• 대한토목학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.659-668
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• 2017

본 연구에서는 서울지역의 극한가뭄(Extreme Drought)에 대한 통계학적 특성을 분석하기 위해서 측우기 강수량 자료(1777~1907년)와 기상청에서 관측된 강수량(1908~2015년) 자료 및 기후변화시나리오를 반영한 강수량(2011~2099년) 자료를 활용한 300년 이상의 장기 강수량 자료를 이용하여 서울지역의 가뭄특성을 분석하였다. 경향성 분석결과, 장기간에 걸쳐 연평균 강우량이 증가하는 것으로 분석되었으며, 기상학적 가뭄지수인 SPI에 대한 Wavelet transform 분석결과 측우기와 기상청자료에서 공통적으로 64~80개월(5~6년), 기후변화자료에서는 96~128개월(8~10년) 주기로 가뭄발생 주기가 길어지는 것으로 나타났다. Dry spell 분석결과에서는 고대기간에서 가뭄발생 빈도가 높은 반면, 근 현대, 미래기간에서는 발생빈도가 점차 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 가뭄규모 분석을 통해서 서울지역의 가장 극심한 가뭄사상으로 1901년이 극심한 가뭄연도로 분석되었고, 1899~1907년이 서울지역에서 발생한 가뭄사상 중 9년 연속의 가장 극심한 연속가뭄으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제23권1호
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• pp.14-26
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• 2021

최근 기후변화에 기인한 기상변동성 증가에 따라 지역에 적합한 가뭄 감시 및 전망에 대한 필요성이 높아지고 있다. 특히, 경상북도 김천시의 경우 기후변화로 인해 가뭄 발생빈도 및 심도가 증가하고 있어 상습적인 가뭄피해를 겪고 있다. 이러한 이유로 용수구역 기반의 소구역에 대해 가뭄 특성을 분석하고 기후변화를 고려한 기준갈수량 산정이 필요하다. 본 연구에서는 김천시의 급수체계 및 지역 특성이 반영된 8개 지구에 대해 다양한 기후변화 시나리오에 따른 기상학적 가뭄 및 수문학적 가뭄 전망을 수행하였다. 또한, 유출량 및 갈수량을 활용하여 가까운 미래에 대한 갈수빈도해석을 수행하였다. 그 결과, 기상학적 가뭄은 S0(1974~2019) 기간에서 가뭄발생빈도, 지속기간 및 심도가 크게 나타났으며, 수문학적 가뭄은 RCP 4.5의 경우 대부분 S2(2041~2070) 기간에서, RCP 8.5의 경우 S3(2071~2099) 기간에서 위험한 것으로 나타났다. 또한 갈수빈도해석을 통해 미래 유출량은 증가하지만 가뭄의 강도 및 빈도가 더욱 증가한다는 것을 확인하였다. 본 연구방법 및 결과는 지방자치단체 가뭄 대책 및 수자원 시설물에 관한 기준 등에 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.186-186
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• 2021

농업가뭄은 관측과 예측이 용이하지 않고 정량적으로 나타내기도 어려운 자연현상이며, 우리나라의 경우 농업용수 이용량이 많고, 농업용 저수지, 양수장 등 이용형태가 다양하므로 강수 부족으로 농업가뭄이 발생한다고 해도 실제로 농업현장에서 느끼는 가뭄은 시·공간적으로 다를 수 있다. 농업용수 공급은 수문관리원이 경험을 통한 수문관리를 해오고 있으며, 그 방법 또한 정확한 계측이 아닌 경험으로 이루어지고 있어 공급량 관리가 정성적이고 제한적인 한계가 발생한다. 따라서, 수원공에서 수로조직 및 포장에 이르기까지의 용수공급 모의를 통해 농업용수 공급의 합리적인 분배, 말단 수로 및 포장까지 안정적인 용수공급을 위한 물공급 및 분배 효율 분석이 필요하다. 또한, 기존 농업용 수리시설물의 물 공급 능력 평가 및 들녘단위의 평야부 물 부족지역과 과잉공급된 지역의 정확한 파악을 위한 연구가 필요하다. 따라서, 농업용 저수지 및 양수장의 주목적인 관할 수혜구역에 대한 농업용수공급 안정성 및 관개효율을 평가하고자 한다. 본 연구에서는 상주지역의 덕가 저수지를 대상으로 양수장 위치에 따라 가상의 3가지 용수공급 시나리오를 구성하고 각 시나리오별 수로 네트워크 모의를 통해 평야부의 공급량 및 관개효율을 비교 분석하고자 한다. 2017년부터 2019년까지 농업기반시설관리시스템 (Rural Infrastructure Management System, RIMS) 저수율 데이터를 구축하였고, 유체의 흐름에 대한 수리적 특성을 모의할 수 있는 SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 통해 관개기 동안의 농업용수 분배 모의와 공급효율을 분석하고자 한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권4호
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• pp.275-280
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• 2015

