• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.8 no.3
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• pp.174-182
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• 2006

This study was to clarify the effects of forest stand changes on hydrological components of evapotranspiration and discharge. The forest-hydrological experimental stations in Gwangneung and Yangju, Gyeonggido near metropolitan Seoul have been operated by the Korea Forest Research Institute since 1979 to clarify the effects of forest types and practices on the water resources and nutrient cycling and soil loss. The hydrological regime of the forested catchments may change as forests develop. The ranges of change may be different depending on forest types. Evapotranspiration can be estimated to 679mm, 580mm and 368mm in planted young coniferous (PYC), natural old-growth deciduous (NOD) and rehabilitated young mixed (RYM), respectively. The slope of the discharge-duration curve shows the capacity of discharge control in a specific catchment. The slope tended to be steeper in RYM than NOD, the better forest condition. The slope in RYM became more gentle as the forest stand developed. Forests can modulate peak flows through interception, evapotranspiration and soil storage opportunity. PYC and RYM showed 100 and 50mm of threshold rainfall for modulating peak flows, respectively. The deciduous forest did not represent sudden changes of peak flow rates to rainfall, even 200 mm rainfall Forest development in PYC may play an important role in modulation of peak flows because peak flow rates reduced after 10 years.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.209-210
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• 2016

우리나라의 연평균강수량은 약 1362 mm이며, 총강수량의 약 30% 이상이 증발산을 통해 손실되고 있다고 추정되어지고 있다. 증발산은 물 수지 분석에 있어 매우 중요한 성분이며, 많은 부분을 차지하지만 다른 요인들에 비해 직접적인 관측이 어려워 과거에는 경험식을 사용하거나 단순하게 가정에 의해 결정해 왔다. 또한 기상자료로부터 증발산량을 추정하거나 증발접시나 추정식으로 잠재증발산을 추정하고 있다. 또한 최근 기후변화의 가속화에 따른 홍수의 가뭄의 강도와 빈도가 높아지고 있으며, 이에 따라 수자원 관리에 있어서 기초수문조사 항목에 많은 변화를 요구하고 있다. 그 결과 2007년 4월 하천법 개정으로 증발산량 및 토양수분량이 기초수문조사 항목으로 추가되었으며, K-water 연구원에서는 용담시험유역에 플럭스타워를 설치하였고 현재 운영 중에 있다. 덕유산 플럭스타워는 용담시험유역 내에 위치한 금강 수계 구량천 상류부의 덕곡제 유역 내에 설치하였으며, 2011년 4월부터 실제 증발산량을 관측하고 있다. 동경 $127^{\circ}$42'23" ~ $127^{\circ}$44'53", 북위 $35^{\circ}$50'47" ~ $35^{\circ}$52'50"사이로 중부지방에 위치한 유일한 증발산관측 타워이다. 유역 면적은 9.27 km2으로 유로연장 3.48 km, 유역 평균폭 2.66 km, 형상계수는 0.77이며, 덕곡제플럭스 타워 주변의 토지이용은 대부분 산림으로 구성되어 있으며, 침활 혼효림과 낙엽송림으로 임상 분포가 이루어져 있다. 주요 관측기기로는 3차원 풍향 풍속계, $CO_2/H_2O$ 기체분석기, 순복사 측정 센서, 지중열플럭스 측정 센서 등이 있다. 2011년부터 측정된 자료를 바탕으로 에디공분산 방법을 이용하여 증발산량을 측정하였으며, 30분간의 데이터 18,000개 중 취득률 90 % 이상의 데이터를 대상을 분석을 실시하였다. 2011 ~ 2015년도 증발산량 분석 결과는 아래의 표와 같다. 증발산의 패턴은 1월부터 서서히 증가하지만 활발하지는 않고, 4월부터 매우 활발해져 8월에 최대치에 이른다. 10월부터 증발산량은 급격히 감소하기 시작하며 11, 12월에는 증발산이 거의 발생하지 않는 공통적인 경향을 보였다. 2013년 8, 9월은 다른 해와 다른 경향을 보이고 있는데, 이는 2013년 8, 9월에 강우가 많이 발생하여 증발산량이 감소하였기 때문으로 판단된다. 2015년 8월은 다른 년도와 비교했을 때, 매우 높은 증발산량을 보이는데 이는 2015년 8월에 많은 강우에도 식생이 활발하게 작용하였기 때문으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1686-1690
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• 2010

