• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.217-225
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• 2023

본 연구에서는 금강 장동지구를 대상으로 홍수완충공간을 오프라인 저류지로 조성하여 운영하는 경우에 대해 홍수위 저감 효과를 1차원 부정류 수치모의를 통해 분석하였다. 특히 오프라인 저류지의 횡월류 위어 높이와 폭 (길이)의 변화에 따른 수위변화의 민감도를 분석하여 홍수관리시설 (제방) 설계에 필요한 정보를 정량적으로 제공하였다. 첨두 홍수량 및 홍수위를 기준으로 오프라인 저류지의 홍수조절효과를 분석한 결과, 공간적으로는 홍수완충공간 조성 예정지와 하류구간에서 홍수조절효과가 확인되었으며, 특히 하류에서 가장 큰 홍수저감 효과가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 횡월류 위어의 설계 조건별로는 50년 빈도 홍수위 기준의 월류고와 125 m의 횡월류 위어 폭 (길이)을 고려한 조건에서 가장 큰 홍수저감 효과가 나타났다. 오프라인 저류지 조성으로 최대홍수량 도달 시간이 지연되는 효과 또한 부정류 모의를 통해 제시하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.97-106
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• 2023

본 연구에서는 태풍 힌남노에 의해 발생한 홍수로 인해 초래된 포항 신광천 및 냉천 하도의 지형 변화를 분석하였다. 항공사진 및 드론 영상을 이용하여 과거로부터 최근까지 하도의 평면적 변화를 분석한 결과 1960년대 이래로 하폭이 점차 감소였으나 홍수 이후 하폭이 다시 증가한 것으로 나타났다. 드론 및 현장 조사를 통한 홍수 전후의 단면 변화를 보면 만곡부 내측에 다량의 토사가 퇴적되었고 외측에서는 하안 침식이 발생하였다. 오어저수지의 자료와 빈도홍수량을 이용하여 홍수 전 단면을 기초로 HEC-RAS를 이용하여 산정한 홍수위는 실제 관찰된 수위에 비해 크게 낮았는데, 이는 홍수로 인한 단면 변화가 반영되지 않은데 기인한 것으로 판단된다. 본 연구의 결과를 고려할 때 중소하천의 홍수위 산정 시 토사 운반으로 인한 단면 변화를 고려하는 것이 중요하며 홍수 직후의 지형학적 변화를 조사하는 것이 필요하다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.587-598
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• 2023

지하수의 라돈 함량이 높은 것으로 알려진 연구지역 지하수의 라돈 함량분포와 시기별 함량변화를 파악하기 위하여 10개 지하수공과 1개 하천수를 대상으로 2개월 간격으로 12회에 걸쳐서 라돈 함량 분석과 DTW(Depth to water table)를 측정하였다. 연구지역 중앙에 위치한 지하수의 라돈 함량은 37.0~2,675.2 Bq/L로 높았으나 연구지역 외곽에서는 10.6~37.9 Bq/L로 낮았다. 연구지역 중앙에 위치한 지하수의 라돈 함량이 높은 것은 옥천층군을 관입한 화강반암과 이에 따른 파쇄대가 발달하였기 때문으로 해석된다. 연구지역 외곽에 위치한 지하수의 라돈 함량이 낮은 것은 화강반암 관입부로부터 떨어진 옥천층군에 위치하고 있기 때문으로 해석된다. 연구지역 중앙에 위치한 지하수의 라돈 함량 변화가 크게 일어나는 것은 연구지역 중앙이 저지대일 뿐만 아니라 계절별 지하수위 변화가 크게 일어나며 이로 인해 천부의 저 함량 라돈 지하수가 고 함량 라돈 지하수에 유입되기 때문으로 보인다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.627-638
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• 2023

본 연구에서는 김천부항댐이 위치한 감천유역을 대상으로 댐운영에 따른 하류하천 유량의 공간적인 변동성을 평가하고자 하였다. 특히, 다목적댐의 주요기능인 치수적인 측면에서의 홍수저감과 이수적인 측면에서의 갈수기 유량확보 효과를 정량적으로 분석하였다. 대상유역에 대하여 SWAT-K 모델링을 수행하여, 댐 하류하천의 4개 수위관측지점 관측유량과 모의유량을 비교한 결과, R²와 NSE 모두 0.75 이상의 적합도를 확보하였다. 댐의 홍수저감효과의 공간적 분석을 위해 연최대 홍수량을 중심으로 분석한 결과, 4개 지점에서의 홍수저감율은 8.5~25.0%로 나타났다. 갈수기 유량확보 효과에 대해서는 유황곡선을 중심으로 평가하였으며, 특히 평균갈수량의 경우에는 33~198%의 유량증가가 이루어짐을 알 수 있었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_3호
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• pp.1747-1761
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• 2023

