• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.516-516
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• 2017

기후변화로 인하여, 홍수, 사막화, 엘니뇨 등의 자연재해가 이전보다 더 발생하고 있다. 기후변화 적응은 전 세계적으로 기후변화 대응보다 중요해지고 있다. 기후변화 적응을 위한 이슈 중 하나가 물 순환이다. 각 국가에서는 물 순환을 활성화하기 위한 기술을 개발하고 있다. 특히, 저영향개발(LID, Low Impact Development)이라는 물을 확보하기 위한 정책이 각 국가별로 추진되고 있으며, 이에 따른 기술이 개발되고 있다. 국내에서도 2001년에 국토해양부는 수자원장기종합계획을 발표하고, 환경부에서는 2013년에 LID기술요소 가이드라인과 환경영향평가 시 적용 가능한 저영향개발 매뉴얼을 개발하는 등 LID기술을 개발하고 적용하기 위한 정책을 펼치고 있다. 이러한 LID기술 중 하나가 빗물 집수시스템이며, 이 빗물집수시스템은 주거지역에서 빗물을 배수하고, 집수하여 빗물을 이용하기 위해 적용되고 있다. 현재 적용되고 있는 빗물 집수시스템은 측구 집수시스템과 원형 집수시스템이 있으며, 최근에는 수로형 집수시스템이 적용되는 지역도 있다. 본 연구에서는 전과정 평가(LCA, Life Cycle Assessment)를 이용하여 빗물 집수시스템의 환경성을 평가하고자 한다. 현재, 국내에서는 녹색건축물인증, 탄소성적 표지인증, 환경성적 표지인증 등 LCA를 이용하여 환경성을 평가하고 있다. 특히, 본 연구에서는 기후변화 측면에서 LCA를 적용하여 이산화탄소배출량을 평가하고자 하였다. 본 연구의 범위는 빗물집수시스템 30m로 가정하였으며, 측구 집수시스템, 원형 집수시스템 및 수로형 집수시스템의 건설, 운영 및 유지관리, 해체 및 폐기단계의 전 과정이다. 각 빗물 집수시스템에 대해 각 단계별로 이산화탄소 배출량을 산정한 결과, 수로형 집수시스템은 $2.82\;ton\;CO_2\;eq./set$이며, 원형 집수시스템은 $27.65\;ton\;CO_2\;eq./set$, 측구 집수시스템은 $21.54\;ton\;CO_2\;eq./set$이 배출되었다. 이산화탄소배출량 측면에서는 수로형 집수시스템이 나머지 두집수시스템보다 87~90%가 저감되는 것으로 나타났다. 본 연구는 저영향개발에 대응하는 동시에 기후변화를 대응한다는 측면에서 빗물 집수시스템 정책에 활용되고, 설계시에도 반영될 수 있을 것으로 사료된다. 추가적으로 이산화탄소뿐 만 아니라, 다른 환경성을 평가하는 연구가 진행될 필요가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.93-93
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• 2016

