• Original Article

    Verification on the Design Formulas of Apron Length by Scour Analysis at Weir Downstream

    보 하류부 세굴 분석을 통한 물받이공 길이 설계 공식 검토

    Dongwoo Ko, Changhun Lee and Joongu Kang

    고동우, 이창훈, 강준구

    This hydraulic study analyzed the scour effect at fixed downstream weirs based on the changes in the upstream bed slope. The study ...

    본 연구는 상류 하상경사 변화에 따른 고정보 하류 세굴 영향을 분석하기 위한 수리실험이다. 하상경사 0%, 2%, 3%, 4%, 7%, 10%에 대한 ...

    + READ MORE
    This hydraulic study analyzed the scour effect at fixed downstream weirs based on the changes in the upstream bed slope. The study was performed using six different bed slopes, that is, 0%, 2%, 3%, 4%, 7%, and 10% at 0.117 m3/s in all cases. The scour depth, scour length, and scour volume were measured using a broadband laser scanner to quantitatively analyze the scour at the downstream weir. This study also examined the adequacy of the designed apron length by comparatively analyzing the results of the scour experiments and the apron length calculated using conventional design standard formulas. The analysis of the local scour effect at the downstream weir showed that scour length and scour depth increased as the bed slope became steeper. A comparison between the results of the scour experiment and that of the conventional design formulas showed that both formulas of the National Construction Research Institute and the Bligh were distributed within the allowable values when there was no upstream bed slope. However, as the bed slope upstream of the weir gradually increased, the scour lengths of the apron deviated slightly from the values obtained from the conventional design formulas.


    본 연구는 상류 하상경사 변화에 따른 고정보 하류 세굴 영향을 분석하기 위한 수리실험이다. 하상경사 0%, 2%, 3%, 4%, 7%, 10%에 대한 수리실험을 수행하였으며, 모든 조건에 대해 0.117 m3/s의 유량을 동일하게 적용하였다. 보 하류 세굴 특성을 정량적으로 분석하기 위해 광대역 레이저 스캐너를 이용하여 세굴심, 세굴길이, 세굴 부피 등을 측정하였다. 또한 세굴실험 결과와 기존 보 하류 물받이 길이 설계기준 공식에 따른 계산결과를 비교하여 물받이 길이 설계의 적정성에 대한 검토를 수행하였다. 보 하류부 국부세굴 영향을 분석한 결과 하상경사가 커질수록 세굴길이 및 세굴심이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 실험치와 물받이 설계 공식을 비교한 결과, 상류 측 하상경사가 없는 경우 국립건설시험소 공식 및 블라이 공식 모두 허용치 내에 분포하는 것을 확인할 수 있었지만 보 상류 하상경사가 점차적으로 커질수록 실험치와 기존 설계 공식을 통해 얻은 값들을 비교했을 때 약간의 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

    - COLLAPSE
    June 2020
  • Original Article

    Introduction and Application of 3D Terrestrial Laser Scanning for Estimating Physical Structurers of Vegetation in the Channel

    하도 내 식생의 물리적 구조를 산정하기 위한 3차원 지상 레이저 스캐닝의 도입 및 활용

    Eun-kyung Jang, Myeonghui Ahn and Un Ji

    장은경, 안명희, 지운

    Recently, a method that applies laser scanning (LS) that acquires vegetation information such as the vegetation habitat area and the size of ...

    최근 식생이 분포하는 면적, 식생의 크기와 같은 형상 정보를 포인트 클라우드 형식의 3차원 형태로 획득할 수 있는 Laser Scanning (LS)을 활용하는 ...

    + READ MORE
    Recently, a method that applies laser scanning (LS) that acquires vegetation information such as the vegetation habitat area and the size of vegetation in a point cloud format has been proposed. When LS is used to investigate the physical shape of vegetation, it has the advantage of more accurate and rapid information acquisition. However, to examine uncertainties that may arise during measurement or post-processing, the process of adjusting the data by the actual data is necessary. Therefore, in this study, the physical structure of stems, branches, and leaves of woody vegetation in an artificially formed river channel was manually investigated. The obtained results then compared with the information acquired using the three-dimensional terrestrial laser scanning (3D TLS) method, which repeatedly scanned the target vegetation in various directions to obtain relevant information with improved precision. The analysis demonstrated a negligible difference between the measurements for the diameters of vegetation and the length of stems; however, in the case of branch length measurement, a relatively more significant difference was observed. It is because the implementation of point cloud information limits the precise differentiation between branches and leaves in the canopy area.


