• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.62-62
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• 2022

홍수 예보를 위한 강우-유출 분석에서 정확한 예측 강우량 정보는 매우 중요한 인자이다. 이에 따라 강우 예측을 위하여 다양한 연구들이 수행되고 있지만 시·공간적으로 비균일한 특성 또는 변동성을 가진 강우를 정확하게 예측하는 것은 여전히 난제이다. 본 연구에서는 딥러닝 기반 ConvLSTM (Convolutinal Long Short-Term Memory) 모형을 사용하여 위성 강수 자료의 단기 예측을 수행하고 그 정확성을 분석하고자 한다. 대상유역은 메콩강 유역이며, 유역 면적이 넓고 강우 관측소의 밀도가 낮아 시·공간적 강우량 추정에 한계가 있으므로 정확한 강우-유출 분석을 위하여 위성 강수 자료의 활용이 요구된다. 현재 TRMM, GSMaP, PERSIANN 등 많은 위성 강수 자료들이 제공되고 있으며, 우선적으로 ConvLSTM 모형의 강수 예측 활용가능성 평가를 위한 입력자료로 가장 보편적으로 활용되는 TRMM_3B42 자료를 선정하였다. 해당 자료의 특성으로 공간해상도는 0.25°, 시간해상도는 일자료이며, 2001년부터 2015년의 자료를 수집하였다. 모형의 평가를 위하여 2001년부터 2013년 자료는 학습, 2014년 자료는 검증, 2015년 자료는 예측에 사용하였다. 또한 민감도 분석을 통하여 ConvLSTM 모형의 최적 매개변수를 추정하고 이를 기반으로 선행시간(lead time) 1일, 2일, 3일의 위성 강수 예측을 수행하였다. 그 결과 선행시간이 길어질수록 그 오차는 증가하지만, 전반적으로 3가지 선행시간 모두 자료의 강수량뿐만 아니라 공간적 분포까지 우수하게 예측되었다. 따라서 2차원 시계열 자료의 특성을 기억하고 이를 예측에 반영할 수 있는 ConvLSTM 모형은 메콩강과 같은 미계측 대유역에서의 안정적인 예측 강수량 정보를 제공할 수 있으며 홍수 예보를 위한 강우-유출 분석에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.30 no.2
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• pp.210-222
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• 2009

Lightning data, observed from total lightning detection system (TLDS) of KMA, for the recent five years (2002-2006) have been analyzed for temporal and spatial characteristics of frequency, intensity, duration, and flash rate. Lightning frequency varies largely with years (most frequent in 2006) and the lightning during the summer accounts for 75% of total flashes and only 0.6% of lightnings strike in cold season. In rainy season (JJAS), the ratio of positive flashes to negative ones is as low as 0.15, but it increases up to 0.98 in February. The seasonal variation of lightning duration is strongly linked with lightning occurrences, whereas flashes rates show weak seasonal variability. In a daily scale, lightning, on average, occurs more often at dawn (2 am, 5-7 am) and in the mid-afternoon (15 pm), and the lightning at dawn (around 5 am) is most intense during the day. The western inland areas md the West/South Sea show high lightning density during JJAS, whereas eastern part and the East Sea exhibit a low density of lightning. Considering the low ratio of positive flashes (0.15) for the whole analysis domain during summer period, Chungnam and Jeonbuk areas have a high ratio of flashes over 0.4. However, these should be analyzed with much caution because weak positive cloud-to-cloud discharges can be regarded as cloud-to-ground flashes. The western inland also exhibits long annual flash hours (15-24). And the W3st Sea has high flash rates as a result of large density and low flash hours. The most frequent time of lightning occurrence over most inland areas lies between mid-afternoon and early-evening, whereas mountainous and coastal areas, and the northern Kyoungki and Hwanghae provinces show the maximum lightning strikes in the morning and at dawn, respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.119-119
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• 2023

