UO2분말에 PVA-Al(III) 착물과 AlOOH를 각각 0.03~1.0wt%를 첨가하여 소결체를 제조한 후 소결체 특성을 비교하였다. PVA-Al(III) 착물과 AlOOH는 1000˚C의 소소분위기에서 열분해하는 경우 생성상은 θ-Al2O3이었다. 순수 UO2분말에 비해 AlOOH가 첨가된 혼합 분말의 곁보기 밀도는 더 높았고, PVA-Al(III) 착물이 첨가된 혼합 분말은 더 낮은 겉보기 밀도를 보였다. AlOOH가 첨가된 소결체의 경우 약 800˚C 부근에서 치밀화가 시작되었지만, PVA-Al(III) 착물이 첨가된 소결체의 경우에는 약 900˚C에서 치밀화가 시작되었다. 기공 크기 분포는 AlOOH가 첨가된 UO2소결체의 경우에 monomodal 형태로, 그리고 PVA-Al(III) 착물의 첨가된 소결체의 경우에는 bimodal 형태로 나타났다. 결정립 크기는 1wt% 첨가시 AlOOH가 첨가된 UO2소결체의 경우에 약 13μm이었지만, PVA-Al(III) 착물의 첨가된 소결체의 경우에는 약 36mum까지 성장하는 현저한 효과를 확인하였다.

UO2-6wt%Gd2O3가연성 독물질 소결체에 미량첨가한 Al 화합물(Al(OH)3, ADS(aluminium disterate), Al(OH)3+ADS)이 소결성 및 미세조직에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. 이를 위하여 Al이 첨가된 UO2-6wt%Gd2O3압분체를 1700˚C, 수소 분위기에서 4시간동안 소결한 후 특성시험을 수행하였다 Al을 첨가한 UO2-6wt%Gd2O3의 소결밀도는 94% T.D.이상이였고, ADS를 이용한 Al 첨가가 개기공도 감소에 상대적으로 크게 기여하였다. 또한 Al을 첨가하면 10μm 이상의 큰 기공과 1μm 이하의 작은 기공은 많이 줄어들었고 첨가된 Al 화합물의 종류와는 무관하게 평균 기공크기는 2-3μm였다. 그리고 Al을 첨가하지 않은 소결체의 결정립은 이중 결정립 형태를 갖는 반면에 Al을 첨가하면 결정립은 균일하였다. 특히, ADS를 첨가한 소결체의 평균 결정립 크기는 4.6μm로 가장크게 증가하였다.

A study on the fouling control by periodical ozone-scrubbing was conducted in a membrane filtration process for drinking water treatment. Hydrophilic hollow fiber polyethylene membrane with pore size of $0.1{\mu}m$ and its surface area of $0.42m^2$ was used. Dead-End filtration method was selected to obtain high efficiency of energy. Laboratory prepared synthetic raw water with kaolin was used and the membranes were scrubbed by ozone once in an hour and once in two hours. When the duration of ozone scrubbing was increased from 10 seconds to 20 seconds, the rate of membrane fouling was significantly decreased. Although the frequency of ozone-scrubbing was reduced from once in an hour to once in two hours. the effect of fouling control was unchanged. However, ozone-scrubbing was not effective after a membrane was fouled and washed with detergent for reuse. Among several possible working effects of ozone, bactericidal effect was confirmed to be the primary reason of fouling control.

3원계 U-Ce-O산화물의 소결거동을 연구하기 위하여 UO2 및 CeO2분말을 ball-mill 방법으로 혼합한 (U, Ce)O2의 영향이고, 나중에 나타나는 극대점은 CeO2의 영향 때문이다. 또한 Ceo2함량이 증가할수록 소결이 지연됨을 알수 있었다. 동일한 10wt. % CeO2함량에서, 4시간동안 ball-milling을 하였을때가 소결속도는 가장 빨랐다.

순수 UO2에 첨가량 변화 및 ball-milling 시간에 따른 (U, Ce)O2 분말의 특성과 각 조건별로 제조된 분말을 압분 및 소결하여 (U, Ce)O2 분말 특성에 따른 소결성을 비교 조사하였다. 실험 결과로 부터 ball-milling시간이 길어짐에 따라 입자들은 미세화되고, CeO2 함량이 증가할수록 압분, 소결밀도는 저하 하였으며, CeO2는 소결성을 저하시키는 산화물임을 확인하였다. 10wt%,CeO2 가 첨가된 (U, Ce)O2 분말의 경우, ball-milling 4시간 수행한 분말의 소결체가 기공의 수도 적고, 구형에 가까왔으며, 소결밀도가 가장 높았다. 이는 4시간 ball-milling한 (U, Ce)O2분말이 비표면적이 크로 그의 packing ratio가 적절하였기 때문이다.

