• 미생물학회지
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• 제50권2호
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• pp.137-151
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• 2014

댐의 존재가 하천 생태계에 미치는 영향을 연구하기 위해 다양한 연구가 지금까지 수행되어 왔지만, 댐이 하류의 탈질화에 미치는 영향은 잘 알려져 있지 않다. 대한민국 낙동강의 댐 원류에서 탈질화 효소 활성도(잠재 탈질율)와 탈질균 분포(nirS, nirK, nosZ 유전자를 표지유전자로 사용)를 조사하였다. 자갈 혹은 모래로 채워진 하천의, 갈대가 우거진 하변지역과 강바닥의 침전물을 채취하여 조사하였다. 이 실험의 가설은 다음과 같다. (i) 하천 침전물의 N과 C의 사용유효량이 높을수록 대조군에 비해 미생물 군집의 탈질화 작용이 더욱 증진한다, (ii) 하천생태계마다 상이하게 나타나는 잠재 탈질율 간의 차이는 탈질 미생물의 양에 비례한다. 30여 년간 댐에 의해 수문학적으로 큰 차이가 있었고 또한 댐 하류의 저서에 무기질소와 용존유기탄소 농도가 대조군에 비해 매우 높았음에도 불구하고, 탈질균 군집의 양과 잠재 탈질율은 하천 간에 큰 차이가 없었다. 하지만 nirS 유전자와 nosZ 유전자의 양과 잠재 탈질율은 댐 하류에 존재하는 자갈이 많은 하변과 모래가 많은 하천 바닥에서 홍수빈도와 계절별 온도변동에 관련하여 크게 증가함을 알 수 있었다. nirK 유전자는 모든 시료에서 발견되지 않았다. Canonical correspondence analysis (CCA) 분석결과는 탈질균 군집 양과 영양염류 가용도와 잠재 탈질율 사이에는 약한 상관관계가 있음을 보여주었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권6_1호
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• pp.947-960
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• 2017

토양수분은 지구복사에너지평형과 물순환에 영향을 미치는 중요한 인자이므로, 수문학 연구에 있어서 토양수분의 함량을 파악하는 것은 매우 중요하다. 현재 수동형 마이크로파 위성의 토양수분 자료는 10~36 km의 저해상도로서 국지규모의 수문분석에 사용하기에는 어려움이 있다. 또한 현장관측 토양수분자료는 지점 자료이므로 공간연속성을 보장하지 못하는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 Sentinel-1의 SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용하여 우리나라 농지에서 10 m 해상도의 토양수분 산출 가능성을 살펴보았다. 2015-2017년 4월부터 10월까지 5개의 토양수분 지상관측지점을 대상으로, Sentinel-1 후방산란을 이용하여 선형회귀와 SVR(support vector regression) 방법으로 토양수분 산출을 수행하였다. 편파에 따라 후방산란계수의 토양수분에 대한 민감도가 다르지만, 산출정확도는 VV 편파와 VH 편파가 유사하였다. 토양수분은 식물계절학(phenology)보다는 수문기상과 지면특성에 보다 더 영향을 받기 때문에 토양수분 산출에 있어 특별한 계절성은 발견되지 않았다. 대체로 입사각이 작을수록 후방산란과 토양수분간의 관계 패턴이 더 뚜렷하게 나타났으며, 또한 지면에 수분이 충분히 고르게 분포하는 경우 표면 간섭이 줄어들어(시간적으로는 강수시, 공간적으로는 논에서) 산출정확도가 상대적으로 높게 나타났다. 전체적으로 RMSE(root mean square error) 6.5% 정도의 오차를 보였으나, 향후 지면 거칠기, 지형, 토성 등 다양한 지면 변수의 영향을 반영한다면 보다 더 정확도 높은 토양수분을 산출할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.28-38
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• 2019

