• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.364-364
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• 2019

최근 전세계적으로 기후변화로 인한 국내외 가뭄에 대한 피해 및 발생 빈도가 점차 증가하고 있으며, 우리나라의 경우 2000년대 이후 가뭄 주기가 점점 짧아져 2013년 이후 매년 가뭄이 발생하고 있다. 북한은 자연재해에 취약한 국가이며 특히 가뭄으로 인한 식량난 문제가 대두되고 있지만, 북한의 제한적인 정보로 인해 북한 지역에서의 가뭄의 발생과 피해 정보는 한정적이고, 활용할 수 있는 자료의 경우 외국 기관의 정보에 의존하는 실정이다. 향후 농업부문에 대한 대북한 지원과 통일 후를 대비한 농업정책의 수립을 위하여 북한의 가뭄에 대하여 독자적으로 신속한 정보를 취득, 분석할 수 있는 능력을 확보하는 것이 필요하다. 위성영상을 이용한 원격탐사 기술은 접근이 용이하지 못한 지역의 주기적인 관측이 가능하며, 동일한 정확도로 기상자료의 획득이 가능하다. Vegetation Drought Response Index (VegDRI)는 위성영상기반의 가뭄지수인 정규식생지수(Nomalized Difference Vegetation Index, NDVI), 기상학적 가뭄지수를 활용한 기후적 요소, 토지피복 및 생태지역 등의 생물물리학적 요소를 활용한 가뭄지표이다. 본 연구에서는 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 위성의 MOD13Q1 영상자료의 NDVI (2001~2018년)를 이용하였으며, 북한의 기상자료를 이용한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 파머가뭄심도지수 (Palmer Drought Severity Index, PDSI), 그리고 북한 지역의 토지피복 및 생태지역 등의 요소들을 활용한 VegDRI를 통하여 북한의 가뭄 시기에 따른 시도별 가뭄 특성에 대하여 분석하고자 한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.22-34
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• 2017

K-water의 분포형 강우-유출모형인 K-DRUM(K-water hydrologic & hydraulic Distributed RUnoff Model)은 단기예측 강수자료를 통해 댐의 예측 유출량 및 수위를 산출하는 모형으로, 장기적인 수문기상정보를 획득하기 위해서는 장기예측 강수자료를 입력자료로 사용할 필요가 있다. 본 연구에서는 2014년 국내에 도입된 기상청의 계절예측시스템인 GloSea5(Global Seasonal Forecast System version 5) 예측 강수량 앙상블을 K-DRUM의 입력자료로 사용하는 프로그램을 개발하였으며, 이를 통해 산출된 예측 유출량 앙상블 자료를 기반으로 댐 운영자에게 수문기상정보를 제공하는 웹 기반 확률장기예보 활용 물관리 의사결정지원시스템을 함께 구축하였다. GloSea5의 예측 결과를 입력자료로 사용하기 위하여 대상 댐 유역에 대해 전처리 과정을 수행한 후 편의보정기법을 적용하여 예측 강수 앙상블 자료를 산출하였으며, 이를 K-DRUM에 입력하여 수행하여 예측 유출량을 산출하였다. 이 과정에서 편의보정된 강수량과 강우-유출모형에서 산정된 예측 유출량은 그래프와 테이블로 함께 표출할 수 있도록 하였다. 본 연구의 결과를 통해 시스템의 사용자는 예측 강수량과 유출량을 토대로 댐의 방류량을 조정함으로써 댐 수위 모의 운영을 수행할 수 있게 되어 장기적인 물관리 의사결정에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권1호
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• pp.33-45
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• 2011

