• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.24-27
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• 2006

16개 기상관측소에서 채취한 토양 시료에 대한 토양 물성 및 열특성를 측정하였으며 이를 통하여 공극률, 함수비, 충적밀도, 입도 분포, 유기물 함량, 토양구성광물의 종류 및 함량이 열전도도에 미치는 영향을 파악하였다. 상관성 분석결과 입도분포, 유기물함량 및 토양 구성광물의 종류 및 함량은 낮은 상관성을 보였으며 용적밀도 $(R^2=0.60)$, 함수비$(R^2=0.54)$와 공극률$(R^2=0.56)$은 높은 상관성을 보였다. 또한 함수비(2%)와 토양의 종류에 따른 다중회귀 분석을 통하여 토양의 열전도도를 추정할 수 있는 회귀식을 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.535-542
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• 1994

원격 측정 방법은 지표로부터 방출된 방사선의 관측으로부터 지표면의 특성을 추정하는데 기초를 두고 있으며 이 방법을 사용하여 연구되어지는 수문학적 인자에는 지표면 온도, 증발산, 토양 함수비, 강우 그리고 강설 등이 있다. 본 연구에서는 관측된 광명온도와 모의된 광명온도로부터 피복이 안된 토양의 함수비 산정에 대한 방법을 소개한다. 피복이 안된 토양에서의 초단파 방출은 함수비, 토양의 온도와 표면 조도에 의존하게 된다. 이 방법은 표면 조도의 영향을 고려하기 위한 Fresnel 반사 계수의 수정과 함께 방사선 전달 모델(radiative transfer model)에 기본을 두고 있는데 피복이 안된 매끈한 표면과 서로 다른 표면 조도를 가진 표면에 대해 분석을 실시한다. 연구의 결과는 표면 조도의 영향이 토양의 광명온도를 증가시키고 광명온도와 함수비 사이의 감소경사를 작게함을 보여주고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.167-167
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• 2018

토양수분은 토양에 포함된 평균 수분량을 나타내며 수문 순환 관점에서 매우 중요한 수문변량 중 하나이다. 본 연구에서는 대표적인 기계학습 방법인 Support Vector Machine (SVM)을 이용한 토양 함수 예측 기법을 개발하고자 하며, 예측인자로서 원격 탐측 기반의 토양함수자료, 강수량, 온도 등을 활용하고자 한다. SVM은 Kernel 함수를 이용하여 복잡한 비선형 관계를 선형 가정을 통해서 해석하는 기계학습 방법으로서 전역모델(global model)로서 다양한 수문기상분야에 적용이 이루어지고 있다. SVM의 장점은 일정 부분의 오차를 허용함으로서 모형의 일반화 측면에서 기존 인공신경망(artificial neural network, ANN)에 비해 우수한 성능을 나타내며, 특히 예측모형으로서 적용성이 매우 크다. 본 연구에서는 과거 토양 함수 자료와 강수, 온도, 위성 관측 기반 정보 등을 이용하여 모형을 적합시키고 이를 미계측 유역으로 확장하는데 연구의 목적이 있으며, 본 연구를 통해 제안된 모형은 용담댐 시험유역을 대상으로 적용되며 기존 ANN 모형 및 다중회귀분석 결과와 비교를 통해 모형의 적합성을 평가하고자한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제13권3호
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• pp.27-36
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• 2008

국내 16개 기상관측소에서 채취한 토양 시료에 대한 물성 실험을 통하여 토양의 공극률, 함수비, 밀도 및 입도 분포특성이 열전도도에 미치는 영향을 분석하였다. 상관성 분석결과 열전도도는 공극률이 증가함에 따라 감소하는 부의 상관성을 보이며 함수비가 증가함에 따라 증가하는 정의 상관성을 갖는다. 입도 분포 특성에 의한 열전도도의 변화는 미비하며 토양 입자 밀도가 클수록 열전도도가 다소 증가하는 경향을 보였다. 건조 토양의 경우 동일한 공극률에서도 열전도도의 차이가 크게 나타났다. 실험 자료를 이용하여 열전도도에 주된 영향을 미치는 공극률과 함수비를 변수로 하는 다중선형회귀모형 및 비선형회귀모형을 제시하였으며, 회귀모형의 결정계수는 각각 0.74 및 0.82로 높게 나타났다. 따라서 본 연구 결과는 공극률과 함수비를 측정하여 토양의 열전도도를 예측하는데 이용될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.249-252
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• 2005

저주파수에서 유전상수 측정시 100kHz 이하의 주파수 영역에서는 전극분극효과가 발생하므로 100kHz이상의 주파수에서 유전상수가 평가되어야 한다. 유전상수는 쌍극자모멘트의 수에 비례하기 때문에 흙의 유전상수는 체적함수비에 따른 선형적인 증가경향을 나타내었다. 용액에 이온성분이 존재하는 경우에는 수화작용에 의한 물분자의 배향분극 발현의 감소로 인하여 유전상수가 감소한다. 흙과 중금속 혼합시료의 경우 함수비가 큰 시료에서는 용액의 유전특성이 발현되지만, 함수비가 작은 경우에는 공간전하분극의 영향으로 유전상수가 10-20%정도 증가하는 경향을 나타내었다. 현장에서의 정확한 오염도 평가를 위해서는 토양의 함수비에 대한 평가가 반드시 수행되어야 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.587-595
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• 1997

