최근의 환경정책과 산업은 사후관리에서 사전예방 중심으로 그 패러다임이 변화하고 있다. 이에 따라 국토의 유한자원으로서의 표토의 기능과 가치에 대한 인식 제고를 바탕으로 보전예방적으로 관리하기 위한 정책이 추진되고 있다. 이러한 배경을 바탕으로 이 연구에서는 국제･국내 전문학술지의 검색 데이터베이스(Web of science)를 기반으로 최근 10년간의 연구논문에 대하여 VOSviewer를 이용한 동시출현단어 분석을 실시하여 국내･외 토양침식 연구동향을 비교･분석하고 향후 연구방향을 제안하고자 하였다. 그 결과, 우리나라의 국토면적 대비 토양침식 관련 논문 게재건수는 세계적으로 비교적 상위에 속하고, 특히 토양침식 제어와 관련된 연구가 외국에 비해 큰 비중을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 우리나라에서 는 기후･지형･토지이용 여건에 따른 토양침식의 심각성을 인식하고 비교적 활발한 연구가 진행되고 있는 것으로 판단되었다. 그러나 토양침식 제어에 관한 연구영역은 외국에 비해 키워드 수가 적게 나타나 연구항목을 보다 다양화･확장할 필요가 있으며, 특히 토양침식의 프로세스와 이와 관련한 토양의 물리･화학적 특성에 대한 연구는 토양침식에 따른 문제의 근본적인 해결을 위하여 활발히 추진할 필요가 있는 분야로 나타났다.

후쿠시마 원자력 발전소의 사고로 인해 일본 동부 지역에 다량의 방사성 핵종이 축적되었다. 이러한 방사성 물질은 숲, 도시, 하천, 호수를 포함한 넓은 범위에서 관측되고 있다. 방사성 세슘의 토양 입자에 강하게 흡착하는 특성 때문에 방사성 세슘은 침식된 토사와 함께 이동하여, 인구가 밀집한 하천 하류지역으로 그리고 연안으로 서서히 이동한다. 본 연구에서는 수생환경의 오염된 토사의 이동을 재현하기 위한 수치모델을 개발하고, 그 성과의 일부를 한국원자력연구원 내에 위치한 침식 된 토사 관측 장비에서 관측된 결과와 비교하였다. 수집된 토사 시료의 입경 특성을 분석하기 위해서 표준 체분석과 이미지 분석법을 적용하였다. 수치 모델은 초기 포화도, 강우의 토사 침투율, 멀티 레이어, rain splash 등을 고려하여 현실의 강우에 따른 토사의 이동을 시뮬레이션 할 수 있도록 개발하였다. 2019년 연구에서는 수치모델에 나무에 의한 강우 쉴드 효과, 증발효과, 표면물의 쉴드 효과 등이 추가될 계획이다. 토사 유실 관측 장비를 2018년부터 월성 원전 인근에 설치해 지속적으로 관측 자료를 수집하고 있다. 이러한 관측자료를 기반으로 방사성 핵종의 강우, 하천, 연안으로 이동하는 장기 영향 평가 수치모델을 개발할 계획이다.

본 연구는 경사지 밭에서의 토양유실량 저감을 위해 실트펜스와 식생밭두렁의 적용 가능성을 평가하기 위한 현장실험 연구로, 이를 위해 전라북도 익산시 금마면에 시험포장을 설치하고 포장실험을 수행하였다. 시험포장은 표준시험포 크기 (5 m × 22 m), 경사 9%의 시험구 3개소와 정방형 크기(15 m × 15 m), 경사 6%의 시험구 2개소로 구성되어 있으며, 포장에서의 강우량을 측정하기 위해 자기우량계를 설치하였고, 각 시험구의 말단에는 유출량을 측정하기 위한 플륨 및 수위계를 설치하여 모니터링 하였다. 강우시 유출수에 의해 토양이 유실되며 토양 입자에 흡착되어 있는 오염물질도 같이 유출되는데 이러한 유출수의 오염 부하량을 산정하여 토양유실량을 평가하였다. 시간변화에 따라 오염 부하량 저감효과를 분석한 결과 대조구 시험포를 기준으로 실트펜스에서 SS 50.1%가 저감되었고 SS 항목이 저감되었다는 것은 유사가 저감되어 토양유실을 저감시킨 것을 나타낸다. 향후 추가적인 연구를 통해 경사지밭 토양유실량 저감효과를 평가하고 제어대책을 개발하게 되면 밭에서의 토양유실을 최소화시켜 수질개선에 기여할 것으로 사료된다.