이 연구는 TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission) 위성의 강수레이더인 PR(Precipitation Radar)의 5년간 (2002-2006) 6-8월 동안의 산출물을 분석하여 한반도 주변 지역과 동아시아의 아열대 및 열대 지역의 강우와 강우구름의 연직 구조 특성을 강우유형별로 분류하여 조사하였다. 한반도 주변 지역은 12.2%의 대류형 강우 비율로 다른 지역과 비교하여 약 6% 작았으며, 단위면적당의 강우 발생 빈도는 특히 열대지역의 50% 정도였다. 또한 한반도 주변 지역은 대류형에서 40% 더 강한 강우강도(10.4 mm/h)를 만들어내며, 층운형의 경우 세 지역 모두 비슷한 강우강도를 나타냈다. 평균적으로 강우강도는 운정고도와 비례하는 관계를 보였다. 레이더 반사도의 연직 구조를 통해 한반도 주변의 대류운은 연직적으로 매우 발달한 구름으로 더 높은 강우강도와 연관되어 있었다. 특히 열대지역의 대류형 강우구름들은 약 5 km의 고도 이하에서 지표에 접근함에 따라 수적들의 충돌병합에 의해 뚜렷한 레이더 반사도의 증가를 보였으며, 층운형 강우구름들은 더욱 뚜렷한 밝은 띠를 갖고 있었다. 한편 대류형에서 레이더 반사도의 첫 번째 경험직교함수 구조는 세 지역이 매우 비슷하지만, 두 번째 경험직교함수는 조금 다른 모습을 보였다. 한반도 주변 지역과 열대지역은 각각 상층과 하층에 큰 변동성을 보였다.

• 대기
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• 제15권2호
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• pp.75-90
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• 2005

이 연구에서는 지면-대기 모수화 방안 (BATS1e)이 접합된 미국 국립기상연구센터 (NCAR)에서 개발한 지역기후모델(RegCM2)을 이용하여 지면피복의 변화가 동아시아 여름몬순에 미치는 영향에 대해서 조사하였다. 지면피복 변화의 영향을 분석하기 위하여 두 종류의 지면피복 자료를 이용하였다. 하나는 NCAR에서 제공하는 지면피복 자료 (CTL 실험)이고 다른 하나는 최근의 기상위성자료로부터 직접 분류한 고해상도 지면피복분류 자료(LCV 실험)이다. CTL 실험에서는 중국 중부지역과 몽고지역의 지면온도가 각각 약 $1-3^{\circ}C$ 높고 낮게 모의되었다. 또한 모의 영역 북부지역에서는 강수가 과다하게 모의된 반면 모의영역 남부 바다지역의 강수는 과소하게 모의되었다. 지면피복 변화에 의한 알베도, 거칠기 길이 및 최소기공저항계수와 같은 지면의 생물리적 요소들의 변화는 지면-대기 상호작용을 변경시켰다. 즉, 지면피복이 낙엽활엽수림에서 농지와 관계농지로 변경된 LCV 실험의 중국 중부지역에서는 잠열 속과 풍속이 현저하게 증가되었다. 그 결과 CTL 실험에서 나타났던 중국 중부지역에서의 온난편차가 LCV 실험에서는 대부분 완화되었다. 중국 중부지역에서의 강한 기온 하강은 태평양과 대륙사이의 기압 차를 약화시키고 있다. 남동에서 북서방향으로의 기압경도력이 약화됨에 따라 중국 남부와 남중국해로부터 북동쪽으로의 수증기 수송도 약화되었다. 이러한 수증기 수송의 변화는 모의 영역 북부지역에서의 과다한 강수 모의와 남중국해에서의 과소한 강수모의를 동시에 크게 완화시켰다. 그러나 지면피복의 변화는 특히 7월과 8월에 한반도와 일본 열도 지역에서의 강수를 크게 증기시키고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1570-1574
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• 2009

