• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.67-67
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• 2017

급속한 산업화와 도시화로 인하여, 투수지역은 감소함으로써, 개발전과 다른 지표, 지표하 유출이 나타난다. 이에 대한 대안으로 최근 저영향개발 (LID)이 수문학적 및 환경, 생태적 개선으로 대안으로 대두 되고 있다. 이에 많은 연구자들이 EPA SWMM 모델의 이용하여 LID 설치 전, LID를 모의하였으나, 불포화토양 및 토양 내의 matric head에 대한 고려가 없어 정확한 LID 모의가 힘든 실정이다. 이에 본 연구에서 상세한 토양 모의가 가능 HYDRUS를 이용하여, SWMM-HYDRUS 모델을 개발하였다. EPA SWMM 모델의 경우, 가장 상단의 layer에서 green ampt equation을 이용하여 침투량을 계산 후, 다음 layer에서 Darcy eqation을 이용하여 토양 물이동을 계산되어진다. 하지만 기존의 SWMM모델의 경우, 불포화토양내의 물 흐름에 대한 고려와 Matric head와 Pond depth에 대한 고려가 없어, LID 모의 시 한계점이 나타났다. 이에 본 연구에서는 이러한 한계점을 개선하기 위하여, 기존의 EPA SWMM의 LID 모듈을 Van Genuchten's equaton과 Richard Equation을 이용하여 정확한 토양 물 흐름을 계산하는 HYDRUS을 SWMM 모델에 결합하여, 더욱 정확한 LID 모의를 실시하였다. 개선된 SWMM-HYDRUS 모델의 모의 결과, 기존의 SWMM에서 한계점을 보여주는 Metric head를 고려하여 불포화 침투가 이루어지며, 또한 포화 후 LID 위에 존재하는 Pond depth를 고려해주는 결과가 나타났다. 향후 개발된 SWMM-HYDRUS모델를 이용하여 LID를 검증 시 기존의 모델보다 정확한 모의가 가능하다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권1호
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• pp.153-162
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• 2023

It is important to determine water movement at the growing substrate used in soil-less cultivation for better management of water supply. Numerical simulation is a fast and versatile approach to evaluate highly accurate water distribution. The objective of this study is to simulate the water movement in rockwool as a soil-less medium using HYDRUS-2D. HYDRUS-2D was used to simulate the spatial and temporal water movement in two types of rockwool slabs (Floriculture (FL), high density; Expert (EP), low density). The simulation was performed at two pulse conditions: 10 min ON and 50 min OFF (case A), 20 min ON and 40 min OFF (case B). The total irrigation amounts were the same at both cases. In case A, during the irrigation ON, the water contents at FL increased 1.93-fold faster than the values at EP. Whereas, during the irrigation OFF, the decreasing rate of water contents at FL was almost the same as one at EP. At case B, these values were not changed much from case A. However, the duration of optimum water content (50% - 80%) was 15.0 min and 23.5 min at case A and case B, respectively. Thus, FL and 20 min ON and 40 min OFF (case B) could supply water to rockwool much faster and longer than EP. Once qualitatively validated, this simulation of water movement in rockwool could be used to design an effective optimum irrigation method for vegetables.

• 지질학회지
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• 제54권5호
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• pp.545-556
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• 2018

본 연구에서는 강원도 양구군 해안면에서 토양수분 관측과 수치 모델링을 이용하여 강우에 따른 잠재 지하수 함양량을 정량적으로 추정하였다. 토양수분 모니터링을 위해 깊이별(30, 60, 90 cm)로 토양수분 센서를 4지점(YHS1-4)에 설치하였으며 YHS3 주변에 자동기상관측 장비도 설치하였다. 토양수분 모니터링 기간은 2017년 3월 25일부터 2018년 3월 25일까지이며 기상관측 기간은 2016년 5월 6일부터 2018년 5월 6일까지이다. HYDRUS 1D 프로그램을 이용하여 우기인 2017년 6월부터 8월까지 수치해석을 수행하였다. 토양수분 모니터링 기간 동안 평균 토양수분함량은 YHS3에서 $0.300-0.334m^3/m^3$로 전반적으로 높았으며 YHS1에서 $0.129-0.265m^3/m^3$의 가장 낮은 수분 함량 범위들을 보였다. 토양수분 이동 모델링 결과 현장 관측 값과 모델링 값은 유사하였으나 피크 값들이 모델링 결과가 큰 것으로 나타났다. 관측 및 모델링 자료의 상관분석 결과 r, $r^2$, RMSE는 각각 0.88, 0.77, 0.0096으로 높은 상관성 및 낮은 오차율을 나타냈다. 모델링 설정기간 동안 500 cm 깊이에서의 총 잠재 지하수 함양량은 744.2 mm로 나타났다. 이는 2017년 강수량(1,214 mm)의 61.3%가 함양된 것으로 나타났다. 연구지역의 잠재 지하수 함양량은 높은 것으로 나타났으며 불포화대를 통한 지하수 함양 추정연구에 유의미한 결과 값을 제공할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.348-351
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• 2005

