• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.381-381
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• 2022

본 연구에서는 실시간적으로 계측, 수집된 자료를 이용하여 도시지역 물순환 전 과정에 대한 개별 물리모델 구동을 실시하고, 수자원의 양적인 흐름을 연계하여 표출하는 도시 수자원 사이버 물리시스템(CPS) 시뮬레이터에 활용되는 입력인자 변동성 분석을 실시하였다. 도시 수자원 실시간 CPS 시뮬레이터의 시나리오 분석을 위한 변동입력인자는 취수량, 타 배수지 구역 공급량, 대상지역 수용가 사용량 변화, 오수전환률 및 오수배출 지연시간 등으로 설정하였으며, 변동입력인자 변화모의를 위한 발현가능한 시나리오를 구축하고, 분석결과를 정량화하여 제시하였다. 본 연구에서 활용된 발현가능한 시나리오는 가뭄 등 취수제한상황에 따른 양적인 공급 흐름모의, 수용가 물 사용 패턴 변화(예, 코로나로 인한 비대면 재택 근무 증가 등)에 의한 상수, 오수변화량 모의 등으로 설정되었다. 분석 결과 다양한 입력인자의 변화에 따른 도시수자원 흐름변화에 영향을 주는 구성요소의 파악과 정성, 정량적 영향을 직관적, 정량적으로 평가할 수 있음을 확인하였다. 도출된 변동성 평가 결과는 설정된 시나리오가 현실화될 경우 효과성 높은 대응책을 마련하는데 활용이 가능하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.8
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• pp.509-520
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• 2023

Various drought indices are widely used for assessing drought conditions which are affected by many factors such as precipitation, soil moisture, and runoff. The values of drought indices varies depending on hydro-meteorological data and calculation formulas, and the judgment of the drought condition may also vary. This study selected four calculation components such as precipitation data length, accumulation period, probability distribution function, and parameter estimation method as the sources of uncertainty in the calculation of standardized precipitation index (SPI), and evaluated their contributions to the uncertainty using root mean square error (RMSE) and linear mixed model (LMM). The RMSE estimated the overall errors in the SPI calculation, and the LMM was used to quantify the uncertainty contribution of each factor. The results showed that as the accumulation period increased and the data period extended, the RMSEs decreased. The comparison of relative uncertainty using LMM indicated that the sample size had the greatest impact on the SPI calculation. In addition, as sample size increased, the relative uncertainty related to the sample size used for SPI calculation decreased and the relative uncertainty associated with accumulation period and parameter estimation increased. In conclusion, to reduce the uncertainty in the SPI calculation, it is essential to collect long-term data first, followed by the appropriate selection of probability distribution models and parameter estimation methods that represent well the data characteristics.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.524-524
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• 2015

식물의 작물 계수는 실제 증발산량과 잠재 증발산량의 비로 정의되어지며, 이 인자는 식생의 종류, 성장 단계 및 다양한 기후 조건에 따른 작물 재배를 위한 관개에 필요한 물의 양을 예측하는데 매우 중요한 역할을 담당한다. 지점 기반의 작물계수는 다음과 같이 FAO-56 Irrigation and Drainage에서 제시한 Single 과 dual crop coefficient 접근법을 활용하여 계산되어 진다. Single crop coefficient는 하나의 계수에 지표면에서의 증발 및 식생에서의 증산에 대한 영향을 모두 고려한 접근법이며, dual crop coefficient는 지표면에서의 증발 및 식생에서의 증산에 의한 효과를 각각 상이한 계수로 정의하여 그들의 합을 통해 작물계수를 추정되어진다. 이러한 작물계수는 효율적인 수자원 관리를 위해서 광범위한 지역에 대한 작물 계수 산출 및 분석의 필요성이 대두되고 있을 뿐만 아니라, 지점 기반의 작물 계수는 공간적인 대표성을 갖지 못하기 때문에, 실제적인 적용을 위해서는 주변의 환경적 조건을 고려한 local calibration 작업이 추가적으로 수행되어야한다. 본 연구에서는 시공간적인 연속성을 가지는 인공위성을 활용하여 작물 계수를 산정하였으며, 지점 기반 작물 계수와의 비교를 통해 검증을 실시하였다. 또한, 인공위성 기반의 작물계수와 가뭄 분석에 널리 쓰이고 있는 식생상태지수 (Vegetation Condition Index) 와의 비교를 통하여 작물 계수를 통한 광범위한 지역에서의 가뭄 분석의 가능성 또한 분석하였다

