• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.33 no.5_2
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• pp.699-708
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• 2017

The present study was to develop an approach for predicting soybean yield using a crop growth simulation model at the regional level where the detailed and site-specific information on cultivation management practices is not easily accessible for model input. CROPGRO-Soybean model included in Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT) was employed for this study, and Illinois which is a major soybean production region of USA was selected as a study region. As a first step to predict soybean yield of Illinois using CROPGRO-Soybean model, genetic coefficients representative for each soybean maturity group (MG I~VI) were estimated through sowing date experiments using domestic and foreign cultivars with diverse maturity in Seoul National University Farm ($37.27^{\circ}N$, $126.99^{\circ}E$) for two years. The model using the representative genetic coefficients simulated the developmental stages of cultivars within each maturity group fairly well. Soybean yields for the grids of $10km{\times}10km$ in Illinois state were simulated from 2,000 to 2,011 with weather data under 18 simulation conditions including the combinations of three maturity groups, three seeding dates and two irrigation regimes. Planting dates and maturity groups were assigned differently to the three sub-regions divided longitudinally. The yearly state yields that were estimated by averaging all the grid yields simulated under non-irrigated and fully-Irrigated conditions showed a big difference from the statistical yields and did not explain the annual trend of yield increase due to the improved cultivation technologies. Using the grain yield data of 9 agricultural districts in Illinois observed and estimated from the simulated grid yield under 18 simulation conditions, a multiple regression model was constructed to estimate soybean yield at agricultural district level. In this model a year variable was also added to reflect the yearly yield trend. This model explained the yearly and district yield variation fairly well with a determination coefficients of $R^2=0.61$ (n = 108). Yearly state yields which were calculated by weighting the model-estimated yearly average agricultural district yield by the cultivation area of each agricultural district showed very close correspondence ($R^2=0.80$) to the yearly statistical state yields. Furthermore, the model predicted state yield fairly well in 2012 in which data were not used for the model construction and severe yield reduction was recorded due to drought.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.220-220
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• 2011

관개배수를 수행하는 농업용 수리시설물은 소규모이고 개소수가 많아 효율적으로 관리하기가 어려우며, 넓은 지역에 분포하고 있어 시설 현황의 파악조차 쉽지 않다. 농업용 수리시설물은 점검자가 관리항목을 종이 조사표에 수기로 작성하여 시설상태를 점검하고 있기 때문에 자료의 누락 및 오류, 전산화를 위한 재입력 과정 등에 있어서 어려움이 발생할 수 있다. 이러한 시설물을 효과적으로 관리하기 위해서는 정보망을 구성하여 원격으로 관리하거나, 직접 시설물을 돌아보며 관리해야 한다. 전자의 경우에는 비용이 많이 들기 때문에 적은 수의 관리지점을 제어하는 데는 유리하나, 농업용 수리시설물과 같이 개체수가 많을 경우에는 적용이 어렵다는 단점이 있다. 본 연구에서는 농업용 수리시설 점검 및 관리의 편의성, 효율성을 제고하기 위하여 농업용 수리시설물에 대하여 점검표준코드를 설계하였으며, WSN (Wireless Sensor Network) 기반의 점검기술 (RFID 및 QR코드)을 개발, 현장 적용을 통하여 활용성을 평가하였다. WSN 기술을 바탕으로 빠르고 정확하게 시설물을 인식할 수 있으며, 식별한 시설물의 정보를 바탕으로 현장에서 시설물에 대한 적절한 대응이 가능하도록 설계하였다. 개발한 기술은 대한민국 이동 지구의 시설물을 관리하는 데 직접 이용함으로써 평가하였다. 본 연구는 기존 농업용 수리시설물 점검의 비효율성을 개선하고 시설물 안전 평가 및 현장 이력 관리 등 현장 업무 효율 향상을 통해 농업용 수리시설 관리 및 농업용수 관리에 기여하는 바가 클 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.372-376
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• 2010

기후변화에 의한 각 분야의 영향예측과 평가가 전 세계적으로 진행되고 있으며, 이 결과가 국제기관들에 의해 종합 정리되어 발표되고 있다. 또한 이를 토대로 범 지구차원, 국가차원의 대응방안에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 우리나라는 아시아 몬순 기후 지역으로 년 평균 강수량이 1,270mm 정도로 세계 평균의 1.3배 정도로 비교적 많은 편이나 1인당 강수 총량은 세계평균의 1/11로서 물부족 국가에 속하고 있다. 년간 강수량의 분포는 계절적, 지역적으로 큰 차이를 보여 다우기인 6월에서 9월까지의 강수량이 2/3을 차지하며 그 후 이듬해 3월 까지의 강수량이 전체의 1/5에 불과해 여름에는 집중호우로 인한 홍수가 빈발하며, 겨울과 봄에는 물 부족이 발생하게 된다. 또한 기후변화로 인한 강수량과 기온은 지역적으로 차이는 있으나 계속적으로 증가하는 것으로 분석됨에 따라 기후변화에 따른 농업수자원은 더욱 취약해 질 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 농업용저수지에 대한 필요저수량을 예측하였다. 그 결과 2020s, 2050s, 2080s 및 각 지역별로 많은 차이가 났다. MM5의 경우 13.1%~37.4%, CF방법에서는 -7.3%~36.2%, LARS-WG방법에서는 -33.1%~37.8%로 지역별 및 년도별로 남거나 부족한 것으로 나타났다. 이는 미래에 내리는 강우가 관개기에 얼마나 큰 영향을 미치느냐에 따라 크게 달라지는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.227-227
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• 2017

