• 한국해양학회지:바다
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• 제8권3호
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• pp.251-261
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• 2003

곰소만 조간대의 상층 해수 중 질소 성분들(TN, PON, DON, DIN)의 시공간적인 분포와 이런 분포를 결정하는 환경조건인 담수의 유입 (조차, 염분), 생물활동(chlorophyll-$\alpha$, TP, DIP, 규산염 ) 및 저층 퇴적물의 재부유 현상(SPM)과의 상대적인 관련성을 찾아보았다. TN의 연평균 농도는 39.05 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$(31.03~42.93$\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$)의 분포였고, 4차례의 조사기간 중 담수의 유입이 있었던 9월이 가장 높았으나, 통계적으로 유의한 차이(P<0.05)는 없었다. 유기질소(DON과 PON)가 4월 75%, 8월 95%, 9월 73%, 11월 75%를 차지하여, 적어도 73%이상을 점하고 있으며, 이 성분들은 조사시기별로 조차, 풍속, 강우량 등의 변화가 다양한 조건 하에서도 PON의 경우 13.16~20.04 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$, DON의 경우 11.30~16.38$\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$의 좁은 범위 내에서 일정한 농도를 유지하고 있었다. DON과 DIN으로 이루어진 용존태와 PON인 입자태가 차지하는 조성 순서는 강우의 효과가 집중된 9월에만 PON>DON>DIN의 순서인데 반해, 연중 DON>PON>DIN의 순으로 나타났다. 8월의 높은 수온과 활발한 생물활동으로 수중 DON이 가장 높게 나타났으며(53%), 9월은 강우의 효과로 PON이 가장 높게 나타났다(47%).또한 용존태 질소(DON과 DIN)는 연중 53~65%를 차지하였다. 조사시기별 질소의 농도 변화는 주로 DIN에 의하여 결정되었다. DIN은 8월에 매우 낮고 1.33~1.62 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$), 9월에는 높은 농도(8.38~14.65 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$)를 나타내었다. 이는 2000년 8월 장기간 계속된 높은 수온과 가뭄 그리고 식물플랑크톤에 의하여 수중 DIN이 소모된 결과로 보이며, 9월은 조사시기 직전에 내린 집중호우로 담수가 대량으로 유입된 결과로 생각된다. 질산염이 DM의 주형태였으며, 연평균 농도는 8.16 $\mu\textrm{m}$ol 1$^{-1}$이며, 담수가 주공급원이었다. 다른 환경 조건들과 상관관계에서 오직 4월 조사시기 중 chlorophyll-$\alpha$ 농도와 DIN(특히 질산염)과 음의 상관관계 (-0.64, p<0.01), 인산염과 규산염과도 음의 상관관계(-0.46, -0.55, p<0.01)를 보였다. 그러나 다른 조사 시기에는 이러한 관계성이 나타나지 않았다. 조사 시기별로 Si(OH)$_4$/DIN/DIP의 농도비를 비교한 결과, 규산염은 연중 식물플랑크톤의 성장에 충분한 농도가 존재한 반면, DIN은 8월에 DIP농도와 비교할 때 필요량의 31%에 불과하여 제한요소로 작용할 수 있음을 나타내었다 따라서 곰소만 조간대 상층 해수 중에 존재하는 BIN의 시공간적인 분포는 조사시기에 따라 다르지만 공통적으로 가장 중요한 조건은 조차와 강우량이었으며, 생물활동도 다소 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1425-1432
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• 2013

본 연구에서는 폭함수(width function)에 기초한 단위도법(WFIUH)을 이용하는 수문곡선 산정방법에 대하여 소개하고 실제 유역(청미천)에 적용하여 그 적용성을 검토하였다. 기존 집중형 모형과 비교하여 WFIUH는 매개변수를 물리적으로 결정할 수 있는 특징이 있으며 준분포형 모형으로 유역특성 및 강우의 시공간적 변동성을 수문곡선 산정에 반영할 수 있는 장점이 있다. 공간적으로 균등한 강우를 가정하여 청미천 유역에 적용한 결과 관측치와 잘 일치하는 것을 알 수 있었으며 범용 모형인 HEC-1와 비교하여 유사한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 또한 이동강우에 대한 간단한 검토사례를 통해 WFIUH를 이용하여 강우이동이 수문곡선의 모양과 첨두유량에 미치는 영향을 평가할 수 있는 것을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.21-33
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• 2019

