• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2022

토양수분과 유출 간 관계를 정량화하는 것은 수문 기작 및 유출 발생 과정의 이해를 위한 중요한 정보를 제공한다. 특히, 유출과정의 특성화는 수문 사상에 따른 불포화대 내 토양수 및 토사 손실 제어와 산사태 및 비점오염원 발생 예측을 위해 필수적이다. 유출과정과 관련된 비선형성과 복잡성을 확인하기 위해 토양수분과 유출 사이의 이력 거동이 조사되었다. 특히, 수문 과정 내 이력 현상 구체화를 위해 정성적인 시각적 분류 및 정량적 평가를 위한 이력 지수들이 개발되었다. 정성적인 시각적 분류는 시간에 따라 시계 및 반시계방향으로 다중 루프 형상을 나누는 방식으로 진행되었고, 정량적 평가의 경우 이력 고리(Hysteretic loop) 내 상승 고리(Rising limb)와 하강 고리(Falling limb)의 차이를 기준으로 한 지수로 이력 현상을 특성화하였다. 이전에 제안된 방법론들은 연구자의 판단이 들어가기 때문에 보편적이지 않고 이력 현상을 개발된 지수에 맞춤에 따라 자료 손실이 나타나는 한계가 존재한다. 자료의 손실 없이 불포화대 내 발생 가능한 대표 이력 현상을 자동으로 추출하기 위해 적합한 비지도 학습기반 기계학습 방법론의 제안이 필요하다. 우리 연구에서는 국내 산지 사면에서 강우 사상 동안 다중 깊이(10, 30, 60cm)로 56개의 토양수분 측정지점에서 확보된 토양수분 시계열 자료와 산지 사면 내 위어를 통해 확보된 유출 시계열 자료를 사용하였다. 먼저, 기존에 분류 방법을 기반으로 계절 및 공간특성에 따라 지배적으로 발생하는 토양수분-유출 간 이력 현상을 특성화하였다. 다음으로, 토양수분-유출 간 이력 패턴을 자료 손실 없이 형상화하여 자동으로 데이터베이스화하는 알고리즘을 개발하였다. 마지막으로, 비지도 학습방법을 이용하여 데이터베이스화된 실제 발현 이력 현상 내 확률분포를 최대한 가깝게 추정하는 은닉층을 반복적인 재구성 학습을 통해 구현함으로써 대표 이력 현상 패턴을 추출하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권4호
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• pp.273-278
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• 2008

이 연구는 Tempe 압력셀에서 1-단계 유출법을 이용하여 불포화수리전도도 추정모형인 van Genchten 모형과 Campbell 모형을 비교하고자 수행하였다. 토양 코아(컬럼)는 서울대학교 농업생명과학대학 부속 사과 과수원에 위치한 송정통 (the fine loamy, mesic family of Typic Hapludults) 의 Ap1, B1, C 층에서 채취하였다. 각 층위의 컬럼들에 대해 포화수리전도도를 측정하고 Tempe 압력셀에서 수분보유곡선을 측정한 후 최소좌승법으로 모형의 변수를 도출하였다. 수분보유곡선에서 모형과 측정치는 잘 적합하였고 포화근처에서 Campbell 모형의 적합도가 van Genchten 모형보다 약간 더 좋았다. Campbell 모형의 불포화수리전도도가 van Genchten 모형보다 높게 추정되었으며 1-단계 유출법의 불포화수리전도도는 C층에서 van Genchten 모형과 잘 적합하였고 Ap1층, B1층에서는 두 모형의 중간에서 van Genchten에 약간 더 가까웠다. 따라서 불포화수리전도도 측정범위-10~-75kPa에서 van Genuchten 모형이 실측치와 더 적합하다 할 수 있었고, 포화근처에서는 수분보유곡선과의 적합도가 Campbell 모형이 더 높은 것으로 보아 상대적으로 수리전도도함수의 정확도가 높을 것으로 추측할 수 있었다.

• 대한지하수환경학회지
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• 제7권1호
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• pp.24-31
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• 2000

현장 pneumatic test를 통해 유기화합물로 오염된 불포화 토양의 투기계수와 압력 및 산소의 영향반경을 평가하였다. 대상지역은 약 3미터의 조립질로 구성된 얕은 불포화대로 공기 주입/추출시 압력이 매우 빠르게 정류상태에 도달하였다. 본 연구에서는 측정된 압력 및 산소농도 변화를 이용하여 Theis(1935)와 Hantush(1960) 방법으로 해석하였다. 연구지역의 투기계수는 1.64$\times$$10^{-7}$~5.66$\times$$10^{-6}$ $\textrm{cm}^2$로 추정되었다. 현장시험으로 추정된 투기계수와 영향반경은 SVE 또는 bioventing 시스템의 설계시 중요한 결정인자로 활용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권6호
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• pp.583-592
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• 2020

