• 자원환경지질
• /
• 제54권3호
• /
• pp.373-387
• /
• 2021

본 연구에서는 자료기반 분석 기법을 이용하여 제주 대정-한경 유역의 군집형 지하수 이용 관정의 영향력을 평가하고 지하수 자원을 효율적으로 관리하기 위한 도구를 개발하였다. 분석을 위해 대정-한경 유역 내 총 19개 지하수위 관측공의 지하수위 자료, 총 3개 기상 관측소로부터 측정된 강수량 자료, 및 총 4개의 군집형 지하수 이용 관정(저지, 금악, 서광, 및 영어교육도시)으로부터 획득한 이용량 자료가 이용되었다. 먼저, 각 지하수위 관측공에 대하여 강수량 및 이용량 자료를 입력변수로 하는 자료 기반 지하수위 예측모델을 개발하였다. 이때, 과거의 장기적 변동특성을 효과적으로 학습에 이용하기 위하여 누적 장단기 메모리 모델을 이용하였다. 모든 관측 공에 대하여 지하수위 예측모델을 개발하고, 이용량 입력변수에 대한 섭동 민감도 분석을 수행하여 각 군집형 관정의 공간적 영향력을 분석하였다. 금악 수원은 해당 수원 중심으로 영향이 크고, 서광 수원은 하류 지역을 중심으로 영향이 큰 것으로 나타났으며, 영어교육도시는 수원의 상류 지역 중심, 저지 수원은 수원 상류 및 하류 중심으로 영향이 나타났다. 그리고 유역 내 군집형 수원의 영향력은 대략 5km인 것으로 나타났다. 추가적으로, 학습된 예측모델을 기반으로 군집형 이용 관정의 영향 범위에 포함되는 지하수위 관측공에 대해 강수량 대비 배경 지하수위 회복을 위한 적정 지하수 이용량을 산정하였다. 최근의 강수 패턴을 적용하였을 때, 현재 지하수 이용량을 기존의 80%로 제한할 필요성이 있는 것으로 나타났으며, 강수량이 100mm 증가하였을 때, 대략 1,500 m³에서 1,900 m³의 추가적인 취수가 가능할 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 도출된 대정-한경 유역 지하수 거동특성 평가 결과와 자료기반 분석 도구들은 대정-한경 유역의 지속 가능한 지하수 개발을 위한 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
• /
• 제32권4호
• /
• pp.697-723
• /
• 2022

본연구에서는 제주도의 중제주 수역 내에 위치하는 총 12개 지하수 관정에서 미래 30일 기간의 지하수위를 예측할 수 있는 모델을 개발하였다. 예측 모델개발을 위해 시계열 예측에 적합한 딥러닝 기법의 하나인 누적 장단기 메모리(stacked-LSTM) 기법을 이용하였으며, 2001년에서 2022년 동안 관측된 일 단위 강수량, 지하수 이용량 및 지하수위 자료가 예측 모델개발에 활용되었다. 특히, 본 연구에서는 입력자료의 종류 및 과거 자료의 순차 길이에 따라 다양한 모델을 구축하고 성능을 비교함으로써 딥러닝 기반 예측 모델개발에서 고려하여야 할 사항에 대한 검토와 절차를 제시하였다. 예측 모델개발 결과, 강수량, 지하수 이용량 및 과거 지하수위를 모두 입력자료로 활용하는 모델의 예측성능이 가장 뛰어난 것으로 확인되었으며, 입력으로 활용되는 과거 자료의 순차가 길수록 예측의 성능이 향상됨을 확인하였다. 이는 제주도의 깊은 지하수위 심도로 인하여 강수와 지하수 함양 간 지연시간이 길기 때문으로 판단된다. 이뿐만 아니라, 지하수 이용량 자료의 경우, 모든 이용량 자료를 활용하는 것보다 예측하고자 하는 지점의 지하수위에 민감한 영향을 주는 관정을 선별하여 입력자료로 이용하는 것이 예측 모델의 성능 개선에 긍정적 영향을 주는 것을 확인하였다. 본 연구에서 개발된 지하수위 예측 모델은 현재의 강수량 및 지하수 이용량을 기반으로 미래의 지하수위를 예측할 수 있어 미래의 지하수량에 대한 건전성 정보를 제공함에 따라 적정 지하수량 유지를 위한 다양한 관리방안 마련에 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제49권6호
• /
• pp.565-577
• /
• 2016