우리나라 면적의 약 67%에 이르는 660만ha의 산림 중 침엽수림은 혼효림을 포함하여 약 74%를 차지해 활엽수림보다 넓게 분포하고 있다. 이와 같이 넓은 산림은 가뭄, 홍수와 같은 수문현상과 관련이 있으며 강우에 따른 유출에의 기여하는 바가 클 뿐만 아니라 강우, 증발산, 침투 유출에 이르는 다양한 수문현상이 복합적으로 나타난다. 특히, 최근 임목밀도의 증가가 오히려 증발산량의 증가, 옆면에 의한 강우 차단량의 증가 등을 발생시켜 가뭄과 홍수 또는 산사태의 원인이 될 수 있으며, 수자원 함양을 저해하는 요소로 작용하고 있다는 우려의 목소리가 나오고 있다. 따라서 산림지역의 증발산과 관련 있는 토양수분의 지속적인 모니터링과 감쇄특성 및 토양수분 환경에 대한 연구는 중요한 요소 연구가 될 수 있다. 봄에서 여름으로 진행되는 시기에는 강우발생에 비해 수목의 생육이 활발하여 증발산에 따른 토양수분 변화 및 감소가 급격하게 일어나며, 여름에는 토양수분의 감소도 뚜렷한 반면, 강우사상도 많이 발생하여 이에 따른 변화폭이 크게 나타난다. 또한, 가을에서 겨울로 진행되는 시기에는 수목의 생육의 둔화와 기온 하강으로 인하여 토양수분 감쇄현상 및 변화가 적게 나타나 토양수분의 변화양상이 계절마다 다르게 나타난다. 이에 토양수분의 감쇄현상을 파악하면 곧 산림지역에서의 증발산량 및 토양수분 소비특성을 파악할 수 있기 때문에, 산림에서 실제 토양수분 모니터링과 이를 통한 시간별, 깊이별 토양수분 변화 및 감쇄현상을 파악하는 것은 중요하다. 따라서 본 연구에서는 침엽수 산림에서의 토층별 월별 토양수분의 감쇄특성을 분석하기 위하여 침엽수림에서 토양수분 장기 모니터링 시스템을 구축하여 시간별, 토층별 토양수분 모니터링을 실시하고, 이를 바탕으로 침엽수림에서의 토양수분 감쇄현상을 분석하였다. 또한 토양수분 데이터 및 기상자료를 활용하여 월별, 기간별 토양수분 감쇄곡선을 산정하고 감쇄상수를 비교하였으며, 감쇄특성에 대하여 비교 분석하였다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.18 no.1
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• pp.90-104
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• 2015

The purpose of this paper is to build a spatio-temporal evapotranspiration(ET) estimation model using Terra MODIS satellite image and by calibrating with the flux tower ET data from watershed. The fundamentals of spatial ET model, Surface Energy Balance Algorithm for Land(SEBAL) was adopted and modified to estimate the daily ET of Yongdam Dam watershed in South Korea. The daily Normalized Distribution Vegetation Index(NDVI), Albedo, and Land Surface Temperature(LST) from MODIS and the ground measured wind speed and solar radiation data were prepared for 2 years(2012-2013). The SEBAL was calibrated with the forest ET measured by Deokyusan flux tower in the study watershed. Among the model parameters, the important parameters were surface albedo, NDVI and surface roughness in order for momentum transport during calculation of sensible heat flux. As a result of the final calibration, the monthly averaged albedo and NDVI were used because the daily values showed big deviation with unrealistic change. The determination coefficient($R^2$) between SEBAL and flux data was 0.45. The spatial ET reflected the geographical characteristics showing the ET of lowland areas was higher than the highland ET.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.8 no.4
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• pp.1-13
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• 2005

In the process of a hydrology circulation, evapotranspiration is considered a very important factor to build a plan for the development of water resources and to operate water resources system. This study purposes to estimate daily potential evapotranspiration quantity in consideration of energy factors of the surface by using spatial information such as Landsat TM (ETM+) data, DEM and Landcover. Kyounan-cheon, Han River is selected as a target area, and landcover is divided by vegetation and non-vegetation covered area. Penman-Monteith equation which considers leaf-area index is used to estimate potential evapotranspiration quantity of vegetation covered area. The combination method (energy burget and aerodynamic method) is used in non-vegetation covered area. Among the input data for estimating potential evapotranspiration, NDVI, SR and Albedo is formed by Landsat, TM and ETM+ from 1986 through 2002. ground heat flux is estimated by using NDVI distribution map, LAI distribution map is drawn by using SR distribution map. The result of estimation shows that the average potential evapotranspiration in the whole basin is about 1.8-3.2mm/day per each cell. THe results of estimating potential evapotranspiration quantity by each landcover are as follows; water surface 3.6-4.9mm/day, city 1.4-3.1mm/day, bareland 1.4-3.5mm/day, grassland 1.7-3.7mm/day, forest 1.7-3.0mm/day and farmland 1.8-3.6mm/day. The potential evapotranspiration quantity is underestimated in comparison with observed evaporation data by evaporation pan, but it is considered that it has physical propriety.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.101-101
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• 2021

