• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.159-163
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• 2009

CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 기존 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전 후의 장 단기적인 물순환 변화 특성을 정량적으로 평가하고 물순환개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. CAT은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 형식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용 관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한 모든 입력 출력 자료를 Excel이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. CAT의 수문해석모듈로 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈을 개발하였다. 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, 하도추적을 위해 Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법 등의 해석법을 제공하였다. CAT의 수문모듈을 이용하여 설마천 유역을 단일노드 및 멀티노드로 개념화하여 모의하였으며, 모의결과를 관측유량과 비교한 결과, 두 경우 적절한 범위내의 결과임을 확인할 수 있었다. CAT의 안정적인 수문해석 기능을 바탕으로 향후 물순환개선시설 모듈과의 결합을 통해 장기 물순환 해석에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.121-121
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• 2011

도시유역 물순환 해석 모형(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool, CAT)은 기존의 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전/후의 장/단기적 물순환 변화특성을 정량적으로 평가하고 물순환 개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. 이 모형은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 링크-노드 방식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용/관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한, 모든 입/출력 자료를 엑셀이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. 특히 본 모형에서는 사용자의 목적에 맞는 다양한 물순환 개선시설(침투시설, 저류지, 습지, 빗물저장시설, 리사이클 및 외부급수 등)의 구현 및 모의가 가능하도록 개발하였다. CAT은 수자원의지속적확보기술개발사업(2008 ~ 2011)의 연구 성과로서 한국건설기술연구원에서 개발하였다. 2008년 말에 모형의 기본구조가 개발되었고, 2009년에는 세부 알고리즘인 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈과 사용자 편의시스템이 개발되었다. 2010년에는 우리나라 논의 특성을 반영한 논 유출 해석 모듈 및 저류지, 침투시설, 습지, 빗물이용시설 및 하천에서의 취수와 도수 등과 같은 물순환 개선시설을 평가할 수 있는 모듈을 추가하여 개발하였으며 2010년 3월에 도시유역 물순환 해석 모형 1.0 베타 버전을 출시하였다. 2010년 12월 에는 1.0 베타 버전에 침투해석모듈(Green&Ampt, Horton), 논에서의 개량물꼬 배수, 침투녹지(Bioretention) 및 차집관거 기능을 추가하였고, 기타 GUI의 업그레이드 및 추가를 통하여 1.5 베타 버전을 출시하였다. 현재까지 여러 자연유역과 신도시 개발지역에 대한 적용을 통하여 모형의 적용성을 평가하였다. 본 연구에서는 기존의 자연유역과 신도시 개발지역 외에 농업용 저수지와 논 관개지구가 위치한 유역을 대상으로 모형의 적용성을 평가하고자 하였다. 대상유역은 농업용수 지구이며 농업수리시설의 종류와 규모가 다양할 뿐만 아니라 농촌유역으로써의 대표성을 가지고 기존의 관측자료가 풍부한 점 등을 고려하여 경기도 평택의 이동유역을 선정하였다. 이동유역은 행정구역으로는 경기도 용인시 이동면, 남사면 일원이며 서쪽은 경기도 오산시, 남쪽은 평택시, 안성시 그리고, 북쪽은 용인시와 인접하고 있다. 이동유역 내 주요시설로서 유역면적 $94.4km^2$의 이동저수지와 상류에 용덕저수지($12.41km^2$)와 미산저수지($4.39km^2$), 노곡저수지($2.00km^2$)의 3개 저수지가 위치하며 2개의 유입하천(진위천, 송전천)에 의해 이동저수지로 유입된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1726-1730
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• 2007

본 연구에서는 왜곡된 물순환을 건전화시키기 위해 잠재적으로 좋지 않은 유역에 선정된 대안에 대한 효과분석을 HSPF 모형을 이용하여 정량적으로 수행하였다. 효과분석은 건기의 수량확보 측면(갈수량, 저수량)과 BOD 평균 및 총 오염부하량의 변화 측면에서 이루어졌다. 분석한 대안으로는 복개하천 복원, 하천수의 하수관거로 손실 방지, 기존 저수지의 운영개선, 하수처리수의 재이용, 지하철 역사에서 발생한 지하수의 유지용수로의 활용, 소규모 하수처리장 건설 등이 있다. 특히 최근 관심이 증대된 하수처리수 재이용은 수량측면에서는 우수한 결과를 보이나 수질 측면에서는 좋지 않은 결과를 보이므로 방류수의 수질에 따라 신중하게 검토되어야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.61-61
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• 2021