    최근 식생이 분포하는 면적, 식생의 크기와 같은 형상 정보를 포인트 클라우드 형식의 3차원 형태로 획득할 수 있는 Laser Scanning (LS)을 활용하는 방법들이 제안되고 있다. 식생의 물리적 형상 구현을 위해 LS를 활용할 경우, 식생 정보를 보다 정밀하고 빠르게 취득할 수 있다는 장점이 있으나 측정 혹은 후처리 과정에서 발생할 수 있는 불확실성을 검토하기 위해 실제 데이터와 비교하여 보정하는 과정이 반드시 요구된다. 따라서 본 연구에서는 인공적으로 조성된 하천 수로 내 목본 식생의 줄기, 가지, 잎의 물리적 구조에 대한 매뉴얼 조사를 수행하고 이를 3차원 Terrestrial Laser Scanning (TLS)에 의해 획득한 정보와 비교하였다. 또한, 목표 식생에 대한 3차원 TLS는 여러 방향에서 반복적으로 스캐닝을 수행하여 획득되는 식생 정보의 정밀도를 향상하고자 하였다. 분석 결과, 식생의 직경과 줄기의 길이는 두 방법의 결과가 큰 차이가 없으나 가지의 길이를 측정할 경우, 포인트 클라우드 정보로는 캐노피 영역에서 가지와 잎의 정확한 구별이 어렵다는 한계점으로 상대적으로 큰 차이가 있는 것으로 나타났다.

    - COLLAPSE
    June 2020
  • Original Article

    Evaluation Methods of Soil Resilience Related to Agricultural Environment

    농업환경 분야에서 토양 리질리언스 분야별 평가 방법

    Min-Suk Kim, Hyun-Gi Min, Seung-Hun Hyun and Jeong-Gyu Kim

    김민석, 민현기, 현승훈, 김정규

    Soil is the foundation of human life and the basis for food security. Considering this it is prioritized in the UN’s ...

    토양은 인간의 삶의 터전이자 식량안보를 책임질 수 있는 근간으로, UN의 지속가능한 개발 목표에서도 중요하게 다루고 있다. 농업환경에서 토양 리질리언스는, 불확실성과 예측불가능성이 높은 ...

    + READ MORE
    Soil is the foundation of human life and the basis for food security. Considering this it is prioritized in the UN’s Sustainable Development Goals (SDG). Therefore, research on soil resilience in the agricultural environment is crucial for sound and sustainable soil management, especially in highly uncertain and unpredictable conditions. Soil resilience is defined in different ways by several researchers; however, its definition typically includes the concepts of recovery and resistance to stress. The physical, chemical, and biological characteristics of soils that are used to assess the soil resilience, i.e., the response of soil to various types of stress are summarized in this study. In addition, various statistical processing techniques and quantification methods are summarized considering the wide spatial and temporal scope of soil resilience research. Several soil resilience studies typically conduct the following five steps: (1) soil and site selection (2) stress (independent variable) setting (3) soil characteristics and indicator (dependent variable) setting (4) performing various spatiotemporal scale experiments (5) statistical analysis. The previous and present studies present a general introduction of soil resilience, based on which, further practical research considering domestic agricultural environment should be conducted. The extensive range of soil resilience measurements will require collaboration between researchers in various fields.


    토양은 인간의 삶의 터전이자 식량안보를 책임질 수 있는 근간으로, UN의 지속가능한 개발 목표에서도 중요하게 다루고 있다. 농업환경에서 토양 리질리언스는, 불확실성과 예측불가능성이 높은 시대에 건전하고 지속가능한 토양 관리를 위해 반드시 필요한 연구분야이다. 토양 리질리언스의 정의는 연구자들마다 조금씩 다르나 교란에 대한 회복과 저항 개념을 공통적으로 포함하고 있다. 본 연구에서는 다양한 종류의 교란에 대한 토양 리질리언스의 반응을 평가하기 위하여 사용된 토양의 물리적, 화학적, 생물학적 특성들을 정리하였다. 이어서 토양 리질리언스 연구의 시공간적 범위가 넓은 것에 기인한 다양한 통계 처리 기법들과 리질리언스 정량화 방법들을 정리하였다. 또한 많은 토양 리질리언스 연구들은 공통적으로 (1) 토양 및 부지 선정 (2) 스트레스 및 교란 (독립변수) 설정 (3) 토양 특성 및 지표 (종속변수) 설정 (4) 다양한 시공간적 규모 (scale) 실험 수행 (5) 데이터 통계분석 등 5단계에 걸쳐 수행되어왔음을 확인할 수 있었다. 선행 및 이번 연구를 통해 토양 리질리언스의 일반적 개론을 다루었으며, 이를 바탕으로 국내 농업 환경을 고려한 실질적인 연구가 수행되어야 할 것이다.

