• 대한지리학회지
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• 제41권2호
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• pp.150-167
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• 2006

이 연구는 미국 위스콘신 남부지방의 뢰스(loess)로 덮여있는 빙퇴석평야상의 소규모 저습지와 산록부에서 관찰되는 치밀차표층(dense subsurface horizons)의 형성원인과 형성과정을 설명하기 위한 것이다. 연구대상이 된 치밀차표층은 Bd 혹은 Bx층으로 명명될 수 있는 토양층이다. 일부 치밀차표층은 형태적으로 이쇄반층(fragipan, Bx)과 매우 유사한 특징을 보이지만, 아직까지 주변지역에서 이쇄반층의 존재가 보고된 바는 없다. 이 연구에서는 치밀차표층과 이쇄반층의 상대적인 분포의 차이를 지형기복과의 관계를 통해 관찰하였으며, 그 형성원인을 파악하기 위해 물리 화학적 분석과 더불어 토양구조의 현미경 관찰을 실시하였다. 그 결과 이쇄반층의 형성은 토양구조의 물리적인 숙성과정(physical ripening)과 그에 이은 콜로이드물질의 집적과정을 거치면서 형성된 것으로 결론을 내렸다. 치밀차표층에서 관찰되는 높은 밀도의 토양매질은 빙하가 물러나면서 형성된 소규모 빙하호수와 범람원에 퇴적된 뢰스물질들이 물리적인 숙성과정(physical ripening)을 거치면서 형성된 것으로 보이며, 그 결과 대규모의 주상구조(prismatic structure)가 형성되었다. 이후 지속적인 토양화과정을 거치면서 Si를 포함하는 콜로이드 물질의 집적에 의해 토양매질이 더욱 단단해지는 과정을 거치게 되면서 이쇄반층으로 발전하게 되었다. Si의 집적정도는 지형적인 특성과 물의 흐름에 의해 결정되게 된다. 물과 물질의 집적이 주로 나타나는 소규모의 저습지에서는 Si의 집적으로 인해 잘 발달된 이쇄반층(Bx)이 발달하게 된다. 반면, Si의 제거가 비교적 활발하게 이루어지는 산록부에서는 이쇄반층의 단계로 발전하지 못하고 치밀층(Bd)에 머물고 있는 것으로 판단된다. 이쇄반층이 만들어진 경우에는 그 상부에 불투수층이 형성되어, 물리적 숙성과정으로 형성된 주상구조의 상부가 서서히 파괴되는 현상을 보기에 된다. 이 경우에는 이쇄반층 상부에 용탈이쇄반층 (eluvial fragic horizon, Ex)이 나타나게 된다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제32권4호
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• pp.357-381
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• 2008

연구 결과는 아래와 같다. 풍화 토양에서 LREE는 화강암 지역이, HREE는 천매암 지역이 높았다. 원소 쌍들 간에는 화강암 지역이 정의 상관관계, 천매암 지역이 부의 상관관계가 우세하였다. 밭 토양은 화강암 지역이 대부분 원소가 낮았고, 천매암 지역이 높았다. 토양의 함량 및 상관 특성은 이들 원소를 포함하거나 교대하는 광물 영향으로 해석이 가능하다. 모암은 LREE가 화강암이, HREE가 천매암이 높았다. 3 대조구 모두에서 정의 상관관계를 우세하게 보였다. 이는 각각의 LREE와 HREE를 포함하는 광물들의 조합 및 함량이 지역별로 차이를 보이기 때문이다. 인삼 성분은 동일 지역 연생 차이별 성분 비교에서 차이가 두드러졌다. 이는 토양의 광물학적 특성, 인삼의 재배기간, 토양에서 발생하는 물리, 화학적 변화 탓으로 설명이 된다. 동일 연생별 비교에서는 대부분 원소가 화강암 지역이 높았다. 이는 토양 중 광물 조성 및 조합 차, 토양에서 흡수되는 원소함량과 뿌리표면의 울혈과의 관계, 뿌리에 흡착되는 원소기작에 의한 영향, 토양수분 pH 변화가 주는 영향, 식물체내 각 기관에 흡수 축적되는 원소함량과 원소들의 특징차이 등으로 설명이 될 듯하다. 토양의 상대 비 비교에서 혈암 및 화강암 지역은 풍화토가, 천매암 토양은 밭토양이 높았음을, 풍화토와 모암의 비교는 풍화토가 높았음을 보여주고 있다. 이는 자연 상황의 풍화토와 한번 경운을 하고 인삼이 다년생으로 자라는 밭 토양과의 차이 탓으로 설명이 되고, 암석과 토양의 관계는 풍화 과정을 거치며 일부 원소가 용출된 토양과 그렇지 않은 원래 모암의 특성 차이로 설명이 될 듯하다. 토양과 인삼과의 상대 비에서 인삼이 연령에 관계없이 함량 차이가 혈암 및 천매암 지역은 수 백 배로 컸고, 화강암 지역은 수 십 배 차이로 작았다. 토양과 인삼과의 상대 비는 혈암 및 화강암 지역에서 3 년생이 제일 컸고 2 년생이 작았다. 이는 인삼이 한 토양에서 장기간 생육되는 과정에서 필요한 만큼 원소 함량을 받아들임을 암시한다. 각 대조구별 동일 연생의 비교에서 화강암 지역의 밭토양과 인삼함량의 비 차이가 제일 작아, 화강암 지역 인삼 함량이 토양의 특성을 가장 잘 반영하고 있음을 암시한다. 또한 토양의 용출수가 인삼에 흡수된다는 것을 전제로 했을 때 토양 중의 물리, 화학적 변수들이 타 지역에 비해 화강암 지역에서 더 잘 반영 되고 있음을 암시한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제36권6호
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• pp.367-375
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• 2003