습지는 일년 중 일정기간 물에 잠겨있거나 젖어있는 땅을 의미한다. 습지는 생물다양성 유지와 환경오염물질을 정화하는 역할을 수행하고 있다. 습지의 경계와 면적 변화에 대한 정량적인 자료를 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 Sentinel-1 장기적인 수체 탐지 결과를 활용하여 습지의 시간에 따른 지형 변화를 매핑하고자 한다. 이를 위하여 운곡 습지와 연안 습지를 연결하는 인천강 하구 습지를 연구지역으로 설정하였다. 또한 2014년 10월 부터 2023년 3월 사이의 Sentinel-1 상향궤도 영상 196장을 수집하여 장기적인 면적 변화를 분석하였다. 픽셀-빈도기법을 적용하여 2020년을 기점으로 지형 변화를 산출하였을 때에 수위구간 2-3 m, 1-2 m, 0-1 m 그리고 0 m 이하 구간에서 각각 +0.0195, 0.0016, 0.0075 그리고 0.0163 km²의 면적 증가를 확인할 수 있었다. 이와 같은 사실에 따라 해당 지역에서의 습지 복원 사업은 유효한 것으로 판단된다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제9권6호
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• pp.93-98
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• 2023

벼농사에서 물 관리는 매우 중요한 작업이다. 벼의 생육 초기에는 잡초 발생을 억제하기 위하여 물을 깊이 대고, 모내기 후 뿌리가 활착하면 줄기 생성을 촉진하기 위해 물을 얕게 대며, 쌀알이 맺힐 수 없는 줄기가 생성되는 시기에는 물을 뗀다. 물 공급 상황은 논 위치, 농수로, 토양, 기상 등 다양한 요소에 영향을 받기 때문에 농민은 수시로 논을 방문하여 수위를 확인하고 물의 유출입을 통제한다. 경작하는 논이 원격지에 분산되어 있다면 이러한 노력은 더욱 증가한다. 자동 물 관리 시스템은 노동력을 절감하여 생산성 향상에 기여할 수 있는 방안으로 고려되고 있다. 그러나 2022년 국내 벼 생산으로 인한 순수익은 평균 32만원/10a 정도이다. 따라서 높은 단가의 고사양 장치를 적용하거나 공사를 추진하여 관련 인프라를 구축하는 것은 현실적으로 어렵다. 본 연구는 추가적인 기반공사 없이 국내 농업 인프라에 통합될 수 있는 물꼬 개발에 중점을 두었으며 세 가지 주요 분야에서 연구를 수행하여 사물인터넷 기반 물꼬를 구현하였다. 첫째, 기존의 농업용 관수 파이프에 빠르고 쉽게 설치할 수 있는 물꼬를 설계하였다. 둘째, 저전력 통신 기능을 갖춘 Cat M1 통신 모뎀과 아두이노 나노 보드를 연결하고 전원을 공급하는 전자회로를 제작하였다. 셋째, 클라우드 기반 플랫폼을 이용하여 서버와 데이터베이스 환경을 구축하고 사용자가 접근할 수 있는 웹 페이지를 제작하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.562-575
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• 2023

새만금 호의 수질 개선을 위하여 국가에서 해수 유통을 증가시킴에 따라 해수 유통 빈도 증가로 인한 새만금 호 내 염분과 저층수 교환 변화를 알아보기 위하여, EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모델을 이용하였다. 갑문 개폐 횟수를 하루 1회에서 2회로 증가했을 때, 새만금 호 내부 수위는 최대 약 0.7 m 상승하였다. 염분은 서측 방조제 근방에서 2.12 psu 증가하였으며, 담수 유입 부근에서는 1.18 psu 감소하였다. 입자추적을 이용하여 저층수 교환 정도 분석한 결과, 수심 5m 이하 입자 잔류율은 Case 2(1일 2회 개방)에서 Case 1(1일 1회 개방)에 비해 2.52% 감소한 것으로 나타났다. 이는 수문 개폐 횟수를 증가시켰을 때, 저층수 교환이 더 활발해 질 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 해수 유통 증가에 따른 염분 및 저층수 교환 증가로 새만금 호의 수질 개선이 될 수 있다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.735-747
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• 2023

최근 기후변화로 인한 극한홍수 피해가 급증하고 있어 기존의 홍수관리시설만으로는 홍수피해에 제대로 대응하기 어려운 상황에 직면하고 있다. 이에 본 연구는 이러한 문제에 대처하기 위해 홍수 관리의 자연성 기반 접근 방법 중 하나인 제방 후퇴 및 이설의 효과를 분석하였다. 이를 위해 1차원 수치모델 HEC-RAS를 사용하여 100년 빈도 홍수에 대한 홍수위 및 유속 변화 그리고 최대 홍수위 발생 시점에 대해 분석하였다. 식생 조성 등의 자연성기반 홍수완충공간의 조성 환경 특성을 고려한 조도계수의 선택은 홍수위 변화 분석 결과에 민감하기 때문에 엄격한 기준과 과학적 근거를 기반으로 하였다. 분석결과, 자연기반해법의 홍수완충공간 조성에 따른 홍수위 저감 효과는 상류 구간에서 더 크게 나타났으며, 최대 30 cm의 홍수위가 저감되었다. 일부 홍수터 확장구간에서는 국부적으로 홍수위가 상승하는 현상이 나타나며, 유속 변화는 확장된 통수단면적의 비율에 따라 다양하게 나타났다. 이를 통해 제방 후퇴와 홍수터 확장은 홍수 관리의 효과적인 대안으로 고려될 수 있을 것으로 기대되며, 홍수위 변화, 유속 변화 및 최고 수위 발생 시점에 대한 종합적인 설계가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국유기농업학회지
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• 제31권4호
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• pp.413-426
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• 2023

