• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.323-323
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• 2022

증발산은 지표면과 식물의 엽면적에서 액체가 기체로 기화되는 현상으로 수자원적 측면에서는 지표의 이용 가능한 물이 대기 중으로 손실됨을 의미하며, 증발산 요소는 온도, 습도, 바람의 영향에 의한 변동이 크며 특히 토양수분의 가용성에 큰 영향을 미친다. 국내의 피복 환경은 주로 산지 사면으로 이루어져 있어 증발산량의 특성이 대체적으로 지면의 증발보다 식물의 뿌리로부터 흡수되어 잎의 기공으로 발생하는 증산작용이 지배적이다. 증산작용이 발생하는 메커니즘은 기공을 열어 광합성에 필요한 이산화탄소가 흡수하는 과정에서 물의 손실이 발생하는데 대기 중 이산화탄소의 농도가 높으면 기공이 빠르게 닫혀 증산량도 줄어들어 대기 중으로 물 손실이 줄어드는 현상이 관측된다. 따라서 본 연구에서는 국내 설마천 소유역에서 유출량, 강우량, 토양수분, 증발산량 등과 같은 수문 요소가 이산화탄소 플럭스와 상관성을 분석해보고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2022

수자원에서의 증발산량은 물의 손실에 해당하고 이는 국가의 수자원 계획 및 개발 등에 기본자료로 이용, 물 순환 과정의 규명, 물 수지 분석, 작물의 소비수량 산정 등 여러 분야에 활용되고 있다. 국내외적으로 이러한 증발산량을 측정하기 위해서 큰 노력을 수행하고 있으며, 측정기기의 고도화 발전으로 인해 에디공분산 방법을 활용한 증발산량 조사가 주목을 받고 있다. 국내에서도 수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률 제9조(수문조사의 실시)에 따라 측정범위가 확대되고 있음에도 적절한 관측소 설치에 관한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 적절한 증발산량 관측망을 설계하는 절차에 관해 연구를 진행하였으며, 기기적 측면과 환경적 측면으로 나누어 분석을 시행하였다. 우선 기기적 측면에서는 에디공분산 방법의 가정사항에 적합한 위치를 선정해야 하며 이는 충분한 풍속 및 난류 발생에 용이한 지점, 관측소가 설치 가능한 위치, 관측소 유지관리를 위한 접근성 및 안정성, 원거리 자료취득을 위한 통신망 등이 고려되어야 한다. 환경적 측면에서는 증발과 증산으로 나누어 고려할 수 있는데 증발은 지면의 특성을 고려한 대상 유역의 경사, 지형, 토성, 토양수분을 분류하였으며, 증산은 대상 유역의 식생, 피복, LAI(leaf area index)를 고려하였다. 결과적으로 관측망 선정을 위하여 기기적 측면, 환경적 측면을 고려하여 분석인자를 산정하였고 증발산량 관측소의 설치지점 선정기준을 마련하였으며 관측망 설계에 대한 정량적인 평가를 위한 기준을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2017

2015년 국토교통부(영산강홍수통제소)에서는 물 순환 과정의 규명에 이용되는 증발산량 자료의 제공을 목적으로 무안지역에 플럭스 타워를 설치하여 운영하고 있다. 무안 플럭스 타워는 에디공분산 방법을 이용하여 증발산량 자료를 관측하는 방식으로, 본 연구에서는 무안 관측소에서 생산된 자료의 정상성 검토를 위하여 2015년과 2016년 운영 결과를 비교 분석하였다. 무안관측소의 2015년도 연 증발산량은 615.8mm(연 강수량 대비 56.0%)로 나타났으며, 2016년도 연 증발산량은 721.5mm(연 강수량 대비 49.5%)로 나타났다. 연 증발산량은 전년대비 약 100mm 증가하는 양상을 보였으며, 강수량 대비 비율은 6.5% 감소하는 것으로 분석되었다. 2015년 대비 2016년 무강우일수는 6일 증가 하였으나, 실제 순복사에너지는 $18,320w/m^2$ 감소하는 것으로 나타났다. 실제 이 차이는 2개년 평균치의 약 2% 내외 수준으로 예년대비 순복사에너지는 거의 비슷한 것으로 분석되었다. 복합적 요인에 의해 정량적 크기가 결정되는 증발산량의 특성상 추가적인 분석이 필요하나, 2016년의 경우 전년대비 증가한 강우의 영향이 지배적이였던 것으로 검토되었다(2015강수량 : 1,099mm, 2016강수량 : 1,457mm). 월별 증발산량 비교 분석결과 정량적인 차이는 존재했으나 전년과 마찬가지로 1월부터 증발산량이 증가하여 8월에 최대 증발산량을 보인 후 감소하는 형태를 나타냈으며, 5월과 6월이 증발산량이 역전되는 양상도 동일하게 나타났다. 이는 남부지역 모내기 시기인 5월경 관개용수(Irrigation water) 공급에 따른 유입원의 증가와 함께 5월 대비 6월(장마철) 흐린날(Cloudy condition) 증가에 따른 상대적인 순복사에너지(5월: 약20만$w/m^2$, 6월: 약17만$w/m^2$)의 감소가 주 원인이였던 것으로 검토되었다. 이를 통해 볼 때 무안 증발산량 자료는 추가적인 경년변화 연구가 필요하겠으나, 국가통계자료로써 유의미한 자료로 판단되며, 향후 증발산량에 대한 지속적인 연구 및 관측망의 확대를 통해 국가 이수관련 정책수립에 유용한 자료로 이용 될 수 있을것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.10-14
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• 2016