본 연구에서는 금강 유역(9,645.5 km²)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 장기간 지하수 양수와 산림 성장이 수문에 미치는 영향을 평가하였다. 1976년부터 2015년까지 40년의 지하수 이용량(GU)과 산림 성장(FG) 자료를 10년 단위(1980s; 1976~1985, 1990s; 1986~1995, 2000s; 1996~2005, 2010s; 2006~2015)로 구축하고, SWAT 입력자료와 증발산량 매개변수로 사용하여 연대별 지하수 양수와 산림 생장을 반영하였다. 금강 유역 내 위치한 2개의 다목적댐과 3개의 다기능 보에서 관측된 일별 유량으로 2006년부터 2015까지 10년을 검·보정하여 모델의 적용성을 검증하였다. 5지점에 대한 검보정 결과, NSE는 0.76에서 0.79, R²는 0.78에서 0.81, RMSE는 0.55 mm/day에서 1.96 mm/day, PBIAS는 -5.48%에서 8.56%로 통계적으로 유의한 수준으로 분석되었다. 적용성을 검증한 SWAT에 각 연대에 맞는 GU와 FG 정보를 입력하여 수문을 모의하였으며, 두 요인이 물순환에 미치는 영향을 평가하기 위하여 기상조건은 2010s로 고정하였다. 모의결과, GU와 FG 변화가 주는 영향으로 유역 출구의 총유출량은 7.8%(60.7 mm/year) 감소하였으며, 1980s과 2010s에서 각각 775.0 mm/year, 714.3 mm/year의 값을 보였다. 물순환 분석 결과, 지표유출, 중간유출, 기저유출, 침투량, 토양수분은 감소하는 경향을 보였고, 증발산량과 지하수 충전량(GWR)은 증가하는 경향을 보였다. GU의 증가로 인한 지하수위의 지속적인 감소가 GWR이 증가하는 원인으로 판단하였으며, 강우 기간에 포장용수량 이상의 토양수가 빠르게 흘러 지하수 충전량을 증가시켰다고 추론하였다. 또한, 유황 곡선을 분석한 결과, 유량이 지하수 양수와 산림 생장에 영향을 받은 지역에서 시간 흐름에 따라 감소하였고, 저유량 구간에서 상대적으로 많이 감소하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.165-165
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• 2017

유역의 장기유출해석에서 일반적으로 여겨지는 개념은 연강수량이 증가함에 따라 유출률도 증가한다는 것이다. 이 개념은 습윤한 환경이 직접유출을 유도하기에 유리하기 때문으로 흔히 이해되었다. 본 연구는 연강수량과 유출률의 상관관계를 이해하기 위한 새로운 가설을 제시한다. 유역의 연강수량과 연유출량의 차이를 '기저손실량'으로 정의하고, 이를 제외한 연간 순강수량은 연간유출량과 1:1의 관계를 가진다고 보았을 때, 연강수량과 유출률의 상관관계를 해석적으로 유도할 수 있다. 이렇게 유도한 식은 연강수량과 유출률이 비례하기는 하지만, 선형적인 관계를 가지는 것은 아님을 제시한다. 제시한 가설을 검증하기 위해 국내 6개 댐유역에 대해 장기유출 분석을 실시하였다. 예상한대로 유출량(댐유입량)과 강수량은 강한 상관관계를 보여주었다. 추정된 기저손실량은 유역에 따라 차이를 보여주었는데, 이를 유역의 토지피복현황과 관련있다고 보고 상관관계를 분석하였다. 토지피복유형 8가지에 대해 유역의 기저손실량과의 상관관계를 분석한 결과 산림면적과 기저손실량이 가장 큰 상관관계를 나타내었다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.11 no.4
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• pp.233-246
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• 2009

