• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.474-474
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• 2021

물순환 과정에서의 증발산량은 필수적으로 고려해야 하는 요소이며, 증발산은 기상학적 인자뿐만 아니라 증발 표면 특성 등 복합적인 요인에 의해서 발생한다. 이러한 이유로 실제증발산의 절대량을 추정하는 것은 쉽지 않으며, 특히 수문학적 관점에서 유역단위의 증발산량을 산정하는 데에는 기술적인 한계가 존재한다. 반면 잠재증발산량과 실제증발산량의 보완관계가설을 활용하면 복잡한 수문모델링을 거치지 않고 팬증발량으로부터 유역의 실제증발산을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 관측자료를 기반으로 하여 용담댐 유역의 증발산 보완관계를 검증하고자 한다. 실제증발산량(ETA)은 용담댐 내 덕유산 플럭스 타워의 관측자료를 활용하였으며, 잠재증발산량(ETP)으로는 기상관측소에서 관측한 팬 증발량 자료를 활용하였고 습윤증발산량(ETW)은 Priestley-Taylor 공식을 통해 산정하였다. ETW는 수분이 무제한 공급되는 상황에서의 증발산량으로 정의되며, 동시에 ETA 및 ETP와의 상대적 비율로 스케일화하여 보완관계설정에 활용하였다. 대기의 습윤지수(Moisture Index, MI)는 ETA와 ETP간의 상대적 비율로 정의하였다. 이 때 팬 증발량은 기상 및 주변 환경 조건의 영향을 받아 증발량이 과대추정 되는 경향이 있으므로 보정계수를 적용하여 보정한 값을 활용하였다. 보정계수는 FAO Penman-Monteith 식을 활용한 기준증발산량과 팬 증발량의 기울기로 산정하며, 본 연구에서는 보정계수로 0.77을 사용하였다. 또한 ETW 산정 시 적용되는 Priestley-Talyor 계수(α)는 널리 알려진 값인 1.26 대신 유역의 기상조건을 고려하여 0.99를 적용하였다. α 값의 조정을 통해 증발산 보완관계에 대한 E+의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 0.685에서 0.075, Ep+의 경우 0.437에서 0.315로 개선되어 용담댐 유역의 증발산 보완관계가 만족할 만한 수준으로 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.193-193
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• 2018

종합적인 물 관리의 필요성이 대두되면서 증발산량의 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 그 중 국제식량농업기구(FAO, Food and Agriculture Organization)는 여러 기후에서 비교적 정확하고 일정한 경향을 갖는 Penman-Monteith(FAO-PM) 공식을 제시하였다. 이 공식은 다양한 환경을 무시하고 기준작물인 알팔파를 기준으로하여 기준증발산량을 산정하는 식으로써 각 환경에 맞는 작물계수를 곱하여 실제 증발산을 산정한다. FAO-56 Irrigation and Drainage에서는 작물계수를 단일작물계수(Single crop coefficent)와 이중작물계수(Dual crop coefficent)를 제시하고 있다. 단일작물계수는 토양의 증발과 식생의 증산을 하나의 계수로 고려하여 나타냈으며, 이중작물계수는 기저토양의 습윤을 통한 증산뿐 아니라 다양한 영향들을 고려하여 작물계수를 나타냈다. 그 외에도 원격탐사를 통한 식생지수를 통한 작물계수를 통하여 계수를 산출하기도 한다. 현재 국토교통부 및 한국수자원조사기술원에서는 에디공분산(Eddy covariance) 방법을 통해 실제증발산량을 관측하고 있으며, 품질관리 과정에서 Kalman filter를 이용하고 시스템 모델로써 FAO-PM 방법 등을 이용하고 있다. 따라서 FAO-PM 방법의 정확성을 증대시키기 위해선 작물계수에 관한 정확성을 연구가 진행되어야 한다. 본 연구에서는 여러 방법을 통해 산출한 작물계수를 이용한 FAO-PM 방법을 통한 실제증발산과 에너지 보존 방정식에 근거한 에디공분산 방법 통해 관측된 실제증발산량과 비교를 하였다. 평가 결과는 보다 정확하고 물리적인 증발산량 산정하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.414-414
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• 2022

