• 도시과학
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• 제9권2호
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• pp.31-44
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• 2020

This study aims to analyze the relations among greenbelt, air pollution empirically in order to assess the environmental effects of the greenbelt in the Seoul metropolitan area, objectively. For this purpose, this study conducts an empirical analysis of impacts of greenbelt on urban air pollution using a multiple-regression model. The major findings are summarized as follows. As a result of an empirical analysis of the impacts of greenbelt on air pollution, it is found that the characteristics of the city have impacts on air pollution concentration. It is found that the population and employment are the causes of increases in CO and NO2 concentrations, and the number of employees in the manufacturers has impacts on increases of O3 and SO2, while power plants have impacts on PM10, CO and NO2. Intersections have impacts on O3 and SO2, while the areas of the roads have impacts on CO and NO2. In addition, as for the spatial distribution of air pollutants, it is found that CO and NO2 concentrations are relatively higher in the center of the Seoul metropolitan area, while PM10, O3 and SO2 concentrations are relatively higher in the suburbs. It is found that air pollution concentration is low in greenbelt zone. In the greenbelt zone, PM10, CO and SO2 concentrations are low.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권3호
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• pp.379-394
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• 2021

우리나라에서는 2005년부터 전국 에어코리아(Air Korea) 측정소의 대기오염도 정보를 실시간으로 제공하고 있다. 선행연구들은 이러한 포인트 기반의 미세먼지 농도 자료에 대한 격자지도화 가능성을 보여준 바 있으나, 측정소가 밀집된 특정 도시만을 대상으로 하였다. 본 연구에서는 우리나라 전역의 PM10 일평균 격자 지도를 산출하기 위해서, 전국 333개 에어코리아 측정소 자료를 활용하여 베리오그램 최적화 기반의 정규크리깅을 수행하고, 검증지점의 공간적인 과밀(too dense) 및 과소(too sparse)를 방지하기 위하여 검증지점의 위치에 따른 선별적 임의추출을 통한 암맹평가를 실시하였다. 114,745건의 데이터로부터 365일 각각 다른 검증지점을 추출하는 암맹평가를 4회에 걸쳐 수행한 결과, MAE=5.697 ㎍/m³, CC=0.947의 정확도 통계량이 산출되어, 매우 효과적인 공간내삽이 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 또한, PM10 고농도 사례(나쁨 및 매우 나쁨)로 분류된 1,500건 이상에 대해서도 MAE=11~12 ㎍/m³, CC=0.870~873의 정확도를 나타냈으며, 이는 본 연구의 방법론이 다양한 상황에 적용가능함을 의미한다. 2019년 365일에 대해 산출된 0.05° 해상도의 일평균 PM10 격자지도는 자연스러운 공간분포를 나타내는 것이 시각적으로도 확인되었다. 이러한 PM10 농도의 격자지도는 향후의 연구에서 익일 PM10 농도의 격자예측을 위한 입력자료로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한공간정보학회지
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• 제19권4호
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• pp.23-33
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• 2011

본 연구에서는 GIS 공간보간법을 이용하여 전라북도 서해안지역의 지하수관정 염소이온 농도를 분석하였다. 특히 해수침투를 평가하기 위해 지하수관정중 검정점을 지정하였으며, 역거리가중치, 스플라인 그리고 크리깅 보간법에 의한 염소이온 농도의 오차특성 분석이 수행되었다. 본 연구의 주요 결론으로서 첫째, 485개 지하수 관정의 염소이온 농도 자료를 이용하여 공간 보간법의 오차특성을 분석한 결과 IDW 방법이 해수침투에 의한 염소이온 농도를 추정하는데 가장 적합한 것으로 나타났다. 둘째, 대상지역의 평균 염소이온 농도를 분석한 결과, 군산시가 $541mg/{\ell}$로서 공업용수 수질기준에도 미달하는 것으로 나타났다. 그리고 김제시와 고창군은 먹는물 수질기준을 만족하는 것으로 나타났으며 부안군은 $272mg/{\ell}$로서 먹는물 수질기준에 약간 미달하는 것으로 분석되었다. 셋째, 행정구역별 분석에서 군산시는 서해안에 접해 있는 대명동, 중동, 장재동, 금암동의 평균 염소이온 농도가 매우 높게 분석 되었으며, 만경강과 접해 있는 회현면과 대야면도 공업용수 수질기준에도 미달하는 등 전반적으로 해수침투에 의한 영향이 큰 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.434-439
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• 2019

