• 환경영향평가
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• 제24권2호
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• pp.134-153
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• 2015

도시 계획적 측면에서 도시의 구조적 변화에 따른 기후영향을 파악하여 그 결과를 도시계획에 반영하는 것은 중요하다. 서울시에서는 도시계획 시나리오 정보를 제공하기 위해 도시계획정보시스템(Urban Plan Information System, UPIS)을 활용 중이다. 지자체의 실제 도시계획에 따른 기후영향을 평가하고 분석하기 위해서는 UPIS에서 제공하는 도시계획시나리오와 도시기후분석모델을 손쉽게 연계할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 국립기상과학원의 도시기후분석모델(Climate Analysis Seoul, CAS)과 도시계획 시나리오를 연계하는 기술을 개발하였다. CAS는 건물과 식생의 물리적 배치에 따른 온도, 바람 등의 국지규모 변화와 중규모 기상모델인 MetPhoMod(METeorology and atmospheric PHOtochemistry mesoscale MODel)의 분석결과를 바탕으로 찬공기의 생성, 이동, 정체와 바람흐름, 열적환경 등을 분석하는 기능을 가지고 있다. 정밀한 도시정보를 모델에 적용하기 위해 고해상도의 항공 LiDAR(LIgit Detection And Ranging) 측량을 통해 생성된 래스터자료(1m 해상도)와 KOMPSAT-2(KOrea Multi-Purpose SATellite) 위성영상 자료(4m 해상도)를 이용하여 토지피복 및 수치표고자료로 활용할 입력자료를 생성하였다. 보다 정확한 도시지면 특징을 반영하기 위해 수치표면모델인 DSM(Digital Surface Model)과 수치지형모델인 DTM(Digital Terrain Model)을 전산유체역학모델(Computational Fluid Dynamics, CFD) 입력자료로 사용하여 상세바람분석을 수행하였다. 8방위의 유입류를 고려하여 재정비 전후의 도시구조물 주변의 흐름 및 풍속 분포와 녹지축 형성 전후의 열환경 변화를 분석하였다. 현실적인 기상상태 반영을 위해 CAS의 중규모 기상장을 입력자료로 사용하였으며, 그 결과 재정비에 따른 도시구조물 변화에 의해 바람길에 큰 변화가 확인되었다. 녹지축 형성 이후 전반적으로 재정비지역 주변의 온도가 감소하였다. CAS와 CFD의 연동을 통해 도시지역 재정비와 녹지축 형성 전후의 주변 바람길과 열환경에 대한 실제적인 평가가 가능하며, 도시개발계획과 녹지조성계획 수립에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제22권1호
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• pp.168-182
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• 2019

본 연구는 "임상도 현행화 제작(DB구축 작업매뉴얼)" (이하 작업매뉴얼)의 제작과정과 방법을 검토하고, 1:5k 수치임상도(이하 임상도)에 평가항목을 적용하여 제작과정과 방법에 대한 문제점 도출 및 개선방안 제시를 목적으로 하였다. 임상도에 적용되는 평가항목은 구획과 속성에 관한 사항으로 구분하였으며, 행정구역별 임분구조 특성과 파편화 분석을 통하여 작업매뉴얼의 제작과정과 방법의 문제점을 도출하였다. 작업매뉴얼의 구획에 관한 사항은 '인위적변화지와 자연적변화지'의 항목에서 제작과정이 제안되어있고 전국을 5분할하여 자연적변화지는 5년 주기로 인위적 변화지는 매년 갱신하고 있기 때문에 지역 간 구축된 임상도 DB의 일관성을 알아보고자 파편화를 분석하였다. 전국의 산림 패치수(Number of Patches)는 증가하고, 평균패치크기(Mean of Patch Size)가 감소하여 파편화 정도와 형태의 복잡성이 증가하였으며, 17개 광역시 도 중 4개의 지역은 파편화 정도와 형태의 복잡성이 감소하여 지역 간의 편차가 발생하였다. 또한, '산림의 구분' 항목에서 최소구획면적은 0.1ha로 구분하고 있기 때문에 임상도에서 구획된 객체(폴리곤 단위) 면적을 산출하여 최소구회면적 기준을 검토한 결과 전체 객체 중 최소구획면적 기준 미만이 되는 객체의 비율은 약 26%나 차지하였다. 이에 따라 '인위적변화지와 자연적변화지'의 갱신 주기와 정의 확립이 필요하며, 최소구획면적 기준에 대한 구획 기준의 개선이 필요하다. 한편, 작업매뉴얼의 속성에 관한 사항은 '수종변화' 항목에서 지형지물체계를 52종으로 분류하고 있으며, 이 중 입목지는 43종으로 분류하고 있어, 임상도에서 구축된 수종정보를 추출하여 분포비율을 검토하였다. 입목지 수종 중 분포비율이 0.1% 미만인 수종은 23종으로 약 53%를 차지하고 있으며, 상위 3종은 소나무와 기타수종으로 구획되어 있다. 또한, 무립목지의 관목덤불은 지형지물체계에서 분류하고 있지만, '산림의 구분' 항목에서는 정의 및 판독기준이 마련되어 있지 않기 때문에 '수종변화'의 지형지물체계의 재정립과 관목덤불에 대한 정의 정립이 필요하다.

