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문제 정의
- 본 논문에서는 육상에 침적된 방사성 핵종의 장기 거동 평가를 위해 강우에 따른 포화도, 침투량, rain splash 등을 고려한 토사이동 수치모델을 개발하였다. 또한 현장실험과 병행하여 토사의 침식량과 강우량의 관계를 분석하였으며, 이를 반영한 수치모델을 소개하고자 한다.
- 대표적으로 Japan Atomic Energy Agency (JAEA)에서는 본 연구와 유사한 Long-Term Assessment of Transport of Radioactive Contaminant in the Environment of Fukushima (F-TRACE) 연구프로젝트를 통해 2012년부터 방사성 물질의 중장기 거동 평가 연구를 수행하고 있으며, 사람 및 동식물에게 있어 매우 중요한 담수의 오염에 대해 면밀한 관측과 연구를 수행 중에 있다[10]. 본 논문에서는 육상에 침적된 방사성 핵종의 장기 거동 평가를 위해 강우에 따른 포화도, 침투량, rain splash 등을 고려한 토사이동 수치모델을 개발하였다. 또한 현장실험과 병행하여 토사의 침식량과 강우량의 관계를 분석하였으며, 이를 반영한 수치모델을 소개하고자 한다.
- 본 연구에서는 강우에 의한 토사 침식량을 관측, 분석하고 수치모델을 수립해 강우와 토사 침식 실험을 수행하였으며, 그 결과가 논의 되었다. 강우에 의한 토사 유실 분석은 실트질 이하의 정밀도 높은 분석이 필요하며, 체가름실험을 적용하기에는 한계점이 존재하였다.
- 따라서 토사의 침식 모델을 개발할 때 깊이에 따라 서로 다른 토양 입경 분포를 고려해야 현실적인 계산 결과가 도출된다. 본 연구에서는 표층과 저층이 서로 다른 토양 입경 분포를 갖는 다층 soil layer를 구현했다. 관측 현장의 토사 표층(0 cm)과 중층(5cm)의 토사시료를 채취해 토사입경분포를 구하여 이를 수치모델에 적용했다.
- 2에는 본 실험에서 수행한 체분석의 실험과정의 순서를 도식화 하였다. 본 체가름 분석에서는 유기물에 대한 영향은 고려하지 않았으며, 토사 입경의 분포를 구하기 위한 목적으로 분석이 수행되었다.
- 또한, 입경 분포를 보면 시간이 경과함에 따라 (토양이 지속적으로침식됨) 입경 분포가 나빠지는 것이 특징이다. 이러한 관측자료를 바탕으로 실제 현상을 반영하기 위한 추가적인 물리현상을 고려 했다.
- 카메라 촬영에서 발생할 수 있는 해상도 이미지 정보 누락 및 촬영 시 발생하는 왜곡에 의한 오차 발생을 확인하고 이를 최소화하기 위한 작업을 수행하였다. 카메라를 통해 이미지 분석을 하였을 때 카메라 화소수에 의해 최소 측정 가능 입자 크기는 제한적이며, 촬영된 이미지는 실험자의 촬영 각도, 거리에 의하여 입자 크기 오차가 발생함을 확인 할 수 있었다.
제안 방법
- Fig. 1은 사각형 박스 형태로 제작된 토사 유출 실험 장비를의 모식도를 나타낸 것으로, 실험 경계(폭 2.1 m, 길이 3.5 m, 경사도 7°)를 정하고 비가 온 뒤 실험 영역 내 유출되는 토사를 수집하는 방법으로 실험을 진행하였다.
- 수치 실험은 총 4가지 경우를로 구분지어 실험 하였다. 각 단계별로 물리과정을 하나씩 추가하는 방식으로 중요도를체크하며, 실험을 수행하였다. 각 실험 단계는 다음과 같다.
- 강우로 인한 토사의 이동을 살펴보고 이와 관련된 데이터 분석을 수행하기 위하여 실험 장비를 제작하였다. Fig.
