• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.376-376
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• 2020

최근의 기후변화는 이미 한반도에 평균온도의 상승과 강수량의 변화 등으로 인해 많은 수문기상학적 변화를 일으키고 있다. 낮은 빈도의 가뭄은 2~3년에 한번 꼴로 발생할 정도로 빈번하게 발생하고 있으며, 국지적인 폭우와 한반도에 영향을 미치는 태풍의 증가 등 이수와 치수측면에서의 강수의 변화는 예측하기에 어려운 정도로 그 변화의 속도가 빨라지고 있는 현실이다. 이에 수자원활용 측면에서도 기후변화를 고려하여 새롭게 평가하여야 한다. 특히나 낮은 빈도의 잦은 가뭄은 농업분야에서 용수를 공급하는 데 있어 여러 가지 문제점들을 발생시키고 농업용수 확보를 위한 대책이 필요하다. 대부분의 농업용수는 하천취수, 저수지, 지하수를 이용하고 있으며, 뚜렷한 용수원이 없는 농경지의 대부분은 지하수를 이용하는 것이 보통이다. 이러한 지하수는 물 순환 체계에서 강수에 의해 지하로 침투된 물이 토양간이나 지하대수층 등에 저류되어 지하수가 형성된다. 일반적으로 가뭄이 발생하면 우선적으로 선택되는 대책이 지하관정을 개발하여 활용하는 방안이 활용되고 있는 데 강수의 부족으로 인한 가뭄 발생시 지하수위는 어떻게 변화하는지에 대한 연구과 관측이 필요하다. 본 연구에서는 강수자료와 지하수위 그리고 강수를 활용하는 가뭄지표인 표준강수지수(SPI) 등의 자료를 활용하여 가뭄발생과 지하수위의 변동성의 상관관계를 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.101-101
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• 2019

전 지구적 기온상승으로 인한 기후변화는 사회적, 수문학적, 다양한 분야에 영향을 미친다. 또한 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)의 보고서에 따르면 미래에도 지속적으로 기온상승이 예상되며, 이러한 현상은 인류의 삶에 큰 영향을 미칠것으로 예상된다. 또한 수자원 및 관련 분야에서도 기온 상승에 따른 강수량, 강수의 주기 변동, 극한 기후사상의 심도(severity)와 빈도 변화에 따른 다양한 연구가 진행되고 있으며, 미래의 강우량과 온도를 예측하는 기후변화연구에서는 다양한 기후모형을 고려하여 분석한다. 하지만 모든 기후모형이 우리나라에 적합한 것은 아니므로 과거 기후를 모의한 결과를 토대로 성능이 뛰어난 모형의 결과에 더 높은 가중치를 주고 미래를 예측하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 기후모형으로 GCM (General Circulation Model) 모의 결과가 이용되는데 우리나라에 대한 GCM 결과의 정확성을 분석하는 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 21개의 GCM을 대상으로 과거 모의 자료(1970년~2005년)를 실제 관측소에서 관측된 강수량과 비교하여 각 GCM들의 성능을 평가하고 이를 토대로, GCM들의 우선순위를 선정하였다. 또한 격자 기반 GCM 결과를 IDW (Inverse Distance Weighted) 방법을 사용하여 기상관측소로 지역적 상세화를 수행하였으며, GCM과 관측자료 사이의 편이를 보정하기 위해 6가지의 Quantile Mapping 방법과 Random Forest 기법을 사용하였다. 또한 편이 보정 기법 중 성능이 좋은 기법을 선택하여 관측소에 적용하였다. 편이 보정된 GCM 모의결과에 대한 성능을 토대로 우수한 GCM 순위를 도출하기 위해 다기준의사결정기법 중 하나인 TOPSIS (Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution)를 이용하였다. 그리고 GCM의 전망기간인 2010년부터 2018년까지의 Machine learning 방법과 Quantile mapping의 기법을 비교 및 성능이 우수한 편이 보정 방법을 선택한 후 전망기간 동안의 GCM 성능의 우선순위를 선정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.506-506
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• 2022

