• 한국환경과학회지
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• 제23권5호
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• pp.839-852
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• 2014

The Ministry of Environment (MOE) has made more effort in managing point source pollution rather than in nonpoint source pollution in order to improve water quality of the four major rivers. However, it would be difficult to meet water quality targets solely by managing the point source pollution. As a result of the comprehensive measures established in 2004 under the leadership of the Prime Minister's Office, a variety of policies such as the designation of control areas to manage nonpoint source pollution are now in place. Various action plans to manage nonpoint source pollution have been implemented in the Soyang-dam watershed as one of the control areas designed in 2007. However, there are no tools to comprehensively assess the effectiveness of the action plans. Therefore, this study would assess the action plans (especially, BMPs) designed to manage Soyang-dam watershed with the WinHSPF and the CE-QUAL-W2. To this end, we simulated the rainfall-runoff and the water quality (SS) of the watershed and the reservoir after conducting model calibration and the model validation. As the results of the calibration for the WinHSPF, the determination coefficient ($R^2$) for the flow (Q, $m^3/s$) was 0.87 and the $R^2$ for the SS was 0.78. As the results of the validation, the former was 0.78 and the latter was 0.67. The results seem to be acceptable. Similarly, the calibration results of the CE-QUAL-W2 showed that the RMSE for the water level was 1.08 and the RMSE for the SS was 1.11. The validation results(RMSE) of the water level was 1.86 and the SS was 1.86. Based on the daily simulation results, the water quality target (turbidity 50 NTU) was not exceeded for 2009~2011, as results of maximum turbidity in '09, '10, and '11 were 3.1, 2.5, 5.6 NTU, respectively. The maximum turbidity in the years with the maximum, the minimum, and the average of yearly precipitation (1982~2011) were 15.5, 7.8, and 9.0, respectively, and therefore the water quality target was satisfied. It was discharged high turbidity at Inbuk, Gaa, Naerin, Gwidun, Woogak, Jeongja watershed resulting of the maximum turbidity by sub-basins in 3years(2009~2011). The results indicated that the water quality target for the nonpoint source pollution management should be changed and management area should be adjusted and reduced.

• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.1-15
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• 2015

농업생태계에 대한 기후변화의 영향을 경감시키기 위해 토양탄소격리를 증대시키기 위한 영농관리기법 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 토양유기탄소에 대한 비종(화학비료와 퇴비), 작부체계, 작물잔사관리의 영향을 조사하였다. 화학비료와 퇴비 시험포를 조성하여 자연 강우 조건에서 옥수수-보리를 2년동안 재배하고 토양내 SOC의 분석을 위해 토양샘플링을 실시하였다. 영농관리에 따른 SOC의 장기변화 패턴을 추정하기 위해 DNDC모형을 1981년부터 2010년까지 기상자료와 실험자료 기반 매개변수로 모의하였다. DNDC 모의에 의하면 화학비료 처리구에서는 작물잔사 환원이 없으면 SOC가 감소하는 것으로 나타났다. 반면 퇴비 처리구에서는 같은 조건에서 SOC가 증가하였고, SOC의 증가는 퇴비의 시비율에 비례하였다. 또한 SOC는 투입된 퇴비량의 증가로 인해 옥수수 단작보다 옥수수-보리 작부체계에서 더 증가하였다. 비종에 관계없이 작물잔사의 토양환원은 SOC 증가를 가져왔지만, 퇴비시용의 경우 잔사환원 효과는 작은 것으로 나타났다.

• 한국안전학회지
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• 제32권4호
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• pp.46-52
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• 2017

Sediment exchange in river has been affected by artificial changes such as dredging and abnormal climate changes like intense rainfall. Over last decades in Korea, there were many constructions, restoration or rehabilitation in rivers. Therefore, deposition and erosion become more actively occurred than before, which may threaten the river safety such as flood defense. For safety's sake, the dredging of river bed, which is considered as the most typical measure, has been increased to extend hydraulic conveyance compared with previous conditions. However, since it might change the sediment mechanism, there would be another risk at which unexpected side effects such as headward erosion could be occurred. Particularly, sedimentation at abrupt expansion region is able to lead to hydraulic characteristics like water elevation in the upstream region in the beginning of dredging, which, however, has been barely studied in this field. Therefore in this study, the relationship between sediment mechanism at dredging section and hydraulic characteristics in upstream region were presented through numerical simulations in the idealized abruptly widen channel using Delft3D. The ideal channel of 2,000 m length with each side angle of 45 degrees at abruptly widen expansion region was employed to consider the sediment angle of repose. The sensitivity analysis was performed on the dimensionless factors consisted of upstream and downstream depths($h_u$, $h_d$), width($w_u$, $w_d$), water level(H), flow rate(Q) and discharge of sediment($Q_s$). And the sedimentation amount at dredging and the upstream hydraulic characteristics were investigated through that analysis. It showed that $h_d/h_u$, $H/h_u$ and $w_d/w_u$ were more influential in sequence of effect on sedimentation amount, while $h_d/h_u$, $w_d/w_u$ and $H/h_u$ on upstream region. It means that $h_d/h_u$ was revealed as the most significant factors on sedimentation, also it would most highly affect the rising of water level upstream.