본 연구는 경주국립공원 전체 지구를 대상으로 토양침식에 대해 RUSLE 기법을 활용하여 잠재적 토양유실량과 침식위험도를 파악함으로써 토양생태계의 지속적인 보전과 더불어 재해방지 계획 수립을 위한 기초 자료 제공에 그 목적이 있다. 연평균 토양침식량 분석 결과, 전체 지구의 평균 토양침식량은 5.7ton/ha/yr로 나타났으며, 지구별로 남산 지구가 7.6ton/ha/yr로 가장 높았고 서악 지구가 2.1ton/ha/yr로 가장 낮았다. 토양침식위험등급 지역은 1% 미만으로 분석되었으며, 구미산 지구와 화랑 지구는 심각한 지역이 없었다. 그러나 남산 지구는 심각한 지역이 다른 지구에 비해 높게 나타났으며, 금오봉 일대에 집중되어 있었다. 따라서 금오봉 일대를 보호하기 위해서는 적절한 복원 및 관리방안이 수립되어야 할 것이다. 경주국립공원의 토지피복형태는 대부분 산림지역으로 나타났으며, 평균 토양침식량이 3.7ton/ha/yr로 양호한 수준인 것으로 확인되었다. 지형에 따른 토양침식량 분석 결과, 깊은 계곡이 단위면적 당 7.3ton/ha/yr로 나타났으며, 다음이 평탄곡지로 6.1ton/ha/yr로 분석되었다. 평탄지와 산정능선은 토양침식이 적게 발생되는 것으로 예측되었다. 향후, 국내 국립공원의 토양유실량을 분석한다면, 전체 국립공원의 토양생태계를 보전 및 복원할 수 있는 계획 수립에 도움이 될 것으로 기대된다.

본 연구는 경주국립공원 전체 지구를 대상으로 토양침식에 대해 RUSLE 기법을 활용하여 잠재적 토양유실량과 침식위험도를 파악함으로써 토양생태계의 지속적인 보전과 더불어 재해방지 계획 수립을 위한 기초 자료 제공에 그 목적이 있다. 연평균 토양침식량 분석 결과, 전체 지구의 평균 토양침식량은 5.7ton/ha/yr로 나타났으며, 지구별로 남산 지구가 7.6ton/ha/yr로 가장 높았고 서악 지구가 2.1ton/ha/yr로 가장 낮았다. 토양침식위험등급 지역은 1% 미만으로 분석되었으며, 구미산 지구와 화랑 지구는 심각한 지역이 없었다. 그러나 남산 지구는 심각한 지역이 다른 지구에 비해 높게 나타났으며, 금오봉 일대에 집중되어 있었다. 따라서 금오봉 일대를 보호하기 위해서는 적절한 복원 및 관리방안이 수립되어야 할 것이다. 경주국립공원의 토지피복형태는 대부분 산림지역으로 나타났으며, 평균 토양침식량이 3.7ton/ha/yr로 양호한 수준인 것으로 확인되었다. 지형에 따른 토양침식량 분석 결과, 깊은 계곡이 단위면적 당 7.3ton/ha/yr로 나타났으며, 다음이 평탄곡지로 6.1ton/ha/yr로 분석되었다. 평탄지와 산정능선은 토양침식이 적게 발생되는 것으로 예측되었다. 향후, 국내국립공원의 토양유실량을 분석한다면, 전체 국립공원의 토양생태계를 보전 및 복원할 수 있는 계획 수립에 도움이 될 것으로 기대된다.

