• 대한토목학회논문집
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• 제40권3호
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• pp.273-283
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• 2020

기후변화의 영향으로 국지성 및 집중호우에 대한 발생 가능성이 높아지는 시점에서 과거에 침수피해를 입은 도시 유역에 대하여 실제 호우에 대한 침수 양상을 예측하는 것은 중요하다. 이에 수치해석 기반 프로그램과 함께 기계학습을 이용한 홍수 분석에 대한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서 적용한 LSTM 신경망은 일련의 자료를 분석하는데 유용하지만, 딥 러닝을 수행하기 위하여 충분한 양의 자료를 필요로 한다. 그러나 단일 도시유역에 홍수를 일으킬 강우가 매년 일어나지 않기에 많은 홍수 자료를 수집하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 대상 유역에서 관측되는 강우 외에 전국 단위의 실제 호우를 예측 모형에 반영하였다. LSTM (Long Short-Term Memory) 신경망은 강우에 대한 총 월류량을 예측하기 위하여 사용되었으며, 목표값으로 SWMM (Storm Water Management Model)의 유출 모의 결과를 사용하였다. 침수 범위 예측을 위해서는 로지스틱 회귀를 사용하였으며, 로지스틱 회귀 모형의 독립 변수는 총 월류량이며 종속 변수는 격자 별 침수 발생 유무이다. 침수 범위 자료는 SWMM의 유출 결과를 바탕으로 수행된 2차원 침수해석 모의 결과를 통해 수집하였다. LSTM의 매개변수 조건에 따라 총 월류량 예측 결과를 비교하였다. 매개변수 설정에 따른 4가지의 LSTM 모형을 사용하였는데, 검증과 테스트 단계에 대한 평균 RMSE (Root Mean Square Error)는 1.4279 ㎥/s, 1.0079 ㎥/s으로 산정되었다. 최소 RMSE는 검증과 테스트에 대하여 각각 1.1656 ㎥/s, 0.8797㎥/s 으로 산정되었으며, SWMM모의 결과를 적절히 재현할 수 있음을 확인하였다. LSTM 신경망의 결과와 로지스틱 회귀를 연계하여 침수 범위 예측을 수행하였으며, 침수심 0.5m 이상을 고려하였을 때에 최대 침수면적 적합도가 97.33 %으로 나타났다. 본 연구에서 제시된 방법론은 딥 러닝에 기반하여 도시 홍수 대응능력을 향상 시키는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 대기
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• 제25권1호
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• pp.67-83
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• 2015

Predicting the location and intensity of precipitation still remains a main issue in numerical weather prediction (NWP). Resolution is a very important component of precipitation forecasts in NWP. Compared with a lower resolution model, a higher resolution model can predict small scale (i.e., storm scale) precipitation and depict convection structures more precisely. In addition, an ensemble technique can be used to improve the precipitation forecast because it can estimate uncertainties associated with forecasts. Therefore, NWP using both a higher resolution model and ensemble technique is expected to represent inherent uncertainties of convective scale motion better and lead to improved forecasts. In this study, the limited area ensemble prediction system for the convective-scale (i.e., high resolution) operational Unified Model (UM) in Korea Meteorological Administration (KMA) was developed and evaluated for the ensemble forecasts during August 2012. The model domain covers the limited area over the Korean Peninsula. The high resolution limited area ensemble prediction system developed showed good skill in predicting precipitation, wind, and temperature at the surface as well as meteorological variables at 500 and 850 hPa. To investigate which combination of horizontal resolution and ensemble member is most skillful, the system was run with three different horizontal resolutions (1.5, 2, and 3 km) and ensemble members (8, 12, and 16), and the forecasts from the experiments were evaluated. To assess the quantitative precipitation forecast (QPF) skill of the system, the precipitation forecasts for two heavy rainfall cases during the study period were analyzed using the Fractions Skill Score (FSS) and Probability Matching (PM) method. The PM method was effective in representing the intensity of precipitation and the FSS was effective in verifying the precipitation forecast for the high resolution limited area ensemble prediction system in KMA.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.511-517
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• 2006

