Validations of a Numerical Model of Solute Transport in a Snowpack

이정훈,Lee, Jeonghoon The Korean Society of Economic and Environmental G 2012 자원환경지질 Vol.45 No.5

겨울철동안 쌓여 봄에 놓은 눈 녹은 물(snowmelt), 즉 융설의 유출은 북반구 및 산간지역에서 매우 중요한 것으로 여겨지고 있다. 이러한 지역에서 융설로 인한 유동 및 이온의 이동에 대한 이해는 매우 중요하며 전세계적으로 꾸준하게 연구되고 있다. Lee et al. (2008a)와 Lee et al. (2008b)연구에서는 대기로부터 수송된 이온 및 오염원이 융설에 의해 눈속을 이동하는 것을 모사하기 위한 Mobile-Immobile water Model (MIM)을 개발하였다. 이 연구에 사용된 모델을 검증하기 위해서 물질수지계산(mass balance calculation) 및 해석해(analytical solution)를 이용한 모델결과와의 비교를 수행하였다. 일정시간동안 눈 속에서의 물질의 질량변화는 눈 표면에서 들어온 물질과 눈 기저부에서 빠져나간 물질의 질량 차이와 같아야한다는 사실을 이용하여 물질수지를 계산하였다. 파면(wave front)의 이동속도 및 기존문헌에서 알려진 해석 해를 이용하여 모델결과와의 비교도 시도하였다. 모델의 물질수지계산결과 질량 차이가 거의 발생하지 않았으며 모델결과와 해석해와의 비교 역시 두 결과가 거의 일치하였다. Snowmelt from seasonal snow covers can be significant in many environments of northern and alpine areas. Water flow and chemical transport resulting from snowmelt have been studied for an understanding of contributions to watersheds or catchments. A Mobile-Immobile water Model (MIM) was developed to describe the movement of ionic tracers through a snowpack by Lee et al. (2008a) and Lee et al. (2008b). To validate the model used in the studies, mass balance calculations of the model were conducted and comparisons were made between model results and analytical solutions in this work. Mass balance was calculated based on the fact that change in total mass within a snowpack with time is equal to sum of any change in the flux of water or ionic tracers into and out of the snowpack. Calculations of both water and ionic mass show almost perfect agreement between changes of two water and solute mass fluxes. Comparisons between model results and analytical solutions including wave velocity and effective saturation show almost perfect agreement.

기후정보와 지리정보를 결합한 계층적 베이지안 모델링을 이용한 재현기간별 일 강우량의 공간 분포 및 불확실성

이정훈,이옥정,서지유,김상단,Lee, Jeonghoon,Lee, Okjeong,Seo, Jiyu,Kim, Sangdan 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.10

Quantification of extreme rainfall is very important in establishing a flood protection plan, and a general measure of extreme rainfall is expressed as an T-year return level. In this study, a method was proposed for quantifying spatial distribution and uncertainty of daily rainfall depths with various return periods using a hierarchical Bayesian model combined with climate and geographical information, and was applied to the Seoul-Incheon-Gyeonggi region. The annual maximum daily rainfall depth of six automated synoptic observing system weather stations of the Korea Meteorological Administration in the study area was fitted to the generalized extreme value distribution. The applicability and reliability of the proposed method were investigated by comparing daily rainfall quantiles for various return levels derived from the at-site frequency analysis and the regional frequency analysis based on the index flood method. The uncertainty of the regional frequency analysis based on the index flood method was found to be the greatest at all stations and all return levels, and it was confirmed that the reliability of the regional frequency analysis based on the hierarchical Bayesian model was the highest. The proposed method can be used to generate the rainfall quantile maps for various return levels in the Seoul-Incheon-Gyeonggi region and other regions with similar spatial sizes.

활동기준원가계산법(Actvitiy-Based Costing)에 의한 모듈러 건축물 공장제작단계 간접비 산정 방안

이정훈,박문서,이현수,이광표,현호상,Lee, JeongHoon,Park, Moonseo,Lee, Hyun-Soo,Lee, Kwang-Pyo,Hyun, Hosang 한국건설관리학회 2015 한국건설관리학회 논문집 Vol.16 No.4