본 연구에서는 Terra MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상과 토양수분 부족지수(Soil Water Deficit Index, SWDI)를 이용하여 2012년부터 2022년까지 한반도 전국의 1km 공간 증발산량을 산정하였다. 공간 증발산량을 산정하기 위한 과정은 크게 두 가지로 구분된다. 첫 번째로 MODIS의 LST(Land Surface Temperature), NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), 선행강우 및 무강우 누적일수를 이용해 1 km 공간 토양수분을 산정하였다. 농촌진흥청 토양수분관측망 자료 중 토지피복, 토양 속성을 고려하여 선정된 70개소 토양수분 실측데이터와 비교한 결과 지점별 평균 R² 0.63~0.90으로 유의미한 상관성을 나타내었다. 산정된 공간 토양수분은 생장저해수분점과 초기위조점의 관계를 이용한 SWDI로 변환하였다. 두 번째로 순 복사량, 기온 및 NDVI의 적은 수문인자를 통해 증발산량 산정이 가능한 MS-PT(Modified Satellite-based Priestley-Taylor) 모형을 기반으로 계절별 식생과 토양수분 상태를 고려하여 1 km 공간 증발산량을 산정하였다. MS-PT 모형에서 가정한 대기 증발 변수 Diurnal temperature (DT)와 지표 수분의 상관성 문제를 해결하기 위해 DT를 SWDI로 적용하였다. 모형 결과의 검증을 위해 국내 플럭스 타워 (설마천, 청미천, 덕유산) 증발산량 관측자료와의 결정계수(Coefficient of determination, R²), RMSE(Root Mean Square Error) 및 IOA(Index of Agreement)를 산정하였다. 본 연구의 결과로 생산되는 국내 증발산량의 시, 공간적 변동성은 증발산량을 통한 수문학적 가뭄지수 및 급성 가뭄을 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.49 no.6
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• pp.833-848
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• 2014

The assessment of the current and future climate change-induced potential wind energy is an important issue in the planning and operations of wind farm. Here, the authors analyze spatiotemporal characteristics and variabilities of wind energy over Korean Peninsula in the near future (2006-2040) using Representative Concentration Pathway(RCP) scenarios data. In this study, National Institute of Meteorological Research (NIMR) regional climate model HadGEM3-RA based RCP 2.6 and 8.5 scenarios are analyzed. The comparison between ERA-interim and HadGEM3-RA during the period of 1981-2005 indicates that the historical simulation of HadGEM3-RA slightly overestimates (underestimates) the wind energy over the land (ocean). It also shows that interannual and intraseasonal variability of hindcast data is generally larger than those of reanalysis data. The investigation of RCP scenarios based future wind energy presents that future wind energy density will increase over the land and decrease over the ocean. The increase in the wind energy and its variability is particularly significant over the mountains and coastal areas, such as Jeju island in future global warming. More detailed analysis presents that the changes in synoptic conditions over East Asia in future decades can influence on the predicted wind energy abovementioned. It is also suggested that the uncertainty of the predicted future wind energy may increase because of the increase of interannual and intra-annual variability. In conclusion, our results can be used as a background data for devising a plan to develop and operate wind farm over the Korean Peninsula.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.27 no.4
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• pp.293-302
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• 1991

The anomalous sea level deviation or storm surge caused by the typhoon Thelma in 1987 are studied analysing tidal observation data at 7 stations in the south coast of Korean peninsula. The surges are calculated by subtracting the predicted tidal height from the observed tidal record. The tidal deviation at these stations along the coast are discussed in association with meteorological data. The sea level anomalies are studied by means of the empirical orthogonal function (EOF) analysis and the fast fourier transform (FFT) method. The results of analysis suggest that the peak value of surges are higher at the tidal stations in semi-enclosed bay and in long narrow channel than at the ones facing with the open sea. From the result of EOF analysis, the temporal and spatial fluctuations of storm surge can be described by the first EOF mode, which explains 63% of the total variances during the passage of typhoon Thelma. The deviation of storm surge in the studied areas indicates bi-modal peak during the passage of typhoon Thelma. From the results of FFT spectrum analysis, the peak of energy of autospectrum for surge, atmospheric pressure, and wind stress appeared at low frequency fluctuations band of 0.008-0.076 cph over the 4 stations. Auto-correlation function of surge showed periodicity, while that of atmospheric pressure and wind stress indicates no periodicity. The result of FFT analysis shows that the typhoon surges are related chiefly with the change of atmospheric pressure in an open bay (Cheju Harbor), but with the wind stress in a semi-enclosed bay (Yeosu Harbor).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.514-514
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• 2023

