Heatwaves are one of the most common phenomena originating from changes in the urban thermal environment. They are caused mainly by the evapotranspiration decrease of surface impermeable areas from increases in temperature and reflected heat, leading to a dry urban environment that can deteriorate aspects of everyday life. This study aimed to calculate daily maximum ground surface temperature affecting heatwaves, to quantify the effects of urban thermal environment control through water cycle restoration while validating its feasibility. The maximum surface temperature regression equation according to the impermeable area ratios of urban land cover types was derived. The estimated values from daily maximum ground surface temperature regression equation were compared with actual measured values to validate the calculation method’s feasibility. The land cover classification and derivation of specific parameters were conducted by classifying land cover into buildings, roads, rivers, and lands. Detailed parameters were classified by the river area ratio, land impermeable area ratio, and green area ratio of each land-cover type, with the exception of the rivers, to derive the maximum surface temperature regression equation of each land cover type. The regression equation feasibility assessment showed that the estimated maximum surface temperature values were within the level of significance. The maximum surface temperature decreased by 0.0450˚C when the green area ratio increased by 1% and increased by 0.0321˚C when the impermeable area ratio increased by 1%. It was determined that the surface reduction effect through increases in the green area ratio was 29% higher than the increasing effect of surface temperature due to the impermeable land ratio.

본 연구는 화력발전소 배출로 인한 지표면 오염물질 농도의 시·공간적 영향을 실측 자료를 바탕으로 정량적으로 분석하려는 목적으로 수행되었다. 배출과 농도 관계의 정량적 분석을 위해 우선 기상 조건과 주변 배출원의 영향을 고려하였다. 이를 위해 자료의 선택과 관측지점 선정 과정을 제안하였고, 선정된 지표면 시·공간 자료에 K-Z 필터와 경험직교함수(EOF) 분석 기법을 적용하였다. 사용된 자료는 2014-2017년 4년의 기간 동안 당진과 태안 화력발전소 굴뚝 자동측정기기의 농도값을 이용하여 산출한 한 시간 평균 배출량 자료와 지표면 대기오염농도 측정망 자료이다. 기상 자료로는 최근 배포 중인 ERA5 재분석자료와 기상청 종관기상관측소 한 시간 평균 자료가 사용되었다. 발전소만의 영향이 최대한 보이도록 기상 효과와 지리적인 요인을 고려하여 선택한 시간대의 선정된 관측소 자료만을 이용하여 분석한 결과, 지표면 대기오염물질의 EOF 첫 번째 모드는 SO2, NO2, PM10 모두에 대해 97% 이상의 변동성을 설명하였다. 또한 지표면 농도장의 EOF 첫 번째 모드의 시계열은 화력발전소 배출과 유의미한 상관성을 보였다. 결과적으로 당진 화력발전소 SO2, NO2, TSP 시간 당 배출량이 각각 10%가 감소하면, 남서풍 계열의 바람에 의해 직접 영향을 받는 서울 수도권 지표면 평균 SO2 농도는 0.468 ppb (R=0.384), NO2는 1.050 ppb (R=0.572), PM10은 2.045 μg m−3 (R=0.343) 정도가 감소한다고 판단할 수 있다. 태안화력발전소의 경우, SO2, NO2, TSP 배출량을 각각 시간당 10% 씩 감축하면, SO2는 0.284 ppb (R=0.648), NO2는 0.842 ppb (R=0.683), PM10은 1.230 μg m−3 (R=0.575) 정도가 감소될 수 있음을 확인하였다. 태안화력발전소는 당진화력발전소에 비해 수도권지역 농도에 미치는 영향은 작았으나, 상관관계는 더 높았다.

본 연구에서는 원자력 사고 또는 방사선 비상 시 지표면에 침적될 수 있는 감마선방출 핵종의 방사능을 신속하게 평가하기 위해 이용될 수 있는 NaI(Tl), LaBr3(Ce) 및 CeBr3 섬광검출기의 성능을 비교 평가하였다. 검출성능은 최소검출가능방사능 (MDA, Minimum Detectable Activity)을 통해 평가하였으며, 각 검출기의 지표면 침적 감마선방출 핵종에 대한 검출효율은 수학적 모델링과 점선원을 이용하여 반실험적으로 산출하였다. MDA 평가를 위한 백그라운드 감마선에너지스펙트럼은 비교적 넓고 평탄한 초지에서 측정되었으며, 원자력 사고 시 방출될 수 있는 주요 핵종에 대한 각 검출기의 MDA를 산출하였다. 그 결과 일반 환경방사능 준위에서 지표면 침적 감마핵종에 대한 각 검출기의 MDA 크기는 대체로“NaI(Tl)> LaBr3(Ce)> CeBr3”로 평가되었으며, 백그라운드 준위가 유사한 에너지 영역에서는 분해능이 가장 우수한 LaBr3(Ce)에서 최소 값을 보였다. 이는 관심 핵종의 감마선에너지 영역에 대한 각 검출기의 자체 및 측정 환경 백그라운드, 측정 효율, 그리고 에너지 분해능 특성을 바탕으로 비교 분석되었다.