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.269-269
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• 2021

최근 기후변화로 인하여 과거 대비 강수패턴의 변화로 연중 총 강수량은 증가하였으나, 강우일수의 감소, 강우강도의 증가, 연속 무강우일수의 증가 등(기상청, 2018) 유역 내 수문환경 변동이 나타났고, 이로 인한 유역 내 연중 일정한 수자원 확보 및 안정적인 관리 측면에서 문제점들이 발생하고 있다. 2012~2017년 동안은 강수량 감소로 인한 전국적인 가뭄이 기록되었고, 최근 2020년에는 우리나라 뿐만 아니라 일본, 중국 등을 포함한 동아시아 지역에는 장기간의 폭우 발생으로 인한 기록적인 홍수 피해가 발생하였다. 기후변화를 피할 수 없는 현 상황에서(IPCC, 2013) 장래에 홍수·가뭄과 같은 수재해의 빈도가 증가하고, 강도가 심화될 것으로 예측되는 가운데 수재해에 대응·대비가 가능하고, 지속적이고 안정적인 수자원 확보가 가능할 수 있도록 수량과 수질을 모두 고려한 유역 단위의 수자원 관리 방안 마련에 대한 사회적 요구가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 인구가 밀집되어 있는 수도권의 하천 유역 중 산지, 농지, 도농복합지 등 다양한 유역의 공간적인 특성이 혼합된 경안천 중유역을 대상으로 소유역 별 지하수자원 관리 취약성 평가 연구를 수행하였다. 기존의 연구에서는 지하수자원 관리 취약성 평가 시 강수에 따른 지하수위의 증감 여부, 사회적 인자로 인구, 수자원 이용량 중 지하수 이용량 등의 인자를 선정하여 지하수자원 관리의 취약성을 평가하였다. 최근 삶의 질 향상에 따라 안정적인 수량 확보와 유역 생태 보전을 위한 수질 안정성을 함께 확보 할 수 있는 다양한 연구들이 진행되고 있다. 기존 연구의 발전 및 기존 연구와의 차별성을 위하여 본 연구는 강수-하천수-지하수와 같은 수문순환 요소와 하천 수질 관측 요소 간의 상관관계 규명을 통한 유역 내 수문-수질 요소 간 상호영향을 고려하고, 안정적이고 지속가능한 수자원 관리를 위하여 지하수자원 관리 취약성 평가를 수행함으로써 수문순환과 수질을 모두 고려한 새로운 방법의 지하수자원 관리 취약성 평가 연구를 수행하였다. 본 연구의 결과는 유역 내 수문순환 요소와 함께 유역 내 수질관측 인자 간의 상호영향을 고려한 차세대 수자원 관리 방안 마련의 과학적·정책적 근거가 될 것으로 기대하고 있으며, 이를 통한 대국민 물 복지 실현에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.405-405
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• 2017

