• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.298-298
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• 2011

다양한 수문학적 순환 성분들의 영향을 받는 유역의 포화과정은 토양층의 공간적 이질성과 맞물려 매우 복잡한 거동특성을 보이는 것으로 알려져 왔다. 이와 관련하여 주목해 볼 만한 지형인자 중의 하나로서 지형지수(topographic index)를 들 수 있다. 지형지수는 TOPMODEL의 주요한 입력변수 중의 하나로서 그 공간적 분포에 따라 유역의 상대적인 포화도를 용이하게 평가할 수 있는 객관적인 수단을 제공한다. 하지만 신뢰성 있는 지형지수의 산정은 상당히 까다로운 작업으로서 정확한 지형지수를 산정할 수 있는 절대적인 방법은 존재하지 않는 것으로 알려져 있다. 이는 지금까지 개발된 DEM을 기반으로 한 각종 흐름방향 모의기술의 수준이 아직 자연적인 지형형상을 완전히 반영하지 못함에 기인한다. 본 연구에서는 8-흐름방향방법의 단점을 보완하기 위하여 개발된 바 있는 $\infty$-흐름방향방법에 따라 지형지수를 산정하여 유역이 공간적으로 포화되어 가는 과정을 모의하여 보았다. $\infty$-흐름방향방법은 각도의 형태로 흐름방향을 산정하여 고정된 흐름방향의 구속에서 벗어남과 동시에 최소한의 흐름분산(flow dispersion) 모의를 허용하여 유역규모의 포화과정을 효율적으로 모의할 수 있는 수단으로 판단된다. 대상유역으로는 설마천 유역을 선택하였으며 지형분석 과정에는 Arc GIS를 기반으로 운용되는 software 중의 하나인 TauDEM을 적용하였다. 아래 그림은 각각 포화도 20%, 50%, 90%에 해당하는 포화역을 도시한 것으로 하천망으로 중심으로 유역이 공간적으로 포화되어 가는 과정을 효율적으로 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 본 연구를 통하여 제시되는 방법론은 자연유역의 유출응답 속에 내재하는 동적특성이나 비선형특성에 대한 체계적인 접근을 가능하게 하는 효율적인 수단을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제23권3호
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• pp.241-253
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• 2000

생태계 내에서 미소환경요인과 식생 요인의 상호관련성을 밝히는 일은 생태계의 구성원리와 생태계의 관리에 많은 도움을 준다. 생물권보전지역으로 지정된 점봉산 일대의 온대낙엽수림에서 식생요인과 환경요인의 공간적 이질성을 정량화하고, 임상식생의 공간분포에 미치는 미소환경요인의 영향을 파악하였다. 대부분의 환경요인과 식생요인은 영구방형구내 미소지소간에 변이를 나타내었다. 환경요인 중에서 공간의존도가 높은 요인들은 지형적요인(고도, 경사도), 낙엽층 두께, 토양수분 함량 및 상대광도이었고, 공간의존거리가 상대적으로 짧은 요인은 낙엽층 두께, 상대광도 및 마그네슘 함량이었다. 식생요인 중에서 아교목층의 피도, 가을 초본층의 피도 및 철쭉꽃의 피도를 제외하고는 모든 변수들의 공간의존도는 높은 편이었다. 교목층의 피도, 관목층의 피도 및 가을 초본층의 종다양성 지수의 공간의존거리는 15 m 이내이었고,초봄 초본층의 종풍부도와 종다양성지수 및 가을 초본층의 종풍부도의 공간의존거리는 28∼48 m이었다. 초봄과 가을 임상식물의 종풍부도와 종다양성지수의 공간분포에 영향을 주는 요인으로는 낙엽층 두께, 경사도, 아교목층의 피도, 관목층의 피도, 조릿대의 피도 등이었는데,그 중에서 가장 크게 영향을 주는 요인은 낙엽층 두께로서 낙엽층 두께가 두꺼운 곳일수록 종풍부도와 종다양성지수가 낮은 경향이었다. 본 조사지역에서 낙엽층의 공간 분포에 영향을 주는 요인들로는 바람의 방향, 미소지형 및 관목의 밀집정도로 추정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.430-430
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• 2011

