• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.318-318
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• 2022

이상 기후로 인한 집중호우, 폭우로 홍수 피해의 규모가 커지고 있다. 이러한 기후변동에 따른 불확실성 증가로 홍수 발생의 예측 및 대비가 어려운 실정이다. 이를 위해 홍수를 유발하는 전조 기후 패턴을 찾아낼 수 있다면 중장기 홍수 선행예측을 통한 대비가 가능하다. 본 연구에서는 인공지능 기법을 활용하여 홍수 발생 시의 기후패턴을 학습시키고 홍수 유발 기후패턴을 판별하는 알고리즘을 개발하고자 하였다. 이를 바탕으로 국내 홍수 발생에 영향을 미치는 기후패턴을 사전에 감지하여 중장기 홍수 예측의 기초자료를 제시하였다. 본 연구에서 제시된 기법을 분석한 결과, 홍수 예측 선행시간을 확보하는데 활용이 가능함을 확인하였으며 향후 국제협력사업 등을 통해 저개발 국가의 홍수 재난 대응에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 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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• 2020.06a
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• pp.185-185
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• 2020

기후변화의 영향으로 국지적 규모의 홍수, 가뭄 등의 피해 규모가 증가하고 있으며, 복사에너지 변화에 기인한 전지구적 대류활동의 변화는 단발성 피해에 확산되어 특정 지역의 기후 패턴 변화로 이어질 수 있다. 대류활동의 변화는 국가별 물순환의 변화로 이어질 수 있으며, 이로 인한 수자원의 변동성은 국가적 수자원 이용에 있어 중요한 요소로 작용될 수 있다. 수자원의 중요성으로 인해 국제적인 기관들은 전지구적 대류활동에 기인한 물순환 과정을 파악하고자 노력하였으며, 그 일환으로 GCMs (Global climate modeling) 등과 같은 모형이 개발되었고, 위성을 통한 전지구 강우량 측정망을 구축하였다. 위성을 통한 전구 강우량 자료와 GCMs에서 산출된 대류과정과 연관된 기후변량 자료들은 빅데이터로 구축되어 제한 없이 제공되고 있다. 정상성 강우 모의 기법은 데이터에 한정된 패턴을 반영하는 모형들로서 기후변화로 인한 기후 변동성 증가를 반영하는데 한계가 존재한다. 본 연구에서는 기상 빅데이터 자료를 기반으로 한반도의 강우량과 기상학적 특성을 연관할 수 있는 머신러닝의 일종인 딥러닝 방법을 접목시킨 강우 모의 기법을 적용하였다. 본 연구의 모형은 기후변화로 인한 기상학적 패턴의 변화를 딥러닝 기법을 통해 식별하고 식별된 기상학적 특성에 기반한 한반도의 강우량을 모의할 수 있다. 본 모형은 단기 및 장기 예측 모형과 결합하여 불확실성을 고려한 단/장기 강우량 평가에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.290-290
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• 2016

기후변화가 진행되고 있는 우리나라에서 연강우량의 증가와 강우일수의 감소로 인한 강우강도의 증가 등 많은 현상이 기후변화로 인한 수문기상학적 변화를 가져오고 있다. 이러한 변화는 수자원의 이용에도 많은 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 본 연구에서는 일반적인 기후변화로 인한 강우의 변화는 연강우량이나 강우강도, 최대강우량의 변화 등에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 전통적으로 농업에서 많이 사용되는 시간단위인 24절기에 대해 강우량의 변화패턴을 분석하였다. 24절기에 따른 강우량의 변화는 농업 및 실생활에 많이 이용되고 있고 있다. 이러한 24절기의 강우가 어떠한 패턴으로 변하고 있는지 기후변화에 따른 영향을 검토하여 향후 농업용수 등 수자원의 이용패턴에 어떠한 영향을 미치는 지 파악할 수 있는 기본자료를 제공하도록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.434-434
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• 2017

우리나라의 기후가 아열대 몬순기후로 변화가 이루어지고 있는 현재에 있어 과거의 강수패턴과 현재의 강수패턴은 많은 변화가 나타나고 있다. 우리가 일상생활에서 많이 사용되고 있는 계절의 변화를 나타내는 24절기의 경우 과거와 달리 기온이나 강수 등의 변화로 인해 절기의 구분이 상이한 경우가 많이 발생하고 있으며, 특히 농업에 있어 24절기를 기준으로 작물의 생육을 관리하는 인식이 기후변화로 인한 기온, 강수의 패턴이 과거와는 많은 차이가 발생하고 있다. 이러한 절기별 강수량의 변화는 농업용수의 계획에 있어 많은 영향을 미칠 것으로 판단된다. 본 연구에서는 우리나라의 관측소에서 관측된 기온, 강수를 24절기로 구분하여 과거와 현재의 변화정도를 분석하였다. 24절기의 강수량의 이동평균법을 이용하여 변동성을 분석한 결과에서는 서울, 대구, 부산의 경우 증가하였으며, 가장 많이 증가한 절기는 망종으로 서울의 경우 245%정도 증가된 것으로 분석되었으며, 전반적으로 120%이상 증가된 것으로 나타났다. 20년 이동평균 분석결과에서는 망종과 백로에서 120%이상 증가되는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.65-65
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• 2020

