• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.972-976
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• 2008

본 연구는 유량과 하천유사를 현장에서 직접 관측하여 분석한 연구로서 그 동안 하천에서 유사량을 산정할 때 부유사만을 측정하던 방법과 달리 미호천 석화수위표는 유역특성상 소류사량의 이송이 상당할 것으로 판단되어 미호천유역의 소류사를 부유사와 동시에 관측하는 연구를 수행하였다. 유량의 측정 방법은 간략법인 삼선법을 이용하였고 부유사 관측에는 수심적분 채취법을 적용, 채취기의 이동속도를 모든 채취선에서 일정하게 유지하는 등이동속도법을 이용하고 소류사 관측은 부유사 관측과 동일한 채취선에서 이루어졌다. 각각 부유사량과 소류사량을 15회 측정하여 더한 값을 유사량으로 산출하였고 이를 그 동안 많은 연구에 이용되었던 수정아인슈타인 방법으로 추정한 값과 실측된 유사량의 값을 비교하였다. 본 연구는 소류사량과 부유사량의 관계를 비교할 수 있는 연구로서 연구결과는 다음과 같다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.454-454
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• 2021

하천 환경에 대한 최근의 사회적 관심은 하천횡단구조물에 대한 평가를 기존의 이□치수적 관점에서 환경□생태학적 관점으로 변화시키고 있다. 이는 자연하천(특히 충적하천)이 수공구조물에 가로막히면 일반적으로 유사, 식생 등의 하천 제반 환경에 부정적인 영향을 준다는 전제에서 댐에 대한 평가가 시작되는 것으로, 국내에서는 이러한 인식의 변화가 2010년대 이후 널리 퍼지면서 현재는 더 이상 신규 댐을 건설할 수 없게 되었다. 댐에 의한 수리 특성과 기후 변화 등으로 댐 하류하천의 유사, 식생, 생태변화는 최근 급격하게 진행되었지만, 정량적인 변화량 및 지표 도출에 대한 연구는 대부분 최근의 data를 반영하지 못하고 있어 관련 원인과 대책 제시에 다소 한계가 있다고 생각된다. 이에 본 연구에서는 낙동강 주요 지류 중 하나이며, 충적하천인 황강을 대상으로 가용한 data를 활용하여, 합천댐 건설 전□후의 유사, 식생변화로 대표되는 하천 환경변화를 정량적으로 분석하고, 변화 원인을 파악하고자 하였다. 유사환경의 변화 분석은 댐 건설 전부터 최근까지의 문헌들에서 조사□제시된 data를 이용하였다. 연도별 최심 및 평균하상고는 댐 건설 전과 비교해 1.0 m가량 감소하였는데, 댐에 의한 세류사 공급차단보다는 골재 채취 및 하도 정비 등이 지배적인 원인인 것으로 파악되었다. 유사 입경의 변화는 댐 건설 전 대비 조립화가 진행되어 모래비율이 감소하고 유사 입경(댐 직하류 약 2배)이 증가하였다. 이는 골재 채취 및 댐에 의한 세류사 차단에 기인한 것으로, 준설된 지역의 하상이 모래 대신 자갈로 대체되고 있기 때문인 것으로 판단된다. 유사량의 경우 몇 번의 조사 과정이 있었으나, 기준이 명확하지 않아 정량적인 변화는 파악하기 어려웠다. 제외지의 식생 분포는 본 연구에서 개발한 이미지 처리 기법을 동원하여 분석하였으며, 대상은 합천댐 하류 중 모래 사주의 비율이 큰 곳을 선택(3지점)하였다. 분석 결과 2008~2011년 이전까지 큰 폭으로 사주가 식생 서식처로 변화(약 20%)되었으며, 이후 큰 변화 없이 안정화 된 경향을 보였다. 이는 2009~2011년 동안 식생이 활착되는 봄~초여름의 강우량 감소, 댐의 홍수조절 및 하상 조립화로 인한 다년생 식생의 활착되고 성장할 시간이 확보되면서 홍수 등 외부 변화에 대한 식생의 대응 능력이 증가했기 때문인 것으로 생각된다. 합천댐이 황강 환경변화에 주는 영향은 분명하지만, 현재 상황은 기후 변화와 인위적인 골재채취도 주요 원인으로 판단되는 바, 향후 하천 환경 개선 계획 수립 시 이러한 변화 원인이 고려된 대책이 수립되어야 할 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.31-39
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• 2014