"농업 농촌 및 식품산업기본법" 제47조의 2 신설로 기후변화가 농업 농촌에 미치는 영향, 취약성을 5년마다 조사 평가 공표하고 실태조사를 실시하기 위한 법적 근거가 2014년 5월 마련되었다. 지구 온난화 등 기후변화가 농업 농촌에 미치는 영향을 심층적으로 조사 및 분석하여 기후변화에 선제적으로 대응해야 한다. 국가 수자원 총 이용량의 48%가 농업용수로 이용되고 있다. 논면적(964천ha) 수리안전답은 575천ha에 불과하고, 19.4%(187천ha)는 별도 용수공급시설이 없어 자연강우에 의존하고 있으며, 용수공급시설을 갖춘 관개전은 140천ha로 전국 밭면적의 18.5% 수준('15.7월 행정조사)에 그쳐 논에 비해 열악한 수준이다. 기후변화에 대응하여 농업용수의 안정적 공급을 위해 기후변화에 따른 농업용수의 영향분석 및 취약성 평가를 위한 지표 개발이 시급한 실정이다. IPCC에 따르면 기후변화의 영향과 심각성은 수자원, 생태계, 산림, 보건, 농업 및 사회기반시설 등 다양한 분야에서 관측 혹은 전망되고 있는데 특히 가장 취약한 부분은 강수패턴의 변화로 인한 영향이다. 강수패턴의 변화 의미는 강수 공간, 기간 및 강도의 변화를 의미하는 것으로 강수에 민감한 농업분야가 기후에 가장 먼저 영향을 받는다. 본 연구에서는 기후변화 관점에서 강수의 패턴 변화(공간, 강도, 기간)를 분석하여 농업용수에 미치는 영향을 평가하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.183-183
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• 2019

최근 지구온난화에 따른 기후변화로 폭염, 가뭄, 홍수 등 기상 재해의 발생빈도가 상승하고 있으며, 강우 집중도와 변동성이 증가함에 따라 2010년 이후 2014년을 제외한 현재까지 지속적인 농업가뭄의 발생으로 연속적인 가뭄 피해를 겪고 있다. 근대적 수리시설의 발달과 선제적 가뭄대책 등으로 가뭄대응력은 향상되어 피해 수준은 과거에 비해 상대적으로 적은 편이나 정량적인 가뭄피해 평가의 기준이나 피해 평가 사례가 미흡하다. 일반적으로 기상학적 가뭄은 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 활용하고 있으며, 농업적 가뭄은 농촌수자원의 주요한 용수공급시설인 농업용 저수지의 용수공급능력과 관개지역의 필요수량을 평가하여 시기별로 부족 수량을 산정하고 가뭄강도를 정량화함으로써 농업가뭄 상황을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄 지수인 SPI와 농업용 저수지의 용수공급능력, 농업적 가뭄 피해 지역의 관련 자료 등을 수집하여 농업 가뭄의 직접 피해를 중심으로 기상학적 가뭄 정도에 따른 농업적 가뭄 피해에 대한 상관성을 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.364-364
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• 2018

가뭄은 세계적으로 농업, 경제, 사회적 영향을 초래할 수 있는 가장 파괴적인 자연 재해 중 하나이다. 지구 온난화로 인하여 기온이 상승하고 증발산량의 증가와 강수량의 변화로 가뭄의 빈도와 정도가 더욱 심각하고 발생지역이 널리 확산 될 것으로 예상된다. 이러한 가뭄지역의 피해를 최소화하기 위해 다양한 가뭄지수가 개발되어 가뭄의 심도를 정량화 하려는 연구가 이루어지고 있다. 그러나 기존의 가뭄지수의 대부분은 생태계 반응보다는 환경적 조건에서 파생 된 가뭄에 초점을 두고 있다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 정규화 된 생태계 가뭄 지수 (NEDI)라는 새로운 접근법을 사용하였다. 따라서 우리나라를 대상으로 새로운 가뭄지수인 NEDI를 사용하여 기존에 사용되던 SPI (Standardized Precipitation Index), PDSI(Palmer Drought Severity Index)와 비교하며 기후변화로 인하여 미래에 나타날 수 있는 가뭄의 통계적 특성을 분석하였다. NEDI에서 채택 된 정규화 기능은 다른 지역, 계절 및 식생 유형에 따라 가뭄 심각성을 비교하는 것이 가능하다. 새로운 가뭄 지수는 관개 및 물 분배 관리 관행에 유용한 도구를 제공하여 가뭄 상황이 만연해지면서 수자원 보존 노력을 향상시킬 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.437-437
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• 2012

