• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.29-29
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• 2011

SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형은 물리적 기반의 준분포형 강우-유출 모형으로서, 대규모의 복잡한 유역에서 장기간에 걸친 다양한 종류의 토양과 토지이용 및 토지관리 상태에 따른 유출과 유사 및 오염물질의 거동에 대한 토지관리 방법의 영향을 예측이 가능하여, 수자원 관리 계획 및 유역관리를 위한 의사결정 지원 등 그 적용 범위가 매우 광범위하다. 이러한 모형의 적용성 검증을 위해서는 매개변수 민감도 분석 및 검 보정, 예측 불확실성 분석을 필요로 한다. 최근 수문 모델의 불확실성을 분석하기 위한 다양한 기법들이 개발 되었는데, 본 연구는 충주댐 유역(6,581.1 m)을 대상으로 유역출구점의 실측 일 유출량 자료(1998~2003)를 바탕으로 SWAT 모형의 유출관련 매개변수(총 18개)에 대한 불확실성 분석을 실시하였다. 이때 사용된 분석 기법으로는 SUFI2 (Sequential Uncertainty FItting algorithm 2), GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation), ParaSol (Parameter Solution)등을 적용 하였다. 이러한 기법은 모두 SWAT-CUP (SWAT-Calibration Uncertainty Program, Abbaspour, 2007) 모형에 탑재되어있으며, 모형의 결과로써 검 보정, 매개변수의 민감도 분석, 각종 목적 함수 및 불확실성의 범위 등이 자동으로 산출 되므로 모형의 사용자가 불확실성 평가 기법의 분석 및 비교를 손쉽게 할 수 있다. 그 결과 대표적인 목적 함수인 결정 계수( $^2$)와 NSE (Nash-Sutcliffe Model Efficiency)는 모두 0.65에서 0.92사이의 값을 나타내어 대체적으로 모의가 잘 이루어졌음을 알 수 있었다. 그러나 불확실성의 범위를 나타내는 지표인 p-factor 및 r-factor에서는 평가 기법 별로 그 차이가 확연하게 드러났다. 여기서 p-factor는 불확실성 범위에 실측치가 포함되는 비율이며, r-factor는 불확실성의 상대적인 범위로 각각 1과 0에 가까울수록 모의 기법의 성능이 우수함을 의미한다. 세 가지 알고리듬 중에서 SUFI2의 p-factor가 약 0.51로 가장 높게 나타났으며, ParaSol의 r-factor가 0.00으로 가장 작게 나타났다. 여기서 p-factor는 불확실성 범위에 실측치가 포함되는 비율이며, r-factor는 불확실성의 상대적인 범위를 의미한다. 본 연구의 결과는 SWAT 모형을 이용한 수문모델링에서 수문분석에 따른 예측결과의 불확실성을 정량적으로 평가함으로서, 모형의 적용성 평가 및 모의결과의 신뢰성 확보에 근거자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제27권2호
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• pp.70-77
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• 1999

목질폐잔재중 용이하게 입수할 수 있는 간벌재를 이용하여 그 기초적 제탄 기술을 검토하고, 이 탄화물을 이용하여 토양개량, 탈취, 수분 등의 흡착, 미생물활동 담체, 하천등 수질정화제 등으로 이용하는데 기초자료를 얻을 목적으로 탄화물의 성능을 조사하였다. 간벌재의 공업분석결과 회분 0.22~0.73%, 휘발분 77~80%, 고정탄소 약 10~14% 범위로 나타났다. 간벌재의 탄화 수율은 온도가 높아질수록, 탄화시간이 길수록 낮게 나타났고 수축률은 높게 나타났다. 수율은 낙엽송, 리기다소나무, 소나무가 높았고, 잣나무, 굴참나무가 낮았다. 탄화에 의한 수축률은 목재의 수분에 의한 수축률과 같은 경향을 나타냈다. 탄화후 비중은 각 수종에서 약 50% 감소했다. 탄화물의 공업분석은 회분 0.89~4.08%, 휘발분 6.31~13.79%, 고정탄소 73.9~83.5% 였다. 수소이온농도는 온도가 높아질수록, 탄화시간이 길수록 높게 나타났다. 탄화온도 $400^{\circ}C$의 경우 약 pH 7.5를 나타냈고, $600^{\circ}C$와 $800^{\circ}C$의 경우는 차이가 거의 없이 약 pH 10정도를 나타냈다. 보수성은 본 실험의 탄화온도와 시간의 조건에 따른 영향 없이 비슷한 값을 나타냈다. 초기 24시간 내의 보수성은 시료무게의 약 2.5~3배 정도이고, 그후 평형함수율은 2~10%의 범위를 나타냈다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제7권2호
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• pp.114-125
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• 2020