최근 지구온난화, 엘리뇨 및 라니냐 등 지구환경 변화에 따른 기후변화의 영향으로 짧은 시간에 매우 높은 강도를 가진 이상호우에 의해 많은 인명과 재산피해가 발생하고 있다. 우리나라의 경우에도 1990년대 후반부터 과거와 달리 국지적 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 집중호우에 의한 홍수는 우리나라의 가장 빈번한 자연재해 중 하나가 되었다. 이러한 성격의 홍수는 소유역 규모의 좁은 지역과 급경사지역에서 짧은 지속시간과 집중적인 강우강도에 의해 발생하고, 빠른 유속과 토사를 동반하는 빠른 수문반응으로 홍수에 대비할 시간이 부족한 것이 특징이기 때문에 기존의 홍수예보모형을 이용하여 발생홍수의 특성을 예측하기에는 많은 어려움이 있다. 유출수문곡선의 특성을 분석하여 홍수의 특성을 분석하는 연구는 Kyiamah (1996)가 유출수문곡선의 기초적인 상승곡선, 지체시간, 첨두홍수량을 이용하여 돌발홍수사상에 대한 크기를 산정하였으며, 이를 바탕으로 Bhaskar 등 (2000)은 유출수문곡선의 상승부 기울기, 첨두 홍수량비, 홍수 반응시간을 이용하여 돌발홍수지수(Flash Flood Index)를 산정하고 이 지수에 의해 돌발홍수를 설명하고자 하였다. 국내에서는 정재철 (2000)이 보청천을 대상으로 단 몇 개의 사상만을 대상으로 Bhaskar 등 (2000)이 제시한 돌발홍수지수를 적용한 바가 있다. 그러나, 이들 연구에서는 소수의 수문사상만을 이용하였기 때문에 상대심도를 산정하는데 있어 문제가 있으며 상대심도를 산정하는데 있어 각 심도계수들의 임의적인 도수분포를 이용하였기 때문에 매우 주관적이라고 할 수 있다. 김병식 등 (2008)은 한강유역의 과거 101개의 홍수사상에 대해 돌발홍수의 상대심도를 파악하기 위하여 돌발홍수지수를 산정하고 2006년 7월의 집중호우에 의해 발행한 홍수사상의 돌발홍수 심도를 시간 및 공간적으로 정량화하였다. 이러한 기존의 연구는 홍수심도 산정시에 필요한 유출수문곡선을 실측된 자료를 이용하여 산정하였으나 국내의 소유역의 경우 실측된 유출수문곡선 자료가 그다지 많지 않은 관계로 인해 홍수심도를 산정하는데 많은 어려움을 내포하고 있다. 따라서 본 연구에서는 미계측 소유역중 시범유역을 선정하고 30년 이상 장기간 실측 강우의 기왕최대 시강우량 자료에 대하여 강우-유출모형을 통한 홍수유출수문곡선을 모의한 후, 빈도별 확률강우량에 대한 수문곡선 특성인자들의 비를 무차원 지수화하여 극한홍수사상에 대한 설계강우의 취약성을 평가하기 위한 홍수위험지수 (Flood Hazard Index) 산정방법을 제시하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제85권3호
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• pp.539-551
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• 1996