최근 지구온난화로 인한 기상이변, 도시화로 인한 도심의 열섬현상 등으로 도시 온도변화 및 지표면 온도 변화에 대한 관심이 증대되고 있다. 우리나라에서는 1904년부터 현재까지 기온, 강수량 등 기상 데이터를 수집하고 있다. 최근에는 종관기상관측장비(ASOS; Automated Surface Observing System) 96개소, 방재기상관측장비(AWS) 494개소의 지상기상관측망을 운영하고 있다. 그러나 지상관측망의 경우 각 설치 지점에 대한 점 데이터를 제공하고 있으므로, 측정 지점을 제외한 곳의 지상기상 데이터는 보간법을 통해 예측하고 있는 상황이다. 이에 본 연구에서는 지상의 지표면 온도 측정의 해상도를 향상시키기 위해 위성영상을 이용한 지표면 온도를 산출하고, 그 활용 가능성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 서울특별시를 대상으로 Landsat 8 OLI TIRS의 위성영상을 계절별로 획득하고, 열적외 밴드에 NASA식을 적용하여 지표면 온도로 변환하였다. 지상의 측정 자료는 AWS를 통해 측정한 기온 데이터를 활용하였다. AWS 기온 데이터는 관측소 기반의 점 데이터이므로, Landsat 영상과의 비교를 위해 크리깅 보간법으로 보간을 수행하였다. 위성영상기반의 지표면 온도와 AWS 기온 데이터를 비교한 결과 계절에 따른 온도차는 RMSE값을 바탕으로 가을, 겨울, 여름, 봄의 순서로 Landsat 위성영상의 적용 가능성을 판단할 수 있었으며, 위성영상의 시기별 평균온도와 AWS 온도 사이에는 최대 평균 $2.11^{\circ}C$이내, 최대 RMSE ${\pm}3.84^{\circ}C$인 것을 감안하면 정확도 향상을 위해 NASA식에 보정값이 필요하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권3호
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• pp.35-42
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• 2022

지반조사방법 중 표준관입시험 결과인 N치를 통해 알 수 있는 지반 지지층의 깊이는 각종 지반 구조물의 설계를 위한 기본적인 지반 정보를 제공하는 중요한 지표이다. 이러한 지반조사 결과는 시간과 비용 측면을 고려해 간헐적으로 수행될 수밖에 없으며, 그 결과는 현장 지반의 대표성을 갖게 된다. 그러나 지반 내에는 다양한 지층 변동성 및 불확실성이 존재하므로 간헐적인 현장조사를 통해 지반의 특성을 모두 파악하는 것은 어렵다. 따라서 시추공 정보로부터 미계측 지점을 예측하기 위한 방법들이 제시되어 왔으며, 대표적인 방법으로는 공간보간기법인 크리깅(Krigging), 역거리가중법(IDW)등이 있다. 최근에는 보간기법의 정확성을 높이기 위해 지반분야와 딥러닝 기술을 접목한 연구들이 수행되고 있다. 본 연구에서는 약 2만 2천공의 지반조사 결과를 바탕으로 딥러닝과 공간보간기법으로 지반 지지층 깊이 예측을 위한 비교 연구를 수행하였다. 이를 위해 딥러닝 알고리즘인 완전연결 네트워크와 포인트넷 방법, 공간보간기법으로는 IDW를 사용하였다. 각 분석 모델의 지지층 예측 결과 중 오차의 평균은 IDW가 3.01m 였으며, 완전연결 네트워크 및 포인트넷이 각 3.22m와 2.46m 였다. 결과의 표준편차는 IDW가 3.99였으며, 완전연결네트워크와 포인트넷이 3.95와 3.54로 나타났다. 연구 결과 3차원 정보에 특화된 포인트넷 구조를 적용한 네트워크가 IDW 및 완전연결 네트워크에 비해 개선된 결과를 나타냈다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_1호
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• pp.1739-1756
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• 2021