본 연구에서는 비슬산 이중편파 Radar 자료와, GPM 위성자료 및 21개 (Korea Meteorological Administration, KMA) 지상강우자료를 활용하여 분포형 강우-유출 모형(KIneMatic wave STOrm Runoff Model2, KIMSTORM2)을 이용해 남강댐 유역($2,293km^2$)을 대상으로 유출해석을 수행하였다. 모형의 유출 해석은 2016년 10월 5일 02:00~09:00 총 8시간 동안 최대강우강도 33 mm/hr, 유역평균 총 강우량 82 mm이 발생한 태풍 차바(CHABA)를 대상으로 하였으며, Radar 및 GPM 자료와 조건부합성(Conditional Merging, CM) 기법을 적용한 Radar (CM-corrected Radar) 및 GPM (CM-corrected GPM) 자료를 각각 활용하여 결과를 비교하였다. 이 때, 공간 강우자료에 유출 검보정은 남강댐 유역 내 3개의 수위관측 지점(산청, 창촌, 남강댐)을 대상으로 실시하였으며, 모형의 매개변수 초기토양수분함량, 지표와 하천의 Manning 조도계수를 이용하여 검보정하였다. 유출 결과는 결정계수(Determination coefficient, $R^2$), Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE) 및 유출용적지수(Volume Conservation Index, VCI)를 산정하였다. 그 결과 CM-corrected Radar, GPM 자료가 평균 $R^2$는 0.96, NSE의 경우 0.96, 유출용적지수(VCI)는 1.03으로 가장 우수한 결과를 나타내었다. 최종적으로 CM 기법을 이용한 보정된 공간분포자료는 기존의 자료에 비해 시공간적으로 정확한 홍수 예측에 사용 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권7호
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• pp.517-526
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• 2005

현재 우리나라에서 주로 사용되는 지하수 함양량 추정방법은 지하수 감수곡선에 의한 기저유출분리법과 관측공의 자료를 이용한 지하수위 변동법으로 대별된다. 기저유출분리법은 연단위기반의 집중형 개념의 접근법을 사용하며, 지하수위변동곡선해석법은 유역단위의 물수지 개념보다는 국지적인 지하수 관측정의 변화에 주로 의존하고 있다. 한편 지하수 함양량은 기후조건, 토지이용, 관개와 수리지질학적 비균질성에 의해 현저한 시공간적 변동성을 나타내고 있어서 위의 두 가지 방법으로는 이같은 특성을 고려하는데 여러 가지 한계를 보인다. 이에 본 연구에서는 준분포형 강우-유출모형인 SWAT모형을 이용하여 공간적변동성을 고려한 일단위 함양량 산정기법을 제시하였다. 이 방법을 이용하면 기존의 유역 대표 함양량 대신 각 소유역의 비균질한 특성을 반영한 함양량의 분포를 산정할 수 있다. 산정된 일단위 함양량은 기후조건 토지이용 및 수리지질학적 비균질성과 토양층에서의 지체등 물리적인 거동까지 반영된 것이어서 기존의 간접적 추정방식에 의한 연단위 함양률을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.291-295
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• 2007