육상의 증발산량(evapotranspiration, ET)은 대기 중 수증기의 상변화를 통해 대기와 지표 사이의 물과 에너지 순환에 영향을 미치며, 강수량, 유출량과 함께 수자원에 영향을 미치는 주요 인자이다. 강수량과 유출량은 직접 관측이 가능한 반면, 증발산량은 숨어있는 잠열로서 관측하기 어렵다. 플럭스 타워나 라이지메타(Lysimeter) 등을 이용하여 증발산량을 직접 관측하고 있으나 이들 지상관측은 일부 지점(point)에서 제한적으로 이루어지고 있으며, 관측 지점의 수를 확대하게되면 관측 기기의 유지 보수 등의 많은 시간과 비용이 든다는 한계가 있다. 이러한 지상관측의 한계를 극복하고 넓은 영역의 증발산량 변화를 관측하기 위해 위성을 이용한 증발산량을 추정하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 기상청 국가기상위성센터(National Meteorological Satellite Center, NMSC)에서는 우리나라 최초의 정지 기상 위성인 천리안 위성(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS) 자료를 지표 에너지 수지식(Surface Energy Budget Equation)에 적용하여 동아시아 지역의 지면과 식생 특성을 반영한 '일(daily) 증발산량 산출 알고리즘'을 개발하였다. 현열을 계산하기 위해 다양한 입력 변수가 사용되어지고 계산 과정이 복잡하기 때문에, 본 연구에서는 '반 경험적인 계수인 B 계수 모델'을 사용하여 현열 산출 기법을 단순화하였다. 본 알고리즘을 이용하여 2011년 4월부터 현재까지 동아시아(위도 $20{\sim}50^{\circ}N$, 경도 $100{\sim}145^{\circ}E$)의 해상도 1km의 일 증발산량을 산출하였고, 위성 증발산량의 검증을 위해 지면 특성이 다른 청미천(농경지), 설마천(혼효림) 지역의 플럭스 타워 증발산량 자료(유량조사사업단 제공)와 비교 분석하였다. 2011년 4월부터 2014년 12월까지 청미천 지역에서의 플럭스 타워 관측과 비교한 결과, 총 665개 자료에 대하여 RMSE는 2.82 mm/day, Bias는 2.56 mm/day의 결과를 보였다. 동일한 기간에 대하여 설마천 지역에서의 플럭스 타워 관측과 비교한 결과, 총 582개 자료에 대하여 RMSE는 1.92 mm/day, Bias는 1.45 mm/day의 결과를 보였다. 기상청 국가기상위성센터의 위성증발산량이 봄과 가을철에 다소 높게 산출되는 경향이 있었으나, 증발산량의 변화경향은 유사하게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 동아시아 지역 위성 증발산량 변화를 감시하고 있으며 향후, 수문 및 기후 분야에서 가뭄 모니터링 등의 연구에도 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.288-288
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• 2021