무기 자연 수소(H2)는 천연가스의 주요 구성성분이지만, 청정 및 재생 가능한 에너지로써 글로벌 에 너지 분야에서 그 중요성이 다소 과소평가되고 있다. 이 논문은 우리가 과거에 생각했던 것보다 훨씬 광범위 한 환경에서 무기 자연 수소가 대륙 암석권에서 대량 생성된다는 최근 논문들을 바탕으로 자연 수소의 발생 기작과 이와 관련된 다양한 지질학적 특징들을 검토하였다. 지금까지 확인된 자연 수소의 주요 근원암은 (1) 초고철질암, (2) 철(Fe2+)이 풍부한 암석으로 구성된 강괴, (3) 우라늄이 풍부한 암석이다. 이 암석들은 선캄브 리아 시대 결정질 기반암 그리고 중앙 해령과 대륙기반의 오피올라이트(ophiolite), 페리도타이트(peridotite) 암 체에서 사문암화된 초고철질암과 밀접하게 관련된다(Zgonnik, 2020). 이 근원암들에서 자연 수소를 생성하는 무기적 작용은 (a) 광물(예, 감람석)의 Fe2+이 산화되는 동안 물의 환원, (b) 방사성 붕괴로 인한 수전해, (c) 규산염 암석의 기계적 파괴(예, 단층) 동안 물과 표면 라디칼의 반응 등이며, 자연 수소는 자유 기체(51%), 다양한 광물 내의 유체포유물(29%), 지하수의 용존기체(20%) 형태로 발견된다(Zgonnik, 2020). 우리나라의 경 우 아직 자연 수소 연구가 수행되지는 않았지만, 경상분지 내 무기 자연 수소의 생성과 부존 가능성은 두꺼 운 퇴적분지 내에서 초고철질암, 층간 현무암층과 철/구리 부화대 존재, 그리고 페름기–제3기 동안 능동적 대 륙 연변부에서 여러 번의 화성활동 등을 포함한 지질학적/지구화학적 특성을 고려하면 상당히 높은 것으로 평가된다. 최근 지질 기원의 자연 수소를 연구/탐사하는 국외 학자들과 산업체들은 가까운 미래에 자연 수소 가 깨끗하고 재생 가능한 획기적인 에너지원 역할을 할 것으로 전망하고 있다. 따라서 우리나라에서 자연 수 소의 경제적 활용을 위한 부존지 발견 여부와 상관없이 지하의 암석–유체 상호작용에 관한 통합 연구를 통 해 아직 밝혀지지 않은 자연 수소의 성인과 탐사는 차세대 핵심 연구임이 분명하다.

Water resources planning and management are, more and more, becoming important issue for water use and flood control due to the population increase, urbanization, and climate change. In particular, the estimating and the forecasting inflow of dam is the most important hydrologic issue for flood control and reliable water supply. Therefore, this study forecasted monthly inflow of Soyang river dam using VARMA model and 3 machine learning models. The forecasting models were constructed using monthly inflow data in the period of 1974 to 2016 and then the inflows were forecasted at 12- and 24-month ahead lead times. As a result, the forecasted monthly inflows by the models mostly were less than the observed ones, but the peak time and the variation pattern were well forecasted. Especially, the VARMA model showed very good performance in the forecasting. Therefore, the result of this study indicates that the VARMA model can be used efficiently to forecast hydrologic data and also used to establish water supply and management plan.