기후변화로 인해 수자원에 발생할 수 있는 가장 큰 영향은 유역에서의 유출량의 변화이다. 유출량의 변화는 가용한 수자원양의 변화를 의미하므로 미래 가뭄 등에 대한 대책 마련 등을 위해 합리적인 추정과 분석이 필요하다. 본 연구에서는 기후변화로 인한 유역 유출량의 변화를 추정하기 위해 기상청의 과거 기상관측자료와 RCP 시나리오 자료를 기반으로 SWAT-K와 Tank 모형을 이용해 팔당댐 상류지역에서의 유역 유출량을 모의하였다. 특히 팔당댐 상류는 수도권의 2천만명에 가까운 인구에 대한 수자원의 공급을 담당하는 유역으로서 이 지역의 가뭄은 국가적인 재난을 일으킬 수 있어 매우 중요할 것이므로 기후변화에 의한 가용 수자원의 변화를 미리 예측해 볼 필요가 있을 것으로 판단되었다. 모의 시 모의 대상 지역에 대한 지형학적 인자와 인문학적 인자 등은 변화가 없는 것으로 가정하고 단순하게 기후변화에 의한 강수량과 증발산량 등의 증감만 있는 것으로 가정하였으며, 모의한 결과를 바탕으로 갈수량과 홍수량 등에 대한 빈도를 분석하여 유출의 변화를 살펴보았다. 분석 결과를 통해 팔당댐 상류의 유역 유출량 변화를 통계적으로 예측해 볼 수 있으며, 해당 자료는 지자체의 수자원계획 수립 등에 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.125-125
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• 2011

본 연구에서는 기후변화에 의한 자연재해 취약성을 정량적으로 분석하기 위하여 기상인자와 재해발생으로 인한 피해액의 상관관계를 이용하였다. 재해로 인한 피해액은 1994년부터 2008년까지 15년간 전국 시군별로 피해액을 집계한 자료를 이용하였으며, 우리나라 58개 강우관측소의 일강수량 자료를 이용하여 재해에 영향을 줄 수 있는 네 가지 인자를 추출하였고, 연도별 태풍 발생 횟수도 하나의 기상인자로 고려하였다. 피해액의 규모는 가뭄, 화재, 태풍 및 해일 등 재해발생 유형에 따라서도 영향을 받겠지만, 기후변화 시나리오에 의해 예측할 수 있는 대표적인 미래 추정값은 강수량과 온도 등이며, 결국 재해발생 유형별 시나리오에 의한 재해규모 예측이 아닌 기후변화 시나리오에 의한 미래 재해발생 규모 모형을 구축하기 위해서는 관련 인자로서 강수량으로부터 추출한 인자들을 고려할 수밖에 없을 것이다. 일강수량으로부터 추출한 네 가지 영향인자들은 80mm이상 일강수량 발생일수, 80mm이상 일강수량의 합, 80mm이상 강우의 발생 간격이 30일 이하인 횟수 및 연최대강수량이다. 우선 광역시와 도별로 전국 58개 관측소를 분류하고, 해당 관측소들로부터 추출된 인자들의 평균값을 이용하여 연구를 진행하였다. 미래 강수량 자료는 국립기상연구소의 A2시나리오를 통계학적 Downscaling을 통해 재생산한 자료를 이용하였다. 예측모형은 Bayesian 모형을 기반으로 DEXP(double exponential distribution) 확률분포를 이용하였다. 재해피해액 를 아래와 같이 비정상성 모형으로 구성하였으며, 위치매개 변수의 확률분포를 네 가지 기상인자에 의한 회귀식으로 구성하였다. Y damage costs) = dexp(${\mu}(t),\tau(t)$) $p({\mu}(t))\sim(abs({\alpha}+{\alpha}_1X_1+{\alpha}_2X_2+{\alpha}_3X_3+{\alpha}_4X_4,\;\sigma_{\alpha}^2)$ $p(\tau){\sim}G(k,s)$.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.9 no.3
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• pp.161-169
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• 2007

Global climate changes including elevated $CO_2$, drought, and global warming may influence greenhouse gas emissions in wetlands. A variety of microbial communities including denitrifiers and methanogens play a key role in determining such processes. In this paper we summarize current knowledge on the effects of climate changes on $CO_2,\;CH_4$, and $N_2O$ production and microbial communities mediating those processes in wetlands. Elevated atmospheric $CO_2$ and warming generally increase gas emissions, but effects of droughts differ with gas type and drying level. The responses of microbial community to climate changes in terms of composition, diversity and abundance are still in question due to lack of studies in wetlands. Based on the present review, it is suggested that future studies on microbial processes should consider microbial community and relationships between microbial function and structure with diverse environmental factors including climate changes. Such knowledge would be crucial to better understand and predict accurately any shifts in ecological functions of wetlands.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.38 no.2
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• pp.153-166
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• 2022