• 한국농림기상학회:학술대회논문집
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• 한국농림기상학회 2013년도 추계 학술발표논문집
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• pp.23-24
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• 2013

Micrometeorological fluxes measured over a tall forest in a complex terrain are difficult to interpret. $CO_2$ storage often makes significant contributions to net ecosystem exchange of $CO_2$ (NEE) in early morning and during nighttime due to calm and stable conditions. We measured the above-canopy $CO_2$ flux along with its concentration profiles at eight levels within and above the canopy to evaluate $CO_2$ storage term. Our question is whether or not the $CO_2$ storage term can be estimated accurately from a single level measurement of $CO_2$ concentration in a complex terrain. Our objectives are (1) to document vertical profiles of $CO_2$ concentration and (2) to compare the diurnal and seasonal variations of $CO_2$ storages estimated from single and multi-level $CO_2$ concentration data. Seasonally averaged Diurnal variations of $CO_2$ concentration ranged from 398 to 455 ppm near the forest floor at 0.1 m whereas they ranged from 364 to 395 ppm at 40 m in the atmosphere. The diurnal variation of vertical profiles of $CO_2$ concentration shows very interesting features with season. At all eight levels, diurnal variation of $CO_2$ concentration showed little change in winter. In spring, the diurnal variations of $CO_2$ concentration at 8 levels showed three distinct groups of layers with height: the first layer: 0.1m (near surface), second layer: 1.0 m and 4.0m (below canopy) and the third layer: 7.4m to 40.7 m (near canopy and above). In summer, these three groups of layers were further separated with larger variations whereas such distinction became smaller in fall. The diurnal variation of $CO_2$ concentration in the first three layers near surface always showed higher concentration with larger variability. Typically, $CO_2$ concentration showed peaks in early morning and in the evening. After the evening peak, $CO_2$ concentration gradually increased except for those near the surface (i.e., 0.1, 1.0 and 4.0 m) where the concentrations actually decreased. We suspect that this could be attributed to the drainage flow of $CO_2$ along the hill slope from the headwater to downstream, which is not taken into account for net ecosystem $CO_2$ exchange. In comparison to the results of other studies, the distinct and different vertical structures of $CO_2$ concentrations observed at our site may be due to complex terrain and weak turbulent mixing under calm conditions at the site. The annual mean of diurnal variation of $CO_2$ storage flux from single level ranged from -0.6 to $0.9{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ and from multi-level from -1.2 to $1.0{\mu}\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$. When compared against the results from the multi-level concentrations, the storage flux estimated from a single-level concentration was generally adequate except for specific hours near sunrise and sunset. Further details and their implication will be discussed in the presentation.

