• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.19 no.2
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• pp.62-72
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• 2017

Spatio-temporal projection of evapotranspiration over croplands would be useful for assessment of climate change impact and development of adaptation strategies in agriculture. Potential evapotranspiration (PET) and dryness index (DI) during rice growing seasons were calculated using climate change scenario data provided by the National Institute of Meteorological Research (NIMR). A data processing tool for gridded climate data files, readGrADSWrapper, was used to calculate PET and DI during the current (1986-2005) and future (2006-2100) periods. Scripts were written to implement the formulas of PET and DI in R, which is an open source statistical data analysis tool. Evapotranspiration in rice fields ($PET_{Rice}$) was also determined using R scripts. The Spatio-temporal patterns of PET differed by regions in Korean Peninsula under current and future climate conditions. Overall, PET and $PET_{Rice}$ tended to increase throughout the $21^{st}$ century. Those results suggested that region-specific water resource managements would be needed to minimize the risk of water loss in the regions where considerable increases in PET would occur under the future climate conditions. For example, a number of provinces classified as a humid region were projected to become a sub-humid region in the future. The Spatio-temporal assessment of water resources based on PET and DI would help the development of climate change adaptation strategies for rice production in the 21st century. In addition, the studies on climate change impact would be facilitated using specialized data tools, e.g., readGrADSWrapper, for geospatial analysis of climate data.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.101-101
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• 2011

현재 국내에서 시행되고 있는 '4대강 살리기 사업'은 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해방지를 위한 다양한 공학적 노력을 시도하고 있다. 특히 안정적인 수위 및 유량확보와 홍수방지를 위한 보(weir)가 4대강 유역에 16개 설치되고 있다. 이러한 보 구간에는 고정보와 가동보가 복합적으로 설치되고 있으며 가동보는 그 형상과 운영방식에 따라 다양한 설계방안이 적용되었다. '4대강 살리기 사업' 중 낙동강 23공구의 강정보 공사 구간에는 원호형태의 측면 형상을 갖는 라이징 섹터게이트(Rising sector gate)가 적용되었다. 라이징 섹터게이트는 구조물의 높이가 낮고 수문의 개폐장치가 수문피어 구조물 내에 설치되어 경관이 우수하며, 구조가 간단하여 비체와 수류의 안정성이 뛰어나기 때문에 4개의 공사구간에 적용되었다. 따라서 본 연구에서는 강정보의 가동보 구간 2문 중 1문을 1/100 축척으로 제작하여 가변경사 개수로에 설치하고, 홍수 빈도별 상류 유량 조건과 하류단 수위조건으로 케이스를 정하여 실험을 수행하였다. 본 실험에서 사용한 개수로 장치는 너비 0.6 m, 높이 0.8 m, 그리고 길이 15.0 m(측정가능 구간, 헤드탱크와 테일게이트 부제외)의 개수로 실험장치이다. 측부는 모두 강화유리로 되어 육안관찰 및 계측 시 용이하게 제작되었으며, 순환식 유량 공급장치를 구축하여 수로의 하부에 설치된 유량탱크로부터 계속적으로 순환하도록 설계되었다. 또한 수로 하단으로부터 상단방향으로 약 33 m 지점에 전동 유압식 Jack screw 2기가 설치되어 경사도를 조절할 수 있도록 제작되었다. 유량조절용 판넬의 제어기판에는 디지털 경사계가 설치되어 있기 때문에 보다 정확한 경사도의 조절이 가능하다. 보 모형의 총연장은 53 cm이며 폭은 45 cm이다. 섹터게이트의 게이트부분은 직경 15 cm로 설계하였다. 문주부분을 포함한 모든 모형은 아크릴로 제작하며 레이저의 주사를 방해하지 않으며 투과율을 최대로 할 수 있도록 고강도의 아크릴을 가장 얇게 하여 중공형태를 채택하였다. 실험조건은 우선 보의 운영방안에 따라 게이트의 4가지 개방도를 설정하였고, 특히 평수위조건에서는 보의 상류부에 퇴적된 퇴적물의 세척을 위한 flushing 운영개방도 포함되어 있다. 홍수시에 대한 유량조건은 2년 빈도에 해당하는 유량을 수문의 비율과 상사법칙에 따라 설정하였으며 하류단 수위조건도 동일한 조건에 대한 값을 채택하여 적용하였다. 유동장의 해석을 위해서는 비접촉식 계측방법인 PIV(Particle Image Velocimetry) 시스템을 채택하여 2차원(x-z 방향) laser sheet를 생성하고 주입된 particle에서 반사된 변위(displacement) 정보를 상호상관(cross-correlation)기법으로 유동장을 계산하였다. 또한 수리모형과 동일한 지형격자를 구축하여 3차원 CFD 프로그램인 FLOW-3D로 계산하여 결과를 비교하였다. 특히 flushing 운영방안에 대한 게이트부의 개방도를 세가지(30, 45, $60^{\circ}$)로 구분하여 모의하였고, 적절한 개방도를 제안하고자 하였다. 실험결과는 우선 4가지 운영방안에 대한 가동보 주변에서의 유속장을 파악하였고, 최대유속의 발생위치의 변화를 확인할 수 있었다. 그리고 이에 따른 보의 바닥에서 최대유속이 발생할 경우, 하상보호공 위치와 거리 등에 대해서 분석하였다. 이를 통해 가동보 운영에 따른 다양한 유속구조를 파악할 수 있게 되며 구조적 안정성 확보를 위한 검증자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 향후, 가동보 운영방안 중 수세효과(flushing effect)에 대한 효과분석을 위해 게이트부 상류구간에 적절한 입경과 비중의 퇴적물질을 설치하는 연구와 상류부에서의 유입유사농도 및 시간변화에 따른 퇴적에 관한 연구를 수행할 계획이다.

• Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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• v.41 no.5
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• pp.68-77
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• 2013

Change in the Global Climate causes flood, drought, heavy snow, and rainfall patterns in the Korean Peninsula. A variety of alternatives related to climate change are considered. The foreign researchers are interested in Low Impact Development(LID); the utilization of water resources and eco friendly development, over 10 years ago. The research and development of related technology has been advanced to apply LID techniques in order to develop several projects in the country. However, sharing of technology or system that can be used easily in the private sector is insufficient. The performance of the elements of LID Technology has not been fully agreed. LID elements of this technology are easy to apply to Apartment complex. The elements are classified technology. The infiltration of elements performs the functions of apartment complex landscaping space technology applied to the target. The water cycle simulation(SWMM 5.0) and technology the implementation of the effectiveness is also verified. For this purpose, three different places in apartment complex to target by SWMM5.0 U.S. EPA conducted utilizing simulated rainfall and applying LID techniques before and after the simulated water cycle (infiltration, surface evaporation, and surface runoff) were conducted. The importance of green space in the LID techniques of quantitative and qualitative storm water control as well as the role of Apartment Housing is to promote Amenity. Remember that the physical limitations of apartment complex and smooth water circulation system for the application of LID integrated management techniques should be applied. To this end, landscapes, architecture, civil engineering, environmental experts for technical consilience between the Low Impact Development efforts are required.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1565-1569
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• 2008

지난 수십 년 동안, 아시아 태평양 지역 각국은 수자원 접근성 및 인프라의 확충을 포함한 물관리의 다양한 측면에서 현저히 발전하였다고 평가되고 있다. 그러나 급속한 인구 증가 및 경제 성장, 도시화, 기존 수자원의 고갈 등은 아태 지역의 물 수요가 여전히 충족시키지 못하는 원인이다. 또한 기후변화로 인한 환경적 변화를 고려하여 모든 수자원정책의 입안 및 계획이 이루어져야 한다. 경제적 성장률은 전반적으로 높았지만 빈곤 문제는 역시 도시나 농촌을 구분할 것 없이 만성적인 문제로 남아 있으며, 아태 지역 개도국 인구의 16%가 영양실조 상태이며, 2015년까지 그 수를 반감하자는 밀레니엄 개발목표(Millenium Development Goals, MDGs) 달성은 아직 갈 길이 멀다. 또한 아태 지역은 물 관련 재해에 대해 전 세계에서 가장 취약한 지역이며 그로 인한 지속가능한 발전이 지체되고 있다. 1960년부터 2006년까지 물 관련 재해로 인한 전 세계 사상자의 80%에 달하는 60만 명의 사상이 아태 지역에서 발생하였으며, 80억 달러의 경제적 손실이 있었다. 홍수, 가뭄, 쓰나미, 폭풍, 해일 등으로 인한 사회경제적 피해는 최근 들어 더욱 확산되고 있다. 지난 10년간의 급속한 인구 증가로 많은 인구가 범람지대 및 기타 재해 취약 지역에 거주하게 되었으며, 이는 물 인프라 확충을 위한 많은 투자를 요하고 있다. 2006년 3월 멕시코에서 개최된 제4차 세계물포럼의 지역별 추진과정에서 아태 지역은 생태계, 인구, 정치적 제도 및 사회경제적 환경 등 각국의 다양성이 이와 같은 공통된 물문제 해결에 기반이 될 수 있는 요소임에 공감하고 지속적인 수자원 확보와 올바른 수자원관리에 공동의 노력을 기울여 효율적인 메커니즘을 구성을 통해 아태 지역의 사회경제적 발전을 촉구하기로 하였다. 이에 아시아 태평양 물포럼(Asia-Pacific Water Forum)이라는 새로운 이니셔티브가 구성되었고 물 관련 재원 조달 및 인프라 확보를 통해 국경을 초월하는 협력을 증진하고 재해 관리와 조화로운 수자원 개발과 생태 보호등을 위한 일관된 수자원정책 수립과 프로그램 개발 등을 목표로 설정하여 활동을 시작하였다. 아시아 태평양 물정상회의(이하 아태 물정상회의, Asia-Pacific Water Summit(APWS))는 이러한 목표 달성을 구체화하기 위해 각국의 지도자 및 정책입안자에 밀레니엄 개발목표(MDGs) 달성을 위해 물 문제가 얼마나 중요한지 부각시키고 실질적인 정책 결정에 기여하기 위해 제안되었다. 제1차 아태 물정상회의가 2007년 12월 3-4일 양일에 걸쳐 일본 벳부에서 개최되었고, 2008년 G8 정상회담이나 2009년 제5차 세계물포럼에 직접적으로 연계되어 지역 협력을 주도한 가운데 아태 지역 뿐 아니라 전 지구적으로 인류 및 사회 발전을 위한 이정표로 새로운 수자원 네트워크 발돋움의 계기가 되었다.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.27 no.4
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• pp.335-344
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• 2018