In this study, solute breakthrough curves through the unsaturated zone were predicted using artificial neural network (ANN) by numerical tests and laboratory experiments. In the numerical tests, applicability of ANN model to prediction of breakthrough curves was evaluated using synthetic data generated by HYDRUS-2D. An appropriate strategy of ANN application and input data form were recommended. The ANN model was validated by laboratory experiments comparing with HYDRUS-2D simulations. The results show that the ANN model can be an effective method for forecasting solute breakthrough curves through the unsaturated zone when hydraulic data are available.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2004년도 임시총회 및 추계학술발표회
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• pp.307-311
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• 2004

The unsaturated zone is a significant pathway of the surface contaminant movement and is a highly heterogeneous medium. Therefore, there are limitations in applying conventional convection-dispersion equation(CDE). Artificial neural network(ANN) is considered to be a versatile tool for approximating complex functions. For evaluating the applicability of ANN, numerical tests using ANN were conducted with training set generated by HYDRUS-2D which is based on CDE. The results represent that ANN can estimate the solute transport and the choice of network parameters and generation of training set patterns are important for efficient estimation.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2000년도 추계학술대회
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• pp.64-68
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• 2000

장기간 관측된 지하수위 자료를 시계열분석 중의 하나인 전이함수 모형(Transfer Function - Noise model)을 이용하여 분석하였다. 일반적으로 전이함수 모형은 입력 변수와 출력변수와의 관계가 선형적일 때 적용이 가능하며, 자료가 시간에 대해 연속적으로 존재해야 하는 제한이 있다. 강수량과 지하수위의 변동은 비선형적인 관계를 가지고 있어 이러한 전이함수 모형을 직접 적용하는데는 어려움이 있다. 이러한 비선형성의 정도를 감소시키기 위해 물리모형(HYDRUS)을 이용하여 침투량을 계산하고 이를 입력변수로 사용하여 전이함수 모형을 적용하였다. 침투량을 입력변수로 모형을 추정하였을 때, 강수량을 직접 입력자료로 사용했을 경우보다 ME(mean error), RMSE(root-mean-squre error), MAE(mean absolute error)에서 상대적으로 작은 값을 보여주고 있다. TFN 모형의 모수를 추정하기 위해서 Kalman 필터 알고리즘과 최우추정법(Maximum Likelihood Estimation)을 이용하였다. Kalman 필터 알고리즘을 이용하여 불규칙한 관측주기를 갖는 시계열이나 결측값이 있는 시계열에 대해서도 전이함수 모형을 구하였으며, 이를 통해 결측값에 대한 추정이 가능하였다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.315-315
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• 2017