본 연구에서는 인위적 수공시설물을 고려하지 않는 자연상태의 가뭄해석을 위해 자연가뭄지수(NDI)를 산정하고 활용성을 평가하였다. 자연가뭄지수는 주성분 분석을 이용하여 산정하였으며, 입력자료는 3개월 누적강수량, 자연유량, 토양수분량 자료이다. 강수량은 ASOS 59개 지점 자료이고, 자연유량 및 토양수분량은 지표수문해석모형의 결과를 이용하였다. 가뭄지수의 평가기간은 1977~2012년이며, 활용성 평가를 위해 시계열 분석, 지역별 분석 및 가뭄특성인자 분석을 수행하였다. 시계열 분석결과, 자연가뭄지수는 가뭄의 시작과 끝에 대한 평균절대오차는 0.85로 가장 정확하게 나타났다. 과거 가뭄사례와 가뭄특성인자를 분석한 결과, 자연가뭄지수의 지속기간과 발생간격의 평균절대오차는 각각 1.3, 1.0으로 가뭄의 지속기간 및 발생간격을 적절히 반영하는 것을 확인하였다. 지역별 분석결과, 자연가뭄지수는 단일변량 가뭄지수의 지역별 가뭄상황을 적절히 반영하여 활용성이 높은 것으로 나타났다. 또한, 가뭄의 시작, 끝, 지속기간, 발생간격에 대한 자연가뭄지수, 표준강수지수, 표준유출지수, 표준토양수분지수의 순위를 분석한 결과 자연가뭄지수가 가장 높은 순위로 산정되었다. 자연가뭄지수는 기존 단일변량 가뭄지수의 상이한 가뭄상황을 종합적으로 반영하며, 가뭄의 특성을 정량적으로 제시한다는 점에서 활용성이 높다고 판단된다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.359-367
• /
• 2014

필지 단위 가뭄상황을 한 주 간격으로 감시함으로써 한발피해의 조기경보체계 개발과 현업서비스 구축에 기여할 목적으로 농업가뭄지수를 개발하였다. 이 지수는 토양의 물수지를 기반으로 설계되었는데, 물의 공급은 2개월 전 강수량부터 가중치를 적용하여 누적시킨 유효강수량에 의해, 물의 수요는 기준증발산에 작물계수를 적용한 실제증발산과 토양 종류에 따른 지면유출량에 의해 산정하여 토양잔류수분을 얻는다. 잔류수분량의 자연대수를 기반으로 해당 지역 기후학적 평년의 정규확률분포를 제작한 다음 임의연도, 임의기간 잔류수분량의 정규확률분포 상 위치를 검색하여 가뭄여부를 판단한다. 이 지수의 신뢰도 평가를 위해 실험포장 세 곳을 대상으로 2012년 7월부터 2013년 12월까지 잔류수분량을 계산하여 실측 토양수분과 비교한 결과 널리 쓰이는 표준강수지수에 비해 훨씬 높은 상관을 보였으며, 실제 가뭄과 더욱 근접한 경보를 발령할 수 있었다. 고해상도 전자기후도를 이용하여 소규모 시험유역에 대해 농업가뭄지수의 공간분포를 270m 해상도로 제작함으로써 필지단위 가뭄감시 가능성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제48권2호
• /
• pp.115-126
• /
• 2015

