• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.507-507
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• 2016

하천의 수온은 하천의 생태적 환경적인 시스템의 거동을 결정짓는 가장 중요한 요소이며, 특히 수생생물이나 하천 수질에 대해서는 중요한 제약요건으로 작용하게 된다. 특히, 냉수성 생물의 경우에는 수온의 변동이 치명적일 수 있으며 각종 수문환경 측면에서 악영향을 미치게 된다. 이러한 수온의 예측 및 모델링을 위하여 여러 가지 방법이 제시되고 있으나, 크게 회귀모형, 결정론적, 추계학적인 3가지 방법론으로 분류할 수 있다 (Cassie, 2006). 일반적으로 결정론적 방법은 지배방정식에 의거하여 하천 내에서의 다양한 열교환을 모의하며 복잡한 열평형을 모의하는데 적합하나 상대적으로 많은 자료를 요구하는 단점이 있다. 대조적으로 추계학적 방법의 경우에는 상대적으로 적은 인자를 통해서도 모의 가능한 장점이 있기 때문에 가용 자료가 부족할 경우에도 모의할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 캐나다 동북부 Quebec 지방의 Du Loup 지역의 소하천을 대상으로 하여 2011년부터 2014년 까지 수온을 측정하고 이를 결정론적/추계학적 방법론으로 통하여 모의하여 그 효율성을 고찰하고자 하였다. 이를 위하여 Hobo Pro thermograph (${\pm}0.2^{\circ}C$), Kipp & Zonen Pyranometer (${\pm}10uV/m^2$) 등을 설치하여 자료를 수집하였으며, 물리수문학적 수온모형인 CEQUEAU 모형과 추계학적 방법인 ARMAX 및 NARX 모형을 통하여 수온을 모의하였다. 모의 결과에 따라서, 저수지를 비롯한 불확정 요소가 존재할 경우에는 상대적으로 추계학적 모형이 안정적인 결과를 보여주는 것으로 나타났으며, 본 연구를 통하여 제시된 방법론은 향후 소하천 지역의 환경 및 수질 관련 분석에 유용한 자료로서 활용될 것으로 판단된다. 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.184-184
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• 2011

하천과 같은 생태계와 생물 서식지 들은 생물학적 요소와 무생물학적 요소간의 다양한 상호작용을 포함하는 복잡한 관계를 맺고 있다. CASiMiR 모델은 선정된 특정종의 서식지 적합도를 결정하기 위해 하천시스템의 수리학적 및 지형학적 특성을 사용하는 모듈형식의 조합으로 모의를 실시하는 프로그램으로 입력되는 자료로는 수심, 유량 등의 수리학적 자료와 하저구성물의 크기 토지피복의 종류 등의 지형학적 자료 등이 필요하다. 또한 어류의 서식지 적합도 지수를 제공하기 위해 선호도 함수를 사용하거나 Fuzzy 모형을 사용한다. 본 연구에서는 이러한 CASiMiR-Fish 모형을 이용해 피라미 종의 Fuzzy 함수로 수통 수위표 지점 상하류 3km 구간에 대한 어류 서식지 모의를 실시하였다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• v.23 no.1
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• pp.39-51
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• 2012

Cluster analysis has proven to be a useful tool for investigating the association structure among genes and samples in a microarray data set. We applied several cluster validation measures to evaluate the performance of clustering algorithms for analyzing microarray gene expression data, including hierarchical clustering, K-means, PAM, SOM and model-based clustering. The available validation measures fall into the three general categories of internal, stability and biological. The performance of clustering algorithms is evaluated using simulated and SRBCT microarray data. Our results from simulated data show that nearly every methods have good results with same result as the number of classes in the original data. For the SRBCT data the best choice for the number of clusters is less clear than the simulated data. It appeared that PAM, SOM, model-based method showed similar results to simulated data under Silhouette with of internal measure as well as PAM and model-based method under biological measure, while model-based clustering has the best value of stability measure.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.8 no.4
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• pp.12-20
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• 2003