본 연구는 친환경 벼 재배지에서 왕우렁이의 생태계 유출을 예방하며 논잡초 제거를 위하여 안전하게 사용할 수 있는 방법 개발을 위하여 2021년부터 2023년까지 3년 동안 연구하였다. 전남 남부지역에서 벼를 심은 후 논에 넣은 왕우렁이 치패는 7월 중순경 성패가 되어 산란을 시작한다. 이 개체는 물이 마르지 않은 배수로에서 월동할 수 있지만, 7월 중순 이후 부화한 개체는 월동할 수 있을 만큼 성장하지 못한다. 배수로에서 월동한 왕우렁이의 크기는 각고 2.5 cm 이상이었다. 입수구에 그물망을 설치하면 왕우렁이 유입을 95% 차단할 수 있었고, 배수구에 개량물꼬와 그물망 설치로 유출차단효과는 99%였다. 중간물떼기와 수확 전 논 건조할 때 동력논배토기로 물길을 만들었다. 물길에 유인되어 수거한 왕우렁이는 59.5%이었고, 물길조성과 왕우렁이 수거작업은 130분이 소요되었다. 이러한 결과를 바탕으로 논에서 왕우렁이 안전사용을 위한 시기별 논 관리요령을 제시하였다. 이앙 전(4월 하순~5월 하순)에는 논둑정비, 입수구 물꼬차단망과 배수구 개량물꼬 설치, 월동 왕우렁이 방제, 이앙기(5월 하순~6월 상순)는 논둑에서 30 cm 안쪽으로 30일묘 이앙, 이앙 5일 후 치패 1.2 kg/10a 투입, 중간물떼기(7월 상중순)에는 물길 조성하여 왕우렁이 수거, 재배 후기(7월 하순~9월 중순) 수위 조절, 물길 조성하여 왕우렁이 수거 또는 유기농업자재 활용 방제, 수확 후(10월 중순~4월 중순)에는 논 깊이갈기 및 건조관리이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권spc1호
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• pp.1059-1069
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• 2023

댐붕괴흐름은 댐이 갑자기 붕괴하여 제어가 어려운 상태의 고속흐름이 방출되는 현상이다. 이 연구에서는 3차원의 댐붕괴흐름을 모의하기 위해 OpenFOAM을 사용하여 층류 및 난류 모델을 적용하고 그 결과를 비교하였다. 난류 모의를 위해 레이놀즈 평균 나비에-스토크스 (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 모델, 구체적으로 k-ε 모델을 사용하였다. 수리모형실험과 함께 수정된 다층 블록 장애물 시나리오를 대상으로 두 가지 모델을 평가하였다. 두 모델 모두 댐붕괴흐름을 효과적으로 재현하였으며, 난류 모델은 흐름의 변동성을 감소시키는 역할을 보여줬다. 그러나 난류 모델에서의 과도한 에너지소산은 수위를 과소 평가하게 하는 것으로 나타났다. 수치기법 및 격자 해상도를 개선하여 적용한 결과 흐름재현성이 향상되었는데 이는 특히 구조물 근처의 난류흐름에서 두드러졌다. 모델 안정성의 경우 난류모델의 사용여부보다는 수치기법 및 격자 해상도의 개선에 더 크게 영향을 받았다. k-ε 모델에 내재된 시간평균처리의 특성은 불연속성과 불안정성이 두드러진 댐붕괴흐름을 재현하는 데 한계가 있음을 나타냈다. RANS 모델을 포함한 난류모의는 방대한 계산자원이 필요하지만, 층류 모델과 비교하여 성능 향상이 제한적이었다. 댐붕괴흐름을 정확히 재현하기 위해 LES (Large Eddy Simulation) 및 DNS (Direct Numerical Simulation)과 같은 고급 난류 모델의 사용이 권장되며, 이를 위해서는 미세한 공간 및 시간 스케일의 구성이 필수적이다. 이 연구를 통해 댐붕괴흐름을 모의할 때 기본적으로 사용할 수 있는 주요 접근법과 적용가능성을 측정하였으며, 구조물 근처에서 난류흐름에 대한 정확한 표현의 중요성을 강조할 수 있었다.