홍수 피해는 인간에게 영향을 미치는 가장 중요하고 영향력 있는 자연재해 가운데 하나이다. 도시지역에서 국지적인 호우가 배수시스템의 용량을 초과할 경우 홍수피해가 발생된다. 도시지역에서 발생한 홍수는 도시산업과 교통 시스템을 마비시키며, 공공시설물에 막대한 피해를 야기시키다. 도시지역에서 이러한 피해를 줄이기 위해서는 도시지역의 복잡한 지형과 인위적인 배수시스템을 동시에 고려하기에 적합한 모형이 필요하다. 본 연구에서는 도시홍수의 침수범위, 침수심과 같은 홍수특성을 모의하기 위한 비정형격자기반 도시침수해석모형을 개발하였고, 이를 배수 시스템과 연계하였다. 본 연구를 통해 홍수 위험지역을 계산하고, 홍수대비지도를 만드는데 활용될 수 있다. 또한, 홍수담당기관의 의사지원시스템의 한 부분으로 활용되어 침수경감대책수립에 이용될 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권6호
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• pp.572-583
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• 2019

본 연구는 서울에서 강한 강수와 관련된 대기연직구조를 객관적으로 분류하고 대표 종관장과 강수 특성을 제시하고자 하였다. 이를 위해 2009년부터 2018년까지 여름철 (6~8월) 서울에서 강한 강수(>15 mm hr^-1) 시 오산에서 비양된 레윈존데 자료에 객관적 방법을 적용하여 대기연직구조를 분류하였다. 그 결과 대기 전체가 습윤한 형태인 Thin Tube (TT) 형이 34.7% (17회), 건조한 하층 위로 습윤한 층이 존재하는 Inverted V (IV) 형이 20.4% (10회), 습윤한 하층 위로 건조한 공기가 침투하는 Loaded Gun (LG)이 20.4% (10회)로 분석되었다. TT형의 경우 SRH 값이 357.6 J kg^-1으로 역학적 불안정이 큰 반면, LG와 IV형의 경우 1000 hPa부터 600 hPa까지 열적 불안정이 큰 특징을 보였다. NCEP/FNL 자료를 사용한 합성장 분석에서 TT형의 경우 기압골 전면(500 hPa)인 서해상에 저기압이 위치하여(850 hPa) 저기압이 강화될 수 있는 종관 패턴이 형성되었다. IV와 LG형의 경우 북만주와 중국의 북동에 강한 저기압이 위치하는 종관 패턴을 보이며, 기압경도에 의한 남서기류의 유입이 상대적으로 약하였다. 강수 전반부에 강수가 집중되는 형태가 모든 유형에서 나타났으며, 특히 IV형의 경우 강수 전반 높은 강도로 강수가 집중되어 내린다. TT형의 경우 가장 많은 강수량(123.9 mm)을 보였지만 다른 유형과 비교하였을 때, 강수가 전·후반 고르게 오랜 시간 지속되는 특징을 보였다. 본 연구 결과는 서울에서 강수와 관련된 고층관측자료의 이해도를 높이는 동시에 강수 예보기술 발전에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권2호
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• pp.118-130
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• 2007

태풍 루사시 집중호우로 인하여 농경지에 대한 피해가 극심했던 강원도 강릉지역의 강우특성과 침식, 매몰, 침수, 산불지역에 대한 피해양상을 조사하였으며, 복원대책을 요학한 결과는 다음과 같다. 1. 태풍루사에 의해 870 mm가 내린 강릉지역의 집중호우 확률강우 재현기간은 345년으로 분석되었다. 2. 토양침식지점과 인근지점 토양의 형태적 특성을 비교한 결과, 토양침식지점이 유효토심이 낮고, 경사장은 길고, 경사도는 높았으며, 주로 오목지형에서 토양침식에 많이 발생하였다. 3. 산불지역에서 경사가 심할수록, 지면피복도가 감소할수록 토양침식 등급이 높았는데, 저구릉에서 산악지로 갈수록, 미세지형은 볼록한 형태에서 직선형일수록 토양침식 등급이 높았다. 토양침식을 받은 지역은 혼효림 식재, Weeping love grass 등의 식재를 하고 가능한 한 단기간에 피복도를 증대시켜 2차 피해를 예방해야 할 것으로 판단된다. 4. 대부분의 농경지는 피해 후 복원이 잘 되어있으나, 일부농경지는 매몰된 모래층을 완전히 제거하지 않았기 때문에 토양의 비옥도 저하로 작물생육이 부진하였으며, 토성 급변층으로 인하여 심토에 배수 불량층이 생성되었다. 매몰된 토양을 완전히 제거하여 우량 객토원으로 객토하고 토양검정에 의한 작물별 시비처방이 필요한 것으로 판단되었다.