기존의 Markov Chain 모형으로 일강우량 모의시에 강우의 발생여부를 모의하고 강우일의 강우량은 Monte Carlo 시뮬레이션을 통해 일강우 분포 특성에 맞는 분포형에서 랜덤으로 강우량을 추정하는 것이 일반적이다. 이때 강우 지속기간에 따른 강도 및 강우의 시간별 분포 등의 강우 사상의 특성을 반영할 수 없다는 한계가 있다. 본 연구에서는 이를 개선하기 위해 강우 사상을 1일 지속강우, 2일 지속강우, 3일 지속강우, 4일이상 지속강우로 구분하여 강우의 지속기간에 따라 강우량을 추정하였다. 즉 강우 사상의 강우 지속일별로 총강우량의 분포형을 비매개변수 추정이 가능한 핵 밀도추정(Kernel Density Estimation, KDE)를 적용하여 각각 추정하였고, 강우가 지속될 경우에 지속일별로 해당하는 분포형에서 강우량을 구하였다. 각 강우사상에 대해 추정된 총 강우량은 k-최근접 이웃 알고리즘(k-Nearest Neighbor algorithm, KNN)을 통해 관측 강우자료에서 가장 유사한 강우량을 가지는 강우사상의 강우량 일분포 형태에 따라 각 일강우량으로 분배하였다. 본 연구는 기존의 강우량 추정 방법의 한계점을 개선하 고자 하였으며, 연구 결과는 미래 강우에 대한 예측에도 활용될 수 있으며 수자원 설계에 있어서 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

In this study, we identified heavy rain damage and rainfall characteristics for each region, and proposed Hazard-Triggering rainfall according to heavy rain damage scale focused on Gyeonggi-do. We classified the damage scale into three groups (total damage, over 100 million won, over 1 billion won) to identify the characteristics of heavy rain damage, and we determined criteria of the rainfall class for each rainfall variable (maximum rainfalls for the durations of 1, 3, 6, 12 hours) to identify the rainfall characteristics. We calculated the cumulative probability of heavy rain damage based on the rain criteria mentioned above to establish the Hazard-Triggering rainfall according to the heavy rainfall damage scale. Using the results, we establish the Hazard-Triggering rainfall for each rain variable according to heavy rain damage. Finally, this study calculated the assessment indicator (F1-Score) for classification performance to test the performance of the Hazard-Triggering rainfall. As the results, the classification performance of the Hazard-Triggering rainfall which proposed in this study was 11%, 30%, 10% higher than the criteria by KMA (Korea Meteorological Administration).

최근 기후변화로 인한 국지성 호우 및 태풍 피해가 자주 발생하고 있다. 이와 같은 피해를 저감하기 위해서는 정확한 강우의 예측과 홍수량 산정이 필요하다. 그러나 지점 및 레이더 강우 시 ․ 공간적 오차를 포함하고 있고, 유출 모형에 의한 유출수문곡선 역시 보정을 실시하더라도 관측유량과 오차를 가지고 있어 불확실성이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 확률론적 강우 앙상블을 생성하여 강우의 불확실성을 확인하였다. 또한 유출 결과를 통해 수문 모형의 불확실성을 확인하였고, 블랜딩 기법을 이용하여 하나의 통합된 유출 수문곡선을 제시하였다. 생성된 강우앙상블은 강우강도 및 지형적인 영향으로 레이더가 과소 관측이 될 때, 강우 앙상블의 불확실성이 큰 것을 확인하였고, 블랜딩 기법을 적용하여 산정된 최적 유출 수문곡선은 유출모형의 불확실성을 크게 줄이는 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 활용한다면, 정확한 홍수량 산정 및 예측을 통해 집중호우로 인한 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 댐의 효율적인 계획 및 운영을 위해 댐 저수지의 최적 퇴사위 결정 방법에 대해 고찰하였다. 현재 우리나라는 안전한 설계에 의거하여 댐 저수지 사수위 내의 퇴사위 결정 방법은 비교적 높게 산정되는 수평퇴사법을 주로 적용하고 있지만, 댐 저수지의 퇴사위는 정확하게 계획되어야 하며, 이는 댐 생애주기 평가 차원에서도 중요한 요소이다. 댐 저수지의 퇴사위 결정을 위해 대표적인 방법으로는 RMA-2와 연계된 SED-2D의 모형에 의한 방법, 수평퇴사법, 면적증분법(area increment method), 경험적면적감소법(empirical area reduction method)이 있다. 본 연구에서는 최적 퇴사위 결정을 위해 이를 산정하여 2007년 기준 실측 퇴사위와 비교하였다. 또한, 현재 및 미래 퇴사위를 예측하여 각 방법별로 경향과 추이를 분석하였다. 실측 퇴사위와 산정된 퇴사위를 비교한 결과, 경험적면적감소법이 실측값과 가장 근사하게 산정된 것을 확인할 수 있었으며, 현재 및 미래의 퇴사위는 전반적으로 과거 퇴사위의 경향과 추이를 따라가는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 연구의 결과를 토대로 보면 경험적면적감소법의 이용이 적절할 것으로 판단되고, 모형에 의해 분석 결과의 타당성을 검정하는 것이 합리적이라 생각된다.