The physically based model KINEROS2 was applied to forest road segments for simulating hydrology and sediment production. Data on rainfall amounts, runoff volume, and sediment yields were collected at two small plots in the Yangpyong experimental watershed. The KINEROS2 model can be parameterized to match the volume of surface flow and sediment yields during seven storm events. Model predictions of hydrology were in good agreement with the observed data at two plots in the year 1997 and 1998. A comparison between the observed and predicted sediment yields indicated that the model provided reasonable estimates, although the model tended to under-estimate for some storm events. The overall result shows that the KINEROS2 model properly represents the hydrology and sediment transport processes in the forest road segments.

Soil conservation management is necessary for sustainable agriculture, in highland areas, and cover crops are one of the best soil conservation methods for slopes. In this study, we evaluated the effects of alfalfa cultivation on maize production, as well as soil conservation and quality. There was an outstanding soil conservation effect with alfalfa cultivation in the fallow and maize growing seasons. In particular, alfalfa cultivation reduced soil loss by up to 98% compared with bare field. It also increased the activities of soil microorganisms and the supply of organic matter. Maize production with alfalfa cultivation showed no significant differences in yield. In conclusion, alfalfa is an advantageous perennial cover crop in highland agricultural slope areas, which can have positive effects on soil quality and conservation, as well as maize production.

최근 공간정보 및 컴퓨터기술의 발달과 함께 시공간적인 토양침식의 프로세스를 구현할 수 있는 다양한 물리적 기반의 모델이 개발되고 있다. 비록 물리적 기반의 토양침식모델이 다양한 지점에서 다양한 형태로 발생하고 있는 침식, 이송 및 퇴적에 관한 일련의 정보를 제공하지만, 파라메타, 모델의 구조 및 관측 자료의 불확실성 등으로 인하여 모델을 예측 혹은 특정 목적을 위하여 활용하는 경우에는 많은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 유역기반의 토양침식모델(CSEM)의 최적 파라메타의 추정 및 그 불확실성을 평가하기 위하여 자료동화기법 중의 하나인 파티클 필터를 적용하였다. 파티클 필터를 CSEM과 연계한 모형(CSEM-PF)은 비선형 시스템의 특성을 갖는 물리적 기반 모형인 CSEM의 파라메타를 추정하기 위하여 매 시간의 관측 유량 및 관측 유사량을 활용하여 각각의 가중치를 계산하고, 이를 바탕으로 필터링을 수행하여 유출량 및 유사량과 관련된 다양한 파라메타를 추정하였다. 또한 이를 통하여 각 파라메타에 대한 불확실성 뿐만 아니라, 시변성을 갖는 파라메타에 대한 특성을 고려할 수 있음을 확인하였다. CSEM-PF를 용담댐의 소유역을 대상으로 과거의 기록적인 3개의 태풍에 의하여 발생한 사상에 적용하여, 각 사상에 대한 최적의 파라메타를 추정하고, 그에 대한 불확실성 분석을 수행하였다.

유사발생 잠재성 및 토양침식으로 인한 유사발생 위험성이 높은 것으로 평가된 내성천유역을 대상으로 강우-유출-토양침식-유사이송으로 이어지는 유역단위의 분포형 모형을 구축하였으며 유출과 유사농도 모의 결과에 주요한 영향을 미치는 조도계수 및 투수계수의 민감도 분석을 실시하였다. 모의결과, 내성천유역의 토지 피복이 숲인 지역의 조도계수를 0.4에서 0.45로 변경하여 지표수 유출 유속을 감소시킴으로써 향석 지점에서의 유출곡선에 미치는 영향을 분석하였으나 유출수문곡선의 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며 평균 유사농도 값과 유사농도의 범위에 있어서도 모의 결과가 근소하게 증가하나 유의한 변화는 없는 것으로 나타났다. 투수계수에 대한 민감도 분석 결과, 투수계수 값을 저감 시킬수록 총 유출량 및 첨두 유출량은 점차 증가하는 것으로 나타났다. 유사농도 모의의 경우에도 투수계수를 저감시킬수록 모든 지점에서 평균 유사농도 및 유량에 따른 유사농도 범위가 증가하였으며, 향석 지점의 경우 투수계수를 50% 저감하였을 때 유사 농도 모의 값이 유량-유사량 관계식에 의해 계산된 값과 가장 근사한 것으로 나타났다.