    - COLLAPSE
    June 2020
  • Original Article

    Applicability Evaluation for Discharge Model Using Curve Number and Convolution Neural Network

    Curve Number 및 Convolution Neural Network를 이용한 유출모형의 적용성 평가

    Chul Min Song and Kwang Hyun Lee

    송철민, 이광현

    Despite the various artificial neural networks that have been developed, most of the discharge models in previous studies have been developed using ...

    본 연구는 유출모형 연구를 위해 주로 사용되었던 DNN에서 벗어나, 다양한 신경망을 이용하여 유출모형을 개발하고 모형의 적합성을 나타내고자 하였다. 이를 위해 분류문제에만 사용되었던 ...

    + READ MORE
    Despite the various artificial neural networks that have been developed, most of the discharge models in previous studies have been developed using deep neural networks. This study aimed to develop a discharge model using a convolution neural network (CNN), which was used to solve classification problems. Furthermore, the applicability of CNN was evaluated. The photographs (pictures or images) for input data to CNN could not clearly show the characteristics of the study area as well as precipitation. Hence, the model employed in this study had to use numerical images. To solve the problem, the CN of NRCS was used to generate images as input data for the model. The generated images showed a good possibility of applicability as input data. Moreover, a new application of CN, which had been used only for discharge prediction, was proposed in this study. As a result of CNN training, the model was trained and generalized stably. Comparison between the actual and predicted values had an R2 of 0.79, which was relatively high. The model showed good performance in terms of the Pearson correlation coefficient (0.84), the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) (0.63), and the root mean square error (24.54 m3/s).


    본 연구는 유출모형 연구를 위해 주로 사용되었던 DNN에서 벗어나, 다양한 신경망을 이용하여 유출모형을 개발하고 모형의 적합성을 나타내고자 하였다. 이를 위해 분류문제에만 사용되었던 CNN을 활용하였는데, 본 모형의 입력자료로 일반적으로 CNN에서 사용하는 사진을 이용할 수 없으며, 연구의 특성상 유역조건 및 강우 등의 영향이 반영된 수치적(numerical) 이미지(image)를 사용해야 하는 난해점이 있다. 이를 해결하고자 NRCS의 CN을 사용하여 이미지를 생성했으며, CNN 모형의 입력자료로 충분히 활용 가능함을 나타냈다. 이에 더하여, 유출 추정을 위해서만 사용되어왔던 CN의 새로운 용도를 제시할 수 있었다. 모형의 학습 및 검정 결과, 전반적으로 안정적으로 모형의 학습 및 일반화가 이루어졌으며, 관측값과 산정값간의 관계를 나타내는 R2는 0.79로 비교적 높은 값이 나타났다. 또한, 모형의 평가결과는 Pearson 상관계수, NSE, 및 RMSE 등이 각각 0.84, 0.65 및 24.54 m3/s으로 나타나, 전반적으로 양호한 모형의 산정성능을 보인것으로 나타났다.

    - COLLAPSE
    June 2020
  • Original Article

    Change of Carbon Fixation and Economic Assessment according to the Implementation of the Sunset Provision

    도시공원 일몰제에 의한 탄소고정량과 경제성 분석에 대한 연구

    Jiyoung Choi and Sangdon Lee

    최지영, 이상돈

    In accordance with the implementation of the sunset provision to cancel the designations of urban park sites that remained unexecuted for a ...

    2020년 「장기미집행 도시공원 일몰제」 시행에 따라 장기 미집행 대상 도시계획 시설 중 약 90%가 공원으로 차지하고 있어 도심 공원이 개발위기에 있다 ...

