• KIEAE Journal
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• 제14권3호
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• pp.65-70
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• 2014

The thermal environment in a small city rapidly deteriorates due to the urbanization and overpopulation. It is important to understand and predict the thermal environment in a city area. The thermal environment is highly affected by the solar radiation and temperature distributions changing over time periodically. To predict the thermal environment precisely, the solar radiation calculation including radiation strength, incidence angle, and thermal radiation between building surface and ground should be considered. In this study, the computational domain includes various artificial structures such as building, ground, asphalt, brick and grass. To consider the solar radiation, the unsteady state numerical calculation is performed from sun rise to mid-day (2:00pm). The numerical methods consist of solar load and one dimensional heat conduction through the boundaries to reduce the computational load and improve the flexibility of the calculation.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1615-1619
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• 2010

토양수분은 토양입자에 포함되어 있는 물을 의미하는 것으로 지표면과 대기간의 에너지 균형과 물 순환을 조절하는데 중요한 요소이다. 본 연구에서는 토양수분 산정을 위하여 2003년 1월부터 2008년 12월까지의 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 위성관측 자료로부터 획득한 정규식생지수(NDVI: Normalized Difference Vegetation Index)자료와 지표면 온도자료, 우리나라 76개소 기상관측소 중에 자료의 보유기간이 30년 이하인 관측소와 섬 지역들을 제외한 57개 지점의 강수량, 토양온도 자료 및 우리나라 전역에 대한 토지피복, 유효토심자료를 이용하여 데이터 마이닝(Data Mining) 기법의 하나인 CART(Classification And Regression Tree) 기법을 이용하여 토양수분을 산정하였다. 먼저 신뢰성 높은 토양수분 관측 자료를 가진 용담댐 유역의 6개 지점에 대하여 토양수분을 산정하여 적용 가능성을 분석하였다. 3개 지점의 토양수분 관측치는 토양수분 산정 모형 수립에 사용하였으며 검증에 사용된 1개 지점의 토양수분의 관측치와 추정치 간의 상관계수를 확인한 결과 전체적인 토양수분의 거동을 잘 나타내고 있어 토양수분 추정 모형의 적용가능성을 확인하였다. 이를 이용하여 용담댐 유역의 토양수분 분포와 우리나라 전역에 대한 토양수분 분포도를 추정하였다. 신뢰할 수 있는 지상관측 토양수분 관측치가 다양한 지상조건에 대하여 존재하지 않는 한계가 있음에도 불구하고 제시된 토양수분산정 방법은 제한된 가용자료를 사용한 우리나라 전역의 토양수분 산정에 있어 합리적인 접근법이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.459-459
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• 2022

물수지의 불균형으로 발생되는 가뭄은 장기간에 걸쳐 넓은 규모로 발생되는 자연재해로서, 농업 및 산업에 직접 피해와 다양한 상품에 대한 공급 부족으로 인한 가격 상승 등의 간접 피해를 야기하는 재해이다. 이러한 가뭄을 정량적으로 평가하기 위하여 기상 요인(강수, 기온), 농업 요인(식생), 수문 요인(증발산, 토양수분) 등과 같은 설명 변수를 기초로 하는 많은 가뭄지수들이 개발되어 왔다. 대표적인 가뭄지수에는 Standardized Precipitation Index (SPI), Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), Palmer Drought Severity Index (PDSI), Soil Water Deficit Index (SWDI), Vegetation condition index (VCI), Temperature Condition Index (TCI), Vegetation Health Index (VHI), Scaled Drought Condition Index (SDCI), Integrated Crop Drought Index (ICDI) 등이 있다. 본 연구는 최근 개발된 통합작물가뭄지수(ICDI)를 통해 미국 옥수수의 약 90%를 생산하는 농업지역인 미국 콘벨트의 가뭄 특성을 분석하고자 한다. ICDI는 기상 요인(강우량 및 지표면 온도), 수문학적 요인(잠재 증발산 및 토양수분), 식생 요인(강화식생지수(Enhanced Vegetation Index, EVI))의 조합을 통해 지표면의 건조·습윤 상태 및 식생의 건강 상태를 설명하는 가뭄지수이다. 2004년부터 2019년까지 주요 콘벨트 지역인 일리노이, 인디애나, 아이오와를 대상으로 가뭄분석을 실시하였으며, 옥수수 수확량 아노말리와의 상관성을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.198-198
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• 2022