비포화 흐름에 관하 실험은 토양내 물의 이송특성을 밝히는 매우 중요한 의미를 가지고 있다. 하지만 Tensiometer와 같은 전통적인 측정방법은 비교적 길기 때문에 함수량이 급격하게 변하는 비정상류 비포화흐름을 측정하는데 상당한 어려움이 따른다. 본 연구에서는 TDR을 이용하여 이러한 문제를 해결할 수 있는 함수량 측정방법을 소개하고자 한다. TDR은 구형파를 발생시키는 함수방생기와 반향파를 분석하는 오실로스코프로 구성되어 있다. 토양속에 설치된 탐침을 지나는 구형파는 임피던수가 변하는 지점에서 반향되며 주변토양의 우전율상수 변화에 따라 전파속도가 달라지게 된다. 이 때 토양내 함수량은 함수량에 따른 반향시간특성을 이용하여 추정되어진다. TDR을 이용하는 함수량측정의 검증실험에 의하면 오븐 건조한 함수량에 대한 TDR측정 함수량의 오차율이 3.5% 이내 이었다. 따라서 TDR은 국내토양에 대한 비정상류 상태의 비포화흐름을 측정하는데 매우 훌륭한 실험장치로 판단된다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.285-291
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• 2020

이 연구에서는 Noah 3.3 지면모형을 이용하여 표층과 근역층(root-zone)의 토양함수비를 추정하고, 이를 위성기반 및 재분석 토양수분자료와 비교·검증하였다. 먼저, Noah 3.3 지면모형으로부터 추정한 4개 토양층 중 지면에 가까운 3개층(즉, 표층으로부터 1 m 깊이까지) 토양함수비를 이용하여 3개층의 깊이 가중평균값을 근역층 토양 함수비로 정의하였다. 이렇게 Noah 3.3 지면모형으로 추정한 토양함수비를 위성기반 표층 토양 함수비(European Space Agency Climate Change Initiatives Soil Moisture Product v04.4, ESA CCI SM v04.4)와 ERA-interim 재분석 표층 및 근역층 토양함수비와 비교·검증하였다. 또한, 전지구의 주요 5개 유역(Yangtze, Mekong, Mississippi, Murray-Darling, Amazon)에 대해 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) 관측 Total Water Storage Anomaly (TWSA) 와 TWS Change (TWSC)를 이용하여 비교·검증하였다. Noah 3.3 지면모형으로 산정한 토양수분 자료는 동아시아 지역과 남아시아 지역, 호주, 북미와 남미 등 대부분의 아시아·태평양지역에서 높은 아노말리 상관관계를 보였으며, 5개 유역에서 호주의 머레이-달링(Murray-Darling)유역에서 다소 낮은 상관관계를 보였으나, 나머지 4개 유역에서는 대체로 높은 상관성을 보였다. Noah 3.3 지면모형은 준실시간 토양수분 모의가 가능하기 때문에 이에 기반한 가뭄감시가 가능하며, 선제적 가뭄 대응 대책 마련에 활용성이 클 것으로 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.13-21
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• 2010

일반적으로 강우는 사면의 전단강도와 전단응력 변화에 의한 사면붕괴를 유발하므로 강우강도와 전단강도의 변화는 사면안정해석시 매우 중요한 요소이다. 다양한 강우강도가 사면내의 함수비 변화차이를 유발할 뿐만 아니라, 사면 내 지반의 점착력 및 마찰력의 변화를 유발한다. 본 연구의 목적은 강우재현 실험장치를 이용하여, 강우강도와 사면의 전단강도의 관계를 규명하는 것이다. 사용된 토양은 국내의 사면에서 채취한 것으로 입도분석을 실시하였으며, 종래의 함수비 측정방법 대신 TDR 센서를 사용하여 함수비를 측정하였고, 전단강도 측정을 위해 비배수 직접전단시험을 하였다. 본 연구에서의 결과를 정리하면 첫째, 함수비는 토양의 투수성과 밀접한 관계를 가지며, 강우지속기간은 토양함수비를 결정하는데 중요한 요소이다. 둘째, 강우재현 실험장치를 이용한 안정성 분석은 사면에서의 함수비와 전단응력의 측정이 가능하여, 매우 유용한 사면해석방법이다. 셋째, 함수비와 관련된 비배수 전단응력식을 제시하였으며, 제시한 식은 기존 연구와 비교하여 보다 간편한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.278-278
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• 2022

2020년 집중호우로 인하여 우리나라 전국에 걸쳐 약 2,000여 곳의 산사태, 토석류가 발생하였고 약 1,217ha의 피해 면적이 발생하였다. 피해지역의 특히 생활권 중심의 사면과 계류의 관리 필요성이 높아지고 있다. 산림청 산사태정보시스템에서는 토양함수지수가 80% 도달 시 주의보, 100% 도달 시 경보를 발령하는 대국민 서비스를 제공하고 있다. 본 연구에서는 토층의 깊이에 따른 함수비 분포에 따라 토석류의 발생 가능성에 대한 분석을 수행하고자 하였으며, 토양함수는 기상 수치모델에 의한 예측 강우 자료를 활용하였다. 예측 강우 모델은 토석류가 주로 발생하는 여름철 집중호우 시기인 남서풍을 고려하여 도메인을 구성하였고 산림의 증발산 및 토양수분 모의 정확도 향상을 위해 임상도와 토지피복도를 사용하여 보정하였다. 토층내 토양수분의 함량은 토질에 따라 그 특성이 다르기 때문에 토질과 관련한 주제를 이용하여 토양정보를 활용하였다. 내부마찰각, 점착력, 단위중량, 밀도, 지질도, 지형경사, 표고, 유효토심에 대한 정보를 구축하여, 예측강우에 따라 토층의 수분 함량을 추정하여 붕괴 발생 가능성을 분석하였다. 2006년 평창지역에서 발생한 토석류에 대하여 수행하였으며 토층의 심도는 0.5~1m 범위의 분포에 대하여 체적함수에 따른 실제 토석류 발생에 대한 검증을 수행하였다.