    + READ MORE
    In accordance with the implementation of the sunset provision to cancel the designations of urban park sites that remained unexecuted for a prolonged period until 2020, the park sites in the city center, which account for 90% of the long-term unexecuted urban facilities subjected to the provision, are currently on the verge of development. The total area of the 204 park sites that will disappear in Seoul as a result of this provision is 95 km2; moreover, 116 of these are privately-owned. It is expected that the possible changes in the use of these park sites could result in reckless development and reduction of green space, which would ultimately affect the ecosystem. This study applied the InVEST model to calculate the changes in the fixed carbon amount before and after the implementation of the sunset provision to estimate the economic value of these changes. The study focused on Jongno-gu in Seoul because it has the most unexecuted park sites subjected to the lifting of the designation. The research findings show that the fixed carbon amount provided by the unexecuted park sites in Jongno-gu was 374,448 mg, prior to the implementation of the sunset provision; however, the amount was estimated to decrease by 18% to 305,564 mg after its execution. When calculated in terms of average value of the real carbon price, this translated into a loss of approximately 700 million won. In addition, considering the social costs including both climate change and the impact on the ecosystem, an economic loss of approximately 98 billion won was projected. This study is meaningful because its predictions are based on the estimation of fixed carbon amount according to the implementation of the sunset provision in Jongno-gu and scientifically calculates the value of ecological services provided by the parks in the city. This study can serve not only as a basis during the decision-making process for policies related to ecosystem conservation and development, but also as an evidentiary material for the compensation of privately-owned land that is designated as urban park sites and was unexecuted for a prolonged period.


    2020년 「장기미집행 도시공원 일몰제」 시행에 따라 장기 미집행 대상 도시계획 시설 중 약 90%가 공원으로 차지하고 있어 도심 공원이 개발위기에 있다. 이로 인해 서울시에서 사라지는 공원면적은 95 km2이며, 204개 공원 중 116곳은 사유지이다. 이는 대부분 용도변경 가능성으로 난개발과 녹지율 감소를 야기하여 생태계에 영향을 줄 것으로 예상되고 있다. 본 연구는 해제대상 공원 수가 가장 많은 서울시 종로구를 대상으로, InVEST 모델을 적용하여 일몰제 시행 전 ‧ 후에 대해 탄소고정량 변화량, 이에 따른 경제적 가치 추정을 하였다. 연구결과, 종로구의 미집행 공원이 제공하고 있던 탄소고정량은 374,448 megagram (Mg) 였으며, 도시공원 일몰제 시행 시, 약 18%가 감소한 305,564 megagram (Mg)로 도출되었다. 이를 실질탄소가격을 적용하였을 때, 평균값 적용 시 약 7억 원의 손실로 추정되었다. 그리고 기후변화, 생태계에 미치는 영향을 모두 포함한 탄소의 사회적 비용을 적용하였을 때, 약 98억 원의 경제적 손실이 있는 것으로 예측되었다. 본 연구는 종로구의 일몰제 시행에 따른 탄소고정량 평가를 통한 예측하였다는 것에 의의가 있으며, 도심의 공원이 주는 생태계서비스를 과학적인 값으로 알 수 있었다. 본 연구는 생태계 보전과 개발 사이의 정책 결정 과정에서 기초자료로 활용될 수 있을 뿐 아니라, 장기 미집행 대상 사유지 공원에 대한 보상의 근거자료로 활용될 수 있을 것이다.

    - COLLAPSE
    June 2020
  • Original Article

    Changes in Availability of Toxic Trace Elements (TTEs) and Its Effects on Soil Enzyme Activities with Amendment Addition
    Sang-Hwan Lee, Misun Park and Min-Suk Kim
    In-situ stabilization is a remediation method using amendments to reduce contaminant availability in contaminated soil. We tested the effects of two amendments ... + READ MORE
    In-situ stabilization is a remediation method using amendments to reduce contaminant availability in contaminated soil. We tested the effects of two amendments (furnace slag and red mud) on the availability of toxic trace elements (TTEs) and soil enzyme activities (dehydrogenase, phosphatase, and urease). The application of amendments significantly decreased the availability of TTEs in soil (p < 0.05). The decreased availability of TTE content in soils was accompanied by increased soil enzyme activities. We found significant negative relationships between the TTE content assessed using Ca(NO3)2-, TCLP, and PBET extraction methods and soil enzyme activities (p < 0.01). Soil enzyme activities responded sensitively to changes in the soil environment (pH, EC, and availability of TTEs). It could be concluded that soil enzyme activities could be used as bioindicators or ecological indicators for soil quality and health in environmental soil monitoring owing to their high sensitivity to changes in soil. - COLLAPSE
    June 2020