최근 도시화에 따른 토지 피복 변화와 열섬현상 등의 원인으로 상승하는 도시의 기온이 식물 계절에 미치는 영향에 관한 연구들이 다수 진행되고 있다. 본 연구는 수도권인 서울과 경기도 지역을 대상으로 도시 내 열섬현상으로 인한 기온 상승과 도시 지역 내 식생 생장기간 변화의 관계성을 분석하였다. 식물계절 모니터링에 사용한 개량식생지수(Enhanced Vegetation Index, EVI)는 Google Earth Engine (GEE)에서 제공하는 30 m 해상도의 2000-2021년 NASA-USGS Landsat 위성(TM5, ETM+7, OLI8)의 지표면 반사율(surface reflectance, SR) 자료에서 도출하여 생장기간 산정에 사용하였다. 또한 PRISM (Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model)을 각 기상관측지점의 일별 지상 기온 자료에 적용하여 30 m 해상도로 생성한 격자형 지표면 온도의 공간적 패턴을 분석하였다. 연구 지역 내 도시화 정도(magnitude)를 도심으로부터의 거리와 환경부 토지피복도 및 인구 밀도를 종합하여 특정하였고, 최종적으로 기후변화 및 도시화 정도와 생장기간 변화의 특징을 분석하였다. 비선형 로지스틱 회귀를 사용하여 EVI 데이터를 종합하여 분석한 결과, 수도권 지역에서 전반적으로 식물계절 개엽일(Start of Season)은 앞당겨지며 낙엽일(End of Season, EOS)은 늦춰져 생장기간(Length of Growing Season, LOS)이 길어짐을 발견하였다.

• Spatial Information Research
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• 제11권4호
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• pp.509-518
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• 2003

토양의 포장은 도시의 기후나 홍수 그리고 수질오염 등에 영향을 미친다. 토양의 포장률이 높아질수록 건물과 도로의 열 저장능력이 커져 대기의 온도가 상승하며, 유출수가 증가하여 집중호우시 홍수를 유발한다. 아울러 비점오염의 부하량이 늘어나서 수질오염을 가중시킨다. 이와 같이 도시의 생태, 재해 그리고 오염에 영향을 미치는 토양의 포장현황을 파악하고 모니터링하는 것은 매우 중요하다. 그러나 도시지역의 토양포장 상태는 복잡하며, 이를 조사하는데 시간과 비용이 많이 소요되기 때문에 자료를 얻기가 매우 어려운 실정이다. 이와 같은 문제인식 하에서, 이 연구에서는 효과적으로 불투수지표면을 조사하는 방법의 하나로서 인공위성영상자료를 이용하는 방법을 모색하였다. 이 연구에서는 실제로 IKONOS 영상을 이용하여 안양시의 불투수지표면(不透水地表面)의 현황을 조사 분석하고, 이 방법의 유용성과 한계를 살펴보았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1016-1020
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• 2010

본 연구는 충북 청주시에 위치한 무심천 주변을 대상으로 하천이 도시 주변 열 환경에 미치는 영향에 대해 원격탐사(Remote Sensing; RS)기법을 이용하여 분석하였다. 열 환경 특성 분석 순서는 먼저 Landsat 5 TM 위성영상의 열적외 밴드를 이용하여 대상지역의 표면 온도(Land Surface Temperature; LST)를 추출하였다. 다음으로 추출된 LST를 이용하여 무심천을 중심으로 주변의 공업단지와 주거지, 산림 지역의 지표면 온도 분포를 비교 분석하여 하천이 주변의 열 환경에 미치는 영향을 정량화하였다. 또한 공간적 특성 분석을 위해 등온선을 작성하여 하천 주변 열 환경을 파악하였다. 그 결과 온도분포에 따른 열 이동의 크기와 방향을 확인할 수 있었고 열 분포의 공간분포는 공업지>주거지>하천>산림 순으로 나타나 토지이용특성에 따른 열 분포의 경향을 파악할 수 있었다.