본 연구는 거친 표면에서의 유동장 특성에 대해 실험 및 수치해석적 연구를 수행하였다. 완전 발달한 두꺼운 난류경계층은 풍동 내 바닥에 깔린 거친 표면을 이용하여 생성하였다. 평균유동과 난류강도 및 왜도와 같은 난류경계층의 특성을 열선유속계를 이용해 측정하였다. 풍동실험결과와의 비교를 위해 난류경계층은 수치해석을 이용하여 모사하였다. 거친 벽표면은 기본적으로 난류경계층 생성에 사용되었으며 입출구면에는 주기경계조건이 적용되었다. 본 연구결과로서 난류경계층이 거친 표면 위에서 성공적으로 생성 되었으며 평균유동과 난류강도 및 왜도와 같은 난류경계층의 특성은 지표면조도에 따라 달라진다는 것을 확인하였다.

2015년부터 최근까지 차세대도시농림융합기상사업단에서는 수도권에 위치한 도시기상 관측소에서 관측된 기상 자료(14소), 운고계(2소) 그리고 마이크로웨이브 라디오미터(MWR, 7소) 자료를 이용하여 태양에너지를 산출하였다. 수 도권지역에 위치한 운고계에서 관측된 후방산란계수와 MWR에서 추정된 액상물량을 이용하여 구름광학두께와 운량을 산출하였다. 각각의 원격탐사장비에서 산출된 운량을 태양복사모델에 입력하여 지표면에 도달하는 태양에너지를 계산하였다. 추정된 태양에너지를 관측과 비교한 결과, 중랑과 광화문지점에서는 과소추정이 나타났다. 선형회귀분석한 결과 0.8이하의 기울기를 나타냈고 −20W/m 2의 음의 편차와 120 W/m 2의 평방근오차(RMSE)가 나타났다. 그리고 MWR을 이용하여 추정된 태양에너지의 정확도(평균 결정계수(R 2 )=0.8)와 오차율(평균 RMSE=110 W/m 2 )이 향상되었다. 월별 산출된 운량과 태양에너지는 운고계를 이용하여 산출하였을 때 운량이 0.09 이상 크게 나타났으며 태양에너지가 50W/m 2 이상 낮게 산출되었다. 지점에 따라 차이는 있었으나 대체로 7월과 9월의 RMSE가 50W/m 2 이상 크게 계산되었다. 결과적으로 일누적 태양에너지는 광화문지점에서 가장 높은 상관성이 나타났고(R 2 =0.80, RMSE=2.87 MJ/Day), 구로지점에서 상관성이 가장 낮았다(R 2 =0.63, RMSE=4.77 MJ/Day).

최근 강풍으로 인한 시설물 피해가 증가함에 따라 구조물 설계 시 설계풍속을 반영하고 있으며, 설계풍속 산정 시 기상청에서 제공하고 있는 연최대풍속 년도별 풍속 자료를 활용한다. 하지만 기상청에서 제공하고 있는 연최대풍속은 지형이나 지표면조도에 의해 할증되거나 감소된 관측풍속 중 최댓값을 제공하고 있어 실제 기본풍속 조건에서의 연최대풍속과는 상이하기 때문에 기상청에서 제공하는 연최대풍속을 활용하여 통계적 빈도분석을 수행할 경우 풍속이 과소 또는 과대평가 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 40 년치 이상의 관측자료가 있는 전국 60개 지점의 기상관측소의 일최대풍속을 지형 및 지표면 조도에 따라 기본풍속 조건으로 보정하고 보정된 일최대풍속 중 연최대풍속을 선별하여 빈도분석을 통해 재현기간 풍속을 산정하였으며, 보정하기 전의 일최대풍속을 이용하여 연최대풍속을 선별한뒤 선별된 연최대풍속을 보정하여 산정된 재현기간풍속과 비교·분석하였다. 분석 결과 100년 재현기간 풍속 기준으로 최대 4.2m/s 차이를 보였으며, 평균적으로 약 0.33m/s의 차이를 보였다.