• 한국측량학회지
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• 제33권5호
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• pp.335-342
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• 2015

본 연구에서는 대표적인 도시유출모형인 SWMM모형을 이용하여 기존의 침수예상지도가 고려하지 못했던 시간대별 침수예상지도를 작성하고 모형의 정확도 향상을 위해 연계모듈인 GeoSWMM을 개발하였다. GeosWMM은 GIS와 SWMM의 데이터 연계모듈로, 하수관망 GIS 네트워크 데이터로부터 SWMM 프로젝트 파일을 직접 생성할 수 있다. GeoSWMM을 이용하여 연구 사례지역인 서울특별시 서초구의 서초2동의 SWMM모형을 구축하였다. 실제 침수가 발생하였던 2010년 9월 21일의 시간당 실제 강우량 자료를 바탕으로 시나리오를 작성하여 홍수모의를 수행하였다. 홍수모의 결과 오후 2시를 기점으로 하수시스템의 통수능력 부족으로 인해 유출이 발생하는 것으로 나타났다. 이 결과를 바탕으로 시간대별 침수예상지도를 작성하였으며 2010년 침수흔적도를 기준으로 정확도 평가를 실시하였다. 평가 결과 침수예상지도가 침수흔적도와 약 66% 정도 일치하였다. 본 연구에서 개발한 GeoSWMM을 이용하면 SWMM의 입력 하수관망 데이터를 쉽게 생성할 수 있을 것이다. 또한 폭우 시 시간대별 침수예상지도 작성을 통해 도심지역에 대한 보다 효율적인 방재계획 수립이 가능할 것이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제59권4호
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• pp.97-107
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• 2017

This study is to determine the coefficients of regression equations and to select the optimal regression equation in the LOADEST model after classifying the whole study period into 5 flow conditions for 16 watersheds located in the Nakdonggang waterbody. The optimized coefficients of regression equations were derived using the gradient descent method as a learning method in Tensorflow which is the engine of machine-learning method. In South Korea, the variability of streamflow is relatively high, and rainfall is concentrated in summer that can significantly affect the characteristic analysis of pollutant loads. Thus, unlike the previous application of the LOADEST model (adjusting whole study period), the study period was classified into 5 flow conditions to estimate the optimized coefficients and regression equations in the LOADEST model. As shown in the results, the equation #9 which has 7 coefficients related to flow and seasonal characteristics was selected for each flow condition in the study watersheds. When compared the simulated load (SS) to observed load, the simulation showed a similar pattern to the observation for the high flow condition due to the flow parameters related to precipitation directly. On the other hand, although the simulated load showed a similar pattern to observation in several watersheds, most of study watersheds showed large differences for the low flow conditions. This is because the pollutant load during low flow conditions might be significantly affected by baseflow or point-source pollutant load. Thus, based on the results of this study, it can be found that to estimate the continuous pollutant load properly the regression equations need to be determined with proper coefficients based on various flow conditions in watersheds. Furthermore, the machine-learning method can be useful to estimate the coefficients of regression equations in the LOADEST model.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.865-881
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• 2010

미래기후에 대한 수환경 평가는 기후자료를 입력 값으로 요구하는 강우-유출모형을 이용하거나 유량 이외에 유사, 영양물질과 같은 수질인자를 동시에 모의할 수 있는 유역모형을 이용하여 평가하는 것이 일반적이다. 따라서 본 연구에서는 유역 모형으로 SWAT를 선정하고 낙동강 유역을 대상 유역으로 하여 기후변화로 인한 하천 유량의 영향을 분석하였다. 전지구기후모형(GCM: Global Climate Model)중 비교적 한반도의 기후 특성을 잘 재현하고 있는 호주(CSIRO: Mk3.0, 즉 CSMK) 모형과 캐나다(CCCma: CGCM3-T47, 즉 CT47) 모형의 A2, B1, A1B 시나리오를 SWAT 모형의 입력 자료로 활용하였다. 각 시나리오의 미래의 기온과 강우의 증가율을 분석하고 현재와 미래기후변화 시나리오에 따른 유량과 유량변동성을 연, 계절, 중기간으로 나누어 비교, 분석하였으며, 대부분의 지점에서 기온 및 유량이 증가하였으며 기후변화는 하천 및 호소의 수온상승과 유량변화에 큰 영향을 줄 것으로 예상되기 때문에 향후 본 연구의 결과를 토대로 기후변화에 따른 낙동강 유역의 유출량 증대로 인한 수공 구조물의 치수능력 증대 방안을 세워야 할 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1227-1240
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• 2014

