• 한국토양비료학회지
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• 제38권2호
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• pp.66-71
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• 2005

경사지 밭 토양에서 강우에 의해 소실된 토양의 소유역내 유입형태를 파악하기 위해, 강우에 따른 토양유실 양상을 파악하고 강우 사상별로 물 유출과 토양유실량을 관측하고 분석하였다. 2개년의 작물재배기간 중 토양 유실이 발생했을 때의 강우특성은 연평균강우량 (879.6 mm)의 80%정도가 7, 8월에 집중되었으며, 81.1인 연평균 강우인자 $EI_{30}$도 7, 8월에 제일 큰 값 65.3을 보였다. 유출량은 강우양상과 옥수수 파종시기 등의 차이에 따라 전체 유출량은 2002년이, 최대유출량은 2003년이 많은 양상으로, 토양유실은 유출량이 최대인 2003년이 $49.3kg\;ha^{-1}$가 많았다. 유출율은 평균적으로 지면 피복이 많지 않은 작물생육 초기에는 높았다가 작물생육 중 후기로 진행되어 가면서 감소하는 경향이었다. 강우사상별 물 유출에 따른 토양 유실량은 물 유출량이 많아질수록 토양 유실량도 증가하는 경향으로 직선 관계를 나타냈고, 토양유실이 발생할 수 있는 최소조건을 고려했을 때 강우사상별 토양 유실이 발생할 수 있는 최소 물 유출량은 약 $2.3Mg\;ha^{-1}$이고 토양 유실에 대한 토양의 임계저항은 0.51 Pa이었다. 이상의 결과를 종합하면, 옥수수를 재배하는 경사가 17%인 밭에서 강우에 의한 물 유출량이 $2.3Mg\;ha^{-1}$이면 토양이 받는 압력은 0.51 Pa 정도로 이 수치 이상일 때는 수계로 유입되는 토양 유실이 발생한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1179-1183
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• 2005

본 연구에서는 신뢰성 있는 해안지역의 지하수개발량 평가를 위하여 기존의 물수지 분석에서 누락되었던 성분인 해안지하수유출량을 Darcy의 식과 수치모형(DUSWIM)을 이용하여 산정하였다. 연구대상지역은 전라북도 부안군 부동지구의 여섯 개 소유역이다. Darcy의 식을 이용한 해안지하수유출량산정을 위하여 각 지구별로 해안으로부터의 거리 1km, 2km, 3km에 대한 동수경사를 산정하였으며 각각의 동수경사에 대한 유출량을 평균하여 평균 일유출량과 평균 년유출량을 산정하였다. 수치모형(DUSWIM)을 이용한 해안지하수유출량 산정을 위하여 부동지구내 6개의 소유역을 대상으로 해석모형을 구성하고 대상유역내의 대수층을 충적층과 암반층으로 구분하여 토양물성치를 적용하여 정상상태해석을 수행하였다. 산정결과, 시험유역의 해안지하수 유출량은 수치모형(DUSWIM)을 이용한 결과가 Darcy의 식을 이용한 결과에 비하여 다소 크게 나타났다. 산정된 지하수해안유출량은 유역내의 강수량대비 각각 5.05, $5.56\%$에 해당하는 양으로 이를 유역내의 해안선길이당 유출량으로 환산하면 Darcy의 식을 이용한 경우는 $0.76m^3/day/m$이고 수치모형을 이용한 경우는 $0.84m^3/day/m$이다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.519-526
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• 2000

