• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.66 no.4
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• pp.1-15
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• 2024

In recent years, climate change has been responsible for unusual weather patterns on a global scale. Droughts, natural disasters triggered by insufficient rainfall, can inflict significant social and economic consequences on the entire agricultural sector due to their widespread occurrence and the challenge in accurately predicting their onset. The frequency of drought occurrences in South Korea has been rapidly increasing since 2000, with notably severe droughts hitting regions such as Incheon, Gyeonggi, Gangwon, Chungbuk, and Gyeongbuk in 2015, resulting in significant agricultural and social damage. To prepare for future drought occurrences resulting from climate change, it is essential to develop long-term drought predictions and implement corresponding measures for areas prone to drought. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Sixth Assessment Report outlines a climate change scenario under the Shared Socioeconomic Pathways (SSPs), which integrates projected future socio-economic changes and climate change mitigation efforts derived from the Coupled Model Intercomparison Project 6 (CMIP6). SSPs encompass a range of factors including demographics, economic development, ecosystems, institutions, technological advancements, and policy frameworks. In this study, various drought indices were calculated using SSP scenarios derived from 18 CMIP6 global climate models. The SSP5-8.5 scenario was employed as the climate change scenario, and meteorological drought indices such as the Standardized Precipitation Index (SPI), Self-Calibrating Effective Drought Index (scEDI), and Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) were utilized to analyze the prediction and variability of future drought occurrences in South Korea.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.2
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• pp.141-150
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• 2018

The purpose of this study is to evaluate the future hydrologic behavior affected by the potential climate and land use changes in upstream of Anseong-cheon watershed ($366.5km^2$) using SWAT. The HadGEM3-RA RCP 4.5 and 8.5 scenarios were used for 2030s (2020-2039) and 2050s (2040-2059) periods as the future climate change scenario. It was shown that maximum changes of precipitation ranged from -5.7% in 2030s to +18.5% in 2050s for RCP 4.5 scenarios and the temperature increased up to $1.8^{\circ}C$ and $2.6^{\circ}C$ in 2030s RCP 4.5 and 2050s 8.5 scenarios respectively based on baseline (1976-2005) period. The future land uses were predicted using the CLUE-s model by establishing logistic regression equation. The 2050 urban area were predicted to increase of 58.6% (29.0 to $46.0km^2$). The SWAT was calibrated and verified using 14 years (2002-2015) of daily streamflow with 0.86 and 0.76 Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE) for stream flow (Q) and low flow 1/Q respectively focusing on 2 drought years (2014-2015) calibration. For future climate change only, the stream discharge showed maximum decrease of 24.2% in 2030s RCP 4.5 and turned to maximum increase of 10.9% in 2050s RCP 4.5 scenario compared with the baseline period stream discharge of 601.0 mm by the precipitation variation and gradual temperature increase. While considering both future climate and land use change, the stream discharge showed maximum decrease of 14.9% in 2030s RCP 4.5 and maximum increase of 19.5% in 2050s RCP 4.5 scenario by the urban growth and the related land use changes. The results supported that the future land use factor might be considered especially for having high potential urban growth within a watershed in the future climate change assessment.

• Economic and Environmental Geology
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• v.54 no.2
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• pp.161-176
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• 2021