최근 증가하고 있는 기후변화에 의해 설계빈도를 상회하는 강우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 이로 인한 도시유역의 내수범람 피해가 증가하고 있다. 도시유역에서 발생하는 침수 피해의 경우 인적 물적 자원이 집중되어 있는 도시의 특성으로 인해 침수로 인한 직접적 피해 규모가 상당할 뿐만 아니라 침수 발생 후 세균 및 박테리아에 의해 발생하는 수인성 전염병의 유행 등과 같은 2차적 피해 또한 심각한 사회적 비용을 초래할 수 있어 도시유역의 침수 피해를 저감시키기 위한 대책이 절실히 요구되어지고 있다. 도시유역의 침수를 예방하기 위한 대책은 구조적 비구조적 대책으로 구분되어 질 수 있으며 구조적 대책의 경우 침수 피해 예방에 직접적인 효과를 낼 수 있다는 장점이 있으나 대규모 사업예산 및 사업 기간으로 인해 직접적 효과를 보기까지 상대적으로 긴 시간이 필요할 뿐만 아니라 사업 진행 중 대상지역 거주민들의 민원으로 인한 갈등 조정 등으로 인해 사업실행에 어려움을 겪고 있다. 이러한 측면에서 비구조적 대책의 일환인 수치해석을 통한 침수피해 재현 및 침수원인 파악을 통한 구조개선 제안은 구조적 대책의 단점을 보완할 수있는 좋은 대안이 될 수 있다. 도시유역의 경우 비도시유역과 대조적인 차이점으로는 높은 비율의 불투수층, 복잡한 지형, 다수의 인공 구조물 및 배수관망 시스템 등을 들 수 있으며, 침수해석 모형의 정확도를 높이기 위해서는 복잡한 지형의 효율적인 처리가 무엇보다 중요하다. 일반적으로 이용되는 2차원 침수해석 모형들은 직교구조 격자 또는 비구조 격자를 이용하여 지형을 묘사하고 있으며 DEM 자료를 직접 사용하는 직교구조 격자의 경우 지형 데이터 생성이 상대적으로 쉽다는 장점이 있으나 복잡한 지형을 표현하기 위해서는 불필요한 지역까지 높은 해상도를 이용해야 하며 이로 인하여 모의시간이 지나치게 길어지는 문제점이 발생한다. 비구조 격자의 경우 상대적으로 복잡한 도시 유역을 잘 묘사할 수 있다는 장점이 있으나 격자망 생성에 필요한 데이터가 많고 격자망 생성에 지나치게 많은 시간과 노력이 소요된다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 위에서 언급한 두 가지 방법의 장점만을 취할 수 있도록 메쉬 세분화 기법을 이용한 2차원 침수해석 모형을 개발 하여 복잡한 지형은 고해상도 메쉬를 이용하여 보다 자세히 묘사하고 상대적으로 복잡하지 않은 지형은 저해상도 메쉬를 이용하여 계산시간을 단축시킬 수 있도록 하였다. 수치해석 기법으로는 엇갈림 격자를 이용하는 Leap-Frog 기법과 유한차분 (Finite difference Method)기법을 이용하였다.

• 지질공학
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• 제32권4호
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• pp.661-670
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• 2022

기후변화로 인한 극한 강우 및 지구 온난화로 인해 도심지 홍수 및 열성현상 저감을 위한 대책이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 보강섬유(아라미드, 탄소섬유)를 이용한 친환경 투수블록을 개발하고자 하였고, 기존의 투수블록과 비교하여 환경문제 및 구조적인 안정성을 확보할 수 있도록 최적의 시멘트 사용량일 줄이고 산업부산물인 고로슬래브 미분말을 사용한 배합비를 개발하고자 하였다. 실험결과, 일축압축시험을 실시한 결과 재령 28일을 기준으로 섬유를 보강하지 않은 경우는 26.1 MPa, 탄소섬유의 경우는 29.4 MPa, 아라미드섬유의 경우는 31.82 MPa인 것을 확인할 수 있었다. 인터로킹 오차시험의 경우 각 구역에서 1.5 cm, 1.6 cm, 2 cm로 적절한 틈이 있는 모습을 확인할 수 있었다. 투수시험의 결과는 섬유가 보강되지 않은 경우 k = 1.12 × 10^-2 cm/sec, 아라미드섬유는 k = 1.13 × 10^-2 cm/sec, 탄소섬유는 k = 1.11 × 10^-2 cm/sec으로 비슷한 것을 확인할 수 있었으며 기준인, 1.0 × 10^-2 cm/sec 보다는 크게 측정된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.269-269
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• 2023