산지의 토양침식 모형인 SEMMA를 대규모 산지유역에 적용하기 위해서는 모형의 개선이 필요하다. 본 연구에서는 원래 SEMMA의 기본구조와 주요 매개변수의 산정방법을 설명하였고, 적용범위 확대를 위한 개선 매개변수들을 제시하였다. 특히 광범위한 지역에 대해 NDVI를 활용하기 위하여 식생구조지수 대신 식생피복지수를 사용하여 개선된 모형 SEMMA-Ic을 개발하였다. 개선모형의 모의결과 상관계수와 모의효율계수는 본래 모형보다 다소 감소하였다. 그러나 개선모형을 유역에 적용한 결과 실측값에 근접하게 모의했고, 토사유출량이 많은 경우에는 과소 예측하는 경향을 보였다. 따라서 산지 사면에서 개발한 토양침식 모형을 유역에 적용하기 위해서는 수로침식에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

Jeju island, which is located along the moving path of typhoon, suffers from flooding and overflow by torrential rain. So abrupt runoff occurring, damages of downstream farm field and shore culturing farms are increasing. In this study, Oaedo stream, one of the mountainous streams on Jeju island, was selected as the basin of study subject and was classified into 3 sub-basins, and after the characteristics of subject basin, the soil erosion amount and the sediment delivery of the stream by land usage distribution were estimated with the use of SATEEC ArcView GIS, the sediment yield amount of 2000 and 2005 was analyzed comparatively. As a result of estimating the sediment yield amount of 2000, the three sub-basins were respectively 12,572.7, 14,080 and 157,761 tons/year. and sediment yield amounts were estimated as 35,172.9, 5,266 and 258,535 tons/year respectively in 2005. The soil erosion and sediment yield amount of 2005 using single storm rainfall were estimated high compared with 2000, but for sub-basin 2, the values rather decreased due to changes in land use, and the land coverage of 2005, since there are many classifications of land usage compared with 2000, enabling to reflect more accurate land usage condition, could deduce appropriate results. It is anticipated that such study results can be utilized as basic data to propose a direction to predict the amount of sediment yield that causes secondary flooding damage and deteriorates water quality within detention pond and grit chamber, and take action against damages in the downstream farm field and shore culturing farms.

본 연구에서는 용담댐 상류, 천천 시험유역을 대상으로 분포형 수문모형을 이용하여 강우의 공간분포 특성에 의한 유역에서의 침식 및 퇴적양상을 분석하고, 유출 및 유사량 모의결과에 미치는 영향을 분석하였다. 일반적으로 강우의 공간적 분포를 묘사하기 위해 사용되는 지점 강우 내삽기법(Thiessen Polygon: TP, Inverse Distance Weighting: IDW, Kriging) 및 레이더 강우 합성기법(Gauge-Radar ratio: GR, Conditional Merging: CM)을 이용하여 태풍으로 인한 3개의 집중호우 사상기간동안의 강우장을 생성한 후 각 기법들에 의해 생성된 강우장의 양적, 공간적 특성을 평가하였다. 또한, 각 기법별로 생성된 공간분포형 강우를 분포형 수문모형에 적용하여 강우의 공간분포에 따른 유역에서의 강우-유사-유출 분석 및 유역에서의 침식 및 퇴적양상을 비교·분석하였다. 그 결과, 지상 우량계를 이용한 내삽기법의 경우 유사한 우량주상도 및 수문응답을 나타내었으며, 원시 레이더 자료 및 GR기법에 의한 결과는 각각 과소, 과대산정된 반면 CM기법은 레이더 강우의 공간적 특성을 유지하면서 양적으로도 개선된 결과를 보여주었다. 또한 양적으로 유사한 강우장임에도 불구하고, 각 기법에 의한 강우장의 공간적 특성으로 인하여 대상유역내 침식 및 퇴적양상은 매우 상이하게 나타났다.