비점오염원에서 배출되는 오염부하량(BOD, T-P)은 점오염원의 2배 이상을 차지하고 있어 비점오염원 관리에 대한 관심이 증대되고 있다. 이에 비점오염원의 효율적 관리를 위한 전략 및 추진과제 마련을 위해 제1차('04-'11), 제2차('12-'20) 비점오염원 관리 종합대책(이하 종합대책)이 수립 및 이행되었다. 이어 2016년 물환경보전법 개정에 따라 종합대책의 수립이 법제화되고 지난 2020년 말 제3차 비점종합대책('21~'25)이 수립되었다. 제3차 비점종합대책은 수질개선이 체감되는 비점오염원 관리라는 비전을 가지며 도시, 농·축산, 산림, 관리기반의 4개 분야에 총 71개의 세부 추진과제를 제시하고 있다. T-P 비점오염배출부하량 5% 감축, 불투수율 감축, 비점오염관리지역개소 확대, 고랭지 흙탕물 관리지역 구역 확장, 지역 거버넌스 구축을 대책의 목표와 각 분야별 관리지표로 제시하고 있다. 물환경보전법 제53조의5와 동법 시행령 제75조의3에 따라 환경부장관은 매년 이행사항을 점검 및 평가하여 그 결과를 비점오염원 관리 정책의 수립 및 집행에 반영해야 한다. 지난 제1·2차 대책의 경우 성과 점검 및 관리를 위한 체계가 부재하여 사업의 실효성 확보에 한계가 있었으며 이에 따라 소관별 이행사항 점검 및 평가체계의 필요성이 제기되었다. 따라서 본 연구에서는 종합대책 이행평가 전략 및 세부 추진체계를 마련하여 효율적인 소관별 이행사항 점검 및 평가를 도모하고자 하였다. 분야별 세부 추진과제는 매년, 대책의 목표와 각 분야별 관리지표는 대책 시행 후 5차년에 점검 및 평가할 수 있도록 구성하였다. 또한 종합대책의 최종 목표 달성 시뮬레이션을 통해 5차년 이후 원활한 평가가 이루어질 수 있도록 하였다. 본 연구에서 마련한 이행평가 체계를 통해 적절한 이행평가 및 효율적인 비점오염원 관리를 도모할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Intelligence and Information Systems
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• v.24 no.3
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• pp.177-198
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• 2018

Recently, as economic property it has become necessary to acquire and utilize the framework for water resource measurement and performance management as the property of water resources changes to hold "public property". To date, the evaluation of water technology has been carried out by feasibility study analysis or technology assessment based on net present value (NPV) or benefit-to-cost (B/C) effect, however it is not yet systemized in terms of valuation models to objectively assess an economic value of technology-based business to receive diffusion and feedback of research outcomes. Therefore, K-water (known as a government-supported public company in Korea) company feels the necessity to establish a technology valuation framework suitable for technical characteristics of water resources fields in charge and verify an exemplified case applied to the technology. The K-water evaluation technology applied to this study, as a public interest goods, can be used as a tool to measure the value and achievement contributed to society and to manage them. Therefore, by calculating the value in which the subject technology contributed to the entire society as a public resource, we make use of it as a basis information for the advertising medium of performance on the influence effect of the benefits or the necessity of cost input, and then secure the legitimacy for large-scale R&D cost input in terms of the characteristics of public technology. Hence, K-water company, one of the public corporation in Korea which deals with public goods of 'water resources', will be able to establish a commercialization strategy for business operation and prepare for a basis for the performance calculation of input R&D cost. In this study, K-water has developed a web-based technology valuation model for public interest type water resources based on the technology evaluation system that is suitable for the characteristics of a technology in water resources fields. In particular, by utilizing the evaluation methodology of the Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Japan to match the expense items to the expense accounts based on the related benefit items, we proposed the so-called 'K-water's proprietary model' which involves the 'cost-benefit' approach and the FCF (Free Cash Flow), and ultimately led to build a pipeline on the K-water research performance management system and then verify the practical case of a technology related to "desalination". We analyze the embedded design logic and evaluation process of web-based valuation system that reflects characteristics of water resources technology, reference information and database(D/B)-associated logic for each model to calculate public interest-based and profit-based technology values in technology integrated management system. We review the hybrid evaluation module that reflects the quantitative index of the qualitative evaluation indices reflecting the unique characteristics of water resources and the visualized user-interface (UI) of the actual web-based evaluation, which both are appended for calculating the business value based on financial data to the existing web-based technology valuation systems in other fields. K-water's technology valuation model is evaluated by distinguishing between public-interest type and profitable-type water technology. First, evaluation modules in profit-type technology valuation model are designed based on 'profitability of technology'. For example, the technology inventory K-water holds has a number of profit-oriented technologies such as water treatment membranes. On the other hand, the public interest-type technology valuation is designed to evaluate the public-interest oriented technology such as the dam, which reflects the characteristics of public benefits and costs. In order to examine the appropriateness of the cost-benefit based public utility valuation model (i.e. K-water specific technology valuation model) presented in this study, we applied to practical cases from calculation of benefit-to-cost analysis on water resource technology with 20 years of lifetime. In future we will additionally conduct verifying the K-water public utility-based valuation model by each business model which reflects various business environmental characteristics.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.155-155
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• 2020