본 연구는 농촌지역에 많이 보급되어 있는 50 마력급 트랙터의 견인 및 작업성능을 우리나라의 주요 수도 포장을 대상으로 컴퓨터 모의실험을 통해 예측하기 위해 수행되었다. 모의실험은 트랙터의 견인력에 영향을 미치는 토양인자와 차량인자를 포함하는 수학적 모델을 이용하였다. 토양의 물리적 특성은 우리나라 수도재배의 대표적인 지역 중의 일부라고 볼 수 있는 이리, 남양간척지, 아산만지역, 평택, 밀양, 상주, 김해, 김포, 안동, 안성, 음성, 강화지역 등에서 서로 다른 면 단위 지역을 선택하여 총 40개 지역에서 측정하였다. 40개 조사지역의 토성은 미사질양토(SiL)지역이 26곳으로 가장 많았으며 양토(L)가 5곳, 사질양토(SL)가 4곳, 미사질식양토(SiCL)가 3곳 등으로 조사지역의 대부분의 토양은 양질계통이었다. 이들 지역에서 경운정지 시기의 토양수분함량은 주로 20-40%의 범위이었으며, 드물게 20% 이하 지역과 50%가 넘는 지역이 한 두 곳 있었다. 용적밀도는 대부분의 조사지역에서 $1,500-1,700kg\;m^{-3}$의 범위이었다. 원추지수는 2부터 $12kg\;cm^{-2}$까지 넓은 범위에 걸쳐 나타났다. 전체 조사지역에서 시뮬레이션에 의해 예측된 트랙터의 견인력은 63-1,469 kgf까지 매우 넓은 범위에 걸쳐 분포하였으며, 아주 연약한 지역을 제외하고는 대부분의 지역에서 1,000 kgf 이상을 나타내었다. 한편, 시뮬레이션에 의해 트랙터의 경운작업 가능성을 조사한 결과, 대부분의 지역에서 트랙터에 의한 원활한 경운작업이 가능한 것으로 조사되었으나 안동과 남양만의 일부 지역에서는 트랙터에 의한 원활한 경운작업이 어려울 뿐만 이니라 경우에 따라서 는 트랙터 자체의 이동성 문제도 발생할 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권4호
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• pp.300-305
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• 2007

고랭지 밭토양의 동계 피복작물재배에 따른 밭토양의 지력증진과 증수효과를 분석하기 위하여 고랭지의 주요 재배작물인 감자와 배추를 대상으로 고랭지 농업지대에 적합한 동계 피복작물을 선발하고, 피복작물재배가 토양의 물리-화학적 특성 변화에 미치는 영향, 고랭지 작물의 생산성 및 병해발생 정도를 작부체계와 연계하여 비교 검토하였다. 고랭지에서 월동성이 가장 우수한 피복작물은 17개 시험초종 중 호밀이었으며, 호밀의 적정 파종기는8월 하순부터 9월 하순으로 10월 상순 서리가 내리기 이전까지는 파종하여야 할 것으로 판단되며, 토양의 물리-화학성은 윤작과 동계 호밀재배로 토양 공극 및 유기물 함량이 증가하는 경향으로 윤작보다 동계호밀재배에 의한 토양 물리성 개선 및 토양 화학성분의 함량증가가 현저하였다. 고랭지 감자와 배추에 대하여 매년 윤작으로 작부체계를 검토한 결과 동계호밀재배는 나지에 비하여 작부체계와 관계없이 수량은 $6{\sim}8%$증가하였다. 동계 호밀재배에 의한 토양관리 방법은 토양유실 방지효과와 더불어 감자의 수확량 증대, 감자의 병해 발생률을 감소시키므로 우량 씨감자 생산을 위한 새로운 농업기술로 적용되어야 할 것으로 생각된다.