- 본 연구에서는 표층과 저층이 서로 다른 토양 입경 분포를 갖는 다층 soil layer를 구현했다. 관측 현장의 토사 표층(0 cm)과 중층(5cm)의 토사시료를 채취해 토사입경분포를 구하여 이를 수치모델에 적용했다. 깊이에 따라 선형으로 입경분포를 보완했으며, 표층 layer가 두께가 0이 되면 수치적인 불안정성을 보이기 때문에 수치 실험 시에는 표층 layer의 두께를 20 cm로 두고 5 cm에서 토양 입경 분포가 관측치와 일치하도록 외삽했다.
- 관측 현장의 토사 표층(0 cm)과 중층(5cm)의 토사시료를 채취해 토사입경분포를 구하여 이를 수치모델에 적용했다. 깊이에 따라 선형으로 입경분포를 보완했으며, 표층 layer가 두께가 0이 되면 수치적인 불안정성을 보이기 때문에 수치 실험 시에는 표층 layer의 두께를 20 cm로 두고 5 cm에서 토양 입경 분포가 관측치와 일치하도록 외삽했다.
- 첫째, 강우의 토양 침투 현상을 고려할 수 있도록 토사의 입경에 따른 공극률과 초기포화 함수를 적용해 전체적으로 정확성이 향상되는 경향을 보였다. 둘째, 현장 시료 분석 자료를 기반으로 깊이에 따른 토양의 입자 분포 특성을 반영할 수 있도록 다층 레이어 모델로 개선하였다. 이를 통해 반복적으로 표층토사가 침식되어 입경분포가 다른 저층이 드러나 침식되는 집중호우 기간에 적용할 수 있도록 개선되었다.
- 본 코드에서는 2 픽셀 단위 이하도 계산 수행은 가능 했지만 계산 소모 시간이 증가 하였고 2 픽셀 계산 결과값에 수렴하였다. 따라서 본 연구에서 격자 간격은 2 픽셀 단위로 채택하여 분석을 수행하여 체가름 시험의 결과와 비교 검토하였다.
- 카메라를 통해 이미지 분석을 하였을 때 카메라 화소수에 의해 최소 측정 가능 입자 크기는 제한적이며, 촬영된 이미지는 실험자의 촬영 각도, 거리에 의하여 입자 크기 오차가 발생함을 확인 할 수 있었다. 따라서 상기와 같은 오차를 원천 배제하기 위하여 고해상도 스캐너 분석을 활용하였다. Canon사의 EOS 100D의 18-55 mm 렌즈 카메라를 사용해 이미지를 취득한 경우 반복 촬영시 미세한 촬영위치, 각도의 차이에 의해서 이미지 왜곡에 의한 오차와, 시료의 기준점 변경 오차가 발생한다.
- 강우에 의한 토사 유실 분석은 실트질 이하의 정밀도 높은 분석이 필요하며, 체가름실험을 적용하기에는 한계점이 존재하였다. 따라서 체분석과 이미지 분석을 병행하여 입도 분석을 수행 하였으며,입도를 분석하는 과정 중 발생할 수 있는 기하 오차 개선 방법과 이미지 분석 프로그램을 활용한 입도 분석 방법에 대하여 서술하였다. 카메라 영상 반복 촬영에서 발생할 수 있는 기하 왜곡에 의한 오차 발생을 확인하고 이를 최소화하기 위해 스캐너를 사용했다.
- 본 실험의 경우 강우로 인한 토사의 유출을 파악하기 위한 입도 분포 분석의 경우 실트질 이하의 입경 분포가 주요 입자 분포이므로 체가름 실험을 적용하기에는 한계점이 존재하였다. 따라서 체분석과 이미지 분석을 병행하여 입도 분석을 수행하였으며, Fig. 2에는 본 실험에서 수행한 체분석의 실험과정의 순서를 도식화 하였다. 본 체가름 분석에서는 유기물에 대한 영향은 고려하지 않았으며, 토사 입경의 분포를 구하기 위한 목적으로 분석이 수행되었다.