본 연구는 유출모형 연구를 위해 주로 사용되었던 DNN에서 벗어나, 다양한 신경망을 이용하여 유출모형을 개발하고 모형의 적합성을 나타내고자 하였다. 이를 위해 분류문제에만 사용되었던 CNN을 활용하였는데, 본 모형의 입력자료로 일반적으로 CNN에서 사용하는 사진을 이용할 수 없으며, 연구의 특성상 유역조건 및 강우 등의 영향이 반영된 수치적(numerical) 이미지(image)를 사용해야 하는 난해점이 있다. 이를 해결하고자 NRCS의 CN을 사용하여 이미지를 생성했으며, CNN 모형의 입력자료로 충분히 활용 가능함을 나타냈다. 이에 더하여, 유출 추정을 위해서만 사용되어왔던 CN의 새로운 용도를 제시할 수 있었다. 모형의 학습 및 검정 결과, 전반적으로 안정적으로 모형의 학습 및 일반화가 이루어졌으며, 관측값과 산정값간의 관계를 나타내는 R²는 0.79로 비교적 높은 값이 나타났다. 또한, 모형의 평가결과는 Pearson 상관계수, NSE, 및 RMSE 등이 각각 0.84, 0.65 및 24.54 ㎥/s으로 나타나, 전반적으로 양호한 모형의 산정성능을 보인것으로 나타났다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2007년도 한국우주과학회보 제16권2호
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• pp.139-143
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• 2007

전기 추진시스템은 저렴한 개발비와 높은 신뢰성을 제공하는 추진 장치로 많은 분야에서 응용 되어 왔다. 특히 최근에 발사된 SMART-1과 MUSES-C는 우리에게 시사하는 바가 크다. 각각 European Space Agency(ESA)와 Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA)에서 개발한 행성 탐사선으로, SMART-1은 달 탐사를 목적으로 하고 MUSES-C는 소행성 Itokawa의 토양을 채취해오는 것을 목적으로 한다. 이 두 탐사선에는 각각 Hall effect thruster와 Micro wave ion engine이 탑재되었는데, 작고 저렴한 비용의 탐사선을 이용해서 충분히 행성 탐사가 가능하다는 좋은 선례를 남겼다. 현재 개발되고 있는 과학기술위성 3호(STSAT-3)에도 전기추진 장치가 탑재되는데, SMART-1에 탑재 되었던 것과 유사한 Hall effect thruster가 인공위성 연구센터와 KAIST 물리학과의 GDPL과 공동으로 개발되고 있다. 성능이 좋은 전기 추력 장치를 개발하기 위해 추력기 내부에서 발생하는 플라즈마의 물리적 특성을 파악하는 것은 매우 중요한 일이다. 이 논문에서는 이러한 플라즈마의 특성을 모사하는 방법으로 Particle In Cell 모사와 더불어 독립적인 개개 입자의 운동을 기술하는 입자모사(particle simulation)를 이용하는 방법을 제시 하고자 한다. 이러한 접근 방법은 실제 전기추력장치를 설계하고 실험하는 담당자에게 플라즈마 운동에 대한 명료한 지식을 제공해 줄 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제4권4호
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• pp.431-438
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• 2016

최근 급속한 경제 성장과 함께 국내 산업기반 시설과 국민생활기반 시설과 같은 국내 건축물 고급화로 천연석재 마감재 수요 증가와 동시에 국내 채석장 수도 증가하고 있다. 이에 따라 채석장의 증가와 함께 채석장에서 발생하는 환경오염으로 주변 지역 피해가 주목받고 있다. 예를 들자면, 채석장으로부터 흘러나온 석면이나 분진이 응집되어 생기는 고체와 같은 발암물질로부터 지역 주민들은 위협받고 있다. 특히 석면에서 방출되는 라돈가스는 지구상 어디에나 존재하고 토양과 암석에서 방출되는 자연방사능 물질로 흡연에 이어 폐암 발병의 주요 원인이다. 실내 환기량이 부족한 상태에서 실내공기 오염원이 지속적으로 순환될 경우, 두통, 현기증 등의 인체반응이 나타나면서 거주자의 건강을 위협하기 때문에 유해물질 저감이 시급한 실정이다. 주택 실내공기질의 오염원 중 하나인 라돈가스의 경우 방출원에서 반감기를 거쳐 계속해서 방출되는 특성을 가지고 있으므로 완벽한 제거보다 방출원에 대한 제어가 필요하다. 라돈가스와 같은 유해물질 흡착 성능을 가진 버미큘라이트의 첨가율을 10%로 고정하고 현무암 폐석을 50, 60, 70, 80% 첨가하여 실험을 진행하였다. 실험의 결과로 'KS F 4035,기성 테라죠'에 의거하여 종합적으로 고려할 때 현무암 폐석의 첨가율 70%에서 최적의 인조석재를 제조할 수 있는 것으로 판명되었다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.359-365
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• 2019