In this study, one of the distributed hydrologic models, VELAS, was used to analyze the variation of hydrologic elements based on water balance analysis to evaluate the groundwater recharge in more detail than the annual time scale for the past and future. The study area is located in Yanggok-ri, Seobu-myeon, Hongseong-gun, Chungnam-do, which is very vulnerable to drought. To implement the VELAS model, spatial characteristic data such as digital elevation model (DEM), vegetation, and slope were established, and GIS data were constructed through spatial interpolation on the daily air temperature, precipitation, average wind speed, and relative humidity of the Korea Meteorological Stations. The results of the analysis showed that annual precipitation was 799.1-1750.8 mm, average 1210.7 mm, groundwater recharge of 28.8-492.9 mm, and average 196.9 mm over the past 18 years from 2001 to 2018 in the study area. Annual groundwater recharge rate compared to annual precipitation was from 3.6 to 28.2% with a very large variation and average 14.9%. By the climate change RCP 8.5 scenario, the annual precipitation from 2019 to 2100 was 572.8-1996.5 mm (average 1078.4 mm) and groundwater recharge of 26.7-432.5 mm (average precipitation 16.2%). The annual groundwater recharge rates in the future were projected from 2.8% to 45.1%, 18.2% on average. The components that make up the water balance were well correlated with precipitation, especially in the annual data rather than the daily data. However, the amount of evapotranspiration seems to be more affected by other climatic factors such as temperature. Groundwater recharge in more detailed time scale rather than annual scale is expected to provide basic data that can be used for groundwater development and management if precipitation are severely varied by time, such as droughts or floods.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.57 no.1
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• pp.1-8
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• 2024

Persistent droughts due to climate change will intensify water shortage problems in Korea. According to the 1st National Water Management Plan, the shortage of domestic and industrial waters is projected to be 0.07 billion m³/year under a 50-year drought event. A long-term prediction of water demand is essential for effectively responding to water shortage problems. Unlike industrial water, which has a relatively constant monthly usage, domestic water is analyzed on monthly basis due to apparent monthly usage patterns. We analyzed monthly water usage patterns using water usage data from 2017 to 2021 in Chungcheong, South Korea. The monthly water usage rate was calculated by dividing monthly water usage by annual water usage. We also calculated the water distribution rate considering correlations between water usage rate and climate variables. The division method that divided the monthly water usage rate by monthly average temperature resulted in the smallest absolute error. Using the division method with average temperature, we calculated the water distribution rates for the Chungcheong region. Then we predicted future water usage rates in the Chungcheong region by multiplying the average temperature of the SSP5-8.5 scenario and the water distribution rate. As a result, the average of the maximum water usage rate increased from 1.16 to 1.29 and the average of the minimum water usage rate decreased from 0.86 to 0.84, and the first quartile decreased from 0.95 to 0.93 and the third quartile increased from 1.04 to 1.06. Therefore, it is expected that the variability in monthly water usage rates will increase in the future.

• Journal of Wetlands Research
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• v.19 no.3
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• pp.345-352
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• 2017

The average global temperature on Earth has increased by about $0.85^{\circ}C$ since 1880 due to the global warming. The temperature increase affects hydrologic phenomenon and so the world has been suffered from natural disasters such as floods and droughts. Therefore, especially, in the aspect of water deficit, we may require the accurate prediction of water demand considering the uncertainty of climate in order to establish water resources planning and to ensure safe water supply for the future. To do this, the study evaluated future water balance and water deficit under the climate change for Anseong river basin in Korea. The future rainfall was simulated using RCP 8.5 climate change scenario and the runoff was estimated through the SLURP model which is a semi-distributed rainfall-runoff model for the basin. Scenario and network for the water balance analysis in sub-basins of Anseong river basin were established through K-WEAP model. And the water demand for the future was estimated by the linear regression equation using amounts of water uses(domestic water use, industrial water use, and agricultural water use) calculated by historical data (1965 to 2011). As the result of water balance analysis, we confirmed that the domestic and industrial water uses will be increased in the future because of population growth, rapid urbanization, and climate change due to global warming. However, the agricultural water use will be gradually decreased. Totally, we had shown that the water deficit problem will be critical in the future in Anseong river basin. Therefore, as the case study, we suggested two alternatives of pumping station construction and restriction of water use for solving the water deficit problem in the basin.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.1
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• pp.43-54
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• 2023