최근 전 세계적으로 기후변화 및 이상기후로 인해 홍수, 가뭄과 같은 수자원과 관련된 재해들의 빈도가 증가하고 있는 추세이다. 가뭄은 발생 시작 및 종료 시기가 명확하지 않고, 그 피해가 광범위한 특징으로 인해 농업분야에 직접적인 피해를 주고 있으며, 농산물 생산성 및 안정적인 농업용수 확보에 큰 영향을 미치고 있다. 과거 가뭄을 해석하기 위해서는 일반적으로 강수량, 가뭄지수 등 단일지표를 활용하여 가뭄을 평가하였으나, 최근 선제적인 가뭄대응을 위해 다양한 인자들을 종합하여 판단하는 취약성 평가 (Vulnerability Assessment) 개념을 도입하였다. 농업가뭄 취약성은 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 기상 및 수문학적 가뭄에 의한 작물 생산 피해 및 가축의 피해를 동반할 수 있는 가능성으로 정의한다. 본 연구에서는 농업용 저수지 중심의 농업용수 기반 취약성 평가 항목을 선정하여 농업가뭄 취약지도를 작성하였다. 민감도, 노출도 및 적응능력 개념에 적합한 대응변수를 활용하여 저수지의 저수율, 용수 부족 및 가뭄 대응능력 뿐만 아니라 사회·환경적, 기상학적 영향을 고려한 평가 항목 선정하였다. 항목별 단위 및 특성을 통합하기 위해 스케일 재조정 (Re-Scaling), Z-Score 등 다양한 방법을 활용하여 표준화를 실시하였으며, AHP (Analytic Hierarchy Process), 엔트로피 분석 등을 통해 항목별 가중치를 산정하였다. 또한 농업가뭄에 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 미치는 항목을 구분하여 대응변수를 적용하였다. 이를 바탕으로 농업가뭄 취약성을 평가하여 항목별 등급을 구분하였으며, 전국 167개 시군을 대상으로 농업가뭄 취약지도를 작성하였다. 본 연구의 결과는 시군별 맞춤형 농업가뭄 대응정책의 기초자료 활용 가능하며, 농업가뭄 취약지역/상습가뭄지역에 대한 정보 제공이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.2
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• pp.95-106
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• 2016

Water Management Resilience Index (WMRI) was developed as a policy measure of adaptability to withstand water stresses and to set up water management strategies mainly in mid-small scale tributaries, and then evaluated on 117 sub-basins in South Korea. The index consists of 3 sub-indices such as vulnerability, robustness and redundancy sub-indices, each including indicators of 3 sectors: water use, flood mitigation, and river environment. Total number of indicators selected for the index was 31. Taking into account the stream order and control capability of river flow discharge, sub-basins were categorized into 3: 1 for mainstreams of lower large dams, 2 and 3 for tributaries, respectively without and with flow discharge regulation. As a result of the evaluation, resilience index scores in Category 2 and 3 are much lower than that of Category 1, especially with very poor score of redundancy. Although there was no significant difference between mainstream and tributaries in vulnerability and robustness sub-indices, results of redundancy sub-index in tributaries were lower than those in mainstream. Thus, it is conceived that the variety of water management schemes should be considered to improve their resilience in the face of future uncertainty. Addressing comprehensive stability of river basin against internal and external impacts, WMRI in this study can also be used for the prioritization of water management plans.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.38 no.6_1
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• pp.1141-1180
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• 2022