The partitioning of evapotranspiration (ET) into evaporation (E) and transpiration (T) is critical in understanding the water cycle and the couplings between the cycles of energy, water, and carbon. In forests, the total ET measured above the canopy consists of T from both overstory and understory vegetation, and E from soil and the intercepted precipitation. To quantify their relative contributions, we have measured ET from the floors of deciduous and coniferous forests in Gwangneung using eddy covariance technique from 1 June 2008 to 31 May 2009. Due to smaller eddies that contribute to turbulent transfer near the ground, we performed a spectrum analysis and found that the errors associated with sensor separation were <10%. The annual sum of the understory ET was 59 mm (16% of total ET) in the deciduous forest and 43 mm (~7%) in the coniferous forest. Overall, the understory ET was not negligible except during the summer season when the plant area index was near its maximum. In both forest canopies, the decoupling factor ($\Omega$) was about ~0.15, indicating that the understory ET was controlled mainly by vapor pressure deficit and soil moisture content. The differences in the understory ET between the two forest canopies were due to different environmental conditions within the canopies, particularly the contrasting air humidity and soil water content. The non-negligible understory ET in the Gwangneung forests suggests that the dual source or multi-level models are required for the interpretation and modeling of surface exchange of mass and energy in these forests.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.274-274
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• 2012

증발산량 관측은 오랜 기간 연구되어 왔으며, 미기상 관측 시스템의 최적화와 상호 공동비교 실험 및 자료 처리의 일관성을 유지를 위해 한국에는 KoFlux라고 하는 플럭스 네트워크가 2002년 1월에 구축되었다. 이를 시작으로 미기상 관측에 대한 관심이 많은 연구자들이 관측망 구축에 힘쓰고 있으며, 에디공분산 방법을 이용해 증발산량을 산정하고 있다. 에디 공분산 방법은 다른 방법에 비해 연직농도 차이가 적은 산림 위에서의 플럭스 값을 측정 할 수 있으며, 측정 시 식물 환경에 방해를 주지 않는 등의 장점이 있다. 하지만 자료 처리와 품질관리에 있어 연구자의 주관성에 의해 상당 부분 불확실성을 초래한다. 또한 다른 관측지점과의 일관적인 비교를 위해 좌표보정을 수행하며, 일반적으로 바람이 평평한 지역 위로 분다는 가정 하에 이루어진다. 좌표보정은 일반적으로 Planar Fit Rotation방법을 사용하며, 평판 분할은 지형에 따라 12개까지 분할하여 분석한다. 하지만 덕유산 플럭스관측 타워지점처럼 산지 특성이 뚜렷하고 1 m/s이하의 풍속 데이터의 빈도가 큰 경우 평판 분할 수의 제한이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 좌표보정계수산정 방법에 따라 등간격의 평판분할 방법(Scenario A), 주풍향을 고려한 평판분할 방법(Scenario B)과 빈도에 의한 평판분할방법(Scenario C)으로 수행하였다. 또한 각 Scenario는 풍속의 제한 조건에 따라 CASE A(0.5 m/s 이상), CASE B(1.0 m/s이상)로 구분하여 분석하였다. 본 연구를 통해 제안 한 자료처리 절차는 첫째, 바람자료의 빈도 분석을 통한 지역특성 파악 둘째, 풍속제한 조건 설정 셋째, 바람과 수증기의 공분산 계산으로 요약된다. 덕유산 플럭스관측 타워지점의 경우 풍속 제한을 1.0 m/s이상에서 0.5 m/s이상으로 하향 조정하였으며, 평판 분할 방법은 Scenario C의 평판 수 12개를 채택하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.12
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• pp.1293-1307
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• 2012

This study is to evaluate the RHESSys (Regional Hydro-Ecological Simulation System) simulated streamflow (Q), evapotranspiration (ET), soil moisture (SM), gross primary productivity (GPP) and photosynthetic productivity (PSNnet) with the measured data. The RHESSys is a hydro-ecological model designed to simulate integrated water, carbon, and nutrient cycling and transport over spatially variable terrain. A 8.5 $km^2$ Seolma-cheon catchment located in the northwest of South Korea was adopted. The catchment covers 90.0% forest and the dominant soil is sandy loam. The model was calibrated with 2 years (2007-2008) daily Q at the watershed outlet and MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) GPP, PSNnet and 3 year (2007～2009) daily ET data measured at flux tower using the eddy-covariance technique. The coefficient of determination ($R^2$) and the Nash-Sutcliffe model efficiency (ME) for Q were 0.74 and 0.63, and the average $R^2$ for ET and GPP were 0.54 and 0.93 respectively. The model was validated with 1 year (2009) Q and GPP. The $R^2$ and the ME for Q were 0.92 and 0.84, the $R^2$ for GPP were 0.93.