본 연구는 2022년도 "제주특별자치도 수자원 부존현황 조사 및 분석 사업"의 연구비 지원에 의해수행되었습니다.최근 IPCC 제6차 평가보고서(AR6)에 새롭게 적용된 미래 기후변화 시나리오인 SSP (Shared Socioeconomic Pathways)에 따른 제주도 지역의 미래 기후변화를 강수량, 기온, 기준증발산 등을 중심으로 분석하였다. 미래의 기후변화 자료로서 19개의 GCM 모형으로부터 도출된 4개의 SSP 시나리오(SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5)를 활용하였다. 제주도 지역의 3개 기상청 ASOS 지점(제주, 성산, 서귀포)을 대상으로 상세화된 기후변화 자료를 이용하여 지점별 및 지역별 미래 전망을 분석하였다. 기준증발산량은 기온자료만을 이용하는 Thornthwaite 방법을 활용하여 산정하였으며, FAO-56 Penman-Monteith 기준증발산량과의 차이를 최소화하기 위하여 시공간적 보정계수를 적용하였다. 과거기간(1985~2014년)을 기준으로, 미래기간(2021~2095년)을 3개 구간(2021~2045년, 2046~2070년, 2071~2095년)으로 나누어 분석하였다. 제주도 전체에 대한 평균적인 전망은 대부분의 SSP 시나리오에서 강수량, 기온, 기준증발산량 모두 미래 후반기로 갈수록 점차 증가하는 경향을 보였으며, SSP1-2.6 시나리오에서만 기온과 기준증발산량이 미래 전반기(2021~2045년)에는 크게 증가하다가 중반기(2046~2070년)와 후반기(2071~2095년)에는 비교적 일정한 것으로 전망되었다. 과거기간과 비교하여 미래 후반기 SSP5-8.5 시나리오에서 가장 크게 증가하는 것으로 전망되었으며, 강수량은 17%, 기온은 38%, 기준증발산량은 58%까지 증가하는 것으로 분석되었다. 지점별로는 제주 지점이 다른 2개 지점(성산, 서귀포)에서보다 더 많이 증가할 것으로 전망되었다. 제주 지점의 경우 SSP5-8.5 시나리오에서 연 강수량은 19%, 평균기온은 42%, 기준증발산량은 70%까지 증가하는 것으로 나타났다. 증가되는 크기는 강수량은 서귀포, 성산, 제주 지점 순으로 전망되었으며, 기온과 기준증발산량은 반대로 제주, 성산, 서귀포 순으로 증가량이 클 것으로 전망되었다. 그러나 GCM 모형에 따라 전망결과가 다양하게 나타나기 때문에 이에 대한 불확실성을 고려한 미래 대응이 필요하다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.16 no.4
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• pp.359-367
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• 2014

Drought index can be used to implement an early warning system for drought and to operate a drought monitoring service. In this study, an approach was examined to determine agricultural drought index (ADI) at high spatial resolution, e.g., 270 m. The value of ADI was calculated based on soil water balance between supply and demand of water. Water supply is calculated by the cumulative effective precipitation with the application of the weight to the precipitation from two months ago. Water demand is derived from the actual evapotranspiration, which was calculated applying a crop coefficient to the reference evapotranspiration. The amount of surface runoff on a given soil type was also used to calculate soil residual moisture. Presence of drought was determined based on the probability distribution in the given area. In order to assess the reliability of this index, the amount of residual moisture, which represents severity of drought, was compared with measurements of soil moisture at three experimental between July 2012 and December 2013. As a result, the ADI had greater correlation with measured soil moisture compared with the standardized precipitation index, which suggested that the ADI would be useful for drought warning services.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.37 no.3
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• pp.549-559
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• 2017

