• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.2
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• pp.107-119
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• 2020

This study analyzed past drought characteristics based on the observed rainfall data and performed a long-term outlook for future extreme droughts using Representative Concentration Pathways 8.5 (RCP 8.5) climate change scenarios. Standardized Precipitation Index (SPI) used duration of 1, 3, 6, 9 and 12 months, a meteorological drought index, was applied for quantitative drought analysis. A single long-term time series was constructed by combining daily rainfall observation data and RCP scenario. The constructed data was used as SPI input factors for each different duration. For the analysis of meteorological drought observed relatively long-term since 1954 in Korea, 12 rainfall stations were selected and applied 10 general circulation models (GCM) at the same point. In order to analyze drought characteristics according to climate change, trend analysis and clustering were performed. For non-stationary frequency analysis using sampling technique, we adopted the technique DEMC that combines Bayesian-based differential evolution ("DE") and Markov chain Monte Carlo ("MCMC"). A non-stationary drought frequency analysis was used to derive Severity-Duration-Frequency (SDF) curves for the 12 locations. A quantitative outlook for future droughts was carried out by deriving SDF curves with long-term hydrologic data assuming non-stationarity, and by quantitatively identifying potential drought risks. As a result of performing cluster analysis to identify the spatial characteristics, it was analyzed that there is a high risk of drought in the future in Jeonju, Gwangju, Yeosun, Mokpo, and Chupyeongryeong except Jeju corresponding to Zone 1-2, 2, and 3-2. They could be efficiently utilized in future drought management policies.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.172-172
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• 2021

주된 물관리 시설의 신뢰성 있는 운영 계획의 수립을 위하여 충분한 길이의 유입량을 확보하는 것은 중요하나 현실적으로 제한된 관측 자료만 존재한다. 본 연구에서는 충분한 길이의 유입량을 생성하기 위하여 유입량의 모의 방법론을 제안하고자 한다. 제안하는 모형은 크게 3가지의 방법론을 기반으로 한다. 첫 번째는 연 유입량과 월 유입량의 생성단계로 Wavelet 기반으로 Autoregressive-moving-average(ARMA)을 적용할 것이다. 다음으로 일 유입량의 생성에 있어서 과거 관측값을 기반으로 한 Z-Score-based jittering 방법론을 적용할 것이다. 이렇게 각각 생성된 연 유입량, 월 유입량 그리고 일 유입량을 K-Nearest Nedighbors (K-NN) 방법론을 이용하여 최종 유입량을 결정하고자 한다. 생성된 유입량의 유용성을 판단하기 위하여 본 연구에서는 단기와 장기에서의 시계열의 지속성을 허스트 지수와 상관계수를 사용하여 검증할 것이며 이를 과거 관측치와 비교하고자 한다. 또한 각각의 연, 월, 일별의 기준으로 주요 통계치인 평균과 표준편차를 과거 관측 시계열의 통계치와 비교하여 그 유용성을 판단할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.759-764
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• 2004

본 연구는 Deng(1989)이 제시한 Grey 모형을 이용하여 성진강댐의 월유입량을 예측하였고 그 방법을 제시하였다. Grey 모형은 시계열모형이나 다른 모형에 비해 비교적 적은 수의 자료를 이용하고, 간단할 수식으로 구성되어 있는 장점이 있으나, 적은 수의 자료로 인해 입력자료가 가지는 증감의 경향(trend)으로 오차가 발생하기 쉽다. 그러므로 예측오차를 극복하기 위해서 Fuzzy 시스템을 결합한 Fuzzy-Grey 모형을 구성하였고 Fuzzy 시스템에 필요한 매개변수를 추정하기 위해 최적화기법인 유전자 알고리즘(GA; Genetic Algorithm)을 이용하였다. Grey 모형과 결합된 Fuzzy 시스템은 현재의 입력자료가 가지는 패턴과 가장 유사한 패턴의 과거자료를 이용하여 현재의 입력자료의 예측오차를 추론해내는 기능을 가진다. 오차를 추론하기 위해서 과거 월유입량 자료중 현재 입력 자료와 유사한 패턴을 Grey 상관도를 이용하여 검색하고, 보다 높은 유사성을 가지는 패턴을 선별하고자 노름(norm)을 사용하였고, 유전자 알고리즘의 탐색공간을 제한하였다. 이렇게 구성한 Fuzzy-Grey 모형을 이용하여 전국적인 가뭄년도였던 1992년, 1988년, 2001년에 대해 섬진강댐의 월유입량을 예측하였다. 오차는 1982년, 2001년, 1988년 순으로 비슷한 크기의 오차가 발생하였는데 결과를 분석하여 보면, 급격한 월유입량의 변화가 있었던 경우에 오차가 크게 발생하였으나 가뭄년도에 대해 월유입량의 불확실성이 큼에도 불구하고 비교적 월유입량의 추세를 잘 예측한 것으로 판단된다. 본 연구에서 적용한 Fuzzy-Grey 모형은 적은 수의 자료를 이용하여 예측하고 예측결과를 다시 입력자료로 사용하는 업데이트 방식을 사용하기 때문에 예측결과의 오차가 완전하게 보정되지 않으면 다음 결과에 역시 오차를 주게 되어 오차보정이 상당히 중요하다는 것을 알 수 있었다. 오차를 보다 효과적으로 보정하기 위해서는 퍼지제어에 사용되는 퍼지규칙의 수를 늘리고, 유입량에 직접적인 영향을 주는 강우량과 연계한 2변수의 Fuzzy-Grey 모형을 이용한다면 보다 정확한 유입량 예측이 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.369-369
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• 2019