• 한국산림과학회지
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• 제108권2호
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• pp.216-223
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• 2019

이 연구는 경상북도 경주시 양북면 일원의 산지 땅밀림의 지질특성 및 땅밀림 후 변화되는 토양의 물리적 특성을 구명하고자 수행하였다. 조사지역의 지질은 생성시대가 백악기의 경상누층군으로 주된 구성 암석은 흑색셰일이며, 동쪽으로는 석영 장석질 반암이 분포하고, 그보다 아래쪽은 제4기 연일층군 역암이 분포한다. 암석은 매우 풍화된 풍화암의 형태를 나타내고 있어 땅밀림 지질로 나타났다. 땅밀림으로 무너진 최대 깊이는 12.0 m까지 붕적층으로 구성되어 있다. 땅밀림 방향은 비탈면 하부는 $N46^{\circ}E$, 땅밀림지 상단부는 $N62^{\circ}E$로 절리 및 주향 방향으로 발생하였다. 땅밀림으로 교란된 토양에서는 토양깊이 20 cm 까지는 토양경도가 기록되지 않는 완전교란상태이었고, 토양깊이 25 cm~90 cm까지는 자연산림지 및 교란이 발생되지 않은 지역에 비해 토양경도는 1.4~-4.7배 낮게 나타났다. 또한 땅밀림지역의 토양용적밀도는 $1.24{\sim}1.29g/cm^2$로 자연산림지보다 각각 약 1.6배 높게 나타났다. 토양의 공극률은 51.5~53.3%로 자연산림지보다 각각 약 1.3~1.4배 낮았다. 흑색 셰일지역의 토양투수계수는 8.75E-06 cm/s, 토양의 조공극률은 9.8%로 가장 낮게 나타났다.

• 한국유기농업학회지
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• 제20권1호
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• pp.81-89
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• 2012

벼 유기재배를 하는데 있어서 전층과 표층 시비방법에 따른 토양의 화학성, 물리성, 미생물상, 그리고 벼의 생육과 수량에 대해서 어떠한 영향을 미치는 지를 구명하기 위해서 수행하였다. 2008년부터 2010년까지 3년간에 걸쳐서 전라남도농업기술원 시험포장(논, 양토)에서 조사하였고 시험품종은 '동진1호'를 이용하였다. 토양유기물은 표층시비에서 높았고 토양양이온은 전층시비에서 높았다. 유기질비료의 질소 무기화율은 표층시비에서 높았고 잔존하는 시기별 토양 유기물함량도 표층시비에서 높은 경향을 나타내었다. 토양물리성은 전층시비에 의해서 향상되는 경향을 보였고, 토양 미생물상은 전체적으로 표층시비에서 높았다. 표층시비구가 전층시비보다 5%의 수량이 증수되는 특성을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1998년도 학술발표회 논문집
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• pp.395-403
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• 1998