In Japan, more than 80 % of soybean growing area is converted fields and excess water is one of the major problems in soybean production. For example, recent study (Yoshifuji et al., 2016) suggested that in the fields of shallow groundwater level (GWL) (< 1m depth), rising GWL even in a short period (e.g. 1 day) causes inhibition of soybean growth. Thus it becomes more and more important to predict GWL and soil moisture in detail. In addition to conventional surface drainage and underdrain, FOEAS (Farm Oriented Enhancing Aquatic System), which is expected to control GWL in fields adequately, has been developed recently. In this study we attempted to predict GWL and soil moisture condition at the converted field with FOEAS in Biwa lake reclamation area, Shiga prefecture, near the center of the main island of Japan. Two dimensional HYDRUS model (Simuinek et al., 1999) based on common Richards' equation, was used for the calculation of soil water movement. The calculation domain was considered to be 10 and 5 meter in horizontal and vertical direction, respectively, with two layers, i.e. 20cm-thick of plowed layer and underlying subsoil layer. The center of main underdrain (10 cm in diameter) was assumed to be 5 meter from the both ends of the domain and 10-60cm depth from the surface in accordance with the field experiment. The hydraulic parameters of the soil was estimated with the digital soil map in "Soil information web viewer" and Agricultural soil-profile physical properties database, Japan (SolphyJ) (Kato and Nishimura, 2016). Hourly rainfall depth and daily potential evapo-transpiration rate data were given as the upper boundary condition (B.C.). For the bottom B.C., constant upward flux, which meant the inflow flux to the field from outside, was given. Seepage face condition was employed for the surrounding of the underdrain. Initial condition was employed as GWL=60cm. Then we compared the simulated and observed results of volumetric water content at depth of 15cm and GWL. While the model described the variation of GWL well, it tended to overestimate the soil moisture through the growing period. Judging from the field condition, and observed data of soil moisture and GWL, consideration of soil structure (e.g. cracks and clods) in determination of soil hydraulic parameters at the plowed layer may improve the simulation results of soil moisture.

• 대한지하수환경학회지
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• 제4권4호
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• pp.191-198
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• 1997

석대동 매립장은 부산광역시에서 1987년부터 93년까지 발생한 생활폐기물을 매립한 곳으로 산간매립에 속한다. 매립장 표면의 토양특성과 식생 분포를 근거로 12구역으로 나누고 디스크-장력 침투계 (Disc Tension Infiltrometer)로 불포화대 수리 특성을 추정하였다. 추정된 매립장 상부의 복토된 토양은 2.2$\times$$10^{-4}$~8.1$\times$$10^{-3}$ cm/sec 범위의 포화수리전도도를 갖는다. 이 값을 근거로 순침투율을 추론하면 939 ㎥/day이다. 주변에서 유입되는 지하수가 없거나 폐기물에서 수분 발생이 없다고 가정할 때 순침투율을 근거로 일침출수 발생율을 추정할 수 있다. 유사적 수문현상에 관한 모델들을 이용하여 침출수 수위상승과 산간매립장 옆 사면과 매립장 하부를 통한 침출수 누출율을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.751-762
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• 1999

본 연구에서는 천이상태의 비포화 오염원 이송확산 특성을 분석하기 위하여 토양의 물리, 화확적 특성을 알고 있는 두 종류의 현장토양(SUS,KUS)을 이용하여 1차원 실내실험을 수행하였는데, 천이상태의 토양내 함수량과 오염원의 농도를 측정하기 위하여 본 연구에서 개발한 TDR을 이용한 농도측정법을 이용하였으며, 질량평형을 이용하여 측정방법의 정도도 분석하였다. 실험결과에 의하면 급격한 습윤전선의 전진에 따른 종형의 함수량 변화를 관측할 수 있었고, 이때 오염원의 이송확산은 습윤전선을 추월하지 않으면서 농도 천이구간의 중심점으로부터 전방영역의 농도분포가 습윤전선에서의 함수량 분포와 유사한 종형을 이루고 있음을 관측할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 측정법을 적용한 결과 함수량이 0.15이상일 경우 매우 좋은 결과를 보였으며, 측정오차를 검토한 결과 10%이하의 오차율을 보였다. 따라서 본 논문에서 개발된 천이상태의 오염원 농도 측정법은 기존의 방법에 비하여 정확하고 적용이 용이한 측정방법으로 판단된다. 수치모형 HYDRUS를 수행한 수치결과와 실험결과를 비교하였는데, 비포화 흐름특성은 실험결과와 수치결과가 일치하고 있으나, 오염원 이송확산 특성은 수치결과가 실험결과를 더 많이 확산되는 경향을 보였다. 따라서 수치모형을 현장에 적용할 경우 수치모형에 적용할 확산지수는 BTC 실험을 통하여 측정한 확산지수, 수차확산, 흡착계수, 적용영역의 크기 등을 고려하여 결정하여야 할 것으로 판단된다.