수문분석에 있어 정확한 강우량 추정 및 강우 자료의 품질은 매우 중요한 요소로 특히, 홍수유출 결과에 큰 영향을 미친다. 따라서 보다 신뢰성 높 은 홍수분석을 위해서는 강우자료에 내포된 오차 또는 불확실성을 확인하는 과정이 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 임의의 값을 추정하는데 있어 하나의 값이 아닌 가능한 값들의 범위를 정의하거나 확률분포를 표시할 수 있는 확률론적인 방법을 제시하고 이를 레이더 강우에 적용하여 그 활용성을 평가하고자 하였다. 2012년 태풍 ‘산바’로 인해 남강댐 유역에 발생한 호우 사상에, 확률론적 방법을 적용하여 레이더 강우의 앙상블을 생성하였다. 생성된 강우 앙상블은 레이더 강우의 전체적인 편의보정뿐만 아니라 지상강우의 패턴을 잘 모의하고 있는 것으로 나타났으며, 레이더 에 의해 추정한 강우의 불확실성을 잘 표현하고 있는 것으로 확인되었다. 확률론적 기법에 의한 강우 앙상블 생성 방법은 발생 가능한 다양한 강우 시나리오를 제공할 수 있으며 홍수예경보와 같은 의사 결정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다

최근 기후변화로 인한 단시간의 집중호우와 돌발홍수의 증가로 도심지역의 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 내륙에 위치한 도시지역과는 달리 해안에 접해있는 해안도시지역은 하천연장이 짧고, 급경사로 인하여 조위에 따라 홍수위가 크게 영향을 받기 때문에 동일한 강우라도 피해규모가 더 큰 특성을 가진다. 국내의 대표적인 해안지역인 창원시(구 마산)의 경우 2012년 9월 태풍 산바(Sanba)로 인해 상당한 침수피해와 인명피해가 발생하였다. 당시 최대 일강우량은 65mm로 창원시 하수관거의 설계강우량(258mm) 보다 훨씬 적었음에도 불구하고 많은 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 이는 태풍의 남해안 상륙시각과 만조위(최대 265cm)가 겹치면서 도시의 배수시스템이 정상적으로 작동하지 못하였고, 이로 인해 심각한 침수피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2차원 도시범람해석 모형인 XP-SWMM 모형을 이용하여 창원시(구 마산)내의 장군천 배수구역을 대상으로 빈도-지속기간별 강우와 조위의 영향을 고려한 침수모의를 수행하였다. 그 결과 AR4 기후변화 시나리오에 따른 목표기간별 발생 빈도와 지속기간이 증가함에 따라 침수피해가 가중되는 것을 알 수 있었다.

하천의 유량은 수자원계획 및 관리에 있어 중요한 요소이므로 신뢰성을 바탕으로 지속적이고 정확한 관측이 필요하다. 일반적으로 수위나 유량의 경우 지속적이고 자동적인 측정으로 인해 비교적 정확한 관측이 가능하다. 하지만 기술적인 한계와 큰 비용의 소모로 유량을 연속적으로 측정하는데 어려움이 있기 때문에 수위-유량 관계를 이용하여 유량을 산정하고 있다. 수위-유량관계를 통해 유량을 산정할 경우 자료부족, 계산방법 그리고 분석과정에서 오차가 발생하게 되고 이로 인해 정확한 유량을 산정하지 못하게 된다. 따라서, 오차로 인한 수위-유량 관계 곡선의 불확실성을 정확하게 산정하는 것은 유량의 불확실성의 규명과 정확한 유량산정을 위한 중요한 과정이다. 본 연구에서는 Bayesian 회귀분석 적용하여 수위-유량 관계곡선의 매개변수를 추정하였다. 또한 Bayesian 회귀분석에 의한 수위-유량 관계곡선의 불확실성 분석의 적용성을 평가하기 위하여 Bayesian 회귀분석에 의한 매개변수 추정치와 기존의 방법인 최소자승법에 의한 매개변수 추정치 결과의 신뢰구간을 비교·분석하였다. 본 연구를 통해 일반 회귀분석과의 비교·분석 결과로부터 수위-유량 관계곡선식의 매개변수 추정 시 Bayesian 회귀분석 적용 가능성을 평가하고자 한다.