온도 성층화는 많은 저수지와 댐에서 흔히 발생하는 현상으로 호수나 저수지의 표면 온도가 바닥보다 상대적으로 높아 깊이에 따른 열 구배를 나타낸다. 이러한 온도 성층화 현상은 여름철과 같이 상부와 하부의 온도 차가 클수록 안정적이게 나타나며 이러한 층화 현상으로 수직 확산이 제어되어 수질에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 댐이나 호수 등 층화 현상이 심한 유체 내부 바닥에 물순환장치를 설치하여 외부로부터 공기를 끌어와 하부에서 공기를 분출하여 온도 성층을 약화시키기도 한다. 물순환 장치를 설비하면 수체의 혼합이 용이해지며 물질전달이 개선되어 수질이 향상된다. 국내의 경우 대청댐, 보령댐, 영주 댐 등 많은 국내 댐 내부에 물순환장치가 설비되어있다. 본 연구에서 댐의 물순환장치의 성능을 파악하기 위해 산기식 물순환 장비가 설치되어있는 영주댐을 연구 대상 지역으로 잡았다. 연구지역의 계절별 성층구조 및 특성을 조사하기 위해, 봄, 여름, 가을 영주댐에 방문하여 관측 자료를 취득하였으며 물순환 장치는 봄철의 경우만 가동하였다. 봄철의 물순환 장치 가동 전후 관측 데이터를 바탕으로 수치모형실험을 실행하여 관측 결과와 비교 및 검증하였다. 이를 바탕으로 여름, 가을에 물순환장치를 가동하였을 경우 댐 내부 수체의 혼합과정을 살펴보는 연구를 진행하였다. 본 연구는 CFD (Computational Fluid Dynamic) 시뮬레이션을 수행하기 위해 오픈 소스 소프트웨어 OpenFOAM(version 4.0)에서 열 전달이 포함되어있는 비압축성 VOF 솔버를 사용하였다. 본 솔버는 물과 공기를 동시에 나타낼 수 있으며 온도의 확산 방정식을 포함하고 있다. 또한 유동해석 수행 시 사용한 물순환장치의 효울은 실제 장치의 효율과 동일하다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. (1) 관측만으로 파악하기 어려운 수체의 혼합거동을 유동해석 자료를 통해 면밀히 살펴보고 (2) 봄철 물순환 장치가 작동하기 전후 자료를 바탕으로 여름 및 가을철 물순환장치 가동 전후 데이터를 유동해석 자료로 취득한다. (3) 또한 물순환장치 가동 전후 데이터를 통해 계절별 혼합 효율을 취득한다.

• Journal of Environmental Policy
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• v.13 no.3
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• pp.43-73
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• 2014

Cities in Korea have rapidly urbanized and they are not well prepared for natural disasters which have been increased by climate change. In particular, they often struggle with urban flooding. Recently, green infrastructure has been emphasized as a critical strategy for flood mitigation in developed countries due to its capability to infiltrate water into the ground, provide the ability to absorb and store rainfall, and contribute to mitigating floods. However, in Korea, green infrastructure planning only focuses on esthetic functions or accessibility, and does not think how other functions such as flood mitigation, can be effectively realized. Based on this, we address this critical gap by suggesting the new green infrastructure planning framework for improving urban water cycle and maximizing flood mitigation capacity. This framework includes flood vulnerability assessment for identifying flood risk area and deciding suitable locations for green infrastructure. We propose the use of the combination of frequency ratio model and GIS for flood vulnerability assessment. The framework also includes the selection process of green infrastructure practices under local conditions such as geography, flood experience and finance. Finally, we applied this planning framework to the case study area, namely YeonJe-gu an Nam-gu in Busan. We expect this framework will be incorporated into green infrastructure spatial planning to provide effective decision making process regarding location and design of green infrastructure.

• Journal of Life Science
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• v.26 no.12
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• pp.1415-1421
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• 2016

This study was worked to investigate the antioxidant activity and the blood circulation improvement effect of two Hibiscus syriacus extracts divided into fermented H. syriacus extract and non-fermented H. syriacus extract. As the results of in vitro experiment, both of fermented H. syriacus extract and non-fermented H. syriacus extract had the DPPH free radical scavenging effect and the high contents of polyphenol and flavonoid known as antioxidant components in dose-dependent manner. Six weeks female C57BL/6 mice were divide into four groups and fed high diets for 28 days. Also fermented H. syriacus extract and non-fermented H. syriacus extract was daily intraperitoneal administration for 28 days at 2 mg/kg of body weight of mice. In vivo C57BL/6 mice experiment of normal diet group (NOR), high-fat diet group (CON), high-fat diet plus fermented H. syriacus extract group (FHS) and high-fat diet plus non-fermented H. syriacus extract group (NFHS), each of total cholesterol, triglyceride and low density lipoprotein (LDL) was decreased in both of FHS and NFHS groups, meanwhile high density lipoprotein (HDL) was increased (p<0.01). Conclusion, the results confirmed that H. syriacus containing the high contents of the antioxidant activity components had the significant effects of blood circulation improvement.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.75-79
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• 2005