본 연구는 트랙터 변속기의 성능평가, 내구성 향상 및 최적 설계 등을 위한 기초 연구로써 로타리 작업에 따른 78 kW급 농업용 트랙터의 엔진 토크를 CAN 통신을 이용하여 수집하고, 등가 토크를 분석하였다. 신뢰성 높은 트랙터 개발을 위해서는 실제 농작업 환경에서 발생하는 부하를 등가 토크로 변환하여, 분석하는 것이 필요하다. 등가 토크는 대표적인 누적 손상법인 Palmgren-Miner 식으로 작업 및 선회구간에 대하여 계산되었으며, 각각 229.2, 136.7 Nm로 나타났다. 로타리 작업구간에서 최대 및 평균 토크는 각각 336.0, 234.4 Nm로 나타났으며, 선회구간의 최대 및 평균 토크는 288.0, 134.6 Nm로 나타났다. 로타리 작업구간에서의 엔진 토크는 PTO를 통해 토양을 경운하기 때문에 선회구간보다 높게 나타났다. 엔진의 최대 및 정격 토크는 각각 387.0, 323.0 Nm로, 로타리 작업 및 선회구간의 등가 토크보다 각각 183%, 136% 높게 나타났다. 국내 트랙터 회사는 일반적으로 엔진의 정격 토크를 기준으로 변속기를 설계하기 때문에, 실제 작업 토크와 다소 차이가 있다. 그러므로 최적 설계를 위해 실제 작업 토크를 고려하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.681-692
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• 2021

식생 프로세스는 증발산 제어를 통해 강우 유출 프로세스에 상당한 영향을 미치지만, 개념적인 집중형 수문 모형에서는 거의 고려되지 않는다. 본 연구는 인공위성에서 원격으로 감지된 엽면적지수 자료를 표현하는 생태 모듈을 수문 분할 모듈에 통합하여 합천댐 유역에 대한 모형 성능을 평가하였다. 제안된 생태 수문 모형은 습윤 지역의 생태수문 프로세스를 더 잘 표현하기 위하여 크게 세 가지 주요한 특징을 가진다. 1) 식생의 성장률은 유역의 물 부족 스트레스에 의해 제약을 받는다. 2) 식생의 최대 성장은 유역 기후에 의한 에너지에 의해 제약을 받는다. 3) 식생과 대수층의 상호작용이 반영된다. 제안된 모형은 유역 단위의 수문 성분과 식생 동역학을 동시에 모의한다. SCEM 알고리즘에 의해 추정된 모형 매개변수를 이용한 검증 결과로부터 아래와 같은 발견할 수 있었다. 1) 엽면적지수와 하천유량 자료를 이용하여 생태수문모형의 매개변수를 추정하는 것이 생태 모듈이 없는 수문 모형과 비슷한 정확도 및 견고함으로 하천유량을 예측할 수 있다. 2) 필터링이 안된 원격으로 감지된 엽면적지수를 그대로 입력자료로 이용하는 것은 하천유량 예측에 도움이 안된다. 3) 통합된 생태수문모형은 엽면적지수의 계절적인 변동성에 대한 우수한 추정치를 제공할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제24권2호
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• pp.115-122
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• 2022

도시화로 인해 토양의 불투수면적이 증가함에 따라 도시의 물순환 체계가 악화되었다. 이러한 물 문제를 해결하기 위해 설치하는 저영향 개발(Low Impact Development, LID) 시설의 기존 가이드라인이나 선행 연구에서는 공학적 측면이 조경적 측면보다 중시되는 것이 실정이다. 본 연구에서는 식생체류지의 강우 유출과 오염물질 저감 능력에서 식생이 끼치는 영향과 식재의 경제적인 측면을 파악하여 오염물질 저감에 공학적으로 그리고 조경적으로 가장 적합한 식생체류지 설계 모델을 제시하고자 하였다. 모니터링 대상이 되는 전주 서곡 공원의 식생체류지 인공 강우 모니터링 결과와 식생의 강우 유출 및 오염물질 저감 성능에 관한 문헌 조사를 바탕으로 해당 지역 식생 종별 오염물질 및 탄소 저감 효율을 분석한 결과, 비용 대비 오염 저감 효율이 가장 좋은 식종은 부처꽃이며 탄소 저감에 탁월한 식생은 갯버들이었다. 하지만 이 두 가지 식생만으로 설계하고자 한다면 생물 다양성과 같은 부분에서 위험을 안고 갈 수밖에 없다. 다양한 식재를 고려할 시, 부처꽃과 같은 초본류는 고사 및 병해충에 의해 교체될 수 있기에 초기 식재 비용은 높지만 유지관리 측면에서 유리한 목본식물인 갯버들을 주변 환경과 여건에 따라 혼합 식재하는 방안도 필요하다. 본 연구에서 도출한 결론을 토대로 LID 시설 식생의 종별 오염 저감과 탄소저장량을 고려 시 참고자료가 될 수 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.329-339
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• 2021