현재 우리나라에는 63,000개가 넘는 농업수리시설 구조물이 있으며, 그 중 70%가 넘는 시설물이 저수지이다. 이러한 저수지의 주 목적은 갈수시 안정적인 관개용수 공급과 하류의 생활용수를 공급함에 있다. 특히, 농업용 저수지의 경우에는 농번기에 물을 충족하게 공급함과 동시에 생활용수 및 유지용수의 공급이 동시에 이루어 질 수 있도록 고려하여야 하는 특수성을 가지고 있다. 그러나, 20세기 후반부터 우리나라에는 기후변화에 따른 전 지구적인 온난화 추세를 상회하는 경향을 보이고 있고, 강수량 및 집중호우의 증가추세도 보고되고 있다. 기온과 강수량이 과거와 다른 변화를 보임에 따라 물 공급의 안정성을 확보하기 위해 저수지를 통한 수자원 확보가 이루어지고 있으나, 용수공급능력이 어떻게 변화할 것인지에 대한 정량적 정보가 부족한 상태이다. 또한, 논벼의 생육에 있어 저수지의 적절한 용수공급은 필수적이기 때문에 저수지의 효율적 운영이 필요한 시점이다. 따라서 농업용수에 대한 기후변화의 영향을 이해하고 안정적이고 지속가능한 작물생산에 부정적인 역할을 최소화하기 위한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 1981년부터 2100년까지 기후변화에 따른 농업용 저수지의 용수공급능력을 평가하고자 하였다. 본 연구를 위하여 각 도별 대표 저수지를 한발빈도 10년을 기준으로, 그 이상인 저수지와 그 미만인 저수지로 각각 선정하였다. 다음으로 미래 기상자료는 IPCC 5차 보고서에서 제시할 RCP(Representative Concentration Pathways) 기반의 GCM/RCM 자료를 기상청으로부터 제공받아 활용하였다. 이 기상자료를 이용하여 물수지방법으로 현재저수량을 산정하고, 기준저수량을 현재저수량 중 하위 10% 저수량으로 가정하여 기준저수량에 미치지 못하는 기간과 저수량을 도출하였다. 산정된 자료를 활용하여 한발빈도별 농업용 저수지의 용수공급능력 불능을 파악하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.461-461
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• 2018

우리나라를 포함하여 전 세계적으로 기후변화로 기인하는 기상변동성 증가 등의 원인으로 물, 식량, 에너지의 시공간적 불균형이 발생할 것으로 전망되고 있다. 특히 미국 캘리포니아 2012-2015 대가뭄, 우리나라의 2013-2015 대가뭄 등 물부족의 위험 가능성이 증폭됨에 따라, 이와 관련된 에너지와 식량 등의 연계자원들도 기존의 방법과 같이 관리되고 활용하는 것에 한계점이 도달하고 있다. 기후변화와 같이 기상학적 스트레스 증가와 더불어, 국제적으로 인구증가 및 도시화가 확대될 것으로 전망되며, 한국, 미국, 중국, 인도 등에서 물안보에 대한 우려가 현실로 다가오고 있으며, 세계경제포럼(world economic forum)의 "전 지구적 위험도 인지 조사"에서도 물, 식량, 에너지 위기에 대한 심각성을 강조하고 있다. 물, 식량 그리고 에너지는 서로 밀접한 연관성을 가지고 있으며, 개별 분야에서의 문제는 그 자체의 위기로 그치지 않고 다른 타 분야의 위험도를 증폭시키는 원인으로 작용하게 된다. 과거와 다르게 교통, 물류 등의 발달로 물, 식량 및 에너지의 국가간 의존도가 더욱 증가하는 방향으로 전개되고 있으며, 세 가지 자원의 연계성 강화는 결국 상호위기를 선제적으로 대응할 수 있는 방법으로 전망된다. 따라서 물안보 및 물복지 실현을 위한 물과 에너지의 저비용, 고효율의 최적화 방안은 상당히 중요한 요인이 될 수 있다. 이를 위해 본 논문에서는 자원간 Trade-off, 평가 등 에너지소비를 줄이고 에너지 효율성을 증가하며 에너지 절약형 기술에 개발에 중점을 두는 방안을 찾아야 한다. 또한 원예시설 및 관개 기술의 개선에 따른 물과 에너지 소비량 비교 분석, 시설원예 산업의 에너지 생산성 및 절약형 기술 등 에너지-물-식량 분야의 상호연결을 정량화하고 최적화하는 방안들을 지속적으로 모색해야 할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.53-53
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• 2019