Waterstorage is one of the factorsthat most directly represent the amount of available water resources. Since the effects of drought can be more intuitively expressed, it is also used in variousstudies for drought evaluation. In a recent study, hydrological drought was evaluated through information on observing reservoirs with optical images. The short observation cycle and diversity of optical satellites provide a lot of data. However, there are some limitations because it is vulnerable to the influence of weather or the atmospheric environment. Therefore, thisstudy attempted to conduct a study on estimating the drought index using Synthetic Aperture Radar (SAR) image with relatively little influence from the observation environment. We produced the waterbody of Baekgok and Chopyeong reservoirs using SAR images of Sentinel-1 satellites and calculated the Reservoir Area Drought Index (RADI), a hydrological drought index. In order to validate the applicability of RADI to drought monitoring, it was compared with Reservoir Storage Drought Index (RSDI) based on measured storage. The two indices showed a very high correlation with the correlation coefficient, r=0.87, Area Under curve, AUC=0.97. These results show the possibility of regional-scale hydrological drought monitoring of SAR-based RADI. As the number of available SAR images increases in the future, it is expected that the utilization of drought monitoring will also increase.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.26 no.2
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• pp.127-139
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• 2024

Climate change has increased extreme weather events likewise heatwaves, heavy rain, and drought. Unlike other natural disaster, drought is a slowly developing phenomenon and thus drought damage increases as the drought continues. Therefore, it is necessary to understand the characteristics and mechanism of drought occurrence. Agricultural drought occurs when the water supply needed by crops becomes insufficient due to lack of soil water. Therefore, soil water is used as a key variable affecting agricultural drought. In this study, we examined the spatio-temporal distribution and trends of drought across the Korean Peninsula by determining the soil available water content (SAWC) through a model that integrated soil, meteorological, and crop data. Moreover, an investigation into the correlation between meteorological variables and the SAWC was conducted to assess how meteorological characteristics influence the nature of drought occurrences. During the soybean cultivation period, the average SAWC was lowest in 2018 at 88.6% and highest in 2021 at 103.2%. Analysis of the spatial distribution of SAWC by growth stage revealed that the lowest SAWC occurred during the flowering stage (S3) in 2018, during the leaf extension stage (S2) in 2019, during the seedling stage (S1) in 2020, again during the flowering stage (S3) in 2021, and during the seedling stage (S1) in 2022. Based on the average SAWC across different growth stages, the frequency of upland drought was the highest at 22 times during the S3 in 2018. The lowest SAWC was primarily influenced by a significant negative correlation with rainfall and evapotranspiration, whereas the highest SAWC showed a significant positive correlation with rainfall and relative humidity, and a significant negative correlation with reference evapotranspiration.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.11 no.3
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• pp.31-42
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• 2006

Drought indices, such as PDSI (palmer Drought Severity Index), SWSI (Surface Water Supply Index) and SPI (Standardized Precipitation Index), have been developed to assess and forecast an intensity of drought. To find the applicability of groundwater level data to a drought assessment, a correlation analysis between SPI and groundwater levels was conducted for each time series at a drought season in 2001. The comparative results between SPI and groundwater levels of shallow wells of three national groundwater monitoring stations, Chungju Gageum, Yangpyung Gaegun, and Yeongju Munjeong, show that these two factors are highly correlated. In case of SPI with a duration of 1 month, cross-correlation coefficients between two factors are 0.843 at Chungju Gageum, 0.825 at Yangpyung Gaegun, and 0.737 at Yeongju Munjeong. The time lag between peak values of two factors is nearly zero in case of SPI with a duration of 1 month, which means that groundwater level fluctuation is similar to SPI values. Moreover, in case of SPI with a duration of 3 month, it is found that groundwater level can be a leading indicator to predict the SPI values I week later. Some of the national groundwater monitoring stations can be designated as DIW (Drought Index Well) based on the detailed survey of site characteristics and also new DIWs need to be drilled to assess and forecast the drought in this country.