본 연구는 하천 계획수립 및 활용을 위하여 국내 하천을 대상으로 적합한 유사량 추정공식과 장 단기 하상변동을 정량적으로 제시한다. 산지 및 도시하천을 대상으로 유사특성을 분석하고, 총유사량 과 장 단기 하상변동을 검토하기 위하여 기존의 유사량 추정공식과 HEC-RAS 4.1 모형 및 CCHE2D 모형을 적용하였다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 수정 Einstein 공식을 적용하여 추정한 총유사량이 해당 하천에 가장 적합한 것으로 판단되었다. 둘째, 대상하천의 중 장기적인 하도관리를 위하여 수위-유량 관계곡선, 부유사량-유량 관계곡선과 총유사량-유량 관계곡선을 제시하였다. 셋째, 단기하상 변동 분석에서는 산지하천이 도시하천보다 하상변동이 크게 발생하였으며, 장기하상 분석에서 도시하천은 현재 안정하상에 도달한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1011-1015
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• 2010

하천의 이용과 관리적 측면에서 가장 빈번하게 발생하는 하도의 직선화, 홍수량의 변화, 하상굴착, 하폭의 확대 축소 및 횡단구조물 등은 중규모 스케일의 하천지형을 인위적으로 교란시키는 대표적인 사례이다. 따라서, 이러한 인위적 교란은 하천생태계의 기반인 하천의 물리적 구조를 크게 변화시키므로 하도지형의 응답방향을 규명할 필요가 있다. 하천 유역의 지형은 여러 가지 스케일의 지형단위가 조직화되어 있는 것이므로 대(大) 중(中) 소(小)의 3가지 스케일 지형단위로서 계(系, system)를 계층화하고, 작은 계층의 계(系)에서는 큰 계층의 계(系)를 고정적인 경계조건으로 하여, 그 내부의 여러 가지 특징이나 변화를 규정하는 주요 인자를 이용하여 분석해야 한다. 또한 대(大) 스케일은 유역스케일의 지형스케일이며, 하도의 수계망이나 하도종단형 형상 등이다. 중(中) 스케일은 segment에서 reach 스케일의 지형이며 사행형상, 하천 폭 등이다. 소(小)스케일은 수심의 10배 정도이하의 지형스케일이며, 소규모 하상파 등의 미지형(微地形)이다. 따라서, 본 연구에서는 남강과 황강을 대상하천으로 유량 조절과 유사공급이 차단되는 댐하류 및 골재채취와 같은 인위적 교란요인에 의한 중규모(segment scale) 하도지형의 변화와 응답방향을 조사, 분석하였다. 연구결과 유량 및 유사공급량의 변동의 크기에 따라 전체적인 하상저하와 더불어 사주와 소가 소멸되면서 여울과 소가 사라지는 현상이 동조하는 것으로 분석되었으며, 하상의 평탄화에 의하여 저수로의 폭이 넓어져 복열사주가 발달하면서 수심 및 유속의 다양성이 감소되는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.522-522
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• 2017