- 카메라 영상 반복 촬영에서 발생할 수 있는 기하 왜곡에 의한 오차 발생을 확인하고 이를 최소화하기 위해 스캐너를 사용했다. 또한 Daniel Buscombe가 개발한 입도 분석 소스 코드를 활용하여 알고리즘 개선 및 이를 활용한 이미지 분석을 수행하여 흙의 입도분석에서 중요하게 이용되는 균등계수, 곡률계수 등도 함께 산출하여 결과를 정리하였다.
- 이러한 오차 요인을 줄이기 위해 비커 용기에 수집된 입자를 교반기를 활용하여 입자들이 균질하게 섞어진 조건에서 스포이트를 활용하여 다수의 시료를 채취하여 이미지 촬영 전처리를 하였다. 또한 스캐너의 상판 유리에 흡착된 먼지나 얼룩에 의해서 또는 스캔 유리 상판에 얼룩이나 먼지에 의해서 발생하는 오류는 이미지 처리 프로그램을 통해 충분히 제거 할 수 있으나, 사전에 이미지 상의 얼룩이 발생하지 않도록 매번 이미지 획득시 평판 스캐너의 표면을 에탄올을 사용해 미세한 먼지 등을 제거하였다.
- 저 해상도에 의한 이미지 정보 누락 및 카메라 촬영에서 발생하는 왜곡에 의한 오차, 스캔을 수행하기 전 샘플 처리과정 오차, 이미지 분석 프로그램에서 발생하는 공간 계산 방법에 의한 분석 정확도 향상이 있다. 본 실험을 통해 각각의 오차 발생 가능성에 대한 검증 작업을 수행하였으며 발생 오차를 줄이기 위한 개선책 및 분석정확도 향상은 아래와 같다.
- 기존 연구는 하천의 하류에서 측정하였기 때문에 침강속도가 매우 작은 입자들이 주로 관측되었으며, 본 연구에서는 하천이송과정이 없는 직접 유실된 토사를 분석했기 때문에 토사 입경 분포 차이를 보이는 것으로, 이러한 차이점은 하천 모델에서 토사 이송시 입경의 크기에 따른 침강속도를 고려해야 함을 보여준다[39]. 본 연구에서는 이러한 세립질 토사의 상세한 분석을 위해 체분석(체의 직경: 0.064, 0.075, 0.15, 0.3, 0.5 mm)보다 더 상세한 분석이 가능한 이미지 분석 기법을 활용해 입도분포곡선을 분석하였다.
- 현재 완성된 토양 분석 제품으로 판매되고 있는 독일의 Camsizer 는 약 1%의 오차로 평판 스캐닝 방식을 택하고 있다[40]. 본 연구에서는가급적 이미지 취득시 발생하는 기하적 오차가 적은 scanner 방식으로 분석했다.
- 본 이미지 분석 실험은 HP사의 Officejet Pro 8600 스캐너를 통해 고해상도 이미지를 취득하고 입자들의 위치, 형태, 크기를 수치적 기법을 통해 입도 분석 하는 방법으로 진행하였다. 영국 플리머스 대학교의 Daniel Buscombe가 개발한 소스 코드를 활용하여 입도 분석을 수행하였으며, 본 기법은 이미지를 활용한 자갈 및 모래 입경 분포 분석, 비점섬토 및 입경이 불규칙적인 입도 분포 분석에서 성공적으로 적용되었다[36-38].
- 입경의 특성(공극률, 포화도)은 현재 다양한 기관(미국 농림부, 한국 국토부 등)에서 표준 자료로 사용되는 데이터를 참조 했다[42]. 수치 모델의 영역 및 크기는 관측 현장의 크기를 적용했으며, 경사도는 현장에 기울기를 다수 측정하여 평균을 취했다. 강우에 의한 토사의 유실량은 식(1) 같이 표현된다.
- 수치 실험은 총 4가지 경우를로 구분지어 실험 하였다. 각 단계별로 물리과정을 하나씩 추가하는 방식으로 중요도를체크하며, 실험을 수행하였다.