대기 중 이산화질소(NO₂)는 주로 인위적인 배출요인으로 발생하며 화학 반응을 통해 이차오염 물질 및 오존 형성에 매개 역할을 하는 인체 건강에 악영향을 미치는 물질이다. 우리나라는 지상 관측소에 의한 실시간 NO₂ 모니터링을 수행하고 있지만, 이는 점 기반의 관측 값으로써 미관측 지역의 공간 분포 분석이 어렵다는 한계점을 지닌다. 본 연구에서는 선형 회귀 기반 모델인 다중 선형 회귀와 회귀 크리깅, 기계학습 알고리즘인 Random Forest (RF), Support Vector Regression (SVR)을 적용한 공간 내삽 모델링을 통해 서울 지역의 지상 NO₂ 농도 지도를 제작하였고, 일별 Leave-One-Out Cross Validation (LOOCV) 교차 검증을 시행하였다. 2020년 연구기간 내 일별 LOOCV에서 MLR, RK, SVR 모델의 일별 평균 Index of agreement (IOA)는 약 0.57로 유사한 성능을 보였으며, RF (0.50)보다 높은 성능이 확인되었다. RK의 일별 평균 nRMSE는 0.9483%으로 MLR (0.9501%)보다 상대적으로 낮은 오차를 나타냈다. MLR과 RK, RF 모델의 계절별 공간 분포는 비슷한 양상을 보였으며, RF는 다른 모델에 비해 좁은 NO₂ 농도 범위가 확인되었다. 본 연구에서 제안된 선형 회귀 기반 공간 내삽은 지상 NO₂ 뿐 아니라 다른 대기 오염 물질의 도시 지역 공간 내삽을 위해 활용 가능성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권3호
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• pp.195-206
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• 2014

본 연구에서는 휴대용 X-선 형광 분석기(X-Ray Fluorescence, XRF)와 지리정보시스템(Geographic Information Systems, GIS)을 이용하여 부산 폐광산 지역의 구리와 납에 관한 토양오염지도를 작성하였다. 연구지역의 수치표고모델(Digital Elevation Model, DEM)을 이용한 수문 분석을 통해 오염원으로부터 오염 물질이 확산될 수 있는 빗물의 흐름방향을 분석하였으며, 이를 고려하여 토양오염도 측정 지점을 24곳 선정하였다. 휴대용 X-선 형광 분석기를 이용하여 24곳 토양에서 구리와 납의 농도를 측정한 결과, 구리는 최대 8,255ppm, 납은 최대 2,146ppm가 검출되었다. 휴대용 X-선 형광 분석기로 측정한 구리와 납의 농도 자료를 ArcGIS 소프트웨어에 입력하였으며, 정규크리깅(ordinary kriging) 기법을 이용하여 공간보간(spatial interpolation)을 수행한 후 구리와 납에 관한 5m 해상도의 토양오염지도를 작성하였다. 그 결과 부산 폐광산 지역에서는 갱구들 주변에 적치되어 있는 폐석 및 광미를 중심으로 고농도의 구리와 납이 토양 내에 존재하는 것을 작성된 토양오염지도로부터 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 휴대용 X-선 형광 분석기와 GIS를 이용한 구리와 납의 토양오염지도 작성방법이 현장에서 효과적으로 사용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 대한공간정보학회지
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• 제20권2호
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• pp.3-13
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• 2012