하천에서 식생은 하도내 흐름저항과 항력을 증가시켜 유속과 유사이동을 감소시킨다. 유속의 감소로 인해 유사가 퇴적되어 사주 발생이 증가하며 이는 하도 지형변화의 중요한 요인이 된다. 하천내 식생은 하천생물의 서식과 밀접한 관련이 있는 물리적인 서식환경을 변화시키게 된다. 이러한 물리적인 서식환경 변화는 수중음향으로 표현되는 하천의 음환경(Soundscape) 변화로 연결된다. 본 연구는 하천 식생대에서의 수중 음향변화를 식생유무, 수온, 수심에 따라 분석하고 수리학적 특성과의 상관관계를 파악하고자 한다. 실규모 하천 수로에 식생 38 주/$m^2$를 식재하고 1 m정도 성장시킨 후 식생을 완전 침수시켜 $3.2m^3/s$의 유량을 공급하여 유속의 변화와 수중음향을 측정하였다. 오후시간대와 새벽시간대를 이용하여 수온이 다른 조건에서 측정하였고, 수심은 표면 3 cm, 40 cm, 80 cm 깊이에서 각각 측정하였다. 측정지점은 식생구간의 상류지점(A), 식생구간(B), 식생구간의 하류지점(C) 세 곳을 선정하였고, 유속은 micro-ADV, 수중 음향은 Hydrophone을 사용하여 5분간 측정하였다. 측정 주파수 spectrum은 1/3 Octave band로 처리하여 음압을 비교분석하였다. 주파수에 따른 음압을 분석한 결과 측정지점에 관계없이 주로 125 Hz, 315 Hz에서 높게 나타났다. 수심에 따른 음향을 분석한 결과 식생이 없는 상류(A)지점에서는 수중음향의 차이가 크게 나타났으며, 식생지점(B)과 식생이 없는 하류(C)지점에서는 수중음향이 유사하게 나타났다. 이는 식생에 의한 유속의 저하로 인해 흐름이 안정화되어 나타나는 현상으로 판단된다. 수온에 따라서는 식생구간(B)과 하류(C)지점에서 대체로 큰 차이를 보이지 않았으나 상류(A)지점에서는 수온이 높을 때 음압이 더 크게 나타났다. 이는 온도가 높을수록 소리의 전달속도가 더 빨라지기 때문으로 판단된다. 이처럼 식생의 유무와 수심, 온도에 따라 하천의 수리학적 특성이 달라지고 이에 따른 수중음향도 달라지므로 하천의 물리적 서식환경을 평가하기 위한 인자로 수중음향을 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.495-495
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• 2022