휴 폐광산지역은 복합지질재해지역으로 집중호우에 의해 토사재해와 산성광산배수를 발생시킨다. 본 연구는 폐석적치장 전반에 걸쳐 토사재해가 관측된 임기광산에 대해 지반공학적 유변학적 시험을 수행하고 얻어진 시험결과를 토대로 1-D 토석류 수치해석을 수행함으로써 토석류의 확산성을 조사하였다. 모래와 자갈로 구성된 광산폐석 시료의 유변학적 특성을 조사하기 위해 베인관입형 레오미터(Vane-penetrated rheometer)를 사용하였으며, 전단응력 제어를 통한 전단응력(${\tau}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$)와 점도(${\eta}$)-전단속도(${\dot{\gamma}}$) 간의 상관관계를 얻었다. 또한 광산폐석 시료에 대해 잘 알려진 유변학적 모델들(Bingham, Herschel-Bulkley, Power-law, bilinear 및 Papanastasiou 모델)을 적용함으로써 수치해석에 필요한 유변학적 매개변수(항복응력과 소성점도)를 결정하였다. 실험결과에 따르면, 체적농도에 무관하게 전형적인 전단담화(shear thinning) 거동이 관측되었으며, 함수비가 증가할수록 Bingham 유체처럼 거동하는 것으로 나타났다. 또한 사용된 모든 유변학적 모델들은 파괴 후 거동에 적합한 모델들로 밝혀졌다. 토석류 흐름특성을 조사하기 위해 실험결과를 토대로 토석류 크기(5 m, 10 m 및 15 m)와 항복응력(100 Pa, 200 Pa, 300 Pa 및 500 Pa)을 선정하여 1-D BING을 통해 수치해석을 수행하였다. 그 결과, 토석류 이동거리와 이동속도는 항복응력의 크기에 반비례한 것으로 나타났으며, 토석류 항복응력이 500 Pa 이하인 경우 대부분의 토사는 계곡부까지 흘러갈 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 집중호우 기간에 산악지역에 방치된 광산폐석은 토사재해에 취약하고 2차적으로 인근 수계로 유입되어 환경적 문제를 야기시킬 수 있는 것으로 나타났다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.95-107
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• 2016

도시지역에 시공되는 지하차도 구조물은 지리적 특성상 지하수위의 영향을 받기 쉽다. 그러나 지하차도 구조물 설계 시에는 일괄적인 지하수위를 적용하여 설계를 수행하는 경우가 많으며 이는 과소 또는 과다 설계를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 보다 신뢰도 높은 지하수위 예측을 통해 지하차도 구조물의 합리적인 부력설계 방향을 제시하고자한다. 특히, 최근 친환경적인 개발 개념인 LID 기법을 도입한 투수 포장 적용에 따른 물순환 특성 변화가 지하차도 구조물에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 검토하였다. 이를 위해 개발 전, 개발 후, 투수포장 적용에 의한 지표면 불투수 특성 변화가 침투량 및 지하수위 변화에 미치는 영향 분석과 지하차도 안정성을 검토하는 일련의 수치해석을 수행하였다. 해석결과 지표면의 변화가 지하수위 변화를 유발하고 지하 구조물 안정성에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. 따라서 지하차도 및 지하구조물의 최적 설계를 위해서는 지표면 유출 특성을 고려한 적절한 지하수위 예측 및 적용이 필요할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.439-447
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• 2011

변화할 것으로 예측되고 있는 기후환경에서 현재 수공구조물의 적응능력을 평가하고 지속가능한 시스템을 만들고자 하는 것은 최근의 수자원 관리의 핵심이다. 본 연구에서는 한강수계 5개의 댐을 대상으로 다양한 유입량에 따른 방류량 및 저류량의 변화를 퍼지 추론 시스템을 이용하여 분석하였다. 유입량의 변화에 대한 최대 저류량 및 최소 저류량의 변화를 저수지의 적응능력이라 정의하여 분석한 결과, 저류용량이 상대적으로 작은 광동댐은 유입량의 급격한 증가를 감당하기 어려우며, 소양강댐은 강우량 변화에 대한 적응능력이 가장 뛰어난 것으로 판단되었다. 그러나 퍼지 추론 시스템은 소속함수를 임의로 지정하고, 과거 자료를 이용하여 검증하기가 용이하지 않으므로, 보다 정확하고 효율적인 모의를 위해 소양강댐을 대상으로 적응 신경망-퍼지추론 시스템을 구축하여 적응능력을 평가하였다. 과거 자료의 빈도분석 결과와 기후변화 시나리오를 바탕으로 구축된 9개의 강우 시나리오에 대해 소양강댐의 방류량 및 저류량을 모의한 결과, 유입 시나리오에 따라 매우 상이한 저수지 운영결과를 나타냄을 알 수 있으며, 적응 신경망-퍼지 추론 시스템이 변화하는 강우량과 패턴에도 불구하고 안정적으로 저수지를 운영함을 알 수 있었다.