강수진단모형을 이용하여 저수지 이수운영을 위한 실시간 유량예측기법을 개발하였다. 강수진단모형은 현재 기상청 현업에서 수행중인 강우수치예보를 기반으로 상세 지역의 지형 효과에 의한 강수를 예측하는 정량강수예측모형(QPM; Quantitative Precipitation Model)으로서 부경대학교 환경대기과학과에서 개발된 모형이다. QPM은 중규모 예측 모형으로부터 계산된 수평 바람, 고도, 기온, 강우 강도, 그리고 상대습도 등의 예측 자료를 이용하고, 소규모 상세지형 효과를 고려함으로써 중규모 예측 모형에서 생산된 강수량 예측 값을 상세 지역의 지형을 고려한 강수량 예측 값으로 재구성하여 결과적으로 3km 간격의 상세지역 강우산출과 지형에 따른 강수량의 분포 파악이 용이할 뿐만 아니라 계산 효율성을 개선된 모형이다. QPM 검증을 위하여 기상학적 평가와 수문학적 평가를 수행하였다. 호우 사례별 일강수량의 시공간 분포로 부터, QPM을 활용한 시스템에 의한 예측결과가 원시자료 RDAPS 보다 고해상도의 예측 및 지형효과의 반영도가 높았으며, AWS의 관측자료와 비교하여 보다 높은 예측성을 보여 주었다. 대상기간인 2006년 1월 1일부터 6월 20일까지 관측강우는 총 391.5mm 였으며 RQPM은 실적강우에 비하여 119.5mm 정도 과소산정하고 있으나 분위사상과정을 거치게 되면 351.7mm로서 실적강우에 불과 10.2% 못미치고 있다. 이는 고무적인 결과로 볼 수 있으며 현업에서의 활용성이 기대되는 수준이라 볼 수 있다. 강우-유출모의를 위한 QPM신뢰도를 높이기 위하여 분위사상법(Quantile Mapping)을 이용하여 QPM모의에 존재할 수 있는 계통오차에 대한 추가적인 보정을 수행하였다. 수문학적 평가를 위하여는 장기연속유출모형인 SSARR모형을 기반으로 개발된 RRFS(Rainfall-Runoff Forecast System)을 이용하여 2006년 1월${\sim}$9월까지의 용담댐 유입량에 대하여 모의예측결과와 관측유입량 비교를 통한 검증을 수행하였다. 위 기간중 예측유입량의 RMSE(Root Mean Squared Error), COE(Sutcliffe Coefficient of Efficiency), MAE(Mean Absolute Error), $R^2$값은 각각 7.50, 0.68, 2.59, 0.69 값을 보이고 있다. 본 연구에서는 QPM에 의한 예측성의 향상 및 구축된 시스템에 의한 일강수량의 장기예측 가능성을 확인하였고, 향후 시스템을 현업에 활용하기 위해서 생산된 예측자료의 보다 장기적인 검증을 통한 시스템의 안정화가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_3호
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• pp.1405-1423
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• 2021

강우 현상은 물 순환과 에너지 순환의 주요 요소 중 하나이며 강우량 추정은 수자원 확보와 수재해 예측 및 피해 감축에 매우 중요한 역할을 한다. 위성 기반 강우량 추정은 시공간적으로 고해상도인 자료를 통하여 넓은 지역을 연속적으로 감시할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 Himawari-8 Advanced Himawari Imager(AHI) 수증기 채널(6.7 ㎛), 적외 채널(10.8 ㎛)과 기상 레이더 Column Max (CMAX) 합성장을 이용하여 기계학습 기반 정량적 강우량 추정 모델을 개발하였다. 기계학습 기법으로는 랜덤 포레스트(Random Forest, RF)를 사용하였으며 기상 레이더 반사도(dBZ)와 Z-R식으로 변환한 강우강도(mm/hr)를 타겟으로 하는 모델을 구축하여 비교하였다. 레이더 강우강도를 통해 검증하였을 때 임계성공지수(Critical Success Index, CSI)는 0.34, Mean-Absolute-Error (MAE) 4.82 mm/hr였다. GeoKompsat-2(GK-2A) 강우강도 산출물, Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information Using Artificial Neural Networks (PERSIANN)-Cloud Classification System (CCS) 산출물과 비교하였을 때 강우 유무 분류에서 CSI 21.73%, 10.81%, 강우강도 정량적 평가에서 MAE 31.33%, 23.49% 높은 성능을 보였다. 강우량 산출물을 지도화 한 결과, 실제 강우강도 분포와 유사한 분포를 모의하여 기존 산출물 대비 높은 정확도의 강우량을 추정했다.