본 연구에서는 위치종속조사가법에 의해 소나무임분에서 조사된 자료로부터 임목의 크기 및 경쟁목과의 거리를 함께 고려한 개체목차원의 거리종속경쟁지수와 전통적인 임분차원의 밀도척도를 추정하고 이들을 흉고직경생장과 비교하여 경쟁상태에 대한 설명력을 검토하였으며, 경쟁지수가 영향변수로 고려된 개체목 흉고직경생장식을 유도하였다. 경쟁목선정방법에 있어 경쟁치단각도를 30도로 설정했을 때의 경쟁지수가 흉고직경생장과 기장 높은 상관관계를 보인 반면, 경쟁구역거리는 흉고직경생장추정에 대한 경쟁지수의 설명력에 미미한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 개체목별 거리종속경쟁지수에 근거한 대부분의 임분경쟁지수들은 임분의 경쟁상태를 비슷하게 나타내는 것으로 평가되었다. 임령과 지위지수의 영향을 배제한 상태에서의 편상관분석결과 Alemdag의 평균경쟁지수 및 상대공간지수가 흉고직경과 가장 높은 연관성을 나타냈는데, 이중 개체목의 위치를 파악하지 않고도 비교적 손쉽게 파악될 수 있는 상대공간지수가 임분의 평균흉고직경을 추정하는데는 좀더 적합한 것으로 판단되었다. 개체목차원의 거리종속 경쟁지수중에서, 지위 및 흉고직경의 영향을 배제시킨다면 Hegyi의 경쟁지수가 흉고직경생장과 가장 밀접한 영향관계에 있는 것으로 밝혀졌다. 이로부터 Hegyi경쟁지수 및 임령, 우세목수고, 개체목의 흉고직경을 영향인자로 하는 다음과 같은 흉고직경생장식을 유도하였다. $$dbh^{\prime}=3.975362676{\cdot}age^{-1.099274613}{\cdot}ho^{0.199893990}{\cdot}dbh^{0.269430865}{\cdot}HgCI^{-0.353643587}$$ 위의 식은 다른 조건이 같다면 지위지수는 흉고직경생장에 유리한 영향을 미치는 반면 임령 및 경쟁지수의 증가에 의해서는 흉고직경생장이 둔화된다는 일반생장법칙에 부합되어 흉고직경생장식으로 적합하다고 판단되며, 단목생장모델을 위한 함수식으로 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1276-1279
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• 2004

수문순환 과정에서 증발산은 물이 유역으로부터 제거되는 주요 기작으로서, 증발산에 중요한 역할을 하는 식물은 지구 육지 표면의 약 $70\%$ 정도를 점유하고 있으며, 생태계의 가장 중요한 구성인자로서, 식물의 종류 및 군집의 공간적 분포유형, 생육주기 및 형태적 변화 등과 같은 정보들은 그 지역의 기후, 토양, 지질, 지리적 특성을 밝히는데 중요한 역할을 한다. 식생관련 정보 중 엽면적 지수란 단위지표면적당 총 엽면적의 비를 나타내는 것으로 환경생태, 기상, 수문분야에서 다양하게 활용되고 있다. 본 연구에서는 Landsat 위성영상과 DEM 등의 GIS 자료를 이용하여 지형적인 요소를 고려하여 유역의 증발산량을 분포형으론 산정하는 것을 목적으로 하고 있다. 연구대상유역은 한강의 제1지류인 경안천유역으로 하였고, 증발산량 산정에 필요한 기상자료는 월평균기온, 수평면일사량, 상대습도를 이용하였고, 일사량비와 일조시간비 계산을 위해 위도별에 따른 총일조시간과 월평균일사량을 계산하였다. 잠재증발산량 산정은 Penman-Monteith식을 이용하여 산정하였으며, 식생지수와 밀접한 관계가 있는 LAI를 고려하여 산정하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제102권4호
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• pp.467-476
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• 2013

산림입지도의 지위지수 정보는 조사지점에만 존재하므로 미조사 지역에 대한 지위지수는 별도의 추정이 필요하다. 미조사 지역의 지위지수 추정을 위해 본 연구에서는 점자료로부터 연속표면을 생성하는 공간 내삽법인 크리깅 기법을 적용하였다. Chapman-Richards 생장모델을 이용하여 표준지별 지위지수 추정치를 구한 뒤 가우시안, 구형 및 지수형 베리오그램 모델별로 정규크리깅을 이용하여 단양 전역의 소나무림 지위지수를 격자단위($30m{\times}30m$)로 추정하였다. 교차검증을 위해 평균오차(ME), 평균표준오차(ASE) 및 평균제곱근오차(RMSE)를 계산하였다. 베리오그램 모델 적합 결과, 상대 너깃이 가장 큰 가우시안 모델(37.40%)이 제외되었으며 구형 모델(16.80%)과 지수형 베리오그램 모델(8.77%)이 선택되었다. 크리깅에 의한 지위지수 추정치는 지수형 모델을 적용한 경우 4.39~19.53, 구형모델을 적용한 경우 4.54~19.23의 분포를 보였다. 교차 검증 결과, RMSE는 두 모델에서 큰 차이가 없는 것으로 나타났으나 구형모델의 ME와 ASE가 지수형 모델보다 작기 때문에 구형 베리오그램 모델 기반 지위지수 지도를 최종적으로 선정하였다. 지위지수 지도로부터 산출된 단양지역 소나무림 평균 지위지수는 10.78로 추정되었다. 공간이질성이 큰 우리나라 산림의 바이오매스 추정 시 지위지수 지도를 통해 지역적 변이를 고려할 수 있으며 궁극적으로는 탄소저장량 분포 추정의 정확도 제고에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.456-456
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• 2011