최근 기후 변화에 따른 게릴라성 호우에 의한 전 세계 도심 속 산지 지역에서 토석류의 발생 빈도수가 증가하고 있으며, 이 결과 더 많은 인명피해와 주요 시설물 파괴 등의 피해가 사회적 큰 문제로 대두되고 있다. 현재까지는 도심지역 재해 관리 및 피난 계획 수립 시, 토석류 범람은 별도로 취급되어 피난 권고 시스템이 구축되고 있으나 피난계획 수립 시, 재해 발생 가능성을 고려한 여러 재해를 기반으로 통합적인 대책 수립이 필요하며 향후, 현재보다 더 큰 강우가 발생할 가능성이 굉장히 크며 이에 대한 대책 수립의 중요성 또한 강조되고 있다. 본 연구에서는 실제 지역에서의 토석류의 유동형태를 파악하고, 외력조건으로 DAD 분석을 통해 가능최대 강우량과 유출량을 산정하며 주거지 지역에서의 토석류 영향범위 파악을 목적으로 한다. 실제 지역에서의 토석류 특성을 분석하기 위해 토석류 흐름 패턴, 퇴적 깊이, 도달속도, 발생된 토사량 및 토석류 이동거리를 평가했다. DAD 해석 결과, 피크 시간 강우량은 국지성 호우에 의해 약 135mm, 24시간 누적 최대강우량은 태풍에 의한 호우로 약 544mm로 조사 되었다. 또한 토석류에 의한 영향범위를 파악 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.337-337
• /
• 2017

가뭄은 일반적으로 강수량의 부족에 기인하며, 수자원의 이용 및 관리에 큰 영향을 미치는 자연재해이다. 2013년부터 2015년까지 우리나라의 연 평균 강수량은 각각 1,162mm, 1,173mm, 948mm로 평년대비 89.0%, 89.8%, 72.1%의 적은 강수를 보였다. 이는 마른장마, 평년보다 적게 발생한 태풍 등의 영향 인 것으로 판단되며 이러한 강수의 부족으로 인해 전국적으로 가뭄이 빈번하게 발생하였다. 이에 가뭄의 대처방안에 대한 관심이 증대되었고, 가뭄을 정량적으로 표현하고자 하는 연구들이 진행되었다. 가뭄은 크게 수문학적, 기상학적, 농업적 가뭄으로 구분되며 각각의 기준에 따라 다양한 변수들을 이용한 지표들이 개발되었다. 개발된 가뭄 지표는 가뭄을 평가하고 대비하기 위한 의사결정에 유용한 자료로 사용되고 있다. 농업적 가뭄은 강우부족, 실제와 잠재증발산량의 차이, 토양수분 부족, 저수지 또는 지하수위의 저하 등 농작물의 생육과 수확량에 직접적인 영향을 미치는 특성들을 고려하여 평가해야 하며, 이러한 특성들을 고려한 가뭄 지수로는 저수지 가뭄지수(RDI), 토양수분지수(SMI), 통합농업가뭄지수(IADI) 등이 개발되었다. 저수지 가뭄지수는 가뭄발생의 위험과 크기를 순별 가용저수량의 빈도를 이용하여 나타낸 가뭄 지표이다. 따라서 가뭄 지표를 산정하는데 사용된 자료의 기간에 따라 그 값의 차이가 존재한다. 본 연구에서는 각각 10개년, 20개년, 30개년 기간의 백산저수지 농업지구 저수량 자료를 사용하여 2011년부터 2015년까지의 저수지 가뭄지수를 산정하였으며 이를 각각 비교하였다. 2006년부터 2015년까지 10개년 기간의 자료를 사용하여 산정한 가뭄지수는 2012년 ~ 2015년에 가뭄을 나타내고 있었고 특히, 2015년 6월 상순과 중순의 가뭄지수가 -4.1으로 가장 심한 가뭄을 나타내었다. 1996년부터 2015년까지 20개년 기간의 자료를 사용하여 산정한 가뭄지수는 2012 ~ 2015년에 가뭄을 나타내며 2015년 6월 상순과 중순의 가뭄지수는 각각 -0.9, -1.0으로 10개년의 기간을 사용하였을 때보다 완화된 모습을 보였다. 1986년부터 2015년까지 30개년 기간의 자료를 사용하여 산정한 가뭄지수는 2011년부터 2015년까지 가뭄을 나타내고 있었으며, 2015년 6월 상순과 중순의 경우 각각 -1.7, -1.0으로 20개년 자료를 사용하였을 때보다 심한 가뭄을 나타내지만, 10개년 자료를 사용하였을 때보다 완화된 가뭄을 나타내었다. 백산저수지의 경우 2011년부터 2015년까지 가뭄이 발생하였으나, 용수공급이 불가능 할 정도의 가뭄이 발생하지는 않은 것으로 조사되었으며, 30개년 자료를 사용한 가뭄지수가 이와 가장 근사한 가뭄정도를 나타내고 있다. 이는 저수량자료의 기간이 크면 빈도값의 신뢰성이 높아지기 때문인 것으로 판단되며 저수지 가뭄지수의 경우 저수량 자료가 누적될수록 좀 더 정확한 가뭄상황을 표현할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.302-310
• /
• 2023