댐 건설은 하천의 유황, 유사량을 변화시켜 이·치수 및 생태계에 영향을 미치고 있다. 그러나 현재 댐 운영에 사용하고 있는 하천 기본계획은 10년마다 수립하고 있어 하천 지형 측량자료, 식생 및 수생태를 고려한 하천 관리 계획은 대부분 과거자료이다. 또한 홍수소통에 영향을 미치는 하도식생에 대한 연구가 거의 없어 최근 기후변화로 인해 빈번하게 발생하는 홍수 등 물재해에 적극적 대응이 어려운 실정이다. 따라서 최신의 하천 기초조사 자료 기반, '20년 댐 하류하천에 홍수가 발생한 4개 댐(대청, 합천, 용담, 섬진강댐)을 대상으로 하상변동, 식생 영향 등을 고려한 댐 직하류 하천관리방안을 마련하는 연구를 진행하였다. 최신 하천 기초조사 자료 확보를 위해 하천기본계획 등 문헌정보를 수집하고 댐 직하류의 수중부·육상부 측량, 유사량·하상재료 조사, 식생조사, 홍수흔적조사 등을 실시하였다. 확보한 기초자료를 바탕으로 하상변동 분석 모델 및 물리적 서식처 모의 모델을 통해 이수, 치수, 생태 측면으로 분석을 진행하였다. 이수 분석으로 HEC-RAS의 유사이송 분석을 통해 현재부터 20년 뒤의 하상변동을 분석하였다. 치수 분석으로 HEC-RAS 2D 등의 유사이송 분석을 사용하여 한 개의 홍수기 사상 발생 시 하상변동을 분석하였으며, 식생의 유무가 하상변동에 미치는 영향을 함께 분석하였다. 생태 분석으로는 PHABSIM을 사용하여 대상어종에 대한 하상변동 및 식생 유무에 따른 환경생태영향의 영향을 분석하였다. 분석을 바탕으로 각 대상 댐 직하류에 이수, 치수, 생태 측면의 하천관리방안을 수립하였다. 이수 분석을 통해 20년 뒤의 취양수장의 제약수위를 예측, 검토하고 취약구간 모니터링 구간을 산정하였다. 또한 침식과 퇴적이 크게 일어나는 구간을 산정하여 장·단기 하상변동 모니터링 구간을 제시하였다. 치수 분석을 통해 식생이 댐 하류에 미치는 영향을 분석하여 식생 저감 구간을 선정하는 등 적정 식생 밀도 조절 방안을 제시하였다. 또한 하상변동량이 큰 구간은 하상 안정 유지를 위한 수제 설치를 모델 결과를 통해 검토하였으며 제방 정비가 필요한 구간은 드론을 활용한 모니터링을 제안하였다. 생태 분석을 통해 대상 어종이 서식하기 가장 적합한 환경생태유량을 산정하고 댐 하류 하천의 자연성 회복을 위한 증가방류, 유사환원 등의 방안을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.41-41
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• 2021

최근 전 세계적으로 급증하는 기후변화의 영향으로 이상기후로 인한 자연재해들의 강도 및 발생 빈도의 증가가 다양한 연구를 통하여 확인되고 있으며, 이를 대비 및 대응하기 위한 방안수립 연구가 세계의 가장 중요한 주제로 부상되고 있다. 우리나라의 경우에는 기후변화에 따른 심각성 문제가 대두되고 있지만 국가적 대응기반조성 및 수자원정책 의사결정에 직접적으로 활용될 수 있는 일관성 있고 통합적인 기후 정보가 부족한 실정이다. 미래 기상 변동성을 나타내는 기후모델은 전 지구적 대규모 기상장(large scale climate pattern)을 비교적 정확하게 묘사하는 것으로 알려져 있으나 모형에 내재해 있는 시·공간적 편의(spatial-temporal bias) 및 불확실성으로 인하여 통계학적 상세화가 필수적으로 요구된다. 이러한 편향성은 일반적으로 지상 관측 자료를 격자에 보간하여 보정하는 방법이 적용되고 있지만, 관측자료의 불연속성 및 관측소의 불균등성으로 인하여 공간적 신뢰성이 낮다. 이에, 본 연구에서는 Bayesian 기반의 Kriging을 통한 공간적 편의보정 및 QDM(quantile delta mapping)을 연계한 새로운 격자 기반의 통계적 상세화 모형 Bayesian Kriging-QDM을 개발하였다. 본 연구를 통하여 산정된 결과는 과거자료에 근거하여 이루어지는 기존의 보수적인 수자원 관리 체계의 위험성을 저감 시킬 수 있는 의사결정에 직접적으로 활용될 수 있는 기초 자료로 이용 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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• v.34 no.1
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• pp.57-69
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• 2001

