 하였다. 국내 농지 공간격자 모집단 계층화 및 샘플 배정 및 샘플 수 최적화 결과, 전체 농지는 5~21개 계층, 46~69개 샘플 수 수준에서 최적화되었다. 본 연구결과물들은 국내 농업시스템 대표 공간격자로써 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 기후변화 영향예측 공간모델링 연구들에 활용되어 샘플링 비용 및 계산 시간을 줄이면서도 모델의 효율성을 높이는 데에 기여할 수 있다.