과수의 개화기 꽃감염 위험기간 중의 강우가 화상병의 발병에 어느 정도 영향을 주었는지 조사하였다. 2015년부터 시작된 충남지역의 과수 화상병 발병 기간 중에서 2020년부터 2022년의 발병 규모가 가장 크게 변화하였는데, 2020년에는 63개 과원에서 발병하였고, 2021년에는 170 과원으로 크게 증가하였으나, 2022년에 46개 과원으로 감소하였다. 2022년에는 발병과원의 발병 나무 가지에 형성된 궤양증상이 감소하였고, 이것은 개화기 건조한 날씨에 의한 것으로 평가 되었다. 즉, 꽃감염 위험기간 중의 강우 여부 및 누적 강수량에 따라 그 해의 화상병 발병은 증가하거나 감소하였다. 이러한 경향은 사과와 배가 재배되는 조사지역 모두에서 유사한 경향이었고, 꽃감염 위험시기의 기상환경 중 강우는 월동 궤양으로부터 활성화된 병원균의 전반과 꽃 감염에 큰 영향을 주었으며, 특히 꽃감염 위험경보가 시작되는 초기 3일간의 강수량은 발병 규모를 결정하는 요인으로 확인되었다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제44권6호
• /
• pp.540-556
• /
• 2023

본 연구는 여름 및 초가을(6-9월)에 한반도에서 관측된 레윈존데 사운딩을 분석하여 대류가용잠재에너지와 대류억제도가 깊은 습윤 대류 및 강수 발생 예측에 유용성이 있는지를 확인해보았다. 레원존데 사운딩은 열역학적으로 깊은 습윤 대류가 발생할 가능성이 높은 고 대류가용잠재에너지 저 대류억제도 그룹과 대류 발생을 억제시킬 수 있는 저 대류가용잠재에너지 고 대류억제도 그룹으로 분류하였다. 이후, 두 그룹의 12시간 누적 강수량, 12시간 평균 최저운고, 12시간 평균 중하층운량의 분포 차이가 유의미한지 여부를 통계적 가설검정을 통해 확인하였다. 그 결과, 무강수인 경우 21:01-09:00 KST 시간대의 12시간 평균 최저운고를 제외하고 두 그룹은 통계적으로 유의미한 차이가 있음이 검증되었다. 이 결과는 고 대류가용잠재에너지 저 대류억제도 그룹이 저 대류가용잠재에너지 고 대류억제도 그룹보다 깊은 습윤 대류 및 강수 발생에 더 유리함을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
• /
• pp.30-30
• /
• 2015