기후 변화로 인한 강우 패턴의 변화는 도심지 방재성능 목표를 상회하는 홍수로 이어져 침수피해를 가중시키고 있다. 이로 인한 도시침수 피해를 저감하기 위하여 도시침수 예측모형 개발이 활발히 이루어지고 있으나, 대규모 관망으로 이루어진 복잡한 도심지 우수관망을 모의하기 때문에 분석속도가 느려 실시간 예측 적용에 한계점이 있다. 도시침수 분석에 가장 많이 활용되는 대표적인 모형인 SWMM(Storm Water Management Model)은 복잡한 관망을 비교적 빠르고 정확히 해석할 수 있어 유용하지만, 이 또한 대도심의 우수관망 모의 시 많은 시간이 소요되며, 관망 정밀도 기준이 정의되어 있지 않아 분석에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 관망 간소화 기법(유역면적의 밀도, 관거 직경, 관로의 길이 등)을 적용하고, 이에 따른 주요 지선과 간선의 수위 변화와 침수흔적도를 비교하여 분석결과의 정확성을 담보하는 관망 간소화 수준을 파악하고 도시침수 분석 시 적정 간소화 기준과 자동 간소화 방안을 제시하고자 한다. 도시침수 분석 시 우수관망 자동 간소화를 위하여 Python을 활용한 코드를 작성하였으며, SWMM의 .inp 파일을 읽어들여 Dataframe형태로 저장한 후 분석을 위한 데이터 가공, 간소화 기준에 따른 분류, 간소화 대상 수리·수문인자 연산, 인접 간선에 연결, 간소화된 .inp파일 저장의 총 6단계로 구성하였다. 연구 대상지역은 도림천 유역으로 설정하였으며, 초기자료는 맨홀 30,469, 관거 32,443, 소유역 30,586개로 이루어져 있으며, 모의 시간은 약 2시간 30분이 소요되었다. 유역면적 100x100 미만을 대상으로 수행 시 맨홀 9,965, 관거 10,464, 소유역 9,240개로 관거의 복잡도가 약 1/3 감소하였으며, 모의 시간은 약 43분으로 기존대비 약 72% 단축되는 것으로 나타났다. 실제 침수가 발생한 주요지점들을 비교한 결과 R² 0.85 ~ 0.92로 예측모형의 정확도에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 도시침수모형 최적 간소화를 통해 모형의 복잡성을 줄이고, 계산량을 줄여 모형의 수행시간을 단축시킬 수 있으며, 불필요한 우수관망을 제거하거나 병합함으로써, 모형의 예측력 향상과 분석과 해석에 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.115-115
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 국내에서 강우량과 유출량의 변동성이 커짐에 따라 효율적으로 수자원을 관리하는 데 어려움을 겪고 있다. 따라서 수자원 관리 측면에서 강우관측소를 대상으로 군집 분석과 경향성 분석을 통해 사전에 강우 시계열 자료의 추세와 특징을 파악하면 용수 공급과 가뭄 및 홍수피해 저감 등에 효과적으로 대처할 수 있다. 본 연구에서는 2000년부터 2019년까지낙동강 유역의 64개 강우관측소를 대상으로 동질성 검정과 수정 Mann-Kendall (MK) 검정을 적용하여 강우 시계열 자료의 월별, 계절별, 연도별 경향성 분석을 수행하였다. 또한, 경향성이 나타나는 관측소별 세부지표(연평균 강우량, 표고 등)를 기준으로 K-means 군집 분석을 수행하여 군집별 강우 특성을 파악하고자 하였다. 분석을 수행한 결과 경향성 분석에선 3월, 4월, 11월, 12월, 봄 및 가을에는 강우량이 증가 추세를 보였고 1월, 5~9월, 여름과 연도별로는 감소 추세가 나타났다. 또한 군집 분석에서는 Silhouette analysis를 기반으로 최적의 군집 개수를 3개로 설정했을 때 군집별 강우 세부지표의 통계값이 관측소별 표고에 비례하는 특징이 나타났다. 연구를 통해 도출된 군집별 강우 특성과 관측소별 경향성 분석결과를 연계하면 강우량의 변동성을 고려한 효율적인 수자원 관리 방안을 마련하는 데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제19권4호
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• pp.533-541
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• 2017