- 수치모델의 도메인은 평면 구역 1개와 작은 개수로 1개로 가정하고 수치적 결과를 도출하였으며, 수치 실험의 조건은 현장 실험의 조건과 정확히 일치하도록 구성했다. 기상자료(강우)는 한국원자력연구원 내 기상탑의 자료를 바탕으로 하였으며, 깊이에 따른 토양 입경 분포는 관측 장소의 입경 분포를 적용했다.
- 각 실험 단계는 다음과 같다. 실험 1(EXP1)은 Kinematic Wave Equation을 적용한 경우,실험 2(EXP2)는 실험 1(EXP1)에 토사중 공극률 및 포화도를 포함하며, 단일층 모델, 실험 3(EXP3)은 깊이에 따라 토사의 입경 분포를 달리하는 다층 모델, 실험 4(EXP4)에서는 본 연구에서 관측된 강우 파라메터 Cf를 내삽해서 적용한 실험 순으로 수행되었다(Table 2). 그 결과는 Fig.
- 실험 위치는 식생환경, 경사지, 그리고 토양특성으로 구분하여 선정하였다. 식생환경은 계절적인 변화에 따라서 표층 피복의 식생변화를 유발한다.
- 현장에서 채집된 시료를 스캐너에 도포하는 과정에서 입자의 편향 및 뭉침에 의해 발생하는 오차 가능성이 있다. 이러한 오차 요인을 줄이기 위해 비커 용기에 수집된 입자를 교반기를 활용하여 입자들이 균질하게 섞어진 조건에서 스포이트를 활용하여 다수의 시료를 채취하여 이미지 촬영 전처리를 하였다. 또한 스캐너의 상판 유리에 흡착된 먼지나 얼룩에 의해서 또는 스캔 유리 상판에 얼룩이나 먼지에 의해서 발생하는 오류는 이미지 처리 프로그램을 통해 충분히 제거 할 수 있으나, 사전에 이미지 상의 얼룩이 발생하지 않도록 매번 이미지 획득시 평판 스캐너의 표면을 에탄올을 사용해 미세한 먼지 등을 제거하였다.
- 6과 같이 나타났다. 이미지 분석 결과가 체가름 실험과 비교하여 입도 분포 곡선의 기울기가 고르게 분포되어 있으며, 앞서 오차 개선방법과 수정된 이미지 프로그램을 기반으로 흙의 입도분석에서 중요하게 이용되는 균등계수, 곡률계수 등도 함께 산출하여 결과를 정리하였다. 입도 분석 프로그램을 통해 D10,D30, D60을 산출하였으며 토사의 크기 분포 변화 경향을 파악하였다.
- 이미지 분석 결과가 체가름 실험과 비교하여 입도 분포 곡선의 기울기가 고르게 분포되어 있으며, 앞서 오차 개선방법과 수정된 이미지 프로그램을 기반으로 흙의 입도분석에서 중요하게 이용되는 균등계수, 곡률계수 등도 함께 산출하여 결과를 정리하였다. 입도 분석 프로그램을 통해 D10,D30, D60을 산출하였으며 토사의 크기 분포 변화 경향을 파악하였다. Table 1에서 총 강우량에 따라 유출된 입자의 분포 크기가 D10, D30에서의 각 입경 별 크기 비율의 변화는 강우에 따라 상관성을 보이지는 않으나 강우가 증가하면 입자의 분포도를 나타내는 균등계수의 크기가 증가하는 관계를 보이고있다.
- 따라서 체분석과 이미지 분석을 병행하여 입도 분석을 수행 하였으며,입도를 분석하는 과정 중 발생할 수 있는 기하 오차 개선 방법과 이미지 분석 프로그램을 활용한 입도 분석 방법에 대하여 서술하였다. 카메라 영상 반복 촬영에서 발생할 수 있는 기하 왜곡에 의한 오차 발생을 확인하고 이를 최소화하기 위해 스캐너를 사용했다. 또한 Daniel Buscombe가 개발한 입도 분석 소스 코드를 활용하여 알고리즘 개선 및 이를 활용한 이미지 분석을 수행하여 흙의 입도분석에서 중요하게 이용되는 균등계수, 곡률계수 등도 함께 산출하여 결과를 정리하였다.