충적하천에 댐이 건설되면 하류 하천의 식생환경에 변화를 주게 된다. 이입, 활착 및 성장과정을 거치는 제외지 식생은 하천의 유량이 증가하면 소류력과 세굴로 인해 쓸려 내려가기 때문에, 일반적으로 홍수기를 거치면 식생 활착 및 성장 이전의 사주 모습으로 복귀하게 된다. 그러나 댐의 홍수조절 기능은 홍수기에도 하류 하천에 식생을 정착시킬 만큼 큰 소류력을 발생시키지 않아 결국 식생의 성장에 기여하게 된다. 또한 댐은 상류로부터 공급되었던 세립토를 차단시켜 하류 하천의 하상 표면을 조립화 시키게 되는데, 이는 하상의 고정력을 증대시켜 식생의 안정적인 성장을 돕게 된다. 하천에 식생이 자리잡게 되면 홍수 시 흐름에 대한 저항력의 증가로 수위가 높아질 수 있고 제방에 자리 잡은 식생의 이탈은 제방의 붕괴 위험을 증가시킬 수 있고, 식생 사주의 발달이 지속되면 이동사주에서 정지사주로 변화되어 기존의 충적하천 자체가 사라지게 될 수도 있고, 하류 하천의 수리 및 유사 거동 특성도 변화시켜, 기존과 다른 하천 경관 및 수생태계 출현할 수 있다. 국내에서는 2000년대부터 이러한 하천 제외지 사주의 식생 활착이 가속화되어 왔으며, 특히 내성천, 황강 등 댐이 건설된 낙동강 지류 하천에서 이런 현상이 두드러지게 나타났다. 이에 따라 관련된 많은 조사·연구들이 수행되었으며, 변화 원인으로 홍수조절, 유사공급 변화 및 기후변화가 제시되었다. 그러나 댐이 건설되지 않은 하천(비조절 하천)에 대한 조사와 같은 비교군 지역의 정량적 분석은 상대적으로 부족하여, 정확한 제외지 식생 증가에 대한 원인을 규명하지 못하였다고 판단된다. 이에 비조절 하천이라 판단되는 감천을 대상으로 식생의 변화 양상을 분석하고, 유사 및 기후변화 등과의 관계를 본 연구에서 제시하였다. 감천은 상류에 김천부항댐이 건설되었으나, 댐의 영향범위가 전체 유역면적의 약 6%로 비조절 하천에 가깝고 사주가 발달된 충적하천이므로, 하천 본류에 댐이 건설된 다른 지역과의 비교군으로 적합하다고 판단하였다. 대상 지점은 상, 중, 하류의 사주가 발달된 지역으로 선정하였고, 본 연구에서 개발된 이미지 처리기법을 적용하여 사주 면적을 계산하였다. 분석결과 식생역으로 전환된 모래 사주의 면적은 봄~초여름 강우량과 밀접한 관계가 있는 것으로 파악되었다. 특히 초여름까지 가뭄이 지속될 때, 식생역은 증가하였다. 그러나 식생 활착 이전에 큰 유량 발생 시 식생이 쓸려 내려가고 유사가 그 자리를 대체하여 다시 사주가 발달하는 과정을 보여 주어, 감천의 사주 식생역의 증가 추세는 없는 것으로 파악되었다. 향후 댐이 본류에 건설된 조절 하천과의 비교를 통해 사주의 식생역 증가에 대한 댐 건설의 영향을 파악할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.50-50
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• 2016

하천에서 유사 및 오염물질의 이동을 예측하기 위하여 초점을 두는 것에는 두 가지 요소가 있다. 입자의 농도로 나타낼 수 있는 양의 개념과 입자의 위치로 나타낼 수 있는 공간의 개념이 그것이다. 유사 입자와 같이 그 비중이 물보다 큰 경우, 흐름 내에서 침전과 부상의 메커니즘을 반복하게 되는데 최종적으로 바닥에 침적하는 위치는 하상변동, 서식처 등 하천관리의 다양한 측면에서 매우 중요하다. 유사 입자가 바닥에 침적하는 위치를 예측하는 데에는 난류와 지형 같은 많은 불확실한 요소가 내포되어 있어, 같은 크기의 유사 입자라 하여도 하나의 exact point로 도달하지 않는다. 이러한 불확실한 요소를 고려하여 침전 위치를 산정하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 침전 위치를 확률밀도함수로 나타내어 분석하고자 한다. 입자의 침전 위치를 확률밀도함수로 나타내기 위하여 입자 기반의 추적 모형을 사용하여 위치 데이터를 얻었으며, 이를 실험데이터와 비교하여 검증 후 확률밀도함수로 나타내었다. 그 결과 입자의 침적 위치에 대한 확률밀도함수는 로그정규분포를 띠고 있음을 확인하였으며, 확률밀도함수를 나타내는 매개변수를 물리 기반 회귀모형식으로 일반화 하여 나타낼 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.888-892
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• 2008