이 연구에서는 Earth Observing System Terra 위성에 탑재된 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 협대역 방출율(채널 29, 30, 31) 자료와 다중선형회귀모형을 이용하여 지표면 광대역 방출율을 추정하였다. 다중선형회귀모형 도출 및 검증을 위한 분광 방출율 자료는 MODIS University of California, Santa Barbara와 Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer spectral library 의 307종(토양 123종, 식생 32종, 물 19종, 인위적 재료 43종, 바위 90종)을 사용하였다. 도출된 다중선형회귀모형의 결정계수(R 2 )는 0.95 (p< .001)로 높 게 나타났고 또한 이 모형 결과와 이론적 광대역 방출율 값의 평균제곱근오차(Root Mean Square Error)는 0.0070이었다. 그리고 이 연구 결과에 따라 계산된 지표면 광대역 방출율을 선행 연구 Wang et al. (2005)의 결과와 비교하였다. 그 결과 아시아, 아프리카, 오세아니아 지역에서 이 연구와 Wang et al. (2005)의 결과에 대한 1월 평균 지표면 광대역 방출율의 평균제곱근오차는 0.0054이었고 최소와 최대 편차는 각각 0.0027과 0.0067이었으며 이러한 통계 값은 8월에 도 유사하였다. 이 연구에서 다중선형회귀모형에 의하여 계산한 지표면 광대역 방출율은 Wang et al. (2005)의 값과 큰 차이가 없이 비교적 정확하게 산출되었으나 산출 정확성 향상을 위해서는 토지피복특성에 따른 차별화된 회귀모형 적 용 필요성이 제기된다.

이 연구에서는 지표 관측 자료와 위성 자료 그리고 GWNU 단층 복사 모델을 이용하여 맑은 상태의 전천 일사 량을 계산하였으며, 전운량에 따라 관측 및 모델의 일사량 값을 비교 분석하였다. 연구 자료는 2012년 강릉원주대학교 복사 관측소의 전천 일사량, 기온, 기압, 습도, 에어로졸 등의 관측 자료와 OMI 센서의 오존전량 자료 그리고 구름의 유무 및 전운량을 판단하기 위하여 자동 전운량 장비인 Skyview 자료를 이용하였다. 전운량이 0 할인 맑은 날의 경우 관측 값과 모델 값이 0.98로 높은 상관계수를 나타내었으나 RMSE가 36.62Wm−2로 비교적 높게 나타났다. 이는 Skyview 장비가 얇은 구름이나 박무 및 연무 등의 기상상태를 판단하지 못하였기 때문이다. 흐린 날의 경우 구름의 영 향을 보정하기 위해 전운량과 두 값의 차에 대한 비율을 이용한 회귀식을 복사 모델에 적용하였으며, 장비의 오탐지를 제외한 경우 상관계수가 0.92로 높은 상관성을 보였으나 RMSE가 99.50 Wm−2으로 높은 값을 보였다. 더 정확한 분석 을 위해서는 직달 성분의 차폐 유무 및 구름 광학 두께를 포함한 다양한 구름 요소의 추가적인 분석이 요구된다. 이 연구결과는 분 또는 시간에 따른 일사량을 산출하여 일사량이 관측되지 않는 지역에서 유용하게 사용될 수 있다.

The purpose of this study is to investigate the response of the soil mesofauna and ground-dwelling arthropods to vegetation structure and composition in a mountain pasture. The pasture mainly comprised five types of plant communities; Agrostis alba - Phleum pratense community, Poa pratensis community, Festuca ovina community, Rumex acetosella community, and the shrub assemblage comprised Spiraea miyabei-Spiraea salicifolia community. Soil chemical properties including the pH, EC and nutrient levels were influenced by plant communities. Plant-specific responses were observed for bacteria-feeding and plant-feeding soil nematodes. Collembola and Oribatida having the same feeding habit were influenced differently by plants. nMDS showed that the community of ground-dwelling arthropods were separated by vegetation types. Species numbers of arthropods were different among different plant communities. Our results indicate that vegetation structure and composition can influence both abundance of diversity of terrestrial fauna.