The chemical, elemental and biochemical components of the suspended particulate matter (SPM) were investigated in order to quantify particulate organic matter (POM) and assess diet quality for suspension feeders in the southern coastal bay systems of Korea where the marine farming of the suspension feeders are most active, The intense field observation program was carried out seasonally in the three coastal bay systems of Chinhae, Gosung and Kangjin bays, The SPM was characterized as collective properties of organic carbon (POC), nitrogen (PON), phosphorus (PP) and more refined collective properties of protein (PPr), carbohydrate (PCHO) and chlorophyll a (Chl a) compound. Although the three coastal bays are regarded as phytoplankton based ecosystem, the SPM is not composed entirely with phytoplankton cells. Due to the shallow water depth, resuspension of bottom sediment contributes significantly to some of the regions. Therefore, concentration of SPM in the surface water did not co-vary with Chl a or PPr, PCHO. In general, temporal variation of POC, PON and Chl a contents in seawater were closely associated with phytoplankton biomass in the three coastal bays, However, PPr and PCHO contents in seawater were higher in Chinhae bay than in Gosung and Kangjin bays and Chl a PPr-N ratio was higher in Chinhae bay than in Kosung and Kangjin bays, since Chinhae bay is more eutrophicated than other bays. Average C : N ratios from regressions of POC and PON of SPM were 6.6, 6.6 and 5.0 in Chinhae, Gosung and Kangjin bays, respectively. SPM in Chinhae and Gosung bays appears to be made of largely phytoplankton cells and SPM in Kangjin bay appears to be contributed from the bacterial biomass due to the shallow water depth. N : P ratios from regressions of PON and PP of SPM were 10.8 and 14.7 in spring, and 18.2 and 24.6 in Chinhae and Gosung bays, respectively. With respect to the hypothetical Redfield molecule, phytoplankton appears to be limited by the lack of N and f in spring and summer, respectively, in the two bays, In Kangjin bay, N : P ratios from regressions of PON and PP of SPM were varied from 6.3 to 12.8 throughout the year. The low N : P ratio with resepct to the hypothetical Redfield molecule, phytoplankton growth appears to be limited by the lack of N-nutrients.

• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.19 no.1
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• pp.62-73
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• 2016

The variation of groundwater by wave, tide and precipitation conditions is closely related to the vegetation environment at the natural vegetation and sandy based beach, and it has a significant impact on the vegetation development and ground stabilization. In this study, the water temperature, electrical conductivity, and pressure were monitored at five observational stations normal to the Jinu-do(Island) shoreline of Nakdong river estuary from March 2012 to September 2014 (approximately 799 days) with the aim of measuring the variation in groundwater-table characteristics. The purpose of the study was to identify factors (tide, wave etc.) affecting groundwater-table variation using time series and correlation analysis, and to record spatial variations in the groundwater level and electrical conductivity as a result of storm events. The observational station in the intertidal zone was strongly affected by wave period and tide level. During the storm period, the groundwater-table and electrical conductivity were stabilized at the edge of sand dunes, vegetation, and areas of transition between freshwater and seawater.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.180-180
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• 2012

ADCP는 3차원 유속과 수심을 관측하여 유량을 정확하게 계산하는 데 널리 이용되고 있는 최신계측기기로 국내에서도 유량조사사업단 등 기관에 도입되어 수위-유량관계곡선식의 보정 등에 적용되고 있다. 하지만 ADCP 관측값 중 수심관측 자료를 별도로 활용하는 부분도 많은 관심을 받고 있다. 특히 최근 4대강 사업으로 인한 하상변동 측정에 기존 유량관측용으로 구매된 ADCP를 수심관측용으로 활용할 수 있다. ADCP는 일정한 각도로 경사진 4개의 초음파 빔을 활용하여 사선 방향으로 수심을 각각 관측한다. 최근에는 별도의 수심관측용의 수직 빔을 추가 설치하여 한번 관측에 초당 5개 지점의 수심을 동시에 관측할 수 있어 수심관측용으로도 기존 단독빔 음향측심기에 비해 효율적으로 수심을 관측할 수 있다. 그리고 ADCP는 GPS와 연동되어 수심관측의 3차원 공간정보 (x, y, z)를 창출할 수 있어 기존 GIS 자료와 융합될 수 있다. 하지만 기존의 음향 측심기의 수직빔과 다르게 ADCP의 빔이 일정한 각도로 경사져 있고 선박 활용 관측 시 요동에 의해 흔들려 각각의 빔이 계측한 수심의 수평위치를 정확하게 추출하기 어려운 점이 있다. 특히 경사빔에 의한 수심관측지점에 GPS 정보를 추정하여 부여하는 작업도 까다롭다고 하겠다. 그리고 수심관측자료 자체의 오차나 특이점 제거 등의 보정작업을 거쳐야 하는 문제도 있다. 따라서 원자료를 직접 활용할 수 없고 별도의 후처리 과정을 거쳐야 한다. 따라서 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 다음의 알고리즘을 개발하였다: 1) 경사빔에 의한 관측지점의 수평위치 산정, 2) ADCP의 흔들림 (피치와 롤링) 보정, 3) 경사빔의 관측위치에 지리정보부여, 4) 수심관측치 오차와 특이점 보정, 5) 관측자료의 GIS 파일 전환. 이러한 알고리즘은 GUI와 연동되어 적용되었으며 편리하게 이용되도록 구성되었다. 그리고 본 연구는 이러한 ADCP의 수심관측 자료와 하천 및 저수지 등 경계 GIS 파일을 연동시켜 전체 혹은 국부 저수량과 하상변동량을 계상하는 알고리즘도 추가하여 관측자료의 실무에서의 활용성을 증대시키고자 하였다.