This study presents a mathematical model for simulating the fate and transport of a reactive organic contaminant, TCE, degraded by cometabolism in dual-porosity soils during the installation of in situ biobarrier. To investigate the effect of dual-porosity on transport and biodegradation of organic hydrocarbons, a bimodal approach was incorporated into the model. Modified Monod kinetics and a microcolony concept were employed to represent the effects of biodegrading microbes on the transport and biodegradation of an organic contaminant. The effect of permeability reduction in biobarrier due to biomass accumulation on the flow field were examined in the simulation of a hypothetical field-scale in situ bioaugmentation. Simulation results indicate that the presence of the immobile region can decrease the bioavailability of biodegradable contaminants and that the placement of microbes and nutrients injection wells should be considered for an effective installation of biobarrier during in situ bioaugmentation scheme.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1770-1774
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• 2010

하구는 담수와 해수가 만나 넓은 갯벌과 기수역을 형성하여 각종 생물의 서식지이자 어류의 산란지로 이용되는 생태학적으로 중요한 지역이다. 특히 한강 하구는 국내 4 대강 가운데 유일하게 하구둑이 설치되어 있지 않아 조수의 출입이 자유롭고 민간인 접근이 통제되어 있어 자연적인 하천지형과 기수역 생태계가 비교적 잘 보전된 구역이다. 본 연구의 모의영역은 한강 하류부로 상류 경계단은 행주대교, 하류 경계단은 전류단 수위표가 위치한 경기도 연천군 전곡읍 전곡 사랑교 부근으로 설정하였다. 지형자료는 한국건설기술연구원에서 2009년 8월 홍수사상 전 후에 대해 측량한 자료를 사용하였다. 한강 하구역에 대한 지형 격자를 구성하기 위하여 RAMS 전후 처리기인 RAMS-GUI를 사용하였으며, 구성된 지형 격자의 절점 수는 2,354개, 요소 수는 2,145개로 삼각요소와 사각요소가 혼용되어 있다. 구성된 격자망을 이용하여 2차원 하상변동 해석 모형인 SED-2D 모의를 통해 홍수사상에 의한 한강 하구부의 하상변동을 살펴보았다. SED-2D 모형은 미국 육군 공변단의 WES와 미 연방 도로국이 연계하여 개발되어 현재 국내외 2차원 하천해석에서 가장 널리 사용되고 있는 모형 중 하나이다. 하상변동 해석모형인 SED-2D를 통해 모의된 하상 변동량을 실제 측량된 홍수 전 후의 지형자료와 비교함으로써 모형의 성능을 분석하였다. 분석결과 SED-2D 모형의 경우 침식에 의한 하상변동이 모의되지 않았지만, 전반적인 하상변동 경향을 살펴볼 수 있음을 알 수 있었다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.36 no.4 s.105
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• pp.434-446
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• 2003

The fate and transport of many trace metals, metalloids, and radionuclides in porous media is closely linked to the biogeochemical reactions that occur as a result of organic carbon being sequentially degraded by different microorganisms using a series of terminal electron acceptors. The spatial distribution of these biogeochemical reactions is affected by processes that are often unique and/or characteristic to a specific environment. Generic model formulations have been developed and applied to simulate the fate and transport of arsenic in two hydrologic settings, permanently flooded freshwater sediments, namely non-vegetated wetland sediments and vegetated wetland sediments. The key physical processes that have been considered are sedimentation, effects of roots on biogeochemistry, advective transport, and differences in mixing processes. Steady-state formulations were applied to the sedimentary environments. Results of numerical simulations show that these physical processes significantly affect the chemical profiles of different electron acceptors, their reduced species, and arsenate as well as arsenite that will result from the degradation of an organic carbon source in the sediments. Even though specific biological transformations are allowed to proceed only in zones where they are thermodynamically favorable, the results show that mixing as well as abiotic reactions can make the profiles of individual electron acceptors overlap and/or appear to reverse their expected order.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.5
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• pp.337-345
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• 2023

