• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.2
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• pp.117-129
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• 2009

Evaporation over the world is expected to increase owing to increase in temperature by global warming. However, pan evaporation around the world has decreased in the past few decades. This study, which has been conducted in 18 meteorological gauging stations in Korean peninsula, investigates the changes in pan evaporation and climate variables such as precipitation, temperature, relative humidity, wind speed, sunshine hours, and percentage of sunshine, which can affect evaporation processes; the changes in these variables have been recorded between 1960 and 2007. At most gauging stations, pan evaporation shows statistically significant downward trends. The relative humidity, wind speed, sunshine hours, and percentage of sunshine also show downward trends. On the other hand, precipitation and temperature show upward trends. The spatial distribution of the downward trend in sunshine hours and percentage of sunshine correspond to that of the downward trend in pan evaporation. Scatter plots imply that pan evaporation has a strong positive correlation with the sunshine hours and percentage of sunshine, while it has a negative correlation with precipitation. At the Gangneung gauging station, the open water evaporation estimated using the Penman equation does not show the significant downward trend shown by pan evaporation. This result implies that pan evaporation is not a good indicator of potential or open water evaporations during the investigation of their long-term variability. Finally, this study explains the complementary relationship between pan and actual evaporations. Decreases in the pan evaporation can act as an evidence for the ever-increasing actual evaporation.

• Water for future
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• v.26 no.3
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• pp.47-61
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• 1993

A menu-driven shell program DSFS (Daily Streamflow Simulation Model), that can process the input data, optimize the parameters, execute the program, and graphically display the results of a modified tank model, was developed and applied to simulating daily streamflow from small watersheds. The model defines daily watershed evapotranspiration losses from potential values multiplied by monthly landuse coefficients and correction factors for soil water storage levels. The parameters were calibrated using observed hydrologic data for fifteen watersheds, and the results were correlated with watershed parameters to define empirical relationships. The proposed model was tested with streamflow data of ungaged conditions, and the simulation results overestimated the annual runoff.

• KIEAE Journal
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• v.12 no.5
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• pp.3-10
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• 2012

In this study, the influence of decentralized rainwater management over the changes in evapotranspiration was analyzed. The analysis method was obtained by establishing the decentralized rainwater management plan according to different scenarios, and subsequently examined evapotranspiration in the plan. Scenario 1 refers to the analysis of the existing situation, in which was 100% of a parking lot is asphalt pavement. In Scenario 2, the pavement of the parking surface in the parking lot is replaced with lawn blocks. In Scenario 3, some asphalt pavement was removed to establish a flower-bed type infiltration system to allow rainwater to permeate. In Scenario 4, infiltration and storage of rain water would be achieved by transforming the parking surface into lawn blocks, keeping the asphalt for the parking road while establishing a vegetation strip. The amount of evapotranspiration of the target site was analyzed with a water budget analysis program (CAT) using the 2001 meteorological data for each scenario According to the analysis values of S2 and S3, it was found that evapotranspiration is critically affected by the amount of area replaced with pervious area in the total target site. An energy equivalent to 680kWh is required for 1 ton of water to evaporate. Hence, it can be seen that the active inducement of evapotranspiration in urban area makes a positive contribution not only to heat island mitigation, but also to the small-scale water circulation process in a city.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.996-1000
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• 2009

물순환계를 종합적으로 관리하기 위해서는 물순환계의 모니터링과 해석모형의 구축이 필요하다. 실측자료만으로는 복잡 다양한 물순환계 구조 및 인과관계를 규명할 수 없기 때문에 시간적 공간적으로 변화하는 다양한 수문현상을 일관된 하나의 시스템으로 이해하기 위해 물순환 해석모델을 구축하여 검토할 필요가 있다. CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있게 하며, 토양층에 따라 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 모형으로, 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법을 이용하여 하도추적을 모의할 수 있다. 또한 GUI를 통해 사용자가 손쉽게 모형을 적용하고 관리 할 수 있도록 하고, 여러 시나리오를 적용함에 있어서 편리하도록 개발 중인 모형이다. 본 연구에서는 개발중인 CAT 모형을 평가 하기위해 시험 유역으로 운영 중인 설마천 유역에 적용하여 소유역 분할(노드수), 계산 시간 간격(일/시단위) 등에 따른 적용성을 평가하였다. 관측 자료를 통해 구축 가능한 물리적 매개변수를 통해 해당 유역을 단일 노드 및 다중 노드로 간단히 모형화할 수 있었으며, 모의 결과, 관측 유량과 적절히 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 1시간 단위에 대한 모의에서도 유출을 적절히 모의할 수 있었으며, 소규모 유역에 대한 정밀한 물순환 해석이 가능할 것으로 평가되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.219-219
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• 2011