수문 모델링을 이용하여 미계측 유역의 유출을 예측하고 나아가 수문 현상을 이해하기 위해서는 기존과는 다른 새로운 모형 보정 전략과 평가 방법이 필요하다. 위성 관측자료의 가용성 증가는 미계측 유역에서 수문 모형의 예측 성능을 확보할 기회를 제공한다. 유역 내 증발산 과정은 물 순환 과정을 설명하는 주요한 부분 중 하나이다. 또한 식생에 대한 정보는 증발산 과정과 밀접한 연관을 가지기 때문에 간접적으로 유역의 증발산 과정을 이해할 수 있는 중요한 정보이다. 본 연구는 미계측 유역의 하천유량을 예측하기 위해 위성 관측 기반의 식생 정보만을 이용하여 보정된 생태 수문 모형의 잠재력을 조사한다. 이러한 보정 방법은 관측된 하천유량 자료가 있어야 하지 않기에 미계측 유역의 하천유량 예측에 특히 유용할 것이다. 모델링 실험은 관측 하천유량 자료가 존재하는 5개의 댐 유역(남강댐, 안동댐, 합천댐, 임하댐)에 대해 수행되었다. 본 연구에서는 식생동역학이 결합 된 집체형 수문 모델을 이용하였으며, MODIS 잎면적지수(Leaf Area Index, LAI) 자료를 이용하여 모형을 보정하였다. 보정된 모형으로부터 생산된 일 유량 결과는 관측 유량 자료와 비교된다. 또한, 전통적인 관측 유량 기반의 모형 보정 방법과 비교된다. 그 결과 LAI 시계열을 이용한 모형의 보정으로 획득한 유량의 적합도는 남강댐, 안동댐, 합천댐 유역에서 KGE가 임계치 이상으로 나타나 만족스러운 결과를 보여주지만, 임하댐 유역은 KGE가 임계치 이하로 계산되었다. 그러나 해당 유역에 대해 관측 유량을 기반으로 모형 보정 결과 또한 좋지 않은 적합도를 보여주기에 이는 LAI 자료 기반 접근법의 문제가 아닌 입력정보 또는 모형 자체에 포함된 오차로 인해 해당 유역의 특성을 반영하기에 어려운 것으로 판단된다. 이러한 결과는 증발산 과정에 주요한 식생 정보의 제약만으로도 비교적 만족스럽게 유역의 수문 순환을 재현할 수 있다는 가능성을 보여준다.

• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.471-479
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• 2011

증발산은 토양 표면에서 일어나는 증발 과정과 식물의 광합성으로 인해 발생하는 증산 작용을 포함한 수문 기상인자로 수문 순환과정에서 중요한 역할을 차지한다. 현재 국내외에서는 증발산을 산정하고 공간적인 거동을 파악하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만 특정 지역에서의 토지 피복의 차이나 식생으로 인해 거동을 이해하는데 많은 제약이 따른다. 본 연구에서는 고해상도의 영상을 제공하는 Landsat 위성이 기반이 되는 원격탐사 기반 에너지 수지 모형인 Mapping EvapoTRanspiration with Internalized Calibration (METRIC) 모형과 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 위성 기반의 Penman-Monteith 알고리즘으로 산정된 증발산의 공간 분포를 비교하였다. 토지 피복별로 분류한 후 두 공간 분포를 비교하여 침엽수림과 활엽수림에서 가장 높은 상관관계를 갖는 것을 확인하였고 두 모형에 대한 적용성이 높음을 알 수 있다. 본 연구를 바탕으로 원격탐사 기반 고해상도 증발산 지도를 제작하여 시공간적 변동성과 계절 변화에 따른 거동을 파악할 수 있을 것이다.

• 유기물자원화
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• 제13권2호
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• pp.74-84
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• 2005

본 연구의 목적은 열풍건조를 이용하여 슬러지를 감량화하는 과정에서 발생되는 열적거동을 조사하는데 있다. 실험에서 중요한 운전매개변수는 공급되는 건조온도가 $130{\sim}170^{\circ}C$와 증발속도 WD를 변화시켜 실행하였다. 슬러지내 수분을 증발하는 과정에서 열적거동의 변화에 미치는 영향인 주요매개 변수는 공급되는 온도변화에 따른 건조시간, 슬러지내 수분함량, 슬러지의 고형물량에 따른 결과를 조사하였다. WD=0.95m/s의 조건에서 $170^{\circ}C$의 건조온도에서 수분이 증발되는 포화점은 95분과 $130^{\circ}C$에서 120분에서 조사되었다. 열풍의 의한 증발속도가 1.0 m/s로 일정할 때 건조온도가 130와 $150^{\circ}C$일 때 보다 $170^{\circ}C$인 경우가 증발율이 더 높게 나타났고, 건조기 온도가 $130^{\circ}C$인 경우는 WD=1.0 m/s일 때 WD=0.5 m/s 보다 증발율이 높게 나타남을 볼 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1939-1942
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• 2007