As the damage caused by the abnormal climate due to climate change is increasing, the interest in resilience is increasing as a countermeasure to this. In this study, the resilience of Suwon city was examined and the plan to improve the resilience were derived against climate impacts such as drought, heatwave, and heavy rain. Urban resilience is divided into social resilience (e.g. vulnerable groups, access to health services, and training of human resources), economic resilience (e.g. housing stability, employment stability, income equality, and economic diversity), urban infrastructure resilience (e.g.residential vulnerability, capacity to accommodate victims, and sewage systems), and ecological resilience (e.g. protection resources, sustainability, and risk exposure). The study evaluated the urban resilience according to the selected indicators in local level. In this study, the planning elements to increase the resilience in the urban dimension were derived and suggested the applicability. To be a resilient city, the concept and value of resilience should be included in urban policy and planning. It is critical to monitor and evaluate the process made by the actions in order to continuously adjust the plans.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.351-351
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• 2011

최근 지구온난화와 더불어 이상기후가 대두됨에 따라 기상 예측이 더욱더 중요시되고 있다. 또한 이전부터 가뭄 및 홍수와 같은 기상현상으로 인한 피해 사례가 빈번하였으며, 이로 인하여 물 관리의 어려움을 겪고 있다. 한 예로 이상기후가 유난히 잦았던 2010년 여름철 경우 평년보다 발달한 북태평양고기압의 영향으로 여름철 92일 가운데 81일의 전국 평균기온이 평년보다 높게 나타났다. 또한 강우 일수가 평년에 비해 7.4일 많은 44.2일을 기록하였으며, 국지성 집중호우 사례가 빈번하였다. 또한 8월 9일 발생한 태풍 `뎬무'를 포함해서 한 달 동안 3개의 태풍이 한반도에 영향을 끼치는 이례적인 사례가 발생하였다. 따라서 본 연구는 이러한 기상재해에 따른 물 관리를 장기적으로 대비하고자 고해상도 전지구 모델 GME를 이용하여 2010년 여름철 강수 예측을 실시하였다. 강수 예측에 사용된 전지구 모델 GME는 기존의 카테시안 격자체계를 가진 모델과 달리 전구를 삼각형으로 구성된 20면체로 격자화 한 Icosahedral-hexagonal grid 격자체계로 구성되어 있어, 해상도 증가에 용이할 뿐만 아니라, HPC(High Performance Computing)환경에서 효율성이 높은 장점을 가지고 있다. 본 계절 예측을 수행함에 있어 발생하는 잡음을 최소화하고자, Time-lag 기법을 이용하여 5개의 앙상블 멤버로 구성되어있으며, 이를 비교 분석하기위해 Climatology를 이용하여 총 10개의 앙상블 멤버로 규준실험을 수행하였다. 선행 연구에 따르면 1개월 이상의 장기 적분의 경우 초기조건보다 외부 강제력이 더 중요한 역할을 한다고 연구된 바 있다. (Yang et al., 1998) 특히 계절 변동성의 경우 대기-해양간의 상호작용에 의해 지배되며, 이를 고려하여 본 연구는 해수면 온도를 경계 자료로 사용하여 계절 예측을 수행하였다. 앞서 말한 실험 계획을 바탕으로 하여 나온 결과를 통해 동아시아지역 및 한반도 도별 강수 및 온도 변수에 대해 순별 및 월별 카테고리맵 분석을 실시하여 한눈에 보기 쉽게 나타냈다. 또한 주요 도시별 강수량 및 온도의 시계열 분석을 실시하여 시간이 지남에 따라 나타나는 변동성을 확인하였다. 계절 예측 결과에서 온도의 경우 평년보다 높게 나타났으며, 이는 실제 온도 예측과도 유사한 패턴을 가졌다, 강수의 경우 7월부터 8월 중순까지 평년보다 다소 적게 모의되었으며, 8월 하순경 회복하는 것으로 예측하였다. 따라서 본 계절 강수 예측은 다소 역학 모델이 가지는 한계를 가지고 있으나, 실제와 비교하여 어느 정도의 경향성이나 패턴에 있어 유사성을 보임을 확인하였으며, 이를 장기적 차원의 물관리를 함에 있어 참고 및 활용 가능할 것으로 예상한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.439-439
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• 2011