강수량 변동에 따른 사면 내의 지하수유동과 사면의 안정성 변화를 동시에 분석.평가하기 위하여 하나의 완전 연동된 수리지질역학적 모델을 제시하였다. 이 모델은 변형성 지질매체 내에서의 지하수유동을 설명하는 일련의 지배식들과 Galerkin 유한요소법에 기초하여 개발되었다. 1990년부터 1999년까지의 서울지역의 건기 (1월) 및 우기 (8월) 강수량 하에 있는 토양 사면에 대해 개발된 모델을 적용하여 일련의 수치실험을 실시하였다. 수치실험의 결과는 강수량이 증가함에 따라 사면의 수리역학적 안정성이 전반적으로 악화됨을 보여준다. 즉 강수량이 증가할수록 공극수압이 증가하고 지하수면이 상승한다. 그 결과 불포화대가 축소되고 삼출면이 팽창되며 사면의 전단부를 따라 지하수유동속도가 증가하게 된다. 동시에 강수량이 증가할수록 사면 전단부를 향해 전반적인 변위량이 증가한다. 그 결과 안전율이 1 이하인 불안전한 지역이 사면 전단부에서 사면 상부 쪽으로 전파.팽창되며 그 두께도 증가한다. 수치실험의 결과는 또한 사면의 표면에서는 전단파괴와 더불어 인장파괴도 발생할 수 있음을 보여준다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제9권1호
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• pp.1-11
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• 2004

다공성 매질내의 거품(foam)은 가스상의 이동성을 감소시키는 특성을 가진다. 이러한 성질은 석유산업에서 중력으로 인한 유체유동을 방지하거나 산(acid)을 이용하여 유정(wellbore) 근처 유체투과율이 낮은 지층을 처리하는데도 사용될 뿐만 아니라, 지하 대수층의 오염물 회수율을 높이는 데도 사용된다. 최근의 연구결과를 통하여 다공성 매질 내 거품의 유동은 유동영역(flow regime)에 의하여 크게 영향을 받는다는 사실을 규명하였다. 이 논문은 실험자료와 수치해석기법을 이용하여, 지하 오염물질 정화를 위한 거품 유동분할 작업의 타당성에 관한 연구이다. 두 종류의 유체 투과율(k=9.1과 30.4 darcy)을 가지고 실험한 결과, 대수층 조건과 비슷한 실험환경에서도 정상상태의 거품은 유동영역에 따라 다른 성질을 보인다는 사실을 알 수 있었다. 거품의 질이 낮은 영역(low-quality regime)에 있는 거품은 shear thinning 거동을 보이며 고질영역(high-quality regime)에 있는 거품은 Newtonian 거동과 유사하였다. 이상의 실험 결과를 유체투과율이 서로 다른 두 지층에 대하여 거품의 유동분할을 예측하기 위하여 간단한 수치해석 모델을 개발하였다. 수치해석의 결과로부터 고질영역에 있는 거품은 유동분할 양상을 보였지만 저질영역에 있는 거품은 그렇지 않았다. 민감도 분석의 결과 고질영역에서의 유동분할은 각 지층들의 한계 모세관압, 즉 거품이 생성되고 유지되기 위한 최소 모세관압에 의해 좌우된다는 사실을 확인하였다.

• 한국측량학회지
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• 제29권4호
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• pp.381-392
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• 2011

본 연구는 하천 유역에 대한 수문분석의 대표적인 요소인 유출량과 오염부하량을 추정하는데 있어서 기존의 수문학적 모델링 방법과는 달리 GIS분석기법을 적용하였다. 분석을 위한 기본 자료로는 토양도, 토지이용도, 수계도, 강수량 등의 유역형태 및 기상학적 특성을 정량화한 지리정보자료와 수치표고모형과 같은 지형 자료를 이용하였다. 토양, 토지 이용 인자에 대한 기준값으로는 미국토양보존국(SCS)에서 제시하고 있는 토양 분류 기준 및 유출곡선지수(CN)와 환경부에서 제시하고 있는 토양의 기대평균농도(EMC)를 적용하였다. 고흥군 고읍천 유역의 2010년 7월~8윌의 9개 강우사상에 대하여 유출량 및 오염부하량의 추정값과 실측값을 비교한 결과, 유출량은 평균 3.86%의 차이를 갖으며, 오염부하량은 평균 5.67%의 차이를 갖는 것으로 분석되었다. 그러나 각 강우사상별 분석결과 추정 유출량은 강우량이 적을수록 그 오차가 매우 커지며, 추정 오염부하량은 강우량 및 계절의 변화에 따라 오차량에 차이가 있는 것으로 분석되었다. 향후 우리나라의 토양 및 토지이용에 적합한 배수 분류기준과 지역별 특성을 고려한 기대평균농도가 제시된다면 보다 정확한 유출량 및 오염부하량의 추정이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.345-354
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• 2005