2008년 여름 우리나라는 예년과 달리 홍수기에 북상하는 태풍이나 8월말에서 9월초까지 발생하던 장마전선의 영향을 받지 못했을 뿐만 아니라 홍수기 이후에도 중국에서 다가오는 동서고압대의 지속적인 영향으로 9월 중순 최고기온을 경신하면서, 강수가 없는 건조한 날씨가 계속되었다. 남부지방을 중심으로 8월말 이후 심화된 가뭄은 9월 중순에는 전국적으로 확산되었으며 도서지역의 부분적인 제한급수가 실시되거나 밭 작물 재배에 피해를 초래하기도 하였다. 본 연구에서는 위성영상 기반의 식생지수를 이용하여 2008년 가을가뭄의 시공간적 변화와 행정구역별, 권역별 가뭄 우심지역을 판별하였다. 또한, 가뭄정보를 제공하는 가뭄모니터링 시스템의 가뭄지수와 가뭄의 변화와 심도 등을 비교하였다. 위성영상자료는 MODIS NDVI를 이용하여 제작한 VCI와 SVI를 이용하였으며, 수자원공사의 '가뭄정보시스템'에서 제공하는 주 단위의 가뭄지수와 한국건설기술연구원 '통합수자원평가계획 시스템개발'에서 제공하는 월 단위의 가뭄지수를 활용하였다. 연구결과 행정구역상으로는 전라남 북도와 경상남도 지역이, 권역별로는 섬진 영산강 권역에서 극심한 가뭄이 발생한 것으로 판명되었으며 식생지수 기반의 가뭄발생지역 판별 결과와 기상학적 가뭄지수인 SPI와 PDSI의 가뭄분포가 유사하게 나타났다.

• 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 2020년도 학술발표회
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• pp.106-106
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• 2020

물 이용 측면에서 유출해석은 강수, 증발산, 침투, 유출 등 물 순환의 핵심이다. 또 기상자료는 증발산량을 산정하는데 꼭 필요하다. 그러나 해외 수자원 사업에서 기상자료가 없어 곤란을 겪는 경우가 많다. 여기서, NASA POWER에서 전지구 0.5° 격자로 제공하는 위성기반의 일 기상자료를 이용한 증발산량과, 지상의 기상자료를 이용한 증발산량을, 각각 일 유출 모형에 적용한 결과를 비교하였다. 유역면적 4,134 ㎢인 대청댐 유역에 1984년부터 2001년까지 일별 유입량을 모의하고 관측 유입량과 비교하고, R², RMSE, NSE 등으로 평가하였다. 지상의 기상관측소는 위도 36.21°, 경도 127.34°인 대전 관측소를, 위성자료는 대전 지점과 동일한 위치의 경위도의 기상자료를 적용하였고, 일 증발산량은 Penman-Monteith 방법으로, 일 유출량은 ONE 모형에 의해 모의하였다. 강수량을 대청댐 유역 면적강수량을 적용한 경우, 지상 기상자료를 적용하여 유입량을 모의한 결과는 연평균하여 연 유입량 668.1 mm, 일 최대 82.9 mm, 유출률 56.1%(관측은 연 강수량 1,191.3 mm, 연 유입량 668.3 mm, 일 최대 87.0 mm, 유출률 56.1%)로 나타났고, R² 0.805, RMSE 2.425, NSE 0.802였고, 위성 기상자료를 적용하여 유입량을 모의한 결과는 연평균하여 연 유입량 668.4 mm, 일 최대 83.7 mm, 유출률 57.8%로 나타났고, R² 0.803, RMSE 2.431, NSE 0.801였다. 또한, 강수량을 위성 제공의 강수량을 적용한 경우, 지상 기상자료를 적용하여 유입량을 모의한 결과는 연평균하여 연 유입량 718.0 mm, 일 최대 97.7 mm, 유출률 56.7%(관측은 연 강수량 1,265.3 mm, 유출률 52.8%)로 나타났고, R² 0.582, RMSE 3.524, NSE 0.581였고, 위성 기상자료를 적용하여 유입량을 모의한 결과는 연평균하여 연 유입량 741.5 mm, 일 최대 99.0 mm, 유출률 58.6%로 나타났고, R² 0.578, RMSE 3.541, NSE 0.577였다. 결과적으로 위성 기상자료를 이용하여 증발산량을 산정하여 일 유출해석에 적용한 결과는 지상 기상자료를 이용한 경우와 거의 같은 값을 나타내, NASA POWER가 제공한 기상자료의 활용성은 매우 높게 나타났다. 그러나 위성 제공 강수량의 활용은 R², RMSE, NSE 등의 지표가 낮게 나타나, 신중하게 검토되어야 할 것으로 평가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.447-459
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• 2022