최근 기후변화에 따른 전 지구적인 지구온난화는 단시간의 집중호우와 돌발홍수의 증가로 기존의 기후특성을 변화시키고 있다. 이로 인해, 자연재해의 강도가 강해지고, 재산피해가 커지고 있다. 특히, 내륙에 위치한 도시지역 보다 해안 도시지역은 조위에 따라 홍수위가 크게 영향을 받기 때문에 강우에 따른 피해규모는 더 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 기후변화로 인한 자연재해에 대비하기 위하여 미래 기후변화를 예측하고 해안 도시지역에 미치는 영향을 파악하고자 하였으며, 대상지역으로는 2012년 태풍 산바(Sanba)으로 인해 상당한 인명피해와 홍수피해가 발생한 마산(창원시) 일대를 선정하였다. 본 연구에서는 마산(창원시) 대상으로 빈도-지속기간별 강우와 조위의 영향을 고려한 침수모의를 실시하고자 한다. 또한 2004년도에 개발된 다차원법(다차원 홍수피해 산정방법(Multi-Dimensional Flood Damage Analysis))을 이용하여 조위와 홍수위의 영향을 받은 해안 도시의 경제성 분석을 실시하고, 침수에 따른 피해액을 산정하고자 한다. 본 연구의 결과는 향후 마산(창원시) 일대의 홍수피해 산정과 침수피해 관련 방재 정책을 수립하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 강우레이더강우자료의 수문학적 적용성을 평가하기 위하여 지상강우자료와 강우레이더자료를 준분포형 수문모형인 SWAT모형에 강우입력자료로 이용하여 낙동강 감천 유역에 대한 일유출모의를 수행하였다. 강우레이더자료는 단일편파레이더변수(Z)를 이용한 강우자료(RZ)와 이중편파레이더변수(Z,ZDR,KDP)를 이용한 강우자료(RKDP)두 가지 형태로 생성하였다. 분석기간은 2010년부터 2013년 7월까지로 각각 보정기간(2010년), 검증기간(2011년), 모의기간(2012년~2013년 7월)으로 구분하여 모의를 수행하였다. 10분단위의 지상강우자료와 2.5분 단위의 강우레이더자료를 SWAT모형에 입력자료로 활용하기 위하여 일강우자료로 변환하여 강우량을 비교한 결과 6월~9월(집중호우 및 태풍이 발생하는 우기)에는 강우발생특성을 잘 반영하고 있으나, 10월~5월(겨울 및 건기)에는 레이더관측강우가 과대추정하는 경향를 보여주었다. 그리고 지상강우자료와 강우레이더자료가 SWAT 모형의 일유출량에 미치는 영향에 대해 분석결과 지상강우자료가 강우레이더자료보다 유출특성을 더 잘 반영하였고, 레이더강우자료에서는 RKDP가 RZ보다 더 나은 결과를 나타냈다. 그러나 강우레이더강우자료의 활용에 앞서 보정과 실시간 알고리즘 적용 등 정확도 확보가 우선되어야 할 것으로 판단된다.

전 세계적으로 기후변화로 인한 기상이변으로 홍수, 가뭄, 태풍 등의 기상재해가 급격히 증가하고 있다. 기후변화에 의한 온도상승은 증기압을 더 증가시켜 홍수를 유발할 수 있는 강우의 잠재력을 증가시키고 있다.(IPCC, 2001). 즉, 기후변화는 수문순환 과정을 빠르게 진행시키고 극한 수문사상의 빈도를 증가시키고 있기 때문에 홍수관리에 있어 기후변화를 고려하는 것은 매우 중요한 이슈이다. 따라서 기후변화가 홍수 재해 및 관리에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 기후변화를 고려한 홍수범람모의를 통해 기후변화가 유역에 미치는 영향을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 IPCC 5차 평가보고서(AR5, 2013)에서 제시한 기후변화 시나리오인 RCP(Representative Concentration Pathways)를 이용하여 경안천 유역의 홍수범람을 모의하였다. 홍수범람 모의를 위해 RCP 시나리오 중 온실가스 저감 정책이 상당히 실행 되는 경우인 RCP 4.5와 현재 추세로 온실가스가 배출되는 경우인 RCP 8.5를 활용하였으며, 목표기간별로(Reference : 1971∼2005년, 목표기간Ⅰ : 2006∼2040년, 목표기간Ⅱ : 2041∼2070년, 목표기간Ⅲ : 2071∼2100년) 강우·유출분석 모형에 적용해 미래 기후변화가 경안천 유역의 홍수범람 모의에 미치는 영향을 분석하였다.