GSSHA(Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis) 모형은 미 공병단 연구개발센터(USACE ERDC; US Army Corps of Engineers Engineering Research and Development Center)체서 개발된 물리적인 개념의 공간 분포형(PBSD; Physically Based Spatially Distributed) 수문모형으로, CASC2D 모형(Ogden 와 Julien, 2002; Downer 등, 2002)을 개선, 확장한 모형이다. GSSHA 모형의 실행에는 Brigham Young 대학의 컴퓨터그래픽공학연구실에 의해 개발된 미 국방성 WMS(Watershed Modeling System) 인터페이스를 사용하며, 이를 통해 많은 입력과 출력조건을 가지는 분포형 모형의 복잡한 모의 과정을 효과적으로 처리할 수 있다. 본 연구에서는 GSSHA 모형을 이용하여 경안천 유역의 물순환 양상을 분석하였다. GSSHA 모형은 유역을 균일한 유한 차분 격자로 나누어 각각의 격자를 기본 단위로 모의한다. 모형의 주요 모의 모듈은 강우 분포, 융설, 차단, 침투, 증발산, 지표면 저류, 2차원 표면류 추적, 1차원 하도 추적, 불포화 층 모의, 2차원 포화 지하 대수층 흐름, 지표면 유사 침식, 하천 유사 추적 등이 포함된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.3
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• pp.224-235
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• 2019

Rapid urbanization poses three major problems in urban streams. The first problem is the reduction of soil wetting from rainfall as the impervious area increases. Decrease in soil wetting causes serious distortion in the water cycle of urban streams. The second problem is the increase of non-point sources pollutants by urban land use, and the third problem is the combined sewer overflows in the old city center. Increased non-point sources pollutants and combined sewer overflows are associated with water cycle distortion, which increases water pollution in urban streams. In this study, EPA SWMM was constructed for the Busan Oncheon-stream watershed in order to suggest solutions for these three problems, and the bio-retention cells installation project was planned by benchmarking the actual projects in New York City. Water cycle improvement and reduction of non-point sources pollutants and combined sewer overflows for each project scenario were analyzed together with required budgets.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.38 no.6
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• pp.299-308
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• 2016

Seoul metropolitan has established a vision as 'Healthy water-cycle city' to resolve urban water-environmental deterioration. And it established administrative structure to expand Low Impact Development (LID) facilities to recover aggravated water-cycle and water-environment. Therefore, various LID facilities are constructed and operated, however, benefit analytic plans for systematic valuation are insufficient. In this study, to analyze economic, environmental and social benefits of LID facilities, contents for benefit analysis were selected and categorized as water, energy, air quality and climate changes. As a result of quantification and valuation to the beneficial effects, LID facilities showed the total benefit as 1,191~3,292 won/yr. Characteristics of benefit distribution by analysis contents were various reflecting functional characteristics of each LID facility (Water: 30~90%, Energy: 4~44%, Air quality: <1~2%, Climate change: 5~22%). As a result of Triple Bottom Line analysis, economic benefit showed the greatest portion as 75~90%. As further studies, suggested benefit assessment plans for each LID facility should be applied to inter-connected LID systems on complex-scaled area, and synergy effects by various LID systems would be evaluated such as prevention of heat island and flood disasters.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1640-1644
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• 2007

본 연구에서는 안양천 유역에 대해 왜곡된 물순환을 건전화시키기 위한 유역통합관리 계획을 수립하였다. 대안의 효과분석은 HSPF 모형을 사용하였으며 평가지수는 건천화 방지와 수질개선 효과 요소로 구성되며 각각은 유역통합관리 6단계 결과를 모두 사용할 수 있도록 복합계획법과 지속가능성 개념(압력-상태-반응)을 활용하여 개발되었다. 특히 수량과 수질에 대한 가중치는 유역주민의 의견을 반영하기 위해 실험선택법으로 정량화하여 유역의 속성별로 달리 적용하였다. 대안은 평가지수에 따라 세 등급(Good, Acceptable, Poor)으로 나누어 제시하였다.