최근 건설 기업들은 노동력 부족, 원자재값 상승, 건설경기 위축 등으로 인해 새로운 건설시장 개척 및 자동화 기술도입을 적극적으로 추진하고 있다. 이러한 노력의 일환으로 최근 제조업의 생산프로세스와 건설생산프로세스가 결합된 모듈러 건축공법이 부각되고 있으며 이와 관련된 연구가 활발히 진행되고 있다. 모듈러 건축프로세스에서 공장제작의 가장 큰 장점 중 하나는 기존 건축프로세스에서 사용하기 어려웠던 제조업의 생산설비시스템을 활용한 생산원가(공사원감)절감이 가능하다는 것 있다. 이를 뒷받침하기 위해서는 대다수의 건축공종이 집중되어있는 공장제작단계에서의 원가산정이 정확해야 하며 특히 직접적인 계산이 어려운 간접비에 대한 구체적인 산정방인 필요하다. 그러나 국내 모듈러 건축산업이 시장도입단계로 이와 관련된 연구가 한정적으로 이루어지고 있어 모듈러 건축물의 원가왜곡현상이 나타날 수 있는 문제가 있다. 따라서 본 연구는 모듈러 건축물의 공장제작단계에서 국내계약법상에서 명시된 제조업과 건설업에서의 간접비 정의를 고찰하고 활동기준원가계산법을 통해 모듈러 건축물을 구성하는 모듈러 유닛별 간접비 산정방식을 제시하였다. 본 연구는 공장제작단계에서의 전 과정 뿐만 아니라 모듈러 건축물의 설계, 제작, 운송, 시공의 간접비 배분에 대한 기초자료로서 활용될 수 있으며 향후 모듈러 건축물의 공장제작단계에서의 원가산정 정확도 향상 및 모듈러 건축물의 전 생애주기에 따른 원가산정방안 마련에 기여할 것으로 기대된다. Modular construction is combined with manufacturing production process and conventional construction industry technique. Considering characteristic of modular construction production process, manufacturing facilities require indirect costs for utilities, equipment, and overall maintenance, which can affect modular units pricing. However, current modular construction cost classification is inadvertent to reflect the manufacturing overhead costs, because it is generally added as a percentage to sum of labor, material and equipment as it called in single cost pool used. This process is easy to estimate the total construction cost at the project starting points, but it brings on misunderstanding of project profit estimations by "cross subsidization phenomenon". To prevent this situation, in this research aims to provide modular construction overhead cost handling process at the detailed indirect cost calculation for manufacturing stage using Activity-Based Costing as one of the powerful method for overhead costs estimation and allocation. Using this research results, modular construction cost estimators have more detailed cost information of modular units and prevent to misallocate indirect costs. Also, it can be utilized to aid the understanding of the company's profit structure.

평형 냉동에 의한 물동위원소의 레일리분별

이정훈,정혜정,니암게렐 얄랄트,Lee, Jeonghoon,Jung, Hyejung,Nyamgerel, Yalalt 대한자원환경지질학회 2021 자원환경지질 Vol.54 No.1

Isotopic compositions of snow or ice have been used to reconstruct paleoclimate and to calculate contribution to streamwater using isotopic hydrograph separation as an end member. During freezing and melting of snow or ice, isotopic fractionation occurs between snow or ice and liquid water. Isotopic evolution during melting process has been studied by field, melting experiments and modeling works, but that during freezing has not been well studied. In this review, isotopic fractionation during equilibrium freezing is discussed using the linear relationship between two stable water isotopes (oxygen and hydrogen) and the Rayleigh fractionation. Snow, evaporated from nearby ocean and condensated, follows the Global Meteoric Water Line (slope of 8), but the melting and freezing of snow affect the linear relationship (slope of 19.5/3.1~6.3). The isotopic evolution of liquid water by freezing observed in the open system during Rayleigh fractionation is also seen in the closed system. The isotopic evolution of snow or ice in the open system where the snow or ice is continuously removed becomes more enriched than the residual liquid water by the fractionation factor. The isotopic evolution of snow or ice in the closed system eventually equals the original isotopic compositions of liquid water. It is expected the understanding of isotopic evolution of snow or ice by freezing to increase the accuracy of the paleoclimate studies and hydrograph separation. 고체상의 눈 또는 얼음의 안정동위원소 값은 과거의 기후를 복원하고 동위원소 수문분리의 단성분으로 기여율을 계산하는 데에 사용되어 왔다. 융해와 냉동이 일어나면서 눈 또는 얼음과 액체상의 물 사이의 동위원소 분별작용이 일어나는데, 융해는 상대적으로 현장, 실험 및 모델연구를 통해 연구결과가 제시되어 있지만, 냉동에 대해서는 알려진 것이 많지 않다. 본 논평에서는 평형 냉동이 발생할 때 물의 두 안정동위원소인 산소, 수소의 선형관계 및 레일리분별과정을 통해 냉동에 의한 동위원소 분별과정을 고찰하였다. 해양에서 증발한 수증기에 의해 응축된 눈은 기울기 8을 가지는 지구천수선을 따라 움직이지만, 냉동 및 융해가 발생하게 되면 기울기 19.5/3.1~6.3을 가지는 선형관계를 나타내게 된다. 평형냉동 동안 레일리분별과정에 의해 액체상인 물은 열린 계와 닫힌계에서 같은 동위원소변동을 보여 주었다. 눈 또는 얼음이 제거되는 열린 계에서는 남아있는 물의 안정동위원소와 분별계수만큼의 차이를 가지면서 높은 값을 나타내었다. 닫힌 계에서는 초기 액체상의 물의 동위원소 값으로 눈 또는 얼음은 수렴하였다. 냉동에 의한 눈 또는 얼음의 동위원소변동과정은 고기후 연구 및 수문분리의 정확도를 증가시킬 것으로 기대된다.