본 연구는 오염부지의 불포화대 내 오염물질의 농도가 지하수면에 유입되는 경로에서 토양유출수 농도의 변화를 연구하였다. 침투율의 범위를 통계적으로 분석하는 방식의 연구방법으로 위해성평가 대상 오염물질 13종을 대상으로 지하수 유입농도 감소의 경향성을 살펴보았다. 벤젠, 에틸벤젠, 톨루엔, 크실렌의 경우에는 낮은 토양분배계수값과 생분해로 인해서 시간이 지날수록 낮은 지하수 유입농도를 보이는 것으로 파악하였다. 생분해지수 및 침투율의 불확실성을 통계적으로 표현한 결과, 상대농도에서는 불확실성이 그다지 크게 나타나지 않았기 때문에 그 경향을 계산된 토양유출수 평균값으로 나타낼 수 있었다. 중금속의 경우는 지연계수가 상대적으로 크기 때문에 오염원에서의 토양유출수 농도가 수십년 동안에도 감소하지 않는 것으로 나타났다. 또한 청주 지역 현장 부지의 연간 침투율을 계산하여 현장특이적 침투율값으로 활용할 경우, 계산된 오염물질의 토양 유출수 농도를 시계열로 표현하여 국내 평균 침투율에 의한 상대농도 대표값과 비교하였다. 마지막으로 파이썬(Python) 프로그래밍 언어로 구성한 코드를 부록에 수록하여 타 연구자들이 오염원 고갈에 의한 용존 농도 감소를 계산하는데 활용할 수 있도록 하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제11권4호
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• pp.48-56
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• 2006

여러 개의 층으로 구성된 토양층에서 연속주입 추적자시험을 수행하여, 불포화대와 포화대 구간에서의 수리분산특성 차이를 추적자의 농도이력곡선, 시간에 따른 농도변화 및 농도변화율, 그리고 거리에 따른 농도비 분석을 통해 비교 연구하였다. 연속주입 추적자시험에 의하면, 약 160시간이 경과된 후에 불포화대와 포화대에서 Rhodamine WT 최대농도의 차이는 약 $13{\sim}15$배 정도에 달하였고, 시험시간 대 추적자 농도증가율의 차이는 약 10배 정도로 나타났다. 또한 시간에 따른 추적자 농도이력곡선의 변화와 농도변화율이 불포화대에 비하여 포화대에서 크게 나타났다. 주입공에서의 이격거리에 따른 추적자의 농도비는 포화대 구간에서 더 빠르게 선형적으로 감소하였으며, 그 이후에 농도비가 2배 이하로 완만해 지는데 걸린 시간은 포화대 구간이 더 길었다. 이러한 차이들은 여러 개의 층서로 구성된 토양층의 포화대에서는 지하수가 존재하며, 또한 매질의 불균질성이 크고 투수성이 다양하기 때문에, 비교적 균질한 층서를 이루는 불포화대에 비하여 추적자 용액의 농도는 낮고, 추적자의 확산이 느리게 진행되어진데서 기인하였다. 그리고 포화대 구간에서의 유효공극율은 $10.19{\sim}10.50%$, 종분산지수는 $0.80{\sim}l.98m$, 횡분산지수는 $0.02{\sim}0.04m$의 범위로 산정되었으며, 실내주상시험의 종분산지수와 비교할 때 12배 이상의 규모종속효과가 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권2호
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• pp.194-199
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• 2010

퇴비 등의 유기물 시용은 화학적, 생물적 토양 특성을 변화시킬 수 있으나 그 성분함량과 시용량에 따라 다를 수 있다. 고추 주산지인 경북 영양의 미사질 양토에서 퇴비 0, 30, 60 Mg $ha^{-1}$를 시용하였을 때 토양의 미생물상의 변화를 인지질지방산 분석을 통해 분석하였다. 퇴비 시용량 30과 60 Mg $ha^{-1}$ 을 무처리와 각각 비교하였을 때 세균, 사상균, 균근균 지표지방산의 양은 유의성있는 증가를 보였으며 사상균/세균의 지방산 비와 불포화/포화지방산의 비도 각각 증가하였다. 그러나, 퇴비 시용량의 증가는 그람$^-$/그람$^+$ 세균 지방산의 비는 증가시켰으나 불포화/포화지방산의 비는 감소시켰다. 퇴비는 토양의 화학성과 미생물 군락을 부분적으로 증가시킬 수 있으나, 퇴비량의 증가는 미생물 군락의 구조만을 변화시킬 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제40권5호
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• pp.551-561
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• 2007