• 대한공간정보학회지
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• 제4권1호
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• pp.31-41
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• 1996

도시의 발달에 따른 환경변화를 분석하는 것은 앞으로의 개발계획 수립시 중요한 지표가 된다. 본 연구에서는 Landsat TM자료를 이용하여 최근 10년간 광주시의 토지피복변화를 분석하므로서 도시개발의 확산 추세를 정량화하고 그 특징을 추출하며, 지표면 온도 분석을 통한 영향 평가를 실시하고자 하였다. 토지피복변화의 분석결과 약 3%의 도시지역 증가가 이루어졌으며, 이러한 확산의 대부분이 기존 농경지역에서 진행되었고 논에 비닐하우스 단지가 많이 들어서는 영농형태의 변화를 알 수 있었다. 또한 새로이 광주시에 편입된 광산구의 집중개발 현상을 확인할 수 있었다. 지표면 은도 분석결과 온도가 토지피복종류와 밀접한 관계를 갖고 있으며, 도시확산에 따른 온도변화를 추정해본 결과 여름에 약 $0.3^{\circ}C$의 상승효과를 가져 왔음을 알 수 있었다. 이러한 분석을 통하여 인공위성 자료를 이용한 환경변화 분석의 효율성을 입증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.89-98
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• 2018

위성자료는 광범위한 지역의 변동성을 관측하기에 매우 유리하다는 특성 때문에 최근 기후변화로 인한 자연재해 등의 연구에서 각광받고 있다. 하지만 위성자료에도 여전히 시 공간적인 해상도의 한계가 있으며, 이를 극복하기 위해 다양한 센서의 융합이나 1차 산출물들을 조합하는 방법을 사용한다. 본 연구에서는 천리안 위성의 GOCI와 MI에서 관측되는 자료를 융합함으로써 500 m 공간 해상도의 지표면 온도 자료를 생산하였고, 정규 식생지수와 함께 사용하여 TVDI를 산정하였다. 산정된 TVDI를 통해 한반도의 토양수분 상태를 모니터링 하고자 하였으며, 이를 비교하기 위해 ASCAT 지표 토양수분 자료를 통해 산정된 SSMI와 비교하였다. 그 결과 천리안 TVDI와 SSMI가 대한민국 전역에서 비슷한 공간 분포를 나타냈으며, 천리안 위성을 활용하여 토양수분을 관측할 수 있는 가능성을 제시하였다. 따라서 본 연구에서 산정 된 한반도의 TVDI가 고해상도의 토양수분을 산정하는 기반이 될 수 있고, 이를 통해 천리안 위성의 활용 범위가 보다 확장되어 다양한 연구의 기반이 될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.296-296
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• 2008