비점오염원 저감 LID 시설의 최적설치위치 결정 및 효율 정량화을 위한 분포형 수문모형의 개발

이정훈,조선주,김진관,서성철,김상단,Lee,Jeonghoon,Cho,Seon Ju,Kim,Jin Kwan,Seo,Seongcheol,Kim,Sangdan 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.4

본 연구에서는 도시 배수분구에서 배출되는 비점오염원을 저감하기 위하여 설치되는 저영향기법 시설들의 최적설치위치 결정 및 이러한 시설들의 효율을 정량화하기 위해 적용될 수 있는 분포형 수문모형이 제안된다. 제안된 모형은 정방형 셀을 기반으로 도시 배수분구의 강우유출수와 비점오염원의 유출을 모형화한다. 각각의 셀에서의 강우사상은 NRCS-CN 기법에 의하여 지표면 유출사상으로 전환되며, 비점오염원은 건기 시에 지표면에 축적되어 강우 시에 쓸림 과정을 통하여 배출된다. 모형은 지표면 유출수가 발생되어 하류 셀로 이동할 때 배수분구의 흐름경로를 명확하게 구현할 수 있기 때문에, LID 시설의 비점오염원 저감 효과뿐만 아니라 시설의 설치위치에 따른 효과를 정량적으로 살펴보는 것을 가능하게 한다. In this paper a simple distributed hydrologic model is proposed to determine optimal installation location of LID devices and to quantify their non-point sources reduction efficiency in urban drainage catchment. The proposed model is applied to simulate surface runoff and non-point sources loading on urban drainage based on square cells. In the model, rainfall events occurring at each cell are transformed into surface runoff events by NRCS-CN technique, and non-point sources pollutants which have been built-up at dry period are discharged at wet period by washed-off process. Since the model can represent the drainage flow path explicitly when the overland flow is occurred and moved into the next lower cell, it is possible to look at the effects of the LID facilities positioning as well as the non-point sources reducing efficiency of such facilities.

수증기안정동위원소를 이용한 해안지역 수분의 이동경로에 관한 연구

이정훈,최희진,오진만,나운성,곽호제,허순도,Lee, Jeonghoon,Choi, Heejin,Oh, Jinman,Na, Un-Sung,Kwak, Hoje,Hur, Soon Do 대한자원환경지질학회 2013 자원환경지질 Vol.46 No.4