최근 지구온난화로 인한 기상 이변의 이유로 우리나라뿐만 아니라 세계 여러 국가에서 홍수 및 가뭄이 빈번하게 발생하고 있다. 특히 우리나라에서는 게릴라성 호우가 빈번히 발생하여 저지대 및 많은 지역에서 홍수가 발생하고 있으며, 연평균 총 강우량은 매년 비슷하나 게릴라성 호우와 같은 폭우의 빈도가 증가되고 있어 상대적으로 과거에 비해 가뭄의 발생기간도 길어지는 실정이다. 다시 말하면 게릴라성 호우와 같은 폭우는 잦아졌지만 강수량 자체는 감소하는 추세이다. 이는 홍수와 가뭄의 위험이 더 커졌다는 것을 의미한다. 이에 우리지역의 전체 물 이용 및 관리의 효율화가 필수적이며, 물 이용량의 약 50%를 차지하는 농업용수의 효율적 이용 및 관리가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 관개기에 필요한 물이 얼마나 사용이 되는지에 대한 작물의 생육시기별 필요수량을 산정하고, 산정된 필요수량의 갈수빈도분석을 실시하고자 한다. 갈수빈도분석을 통해 재현기간에 따른 작물의 순별 필요수량 따라 저류조에 유입되는 빗물의 양으로 얼마만큼 해결이 되는지 확인하여 빗물의 사용량을 산정하여 저류조의 적정 용량을 검토하고자 한다. 작물계수를 이용하여 작물별 필요수량은 HOMWRS　프로그램을 이용하여 산정하며, 작물별 생육시기에 따른 필요수량에 대한 갈수빈도분석은 수문 통계 분석과 적합도 검정을 통하여 GUM, PT3, GEV, GLO, GPA 및 GNO분포를 대상으로 적정 분포를 선정한다. 선정된 분포형을 통해 재배작물별 생육시기에 따른 필요수량 계열의 설계 필요수량을 산정한다. 이에 따른 필요수량과 갈수빈도분석 결과를 통해 재배작물의 순별 수요량을 추정한다. 재배작물의 순별 물 수요와 잠재적인 저류조의 높이를 통해 빗물을 얼마만큼 재이용할 수 있는지에 대한 수용 비율(sufficiency ratio)을 산정하고. 순별 수요량에 따른 밭 작물의 적정 빗물 저류조 용량을 결정하는 방법을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.257-257
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• 2020

오늘날 지구촌은 1880년 이후 지구온난화로 인해 빈번해진 이상기후로 평균기온이 약 0.85℃ 상승하였으며, 강우특성의 변화로 초과홍수가 빈번하게 발생하고 단기간의 집중호우 증가 및 강우일수가 감소하였다. 특히 우리나라는 홍수기(7월~9월)에 집중되었던 태풍 및 강우사상이 가을까지(2019년 11월 태풍 횟수 : 6회) 지속되고 있으며, 용수수요가 집중되는 관개기간에 기후변화 영향으로 무강우기간 동안 증발산량이 증가하여 이용 가능한 수자원량 감소가 심화되고 있다. 따라서 본 연구에서는 섬진강 유역의 갈수예보 활용지점인 곡성군(금곡교) 관측소의 실측된 수문자료를 바탕으로 유출검토를 실시하였고 취수시설물의 영향을 고려한 순유출률을 산정하였다. 5개년 유출특성을 분석한 결과 강수량 대비 년도별 유사한 순유출을 나타내는 반면에 손실량에서 큰 차이가 발생하였다. 특히 2018년의 경우 6월 말~7월 초에 발생한 약 300mm의 강우사상 이후 32일간의 무강우기간(평년 기준 : 18일)의 증발산량 영향으로 많은 손실량이 발생하였다. 이는 기후변화의 영향으로 일조시간, 평균기온, 무강우기간의 증가를 예견하고 있으며 강수량 뿐 아니라 기상조건이 유역 내 유출특성에 지배적인 영향을 미치는 것을 반증하고 있다. 본 연구에서 활용된 증발산량 산정공식 수정 Blaney-criddle Method는 평균기온, 일조시간을 활용한 잠재 증발산량 산정방법으로 정확한 유역 특성을 고려하지는 못하지만 연구결과에서 보여주듯이 한정된 기상자료를 통한 증발산량 산정방법으로 활용이 가능할 것으로 판단된다. 향후 다양한 증발산량 산정방법과 비교 및 증발산량 관측장비의 활용방안 검토를 통해 분석된 증발산량자료의 품질개선이 필요할 것으로 판단된다.