기후변화에 관한 IPCC 제5차 평가보고서에 따르면 최근 나타난 기후 관련 극한 현상인 폭염, 홍수, 가뭄 등의 영향에 대해 생태계가 현재의 기후 변동성에 상당히 취약하게 반응하며, 기후변화를 위험에 초점을 맞추어 평가함으로써 대응책을 마련해야 한다고 강조하였다. 기후변화에 따라 강수량 패턴과 수문학적 시스템이 변하면서 수자원의 미치는 영향과 취약성, 적응에 대한 연구의 필요성이 요구되고 있으며, 농업용수를 비롯한 수자원 관리 기술 및 적응역량을 강화하는 것이 필요하다. 수리답 면적에 대한 농업용수 공급의 61%를 차지하는 농업용 저수지의 경우 과거 10년 한발빈도로 설계되어 최근의 연속적인 가뭄 사상으로 인한 낮은 저수율을 나타내어 가용 수자원의 부족이 발생하였다. 이에 따라 저수지 설계 당시와 상이한 환경 및 기후의 변화로 농업용수 공급체계의 상황변화에 따른 용수공급능력 및 이수안전도의 재평가가 요구된다. 일부 가뭄대책지구에 대하여 기후변화에 따른 현장여건 변화 (논면적, 영농패턴, 작부시기 등)를 반영한 이수안전도를 재평가함으로써 농업용 저수지의 용수공급에 대한 정량적 분석이 수행되었다. 저수지별로 기후변화 및 현장여건 변화에 따른 영향이 다르므로 전국 농업용 저수지를 대상으로 확대, 적용하기 위해서는 저수지 특성을 분석하여 비슷한 패턴을 갖는 저수지로 유형화하기 위한 작업이 필요하다. 본 연구에서는 농어촌공사 관할 3,394개의 농업용 저수지를 대상으로 지역에 따라 인자별 군집분석을 실시하여 국내 농업용 저수지의 이수안전도 변화에 따른 물 공급 잠재능을 재평가하고자 한다. 본 연구의 결과는 기후와 영농방식, 지역별 특성 등 상호간의 관계를 고려한 농업용수관리와 유사한 특성을 갖는 지역계획의 추진단위를 결정하거나 지역간의 비교우위를 고려한 한해 대책 등과 같은 농촌지역개발계획 등에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of Climate Change Research
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• v.9 no.4
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• pp.423-433
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• 2018

Particulate matter air pollution is a serious problem affecting human health and visibility. The variations in $PM_{10}$ concentrations are influenced by not only local emission sources, but also atmospheric circulation conditions. In this study, we investigate the temporal features of $PM_{10}$ concentrations in South Korea and the atmospheric circulation patterns associated with high concentration episodes of $PM_{10}$ during winter (December-January-February) 2001-2016. Based on those analyses, a Korea Particulate matter Index (KPI) is developed to represent the large-scale atmospheric pattern associated with high concentration episodes of $PM_{10}$. The atmospheric patterns are characterized by persistent high-pressure anomalies, weakened lower-level north-westerly anomalies, and northward shift of the upper-level meridional wind anomalies near the Korean Peninsula. To evaluate the change in occurrence of high concentration episodes of $PM_{10}$ under a possible future warmer climate, we apply KPI analysis to CMIP5 climate simulations. Here, historical and two representative concentration pathway (RCP) scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) are used. It is found that the occurrence of atmospheric conditions favorable for high $PM_{10}$ concentration episodes tends to increase over South Korea in response to climate change. This suggests that large-scale atmospheric circulation changes under future warmer climate can contribute to increasing high $PM_{10}$ concentration episodes in South Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.338-338
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• 2019