국내에서는 1999년부터 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS) 구축 및 운영을 통해 물관리정보화사업을 추진하고 있으며 기초정보분석 중심에서 수자원 계획 수립과 정책 결정을 지원할 수 있는 시스템으로 확대하여 대국민 수자원 정보 제공과 홍보를 활성화하려고 노력하고 있다. 하지만 지금까지 국내에서는 수자원 현황을 평가하기 위해 상수도보급율, 하천개수율 등을 이용하여 수자원의 단편적인 분야만을 평가하여 왔으며 이들 개별지표들만으로 국내 수자원 상황에 대해 국민들이 체감하는데 한계가 있어 이들 사업의 성과를 지수화하여 수자원 정책과 사업의 효과를 국민들에게 적극적으로 홍보할 필요가 있다. 이를 지원하기 위해 2007년부터 2009년까지 수자원 각 분야별 수자원계획수립 업무지원체계를 구축하였으며 수자원 현황 평가를 위해 분야별 평가지수를 개발하고 수자원 통합지수를 선정하여 중권역별로 산정한 바 있다(건설교통부, 2007; 국토해양부, 2008, 2009). 보다 합리적인 수자원 평가를 위해서는 분야별(물이용, 치수, 하천환경) 평가 지수의 공간적 범위 확대 및 세부지표를 추가 고려함으로써 과거에서부터 현재까지의 분야별 변화 패턴을 파악해야 한다. 이를 통해 수자원 관련 정책 및 사업의 성과를 평가하고 구축된 기초자료 및 분석정보를 제공해 줄 수 있는 도구의 개발이 무엇보다 중요하다고 하겠다. 따라서 본 연구에서는 기 개발된 분야별 평가지수 산정 결과와 분야별 현황과의 비교 분석을 통해 지수의 현장 적용성을 검토함으로써 기 개발된 지표의 취약점 및 한계점을 제시하였다. 보다 합리적이고 타당한 분야별 평가를 위해 세부지표를 추가로 선정하였으며 선정된 분야별 세부지표를 PSR 구성체계에 맞추어 구성하였다. 또한 분야별 현황 및 특성을 평가할 수 있는 분야별 평가지수를 개발하였으며 물이용 특성을 평가할 수 있는 지수를 '물이용안전성지수', 치수 특성을 평가할 수 있는 지수를 '홍수안전성지수', 하천환경 특성을 평가할 수 있는 지수를 '하천환경건강성지수'라 명명하였다. 또한 분야별 평가지수를 통합하여 수자원 현황을 평가하고 관리할 수 있는 수자원 통합지수인 '물만족지수'를 개발하여 제시하였다. 분야별 평가지수를 구성하는 각 세부지표의 특성을 파악하여 지표 산정 범위를 점, 선, 면으로 확대하여 제시하였으며 세분화된 공간단위별로 기초자료를 조사, 수집하여 시계열 DB를 구축하였다. 개발된 분야별 평가지수 및 물만족지수를 연도별 표준유역별로 구축된 DB를 이용하여 산정하고 비교 분석하였으며 상대적인 분야별 안전성 및 건강성을 평가하여 지수의 적용성을 검토하였다. 지표 관련 기초자료 및 분석을 통해 생성된 정보자료는 수자원정책 수립과정에서 매우 유용한 정보를 제공해 줌으로써 정책결정을 지원할 수 있고, 일반인과 관련 전문가들에게 수자원 관련 다양한 정보를 제공할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1543-1547
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• 2007