현재 수공구조물의 설계 및 하천기본계획 수립에서는 해당 구조물의 설계 및 하천개수 계획의 빈도와 지속시간에 해당하는 확률강우량을 이용하고 있고, 이러한 확률강우량은 강우유출 뿐만 아니라 토양침식, 토사유출 등 강우에 의해 발생할 수 있는 여러 현상들에 대한 연구에도 활용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 확률강우량에 대한 토양침식량 추정 시 필요한 빈도별 지속시간별 강우침식능 인자 산정을 위하여, 「확률강우량도 개선 및 보완 연구(2011, 국토해양부)」에서 제시한 전국 71개 주요지점의 빈도별(20년, 30년, 100년) 지속시간별(60분, 120분, 180분) 확률강우량을 Huff 3분위 강우 시간분포에 적용하였다. 강우침식능 인자 산정 시 필요한 강우에너지식은 노재경(1984)이 제시한 식을 이용하였다. 빈도별 지속시간별 지점평균 확률강우량과 강우침식능을 비교한 결과, 지속시간이 강우침식능에 미치는 영향이 매우 미소한 것으로 나타났고, 반면 재현기간이 증가함에 따라 강우침식능이 강우량에 비해 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같이 강우량과 강우침식능은 정확히 비례하지 않고, 이는 강우침식능 산정 시 이용된 각 지점의 Huff 시간분포 형태 및 강우량 크기가 서로 상이하기 때문인 것으로 판단된다. 산정된 각 지점별 강우침식능을 IDW 기법으로 공간보간하여 등강우침식능도를 작성한 결과, 지속시간이 1시간일 경우 강우침식능은 지역별로 큰 차이를 보이지 않으나, 지속시간이 2시간, 3시간일 경우 확률강우량도와 유사하게 강화 인근의 서해안과 남해안 지역의 강우침식능이 크고, 경북 내륙지방이 가장 작게 산정되었다. 본 연구를 통해 작성된 전국 강우침식능 인자는 빈도별 지속시간별 토양침식량 산정 시 이용될 수 있을 것이라 판단되고, 나아가서는 토양보존 계획 수립 및 토사재해 위험지역 파악에 활용할 수 있을 것이라 사료된다.

The Doam watershed is located at alpine areas and the annual average precipitation, including snow accumulation, is significant higher than other areas. Thus, pollutant laden runoff and sediment discharge from the alpine agricultural fields are causing water quality degradation at the Doam watershed. To estimate soil erosion from the agricultural fields, the Universal Soil Loss Equation (USLE) has been widely used because of its simplicity to use. In the early spring at the Doam watershed, the stream flow increases because of snow melt, which results in erosion of loosened soil experiencing freezing and thaw during the winter. Also, extremely torrential rainfall, such as the typhoons 'RUSA' in 2002 and 'MAEMI' in 2003, caused significant amounts of soil erosion and sediment at the Doam watershed. However, the USLE model cannot simulate impacts on soil erosion of freezing and thaw of the soil. It cannot estimate sediment yield from a single torrential rainfall event. Also, it cannot simulate temporal changes in USLE input parameters. Thus, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was investigated for its applicability to estimate soil erosion at the Doam watershed, instead of the widely used USLE model. The SWAT hydrology and erosion/sediment components were validated after calibration of the hydrologic component. The R2 and Nash-Sutcliffe coefficient values are higher enough, thus it is found the SWAT model can be efficiently used to simulate hydrology and sediment yield at the Doam watershed. The effects of snow melt on SWAT estimated stream flow and sediment were investigated using long-term precipitation and temperature data at the Doam watershed. It was found significant amount of flow and sediment in the spring are contributed by melting snow accumulated during the winter. Two typhoons in 2002 and 2003, MAEMI and RUSA, caused 33% and 22% of total sediment yields at the Doam watershed, respectively. Thus, it is recommended that the SWAT model, capable of simulating snow melt, sediment yield from a single storm event, and long-term weather data, needs to be used in estimating soil erosion at alpine agricultural areas to develop successful soil erosion management instead of the USLE.