The complementary relationship hypothesis for areal evapotranspirations was validated in the regional-scale area of multipurpose dam basins in Korea and the long-term water balances were indirectly identified. Annual actual evapotranspiration ($ET_A$) was assumed the difference between total annual precipitation and total annual inflow and the available moisture was assumed the total precipitation. The seasonally varying pan coefficient (kp) is estimated as the ratio of the $ET_{pan}$ and the evapotranspiration calculated by FAO Penman-Monteith equation ($ET_{PM}$). The complementary relationships using ground observation data of $ET_P$ and $ET_A$ in the multipurpose dam basins follow generally the typical pattern that $ET_P$ and $ET_A$ is complementary and converges to equivalent evapotranspiration ($ET_W$) under the extreme wet environment. However, $ET_A$ of Juam dam was estimated relatively greater than other basins and exceeds even $ET_P$ at certain range with high moisture availability, which can be understood as the results of possible over-estimation of precipitation or under-estimation of dam inflow. It is expected that the use of evapotranspiration complementary relationship for validating hydrological water balances will contribute to controlling uncertainties in estimating dam inflows during flood season in particular.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.2
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• pp.212-228
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• 2008

Five representative reference evapotranspiration(RET) equations were selected, and these equations were compared with pan evaporation by correlation analysis. Pan coefficients were also estimated. Furthermore, five selected RET equations were compared to find the similarity among those at the 21 meteorological stations located in South Korea. Five RET equations selected from 4 different category were Penman(combination approach), FAO Penman-Monteith(FAO P-M) (single source approach), Makkink and Priestley-Taylor (radiation approach) and Hargreaves(temperature approach) equations. In this study, the geographical and topographical conditions were considered for the selection of study stations. The daily meteorological data measured from 1970 at an interval of 5 years were applied in this study. The evapotranspiration estimates obtained by applying evapotranspiration equations were evaluated with numerical and graphical methods. The correlation coefficients between pan evaporation and RET in study stations were above 0.9 indicating very high correlation; however, the slopes of the individual regression lines show the values greater or less than 1.0. Hargreaves equation(temperature approach) shows the most similar evapotranspiration estimates to those of FAO P-M equation from 12 study stations, which are located near to seashore except Daegu station. On the other hand, Priestley-Taylor equation(radiation approach) shows the most similar evapotranspiration estimates to those of FAO P-M equation from 8 study stations, which are located in inland.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.9
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• pp.933-946
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• 2013

The quantitative analysis of evapotranspiration (ET) is a key component in hydrological studies and the establishment of water resources planning. Generally, the quantitative analysis of ET is performed by the estimation method of potential or reference ET based on meteorological factors such as air temperature, wind speed, etc. Hargreaves equation is one of empirical methods for reference ET using air temperature data. In this study, in order to estimate more exact reference ET considering climatological characteristics in Korea, parameter regionalization of Hargreaves equation is carried out. Firstly, modified Hargreaves equation is presented after the analysis of the relationship between solar radiation and temperature. Secondly, parameter ($K_{ET}$) optimization of Hargreaves equation is performed using Penman-Monteith method and modified equation at 71 weather stations. Lastly, the equation for calculating $K_{ET}$ using temperature data is proposed and verified. As a result, reference ET from original Hargreaves equation is overestimated or underestimated compared with Penman-Monteith method. But modified equation in this study is more accurate in the climatic conditions of Korea. In addition, the applicability of the equation between $K_{ET}$ and temperature is confirmed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.375-375
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• 2018

세계 수자원 시장은 연평균 6.5%씩 증가하고 있으며, 2025년 기준 1,038조원까지 급성장할 것으로 전문가들은 예상하고 있으나, 기후변화의 가속화로 인해 가뭄 및 홍수피해가 증가하여 수자원 관리가 더욱 어려워져지고 있다. 급속도로 변화는 환경에 대비하기 위해 국내에서는 수자원 및 기후변화에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으나, 해외사업 진출 시에는 수자원 기초자료 수집에 대한 어려움을 겪고 있다. 이를 해결하기 위해 글로벌 수문기상자료 제공과 함께 GIS정보, 댐 및 저수지 관련 자료, 인문사회 자료, 물관련 통계자료, 물관련 재해자료 등을 웹으로 제공하는 글로벌 수자원 정보 시스템(GWB, Global World Bank)을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 시스템의 통합 DB를 구축하고 관리방안을 도출하기 위해 수집된 메타데이터 속성 및 데이터구조를 파악하고, 세부항목별 자료 포맷을 분석 후 GIS기반 관측소 정보와 자료를 매칭하여 최종적으로 시스템 컨텐츠별로 DB를 맵핑하였다. 강수량과 기상자료는 33개국의 관측소 6,531개소의 일/월/연단위 관측자료와 10,977격자의 격자분석자료를 구축하였다. 수문자료는 33개국의 수문관측소 2,242개의 월/연단위 유량관측자료와 10,977격자의 월/연단위 직접유출, 기저유출, 잠재증발산의 격자분석자료를 구축하였다. 그리고, 수집된 강우와 기상자료는 기계 오작동, 자료 전송 오류 등으로 인한 결측치 및 이상치에 대해 자료품질분석을 통해 오자료에 대한 보정을 진행하였다. 해당자료는 MySQL를 활용하여 DB를 구축하였으며, GIS정보는 GeoServer를 활용하여 운영서버에 구축된 정보를 최종적으로 사용자에게 Web Browser로 표출하였다. 해당 시스템은 추후 전지구 수자원관련 정보를 제공하여 해외사업지역의 댐이나 보 등의 구조물 설계, 수자원산업의 해외 진출시 데이터 수집의 한계점 및 시간단축을 해결할 수 있어 수자원 분야에 기여 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.4
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• pp.285-299
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• 2023