• 한국농림기상학회지
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• 제15권3호
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• pp.161-170
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• 2013

이 논문에서는 산지사면에서 나타나는 수문과정의 이해를 증진하기 위해서 관측된 토양수분의 분포와 거동을 수치지형분석을 통한 지형요소와의 상관관계를 연구하였다. 계절에 따른 강우 및 토양구조의 차이가 영향을 주는 사면 깊이 별 토양수분의 변동을 상관성 분석을 통해 도출하였다. 경기도 파주시 설마천 유역에 위치하고 있는 사면에서 봄, 여름, 가을 등 각 3계절을 대상으로 4월, 7월, 10월 기간의 토양수분 시계열 관측 자료를 사용하여, 지표면과 기반암의 표고 모형을 사용하여 다방향 흐름 알고리즘과 경사도, 곡률 등 18개 요소와의 상관관계를 분석하였다. 도출된 지형과 토양수분의 상관관계는 계절별로 강우의 양상과 토양 깊이에 따라 상이한 양상을 보여 주고 있다. 이러한 상관관계를 통해 사면에서 토양수분의 분포 및 흐름선을 예측하여 공간적인 분석을 도모하고, 토양수분의 거동을 가장 적합하게 모사하는 모형과 지형요소를 평가하고 도출할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.631-641
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• 2004

본 연구는 개념적 준분포형 모형인 SLURP 모형의 소양강댐유역의 적용가능성에 대해 다루었다. SLURP모형은 강우의 시공간적 변화를 반영하여 강우-유출을 해석하여 관개계획 및 수자원 관리 효과를 판단할 수 있는 준분포형 모형이다. DEM으로부터 지형분석프로그램인 TOPAZ/SLURPAZ와 연계하여 빠르고 쉽게 지형매개변수와 지형자료를 획득할 수 있다. NOAA/AVHRR 위성영상을 이용하여 월별 NDVI를 산출하였으며, 대상유역 주변의 5개의 기상 관측소를 통해 일별 수문기상자료(이슬점, 일사량, 최대ㆍ최소 대기 기온, 상대습도 등)을 얻었다. DEM NDVI, 수문기상자료를 이용하여 1998년부터 2001년까지 4 개년도의 일별유출량을 모의하였다. 매개변수 최적화를 위하여 민감도 분석 및 SCE-UA 방법을 사용하였으며 대상기간의 Nash-Sutcliffe의 모형효율과 WMO 통계량을 통해 소양강댐 유역의 SLURP모형의 적용성을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.31-41
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• 2004

국내산지사면의 토양수분 시공간적 분포상황을 파악하기 위한 토양수분 측정법이 개발되었다. 대상유역을 정밀측정하여 수치고도모형을 구성한 다음 흐름분배 알고리즘을 적용하고 공간적 변화의 대표성을 최대화하기 위한 측정체계를 구축하였다. 토양수분이 강우-유출형성과정에 기여하는 기작을 표현하는 유도과정도 전개되었다. 측정은 설마천 유역의 법륜사 우측사면에서 수행되었다. 다중 측정망의 운영을 통하여 시공간적으로 변화하는 토양수분 자료를 획득하였다. 습한 조건에서 토양수분이 토양수분 추정 알고리즘과 비교적 높은 상관도를 보여주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.775-784
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• 2023

홍수관리 측면에선 시공간 관점의 정량적인 강우·유출 해석과 단기간 내 집중되는 강우사상에 대한 유출 해석이 필요하다. 강우-유출 모형은 종류와 입력자료에 따라 모의·해석 결과가 달라진다. 특히 강우자료는 중요한 요소이기 때문에 면적 강우량 산정 기법이 매우 중요하다. 본 연 구는 산악지형에 위치한 삼척오십천 유역의 면적 강우량을 산술평균법, 티센 가중법 그리고 등우선법을 이용하여 산정하였으며, 분포형 모형인 S-RAT과 집중형 모형인 HEC-HMS에 적용하여 각 강우 유출 결과를 비교했다. 시간 전이성 검토 결과 분포형 모형과 등우선법 조합이 MAE 64.62 m³/s, RMSE 82.47 m³/s로 통계 성능이 가장 우수하였고, R² 와 NSE도 각각 0.9383, 0.8547로 높게 나왔다. 본 연구는 관측 유량과 모의 유량의 첨두홍수량 발생 시간이 1시간 이내이므로 적절하게 분석되었다고 판단된다. 따라서 연구 결과는 향후 빈도 해석에 활용할 수 있으며, 이를 토대로 경사가 급한 산악지형의 유역에 첨두홍수량 및 첨두홍수 발생 시간 모의 정확도를 개선할 수 있을 것으로 사료된다.