강우에 따른 토사유실은 호소내 저수용량 감소 및 탁수 등의 수질오염을 유발하기 때문에 유역관리 측면에서 중요한 인자가 된다. 최근 GIS를 활용한 토사유실평가 연구가 진행되고 있으나, 토사유실 원인지역에 대한 검토는 고려하지 않고 있다. 본 연구에서는 GIS 기반 토사유실모델을 활용하여 임하호 유역의 토사유실량을 산정하였으며, SPOT 5 고해상도 위성영상과 토지피복도 자료를 활용하여 토사유실원인지역을 검토하였다. 분석결과 토사유실이 높게 나타나는 지역

It has been well known that soil erosion and sediments from alpine agricultural fields are causing severe water quality and turbidity problems in receiving waters. Also these result in the loss of money because farmers have to buy top soils to provide enough root zone in the following year. Thus, there have been needs to reduce soil erosion and sediment discharge into the stream networks. To accomplish this end, an effective erosion control plans should be developed based on scientific research, not by rule of thumb. The Universal Soil Loss Equation (USLE) has been widely used to estimate the soil erosion in many countries over the years. In this study, the USLE was used to estimate soil erosion potential under different cropping scenarios in HongCheon County, Kangwon. The soil erosion potential for continuous corn cropping was the highest compared with those from continuous potato find average cropping scenarios. This indicates the soil erosion plans need to be established considering cropping system in the field. The Unit Stream Power Erosion-Deposition (USPED) was applied for HongCheon County to estimate soil erosion and deposition areas. The USPED estimated results can be used to complement USLE results in developing effective erosion control plans.

빈번하게 발생하고 있는 산불은 산지유역에 과도한 토사유출 문제를 일으키고 있다. 산불 이후 산지사면에서 강우에 의한 토사유출은 지표식생인자에 의해 지배되며 지표식생은 시간의 경과에 따라 점차 회복되고 이는 토사유출을 저감시킨다. 본 연구에서는 민감도를 강우에너지에 대한 유출 및 토양침식량의 비로 정의하고, 지표인자 변화에 따른 유출 및 토양침식 민감도의 특성을 분석하였다. 그 민감도에 대한 매개변수들의 상관관계를 분석한 결과 지표식생지수와의 상관성이 가

In this paper, forestry area change effect on the soil erosion in Asan lake watershed was estimated. Temporal variations of land use in the study watershed were analyzed from Landsat-5 TM remote sensing images. Geographic Information System (GIS) combined with Universal Soil Loss Equation (USLE) was used to estimate the soil erosion of Asan lake watershed. Spatial data for each USLE factors was obtained from the Landsat-5 TM remote sensing images and 1/25,000 scale digital contour maps. Sediment yield to Asan lake was estimated by sediment delivery ratio and sediment accumulation in lake was estimated by trap efficiency. The estimation methods were validated for sediment accumulation in Asan lake. From the hydrographic survey from 1974 to 2003 for Asan lake, sediment accumulation was measured. The estimated accumulation sediment of 303,569ton/yr showed similar value with observed of 295,888ton/yr. From the validated estimation methods, the increasing amount of soil erosion when 1% of forest area in Asan lake watershed decreases was calculated from 12.91 to 1482.05ton/yr.