물의 순환의 복잡한 기작을 이해하는 데 수증기동위원소는 중요한 단서를 제공할 수 있으며 지구과학의 다양한 영역(고기후학, 수리지질학, 대기학, 해양학 및 생태학)에 적용될 수 있다. 수분의 전지구적 또는 지역적 이동에 대한 연구는 물의 순환 및 대기에서의 에너지이동을 좀 더 잘 이해하는 데 도움을 줄 것이다. 본 연구에서는 해안근처에서의 수분의 이동을 파악하기 위해서 태풍 볼라벤이 한반도를 통과하는 기간동안(2012년 8월 27일부터 8월 29일까지) 수증기의 안정동위원소를 극지연구소에 설치된 동위원소분석기를 이용하여 측정하였다. 수분동위원소의 두 동위원소의 선형관계식($D=7.8x^{18}O+10.1$)으로부터 해양 기원의 수증기가 증발에 의해 이동되어 측정되었음을 알 수 있었다. 날씨가 맑을 때는 해양으로부터 증발되어 다른 물리적인 변동없이 직접 이동된 수증기의 동위원소 조성(산소동위원소, ${\delta}^{18}O$=-14‰)을 보여 주었으며, 태풍이 통과하면서 수분동위원소의 값은 10‰ 정도 낮은 값을 보였다. 태풍의 통과로 인해 상대습도는 증가하였으며 수분동위원소값은 감소하는 소위 "우량효과(amount effect)"를 보여주었다. Water vapor isotopes can be excellent tools for understanding complex mechanisms in the water cycle and atmospheric hydrological cycle and they can be applied to various fields of paleoclimatology, atmospheric science, hydrogeology, oceanography, and ecohydrology. Thus, studies of global or local transport of water vapor may be able to provide a very useful clue to better understand the movements of water and energy in the atmosphere, hydrosphere and biosphere. In this study, the isotopic compositions of water vapor have been observed for moisture transport during the passage of Typhoon Bolaven at Korea Polar Research Institute (KOPRI), Incheon, in the western part of Korea, from August 27 to August 29, 2012. In the clear sky, the isotopic compositions of water vapor at KOPRI exhibited relatively higher isotopic ratios, which were near isotopic equilibrium with sea surface water (${\delta}^{18}O$=-14‰). On the other hand, a largely depleted isotopic ratios in surface water vapor were observed in association with the passage of Typhoon Bolaven (approximately 10‰ depleted compared to the clear sky). The fact that the isotopic minima in water vapor are encountered during the onset period of the Typhoon Bolaven with increases of relative humidity, which is consistent with, so called, "the amount effect".

고해상도 강우동위원소변동에 대한 연구

이정훈,김송이,한영철,나운성,오윤석,김영희,김혜린,함지영,최혜빈,고동찬,Lee, Jeonghoon,Kim, Songyi,Han, Yeongcheol,Na, Un-Sung,Oh, Yoon Seok,Kim, Young-Hee,Kim, Hyerin,Ham, Ji-Young,Choi, Hye-Bin,Koh, Dong-Chan 대한자원환경지질학회 2015 자원환경지질 Vol.48 No.5

강우의 산소 및 수소안정동위원소는 물순환 연구에서 수분의 이동 및 강우와 지하수계의 상호작용을 이해하는 데에 사용되어 왔다. 종유석 및 빙하의 안정동위원소를 이용하여 과거의 기후 및 기상을 이해하는 데에 이용되고 있으며, 이러한 과거지시자를 설명하기 위한 전지구순환모델의 기초자료로 이용되고 있다. 동위원소 분석기기의 발전으로 인해 이전보다 고해상도 연구가 점차 가능해 지고 있으며, 강우안정동위원소 역시 고해상도 연구에 대한 필요성이 제기되고 있다. 이번 연구에서는 해안에서 강우안정동위원소의 변동을 관찰하기 위하여 자동시료채취장치를 개발하여 강우량에 따라 5-15분 간격으로 강우시료를 채취하였다. 강우동위원소의 변동은 연구기간동안 최대 -5.7(-40.1)‰, 최소 -10.8(-74.3)‰ 값을 보였으며, 연구기간동안 강우안정동위원소의 산소와 수소의 선형관계의 기울기는 6.8이며, 이를 강우사상으로 분리하면 각각 5.1, 4.2, 7.9, 7.7이다. 이는 첫 두 강우가 내리면서 증발이 일어났음을 지시하며, 시간이 갈수록 증발이 더 이상 일어나지 않았음을 의미한다. 이러한 안정동위원소의 분화는 여러 물순환 연구에 시사하는 바가 크며, 앞으로 강우안정동위원소를 이용한 연구를 수행할 때 강우의 고해상도 분석이 필요할 것으로 판단된다. Isotopic compositions of precipitation have been used to understand moisture transport in the atmosphere and interactions between precipitation and groundwater. Isotopic compositions of speleothems and ice cores, so called, ''paleoarchives'', can be utilized to interpret climate of the past and global circulation models (GCMs). The GCMs are able to explain the paleoarchives, can be validated by the precipitation isotopes. The developments of stable isotope analyzers make high-resolution isotopic studies feasible. Therefore, a high-resolution study of precipitation isotopes is needed. For this study, precipitation samples were collected for every 5 to 15 minutes, depending on precipitation rates, using an auto-sampler for precipitation isotopes near coastal area. The isotopic compositions of precipitation range from -5.7‰ (-40.1‰) to -10.8‰ (-74.3‰) for oxygen (hydrogen). The slope of ${\delta}^{18}O-{\delta}D$ diagram for the whole period is 6.8, but that of each storm is 5.1, 4.2, 7.9 and 7.7, respectively. It indicates that evaporation occurred during the first two storms, while the latter two storm did not experience any evaporation. The isotopic fractionations of precipitation has significant implications for the water cycle and high-resolution data of precipitation isotopes will be needed for the future studies.