한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난 그리고 무분별한 산림벌목과 개발로 인해 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 또한 북한지역은 정치적·사회적인 영향으로 미계측 지역으로 분류되어 있어 수문분석에 필요한 충분한 수문자료를 구하기 어려운 지역이다. 또한 기후변화에 대한 관심이 높아 지면서 각종 수리시설물 및 재해대책에 기후변화를 고려한 연구가 한반도를 대상으로 활발히 진행되고 있지만 북한을 대상으로 수행된 연구사례는 극히 드물다. 따라서 본 연구에서는 관측 수문자료를 획득하기 어려운 북한지역을 대상으로 지역화 모형을 적용기 위해 획득하기 쉬운 유역특성변수를 선정하고 남한의 16개 댐 유역의 기상학적, 지형적 특성을 기반으로 매개 변수 추정식을 산정하였다. 그리고 오십천, 강릉남대천, 남강댐, 영강유역에 적용하여 산정된 매개변수 추정식의 적용성을 검토한 결과 북한지역에 매개변수 추정식의 적용성이 매우 높을 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권12호
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• pp.951-962
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• 2019

최근 수문 순환 및 자연재해 관련 연구에 기초자료로 활용될 수 있도록 일관성과 정확성이 높은 토양수분 자료 생산의 필요성이 대두되고 있으나, 국내에서는 토양수분 데이터의 품질관리 기법 등 신뢰도를 확보할 수 있는 연구 개발이 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내 UNESCO-IHP 대표 시험유역인 용담댐 유역의 토양수분 관측소 6개 지점을 대상으로 토양수분의 거동을 분석하고 International Soil Moisture Network(ISMN)의 품질관리 기법을 적용하여 토양수분 데이터의 품질을 향상시킬 수 있는 방향을 제시하고자 하였다. 거동 분석 결과 두 관측소의 경우(i.e., 부귀, 안천 관측소)를 제외한 모든 관측소에서 정상적인 토양수분 거동 형태를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 품질관리 기법을 적용한 결과, 상 범주에 해당되는 관측 값은 없었고, 토양수분의 동결이 일어나는 경우도 일반적인 범위(~20%) 내에서 나타나는 것을 확인하였다. 선행 강우 없이 토양수분이 증가하는 경우 또한 ~4% 이내로 나타났으며, spike의 경우 0.01%, plateau의 경우 ~5% 수준으로 선별되어 매우 양호한 결과를 확인할 수 있었다. 추후 관측소별 토양 특성이 고려된 Site-specific한 품질관리 기준이 마련된다면, 보다 신뢰도 높은 토양수분 기초자료의 생산을 가능케 할 것으로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제9권1호
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• pp.23-32
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• 2011

한국형 기준 처분시스템의 공학적 방벽에서의 열-수리-역학 복합 현상을 실증하기 위한 공학적 규모 실증실험 장치인 KENTEX에서 얻은 열, 수리, 역학적 실험 데이터를 이용하여 벤토나이트의 포화공정을 해석하였다. ABAQUS를 사용한 모델계산의 함수율과 실험 결과의 비교에서 불포화 영역에서는 온도상승으로 인해 초기 수분이 감소하는 수분 재분포 공정을 모델에 포함시키지 않아 함수율의 차가 컸다. 포화 영역에서는 실험에서 초기 수분보다 낮은 함수율에서부터 지하수로 포화가 진행되지만 모델과 실험에서 얻은 함수율 값의 차이가 점점 감소해 완전포화에 도달할 때에는 두 함수율 값이 거의 비슷한 결과를 보여주였다. 포화도 약 95%에 이르는 시간은 실험결과와 계산 결과가 서로 비슷한 약 500일 정도로 예측할 수 있었다. 그리고 불포화 영역의 수분 재분포가 벤토나이트의 완전포화에 도달하는 시간에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었다. 따라서 본 해석기법을 사용하면 지하처분연구시설의 완충재인 벤토나이트의 포화시간을 예측할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제13권2호
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• pp.56-68
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• 2011