오염원의 이송확산에 관한 많은 연구들이 수행되어 왔으나 특히 비포화 영역에서 오염원 이송확산을 측정하는 것은 매우 어려운 것으로 알려지고 있다. 비포화 토양에서의 오염원 이송확산은 매질의 함수량 변화에 영향을 받기 때문에 오염원 거동특성을 이해하려면 비포화 흐름 분석을 선행한 후 오염원의 이송확산 특성을 분석하여야 한다. 본 연구에서는 비포화 영역에서의 오염원 이송특성을 분석하기 위하여 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 비포화 흐름 및 오염원 이송을 측정하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 TDR을 이용하여 오염원 이송을 측정하는 방법을 개발하였으며, 이 방법을 이용하여 1차원의 토양기둥시료에서 비포화 흐름 및 오염원 이송확산에 관한 실험을 수행하고 수치모형을 적용함으로써 비포화 영역에서 오염원의 이송확산에 관한 거동특성을 규명하였다. 본 연구에서는 두 종류의 국내 토양시료(SUS, KUS)를 사용하였는데, 토양의 물리적 특성을 예비실험을 통하여 규명한 후 토양기둥시료를 이용한 본실험을 수행하였다. 비포화 천이흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 급격한 습윤전선의 전진에 따른 종형의 함수량변화를 관측할 수 있었고, 이때 오염원의 농도는 함수량의 천이구간의 중심점으로부터 전방영역의 농도분포가 습윤전선에서의 함수량 분포와 유사한 종형을 이루고 있음을 관측할 수 있었다. 비포화 정상흐름하의 오염원 이송확산 실험에서는 오염원이 이송하며 농도 천이구간이 확장되어지는 전형적인 형태를 보였다. 또한 예비실험에서 측정한 매개변수를 입력자료로하여 수행한 수치결과와 실험결과를 비교하였는데 비포화 흐름특성은 실험결과와 수치결과가 정량적으로 일치하는 경향을 보였으나, 오염원 이송확산 특성은 정량적으로 수치결과가 실험결과보다 더 많이 확산되는 경향을 보였다. 따라서 수치모형을 현장에 적용할 경우 확산지수 결정에 주의하여야 할 것으로 판단된다. 즉, 수치모형에 적용할 확산지수는 BTC 실험을 통하여 측정한 확산지수, 수치확산, 흡착계수, 적용영역의 크기 등을 고려하여 결정하여야 한다. 특히 본 논문에서는 TDR을 이용하여 최초로 천이상태의 함수량과 오염원 농도를 측정하였는데 이를 위하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하는 식을 제안하였으며, 전기전도도와 토양수 농도, 전기전도도와 함수량의 관계를 이용한 천이상태의 오염원 농도 측정방법을 개발하였다. 특히 제안식에서는 한계함수량의 개념을 도입하여 전기전도도와 함수량관계를 추정하므로 추정식의 실험값 반영 정도를 증가시켰다. 본 연구에서 제안된 식을 이용하여 추정된 전기전도도와 함수량관계는 다른 제안식에 비하여 개선된 결과를 보여 주었고, 본 연구에서 개발한 오염원 농도 측정법을 이용하여 측정한 결과 함수량이 0.15이하에서는 측정오차가 크지만 함수량이 0.15이상일 경우 매우 좋은 결과를 보였는데 질량평형을 검토한 결과 약 5-10%의 오차율을 보였다. 따라서 본 논문에서 개발된 천이상태의 오염원 농도측정법은 용존 오염물질의 이송에 관한 정확한 실험을 제공할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.311-318
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• 2007

국내의 평균적인 토양오염도는 매년 증가하고 있으며, 오염물질의 지속성 및 잔류성이 큰 토양오염의 특성상 이를 복원하기 위해서는 막대한 비용이 소모될 것으로 추정된다. 우리나라에서는 토양 오염에 대한 사회적 관심이 증가함에 따라 1990년대 중반부터 토양 환경 관리와 복원을 위해 정책적으로 복원 기술의 개발과 오염토양 복원 사업을 추진하고 있다. 오염토양 복원 기술은 처리 위치별로 원위치 기술과 비원위치 기술로 나뉘며, 오염원의 제거방법에 따라 생물학적, 물리화학적, 열적 기술로 분류할 수 있다. 국내에서는 군부대 및 철도청 부지, 소규모의 유류 오염 지역에 대해 복원 사업을 실시한 사례가 대부분이며 석유화학 단지내의 오염 등은 회사 자체에서 내부적으로 처리하고 있어 일반에 공개되지는 않고 있지만 그 규모는 상당한 것으로 추산되고 있다. 대부분의 복원사업에는 가장 경제성이 입증된 토양증기추출법, 생물학적 통풍법과 같은 원위치 정화기술이 사용되었다. 최근에는 첨단 기술을 도입하여 환경친화적 토양 복원 기술을 개발하려는 연구가 진행 중이며, 이러한 연구의 예로서 나노 기술과 분자 생물학적 기법을 이용한 복원 기술 개발, 개별 기술의 한계를 극복하기 위한 통합기술 개발 등이 있다. 효율적인 오염토양의 복원을 위해서는 오염물질과 오염부지의 특성을 고려하여 연구 대상 기술의 현장 적용성을 높여야 하며, 무엇보다 토양에 대한 인식 변화와 환경 개선을 위한 지속적인 노력이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.36-36
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• 2019