유역에 내린 강우의 총량은 홍수나 갈수 측면에서 매우 중요하다. 점 강우량에 의해 측정된 강우량을 이용하여 유역 총강우량으로 환산하는 과정에 많은 오차가 포함되어 있다. 선행연구에 따르면, 우량계를 통한 강우관측에서 언더캐치(undercatch)에 의한 계통오차는 일반적으로 5~16%, 우연오차는 약 5%가 발생된다고 보고하였으며, 점 우량계 자료를 내삽하여 공간자료로 변환할 경우 0.1km 규모에서 표준오차가 4~14%, 1km 규모에서는 33~45%, 10km 규모에서는 약 65% 정도 발생된다고 한다. 이러한 우량계 관측오차 및 강우자료 처리과정에서 발생되는 오차는 유역의 유출량 계산에 영향을 주어 홍수예보 정확도를 크게 떨어뜨릴 수 있다. 우리나라에서는 지금까지 유역 총강우량 산정 측면에서 지점강우량의 불확실성에 대한 연구가 많이 이루어지지 못하였다. 본 연구에서는 우리나라에서 주로 사용되고 있는 전도형 우량계를 이용하여 소규모 구역에서 관측되는 강우관측의 불확실성을 분석하고자 하였다. 연구에 사용된 우량계는 0.5mm 급 표준 전도형 우량계로 정밀도는 시간당 1~100mm 기준으로 ${\pm}1%$를 기록하여 기상검정규격인 ${\pm}3%$를 만족하고 있다. 이 우량계는 한국건설기술연구원 안동하천실험센터 내에 장애물이 없는 평지에 60m 간격으로 총 6대($2{\times}3$)를 설치하여 2014년 7월 11일부터 9월 2일까지 54일간 관측을 수행하였다. 관측기간 동안 2대의 우량계가 수일동안 강우가 기록되지 않아서 분석에서 제외하였다. 우량계 상호 간의 누적강우량(54일간)을 비교한 결과 2.5~25.5mm의 차이를 나타냈다. 강우강도별 강우량 합계를 비교한 결과 시간당 1mm 이상에서는 약 1%의 차이가 났으며, 시간당 15mm 이상에서는 7.4%의 차이를 나타내어 강도가 큰 강우사상에서 우량계 간의 관측오차가 더 크게 나타났다. 또한 우량계 상호 간의 상관계수를 분석한 결과, 우량계 간의 거리가 가까울수록 그리고 누적시간이 길수록 상관계수는 커지는 것을 확인할 수 있었다. 도출된 결과를 토대로 하면 앞서 언급한 바와 같이 점 우량계 자료를 내삽하거나 유역 또는 계산격자의 대푯값으로 사용하여 1시간 이하 단위로 유출모의를 할 경우 심각한 오차를 발생시킬 수 있음을 시사한다. 보다 신뢰성 있는 홍수예보와 효율적인 유역관리를 위해서는 점 중심의 강우 관측이 아닌 면적 우량에 대한 관측이 이루어져야 하며 이를 위한 기술의 개발이 필요하다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권5호
• /
• pp.1851-1860
• /
• 2013

SPI(Standardized Precipitation Index)는 계산절차가 간단하기 때문에 기상학적 가뭄을 평가하는데 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 월 단위 기반으로 산정되기 때문에 1달 이내의 짧은 지속기간을 가지는 가뭄사상을 포착하지 못하는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 월 단위로 계산되는 SPI의 단점을 극복하기 위한 방안으로 일 단위 SPI(DSPI)를 제안하였다. 또한, DSPI의 가뭄재현능력을 객관적으로 평가하기 위해 과거의 가뭄발생기록을 이용하여 ROC 분석을 수행하였다. 이를 바탕으로 우리나라의 단기가뭄을 재현하는데 적절한 지속기간을 제시하였으며, 가뭄의 발생유무를 결정하는 데 활용하는 3가지 등급(보통, 심한, 극한 가뭄)별 DSPI의 가뭄예보능력을 검토하였다. 그 결과 3가지 등급에 대한 재현능력이 우수한 가뭄 지속기간을 결정하였다. 또한, 과거 2000년 이후에 발생한 우리나라 대부분의 가뭄은 90일(3개월) 이내의 누적 강수량이 평년의 수준에 비하여 부족하기 때문에 발생한 기상학적 측면의 단기가뭄인 것으로 나타났다.