산림에서의 차단강수증발(EWC)은 증발산과 강수에 중요한 기여를 한다. 따라서, 산림에서의 수문순환을 이해하기 위해서는 정확한 $E_{WC}$를 산정하는 것이 중요하다. 본 고찰에서는 $E_{WC}$의 측정방법을 소개하고, 선행 연구에서 보고된 산림형태(예를 들면, 활엽수림, 침엽수림, 혼효림, 열대림)에 따른 $E_{WC}$ 값과 측정시 고려해야 할 사항에 대하여 논의하였다. 전형적인 $E_{WC}$ 측정에는 물 수지, 에너지 수지 및 Penman-Monteith 방법이 있다. 전반적으로, $E_{WC}$는 강수량의 5~54%를 차지하였으며, 같은 산림형태내에서도 $E_{WC}$의 강수량에 대한 기여도는 큰 변동을 보였다. 이러한 변동에는 강수강도, 기상조건, 군락 구조 특성이 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 특정 산림형태에서의 $E_{WC}$의 강수량에 대한 기여도를 정량화하는 것은 어려울 것으로 판단된다. 관측시 발생하는 오차는 $E_{WC}$ 정량화의 불확실성을 증대 시킨다. 물수지 방법의 경우, 풍속의 영향을 받는 강수 관측과 군락 구조의 공간적 비균질성의 영향을 받는 수관통과우 등의 관측 오차를 들 수 있다. 에너지 수지 방법의 경우에는 현열 플럭스와 열저류항의 관측이 주요 오차의 원인이 되며, Penman-Monteith 방법은 공기전도도와 현열의 이류 추정에서 발생하는 오차에 주의를 기울여야 한다. 각 측정방법의 오차를 최소화하고 신뢰할 수 있는 $E_{WC}$를 얻기위해서는 수문학적 방법과 미기상학적 방법, 즉 물 수지와 에너지 수지 방법을 함께 사용하는 것이 바람직하다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.194-200
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• 2016

도시화는 불투수면의 증가를 야기 시켜 물순환 왜곡, 도시열섬효과, 비점오염물질 유출 등의 다양한 문제를 유발한다. 이러한 환경적 영향을 저감하기 위하여 도시지역과 같은 개발 사업에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 중요한 대안으로 제시되고 있다. LID 기술의 주요 기작은 토양, 여재, 미생물과 식물 상호간의 수문학적 및 환경학적 기능이 포함되며, 이 중에서 여재는 LID 시설에서의 토양 내 투수율과 저류율 확보에 있어 중요한 구성요소이다. 따라서 본 연구는 LID 시설에 다양하게 활용되고 있는 제올라이트(Zeolite), 우드칩(Woodchip), 바텀애쉬(Bottom ash), 바이오세라믹(Bioceramic) 등의 여재를 단층 또는 복층으로 구성하여 강우유출수내 오염물질 저감 효율을 평가하기 위하여 수행되었다. 실험에 사용된 모든 여재는 강우유출수에 포함된 입자상 물질과 중금속을 60% 이상 제거하는 것으로 나타났으며 여재층을 복층구조로 배치할 경우에 여재 입자간의 다양한 크기의 공극과 여재 내의 미세공극(micro-pores)을 충분히 확보할 수 있기에 입자상물질 및 중금속 저감에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 유입수 내의 효과적인 중금속의 저감을 위해서는 중금속의 입자 및 용존성 함량비율에 따른 여재의 선정과 배치가 중요한 인자로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.645-654
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• 2013