본 연구에서는 낙동강 강정고령보 근처에서 2011년 7월부터 2012년 9월까지 1년 이상 관측된 에너지 플럭스 자료의 분석을 통해 강 주변 농경지와 도시에 따른 플럭스 특징을 알아보고 향후 영향평가에 활용 가능한 자료인지 평가하고자 하였다. 연구 대상지는 농경지로 둘러싸인 시골지역과 도시공단 지역에 위치하였다. 현열 및 잠열 플럭스를 풍향에 따라 분석하였다. 여름에 바람이 강쪽에서 불어올 때 두 관측지점 모두 현열은 감소하고 잠열은 증가하는 형태를 보였다. 이는 강으로부터 전달된 수분에 의한 것으로 파악된다. 보웬비, 에너지 수지 닫힘, 운동량 플럭스, 안정도에 대한 분석 또한 이루어졌다. 두 지점간 보웬비를 비교한 결과 전 계절에 걸쳐 도시 지역의 보웬비가 농경지 지역의 보웬비보다 더 높았다. 에너지 수지 닫힘은 도시 지역에서 더 낮게 나타났는데 이는 도시 지역에서 저장항 계산이 배제되었기 때문으로 보인다. 운동량 플럭스는 여름과 겨울 두 계절 모두 도시 지역에서 더 높게 나타났다. 강한 난류를 보이는 주간과 여름에 불안정한 상태가 장시간 지속되었다. 이들 지점에서 관측된 자료는 향후 강이 주변지역에 미치는 영향에 대한 연구에 사용하기 적절한 것으로 보인다.

지형 효과가 포함된 태양복사 모델(GWNU)을 이용한 한반도의 태양광 자원지도를 개발하였다. 태양복사 모델의 입력 자료는 위성 관측 자료(MODIS, OMI, MTSAT-1R)와 수치 모델(RDAPS) 자료를 사용하였으며 특히 고해상도 지형 자료를 이용하여 지형 효과에 따른 한반도의 지표면 태양광 변화를 계산하였다. 계산 결과를 월 및 연 누적하여 분석하였을 때 여름철은 태양 고도각이 높아 지형 효과에 영향이 10% 이하로 적은 반면 겨울철은 20% 이상의 큰 차이가 나타났다. 또한 4 km 해상도의 지표면 태양광의 경우보다 1 km 해상도의 경우 지형 효과 포함에 따른 태양광 차이가 약 2배 정도 크게 나타났다. 즉 지표면에 도달하는 태양광을 정확히 모델링하기 위해서는 입력 자료뿐만 아니라 정확하고 고해상도의 지형 자료가 필연적이며 지형효과는 더욱 뚜렷이 나타나 실제와 유사할 것이다.

도심지 빌딩에 의한 그림자가 대기경계층에 미치는 영향을 파악하기위하여 위성자료 분석과 수치실험을 실시하였다. 연구에 사용된 위성은 한국다목적위성(KOMSAT-2)의 가시자료이며, 수치모형은 다중반사도 계산을 위한 반사도 계산모형과 지표면 열수지를 계산하기 위한 오레건주립대학교 경계층 모형의 2가지이다. 위성자료 분석에서 고층빌딩이 밀집한 지역은 그렇지 못한 지역에 비하여 반사도가 최대 17% 낮게 산정되었다. 이는 건물의 그림자가 원인으로 작용한다. 그리고 반사도의 일변화는 태양고도에 따라 다르며, 정오에 가장 작은 값을 나타낸다. 건물 밀도가 높은 경우 지표면 온도가 43.5˚C까지 상승하는데 비하여 건물 밀도가 낮은 지역의 경우 지표면 온도는 37.4˚C까지 상승한다. 그러나 높은 빌딩에 따른 기계적 난류에 의하여 반사도에 의한 온도상승이 직접적으로 대기온도상승과 연결되지는 않는다.

In this study, surface particulate matter (PM2.5) concentrations were calculated based on empirical equations using measurements of ceilometer backscatter intensities and meteorological variables taken over 19 months. To quantify the importance of meteorological conditions on the calculations of surface PM2.5 concentrations, eight different meteorological conditions were considered. For each meteorological condition, the optimal upper limit height for an integration of ceilometer backscatter intensity and coefficients for the empirical equations were determined using cross-validation processes with and without considering meteorological variables. The results showed that the optimal upper limit heights and coefficients depended heavily on the meteorological conditions, which, in turn, exhibited extensive impacts on the estimated surface PM2.5 concentrations. A comparison with the measurements of surface PM2.5 concentrations showed that the calculated surface PM2.5 concentrations exhibited better results (i.e., higher correlation coefficient and lower root mean square error) when considering meteorological variables for all eight meteorological conditions. Furthermore, applying optimal upper limit heights for different weather conditions revealed better results compared with a constant upper limit height (e.g., 150 m) that was used in previous studies. The impacts of vertical distributions of ceilometer backscatter intensities on the calculations of surface PM2.5 concentrations were also examined.