Due to climate change, drought and flood occurrences have been increasing. Accurate projections of watershed discharges are imperative to effectively manage natural disasters caused by climate change. However, climate change and hydrological model uncertainty can lead to imprecise analysis. To address this issues, we used two lumped models, IHACRES and GR4J, to compare and analyze the changes in discharges under climate stress scenarios. The Hapcheon and Seomjingang dam basins were the study site, and the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) and the Kling-Gupta efficiency (KGE) were used for parameter optimizations. Twenty years of discharge, precipitation, and temperature (1995-2014) data were used and divided into training and testing data sets with a 70/30 split. The accuracies of the modeled results were relatively high during the training and testing periods (NSE>0.74, KGE>0.75), indicating that both models could reproduce the previously observed discharges. To explore the impacts of climate change on modeled discharges, we developed climate stress scenarios by changing precipitation from -50 % to +50 % by 1 % and temperature from 0 ℃ to 8 ℃ by 0.1 ℃ based on two decades of weather data, which resulted in 8,181 climate stress scenarios. We analyzed the yearly maximum, abundant, and ordinary discharges projected by the two lumped models. We found that the trends of the maximum and abundant discharges modeled by IHACRES and GR4J became pronounced as changes in precipitation and temperature increased. The opposite was true for the case of ordinary water levels. Our study demonstrated that the quantitative evaluations of the model uncertainty were important to reduce the impacts of climate change on water resources.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1362-1366
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• 2006

우리나라에서는 하천법 제11조에 의거하여 10년마다 한 번씩 수자원장기종합계획을 수립하고 있으며, 필요에 따라 5년마다 이를 수정 보완하고 있다. 2001년 7월 수자원장기종합계획(Water Vision 2020)이 수립된 이후 잦은 봄 가뭄 등 이수측면에서의 사회, 경제, 환경의 변화와 최근 이상홍수 등으로 인한 대규모 홍수피해 발생에 따른 치수측면의 종합적인 대책의 제시가 요구되면서 2001년 수립된 계획에 대한 보완 필요성이 제기되었다. 또한 수자원계획의 신뢰성에 대한 시민단체 등의 문제제기와 지역 차원의 수자원계획 및 수자원환경에 대한 국민적 관심 증대로 인해 계획 수립 과정과 결과에 대한 국민적인 공감대 형성을 위한 체제의 구축이 금번 보완 계획의 수립을 통해 추진되고 있다. 금번 수자원장기종합계획 보완은 투명성 확보라는 큰 목표를 가지고 수행되고 있으며, 이를 통해 국가 수자원 관리의 청사진을 제시하고 물 수급 전망 및 용수수급 계획을 수립하는 과정에 있다. 기 개발된 한국형 통합수자원평가계획 모형인 K-WEAP 모형을 보완 계획 수립 과정에서 활용하고 있으며, K-WEAP 모형을 통해 물 수지 분석을 수행하여 수급 균형을 판단함으로써 일반 대중에게 물 수급 관련 상황에 대한 이해력을 높일 수 있다는 장점을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 K-WEAP 모형을 이용하여 각 권역별로 2003년의 물 수급 현황을 분석하여 이를 하천의 관측유량과 비교해봄으로써 모형의 검증을 수행하였으며, 각 권역에서 시나리오별로 추정된 용수수요량을 이용하여 물 수지 분석을 수행함으로써 목표연도별 물 수급 분석결과를 제시하였다. 물 수급 분석 시 지하수 및 농업용 저수지 등 하천과 다목적댐 이외의 지역 공급원에 대해서도 고려하였으며, 이를 통해 수자원계획 수립 시 도움이 될 수 있는 기초적인 자료를 제공할 수 있었다. 인공순환에 의한 저감효과가 크지는 않을 것으로 예측된다. 조사 기간중 H호의 현존 식물플랑크톤량의 $60%{\sim}87%$가 수심 10m 이내에 분포하였고, 녹조강과 남조강이 우점하는 하절기에는 5m 이내에 주로 분포하였다. 취수탑 지점의 수심이 연중 $25{\sim}35m$를 유지하는 H호의 경우 간헐식 폭기장치를 가동하는 기간은 물론 그 외 기간에도 취수구의 심도를 표층 10m 이하로 유지 할 경우 전체 조류 유입량을 60% 이상 저감할 수 있을 것으로 조사되었다.심볼 및 색채 디자인 등의 작업이 수반되어야 하며, 이들을 고려한 인터넷용 GIS기본도를 신규 제작한다. 상습침수지구와 관련된 각종 GIS데이타와 각 기관이 보유하고 있는 공공정보 가운데 공간정보와 연계되어야 하는 자료를 인터넷 GIS를 이용하여 효율적으로 관리하기 위해서는 단계별 구축전략이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 인터넷 GIS를 이용하여 상습침수구역관련 정보를 검색, 처리 및 분석할 수 있는 상습침수 구역 종합정보화 시스템을 구축토록 하였다.N, 항목에서 보 상류가 높게 나타났으나, 철거되지 않은 검전보나 안양대교보에 비해 그 차이가 크지 않은 것으로 나타났다.의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전략은 존재하므로 이러한 전략을 개발 및 활용할 수 있으며, 특히, 한국주