최근 이상기후로 인해 세계의 기후, 날씨가 변화하는 추세이다. 이에 따라 한국, 프랑스, 미국 등 세계 각지에서 이상홍수 및 이상가뭄이 발생하고 이로 인한 재산 및 인명피해가 빈번한 현황이다. 따라서 전 세계적으로 기후변화를 고려하여 홍수피해를 저감하고자 많은 노력을 기울이고 있으며, 그러한 방법 중에서도 특히 설계 또는 계획수립 시에 많이 사용되는 방식으로 수치해석 및 수리실험 방법을 들 수 있다. 특히, 수치해석은 수리실험에 비해 비교적 짧은 시간과 경제적인 장점이 있으므로 많이 이용되는 방법 중의 하나이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 프랑스 남부에 위치한 니스 지역 Var강의 역사상 가장 큰 실강우에 대하여 다양한 방식의 수치해석을 수행하고 수위 관측지점의 수위자료와 비교분석하고자 한다. 본 연구에서는 대상지역을 프랑스 남부에 위치한 니스지역의 Var강으로 선정하였다. 이 지역은 지중해성 기후에 속해 건조하고 따뜻한 날씨였지만 최근 이상기후로 인해 잦은 강우와 홍수 등이 발생하고 있다. 가장 심한 피해가 발생했던 1994년 11월에 발생한 폭우로 인하여 최대 유량이 $3,500m^3/s$까지 관측 되었으며 이는 평균 유량인 $50~100m^3/s$의 35~70배에 달하는 유량이다. 이 홍수로 인해 Var강 유역의 많은 지역이 물에 잠기고 2개의 수중구조물이 파괴되는 등 많은 피해가 발생하였다. 본 연구에서 사용된 수치모형은 미 공병단의 HEC-HMS와 상용 프로그램인 MIKE11과 ISIS이다. MIKE11과 ISIS는 1차원 수리분석모형 프로그램으로써 흐름, 속도, 유량, 수질, 유사이동 등 개수로에서 여러 수리학적 현상을 분석할 수 있는 프로그램이다. 실제 수위자료와 수치모의를 통한 결과값의 비교를 위해 GIS를 통해 얻은 유출계수, 유로경사, 소유역 분할 등을 이용하고 역사상 가장 크게 발생한 1994년의 실강우 이용하여 HEC-HMS을 통해 수문곡선을 작성한 후 동일한 매개변수를 이용하고 검 보정을 통해 MIKE11과 ISIS를 이용하여 수치모의를 실시하였고 실제 수위자료와 프로그램 MIKE11와 ISIS의 결과값을 분석 및 비교하였다. Var강 유역에서 수치모의를 한 결과, 각 프로그램을 사용한 결과값은 실제 수위자료와 비슷한 경향을 보였으며 또한 동일한 매개변수를 이용하였을 때 각 프로그램을 사용한 결과값도 유사한 경향을 보였다. 검 보정을 실시 한 후 ISIS의 결과값이 실제 수위자료와 더 흡사한 것으로 나타났다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.2
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• pp.1126-1139
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• 2014