The application of satellite imageries has increased in the field of hydrology and water resources in recent years. However, challenges have been encountered on obtaining accurate evapotranspiration and soil moisture. Therefore, present researches have emphasized the necessity to obtain estimations of satellite-based evapotranspiration and soil moisture with related development researches. In this study, we presented the research status in Korea by investigating the current trends and methodologies for evapotranspiration and soil moisture. As a result of examining the detailed methodologies, we have ascertained that, in general, evapotranspiration is estimated using Energy balance models, such as Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) and Mapping Evapotranspiration with Internalized Calibration (METRIC). In addition, Penman-Monteith and Priestley-Taylor equations are also used to estimate evapotranspiration. In the case of soil moisture, in general, active (AMSR-E, AMSR2, MIRAS, and SMAP) and passive (ASCAT and SAR)sensors are used for estimation. In terms of statistics, deep learning, as well as linear regression equations and artificial neural networks, are used for estimating these parameters. There were a number of research cases in which various indices were calculated using satellite-based data and applied to the characterization of drought. In some cases, hydrological cycle factors of evapotranspiration and soil moisture were calculated based on the Land Surface Model (LSM). Through this process, by comparing, reviewing, and presenting major detailed methodologies, we intend to use these references in related research, and lay the foundation for the advancement of researches on the calculation of satellite-based hydrological cycle data in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2023-2027
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• 2008

교통과 산업의 발달로 농촌인구의 감소가 빠르게 진행되고, 도시로 유입된 인구의 거주 공간 확보를 위해 도시주변의 피복 변화가 빠르게 진행되고 있다. 도시 지표의 대부분이 아스팔트나 콘크리트 등으로 피복되어 있어 도심의 기온이 교외와 비교하여 높게 형성되는 도시열섬현상(urban heat island, UHI)이 두드러지고 있다. 따라서 도시열섬현상 해소 대책으로 다양한 방법들이 분야 별로 제안되고 있다. 본 연구에서는 청주시 소재(미호천과 무심천을 대상으로) 하천으로 부터 떨어진 거리에 따른 열환경에 대하여 토지 피복에 따른 공간적 특성 분석을 수행함으로서 하천이 도심지 열 환경에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 하천을 중심으로 $0{\sim}1000m$ 까지 200m 간격의 버퍼를 생성하고 Landsat 영상에 의한 NDVI와 온도분포도를 이용하여 청주시 하천의 근접성에 따른 NDVI 및 온도 분포 분석 결과, NDVI는 하천을 기준으로 거리가 멀어질수록 점차적으로 증가하는 경향을 보였고 온도는 감소하는 것으로 나타났다. 또한 Quick-bird 영상에 의한 토지피복도와 NDVI, 온도 데이터를 중첩분석한 결과 NDVI는 산림-경작지-초지-나지-시가지 및 건조지 순으로 나타났고 평균온도는 NDVI의 역순으로 나타났다. 특히, 시가지를 비롯하여 공업지, 상업지 등 건조지역과 나지는 평균 $24^{\circ}C$ 이상으로 인구밀집지역은 높은 온도분포를 나타내는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.750-750
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• 2012

토지이용의 변화는 수문순환의 변화를 초래한다. 이는 토지이용에 따른 지표 특성의 변화로 열수지가 변화함으로써 미규모 및 중규모 기상현상에 직접적으로 영향을 미치기 때문이다. 최근 4대강 살리기 사업 등의 대규모 토목사업으로 인해 넓은 면적의 지표면 상태가 변화하고 이에 따른 수문순환 변화에 대한 관심과 함께 연구가 진행되고 있다. 또한 최근 수문학 분야에서의 가장 큰 관심은 최신 기법을 적용한 수문분석 및 정확한 수문인자를 추출하고자 하는 것으로 원격탐사나 GIS 기법을 이용할 경우 유역의 물리적인 요소를 고려할 수 있으며 넓은 지역에 대한 정보를 공간적으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 길이 103.5km, 유역면적 $1,478km^2$, 한강의 제 1지류인 섬강유역을 대상으로 위성 영상을 이용하여 토지피복에 따른 열수지 변화 특성을 모니터링 하였다. 대상지역의 토지피복은 Landsat TM 위성영상을 이용하여 수역, 도심지, 나지, 초지, 산림, 농경지, 구름 및 그림자 등으로 분류하였으며, 위성영상을 열수지 모델에 적용하여 인자별 격자기반의 공간분포도를 추출하였다. 또한 이를 이용하여 토지피복 종류에 따른 유역내 열환경 특성을 정량적으로 파악하고 열환경 관점에서 유리한 토지피복 조성을 도출하고자 한다.