In this paper, lysimeter was installed to analyze the moisture fluctuations on the surface of a forest. The weight of the soil was measured, and the moisture fluctuations were calculated through the difference in weight over time. The amount of dew condensation on the surface of the ground was about 2-7 mm. January experienced the most dew condensation (7.2 mm). It was found that about 43 mm of dew condensation was generated over one year. To analyze the characteristics of evapotranspiration in the forest, the evapotranspiration on the surface was measured by the lysimeter method and the evapotranspiration on the upper part of the canopy was measured by the eddy covariance method. These results were compared and analyzed. Until mid-October, the evapotranspiration of the forest was active, and the amount of evapotranspiration on the top of the canopy was higher than the amount on the surface. Thereafter, the amount of evapotranspiration on the top of the canopy decreased due to the lowering of temperature and net-radiation. The amount of evapotranspiration on the surface and above the canopy showed the same tendency.

In this study, an experimental study of Impulse Thermography was carried out on a concrete specimen with in-placed artificial defects at different depths and dimensions. Then, all the data were processed by Pulse Phase Thermography technique by performing Fast Fourier Transformation. The results were compared with the absolute contrast method.

매립지에서 발생하는 메탄은 6대 온실가스 중 하나로서 이산화탄소의 21배의 온실효과를 갖는다. 매립층에서 발생한 매립가스는 복토층을 통과할 때 Methanotrophs 박테리아에 의해 산화된다. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)는 10%의 산화율을 기본값으로 제시하고 있다. Chanton et al. (2009)는 40가지 이상의 측정 결과들을 종합하여 IPCC 가이드라인이 산화율을 과소 평가하고 있는 것으로 보고하였다. 또한 메탄의 산화는 기후, 복토재 등 현장 특이적 영향을 많이 받아 국가고유계수를 개발하여 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 가스배제공과 지표면에서 매립가스 성상을 비교하여 산화율을 산정하였다. 매립가스 분석은 다섯 곳의 매립지에서 수행되었다. 비분산적외선(Non-dispersive Infrared, NDIR) 검출기를 이용해 메탄과 이산화탄소의 농도를 측정하였다. 지표면 매립가스 발산은 플럭스 챔버를 이용해 측정하였다. 산화율 산정 시 산화된 메탄은 모두 이산화탄소로 변화되며, 이산화탄소 농도의 증가는 메탄 산화에 따른 것으로 가정하였다. OX의 산정은 측정값의 평균, 중간값, 공간분석 적용 결과 세 가지를 이용해 산정하였다. 평균을 이용해 산화율을 산정했을 때 –67 ~ 93%로 극대값에 의해 굉장히 큰 오류가 나타났다. 중간값을 사용한 경우 산화율은 87 ~ 99%로 나타나 산화율이 과대 산정되었다. 공간보간법을 적용했을 때 산화율은 42 ~ 88%로 나타났다. 공간보간법을 사용했을 때 한 곳을 제외한 세 곳의 매립지의 산화율은 42 ~ 48%의 산화율을 보여 Chanton et al. (2009)가 발표한 36%와 유사한 결과를 도출하여 공간보간법을 적용하여 산화율을 산정하는 것이 합리적임을 알 수 있다. 따라서 본 연구 결과를 통해 산화율 산정 시 공간보간법을 적용해야하며, IPCC 가이드라인 기본값이 산화율을 과소평가하고 있음을 확인할 수 있었다.

지반의 열확산 특성은 지반을 구성하는 토립자와 공극을 이루고 있는 기체, 액체의 성질이 함께 반영되어 결정된다. 본 연구에서는 지표면에 일정한 열원이 가해지는 경우 지반의 구성성분에 따라 해당 지반에 나타나는 열확산 현상의 차이가 발생하고 이로 인해 지표면의 온도 변화에도 차이가 나타나는 점을 이용하여 지반의 구성성분 및 지층구조를 파악하는 방법에 대해 제안하고 있다. 암반위에 쌓인 건조 모래 지층의 두께에 따라 달라지는 지표면의 온도 변화를 적외선 화상과 온도계를 통해 측정하였고, 이를 수치해석 방법으로 검증하였다. 연구 결과 건조 모래층의 경우 깊이 10cm까지는 일정 열원에 의한 지표의 온도변화를 통해 지층의 깊이를 추정하는 것이 가능한 것으로 나타났다.