순 장파복사량은 지표면으로 입사되는 하강 장파복사량(Downward Longwave Radiation, $R_{ld}$)과 지표면에서 반사되는 상승 장파복사량(Upward Longwave Radiation, $R_{lu}$)의 차이로 정의되는데 이는 에너지 수지 및 농업기상 연구의 중요한 주제 중 하나로서 다루어져 온 순복사량의 중요한 요소이다. 일반적으로 $R_{lu}$의 경우 지표면 온도와 방사율(emissivity)를 이용하여 산출되므로 정확히 추정이 가능하나, $R_{ld}$의 경우 대기 최상층에서 관측되는 방사량과 지표면 근처의 방사량을 함께 고려해야 하므로 실측이 어렵다. $R_{ld}$는 야간 복사계(pyrgeometer)를 이용하여 직접적으로 측정할 수 있지만 관측기기 자체가 구비되어있는 관측소가 적어 매우 드물게 이용된다. 또한 단파 복사 에너지 측정 기기에 비해 비용이 많이들고 종종 관측값이 큰 오차를 가지고 있기 때문에 실무에 적용하기 힘든 단점이 있다. 따라서 기상 관측소에서 얻어지는 증기압과 온도 관측치를 물리식, 경험식 등에 적용하여 산정하게 된다. 현재는 $R_{ld}$의 추정은 관측된 방사량간의 관계를 나타내는 경험식을 기반으로 지표면 근처의 대기 온도와 습도를 이용하여 산출하는 방법이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 증발산 산정 알고리즘 개발의 시발점으로써 $R_{ld}$를 먼저 구하고 $R_{lu}$를 구하였다. 신뢰성 높은 방법을 이용하여 $R_{ld}$를 구하게 되면 정확도 높은 $R_N$을 구하는 데 기여할 수 있으며, 궁극적으로 보다 정확한 증발산을 산정할 수 있게 된다. $R_{ld}$는 일반적으로 clear sky 조건 하에서의 복사 에너지 플럭스($R_{ldc}$)를 구한 후 구름의 양에 따라 보정한다. 하강 장파복사량의 경우 널리 사용되는 공식 중 하나인 Brutsaert의 공식을 사용하였다. 광릉, 해남에 위치한 플럭스 타워지점에서 실측된 기온과 실제 수증기압을 입력인자로 사용하여 지점별 $R_{ldc}$를 먼저 구하고 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 영상자료를 이용하여 검증한 뒤 최종적으로 남한지역을 대상으로 순 장파복사량 지도를 작성하였다. 이를 위해 MODIS 07 대기 프로파일 산출물(Atmospheric Profile Product)중 기온 및 이슬점온도를 추출하여 산정식의 입력자료로서 사용하였다. 상승 장파복사량의 경우 MODIS 11 지표면 온도 산출물(Land Surface Temperature product)를 이용하여 산정하였다. 이는 남한 지역의 증발산량 추정 및 에너지 수지 연구를 위한 중요한 기본 자료로서 유용하게 사용될 수 있으리라 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.100-100
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• 2021

IPCC 5차 보고서에 따르면 지구 평균 기온상승은 저위도 보다 극지방에서 더욱 뚜렷하게 나타나며 이러한 기후변화는 극지 생태계의 변화를 초래한다. 이러한 기후변화에 따른 극지 생태계의 변화를 분석 및 예측하기 위하여 지면-생태계 모형을 구축하고 극지방 생태계, 수문 및 탄소 순환 등을 모의하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 최근 극지 지역에서는 기후변화로 인하여 화재 발생 빈도가 증가하고 있으며, 이로 인하여 극지 생태계뿐 아니라 물순환에 많은 영향을 미치고 있다. 하지만 지면-생태계 모형안의 화재 시뮬레이션은 화재의 원인 파악의 부족, 입력자료의 부족, 화재 역학 이해의 부족 등의 한계가 존재한다. 본 연구에서는 2001~2012년 동안 위성에서 관측된 화재면적 자료인 Global Fire Emissions Database (GFED) v4 자료와 지면-생태계 모형인 NCAR Community Land Model (CLM)-biogeochemistry (BGC) 와의 실시간 융합을 통하여 기존 화재 시뮬레이션의 한계점을 보완하고자 하였다. 기존 CLM-BGC 모형을 통한 증발산량, 화재 자료-모형의 융합을 통한 증발산량 결과와 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 증발산량 자료와의 비교를 통하여 증발산량 모의에 화재의 중요성을 분석하고자 한다. 또한, 유출량 뿐만 아니라 토양수분의 변화를 시·공간적 변화를 분석함으로써 화재가 극지방 물순환에 미치는 영향을 나타내었다. 또한, 본 연구를 통하여 미래 기후변화에 따른 극지방의 생태계 및 물순환을 모의하기 위하여 화재 시스템 구축의 중요성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.201-201
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• 2020