본 연구에서는 도시화와 지형 및 지리조건에 따른 기상변화가 FAO Penman-Monteith 기준 잠재증발산량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 또한 기상변화가 FAO Penman-Monteith 기준 잠재증발산량공식의 에너지항 및 공기동력항에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구를 위하여 적용된 연구지역은 서울을 비롯한 56개 수문기상 관측지점으로써 도시화과정을 분석하기 위하여 반경 10 km를 중심으로 $314\;km^2$에 해당하는 면적을 연구지역으로 설정하였다. 연구 지역의 도시화정도를 판단하기 위하여 토지이용현황을 분석하였다. 분석결과에 의하면 대부분의 연구지역에서 잠재증발산의 변화정도는 도시화율의 정도에 따라서 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 잠재증발산량의 변화정도는 도시화율이 클수록 큰 변화를 보이고 있다. 분석결과에 의하면 잠재증발산량의 변화는 도시화가 진행됨에 따라서 도시지역 내 열섬현상에 따른 기온상승과 도시지역의 주거지면적 증가에 따른 습도의 감소영향 그리고 풍속의 감소에 따른 것으로 보이며, 특히 습도의 감소가 잠재증발산량에 가장 크게 영향을 미치고 있다. 또한 도시지역 내의 일사량 감소에 따른 순단파복사량의 감소나 기온상승에 따른 순장파복사량의 증가에 의해서 영향을 받는 것으로 보인다. 또한 연구지역의 지리 및 지형조건이 잠재증발산량에 미치는 영향을 분석한 결과 56개 연구지역의 잠재증발산량에 미치는 요인은 주로 도시화에 따른 기상변화와 해안 근접성인 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.193-193
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• 2018

종합적인 물 관리의 필요성이 대두되면서 증발산량의 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. 그 중 국제식량농업기구(FAO, Food and Agriculture Organization)는 여러 기후에서 비교적 정확하고 일정한 경향을 갖는 Penman-Monteith(FAO-PM) 공식을 제시하였다. 이 공식은 다양한 환경을 무시하고 기준작물인 알팔파를 기준으로하여 기준증발산량을 산정하는 식으로써 각 환경에 맞는 작물계수를 곱하여 실제 증발산을 산정한다. FAO-56 Irrigation and Drainage에서는 작물계수를 단일작물계수(Single crop coefficent)와 이중작물계수(Dual crop coefficent)를 제시하고 있다. 단일작물계수는 토양의 증발과 식생의 증산을 하나의 계수로 고려하여 나타냈으며, 이중작물계수는 기저토양의 습윤을 통한 증산뿐 아니라 다양한 영향들을 고려하여 작물계수를 나타냈다. 그 외에도 원격탐사를 통한 식생지수를 통한 작물계수를 통하여 계수를 산출하기도 한다. 현재 국토교통부 및 한국수자원조사기술원에서는 에디공분산(Eddy covariance) 방법을 통해 실제증발산량을 관측하고 있으며, 품질관리 과정에서 Kalman filter를 이용하고 시스템 모델로써 FAO-PM 방법 등을 이용하고 있다. 따라서 FAO-PM 방법의 정확성을 증대시키기 위해선 작물계수에 관한 정확성을 연구가 진행되어야 한다. 본 연구에서는 여러 방법을 통해 산출한 작물계수를 이용한 FAO-PM 방법을 통한 실제증발산과 에너지 보존 방정식에 근거한 에디공분산 방법 통해 관측된 실제증발산량과 비교를 하였다. 평가 결과는 보다 정확하고 물리적인 증발산량 산정하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.295-295
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• 2023

물수지 분석은 우리가 사용하는 물의 순환과정을 파악하여 우리 생활에 필요한 물을 안정적으로 공급하고 관리하기 위한 기초 자료이다. 물관리 기본법 제11조에도 유역 간의 물관리는 조화와 균형을 이루고 있는 기본원칙으로 설명되고 있으며 지속가능한 개발, 이용과 보전을 도모하고 물로인해 발생하는 재해를 예방하기 위해서는 유역단위로 관리되어야 함을 원칙으로 두고 있다. 최근 들어 국내에서는 강수량과 유량에 대한 조사가 급격히 발전함에 따라 정확도 높은 관측이 수행되고 있는 반면에 증발산량 같은 경우에는 경험식에 의존하여 측정자료를 산정하고 있는 실정이다. 증발산량은 눈에 보이지 않아 비교적 중요성을 인지하고 있지 못하나 강수량의 약 30~40%를 차지함으로 오차를 무시하기 어려우며 보다 정확한 관측이 필요하다. 실측으로는 증발접시가 있지만 물이 항상 차 있어야 하며, 팬의 가열, 강수 등 관측값 보정이 필요하다. 최근 기술의 발전으로 에디공분산 방법이 장비로 구현할 수 있게 되었으며 이러한 방법은 기존의 장비에서 발생되는 근본적인 문제점을 해결하였다. 특히 증발과 증산을 모두 측정이 가능하며 실제 증발산량 측정이 가능하다. 환경부에서는 에디공분산을 활용한 증발산량 관측소 13개소를 운영하고 있으며 관측소 인근 실제 유량측정하고 있는 지역과 연계하여 실측 기반의 물수지 검토를 수행해보고자 한다.