최근 전 세계적 기상이변으로 홍수 가뭄 폭설 혹서 혹한 등의 재해 때문에 많은 사람들이 고통에 시달리고 있다. 기상이변으로 인한 재해는 과거에도 존재하였으며 한민족의 역사와 함께하였다. 온고이지신가 이위사의(溫故而知新可以爲師矣)는 논어의 위정편(爲政編)에 나오는 공자의 말씀이다. '옛 것을 익혀 새것을 알면 남의 스승이 될 수 있다'라는 뜻으로 재난을 연구하는 연구자의 입장에서 보면 반드시 새겨둘 구절이다. 역사 속에서 자연재해는 군주(君主)의 부덕(不德)이나 실정(失政)의 소치(所致)로 여겨지고 나아가서는 왕조나 국운의 쇠퇴와도 관련이 이어지기까지 했다. 이미 과거 자연기록에 있었던 일들이며 이러한 사실은 세계문화유산으로 지정된 "조선왕조실록"을 통해 조선시대의 자연재해 기록을 살펴볼 수 있다. "조선왕조실록"을 보면 경술년 현종 11년(1670년 5월 2일) "가없는 우리백성들이 무슨 죄가 있단 말인가. 아, 허물은 나에게 있는데, 어째서 재앙은 백성에게 내린단 말인가." 1671년 말 경신대기근으로 인한 사망자 수가 100만 명에 이른다고 기록도 있다. 기양의례'란 가뭄, 홍수, 전염병 같은 자연재해만이 아니라 개인의 질병과 불행 등 일상적인 삶의 조건을 위협하는 상황이 닥쳤을 때 이를 소멸하고자 거행하는 대표적인 재난문화의 종류이며 비정기적 의례를 의미한다. 조선시대에 기양의례는 재난대응의 상징적인 의미를 갖고 있다. 현재의 우리나라로 보면 재난안전대책 본부와 비견할 수 있다. 조선시대에는 "기양의례"를 통해 임금을 포함한 조정이 적극적 해결의지를 천명하고 각 고을의 관리와 지방군을 동원하여 수습 복구에 최선을 다했다. 부세를 견감하고 구제곡을 지급하는 등의 진휼정책이 뒤따랐다. 백성들도 오가작통제와 향약을 통해 환난상휼을 실천하였다. 이처럼 조선시대에는 비록 기술적인 부분은 미약했지만 재난대응의 체계만큼은 상당히 앞서있었다. 본 연구에서는 조선시대의 강원도 영동지방 자연재난사례를 조선왕조실록을 통해 조사하고 재난에 대응하기 위한 재난문화를 조사하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.10
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• pp.825-843
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• 2009

To prepare for agricultural droughts, the potential discharge to the water supply of irrigation facilities during drought periods is important. Using the MODSIM (Modified SIMYLD) model, water balance networks that consider irrigation facilities were designed for the Geum River Basin, and the potential discharge to the agricultural water supply of irrigation facilities were evaluated by running the model using data for 36 years (1967-2002). It was found that agricultural water deficiencies occurred during the drought years more than in the other years. The agricultural water deficiencies in 1994, 1995, and 2001, the representative drought years, were 745.8 million m$^3$, 661.1 million m$^3$, and 696.8 million m$^3$, respectively. The average potential discharge to the water supply of the sub-basin was 99.1 % in the cases of municipal and industrial water, and 84.4 % in the case of agricultural water. The potential discharge to the water supply in 1994, 1995, and 2001 were 74.8 %, 79.2 %, and 77.9 %, respectively, which are lower than those of the other years' sub-basin average. In the analysis of the contribution of each irrigation facility, the contributions of pumping stations and diversions were calculated as 32.5 %, and of culverts and wells, 4.0 %. During the drought periods, the pumping stations and diversions contributed to a certain level.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.10
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• pp.691-701
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• 2017