• 한국농림기상학회지
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• 제19권3호
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• pp.164-173
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• 2017

기후변화에 대응하기 위해 다양한 작부체계 구축이 시도될 수 있다. 변화하는 기후조건에서 작물들이 최적의 재배지에 배치될 수 있도록 기후적합도를 평가하는 것이 중요하다. EcoCrop 모델과 같은 월별 기후자료를 사용하여 여러 작물의 재배적합도들 계산하는 모델을 사용할 경우, 고해상도의 전자기후도를 사용하여 우리나라의 복잡한 지형을 고려한 재배 적합도 계산이 가능하다. 그러나, 방대한 기후자료의 처리를 위해 여러 전산자원들을 동시에 사용할 수 있는 병렬처리 기술 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 공개용 통계분석 도구인 R을 기반으로 EcoCrop 모델을 병렬로 구동할 수 있는 스크립트를 개발하고, 이를 격자형 기후자료에 적용하여 옥수수의 재배적지를 예측하였다. 병렬 처리를 시도한 결과 CPU 코어 개수 증가에 따른 처리 시간 단축이 선형적으로 이루어지지는 않았으나 처리시간의 상당부분을 단축할 수 있었다. 예를 들어 16개의 CPU를 사용하였을 때 이상적인 시간보다 1.5배가 넘는 시간이 소모되었으나 총 시간이 90%정도 단축되었다. 이러한 기술들을 작물 생육 모델들이 개발되지 않은 작물들에 적용할 경우, 기후변화 조건에 적응할 수 있는 작부체계 설계를 지원할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구에서 사용한 기술들은 CPU 코어가 많은 워크스테이션에서 작동이 가능하나, 여러 컴퓨터를 연결한 중형 컴퓨터에 사용할 수 있는 MPI 기술을 적용할 수 있는 기술개발이 필요할 것이다.

• 지질공학
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• 제19권1호
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• pp.33-41
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• 2009

이 연구는 산사태와 같은 지반재해를 초래하는 여름철의 집중호우가 실제 토층지반의 토질특성에 어떤 영향을 미치는 지를 분석하였다. 이를 위해 표토에 도달되는 강우량이 식생조건에 따라 어떻게 다른지를 조사하였으며, 토층에 침투한 강우로 인해 토질특성이 어떻게 변화되는지를 분석하였다. 연구지역은 식생조건이 다르나 동일한 지질 및 토질조건의 토층지반이 분포한 대덕연구단지내 자연사면이고 연구지역에서 발생한 2006년과 2007년 여름철의 집중호우를 대상으로 하였다. 강우자료는 연구지역에 인근한 대전지방기상청의 관측치를 기초로 하였으며, 식생조건별 강우량은 직접 제작한 강우량측정기를 이용하여 측정하였다. 또한, 집중호우 전 후에 채취한 토층시료를 대상으로 실내 토질시험을 실시하여 강우와 식생조건에 의한 토질특성 변화를 분석하였다. 연구결과 식생밀도는 실제 표토에 도달한 빗물의 양에 영향을 미치며 그 영향정도는 강우강도 및 지속시간에 따라 감소되는 경향성을 보였다. 또한, 집중호우의 영향으로 토층의 포화도, 함수비, 유동성 및 전단강도가 직접적으로 변화되는 것으로 나타났다.

• 대한공간정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.3-10
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• 2010

다양한 공간정보와 GIS의 발달로 인해 자연현상의 해석 및 상관관계를 분석하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구의 목표는 1995~2005년 간 낙동강유역의 토양유실량 산출과 "위성영상과 GIS를 이용한 낙동강하구 지형변화 탐지" 연구에서 산출한 하구역 해안섬의 면적변화 산출결과의 상관성을 분석하고자 한다. 토양유실량 산정은 국내에서 주로사용되는 USLE의 수정된 형태인 Revised-USLE 모델을 이용하고, 토양유실량 산정시 해안섬의 면적과 비교를 위해 강우침식인자는 사용된 위성영상의 관측일로부터 1년 이전의 기간동안 전국 관측소에서 관측된 실측값을 이용하였다. 산출한 토양유실량과 해안섬 면적변화의 상관계수는 진우도 0.57, 신자도 0.7, 도요등 0.87로 낙동강의 주된 수로가 흐르는 도요등의 영향이 많은 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 다양한 분야와 인자별 특성파악을 통한 USLE 연구가 실제적으로 자연 현상을 파악함에 유용함을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제17권2호
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• pp.225-233
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• 2007