본 논문에서는 국내 외 미량오염물질의 관리현황을 분석하고, 기후변화 등 수질관리에 영향을 주는 잠재적인 요소를 고려한 미량오염물질의 관리방향을 제시하고자 하였다. 국내에서는 먹는 물 안전성 확보를 위해 수돗물 정수 및 원수를 대상으로 미량오염물질에 대한 실태조사가 꾸준히 진행되었다. 근래에 들어 하천 호소수 중의 미량오염물질에 대해서도 조사가 진행되고 있으나 조사 항목과 횟수가 많지 않아 전체적인 미량오염물질 발생 및 검출 현황을 파악하기에는 어려움이 있었다. 선진국에서는 미량오염물질의 실태조사 외에도 환경 매체에서의 거동, 인체 및 생태위해성, 처리공정 등에 미량오염물질 관리 전반에 대한 연구가 수행되고 있음을 확인할 수 있었다. 향후 기후변화에 따른 기온과 수온의 상승, 수문학적인 순환의 변화 등으로 미량오염물질의 잔류 농도가 증가할 우려가 있다. 또한 물 재이용이 확대되는 과정에서 미량오염물질에 대한 우려가 커질 수 있다. 그러므로 먹는 물 또는 신체와 접촉하는 용도의 용수에 대해서는 사전예방의 관점에서 미량오염물질의 관리를 강화하는 것이 필요하다. 지표수 중의 미량오염물질에 대해서는, 물환경 정책목표 중의 하나인 생태 위해성 관리의 관점에서, 물질의 거동, 생태 위해성 평가, 하 폐수처리공정에서의 제어방안 등에 대한 연구가 확대되어야 할 것이다.

• 환경영향평가
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• 제24권2호
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• pp.163-174
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• 2015

도시화로 인하여 자연적인 물순환이 파괴되었고 이는 도시 홍수 등의 문제를 야기하였다. 이를 해결하기 위해, 개발 이전의 상태로 물순환을 회복하는 것을 목표로 하는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 기법이 대두되었다. 기존의 LID관련 연구는 주로 유출 저감 효과에 집중되어 있었으며 강우 유형에 따른 LID 기법별 효과에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 수문 모의를 통하여 LID의 물수지 개선 효과를 강우 및 공간 유형별로 정량적으로 평가하는 것을 목표로 하였다. 경기도 하남의 택지개발지구의 한 블록을 연구 대상지로 하여, 개별 LID시설의 모의가 가능한 STORM모형을 사용하였다. 강우 유형은 강우 강도에 따라서 두 가지로 구분하였으며 모의한 LID시설은 옥상녹화, 투수성 포장, 식생수로에 한하였다. 연구 결과 LID의 물수지 개선은 극한 강우 사상보다 낮은 강우강도의 강우에 더 효과적이며 기법별로는 낮은 강우강도일 때에는 투수포장, 높은 강우강도일 때에는 생태수로가 가장 낮은 유출률과 높은 침투율을 나타냈다. 본 연구 결과는 향후 물순환을 고려한 공간 계획 시 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대기
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• 제26권1호
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• pp.19-33
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• 2016

Water vapor in the atmosphere is an important element that generates various meteorological phenomena and modifies a hydrological cycle. In general, the Yeongdong region has a lot of snow compared to the other regions in winter due to the complex topography and an adjacent East Sea. However, the phase change from water vapor to ice cloud and further snowfall has little been examined in detail. Therefore, in this study, we investigated phase change of liquid water in terms of a quantitative budget as well as time lag of water vapor conversion to snowfall in the ESSAY (Experiment on Snow Storms At Yeongdong) campaign that had been carried out from 2012 to 2015. First, we classified 3 distinctive synoptic patterns such as Low Crossing, Low Passing, and Stagnation. In general, the amount of water vapor of Low Crossing is highest, and Low Passing, Stagnation in order. The snowfall intensity of Stagnation is highest, whereas that of Low Crossing is the lowest, when a sharp increase in water vapor and accordingly a following increase in precipitation are shown with the remarkable time lag. Interestingly, the conversion rate of water vapor to snowfall seems to be higher (about 10%) in case of the Stagnation type in comparison with the other types at Bukgangneung, which appears to be attributable to significant cooling caused by cold surge in the lower atmosphere. Although the snowfall is generally preceded by an increase in water vapor, its amount converted into the snowfall is also controlled by the atmosphere condition such as temperature, super-saturation, etc. These results would be a fundamental resource for an improvement of snowfall forecast in the Yeongdong region and the successful experiment of weather modification in the near future.