저수지의 퇴사는 저수량을 감소시켜 수명을 단축시키고 저수피해를 가중시킴과 동시에 용수공급에도 지장을 초래하게 된다. 또한 자연하천에서 흐르던 유사는 댐이라는 수공구조물로 인해 흐름에 방해를 받으며, 홍수기 홍수조절을 위한 방류시 하류 하천의 하상변동에 영향을 미치게 된다. 100년을 내용수명으로 하는 다목적댐은 한번 건설되면 저수상태에서 장기간 유지관리를 필요로 하므로 저수지내 퇴사에 대한 예측은 설계 단계에서 부터 신중한 검토와 적용이 요구된다. 저수지내에서 유사의 퇴적으로 인한 하상변동은 유역내에서 유입되는 유사입자의 크기와 형상, 하천의 계절적 유량변화와 유사량 변화, 저수지의 형태와 크기, 그리고 저수지의 홍수기 방류량과 운영계획 등 상호 관련된 많은 요소에 의해 좌우된다. 따라서 합리적이고 효율적인 하천 및 저수지의 정비와 관리를 위해서는 적절한 수치모형을 이용한 저수지의 퇴사분포 예측과 퇴사량 예측이 필요하다. 본 연구에서는 홍수기간 저수지로 유입되는 홍수량을 대상으로 퇴사거동에 대한 변화를 알아보기 위해 2차원 수치모형인 SMS(Surface-Water Modeling System) 모형을 사용하였으며, 모형내에 내장되어 있는 RMA-2와 SED-2D에 대한 모형의 특성 사용법 입력자료를 분석하고 대상유역에 대한 기 조사된 하천 종 횡단 자료를 토대로 지형자료를 작성하여 기본계획 단계에 있는 김천시 부항다목적댐을 대상으로 100년 빈도 홍수량 유입시 공간적 퇴사거동 현상을 모의하였으며, 유속분포 퇴사의 공간적범위를 고려하여 저수지내 구조물 위치 선정 등에 미치는 영향을 연구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.332-332
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• 2011

하천 유사량 특성 분석은 하천유역 내의 수리구조물 설계 및 유지관리, 하천개수 및 하도의 안정, 홍수터 관리, 저수지 설계 및 운영 등 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획의 필요한 요소 중 하나이며 현장 측정에서 분석까지 정밀한 일련의 과정을 통해서 알아낼 수 있다. 본 연구에서는 6개 지점(여주, 왜관, 진동, 공주, 나주, 구례2)에 대해 유사량 특성 분석을 수행하였다. 부유사량은 강우가 집중되는 홍수기(왕복수심적분법; D-74측정장비 / 표면채취법)를 중심으로 측정하였고 하상토의 경우는 Grab Sampler(60L), 선격자법 등을 이용하여 홍수기 전 후로 2회 채취하였다. 채취된 시료는 특성에 따라 여과법(부유사농도), BW관법(부유사입도분포), 체분석법(하상토입도분포)으로 분석하였으며, 이를 통해 산정된 평균 부유사농도, Oden Curve와 입도분포곡선 및 수리량(수위, 유속, 측정수심, 수면폭, 수면경사, 수온)등의 자료를 이용하여 총유사량(Modified Einstein 방법)을 추정하였다. 본 연구 결과는 다음과 같다.: 1) 유량-부유사량 및 총유사량 관계: 유량-부유사량의 관계에 있어 대체적으로 일관된 경향성이 나타났으며 총유사량과의 관계 역시 부유사량과 비슷한 경향성을 보임. 일부 성과의 경우, 총유사량과의 관계에 있어 Modified Einstein 조건의 불충족(자갈하상재료 또는 저유속)으로 부유사량과 동일추정이거나 추정불가 및 이상치가 나타남. 2) 유량-부유사량 특성: 전체적으로 루프현상을 보이며 초기 강우 사상에서는 더 많은 유사량이 발생하는데 이는 초기 강우에 의해 유사 이송이 활발하게 이루어지는 일반적인 특성임. 또한 수위 상승-하강에 따른 부유사량 자료가 더욱더 확보된다면 수위 상승과 하강부로 구분하여 분석하는 것도 의의가 있을 것으로 판단됨. 3) 유량-유사량관계식 개발: 개발된 관계식은 총유사량이 아닌 부유사량으로 개발되었으며, 측정성과들 간의 상관계수가 0.9723(구례2 지점) ~ 0.8490(나주 지점)으로 분석됨. 또한 개발된 관계식에 대한 신뢰도 분석을 실시하지 않았기 때문에 적용 시에는 주의가 요구됨.