설계강우량 산정시, 일반적으로 극치자료를 활용하여 정상성 가정하에 빈도해석을 수행하고 있다. 그러나 종종 정상성으로 가정했던 기존 극치강우자료가 정상성 빈도해석 모형에서 효과적으로 모델링되지 않는 비정상성 특성을 나타내고 있다. 또한, 대부분의 극치강우 분포는 해마다 다른 규모로 발생하는 홍수와 태풍 등의 강우요인으로 인해 두 개의 첨두를 갖는 혼합분포 형태를 보인다. 이에 본 연구에서는 혼합분포 기반 비정상성 빈도모델(mixture distribution based nonstationary frequency model, MDNF)을 제시하였다. 제안된 모형의 입력자료로 기후변수(e.g. SSTs and SLPs)를 사용하여 두 개의 분포형으로 구성되는 극치강우의 혼합비(mixing ratio)에 대한 영향을 분석하였으며, 극치강우 패턴이 특정 기후변수의 영향을 받는 것을 확인하였다. 최종적으로 Bayesian 기법을 MDNF 모형에 연계하여 각 첨두에 해당하는 분포형의 매개변수들에 대한 불확실성 구간을 정량적으로 제시하였다. 본 연구를 통해 강우 패턴의 변동은 설계 강우량 추정에 영향을 미치며, 특정 기후변수와 강우 패턴이 상관성을 가지는 것을 확인함으로써 합리적인 설계 강우량 산정을 위한 중요한 근거를 제공할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.130-130
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• 2011

물은 인간생활에 없어서는 안될 필수재화이며 경제활동의 모든 생산활동에도 필요 불가결한 재화이다. 최근 기후변화로 인해 우리나라의 기후변화 패턴은 극한 홍수와 극한 가뭄을 경험하고 있다. 우리나라의 기상 패턴을 살펴보면 6-7년 주기로 극심한 가뭄이 발생하고 있다. 2009년 태백지역에서는 식수가 중단되는 극심한 가뭄을 경험한 바 있다. 기후변화로 인한 영향중 가뭄의 특성은 언제부터 가뭄이 발생한 것인지에 대한 판단이 어렵고 또한 갑작스러운 강우발생으로 가뭄이 해갈됨으로써 가뭄피해의 심각성을 인지하지 못하는 것이다. 따라서 가뭄에 대한 대응정책은 상대적으로 뒤로 미루어져왔다. 본 연구는 가뭄이 발생할 경우, 그 정도에 따라 물의 잠재가격 추정을 통해 가뭄이 미치는 사회경제적 피해와 파급효과를 분석하기 위한 모형과 결과를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.16-16
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• 2019

기후변화 시나리오 및 계절예측 자료를 포함한 기후정보를 수자원 분야에 활용하기 위해서는 기후정보의 시 공간적인 상세화(donwscaling)을 필요로 한다. 상세화의 경우 역학적 상세화와 통계학적 상세화로 구분될 수 있으며, 통계학적 상세화를 위해서는 대상 지역의 기후특성을 대표할 수 있는 장기 관측 자료의 확보가 중요하다. 국내의 경우에는 자동기상관측장비(Automatic Weather System, AWS)와 종관기상관측장비(Automatic Synoptic Observation System, ASOS)로 부터 수집된 기상관측자료를 사용할 수 있으나 기후변화 시나리오의 통계적 상세화를 위해서는 30년 이상의 자료 기간을 포함하는 ASOS 자료가 적합하다. 하지만 개발도상국과 같이 기상관측기반이 열악한 지역에서는 잦은 결측 등으로 인하여 품질이 좋은 관측자료의 획득이 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 측이 포함된 장기 기상관측 자료로부터 대상 지역의 기후특성을 재현할 수 있도록 기본적인 QC(Quality Control)을 거쳐 결측 자료를 보완할 수 있는 기법 및 R 기반패키지를 개발하여 적용성을 평가하였다. 개발된 기법의 적용성 평가를 위해서 기상청에서 QC를 통해 제공하고 있는 60개 ASOS 지점의 관측자료 중 강수량과 기온 변수를 사용하였다. 최대 50%까지의 현실적인 결측 패턴을 임의로 생성하기 위해 실제 개발도상국 관측자료의 일단위 결측 패턴을 이용하였다. 자료의 QC는 관측일 누락/중복 및 문자형 관측값 등 기본적인 오류 검사, 기온의 경우 물리적 허용 범위에 대한 검사, 최고기온과 최저기온의 비교 및 계측기 오작동에 의한 동일한 값의 반복 등을 포함한 내적 일치성 검사를 우선적으로 수행한다. 이후 결측값에 대해서 인근 기상관측소와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 채우고, 최종적으로는 다양한 위성자료 및 재분석 자료 중에서 일단위 기후특성의 재현성 평가를 통해 선정된 격자형 자료와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 보정하였다. 기온의 경우는 결측률이 높더라도 월평균 기후특성에 큰 영향을 미치지 않았지만 강수의 경우에는 5% 이상의 결측이 발생하는 경우 월평균 강수량에 영향을 미쳐 지역의 강수량을 과소 추정하는 결과를 보였다. 개발된 QC 기법을 강수 자료에 적용한 결과 월평균 기후특성을 잘 복원하는 결과를 보였지만, 일단위 강우 사상의 재현에 있어서는 미흡한 결과를 보였다.