국내 산지사면에서의 토양수분의 시공간적 분포를 파악하기 위한 동축 다중체계의 TDR (Time Domain Reflectometry)을 설마천 유역의 범륜사 사면에 구축하고 토양수분 집중 모니터링을 실시하였다. 대상사면을 정밀 측량하여 정밀 수치지형모형(Digital Elevation Model)을 구축하고 흐름분배알고리즘에 적용하여 측정지점을 선정하였고 역 측량을 통한 효율적인 측정 체계를 구축하였다. 2003년 11월중의 380시간 동안의 집중 모니터링을 통한 토양수분 자료를 확보하였다. 확보된 토양수분자료는 대상사면의 지형분석을 통해 구분된 상부, 중부, 하부사면의 변화특성을 보여주고 있다. 물리적 수문 모형의 구성과정에서 중요한 의미를 부여하는 토양수분 실측치와의 유의성을 논의하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권5호
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• pp.674-683
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• 2010

본 연구에서는 폐광산 주변 농경지 용도의 경작 적합성을 판단하고자 토양의 위해성을 정량적으로 측정할 수 있는 과학적 방법인 한국, 미국 및 영국의 위해성평가를 이용하였다. 예비위해성평가를 통하여 선택한 DM, MG 및 KS광산을 위해성평가 대상 지역으로 선택하여 토양 및 농작물 시료를 채취하였다. 이후 토양과 농작물 시료 중 중금속 분석을 통하여 위해성 평가 및 농경지 적합성 판단을 위한 변수를 확보하였다. 토양 중 중금속 분석결과, 환경부 보고서에 수록된 수치보다 토양 중 중금속의 함량이 낮은 것을 확인하였으며, 대상 광산지역 모두에서 토양 중 Cd의 함량이 토양 환경보전법의 1 지역 토양오염우려기준을 초과하고 있는 것을 확인 할 수 있었다. S3와 S6지역은 As함량이 각각 1 지역의 대책기준과 우려기준을 초과하였다. 농작물 내 중금속 농도는 작물의 중금속 한계 농도를 근거로 DM광산주변에서 재배되고 있는 고추, 콩, 옥수수에서 Zn의 경우에만 오염식물의 범위로 판단되었으며, 이 외의 중금속 함량은 Kabata-pendias and Pendias의 일반적으로 오염되지 않은 식물의 배경농도 범위에 비교하여 안전한 수준을 보였다. 위해성평가 결과에 따르면 한국과 미국의 위해 성평가 모델의 경우, MG광산과 KS광산에서 농작물 내 Pb에 의한 인체 위해성이 나타날 것으로 예상되었고, 영국의 모델에서는 조사 전 지역에서 농작물의 Pb에 의한 독성이 나타날 것으로 예상되었다. 이 후 위해성평가 모델을 통한 토양 중 중금속의 오염기준을 한국의 정화목표치과 영국의 토양지침값으로 도출하고, 현재 토양 중 중금속 농도와 비교하였다. 그 결과 현재 토양 중 중금속의 농도가 영국의 토양지침값을 초과하여 MG광산, DM광산 및 KS광산지역에서 농경지 용도로 토지를 사용하는 데 문제가 있을 것으로 판단되었고, 오염물질에 대한 대책이 필요함을 알 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.103-109
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• 2008