강원도 설악산 국립공원에는 국내 최장의 토왕성 폭포가 있다. 유역면적이 $0.54km^2$에 불과하여 평소에는 폭포의 물줄기를 볼 수 없지만, 비 온 뒤에는 며칠간 하얀 물줄기의 장관을 연출한다. 본 연구에서는 물리적 기반의 수문모형인 CAT3.0을 이용하여 강우시 토왕성 폭포의 유출량을 분석하고 강우량에 따른 유출지속기간을 산정하여 강우의 누적량 및 지속기간에 따른 폭포의 물줄기를 볼 수 있는 기간을 추정하고자 하였다. CAT 3.0은 다양한 침투방정식중에 Rainfall Excess, Horton Eq., Green-Ampt. Eq.을 이용하여 강우시 토양특성(토양깊이, 투수계수)과 잠재증발산량과 토양수분량에 의한 실제증발산량을 산정하고 유출량을 계산하는 수문모형이다. 토왕성 폭포의 유출 특성을 분석하기 위하여 속초지점의 19년간(2010~2018) 관측자료를 이용하였으며, 토양의 깊이는 10 cm, 30 cm를 가정하여 비교하였다. 유출해석을 위하여 일단위 자료를 사용하였으며, 강우지속일수 및 누가강우량에 따른 유출을 산정하고 폭포의 물줄기가 확연히 보일 수 있는 한계유출량을 추정하였다. 폭포로부터의 유출량을 측정하는 관측지점이 없으므로, 폭포의 물줄기를 볼 수 있는 기간은 방송사 뉴스, 신문기사, SNS 등의 다양한 정보원으로부터 유추해석하였다. 이러한 분석결과로부터 강우에 의한 토왕성 폭포의 물줄기를 볼 수 있는 기간을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.94-94
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• 2023

유역에서의 홍수를 예측하기 위한 다양한 강우-유출 모형들이 개발되어 사용되고 있다. 개념적 강우-유출 모형들은 신뢰성과 적용성이 높아 실무에서 널리 활용되어왔으나, 강우-유출 과정을 단순화하여 고려하므로 유출예측의 정확도에 한계가 있다. 또한 모형의 매개변수에 여러 불확실성이 존재하므로 충분한 양의 관측자료를 사용한 보정 작업이 필요하다. 물리적 강우-유출 모형들은 유출예측 결과가 비교적 물리적으로 정확하다는 장점이 있지만, 높은 계산 비용 및 수치적 불안정성으로 인하여 실무에의 적용이 힘들다. 본 연구에서는 홍수 예측의 정확도와 효율성을 모두 확보할 수 있는 하이브리드 기법을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 기법은 물리적 모형인 동역학파 모형과 개념적 모형인 순간단위도 모형, 그리고 딥러닝 모형을 결합하여 사용하는 기법이다. 유역의 조도계수 및 지형을 활용한 동역학파 시뮬레이션을 수행하였으며, 동역학파 시뮬레이션 결과 및 멱함수로 나타내어지는 비선형적 강우-유출 관계를 이용하여 유역의 순간단위도를 유도였다. 또한, 딥러닝 모형인 LSTM 모형을 활용하여 강우손실 매개변수를 추정하였으며, 이를 이용하여 강우손실을 계산한 후 유효강우주상도를 산정하였다. 그리고 유역 출구에서의 홍수수문곡선은 유효강우주상도와 순간단위도를 활용한 회선적분을 통해 예측되었다. 본 연구에서 개발한 기법을 시험유역 및 자연유역에서의 홍수 예측에 적용해보았으며, 예측 결과는 NSE=0.55-0.90, R²=0.67-0.95의 높은 정확도를 보였다. 본 연구에서 유도하는 순간단위도는 한 유역에서 유일하지 않으며, 유효 강우강도의 함수이므로 홍수 예측에 비선형적 강우-유출 관계를 고려할 수 있으며, 수많은 유효 강우강도에 대한 순간단위도들은 멱함수를 이용하여 순간적으로 유도될 수 있다. 또한, 유역의 강우 특성이나 지표면의 토양수분, 식생과 같은 특성을 딥러닝 모형을 통해 고려함으로써 강우 손실 산정의 불확실성을 줄일 수 있다. 또한, 순간단위도 유도를 위한 기초작업인 동역학파 시뮬레이션은 유역의 지형과 조도계수만을 필요로 하므로 미계측 유역에의 적용이 유리하다.