• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.90-90
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• 2016

본 연구에서는 증발산, 토양수분, 태양복사에너지, 식생 활동 등과 같은 수문기상인자들을 활용하여 새로운 가뭄 지수(Energy-based Water Deficit Index(EWDI)를 개발하였고 이는 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)에서 제공되는 산출물들을 활용하였다. EWDI는 물의 순환과 탄소 순환을 동시에 고려하여 기존에 활용되는 다른 가뭄지수들보다 다양한 측면에서 가뭄을 분석할 수 있는 장점을 가지고 있으며 산정된 EWDI는 증발산 기반의 가뭄지수인 Stand-alone MODIS-based Evaporative Stress Index(stMOD_ESI)와 함께 시공간적인 변동성을 비교하여 전 세계적으로 가뭄 피해가 심각한 지역인 몽골, 호주, 한반도 지역에 대해 2000년에서 2010년까지 적용성을 파악하였다. 또한, 본 연구에서는 각 지수들 간의 상관관계를 파악하고 수문기상 인자들과 가뭄 현상 사이에 관계성을 파악하기 위해 Receiver Operating Characteristics(ROC) 분석을 수행하였다. 위에서 언급한 여러 분석 결과를 토대로, EWDI와 stMOD_ESI는 기존에 많이 쓰였던 가뭄 지수인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)에 비해 가뭄 상태를 더욱 잘 파악할 수 있는 것으로 나타났으며 EWDI와 stMOD_ESI가 광역적인 범위에서의 적용성이 높음을 파악하였다. 본 연구를 통해 수문기상학 및 수자원 분야에서의 인공위성을 활용한 가뭄 분석 연구의 기틀이 마련되길 기대해 볼 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.57-57
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• 2019

최근 수문기상학 분야에서 레이더 강수량을 활용한 응용연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 레이더 강수량은 경험적으로 설정된 레이더 반사도-강우강도 관계식을 활용하여 레이더 강수량을 산정하기 때문에 실제지상에 도달하는 강수량과 정량적인 오차가 필연적으로 발생한다. 따라서 고해상도의 레이더 강수량을 활용한 신뢰도 높은 수문해석을 위하여 레이더 강수량의 편의보정이 필수적으로 선행되어야한다. 본 연구에서는 불확실성을 고려한 레이더 강수량 편의보정을 위하여 Bayesian 추론기법과 일반화 선형모형(generalized linear model)을 연계하여 레이더 강수량 편의보정 매개변수를 산정하였다. 일반화 선형모형을 적용한 레이더 강수량 편의보정 결과는 현재 널리 사용되고 있는 평균보정(mean field bias) 기법에 비하여 통계지표가 개선된 레이더 강수량 편의보정 결과를 도출하였다. 추가적으로 지형학적 특성에 따른 레이더 강수량 편의보정 매개변수의 변동성을 분석하여 고도 및 이격거리에 따른 편의보정 매개변수의 지역화 공식을 제시하였다. 본 연구를 통하여 개발된 레이더 강수량 편의보정 매개변수 산정 및 지역화 연구는 레이더 관측전략 수립과정에 유용한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.340-340
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• 2019

지구온난화로 유발되는 기후변동성이 증가함에 따라서 정확한 수문인자의 예측은 전 세계적으로 주요 관심사항이 되고 있다. 최근에는 고성능 컴퓨터 자원의 증가로 수문기상학 연구에서 동일한 학습량에 비하여 정확도의 향상이 뚜렷한 기계학습 구조를 활용하여 위성영상 기반의 대기예측, 태풍위치 추적 및 강수량 예측 등의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에는 기계학습 중 시계열 분석에 널리 활용되고 있는 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN) 기법의 대표적인 LSTM(Long Short-Term Memory) 네트워크를 이용하여 수문인자를 예측하였다. LSTM 네트워크는 가중치 및 메모리 요소에 대한 추가정보를 셀 상태에 저장하고 시계열의 길이 조정하여 모형의 탄력적 활용이 가능하다. LSTM 네트워크를 이용한 다양한 수문인자 예측결과 RMSE의 개선을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 개발된 기계학습을 통한 수문인자 예측기술은 권역별 수계별 홍수 및 가뭄대응 계획을 능동적으로 수립하는데 활용될 것으로 판단된다. 향후 연구에서는 LSTM의 입력영역을 Bayesian 추론기법을 활용하여 구성함으로 학습과정의 불확실성을 정량적으로 제어하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2020