• 한국조경학회지
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• 제41권5호
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• pp.68-77
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• 2013

세계적인 기후변화 영향은 한반도의 강우패턴 변화와 그로 인한 홍수와 폭설, 가뭄 등의 급격한 기상이변으로 나타나고 있다. 이에 국내외적으로 기후변화대응 관련 다양한 대안이 검토되고 있으며, 선진외국에서는 10여 년 전부터 저영향개발(LID)을 통한 수자원의 활용과 환경 친화적인 개발에 관심을 기울이고 있다. 국내에서도 일부 개발 사업에 LID 기법을 적용하는 계획을 추진하고 있으며, 관련 기술의 연구개발이 진행 중이다. 그러나 민간이 손쉽게 활용할 수 있는 제도 및 기술이전이 부족한 실정이며, LID 요소기술의 실효성 또한 충분히 합의되지 못한 현실이다. 이에 LID 요소기술 중 공동주택단지에 적용하기 용이한 요소기술을 분류하고, 그 중 침투기능을 수행하는 요소기술을 대상으로 공동주택단지 조경공간에 적용하고, 물순환 모의(SWMM 5.0)를 시행하고, 기술의 실효성을 검증하였다. 이를 위하여 각기 다른 지역의 공동주택단지 3개소를 대상으로 미국 EPA의 SWMM 5.0을 활용한 강우모의를 실시하고, LID기법 적용 전, 후의 물순환 모의(침투량, 지표증발량, 지표유출량)를 실시하였다. 녹지공간에서 LID 기술의 중요성은 빗물의 양적 질적 조절과 공동주택단지의 Amenity를 증진 시키는 역할이다. 공동주택단지의 물리적 한계를 이해하고 원활한 수순환 계통의 적용을 위하여 LID 통합관리기술(IMPs)을 적용해야 하며, 이를 위하여 조경, 건축, 토목, 환경전문가간의 저영향개발에 대한 기술적 통섭의 노력이 요구된다.

• 한국습지학회지
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• 제22권3호
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• pp.187-193
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• 2020

최근 찾아지는 이상기후와 급격한 도시화에 따른 불투수 면적의 증가는 저류량 감소로 이어져 지표유출량의 증가를 가져오게 되었다. 증가한 지표유출량은 도시하천의 범람으로 인한 침식, 수중 생태계 파괴, 도심지 내 인적 및 재산상의 피해를 유발하는 원인이 되고 있다. 최근 국내에서는 국지성 호우, 태풍, 홍수로 인해 이러한 피해가 증가하고 있다. 이에 대한 대책으로 부산광역시는 2012년부터 2023년까지 미래지향적인 수변도시 조성을 목표로 부산 에코델타시티 친수구역 조성을 진행하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 미환경보호국에서 개발한 SWMM(Storm Water Management Model)을 활용하여, 현 도시하천 상태와 강수량 자료를 분석수집하고 홍수 피해를 모의하기 위한 목표 유역을 선정하였다. 모의된 자료를 사용하여 다양한 경우에 대한 수해저감 대책을 제시하였다. 수해저감 대책 방안에 대한 시나리오를 구축하여 각 케이스 별로 재해방지방안을 구축하는 방법이다. 30년 빈도 80분의 강우사상으로 침수모의 해석을 실시하여 구조적 방안과 비구조적 방안을 고려하였을 때, 배수문 증설보다 배수펌프장의 증설 효과가 큰 것으로 판단되며 비구조적 재해방지방안인 사전배제 방법과 결합하여 8개의 시나리오와 그에 대응하는 대안을 계획하였다. 각 대안에 대한 평가를 실시한 결과, 6안의 펌프장 증설 100㎥/s와 사전배제 EL.(-)1.5m가 최적대안이라고 판단되었다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.379-385
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 설계빈도보다 높은 강우가 발생하고, 하천설계 기준을 초과한 홍수 피해가 발생하고 있다. 따라서 자연기반해법(NbS, Nature-based Solutions)을 통해 지속가능한 하천관리와 환경 및 사회적 문제를 생태계의 서비스를 통해 해결하고자 하는 개념이 주목받고 있다. 이에 본 연구는 합천댐 하류의 황강을 대상으로 자연기반해법을 활용한 하천관리 방안의 홍수저감 효과를 정량적으로 분석하고자 하였다. 자연기반해법 기술에 포함되는 범람원 굴착(Floodplain excavation)과 제방후퇴(Dyke relocation)를 HEC-GeoRAS를 통해 황강의 홍수 위험 지역에 적용하였으며, HEC-RAS의 부정류 흐름(Unsteady flow) 해석을 통해 하천 홍수위를 도출하였다. 그 결과, 홍수 부담이 큰 황강하류에서 약 8cm의 홍수위 저감효과를 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 하천관리 사업의 진행 시 기존의 하천관리 방법이 아닌 자연기반해법을 통한 관리 방안으로 도입할 수 있는 근거로 충분히 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권5호
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• pp.711-716
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• 2012