지금까지 돌발홍수는 주로 강우의 시공간적인 특성들을 고려한 기후학적 측면에서 관심을 가지고 연구가 진행되어 왔을 뿐 유출의 시각에서 돌발홍수를 평가하기 위한 노력은 매우 미흡하였다고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 Bhaskar 등(2000)의 연구를 우리나라에 적용하여 유출수문곡선에 의해 돌발홍수를 설명하고, 다른 홍수사상과 돌발홍수 사상을 구별하고자 하는데 있다. 즉, 유출수문곡선의 특성을 이용해 홍수사상에 대한 돌발홍수지수(flash flood index)를 산정함으로써 돌발홍수의 심각성 정도를 정량화하고자 하였다. 이를 위해 본 논문에서는 한강유역의 과거 101개의 홍수사상에 대해 돌발홍수의 상대심도(relative severity)를 파악하기 위하여 돌발홍수지수를 산정하였으며 또한, 2006년 7월의 집중호우에 의해 발생한 홍수사상의 돌발홍수 심도를 시공간적으로 정량화하였다. 분석 결과, 한강유역의 다른 지역에 비해 강원도 지역의 홍수 유출수문곡선들이 돌발홍수 심도를 크게 나타내었으며 중랑천 등과 같은 도시유역에서도 돌발심도가 크게 나타남을 확인 할 수 있었다. 2006년 7월 집중호우에 의한 한강유역의 돌발홍수지수를 7월 전반기, 중반기 그리고 하반기로 나누어 시공간적 공간분포를 분석한 결과, 7월 전반기의 경우 서울 주변지역의 돌발심도가 크게 나타났으며 7월 중반기의 경우 강원도 지역의 돌발홍수 심도가 크게 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1B호
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• pp.61-70
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• 2010

본 연구에서는 치수특성을 평가할 수 있는 세부지표를 선정하여 유역별 치수 관련 현황을 분석하였으며 세부지표를 P-S-R(Pressure-State-Response) 구성 체계로 구성하여 각 치수특성평가 지수인 압력, 현상, 및 대책 지수를 개발하였다. 또한 이들 지수를 통합하여 유역의 치수 현황을 종합적으로 파악할 수 있는 홍수위험지수를 개발하였다. 1980년대 이후 2000년대까지 117개 중권역에서 산정된 홍수의 발생에 대한 압력지수와 피해의 현황지수는 비례관계로 나타났으나 대책지수의 증가에도 현황지수는 감소하고 있지 않았다. 이는 상대적으로 피해의 압력요인들이 홍수대응력을 초과하고 있음을 보여준다. 따라서 향후 홍수대책에서는 설계기준을 더욱 강화시킬 필요가 있음을 보여 준다. 홍수위험지수는 지속적인 치수사업의 성과에 의해 점진적으로 낮아지고 있고 한강과 낙동강 권역이 금강, 섬진강 및 영산강 권역보다 상대적으로 홍수위험도가 낮은 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 치수사업의 성과의 평가와 함께 유역 간 홍수의 상대적인 위험도를 시 공간적으로 분석하여 치수 관련 정책 및 대책 수립에서 보다 효과적인 의사결정을 지원할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.410-410
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• 2018

Evaporative Demand Drought Index (EDDI)는 미국해양대기관리처 (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)에서 2016년에 개발한 가뭄지표로, 기존의 가뭄지표가 주로 강수량과 기온에 초점을 두고 가뭄을 판단하는 반면 토양의 수분 스트레스의 신호를 바탕으로 증발산수요의 상대적인 변화를 계산하여 가뭄지표에 대한 조기 경보를 제공한다. EDDI는 강수량을 이용한 기존의 가뭄지수와 달리 증발/산 요구량 (evaporative demand)에 초점을 맞춰 보다 짧은 시간의 척도와 공간 분포 및 시계열 결과의 도출로 잠재적 가뭄 예보에 활용할 수 있어 가뭄의 조기 경보 및 가뭄 모니터링 도구로 사용할 수 있다. 현재 NOAA에서는 EDDI Map Archive(https://www.esrl.noaa.gov/psd/eddi/)를 활용하여 1980년부터 현재까지 1-week부터 12-months 시간척도의 미국 전역의 EDDI 지도를 제공하고 있으며, 짧은 기간의 급속하게 발생하는(rapid-onset) Flash drought의 조기경보지표로 활용되고 있다. 본 연구에서는 최근 3년간 우리나라에 발생한 극심한 가뭄 사상을 대상으로 EDDI의 적용함으로서 시공간적 가뭄 특성을 파악하고자 한다.