- 기상자료는 일별 누적 강수량을 한국원자력연구원 내 기상탑에서 제공하고 있다. 현장 관측은 강우의 시작과 종료 후 시료를 회수해 분석했으므로, 시료 회수를 하나의 이벤트로 보고 기상 자료를 이벤트 누적 강수량으로 변환했다. 이벤트 별로 시료의 회수 시점을 보면 3~4일간 연속적으로 강우가 내리는 조건이 2017년 수 회 연속되었다.
- 현장 실험 자료를 기반으로 표층 토사유실 모델을 수립하여 수치적 결과를 도출하였다. 본 연구에서는 다음과 같은 사항에 중점을 두어 수치모델을 개발하였다.
대상 데이터
- 수치모델의 도메인은 평면 구역 1개와 작은 개수로 1개로 가정하고 수치적 결과를 도출하였으며, 수치 실험의 조건은 현장 실험의 조건과 정확히 일치하도록 구성했다. 기상자료(강우)는 한국원자력연구원 내 기상탑의 자료를 바탕으로 하였으며, 깊이에 따른 토양 입경 분포는 관측 장소의 입경 분포를 적용했다. 입경의 특성(공극률, 포화도)은 현재 다양한 기관(미국 농림부, 한국 국토부 등)에서 표준 자료로 사용되는 데이터를 참조 했다[42].
- 본 연구에서 제안한 이미지 분석법을 적용하기 위해 체가름 시험에 사용한 직경 3 mm 이하의 시료를 사용 하였으며,이미지의 스캔 해상도는 600 ppi로 통일하였다. 이미지 분석 입도분포 분석과 체가름 실험의 비교 결과는 Fig.
- 기상자료(강우)는 한국원자력연구원 내 기상탑의 자료를 바탕으로 하였으며, 깊이에 따른 토양 입경 분포는 관측 장소의 입경 분포를 적용했다. 입경의 특성(공극률, 포화도)은 현재 다양한 기관(미국 농림부, 한국 국토부 등)에서 표준 자료로 사용되는 데이터를 참조 했다[42]. 수치 모델의 영역 및 크기는 관측 현장의 크기를 적용했으며, 경사도는 현장에 기울기를 다수 측정하여 평균을 취했다.
이론/모형
- 5 m, 경사도 7°)를 정하고 비가 온 뒤 실험 영역 내 유출되는 토사를 수집하는 방법으로 실험을 진행하였다. 본 실험 방법은 후쿠시마 원전사고 이후 방사성 오염 물질의 장기거동 평가 및 모니터링 연구의 일환인 F-TRACE의 실험 방법 중 하나로 일본의 실험을 벤치마킹하여 본 연구에 적용하였다[24].
- 본 이미지 분석 실험은 HP사의 Officejet Pro 8600 스캐너를 통해 고해상도 이미지를 취득하고 입자들의 위치, 형태, 크기를 수치적 기법을 통해 입도 분석 하는 방법으로 진행하였다. 영국 플리머스 대학교의 Daniel Buscombe가 개발한 소스 코드를 활용하여 입도 분석을 수행하였으며, 본 기법은 이미지를 활용한 자갈 및 모래 입경 분포 분석, 비점섬토 및 입경이 불규칙적인 입도 분포 분석에서 성공적으로 적용되었다[36-38]. 이미지를 활용한 입도분석 과정은 대상 시료의 이미지를 획득 이후 좌표 값, 명암 정도, 밝기 등의 변수를 변화를 통해 이미지를 재구성하고, 최종적으로 디지털 이미지를 코드화하여 분석 하는 방법으로 분석과정 모식도는 Fig.
- 입도 분석 코드는 스캔된 모래 이미지로부터 입도 분석을 수행 할 수 있는 영국 플리머스 대학교의 Daniel Buscombe가개발한 소스 코드를 활용하여 입도 분석을 수행한다[41]. 프로그램의 기본 설정은 입도 분포를 수행 시 25 픽셀 단위로 결과를 산출하기 때문에 우리가 원하는 미세입자 분석 결과를 보기 위한 정밀도에서 한계를 보이게 되었다.