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.302-307
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• 2009

물리적인 조류제어 기술에 해당하는 수류 차단막(이후 차단막)은 유입하천의 수류를 차단 또는 우회시켜 영양염류가 저수지의 유광층으로 공급되는 것을 차단하고 본류 수역으로의 조류 확산을 방지하는 기능이 있어 일본에서는 저수지 녹조제어 대책으로 자주 활용된 바 있다. 그러나 이러한 차단막은 국내 저수지와 같이 홍수시 유입 유속이 크고 수위변동이 심한 환경에서는 설치효과가 검증되지 않아 현장적용에 앞서 수치모의를 통한 효과 검증이 선행되어야 하며, 최적 규모와 위치 선정도 필요하다. 본 연구에서는 수위변동이 심한 국내 저수지 특성을 고려하여 차단막이 수위변화에 따라 상하로 이동할 수 있도록 기존 CE-QUAL-W2(이후W2) 모델의 알고리즘을 수정하고, 대청호에서 다양한 수리 수문조건에서 차단막의 기작과 효과를 예측하기 위해 가뭄년(2001년)과 평수년(2004, 2006년)을 대상으로 각각 모델을 적용하였다. 차단막 설치 예정지점은 소옥천 하류(7 m 깊이)와 댐으로부터 각각 14.9 km, 27.4 km 상류에 위치한 회남대교 아래 지점(10 m 깊이)과 대정리(10 m 깊이)로 가정하고, 모의 시나리오는 차단막을 설치하지 않은 경우(S-1), 소옥천 하류에 단독으로 설치한 경우(S-2), 소옥천과 대정리에 설치한 경우(S-3), 모든 지점에 설치한 경우(S-4)를 비교하였다. 차단막 설치에 따른 수문년 및 계절별 수질개선 효과(S-1에 대한 S-4 농도 저감 비)를 비교한 결과, 대청호에서 녹조문제가 가장 심각했던 2001년 6월$^{\sim}$8월 기간 동안 차단막은 봄-여름에 걸쳐 모든 비교 지점(회남, 댐, 추동, 문의수역)에서 Chl-a 농도를 최저(문의수역) 30%에서 최고(회남수역) 70% 정도 저감하는 효과를나타냈다. 평수년인 2004년과 2006년에는 강우사상에 따라 차단막 설치에 따른 Chl-a의 농도 저감 효과가 지점별로 다르게 나타났으며, 큰 강우사상이 6월, 7월, 8월에 걸쳐 골고루 발생한 2004년에 비해 7월 한 달 동안 집중된 2006년에 설치효과가 크게 나타났다. 수역별로 차단막의 설치효과를 비교해 보면, 유입수의 영향을 직접 받는 회남수역과 추동수역이 댐 앞과 문의수역에 비해 차단막 설치에 따른 Chl-a 농도의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 그러나, 큰 홍수가 유입할 때 차단막 상류부에 집적된 조류의 일부가 수류의 포획(Entrainment) 기작에 의해 저수지 내부로 유입되는 것으로 확인되어 차단막 효과를 극대화하기 위해서는 홍수 전 차단막 상류부에 집적된 조류의 처리대책이 필요할 것으로 판단된다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.30 no.3
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• pp.269-278
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• 2020