수문 순환 및 물 수지에 관한 연구는 강수량, 지표유출량, 지하수, 토양수분 및 증발산량에 대한 정량화가 이루어질 때 실제적으로 규명될 수 있다. 그러나, 수문 순환 및 물수지 평가에 중요한 부분을 차지하는 증발산량의 경우 관측값보다 단순한 가정이나 경험식에 의한 추정값을 사용하고 있어 그 자료의 신뢰성에 대해서도 꾸준히 문제가 제기되어 왔다. 따라서, 수문 순환 및 물수지의 정량적인 분석을 위해서는 수문 순환 과정에서 상당부분을 차지하는 증발산량의 측정(실측)이 필요한 실정이다. 본 연구는 환경부의 기초수문자료 구축사업의 일환으로 수행되고 있으며, 에디공분산 기술을 사용하여 증발산량을 직접 관측하고 있다. 에디공분산 방법으로 증발산량을 측정하기 위해서 필요한 장비 중 수증기 농도를 측정하는 장비(개회로 기체분석기, 폐회로 기체분석기<수증기 농도를 측정하는 부분의 개폐여부에 따른 장비 구분>)에 대해 비교 측정을 수행하였으며, 관측 지점은 인위적인 관개가 이루어지고 있는 논경지(청미천 관측소)에서 수행하였다. 측정 자료에 대한 검토는 측정 장비에 따른 자료의 특성을 비교하기 위해 약 13,000개(9개월, 30분 간격) 자료를 활용하여 분석을 수행하였다. 그 결과 두 측정장비 모두 농도 변화에 따른 경향성은 유사하게 나타났으나, 측정 자료의 취득률에서는 차이(약 20%)를 보이는데, 이는 개회로 측정 장비의 경우 강우 및 안개 등의 기상상황에 따라 영향을 받기 때문으로 판단된다. 에디공분산 방법을 이용한 증발산량은 여러 기상자료를 이용하여 보정을 수행하기 때문에 측정 장비의 취득률로 인한 증발산량 산정에는 문제가 되지 않을 것으로 판단된다. 단 높은 관측률 및 측정 자료를 위해서는 폐회로 측정 장비를 이용하는 것이 유리할 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.23 no.4
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• pp.277-286
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• 2021

This study compares the long-term hydrological cycles of the Seolmacheon and Cheongmicheon basin by applying the structural equation model (SEM). These two basins are found different especially in their land-use pattern. Both basins have the actual evapotranspiration data measured by the eddy-covariance method as well as the rainfall and runoff data. The length of the data considered in this study is nine years from 2010 to 2018. The structure of the SEM is determined by considering the correlations among the data as well as the general knowledge on the hydrological cycle. As a result, a total of three SEMs are applied sequentially to analyze their fittings. As irony would have it, two basins are found to be similar in the application of one SEM, but different in the application of another. Especially, when considering the feedback process between precipitation and evapotranspiration, two basins are found to be very different. That is, the feedback process between precipitation and evapotranspiration is found to be significant in the Cheongmicheon basin where the portion of agricultural area (i.e., paddy) is more than 40%.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.10
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• pp.823-833
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• 2022

This study aims to improve the runoff modeling accuracy of a basin using Hydrological Simulation Program-FORTRAN (HSPF) model by considering nonhomogeneous characteristics of a basin. By entering classified values according to the various types of land cover and soil to the parameters in HSPF-roughness coefficient (NSUR), infiltration (INFILT), and evapotranspiration (LZETP)- the heterogeneity of the Yongdam Dam basin was reflected in the model. The results were analyzed and compared with the one where the parameters were set as a single value throughout the basin. The flow rate and water quality simulation results showed improved results when classified parameters were used by land cover and soil type than when single values were used. The parameterization changed not only the flow rate, but also the composition ratio of each hydrologic components such as surface runoff, baseflow, and evapotranspiration, which shows the impact of the value set to a parameter on the entire hydrological process. This implies the importance of considering the heterogeneous characteristics of the land cover and soil of the basin when setting the parameters in a model.

• Membrane Journal
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• v.1 no.1
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• pp.34-43
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• 1991

The relationships between affinity of membranes and optimum operation conditions were investigated in the pervaporation of water(1)/ethanol(2) mixture through cellulose acetate(CA) membranes having more affinity to water and silicone rubber(SR) membranes having more affinity to ethanol. CA and SR membranes were prepared and amount of sorption, sorption selectivity, pervaporation separation factor and pervaporation rate in both of membranes were determined and compared. The effects of downstream pressure were analyzed using Thompson diagram and the sorption and pervaporation characteristics with composition of feed and operation temperature were examined in terms of affinity, activity coefficient, plasticizing effect and activation energy of individual species. In the separation of water through CA membranes, high performance of both pervaporation separation factor (water to ethanol, $[\alpha^2_1]_{PV}$) and pervaporation rate was obtained in the conditions of low downstream pressure, middle range of feed concentration and high temperature. In the separation of ethanol through SR membranes, pervaporation separation factor(ethanol to water, $[\alpha^2_1]_{PV}$) increased with downstream pressure and decreased with concentration of ethanol in feed and operation temperature, while pervaporation rate showed opposite trends to those of ($[\alpha^2_1]_{PV}$).