콩은 논 대표적인 밭작물로써 온도, 수분, 토양과 같은 환경 조건에 민감하기 때문에 재배 시 포장 관리가 매우 중요하다. 작물 상태를 비파괴적, 비접촉적 방법으로 측정할 수 있는 분광 기술을 활용한다면 작황 예측, 작물 스트레스 및 병충해 판별 등 생육 진단 및 처방을 통해 품질과 수확량을 높일 수 있다. 본 연구에서는 회전익 무인기에 탑재된 다중분광 센서를 이용하여 시험 포장에서 콩 생육 추정 모델 개발하고 재현성을 확인하기 위해 농가 포장에 검증을 수행하였다. 분광 데이터로 산출된 정규화 식생지수(NDVI, GNDVI), 단순비 식생지수(RRVI, GRVI)와 콩 생육 데이터(생체중, LAI)를 선형회귀분석을 실시하여 모델을 개발하였으며 괴산에 위치한 농가포장에서 검증을 실시하였다. 그 결과 생체중의 경우 정규화 식생지수를 이용 시 포화되기 때문에 단순비 식생지수 GRVI를 이용한 모델의 성능이 가장 높았다(R²=0.74, RMSE=246 g/m², RE=34.2%). 괴산 농가 포장에 생체중 모델 검증 결과 RMSE=392 g/m², RE=32%로 나타났으며 작부 체계별 나누어 검증 결과 단작 포장과 이모작 포장 생체중 모델은 RMSE=315 g/m², RE=26% 및 RMSE=381 g/m², RE=31%로 나타났다. 작부 체계별 포장과 적산온도가 유사한 연도별 시험 포장(2018+2020년, 2019년)을 나누어 생체중 모델 개발한 결과 단년도(2019년)의 성능이 높게 나타났다. 작부 체계별 적산온도가 유사한 검증과 기존 검증 간 비교 결과 단작 포장은 RMSE 및 RE를 기준으로 각각 29.1%와 34.3%로 개선되었으나 이모작 포장은 -19.6%, -31.3%로 저하되었다. 적산온도 이외의 환경 요인, 분광 및 생육 데이터 추가 시 다양한 환경 조건에서 재배되는 콩 생육을 추정 가능할 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제22권1호
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• pp.67-81
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• 2012

금정산 일대 지하수공으로부터 공막힘 물질(clogging material)의 형성원인과 특성을 연구하였다. 공막힘 원시료는 레이저입도측정기를 이용하여 입도분포 분석을 하였고, 광물분석, 미세구조특성분석을 위하여 X-선회절분석(XRD)과 전자현미경(SEM, TEM)분석을 실시하였다. 대부분의 시료들은 로그정규분포에 가까운 입도분포의 특성을 나타내나 일부 시료에서는 여러 구간에서 높은 빈도분포를 보인다. 이 같은 입도특징은 입자의 형성단계가 다양하여 입자의 크기가 다르거나, 물질의 종류 자체가 다름을 의미한다. XRD 분석결과에 의하면, 공막힘 물질들은 주로 침철석, 페리하이드라이트, 래피도크로사이트와 같이 결정도가 낮은 철수산화물이 우세하며, 일부는 철, 망간, 아연의 금속물질, 또는 석영, 장석, 운모 및 스멕타이트 등으로 구성된다. 적갈색 시료의 경우 철수산화물, 암적색 및 암흑색 시료는 철수산화물, 망간수산화물, 회백색 및 연갈색 시료는 스멕타이트, 석영, 장석, 철수산화물 등으로 이루어진다. SEM하에서 공막힘 물질은 주로 철수산화물과 미량의 암편으로 구성되는데, 철박테리아의 일종인 Gallionella와 Leptothrix가 철수산화물과 흔히 수반된다. TEM하에서 철박테리아는 협막과 내부에 철수산화물의 덩어리를 산점상의 형태로 보유하고 있어 대사과정에서 철의 침전작용과 밀접하게 관련됨을 보인다. 석영, 장석, 백운모와 같은 조암광물은 지하수공 분포지역인 금정산 일대의 화강암편으로부터 유래한 것으로 토양이나 대수층으로부터 유래되었다. 지하수공의 성능을 잘 유지하려면 공막힘물질의 형성원인 규명이 중요한 과제이다.