본 연구는 토양오염의 공간적 확산 및 거동을 이해하기 위한 측정방법을 고찰하고, 토양공극수 채취와 해석에 관한 사례연구이다. 이를 위해서 석유계 탄화수소로 오염된 대표적인 국내 유류오염부지 토양내 PAH류(Polycyclic aromatic hydrocarbons)의 오염 확산과 거동을 정량하기 위한 심도별 토양공극수의 추출장치를 구성하고, 불포화층과 포화층의 토양수를 분석하여 오염물질의 거동을 해석하였다. 토양공극수 추출장치는 공극수 추출용 압력펌프와 토양공극수 추출부로 구성되고, 토양수분장력과 추출압력을 동시에 측정하며 심도별로 토양공극수를 채취하도록 구성하였다. PAH류 오염물질은 추출압력과 시간에 따른 주변 토양공극수의 유입에 의한 희석에 의해서 농도가 낮아졌다. 특히, 추출 심도에 따라 토양의 산화환원전위의 영향에 의해 불포화층의 산화환경에서 포화층의 환원환경보다 자연저감정도가 높았다. 따라서 토양수분장력의 세기에 따라 강한 토양수분장력의 모세관수와 약한 장력의 중력수에 해당하는 토양공극수를 추출함으로써 토양공극수의 평형과 비평형정도를 해석할 수 있다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.727-740
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• 2018

불포화대 매질은 지하수면 상부층으로서 지하수에 의해 포화되어 있지 않거나 불연속적으로 포화되어 있는 층으로 정의된다. 불포화대의 특성은 토양층 하부로부터 지하수면까지 유동하는 오염물질의 저감에 영향을 미친다. 최근 지하수오염도 평가에서는 불포화대 매질의 이방성 및 불균질성을 고려하지 않고 투수성을 나타내는 가중치를 주는 문제점이 있다. 지질학적 매질들은 다양한 범위의 투수성을 갖는다. 표준화된 입도를 대상으로 투수성을 나타내는 가중치로 오염취약도 작성에 적용한다면 불포화대 지질특성을 고려하여 작성한 오염취약도보다 과대하게 작성될 것이다. 본 연구에서는 이방성의 불균질 불포화대의 투수특성을 알아보기 위하여 복수의 불포화층을 고려한 실내 칼럼실험을 실시하였으며, 이를 바탕으로 현장 시추자료에서 얻어진 불포화대 매질의 특성에 의한 평균 투수계수로 환산하여 기존의 불포화대의 가중치를 적용한 지하수오염취약도와 불포화대 매질특성을 고려한 지하수오염취약도를 비교한 결과 불포화대 매질특성을 고려한 지하수오염취약도가 현장의 수질 측정결과와 잘 일치한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권Spc호
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• pp.8-13
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• 2009

심층토 내에서의 흐름과 이동과정을 포함하는 연구와 관리 측면에서 수학모델에 대한 관심도가 점점 증가하고 있다. 로제타는 토성이나 용적밀도 자료와 같은 대체 토양자료로부터 불포화수리특성에 대한 자료를 추정하는 프로그램이다. 이와 같은 형태의 모델은 애초 기본 토양자료를 수리특성자료로 전환하기 시작한 이래 대체 측정수단으로서 PTF라 불리워졌다. 이러한 기능은 유사-실험모델을 사용하여 예측한 자료를 근간으로 하여 직간접적으로 토양수분을 추정할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.471-471
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• 2015

토양내의 수분흐름을 이해하는 것은 토양수분의 시공간적 분포변화와 유출기작을 규명하는데 매우 중요하다. 본 연구에서는 설마천유역의 작은 사면에서의 장력측정 시스템을 구축하여, 3차원의 흐름방향에 대해 잠재적 흐름구배를 평가하고자 하였다. 또한 흐름구배를 평가하기 위한 일반적 산술적 계산방법인 평균적 흐름구배와 측정시스템의 구조적 영향 및 흐름구배의 공간적 평가 기준을 고려한 계산방법론을 개발하여 비교 평하였다. 3차원의 흐름방향은 사면의 지표경사를 기준으로 x, y, z축을 기준으로 하여, 각 축 방향에 해당하는 흐름구배 값과 흐름방향을 각각 계산하였다. 그 결과, 강우사상에 따른 토양내의 장력변화는 매우 민감하게 변화하였으며, 이에 따른 각 흐름구배 값과 흐름방향의 반응이 빠르게 반응을 하였다. 특히, 습윤, 건조기간동안의 흐름구배의 발달 및 방향이 바뀌는 천이되는 상태인 흐름 굽힘 현상(flow Bending)을 확인하였다.