국내 절토비탈면은 이상 기후 및 건설공사의 증대로 인해 증가하고 있는 추세이며 장마철 및 태풍으로 인해 비탈면의 붕괴로 많은 인명 및 재산피해가 발생되고 있는 실정이다. 국내에서 사용되고 있는 기존의 비탈면의 설계기준은 암반의 불연속면에 대한 조사를 실시하고는 있지만 주로 암반의 굴착난이도를 토층, 리핑암, 발파암으로 구분하여 각각의 비탈면 절취경사를 결정하여 사용하는 방법을 사용하였으며 이러한 기준은 단순히 암석의 강도를 기준으로 설정되어 있으므로 암석의 공학적 특성 즉, 암반내 불연속면 방향성, 연속성, 충진물질, 마찰각, 풍화속도 등의 영향으로 공용후 비탈면 구배의 재조정 및 보강이 빈번하다. 국내외 절토비탈면의 설계기준은 각 기관별로 산재되어 있었으며 비탈면에 대한 설계 및 시공 등에 관한 기준은 도로와 철도 설계기준에 일부 반영되어 있을 뿐 항만, 댐, 택지조성 등 기타 시설 설계기준에는 비탈면에 대한 기준이 마련되어 있지 않아 표준적인 비탈면 설계기준 및 유지관리지침이 등이 필요하였다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 2004년부터 2006까지 한국시설안전공단, 한국도로공사, 대한주택공사가 협동으로 연구한 건설공사 비탈면 설계 시공 및 유지관리에 관한 연구의 결과로 2006년도에 "건설공사 비탈면 설계기준"이 수립되었다. 이 설계기준은 건설공사에서의 기존 상이한 기준들을 정리하고 동일화하는 작업을 수행하였으며 지반의 조사에서부터 대책공까지를 막나하여 정리하였다. 그러나 최근에 급격한 기후변화로 인한 비탈면붕괴 빈번함에 따라 과거 적용되어 왔던 이들 기준을 적용하는 경우, 특히 상부 토층 및 풍화암 구간에서 많은 설계안전율을 만족하지 못해 많은 보강을 수반해야 하는 문제가 발생되고 있어 그 원인에 대한 분석을 수행하고자 하였다. 2006년도 정리된 기준은 과거에 적용하여 온 유기시의 안전율 조건을 Fs > 1.1~1.2을 적용하였던 것을 Fs > 1.2로 통일하였으며 지하수위 조건은 지표면에 위치하도록 하였다. 지하수위 조건은 풍화암 및 토층의 경우, 과거 지표면에 -3m를 적용한 시기가 있었으나 지표면에 지하수위를 적용하는 것이 일반적인 해석방법이다. 이러한 결과의 원인을 검토해 보면 다음과 같다. 첫째, 풍화암 및 토층에 적용되어 온 지반강도 정수가 과거 적용한 값보다 최근에는 작아지는 경향을 보이고 있다. 둘째, 지하수위 적용문제로 현재 지표면에 지하수위를 두어 안전율을 감소시키는 문제로 이는 최근 들어 많은 연구기관에서 강우시 간극수압의 증가에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 침투수 해석은 현행 기준에도 강우의 침투를 고려한 해석을 실시하는 경우 FS > 1.3 적용하는 것으로 되어 있으나 대부분의 해석에서는 적용이 되지 못하고 있는 실정이다. 셋째, 안전율이 과거에 주로 적용된 Fs > 1.1에서 Fs > 1.2로 상향 조정되어 우기시의 설계안전율 만족시키지 못하는 문제이다. 그러므로 이러한 문제점을 개선하기 위한 검토가 필요하며 장기적으로 이에 대한 합리적인 기준을 개정하는 작업이 추후에 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제15권4호
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• pp.65-77
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• 2012

본 연구에서는 부산의 지난 25년간 장기적 토지피복변화를 조사하고, 이어서 지표면 온도와 기온자료를 이용해서 열섬포텐셜을 평가하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1975년부터 2000년까지 지난 25년 동안 부산의 도시면적은 2.5배 이상 증가하였다. 이처럼 단기간에 도시의 포장면적이 빠르게 증가한 것은 다른 나라에서는 유례를 찾아보기 어려운 우리나라 독특한 현상으로 판단된다. 이러한 과정을 통해서 도시열섬현상이 심화되었을 것이라는 것을 추정할 수 있었다. 지표면 피복에 따른 지표면 온도를 분석한 결과 도시화 지역과 산림지역의 온도가 현저히 차이가 나타났다. 특히 여름철에는 공단지역에서 $36{\sim}39^{\circ}C$로 높게 나타났으며, 반면 도시의 중심에 산지가 위치한 지역에서는 $22{\sim}24^{\circ}C$로 낮은 지표면 온도를 나타내었다. 토지피복도에 따른 열섬포텐셜은 지표면 피복 상태에 따라서 그 값이 달라짐을 알 수 있었다. 도시화지역 중 공업지역의 열섬포텐셜은 $6{\sim}8^{\circ}C$, 주거지역과 상업지역은 $0{\sim}5^{\circ}C$로 도시열섬을 유발할 가능성이 높음을 확인할 수 있었다. 반면 산림지역이나 농업지역 수변지역 열섬포텐셜 값은 $-6{\sim}-3^{\circ}C$로 나타났다. 본 연구결과를 통해 도시의 토지이용에 따른 기온상승효과를 평가하여 도시의 열환경 개선 및 환경친화적 도시개발 계획에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.