Monitoring river microplastics is a challenging task since it is a time-consuming and high-cost process. The use of a physical model to have a better understanding of river microplastics' behaviors can complement the challenging monitoring process. However, there have been very limited studies on modeling river microplastics. In this study, therefore, we evaluated the applicability of one commonly used river water quality model, i.e., the Water Quality Analysis Simulation Program (WASP), in simulating the microplastic concentration in the river environment. We simulated the microplastic concentration in the Anyangcheon stream using the WASP's biochemical oxygen demand (BOD) and suspended solid (SS) variables as possible surrogate variables for the microplastics. Simulation analyses indicate that the SS state variable performs better than the BOD state variable to mimic the observed concentrations of microplastics. This is because of the characteristics of each water quality parameter; the BOD variable, a biochemical indicator, is inappropriate for modeling the behaviors of microplastics, which have generally constant biochemical features. In contrast, the SS variable, which has similar physical behaviors, followed the observed patterns of the microplastic concentrations well. To build a more advanced and accurate model for simulating the microplastic concentration, comprehensive and long-term monitoring studies of the river microplastics under different environmental conditions are needed, and the unit of microplastic concentration should be carefully addressed before its modeling application.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.444-444
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• 2021

하천의 오염부하량 관리 계획은 지속적인 모니터링을 통한 자료 구축과 모형을 이용한 예측결과를 기반으로 수립된다. 하천의 모니터링과 예측 분석은 많은 예산과 인력 등이 필요하나, 정부의 담당 공무원 수는 극히 부족한 상황이 일반적이다. 이에 정부는 전문가에게 관련 용역을 의뢰하지만, 한국과 같이 지형이 복잡한 지역에서의 오염부하량 배출 특성은 각각 다르게 나타나기 때문에 많은 예산 소모가 발생 된다. 이를 개선하고자, 본 연구는 합성곱 신경망 (convolution neural network)과 수문학적 이미지 (hydrological image)를 이용하여 강우 발생시 BOD 및 총인의 부하량 예측 모형을 개발하였다. 합성곱 신경망의 입력자료는 일반적으로 RGB (red, green, bule) 사진을 이용하는데, 이를 그래도 오염부하량 예측에 활용하는 것은 경험적 모형의 전제(독립변수와 종속변수의 관계)를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 오염부하량이 수문학적 조건과 토지이용 등의 변수에 의해 결정된다는 인과관계를 만족시키고자 수문학적 속성이 내재된 수문학적 이미지를 합성곱 신경망의 훈련자료로 사용하였다. 수문학적 이미지는 임의의 유역에 대해 2차원 공간에서 무차원의 수문학적 속성을 갖는 grid의 집합으로 정의되는데, 여기서 각 grid의 수문학적 속성은 SCS 토양보존국(soil conservation service, SCS)에서 발표한 수문학적 토양피복형수 (curve number, CN)를 이용하여 산출한다. 합성곱 신경망의 구조는 2개의 Convolution Layer와 1개의 Pulling Layer가 5회 반복하는 구조로 설정하고, 1개의 Flatten Layer, 3개의 Dense Layer, 1개의 Batch Normalization Layer를 배열하고, 마지막으로 1개의 Dense Layer가 연결되는 구조로 설계하였다. 이와 함께, 각 층의 활성화 함수는 정규화 선형함수 (ReLu)로, 마지막 Dense Layer의 활성화 함수는 연속변수가 도출될 수 있도록 회귀모형에서 자주 사용되는 Linear 함수로 설정하였다. 연구의 대상지역은 경기도 가평군 조종천 유역으로 선정하였고, 연구기간은 2010년 1월 1일부터 2019년 12월 31일까지로, 2010년부터 2016년까지의 자료는 모형의 학습에, 2017년부터 2019년까지의 자료는 모형의 성능평가에 활용하였다. 모형의 예측 성능은 모형효율계수 (NSE), 평균제곱근오차(RMSE) 및 평균절대백분율오차(MAPE)를 이용하여 평가하였다. 그 결과, BOD 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 1031.1 kg/day, MAPE는 11.5%로 나타났으며, 총인 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 53.6 kg/day, MAPE는 17.9%로 나타나 본 연구의 모형은 우수(good)한 것으로 판단하였다. 이에, 본 연구의 모형은 일반 ANN 모형을 이용한 선행연구와는 달리 2차원 공간정보를 반영하여 오염부하량 모의가 가능했으며, 제한적인 입력자료를 이용하여 간편한 모델링이 가능하다는 장점을 나타냈다. 이를 통해 정부의 물관리 정책을 위한 의사결정 및 부족한 물관리 분야의 행정력에 도움이 될 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.131-131
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• 2018