World is experiencing abnormal weather caused by urbanization and industrialization increasing greenhouse gas and one of these phenomenon domestically happening is flood and drought. The increase of green-house gases is due to urbanization and industrialization acceleration which are causing abnormal climate changes such as the El Nino and a La Nina phenomenon. It is expected that there will be many difficulties in water management, especially considering the topography and seasonal circumstances in Korea. Unlike in the past, a variety of water conservation initiatives have been undertaken like the river-management flow and water capacity expansion projects. To meet the increasing demand for water resources, new environmentally-friendly small and medium-sized dams have been built. Therefore, the development of a new paradigm for water resources management is essential. This study shows that additional security is needed for potential water resources through diversion tunnels and is very important to consider for future water supplies and situations. Using RCP 6.0 and RCP 8.5 in representative concentration pathway climate change scenario, specific hydrologic data of study basin was produced to analyze past observed basin rainfall tendency which showed both scenario 5%~9% range increase in rainfall. Through sensitivity analysis using objective function, population in highest goodness was 1000 and cross rate was 80%. In conclusion, it is expected that the results from this study will help to make long-term and stable water supply plans by using the potential water resource evaluation model which was applied in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.439-439
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• 2012

본 연구의 목적은 색달하수처리장 방류수를 농업용수 및 조경용수 등으로 활용하기 위해 하수 처리수 재이용 사업 타당성을 분석하고자 한다. 색달하수처리장 하수재이용사업은 제주도의 지하수자원 보존과 수자원 이용의 고도화 및 방류수 재이용을 통한 갈수기 농업용수 보급으로 물자원(지하수)을 절약하고자 색달하수처리장을 대상으로 하수처리수를 농업용수로 공급하는 사업이다. 대상지역은 서귀포시 예래동에 위치하고 있으며, 중문관광단지가 소재한 마을로 제주관광의 중심지이다. 서귀포시의 총 인구는 153,797명이며 하수도 보급률은 77.7%이다('10 제주특별자치도 통계연보). 색달하수처리장이 위치한 예래동의 농지면적이 1,122ha이며, 밭(772.6)과 과수원(280.2) 등 제주도의 전형적인 농촌마을이다. 대상지역의 주요작물은 감귤, 무, 마늘, 양배추 등이 많이 재배된다. 제주도는 연평균 강수량이 1,832.6mm로 전국평균 1,274 mm 보다 많은 편이며, 월별 강수량은 6~8월까지 3개월 동안 연 강우량의 44%정도가 내려 여름 장마철에 집중되는 것으로 나타났다. 대상지구의 필요수량은 농업생산정비 계획설계기준에 제시된 방법을 이용하여 산정하였다. 지구내 재이용수를 공급할 관정 4개소의 총 설계 채수량은 $2,916m^3/day$, 급수면적은 125.0ha이며, 10년한발(가뭄)시 안정적인 농업용수 공급을 위하여 $4,964m^3/day$(농업용수 $3,834m^3/day$, 조경용수 $1,130m^3/day$)이 필요하다. 하수처리수 재이용을 위한 처리시설의 연간 유지관리비는 인건비, 전력비, 시설물 내구연한을 고려하여 적용 하였으며, 상수도 생산비 절감 비용과 하수재이용수 생산단가를 통한 단위 편익을 산정하면 401.5원/$m^3$ 이다. 연차별 수익으로 산정하여 비용 편익 비율(B/C Ratio)을 나타내면 1.22로 나타났다. 본 연구의 결과로부터, 대상지구의 수자원여건, 입지여건, 장래 수요, 등을 고려할 때, 제주 색달 하수처리장의 하수처리수의 농업용수재이용 사업은 타당성이 매우 높다고 할 수 있다. 그리고 특히 이 지역은 관광단지의 조경용수 수요(중문골프장 등)가 있어 용수의 유료공급이 가능하고 이를 유지관리비로 충당할 수 있어 타지역에 비해 사업의 경제성과 환경보전성이 매우 크다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.35 no.5_2
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• pp.763-772
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• 2019

High-resolution satellites capable of observing the Earth periodically enhance applicability of remote sensing in the field of national disaster management from national disaster pre-monitoring to rapid recovery planning. The National Disaster Management Research Institute (NDMI) has been developed various satellite-based disaster management technologies and applied to disaster site operations related to typhoons and storms, droughts, heavy snowfall, ground displacement, heat wave, and heavy rainfall. Although the limitation of timely imaging of satellite is a challenging issue in emergent disaster situation, it can be solved through international cooperation to cope with global disasters led by domestic and international space development agencies and disaster organizations. This article of special issue deals with the scientific disaster management technologies using remote sensing and advanced equipments of NDMI in order to detect and monitor national disasters occurred by global abnormal climate change around the Korean Peninsula: satellite-based disaster monitoring technologies which can detect and monitor disaster in early stage and advanced investigation equipments which can collect high-quality geo-information data at disaster site.