성능/효과
- 실험 1(EXP1)은 Kinematic Wave Equation을 적용한 경우,실험 2(EXP2)는 실험 1(EXP1)에 토사중 공극률 및 포화도를 포함하며, 단일층 모델, 실험 3(EXP3)은 깊이에 따라 토사의 입경 분포를 달리하는 다층 모델, 실험 4(EXP4)에서는 본 연구에서 관측된 강우 파라메터 Cf를 내삽해서 적용한 실험 순으로 수행되었다(Table 2). 그 결과는 Fig. 8에서 보여지는 바와 같이 수치 모델에 현실적인 물리조건이반영되고 현장의 조건이 포함되면 결과치가 향상 되는 것을 알 수 있다.
- Canon사의 EOS 100D의 18-55 mm 렌즈 카메라를 사용해 이미지를 취득한 경우 반복 촬영시 미세한 촬영위치, 각도의 차이에 의해서 이미지 왜곡에 의한 오차와, 시료의 기준점 변경 오차가 발생한다. 그러나 스캐너 장비를 이용할 경우 피사체와의 상대 위치, 각도가 매번 동일한 이미지를 획득할 수 있어 이미지 분석의 정확도를 높일 수 있었다. Fig.
- 마지막으로 토양 특성은 자갈, 모래, 실트, 점토의 입자 크기에 따라 분류된 토양의 일반적 특성을 고려해야 한다[25]. 본 실험의 토양 특성을 농업진흥청 국립농업과학원의 GIS 조사내용을 바탕으로 살펴보면, 임지의 토질 특성은 양토로써 자갈함량이 매우 없는 토질 특성을 보이며 배수가 양호한 토양 조건이라 말할 수 있다[26]. 본연구에서는 한국원자력연구원 내에서 관측한 실험결과를 제시하고 있으며, 2018년 현재는 월성원자력발전소 인근지역과 한국원자력연구원 내에서 실험이 진행 중이다.
- 5 mm 이하가 90% 이상을 차지하며, 침식된 토사의 입경 분포는 강우량에 의한 유속과 매우 상관관계가 높아,강우가 강할수록 입경이 큰 토사가 침식된다[39]. 본 연구에서 수집된 관측 결과는 Fig. 4에서 보이는 바와 같이 0.5 mm 이하의 미립 토사가 각각 68%, 51%, 48%의 비율로 존재했다. 기존 연구는 하천의 하류에서 측정하였기 때문에 침강속도가 매우 작은 입자들이 주로 관측되었으며, 본 연구에서는 하천이송과정이 없는 직접 유실된 토사를 분석했기 때문에 토사 입경 분포 차이를 보이는 것으로, 이러한 차이점은 하천 모델에서 토사 이송시 입경의 크기에 따른 침강속도를 고려해야 함을 보여준다[39].
- 따라서 이를 개선하기 위해서는 스캔의 해상도를 높이거나 계산 행렬의 간격을 세분화하여 분석을 수행하면 보다 세밀한 결과 값을 보여 주게 된다. 본 코드에서는 2 픽셀 단위 이하도 계산 수행은 가능 했지만 계산 소모 시간이 증가 하였고 2 픽셀 계산 결과값에 수렴하였다. 따라서 본 연구에서 격자 간격은 2 픽셀 단위로 채택하여 분석을 수행하여 체가름 시험의 결과와 비교 검토하였다.
- 이를 통해 반복적으로 표층토사가 침식되어 입경분포가 다른 저층이 드러나 침식되는 집중호우 기간에 적용할 수 있도록 개선되었다. 셋째,강우와 토사 침식간의 상관계수를 관측 자료 분석을 통해 반영하였으며, 결과의 정확도를 크게 향상시켰다. 향후 연구에서는 하천을 포함한 실제 지형을 시뮬레이션 할 수 있도록 확장할 계획이며, 이를 위해 경주 일대에 강우에 의한 토사 유실을 관측하는 실험장치를 설치해 2018년 여름부터 관측을 시작하였으며, 향후 지속적인 연구 결과를 발표할 예정이다.