기후변화는 100년 후에 남한의 강수량이 17% 증가할 것으로 예측되었다. 우리나라와 같이 여름철 집중호우가 발생하는 경우는 농경지 토양유실이 많아질 것으로 예상된다. 또한 폭풍을 동반한 국지성 호우는 농경지에 많은 피해를 주고 있기 때문에 이에 대한 영향을 최소화하기 위한 적응계획 수립이 시급한 실정이다. 이에 본 연구는 232개 시군구를 대상으로 농경지 토양유실의 취약성 평가를 실시하였다. 취약성 평가의 기간은 현재는 2000년, 미래는 A1B 시나리오를 기준으로 2020년, 2050년, 20100년에 대한 자료를 취합하였다. 취약성을 평가하기 위해 기후노출, 민감도, 적응능력의 대용변수를 선정하였다. 취합된 자료는 표준화 과정을 거쳐 델파이 조사에서 도출된 가중치를 고려하여 취약성을 산정하였다. 취약성은 현재는 남부지방인 제주도와 경상남도가 취약한 것으로 판단되었으나 미래 취약성은 강원도가 증가 추세를 보였다. 본 연구를 통하여 지자체 단위에서 농경지 토양침식에 대한 기후변화 적응계획을 수립하는데 도움이 되고자 한다.

• 환경영향평가
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• 제19권5호
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• pp.475-481
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• 2010

Lots of pollutants typically originating from urban transportation are accumulating on the paved surfaces during dry periods and are washed-off directly to the river during a storm. Also, paved surfaces are contributing to increase in peak flows and volume of stormwater flows. These are the main reasons why the water quality of rivers and lakes remain polluted and still below standards. Currently, several management practices are being applied in developed countries but the design standards are still lacking. This research was conducted to develop a treatment technology that can be useful to address the problems concerning runoff quality and quantity. A lab scale infiltration device consisting of a pretreatment tank and media zone was designed and tested for various flow regimes characterizing the low, average and high intensity rainfall. Based on the experiments, the high intensity flow resulted to increase in outflow event mean concentration (EMC) of pollutants, about twice as much as the average outflow EMC. However, 78 to 88% of the total suspended solids were captured and retained in the pretreatment tank because of sedimentation. The removal of heavy metals such as zinc and lead was greatly affected by the vertical placement of woodchip layer prior to the media zone. It was observed that the high carbon content (almost 50%) in the woodchip provided opportunity for enhancing its uptake of metal by adsorption. The findings implied that the reduction of pollutants can be greatly achieved by means of proper pretreatment to allow for settling of particles with a combination of using high carbon source media like woodchip and a geotextile mat to reduce the flow before filtering into the media zone and finally discharging to the drainage system.