농업, 농촌경관은 다양한 생태계서비스 기능이 있지만 시설원예단지 개발은 환경보전에 대한 고려사항이 없어 단지를 조성 시 필요한 생태계서비스 기능 우선순위 분석을 실시하였다. 시설원예단지의 친환경적 조성을 위한 생태계서비스 기능 및 가중치 산정 방법은 총 3단계에 걸쳐서 진행되었다. 1차 조사결과 17개 기능을 개선방안으로 선정 하였고, 2차 조사에서 5개 기능을 제외 한 12개 기능이 선정되었다. 최종적으로 1. 수질정화 대책, 2. 지하수함양 방안, 3. 지표수저장 공간, 4. 홍수조절 대책, 5. 식생다양성 공간, 6. 탄소배출 저감 방안, 7. 수서곤충 서식 공간, 8. 양서파충류 서식 공간, 9. 경관 및 폐기물 대책, 10. 조류 서식 공간, 11. 열섬완화 방안, 12. 체험/생태교육 방안 순으로 고려할 것을 제안하였다. 기능 향상방법으로 수질정화 대책을 위해 수처리 시설의 구조, 유량, 용량, 유속, 배치, 형태 등 공학적 세밀한 접근과 계획을 제안하고 수질정화 식물인 벼, 부들, 줄, 부레옥잠, 물상추 등의 투입을 고려할 것을 제시했으며, 지하수 함양 대책을 위해 개발면적의 7-10%를 저류지 투입으로 제안하였다. 지표수 저장 공간과 홍수조절 대책을 위해 우리나라 실정에 맞는 저류지 및 저장시설 구조 개발을 제시했으며, 탄소배출 저감과 열섬완화 방안을 위한 녹지공간을 확보를 제안하였다. 생물다양성관 관련된 식생다양성, 수서곤충, 양서파충류 서식을 위한 서식처와 양액배출 관리를 제안하고 경관개선을 위한 녹지확보, 습지조성, 체험교육을 위한 시설투입을 거론하였다. 연구결과는 시설원예단지의 개선방안으로 활용하고 새로운 단지 개발에 있어 정책결정 자료로 활용 할 것을 제안했으며, 이러한 연구를 지속시켜 국가 생물다양성 및 국토환경보전, 지속가능한 농업에 이바지하길 기대하였다.

• 대한지리학회지
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• 제51권6호
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• pp.779-797
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• 2016

보정된 수문모델은 기후변화와 지표피복변화가 하천의 유량과 수질, 그리고 하천퇴적물의 양에 미치는 영향을 정량적으로 파악할 수 있는 수단이 된다. 라오스 중부에 위치한 시방파이(Xe Bang Fai) 유역($10,064km^2$)은 태풍의 영향권에 놓여 있으며, 여름철은 높은 강우강도로 인해 매년 주기적인 범람의 위험을 안고 있다. 특히 현재 진행되고 있는 기후변화로 인해 태풍의 빈도와 강도가 크게 변할 것으로 예상되기 때문에 홍수로 인한 피해의 위험성은 점차 높아지고 있다. 이 연구의 목적은 Soil and Water Assessment Tool(SWAT) 모델을 이용하여 예상되는 기후변화 시나리오에 따라 하천유량에 미치는 영향을 예측하는 것이다. 이 연구에서 SWAT 모델은 2001년과 2005년 사이 기후 및 유량자료를 통해 보정하였으며, 2006년과 2010년의 예측치와 실측치 비교를 통해 검증하였다. 모의한 월별 유량과 실제 측정된 유량간의 일치도는 $R^2$ 값이 0.9(ENS>0.9)를 넘어 모델의 예측력이 높은 것으로 나타났다. 세 개의 기후모델(IPSL CM5A-MR 2030, GISS E2-R-CC 2030 and GFDL CM3 2030)은 현재 진행되고 있는 기후변화로 인해 가까운 미래인 2030년에는 여름 몬순기간 동안 강우량이 약 10% 증가할 것으로 예측된다. 이 경우 우기인 7월과 9월 사이 시방파이 다리 부근에서 관측되는 하천의 유량은 현재보다 약 $800m^3/s$ 정도 증가할 것으로 예측되었다. 이 연구에서 보정된 SWAT 모델은 향후 홍수저감과 라오스의 지속가능한 발전정책의 수립에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.