본 연구에서는 위성 기반 재분석 강수 자료인 PERSIANN-CCS-CDR (Precipitation Estimation from Remotely Sensed Information using Artificial Neural Networks-Cloud Classification System-Climate Data Record)을 이용하여 한반도에 대한 격자형 확률강수량을 산정하였다. 고려된 기간은 1983년부터 2020년까지 총 38개년이다. 사용된 자료의 공간해상도는 0.04°이며, 시간해상도는 3시간이다. 확률분포로는 빈도해석을 위해 일반적으로 사용되고 있는 Gumbel 분포를 사용하였으며, 매개변수 추정을 위해 확률가중모멘트법을 적용하였다. 지속기간은 3시간부터 144시간 까지, 재현기간은 2년부터 500년까지가 고려되었다. 이러한 방식으로 산정된 결과를 지상우량계인 ASOS (Automated Synoptic Observing System) 기상관측소의 강수 자료를 활용하여 산정된 확률강수량과 비교·검토하였다. 그 결과, PERSIANN-CCS-CDR 자료로부터 산정된 Gumbel 분포의 매개변수들은 지속기간이 증가함에 따라 ASOS의 결과들과 유사한 양상을 보였으며 이를 토대로 얻어진 확률강수량은 지속기간이 짧은 경우 다소 큰 차이를 보였으나, 지속기간이 18 h 이상인 경우 그 차이는 약 20% 이내로 감소함을 확인하였다. 추가적으로, 남북한 차이를 살펴보았으며 Gumbel 분포 매개변수들 중 위치 매개변수의 차이가 두드러지게 나타남을 확인하였다. 지속기간의 증가에 따른 북한의 확률강수량이 상대적으로 작게 나타났으며, 지속기간 3 h 기준 남한의 84%, 지속기간 144 h 기준 70~75% 수준인 것으로 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권2호
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• pp.156-164
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• 2016

우주기반기술 검증용 극초소형 위성 STEP Cube Lab.(Cube Laboratory for Space Technology Experimental Project)의 주요 탑재체인 집광형 프레넬렌즈가 적용된 고효율 집광형 태양전력시스템, 열선 절단방식이 적용된 무충격 구속분리장치 그리고 MEMS 기반의 고체추력기에 대해 인증수준의 열진공 시험과 열평형 시험을 수행하였다. 이를 통해 열진공 환경 하의 인증수준의 시험온도규격에서 탑재체의 구조건전성 및 정상작동성을 검증하고, 열평형 시험 결과로부터 보다 신뢰성 높은 보정된 열해석 모델을 확립하였다. 본 논문에서는 주요 임무 탑재체의 인증수준의 열환경 시험에 대한 기능시험 결과 및 시험 결과로부터 수행된 열모델 보정과 최종 열모델의 궤도 열해석 결과에 대해 기술하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.127-133
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• 2014

본 논문에서는 탑재운영절차서 실행환경을 위한 Lua 인터프리터 기반의 가상머신 설계와 기능 및 성능분석 결과를 나타낸다. 한국항공우주연구원에서 계획 중인 달 탐사 임무를 온보드상에서 자율적으로 운영하기 위해 탑재운영절차서 실행환경의 개발이 요구되어졌다. 탑재운영절차서는 위성에 탑재되어 지상 간섭없이 자율적으로 임무 수행을 가능케 함으로써 전파 지연과 제한된 데이터 통신용량을 갖는 심우주 임무들에서 이미 적용되고 있다. 가상머신의 실행엔진인 인터프리터는 고급언어로 작성된 원시코드를 한줄씩 번역하고 실행하므로 컴파일러에 의해 생성된 코드가 실행되는 것에 비해서 실행 속도가 현저하게 느리다. 이를 극복하기위해 레지스터 기반의 Lua 인터프리터를 적용하여 탑재운영절차서 실행환경 설계 및 구현하였으며 실험을 통해 여러 요소들에 따른 성능분석을 수행하였다. 성능분석 결과는 탑재운영절차서 스케줄링 방안 뿐 아니라 Lua 인터프리터를 적용하는 시스템에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.