최근 수문기상학 분야에서 레이더 강수량을 활용한 응용연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 레이더 강수량은 대류성 및 층상형 등과 같이 강수특성을 기준으로 레이더 반사도-강수량(Reflectivity-Rainfall, Z-R) 관계식 매개변수를 시공간적으로 동일하게 적용하여 레이더 강수량을 산정하는 방법론은 지상관측 강수량과 정량적인 편의 오차(systematic error)를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다. 본 연구는 장기간의 레이더 합성장 반사도를 활용하여 Z-R 관계식 매개변수를 산정하였으며, 이 과정에서 Bayesian 추론 기법을 도입하여 Z-R 관계식 매개변수의 불확실성을 정량화하였다. 추가적으로 편의 오차를 최소화하기 위하여 계절성을 고려한 Z-R 관계식을 산정하였다. 건기와 우기로 구분하여 산정된 Z-R 관계식 매개변수의 공간적으로 변동성과 더불어 강수의 계절적 특성에 기인하는 Z-R 관계식 매개변수의 역비례 관계를 확인하였다. 최종적으로, 제안된 방법론으로 산정된 레이더 강수장은 일반적으로 레이더 강수량 산정에 널리 이용되는 Marshall-Palmer Z-R 관계식으로 산정된 강수장에 비하여 우수한 통계지표를 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권8호
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• pp.755-765
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• 2012

지표면 온도는 수문기상학에서 매우 중요한 인자로써 지면-대기의 상호순환을 이해하는 데 필수적인 요소이다. 따라서 지표면 온도를 정확하게 산출하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 국내에서는 현재까지 시 공간적으로 일정한 자료를 대상으로 한 연구가 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 최초의 정지궤도 위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS)의 지표면 온도 자료를 사용하여 MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 센서를 탑재한 위성(Terra/Aqua)에서 제공되는 지표면 온도와 비교 분석을 실시하였다. 또한, COMS 자료의 정확성 확인을 위하여 지상관측지점의 자료와 비교하였다. 그 결과 MODIS와의 비교에서는 COMS가 Aqua/Terra에 비하여 전체적으로 과소 산정되었으며, Aqua보다는 Terra와 비슷한 경향을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 지상 관측 일평균자료와의 비교에서도 COMS가 과소 산정되는 것으로 나타났다. 각각의 오차는 알고리즘 사용 인자의 차이, 자료의 시간적 차이, 외부적인 요인 등으로 인해 발생하는 것으로 판단된다. 그러나 전체적인 경향성이 비슷한 것으로 나타나 COMS의 활용 가능성을 확인할 수 있었으며, 추후보다 정확한 검 보정에 대한 연구가 필요한 실정이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.293-300
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• 2005

본 연구에서는 댐 건설 전후 수문기상자료의 변화에 대해 분석하고, 댐 건설이 국지 수문기상변화에 미치는 영향과 그 영향 범위에 대해 알아보았다. 모형화를 통해 댐 건설 전후의 수문기상변화에 대한 정량화를 수행하고자 하였으며, 댐의 영향 정도를 시공간적으로 정량화 할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발된 모형은 섬진강댐, 소양강댐, 안동댐, 충주댐 등에 적용하였으며, 실제 댐 건설로 인한 수문기상학적 영향이 미치는 한계 범위를 파악하였다. 댐의 범위별로 산정된 알베도와 재순환계수의 상관관계를 분석한 결과 댐 건설 후 격자별 알베도와 재순환계수는 상당히 높은 상관관계(상관계수 0.88)를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 댐 건설에 따른 토지이용의 변화가 궁극적으로 수분의 재순환에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 평가되었다. 또한, 수문기상학적 영향범위와 댐 건설 후 생성되는 저수면적과 비교를 통해 저수면적과 영향범위는 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었으며, 신규 댐의 건설시에 댐 건설로 생성이 예상되는 저수면적을 이용해서 수문기상학적 영향의 범위를 추정할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.537-543
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• 2006