하천의 생태계는 다양한 이화학적 및 생물학적 요인들에 의해 많은 영향을 받으며 그 중 수온은 수질 및 수생태계에 지대한 영향을 미치는 인자라고 할 수 있다. 하천의 수온은 인간의 활동과 도시화에 의해 인위적인 교란을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 수온변화의 원인 중 자연에서 취수한 물에 인위적으로 열에너지를 첨가하여 수온이 높은 상태에서 다시 자연으로 방류하여 문제가 되고 있는 온배수에 초점을 맞춰 분석을 시행하고자 한다. 온배수는 하류 하천의 수질 및 그곳에 서식하는 생물들의 서식처와 같은 다양한 수환경에 직접적으로 변화를 발생시킬 수 있다. 따라서 하천 생태계의 보호를 위한 방류수 수온의 관리를 위해서는 변화된 수온의 영향 범위를 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 실제 방류되는 온배수의 평균 수온과 기존 하천 수온의 온도차를 이용해 물질수지식과 3차원 모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 활용하여 방류수로 인한 하류 하천의 수온 변화를 모의하고자 하였다. 또한 적절한 수온의 관리를 위해 방류수 수온 및 유량의 인자를 변화시켜가면서 하류하천의 수온변화 모의를 실시하고자 하였다. 본 연구의 결과는 하류 하천에서 서식하는 생물들에 영향을 미치지 않는 방류수의 수온 기준을 제시하는데 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• Korean Journal of Social Welfare
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• v.69 no.3
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• pp.241-265
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• 2017

This study was conducted to propose anti-stigma strategies by verifying the social stigma on behavioral addiction under the premise that social stigma is a main obstacle to the treatment of addiction. A research model was constructed by applying the attribution affection theory and the modified attribution affection theory, which are very useful for explaining emotional and behavioral responses to the persons with mental illness. In other words, when attributing the causes of behavioral addiction to the personally controllable things such as personality, will and lifestyle, social distance can be increased by the mediate of anger. However, when attributing the causes of behavioral addiction to biological factors that can not be controlled by an individual, there can exist two pathway, one is the arising of helping behaviors by the mediate of sympathy (the attribution affection theory), and the other is the aggravation in the social distance due to rising fear (the modified attribution affection theory). In order to verify the research model, 383 adult subjects mainly in South Gyeongsang Province were randomly presented with the vignettes of gambling addiction and internet game addiction, and asked about the causes of the problems and their emotional, prejudicial, and behavioral responses to them. As a result, all pathway had statistically significant predictive effect. Therefore, in the case of attributing to personal causes, social distance increased by the mediate of anger. In the case of attributing to biological causes, both pathway had significant predictive effect, but the indirect effect of the pathway predictive of the helping behavior by the mediate of sympathy was greater. Researchers suggested that anti-stigma strategies, which emphasize that behavioral addiction is a mental health problem requiring treatment, are necessary.