Estimating the evapotranspiration is very important factor for effective water resources management, and FAO Penman-Monteith (FAO P-M) model has been applied for reference evapotranspiration estimation by many researchers. However, because various input data are required for the application of FAO P-M model, understanding the effect of each input data on FAO P-M model is necessary. Therefore, in this study, for 56 study stations located in South Korea, the effects of 8 meteorological factors (maximum and minimum temperature, wind speed, relative humidity, solar radiation, vapor pressure deficit, net radiation, ground heat flux), energy and aerodynamic terms of FAO P-M model, and elevation on FAO P-M reference evapotranspiration (RET) estimation were analyzed. The relative sensitivity analysis was performed to determine how 10% increment of each specific independent variable affects a reference evapotranspiration under given set of condition that other independent variables are unchanged. Furthermore, to select the 5 representative stations and perform the monthly relative sensitivity analysis for those stations, 56 study stations were classified into 5 clusters using cluster analysis. The study results showed that net radiation was turned out to be the most sensitive factor in 8 meteorological factors for 56 study stations. The next most sensitive factor was relative humidity, solar radiation, maximum temperature, vapor pressure deficit and wind speed, followed by minimum temperature in order. Ground heat flux was the least sensitive factor. In case of ground surface condition, elevation showed very low positive relative sensitivity. Relativity sensitivities of energy and aerodynamic terms of FAO P-M model were 0.707 for energy term and 0.293 for aerodynamic term respectively, indicating that energy term was more contributable than aerodynamic term for reference evapotranspiration. The monthly relative sensitivities of meteorological factors showed the seasonal effects, and also the relative sensitivity of elevation showed different pattern each other among study stations. Therefore, for the application of FAO P-M model, the seasonal and regional sensitivity differences of each input variable should be considered.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.7
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• pp.555-570
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• 2007

The effects of climatic changes owing to urbanization on annual water balance have been studied. In this study, 56 meteorological stations including Seoul metropolis in South Korea have been selected, and the area of study site is $314\;km^2$. The meteorological station is centrally located in the study area with a 10 km radius. Land use status of study area was examined to estimate the urbanization extent, so that annual actual evapotranspiration could be estimated. Annual runoff was estimated by annual water balance approach using the estimated annual actual evapotranspiration and measured annual precipitation. Annual actual evapotranspiration was estimated by applying experimental equation suggested by Zhang et al, (2001) which was evaluated from 250 watersheds all over the world. Study results show that reference evapotranspiration is tending upwards due to urbanization; therefore, it seems that climatic change due to urbanization may increase the amount of annual actual evapotranspiration. However, the increase of residential area due to urbanization in study area may decrease the amount of annual actual evapotranspiration. The study results indicate that urbanization effect on annual trend of precipitation was not significant. In urban area, annual runoff is directly affected by annual precipitation, and compared with annual precipitation, annual variation of actual evapotranspiration was not significant even though it was estimated by using annual precipitation. It seems that the effect of urbanization on annual actual evapotranspiration does not influence on annual runoff significantly, and that urbanization effect on annual runoff Is not significant.