공통현 기반 삼변측량 보정 알고리즘 및 복합 측위 시스템 개발

이정훈,박부곤,김용길,최지훈,김정태,배경훈,Lee, Jeonghoon,Park, Bu-Gon,Kim, Yong-Kil,Choi, Ji-Hoon,Kim, Jung-Tae,Bae, Kyung-Hoon 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.3

공통현을 이용한 삼변측량 기반 실내 측위의 경우 각 AP로부터 이동체까지의 거리를 구하여, 각 AP별로 해당 거리를 반지름으로 하는 원을 이용하여 원들의 둘레가 교차 되는 접점들을 이용하여 이동체의 위치를 예상한다. 거리 오차로 인하여 원 간의 접점이 생성되지 않는 경우, 위치 예상에 실패하게 된다. 본 논문에서는 이를 개선하기 위한 알고리즘을 제안하였는데, 거리에 따라 반지름의 크기에 비례한 값을 임의로 추가하여 강제로 접점을 생성하여 예상 위치를 생성한 뒤, 해당 원의 반지름에 추가된 임의 값과 원점으로부터, 거리에 따른 보정을 하였다. 기존 삼변측량의 거리 오차로 인한 좌표 생성 실패 비율과 좌표 측위 오차를 최소화하는 발전된 알고리즘을 제안하고 시스템을 제작하여 성능을 분석하였다. Indoor positioning based on trilateration using common chord estimates location of a mobile subject by using intersection points between each circles which the radius is same as distance between the mobile subject and each radio-frequency transmitter. However, if the intersection points are not found due to error of the distance measurement, it causes failure of estimating the mobile subject's location. To prevent this case, numbers which is proportionate to radius of each circles, are temporarily added to each distances in order to lengthen radius of the circles. Although the estimated location includes error due to the radius extension, it is corrected again by the added value and distance from reference point. With introduction of the advanced correction algorithm, potential issues of existing trilateration such as failure of estimating location and distance measurement error will be minimized.

눈 속에서의 용질이동 및 융설의 동위원소변동에 관한 모델개발

이정훈,Lee, Jeonghoon 한국지하수토양환경학회 2012 지하수토양환경 Vol.17 No.5

Chemical and isotopic variations of snowmelt provide important clues for understanding snowmelt processes and the timing and contribution of snowmelt to catchment or watershed in spring. The newly developed model includes a hydraulic exchange between mobile and immobile water (${\omega}$), and isotopic exchanges between both mobile water and ice ($f_1$) and immobile water and ice ($f_2$). Since the new model is based on the mobile-immobile water conceptualization, which is widely used for describing chemical tracer transport in snow, it allows simultaneous calculations of chemical as well as isotopic variations in snowpack discharge. We compare the model results with a study of solute transport and isotopic evolution of snowmelt in snow, using artificial rain-on-snow experiments with conservative anion ($Br^-$). These observations are used to test the newly developed model and to better understand physical processes in a seasonal snowpack where our model simulates the chemical and isotopic variations.

수증기안정동위원소의 물순환 해석에의 적용에 대한 고찰

이정훈,한영철,고동찬,김송이,나운성,Lee, Jeonghoon,Han, Yeongcheol,Koh, Dong-Chan,Kim, Songyi,Na, Un-Sung 한국지하수토양환경학회 2015 지하수토양환경 Vol.20 No.3

Studies using stable water vapor isotopes have been recently conducted over the past two decades because of difficulties in analysis and sample collection in the past. Stable water vapor isotope data provide information of the moisture transport from ocean to continent, which are also used to validate an isotope enabled general circulation model for paleoclimate reconstructions. The isotopic compositions of groundwater and water vapor also provide a clue to how moisture moves from soil to atmosphere by evapotranspiration. International Atomic Energy Agency designates the stations over the world to observe the water vapor isotopes. To analyze the water vapor isotopes, a cryogenic sampling method has been used over the past two decades. Recently, two types of laser-based spectroscopy have been developed and remotely sensed data from satellites have the global coverage. In this review, measurements of isotopic compositions of water vapor will be introduced and some studies using the water vapor isotopes will also be introduced. Finally, we will suggest the future study in Korea.