사면에서의 강우는 경사와 토양의 물리적 성질에 따라 침투와 유출이 분리되게 되는데, 사면 해석에서는 강우가 모두 침투된다는 가정 하에 분석이 이루어져 지하수위가 과대 산정되는 경향이 있다. 따라서 본 연구에서는 서울지점의 강우분석에 이어 해석적 침투모형 중 적용성이 뛰어난 NRCS 모형과 Horton 모형을 이용하여 토양형에 따른 침투량과 유출량을 분리시킨 후, 토양을 분석하였다. 사면의 경사는 국내 설계기준에 의해 많이 적용되는 경사에 대한 단면을 구성하였으며, 산정된 침투량을 바탕으로 경사보정을 한 후 수치해석을 통해 침투거동 및 지하수위양상에 대해 분석하였다. 분석 결과에서 토양형이 D형에서 A형으로 갈수록 지하수위 변화양상이 크게 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1734-1738
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• 2010

최근 이상 기후에 따른 유역 환경의 변화가 크게 눈에 띄고 있다. 또한, 댐건설이나 하도 준설 등 인위적인 요인에 의해 유역 및 하천의 유사 거동이 크게 변화하고 있다. 그러나, 하도 관리의 기본 자료인 하천 유역의 유사 발생량에 대해서는 체계적인 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 분포형 수문 모형을 이용하여 체계적이고 합리적으로 비유사량을 산정하기 위한 연구이다. 대상 유역으로는 낙동강 주요 지류 중 하나이며, 영주댐이 건설될 계획인 내성천으로 선정하였으며, 이용하는 모형은 대상유역의 토양 특성, 토지이용과 관리 상태를 고려하는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 선정하였다. 먼저, GIS와 연계된 SWAT 모형을 적용하기 위하여 수치 고도자료, 토양도와 토지이용도를 구축하고, 내성천 유역의 기상 및 우량 관측소를 고려하여 일강수자료, 일 최대/최소 기온을 포함한 기후자료를 입력하였다. 그리고, 대상 유역에 위치한 수문관측소와 수질 관측소를 고려하여 소유역으로 세분화한 후 토양특성과 토지이용에 따른 모의를 실시하였다. SWAT 모형을 이용한 비유사량 산정에서 문제가 되는 것은 식생 피복 상태와 토양 침식성 인자인 것으로 나타났다. 또한, 산정된 비유사량은 내성천의 하천 유사량 측정 자료에서 산정한 비유사량과 비교하였다. 그 결과 SWAT 모형은 유사량 실측 자료에서 산정된 비유사량보다 상당히 큰 값을 산정하였다. 그러나, 보다 체계적인 입력 자료가 축적된다면, SWAT 모형을 이용하여 합리적인 비유사량 산정이 가능할 것으로 보인다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2009

지하수 유동 수치 모사 프로그램 (FEFLOW 5.1)을 이용하여 수평 방사형 집수정 취수에 따른 강변여과 지역의 지하수 유동을 분석하였다. 양수량, 대수층 두께, 취수정과 하천 사이의 이격거리, 하천 바닥의 투수 능력(Conductance)등의 조건 변화에 따른 집수정 인접 대수층의 수위강하가 계산되었다. 이들 조건 변화에 따라 지하수위 강하는 뚜렷한 변화를 보여주었다. 민감도 분석 결과, 대수층의 두께와 취수정과 하천 사이의 이격거리가 하천 바닥의 수리 전도에 비해 지하수위 강하에 더 민감하게 영향을 주는 것으로 평가되었다. 이러한 결과는 수평 방사형 집수정을 통한 강변여과 취수 가능지역을 선정하고 그 개발량을 추정할 때, 충적 대수층의 두께와 분포 특성이 중요한 요소임을 시사한다. 또한 FEFLOW의 1차원 선형 불연속 특징 요소를 활용한 수치 모사는 효과적으로 수평 방사형 집수정의 정량 평가와 강변여과 현장의 개발 가능량 추정을 할 수 있는 도구임이 밝혀졌다.