The objective of this study is to evaluate the long-term drought outlook information based on long-term forecast data for the 2015 drought event. In order to estimate the Standardized Precipitation Index (SPI) for different durations (3-, 6-, 9-, 12-months), we used the observation precipitation of 59 Automated Synoptic Observing System (ASOS) sites, forecast and hindcast data of GloSea5. The Receiver Operating Characteristic (ROC) analysis and statistical analysis (Correlation Coefficient, CC; Root Mean Square Error, RMSE) were used to evaluate the utilization of drought outlook information for the forecast lead-times (1~6months). As a result of ROC analysis, ROC scores of SPI(3), SPI(6), SPI(9) and SPI(12) were estimated to be over 0.70 until the 2-, 3-, 4- and 5-months. The CC and RMSE values of SPI(3), SPI(6), SPI(9) and SPI(12) for forecast lead-time were estimated as (0.60, 0.87), (0.72, 0.95), (0.75, 0.95) and (0.77, 0.89) until the 2-, 4-, 5- and 6-months respectively.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.22 no.3
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• pp.107-119
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• 2019

As the development of ICT and integration technology, many changes and innovations in agriculture field are implemented. The agricultural sector has shifted from a traditional industry to a new industrial form called the 6th industry combined with various advanced technologies such as ICT and IT. Various approaches have been attempted to analyze and predict crops based on spatial information. In particular, a variety of research has been carried out recently for crop cultivation and smart farms using drones. The goal of this study was to establish an agricultural drought monitoring system using drones to produce scientific and objective indicators of drought. A soil moisture sensor was installed in the drought area and checked the actual soil moisture. The soil moisture data was used by the reference value to compare and analyze the temperature and NDVI established by drones. The soil temperature by the drone thermal image sensor and the NDVI by the drone hyperspectral was analyzed the correlation between crop condition and soil moisture in study area. To verify this, the actual soil moisture was calculated using the soil moisture measurement sensor installed in the target area and compared with the drone performance. This study using drone drought monitoring system may enhance to promote the crop data and to save time and economy.

• 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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• 2019.05a
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• pp.2-2
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• 2019

네팔의 경우 상하수도를 비롯한 기본적인 위생시설이 크게 미비하며 수도인 카트만두조차 수십 년 된 노후관로가 상수관으로 이용되고 있다. 또한, 하수처리 시설이 사실상 전무하며, 지하수를 주요 수원으로 활용하는 대다수 지역은 식수의 오염에 따른 수인성 전염병에 취약한 실정이다. 따라서 네팔에서는 깨끗한 물과 안정적인 수도공급, 하수처리 시설의 확보가 무엇보다 중요한 과제이며, 이에 스마트워터그리드 기술의 도입을 통한 수질개선, 안정적인 수도공급방안이 요구되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 개발된 스마트워터그리드 기술을 네팔 소도시에 적용하기 위한 방법론을 제안하였다. 네팔 소도시의 수자원 및 상수도 시설을 답사하여 문제점을 파악하고, 시설 및 운영현황을 분석하였다. 현장조사 자료를 기반으로 스마트워터그리드 기술의 적용 방향과 단기 및 중장기 계획을 제시하였다. 또한, 네팔 소도시 중 하나인 Beni시를 시범지역으로 하여 과거 30년 동안 월 강수량 기반의 가뭄지수를 분석하고, EPANET을 통하여 상수관망해석을 실시였다. 연구 결과, 가뭄의 발생횟수가 점차 빈번해지는 것으로 나타났으며, 상수관망 해석 시 대부분의 수요절점 내 수압이 설계기준보다 낮은 것으로 모의되었고, 향후 관 노후화를 고려한 절점 수압의 확보와 수질개선 방안이 제시될 필요가 있는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.127-127
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• 2019

농어촌 공사 주관 3,000여개가 넘는 농업 저수지가 있지만, 대부분의 저수지 공급량은 수문관리원에 의해 관행적 방법에 의해 관리되고 있다. 수문상황은 악화되고, 농업용수의 관개목적 외에 다목적용수로 고려됨에 따라 효율적인 농업용수의 사용은 필수적이게 되었다. 효율적인 농업용수 관리를 위해서는 정량적 자료가 필수적이나 현재로서는 관행적 방법으로 관리가 되기에 공급량 자료를 갖고 있는 저수지는 극히 드문 실정이다. 따라서 일반적으로 농업용수의 공급량은 필요수량에 근거하여 추정하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법으로 추정된 공급량과 실제 공급량에서는 많은 차이가 있어 농업용수의 정략적인 관리에 어려움이 되고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하고자 데이터에 기반하여 관행을 반영한 공급량을 추정하고자 하였다. 농업용수 공급량은 물수지식에 기반한 순별 강수량-공급량 회귀식을 구축하여 추정하였다. 선형계수를 도입하여 유입량을 불확실성을 고려하였으며, 가뭄년도의 평년관행과는 다른 가뭄년도의 물공급 관행을 반영할 수 있도록 평년 공급량에 공급량 보정계수를 적용하는 방법을 제시하였다. 모형의 검증을 위해 충청남도 홍성군에 위치한 대사, 공리 저수지와 경기도 안성시에 위치한 만수 저수지를 선정하였으며, 대사, 공리저수지의 인근 기상청인 서산과 만수저수지의 인근 기상청인 이천 기상청에서 기상관측 자료를 수집하였다. 과거 15년간(2002년~2016년)의 관측저수율과 공급량모의를 활용한 모의 저수율 추적을 통해 비교해보았다.