미래 기후조건에서 농업부문 가뭄양상을 전망하기 위해 우리나라 농업의 중심지인 전주지역을 대상으로 1951-2100 기간의 기후변화시나리오(RCP8.5) 일자료를 이용하여 토양의 물수지에 근거한 농업가뭄지수를 계산하였다. 계산결과는 과거(1951-1980), 현재(1981-2010), 그리고 3개의 미래 기후학적 평년기간(2011-2040, 2041-2070, 2071-2100)으로 분류하여 분석하였다. 그 결과 과거부터 현재까지 계절적으로 가장 부족한 이른봄의 토양수분은 점차 개선되어 금세기말이면 수분부족현상이 해소될 것으로 전망되며, 봄철 가뭄발생빈도 역시 지금보다 줄어들어 이른봄에는 가뭄이 거의 나타나지 않을 것이다. 반면 여름작물 생육기간에는 토양수분상태가 악화되며 가뭄발생빈도가 대체로 증가할 것으로 전망되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.367-367
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• 2020

최근 전세계적으로 기후변화로 인해 가뭄의 발생 가능성이 높아지고 있으며 그에 대한 인적피해와 경제적 손실로 인한 피해액은 증가하고 있다. 특히, 국내의 충남지역은 최근 강수량이 평년 대비 75% 수준으로 감소하고 있으며, 지속적인 가뭄이 발생하여 용수 확보에 어려움을 겪고 있다. 또한, 2015년에는 강수량 감소로 인해 보령댐을 상수원으로 사용하고 있는 충남 서북부지역 8개 시군의 용수공급에 큰 차질이 있었다. 지속적인 가뭄 상황이 반복되면서 기후변화의 영향에 따라 미래의 물공급량 변화 및 물부족에 대한 연구와 이를 분석하여 정확성을 높이는 물수지 분석모형이 지속적으로 개발되고 있다. 이에 본 연구에서는 가뭄이 발생한 충남지역을 대상으로 기후변화에 따른 미래 물부족 변화에 대한 경향성을 파악하고자 한다. 미래의 물부족 변화를 파악하기 위해 기상청 RCP 8.5 시나리오의 40년(2008~2047년) 중권역별 강수량과 잠재증발산량 일단위 자료를 수집하였다. 수집된 중권역별 기상자료를 하천유역별 일단위 기상자료를 활용하여 TANK 모델을 이용한 하천 일유출모의와 비유량법을 이용하여 저수지의 일유량을 산정하였다. 미래의 수혜면적변화와 생활/공업/농업 수요량 추정을 통해서 하천 및 저수지 물수지 분석을 진행하여 미래기간 30년에 대한 일단위 물수급을 산정하였다. 미래기간에 대한 분석은 기준기간 R0(2008~2017년) 대비, 미래기간 S1(2018~2027년), S2(2028~2037년), S3(2038~2047년)에 대한 연평균 물부족량과 경로별 경향성을 파악하였다. 대상지역의 물부족량에 대한 분석결과, 기준기간 대비 S1, S2, S3 기간에 각각 27.8%, 10.8%, 23.1% 감소하는 경향이 나타났다. 이는 미래의 강우량이 점차 증가하는 경향과 수혜면적 변화시 논과 밭 면적이 지속적인 감소로 인해 수요량에 영향을 받았을 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 바탕으로 장래 하천유역의 가뭄에 대한 피해 예측 및 물수급 파악에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2B호
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• pp.181-191
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• 2009

본 연구에서는 2007년 IPCC AR4와 함께 제시된 SRES A2 시나리오를 이용해서 기후변화가 한반도 가뭄에 미치는 영향을 평가하기 위한 방안을 제시하고자 한다. IPCC는 DDC를 통해서 총 24개의 기후모형의 결과를 월 단위로제공하고 있다. 이 중 노르웨이 BCCR의 BCM2 모형과 NCEP 자료를 이용하여 최근린법(K-NN)과 인공신경망(Artificial Neural Network)이론을 적용함으로써, 온도와 강수량을 기상청 산하 서울지점으로 축소하였다. 최근린법의 경우, 온도와 강수량 모두를 축소하는 것이 가능하였지만, 인공신경망이론을 적용하여 축소할 경우, 온도는 비교적 잘 축소하였으나 강수량의 경우는 발산하는 결과를 보였다. 마지막으로 기후변화가 가뭄에 미치는 영향을 평가하기 위해서 최근린법으로부터 축소된 월 단위 강수량을 이용하여 서울지점의 표준강수지수를 산정하였다. BCM2 모형에 의하면 서울지점의 경우, 미래에는 전반적으로 온도가 증가하고 가뭄의 지속기간이 길어짐에 따라 가뭄이 더욱더 심각하게 된다는 결과를 예측하였다.