산불이 발생될 경우 상부 토층의 공학적 특성을 변화시키게 되고, 이러한 변화는 산사태의 발생요인으로 작용하게 된다. 산불로 인한 토질의 공학적 특성변화를 조사하기 위하여 토질시료를 채취하여 각종 토질시험을 실시하였다. 토질시료는 최근 산불이 발생된 강원도 양양일대에서 채취하였다. 그리고 산불로 인하여 상부토층이 연소된 정도에 따라 완전연소구간, 중간연소구간, 산불 미발생구간으로 구분하여 채취하였다. 각 구간에서의 토질시험결과, 완전 및 중간연소구간에서의 비중과 건조단위중량은 산불 미발생구간에서 보다 작게 발생된다. 이는 산불로 인하여 흙입자의 전기력 및 이온 성분 변화와 토질 내 유기물이 연소되어 발생된 것으로 판단된다. 투수계수는 중간연소구간에서 가장 작게 나타나고, 완전연소구간에서는 가장 크게 나타난다. 산불이 발생될 경우 토층상부에는 불투수성의 막이 형성되는데 이는 중간연소구간에서는 존재하지만 완전연소구간에서는 붕괴가 발생된다. 즉, 약 $400^{\circ}C$이상의 높은 온도에서는 불투성의 막이 붕괴가 일어남을 알 수 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제8권3호
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• pp.199-207
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• 2006

최근의 지구온난화현상은 급진전하고 있으며 산림생태계에도 많은 영향을 미쳐 온 것으로 보인다. 지난 세기에 지구온난화와 함께 생물들의 생물계절, 종 분포범위 이동 및 급작스런 기상재해 등에 있어 분명한 변화가 있었다. 우리나라 산림은 주로 온대림지역에 위치하고 있으면서 잎과 꽃의 시기의 변화, 자연재해 및 산림생산성의 변화 등을 포함하여 기후변화의 영향을 받아왔다. 그러나 우리나라에서는 기후변화의 영향을 가늠하고 적응전략 수립에 필수적이라 할 수 있는 산림생태계의 영향에 관한 연구가 매우 미흡하였다. 아울러 산림생태계 프로세스에 대한 기초적이고 장기적인 자료도 부족하다. 우리나라 산림생태계 연구에 있어 하나의 장애물로 작용하였던 복잡한 지형조건을 가진 산림생태적 특성을 고려하여 주의 깊게 자료를 수집하고 생태계프로세스 모델을 개발하여야 할 것이다. 우리나라에서 산림생태계에 대하여 산림동태, 물과 탄소의 순환 및 플럭스 그리고 시공간적 동태모델링 등에 대한 통합적 연구를 소개하고 우리나라에서의 지구온난화에 따른 산림생태계의 영향에 대한 연구현황을 고찰하였다. 역동적으로 변화하는 탄소저장고로서의 산림생태계의 중요성과 임업활동에 대하여 논의하고 우리나라에서의 향후 연구방향과 영향평가 및 적응조치 수립을 위한 산림관리 옵션과 과제를 제시하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_1호
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• pp.879-891
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• 2018