• 농약과학회지
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• 제16권1호
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• pp.11-20
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• 2012

식량증산을 위해 농약사용량이 증가함에 따라, 식품 중 잔류농약의 안전성 문제에 대한 관심은 날로 증가하고 있지만 효율적인 잔류농약 저감화 방법은 보급되지 못하고 있는 것이 현실이다. 최근에 기체 플라즈마에 의한 오염물질 제거는 고효율성과 환경친화성으로 많은 주목을 받고 있다. 특히 플라즈마는 수질 및 고체 표면 중 유기인계살충제, 페놀, 벤조산, 염료, 니트로벤젠과 같은 오염물질의 제거에 큰 효과가 있는 것으로 알려지고 있다. 본 연구는 플라즈마를 이용하여 농식품 중에 잔류되는 농약의 제거 가능성을 알아보고자 대기압 및 감압플라즈마 플라즈마 발생 상태에서 60종의 농약을 대상으로 분해양상을 파악해보고자 시도하였다. 시험용 농약을 유리판에 도포 후 대기압 및 감압 플라즈마 발생기에서 5분간 조사 후 잔류량을 확인 한 결과 대조구의 회수 분석결과가 70% 미만인 18종을 제외한 41종의 농약 분해율이 66.88-100%를 나타내었고, clothianidin은 감압플라즈마하에서 26.9%이 분해율을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.675-682
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• 2015

미국 AASHTO LRFD(AASHTO, 2012)나 국내의 도로교설계기준(2012)의 차랑충돌에 대한 교각설계기준을 참조하면 교각 설계 시 차량충돌에 대해 정적인 하중을 고려하도록 제시하고 있다. 한편 2003년 미국 네브래스카 주에 트럭이 교각에 충돌하여 교각 및 교량 상부구조가 붕괴되는 사고가 발생하는 등 차량충돌에 의한 교량붕괴사고는 홍수에 의한 교량붕괴사고에 이은 두 번째 요인으로 분류되기도 한다. 화물차량의 대형화와 도로시스템의 개선으로 인하여 이러한 사고가 발생할 가능성이 중가하고 있다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 교각 설계시 차량충돌에 대한 동적 해석을 수행하게 되면 많은 비용과 시간이 소요되어 실용적인 측면에서 연구결과가 쉽게 반영되지 못하고 있으므로 충돌해석 비용과 시간을 저감할 수 있는 모델축소법(model reduction)을 이용한 해석방법을 개발하였으며 그 효용성을 최종변위에 대해 직접충돌해석결과와 비교함으로써 평가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.115-119
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• 2005

소독부산물에 대한 수질기준이 강화됨에 따라 외국은 물론 국내 정수장에서도 강화응집(Enhanced Coagulation), 대체소독제 사용과 오존/활성탄 등의 고도정수처리공정 등을 도입하여 운영중이거나 도입을 계획하고 있다. 국내에서는 1991년도 낙동강페놀오염사고 전후로 26개 정수장에 이산화염소 발생기가 설치되었으나 실공정에서 축적된 운영자료는 거의 없는 실정이다. 본 연구는 홍수기 특정시기에만 소독부산물이 높게 검출되는 A정수장에 이산화염소 발생기를 설치하여 1년간 운영자료를 토대로 수질개선효과 운영관리상의 문제점과 향후 기존 정수장에서 이산화염소 공정도입시 고려하여야 할 내용을 정리하였다. 이산화염소에 의하 소독부산물 저감효과는 전체공정에서 $30{\sim}40%$ 정도였으나, 2-MIB, Geosmin의 제거율은 10% 이내였다. 이산화염소 부산물이 클로라이트 클로레이트 발생량은 이산화염소 투입량의 $70{\sim}100%$ 정도였으며, 접촉시간이 경과되면서 클로레이트로 전환되는 양이 많아졌다. 또한 이산화염소와 염소를 병행사용할 경우 급배수관망에서 클로라이트와 유리잔류염소가 반응하여 이산화염소가 재생성되어 강한염소냄새(락스성) 민원이 발생될 수 있다.