최근들어 강우-유출 현상에 관한 비선형 모델링에 관하여 많은 연구가 있어 왔는데, 그 중에서도 신경망을 이용한 결과는 매우 성공적인 것으로 보고되어 왔다. 선형 구조가 갖는 근본적인 한계성으로 인하여, 이 분야에 선형 모델을 활용하는 것은 신경망을 사용하는 경우에 비하여 불리할 것으로 여겨지곤 한다. 하지만 우리는, 선형 모델의 경우 주어진 문제가 갖는 근본적 동특성의 원리를 보다 잘 이해할 수 있도록 해주므로, 적절한 확장 과정을 거치면 선형 임펄스 응답의 개념은 매우 경쟁력 있는 도구가 될 수 있을 것으로 생각한다. 이러한 생각에 따라, 본 논문에서 우리는 복수의 임펄스 응답의 이용을 강우-유출 해석의 문제에 적용하는 방안을 제안한다. 제안된 방법은 복수의 임펄스 응답 모델 사이에 적용되는 단순하고 고정된 스위칭 전략에 기반을 두고 있으며, 각 임펄스 응답은 음이 아닌 성분을 갖도록 하고, 동시에 한개의 봉우리만 갖는 형태를 만족하도록 한다. 우리나라의 특정한 지역의 수문기상학 자료를 대상으로 하여 적용해 본 결과, 제안된 방법은 매우 의미 있는 결과를 제공함을 보여주었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권9호
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• pp.589-601
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• 2019

최근 수문기상학 분야에서 레이더 강수량을 활용한 응용연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 레이더 강수량은 경험적인 레이더 반사도-강수강도 관계식을 활용하여 레이더 강수량을 추정하기 때문에 실제 지상에 도달하는 강수량과 정량적인 오차가 필연적으로 발생한다. 따라서 본 연구에서는 레이더 강수량 편의보정을 위하여 Bayesian 추론기법과 일반화 선형모형을 연계하여 불확실성을 고려한 편의보정 매개변수를 산정하였다. 일반화 선형모형을 적용한 레이더 강수량 편의보정 결과는 현재 널리 사용되고 있는 평균보정 기법보다 우수한 통계적 효율기준을 제시하였다. 추가로 지형학적 특성에 따른 편의보정 매개변수의 변동성을 분석하여 고도 및 이격거리에 따른 편의보정 매개변수의 지역화 공식을 제시하였다. 본 연구를 통하여 개발된 레이더 강수량 편의보정 매개변수 산정 및 지역화 결과는 레이더와 관련된 다양한 연구에 활용성이 클 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.257-267
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• 2014

기후변화에 따른 기온과 강수량의 변화가 지표수자원에 미치는 영향은 수문기상학 연구에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 기후변화가 우리나라 5대강 유역의 유출량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 Catchment Modeling Toolkit의 네가지 수문기상 모형을 사용하였다. 세 가지 RCP 시나리오에 대하여 12개 GCM 모형으로부터 미래 2021에서 2040까지(2030s), 2051에서 2070까지 (2060s) 및 2081에서 2099까지(2090s) 기간에 대한 기후자료를 추출하였다. 이들 자료는 LARS-WG 방법으로 상세화 하였으며, 수문기상 모형들은 1999부터 2009까지의 관측 자료를 이용하여 보정 및 검정하였다. 본 연구에서 미래의 유출량은 사분위 범위, 전체범위 및 변동계수 값이 시공간적으로 및 수문기상 모형에 따라서 큰 불확실성을 나타내었다. 종합적으로 볼 때 미래의 유출량은 기준년도에 비하여 RCP2.6, RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 대하여 10~24%, 7~30% 및 11~30% 증가할 것으로 예상되었다. 본 연구는 수분기상모형과 기후변화 예측의 불확실성을 고려한 미래의 유출량을 모의할 수 있는 방법을 제시하였다.