본 연구에서는 GIS 자료와 CFD 모델을 이용하여, 도시 재개발 및 건물 신축이 부경대학교 주변의 상세 흐름 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 건설 전 후에 대한 부경대학교 내부와 주변 지역의 상세 흐름을 분석하기 위해, 건설 전 후의 16방위 유입류에 대하여 수치 모의 실험을 수행하였다. 장애물에 의한 마찰이 반영되지 않은 관측 풍속을 유입 경계 조건으로 사용하기 위해, 광안 등표기상관측장비에서 관측한 풍속 자료를 사용하였다. 건물 신축에 의한 부경대학교 내부의 대기 흐름 변화를 분석하기 위해, 건물 신축 이후에 16방위 유입류에 따라 풍속이 변화한 영역을 분석하였다. 동남동풍과 남풍이 부는 경우에 풍속 변화 영역이 넓게 나타났는데, 이는 수치 영역의 동쪽에 건설된 고층 건물과 부경대학교 남쪽에 건설된 아파트 단지와 공학관에 의한 영향이 크게 나타났기 때문이다. 대연 AWS(AWS 942)에서 최대 관측 빈도로 나타난 동풍이 부는 경우, 건설 후에 풍속이 변화한 영역은 비교적 좁게 나타났다. 수치 모의 결과를 통해 도시 재개발 및 건물 신축이 건설 지역의 풍하측 방향으로 멀리 떨어진 지역에도 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, GIS 자료와 CFD 모델이 도시 재개발 및 건물 신축 계획 단계에서 건물 신축 이후의 상세 흐름을 분석하는데 유용함을 확인하였다.

• 대한지리학회지
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• 제40권2호
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• pp.221-241
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• 2005

토지이용 및 지표피복변화 (Land Use and land Cover Changes, LUCC)는 지구환경변화의 원인으로 중요한 연구대상이 되고 있다. LUCC는 복잡한 사회적, 경제적, 정치적 상호작용속에서 다양한 시$\cdot$공간적 스케일에서 발생하게 된다. 따라서 LUCC를 모델화하기 위해서는 LUCC를 야기시키는 원인(driving forces)과 제한요인(constraints)들의 시$\cdot$공간적인 다양성을 이해하는 작업이 선행되어야 한다. 특히, 특정 지역에서 나타나는 LUCC의 동인을 파악하기 위해서는 스케일에 따른 그 특성의 변화를 이해하는 것이 급선무이다. 이 연구는 가나(Ghana) 북부지역의 사바나 지역을 대상으로 지난 15년간 나타난 지표피복변화의 공간적인 다양성을 파악한 뒤, 공간적 스케일을 달리하면서 나타나는 LUCC의 원인을 분석하였다. 이 과정을 통해 사바나 지역에서 LUCC 과정을 모형화하기 위한 최적의 공간적인 스케일을 규명하고자 하였다. 연구지역은 지난 15년간 인구증가의 결과로 농업생산활동이 급격하게 증가한 지역이다. 연구지역에서 나타나는 지표피복변화의 정도는 LANDSAT 위성영상에서 추출한 NDVI들을 다변량 통계분석기법을 이용하여 정량화하였다. 그리고 지표피복변화의 원인을 스케일별로 파악하기 위한 도구로 다축척 계층분석기법(multi-scale hierarchical adaptive model)을 개발$\cdot$제안하였다. 개발된 기법은 지표피복의 변화정도와 원인이 될 수 있는 공간변수들간의 상관성을 공간적인 스케일을 달리하면서 순차적으로 계산해낼 수 있는 기법이다. 이 연구에서 지표피복변화의 원인으로는 '도로에서부터의 거리', 하천으로부터의 거리', '지형특성' 의 세가지 변수를 사용하였다. 지표피복 변화정도와 위의 세가지 변수들간의 상관관계는 공간적인 범위가 10$\times$10km 이하인 경우에 높게 나타났다. 하지만 공간범위가 그 이상이 될 경우에는 그 내부에서 나타나는 다양성으로 인해 통계적인 상관성이 현격하게 낮아지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 지역 및 국가 단위의 환경변화모델에서 모델의 공간적인 구성범위가 일정한 수준을 넘으면, 그 내부에서 발생하고 있는 다양성이 급격하게 증가하여 지표피복변화의 원인과 결과를 정확하게 파악하기 힘들게 된다는 것을 의미한다. 10$\times$10km의 공간적인 범위는 농업생산이 위주가 되는 사바나 지역에서는 주로 개별 마을이 차지하고 있는 공간적인 범위와 대체적으로 일치한다. 따라서 사바나 지역에서 나타나는 지표피복변화의 다양성을 고려하면서 보다 정확하게 모형화하기 위해서는 마을단위에서 나타나는 지표피복변화과정이 최소의 모델단위가 되어야 함을 시사한다.