본 연구에서는 대기분야에 GIS를 적용하여 대구지역 미세먼지(PM-10) 측정소의 위치가 적절한지 평가하고, 공중보건과 밀접한 관련이 있는 PM-10을 관리하기 위한 적합한 장소를 모색하였다. 대구시에는 총 11개의 도시대기측정소가 있으며 측정된 자료는 전체적인 PM-10 오염현황파악에 사용되고 있다. 그러나 기존의 대기오염 자동측정소는 측정기기의 배치상의 문제점을 자주 노출해 왔다. 따라서 본 연구는 GIS 보간법인 IDW와 Kriging 기법을 활용하여 대구지역 PM-10 농도지도를 작성하였다. 그 후, 대역분석을 통해 법정동별 평균 PM-10오염농도를 산출한 뒤, 기존 설치된 측정소가 저오염지역과 고오염지역 전반에 걸쳐 고르게 분포하고 있는지 평가하였다. 연도별, 계절별, 요일별 각 측정기간별로 살펴본 결과 대구광역시에 설치된 PM-10 대기측정소는 다양한 농도를 대표하기에는 부족한 부분이 있었다. 이러한 부족 부분을 보강하기 위하여, 각 평가단계마다 공통적으로 선정된 7개 지역(남산동, 남일동, 동일동, 북성로 1가, 종로 2가, 향촌동, 화전동)이 PM-10을 위한 추가설치지점으로 제안된다. 나아가, 대구지역 뿐만 아니라 타 도시에서도 공중의 보건을 위해 측정소의 구체적인 설치 장소 선정 및 추가설치가 필요할 것이라 제안된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4_1호
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• pp.107-119
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• 1992

1990년 9월 9일부터 12일까지 한반도의 중부지방에 집중호우(集中豪雨)가 내렸으며 특히 1986년 완공된 우리나라 초대규모의 수자원 사업인 충주댐 유역에는 대홍수가 발생하였다. 홍수시 댐지점에 최대 유입량이 약 $21,000m^3/sec$에 달하였으며, 이는 설계 당시의 기준에 의하면 500년에서 1000년 빈도의 대홍수에 상당한다. 홍수후 현지조사를 포함한 광범위한 수문분석(水文分析)이 수행되었으며, 현지조사 결과 유역내에 위치한 22개소의 Telemetering 자동우량계 중 6개가 당시 호우동안에 정상적으로 작동되지 않았음이 확인되었다. 결측되었거나 오측된 6개 지점에 대한 Kriging 보간법(補間法)에 의한 강우보정(降雨補正)과 수수기(受水器) 높이에 따른 강우보정 결과유역 강우량이 206mm에서 665mm로써 유역평균 강우량은 458.6mm에 이르렀다. 년간 홍수량에 대한 경향분석(傾向分析) 결과 설계 홍수량을 증대시켜야 됨을 알 수 있었으며 충주댐의 운영 및 관리를 위해서 각 빈도에 따른 새로운 설계 홍수량을 제시하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제34권1호
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• pp.101-119
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• 2018

In this study, we analyzed long-term measurements and air quality simulation results of four criteria air pollutants ($PM_{10}$, $O_3$, $NO_2$, and $SO_2$) for 10 years, from 2006 to 2015, with emphasis on trends of annual variabilities. With the observation data, we conducted spatial interpolation using the Kriging method to estimate spatial distribution of pollutant concentrations. We also performed air quality simulations using the CMAQ model to consider the nonlinearity of the secondary air pollutants such as $O_3$ and the influence of long-range transport. In addition, these simulations are used to deduce the effect of long-term meteorological variations on trends of air quality changes because we fixed the emissions inventory while changing meteorological inputs. The nation-wide inter-annual variability of modeled $PM_{10}$ concentrations was $-0.11{\mu}g/m^3/yr$, while that of observed concentrations was $-0.84{\mu}g/m^3/yr$. For the Seoul Metropolitan Area, the inter-annual variability of observed $PM_{10}$ concentrations was $-1.64{\mu}g/m^3/yr$ that is two times rapid improvement compared to other regions. On the other hand, the inter-annual variability of observed $O_3$ concentrations is 0.62 ppb/yr which is larger than the simulated result of 0.13 ppb/yr. Magnitudes of differences between the modeled and observed inter-annual variabilities indicated that decreasing trend of $PM_{10}$ and increasing trend of $O_3$ are more influenced by emissions and oxidation states than meteorological conditions. We also found similar patterns in $NO_2$. However, $NO_2$ trends showed greater regional and seasonal differences than other pollutants. The analytic approach used in this study can be applicable to estimate changes in factors determining air quality such as emissions, weather, and surrounding conditions over a long term. Then analysis results can be used as important data for air quality management planning and evaluation of the chronic impact of air quality.