In this study, the effects of groundwater artificial recharge through vertical wells in the upper small basin are preliminarily evaluated by using field injection test and a 3-D numerical model. The injection rate per well in a model is set to 20, 37.5, 60, and 75 ㎥/day based on the results of field injection test, groundwater levels, and hydraulic conductivities estimated from particle size analysis, and a numerical model using MODFLOW is conducted for 28 cases, which have diverse injection intervals, in order to estimated the changes of groundwater level and water balance after injection. Groundwater level after injection does not show a linear relationship with the injection rate per well, and the cumulative effect of artificial recharge decreases and the timing of maximum water level rise is shortened as the injection interval becomes longer. In four cases of continuous injection with total injection rate of 1,200 ㎥, it is revealed that the recharge effect is analyzed as 36.5~65.3% of the original injection rate. However, it will be more effective if the artificial recharge system combined with underground barrier is introduced for the longer pumping during a long and severe drought. Additionally, it will be possible to build a stable artificial recharge system by an establishment of efficient scenario from recharge to pumping as well as an optimization of recharge facilities.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.48-48
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• 2011

본 연구에서는 미래 기후변화가 하천 및 호소수질에 미치는 영향을 평가하고자 유역 수문-수질 모의가 가능한 SWAT(Soil and water assessment tool) 모형과 호소수질 모의가 가능한 WASP(Water Quality Simulation Program) 모형을 연계운영하여 충주호를 포함하는 충주댐 유역($6,642.0km^2$)에 적용하였다. 이를 위해 IPCC(Intergovernmental panel on climate change)에서 제공하는 A1B 배출시나리오를 포함하는 MIROC3.2 hires 모형의 결과로부터 충주댐 유역의 총 6개 기상관측소에 대한 과거 30년(1997~2006) 실측자료를 바탕으로 미래 온도와 강수에 대한 편이보정(Bias correction) 및 Change Factor Method로 상세화(Downscaling)하여 미래 기후자료(2020s, 2050s, 2080s)를 생산하였다. 미래 연평균 온도는 기준년도인 2000년에 비해 최대 $+4.8^{\circ}C$(2080s)의 온도증가를 보였으며, 강수량의 경우 여름과 가을 강수량이 다소 감소하였으나 연평균 강수량은 최대 +34.4%(2080s) 증가하는 것으로 전망되었다. 먼저, SWAT 모형을 이용한 기후변화에 따른 댐 유입량은 39.8%(2080s) 증가는 것으로 분석되었으며 유역의 유출특성 변화로 인한 유사량은 지표유출변화에 기인하여 봄과 겨울에 증가하는 경향과 함께 -14.5%(2020s) ~ +27.3%(2080s)의 변화를 보이는 것으로 분석되었다. 영양물질에 대한 오염부하량은 2080s에서 T-N이 증가추세를 보이며 최대 87.3% 까지 증가하는 반면, T-P는 유사량과 유사한 변화패턴을 보이며 최대 48.4%까지 감소하는 것으로 분석되었다. 호소수질 모델링을 위한 충주호의 Segment 구성은 충주댐1 지점에서부터 충주댐4 지점까지 전체 수표면적 $65.7km^2$에 대하여 상층과 하층 총 760개로 구성하였으며, SWAT 모형에 의한 충주호 유입하천 소유역에서의 미래 유출 및 영양물질 자료를 WASP 모형의 초기값으로 입력하여 수체 내의 BOD, Chl-a, T-N, T-P 변화 분석을 실시하였다. 이와 같이 지구 온난화에 의한 기후변화는 강우특성 변화에 따른 가뭄과 홍수 등 극한 기상현상의 발생, 유역 물순환 체계 변화를 야기 시키므로서 수자원 부존량 변화에 영향을 미칠 뿐만 아니라 기온상승에 따른 수온변화, 비점오염물질의 거동에도 변화를 초래하여 하천 및 호소 수질에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다.