• 물과 미래
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• 제47권7호
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• pp.18-35
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• 2014

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.299-299
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• 2022

수문학적 가뭄 발생의 직접적 영향은 강수부족량이나, 다양한 사회경제적 인자들은 수문학적 가뭄에 간접적으로 영향을 미치고 있다. 물관리 선진기관에서는 인간의 활동 및 물관리 방식에 따라 수문학적 가뭄을 심화시키거나 완화시킬 수 있음을 인지하고, 인간의 물사용이 가뭄에 미치는 영향을 평가하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 강수량 및 미래의 인구변화에 따른 수문학적 가뭄의 영향의 정도를 판단함으로써, 인간의 활동이 가뭄에 미치는 영향을 정량적으로 제시하고자 한다. 충정북도 시군지역을 대상지역으로 선정하였으며, 시군 장래인구 추정값을 미래 인구자료로, 미래 유출량이 산정되어 제공되는 RCP 4.5와 RCP 8.5시나리오를 활용하여 미래 가뭄상황 예측하였다. 강수량 및 인구변화가 수문학적 가뭄에 미치는 영향 평가를 위하여 코플라함수 기반의 베이지안 네트워크 모형이 활용하였다. 베이지안 네트워크는 강수량, 인구밀도, 수문학적 가뭄사이의 관계 도출을 위하여 활용되었으며, 베이지안 네트워크 내의 결합확률의 산정을 위하여 코플라 함수가 활용되었다. 미래의 강수량 및 인구밀도의 변화에 따른 수문학적 가뭄의 영향 관계를 분석한 결과는 다음과 같다. 강수량이 인구밀도보다 수문학적 가뭄의 발생에 영향을 미치며, 약 0.2~0.3 정도 발생확률이 크게 산정되었다. 두 인자를 동시에 고려할 경우, 강수량이 적고, 인구밀도가 높아지는 조건(F(강수량)=0.1, F(인구밀도)=0.9)에서는 조건부 CDF 변화율이 크게 나타나, 곧 수문학적 가뭄의 위험성이 높음을 확인할 수 있었다. 인구밀도는 수문학적 가뭄의 발생 위험성을 높이 알려져 있으나, 정량적으로 그 값을 제시한 연구 사례는 찾기 어렵다. 이에 따라 본 연구에서는 가뭄의 영향정도를 정량적으로 표현하였으며, 한 인자만의 영향이 아닌 두 개 이상의 인자들의 복합적인 영향 정도를 제시함으로써 수치적인 비교가 가능하게 하였다. 미래 추정 인자가 인구자료가 한정적이라 인구 자료만을 활용하여 수문학적 가뭄에 미치는 영향을 분석하였으나, 다른 사회경제적 지표를 활용하여 미래 변화에 따른 미래 수문학적 가뭄의 영향 정도의 비교 및 분석 결과를 바탕으로 가뭄 대응 우선순위 선정을 위한 연구자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.316-316
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• 2018