- 둘째, 현장 시료 분석 자료를 기반으로 깊이에 따른 토양의 입자 분포 특성을 반영할 수 있도록 다층 레이어 모델로 개선하였다. 이를 통해 반복적으로 표층토사가 침식되어 입경분포가 다른 저층이 드러나 침식되는 집중호우 기간에 적용할 수 있도록 개선되었다. 셋째,강우와 토사 침식간의 상관계수를 관측 자료 분석을 통해 반영하였으며, 결과의 정확도를 크게 향상시켰다.
- 본 연구에서는 다음과 같은 사항에 중점을 두어 수치모델을 개발하였다. 첫째, 강우의 토양 침투 현상을 고려할 수 있도록 토사의 입경에 따른 공극률과 초기포화 함수를 적용해 전체적으로 정확성이 향상되는 경향을 보였다. 둘째, 현장 시료 분석 자료를 기반으로 깊이에 따른 토양의 입자 분포 특성을 반영할 수 있도록 다층 레이어 모델로 개선하였다.
- 카메라 촬영에서 발생할 수 있는 해상도 이미지 정보 누락 및 촬영 시 발생하는 왜곡에 의한 오차 발생을 확인하고 이를 최소화하기 위한 작업을 수행하였다. 카메라를 통해 이미지 분석을 하였을 때 카메라 화소수에 의해 최소 측정 가능 입자 크기는 제한적이며, 촬영된 이미지는 실험자의 촬영 각도, 거리에 의하여 입자 크기 오차가 발생함을 확인 할 수 있었다. 따라서 상기와 같은 오차를 원천 배제하기 위하여 고해상도 스캐너 분석을 활용하였다.
- 유사하게 Gauss함수와 유사한 모델을 적용한 연구에서도 Exponential 함수로 표현하는 것에 대한 신뢰성에 의문을 제기된 바 있다[14]. 후쿠시마와 체르노빌 사고 이후 수행된 많은 연구결과를 종합하면 육상에 침적된 세슘의 경우 표층에서 수직 20 cm 까지는 최소한 고려해야 하며, 97%의 세슘이 물에 녹지 않고 토사 입자와 함께 거동 함을 전재 할 수 있다[11, 14].
후속연구
- 토양에 포함된 유기물은 상기와 같이 매우 중요한 역할을 한다. 그러나 이번 초기연구 단계에서는 유기물의 영향을 제외한 토사에 흡착된 핵종만 고려하며, 단계적으로 모델의 현실 반영성을 높이기 위해 다양한 물리 과정을 포함할 계획이다.
- 본 실험의 경우 강우로 인한 토사의 유출을 파악하기 위한 입도 분포 분석의 경우 실트질 이하의 입경 분포가 주요 입자 분포이므로 체가름 실험을 적용하기에는 한계점이 존재하였다. 따라서 체분석과 이미지 분석을 병행하여 입도 분석을 수행하였으며, Fig.
- 셋째,강우와 토사 침식간의 상관계수를 관측 자료 분석을 통해 반영하였으며, 결과의 정확도를 크게 향상시켰다. 향후 연구에서는 하천을 포함한 실제 지형을 시뮬레이션 할 수 있도록 확장할 계획이며, 이를 위해 경주 일대에 강우에 의한 토사 유실을 관측하는 실험장치를 설치해 2018년 여름부터 관측을 시작하였으며, 향후 지속적인 연구 결과를 발표할 예정이다.
- Table 1에서 총 강우량에 따라 유출된 입자의 분포 크기가 D10, D30에서의 각 입경 별 크기 비율의 변화는 강우에 따라 상관성을 보이지는 않으나 강우가 증가하면 입자의 분포도를 나타내는 균등계수의 크기가 증가하는 관계를 보이고있다. 현 단계의 실험 결과는 관측의 결과가 대표성을 나타낼 수는 없지만 추후 누적된 실험 결과를 통해 보다 신뢰도 있는 강우와 토질 특성을 연구하고자 한다.
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