전 세계적으로 다양한 기후변화로 인해 홍수나 가뭄이 자주 발생하고 있다. 이러한 변화에 대응하기 위해 하천관리가 필요하며 효율적인 하천관리를 위해서는 직접유출뿐만 아니라 기저유출에 대한 관리가 필요하다. 건기 및 청천시의 하천유량의 대부분을 구성하는 기저유출은 하천의 건천화와 가뭄 등을 해결하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 땅 속을 이동하는 기저유출의 특성상 정확한 측정이 어려워 직접유출에 비해 제한적으로 연구가 수행되어왔다. 특히 유역의 토지이용변화와 기후변화에 따른 기저유출 변화 특성에 대한 연구는 더욱 미비하다. 따라서 본 연구에서는 토지이용변화를 평가한 후 기후변화 시나리오를 이용하여 기후변화와 토지이용 변화에 따른 기저유출 특성을 분석하고자 한다. 우선적으로 갑천 유역에서의 유출량 모의를 위해 장기간 유역단위 유출 및 수질 모의가 가능한 SWAT모델을 사용하였다. 모의된 유출량은 자동보정모듈인 SWAT-CUP을 통해 검 보정을 수행하였다. 그리고 토지이용과 토지이용변화 요소간의 관계를 정량화하여 토지이용변화를 모의할 수 있는 CLUE-S모델을 통해 미래 토지이용변화 자료를 구축하여 SWAT모델의 입력자료로 사용하였다. 또한 기후변화 시나리오인 RCP 시나리오를 SWAT모델 내 기상 입력자료로 사용하였다. 최종적으로 모의 된 미래 유출량은 직접유출과 기저유출 분리가 가능한 WHAT 시스템의 입력자료로 사용하여 미래 토지이용변화와 기후변화를 고려한 기저유출량을 분석하였다. CLUE-S모델을 이용하여 미래 토지이용변화를 예측한 결과 Kappa 값이 0.5 이상으로 미래의 토지이용을 잘 예측하는 것으로 나타났다. 또한 SWAT모델을 통해 모의된 유출량 검 보정 결과 $R^2$와 NSE가 0.7 이상이므로 모델이 자연현상을 잘 모의하는 것으로 판단된다. 미래 토지이용변화와 기후변화가 적용된 SWAT모델을 통해 모의된 유출량을 WHAT 시스템에 적용하여 미래 기저유출을 분석한 결과 도시의 증가, 농지의 감소 그리고 미래 극한사상에 따른 첨두유출량의 증가로 인해 전반적으로 직접유출은 증가하고 기저유출은 감소하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 향후 다양한 토지이용변화와 기후변화를 고려한 갑천 유역에서의 기저유출 특성을 파악하는 연구의 기초자료로 활용될 수 있을 것이며 향후 도시화 및 가뭄이나 건기 시 효율적인 하천관리 방안을 수립하는데 방향을 제시 할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.368-368
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• 2019

경제의 발전과 더불어 사회가 복잡해지면서 재난의 발생은 다양한 형태로 더욱 복잡하게 발생하고 있다. 최근들어 매년 발생하는 가뭄과 기후적 특성으로 인한 유량의 변동성으로 인해 수질오염이 심해지기를 반복하고 있다. 특히, 산업단지나 화재 등 여러 가지 원인으로 인해 수질오염사고도 빈번하게 발생하고 있으며 심한 경우 취수원의 취수중단과 같은 심각한 상황을 발생하기도 한다. 최근들어 심각한 가뭄과 폭염으로 인해 취수원의 수질이 악화되는 사고들이 발생하고 있으며, 과거 수질오염사고를 살펴보면 1991년에 낙동강에서 발생한 구미 두산전자의 페놀방류에 의한 사고로 18시간 동안 대구에 취수가 중단된 적이 있으며, 1994년 대구광역시 성서공단에서 배출된 유기용제에 의해 낙동강 수계 5개 정수장이 취수가 중단된 바도 있다. 또한 2008년 김천공단 (주)코오롱 유화에서 방류된 페놀에 의해 대구의 취수원 중 두류, 매곡취수장이 5시간동안 취수가 중단된바 있으며, 2009년 다이옥산 배출, 2015년 구미공단에서 불소, 암모니아성 질소, 1.4 다이옥산 배출사고, 2018년 과불화화합물에 낙동강 수질사고, 운문댐과 가창댐 유역의 가뭄으로 인한 취수정지 상태가 발생하는 등 대구광역시 시민들의 먹는 물에 대한 불안이 끊이지 않고 있다(Peacenews, 2018). 본 연구는 대구광역시의 상수도시설이 재난상황 발생에 따라 취수가 중단되어 물을 생산하는 취수장이 불능상태가 되는 가상의 시나리오를 설정하고 각 정수장에서 용수를 공급할 수 있는 대응에 대해서 검토하였다. 대구시에서 운영하는 정수장은 총 5개이며, 전체 공급량의 60.5%를 낙동강을 수원으로 하는 매곡과 문산정수장에서 취수하고 있다. 가상의 재난상황 시나리오는 각각의 정수장이 재난발생에 따라 운영이 불가능한 경우인 Scenario 1(a)~(e)와 매곡과 문산정수장이 운영불가능한 경우인 Scenario 2를 가정하여 용수공급 대응방안에 대해 검토하였다. 그 결과 Scenario 1(a)~(e)에서는 매곡정수장이 운영이 불가능한 경우 대구광역시 전체의 용수공급 신뢰도 80.4%로 250 lpcd를 공급할 수 있으며, Scenario 2의 경우에는 낙동강 오염사고로 인해 매곡과 문산정수장이 운영이 불가능할 경우 60.4%의 신뢰도로 205 lpcd를 공급할 수 있는 것으로 검토되었다.