• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_3호
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• pp.887-899
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• 2022

기상학적 요인에 의해 발생하는 가뭄은 육상 생태계의 식생에 부정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄이 식생에 영향을 미치는 상태를 식생의 생태가뭄으로 정의하고, 영향 정도를 정량적으로 감시하기 위한 식생의 생태가뭄 상태지수(ecological drought condition index of vegetation, EDCI-veg)를 제안하였다. EDCI-veg는 식생과 기상학적 가뭄 정보 사이의 copula 기반의 이변량 결합확률모델로부터 도출되며, 가뭄이 발생했을 때 현재의 식생 상태가 가뭄으로 인해 얼마나 영향을 받았는지를 수치로 표현할 수 있다. 과거의 기상학적 가뭄 사상과 그에 대응하는 식생 상태를 비교하여 제안된 지수를 살펴본 결과, EDCI-veg는 식생의 생태가뭄을 적절하게 모니터링할 수 있음이 확인되었다. 또한, 원격탐사자료를 활용하여 고해상도의 가뭄 지도를 작성함으로써 생태가뭄 상태를 공간적으로 식별할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.124-124
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• 2019

가뭄은 다른 자연재해들과 달리 복잡한 자연의 순환 시스템에 의해 발생하므로 시기가 명확하지 않으며, 사회 전반에 걸친 큰 규모의 피해가 발생한다. 이러한 피해를 저감하기 위해 가뭄에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 가뭄에 대한 기존 연구들을 살펴보면, 강수량과 같은 가뭄의 원인을 중점적으로 다룬 가뭄지수 연구가 대다수이다. 한편, 실제 가뭄 피해에 대한 연구들은 위험 혹은 취약성 분석으로 지수를 산정하는 방법으로 연구되고 있으며 농업 가뭄에 집중한 결과를 제시하고 있다. 본 연구에서는 가뭄 현상의 원인을 제공하는 기상학적 요인뿐 아니라 피해 대상과 대상의 내부시스템 능력에 따른 영향을 고려한 가뭄위험지수(Drought Risk Index, DRI)을 연구하였다. 또한, 생활용수, 농업용수, 공업용수를 고려하여 농업가뭄과 더불어 사회 경제학적 가뭄의 피해 평가가 가능한 통합 DRI를 산정하였다. 크론바흐 알파 계수를 통하여 지수 구성 요소들 간의 신뢰성과 DRI와 실제 가뭄 피해간의 스피어만 상관 계수를 사용하여 국내 유역에 대한 DRI의 타당성을 확인하였고 이를 통해 지수의 적합성을 분석하였다. 결과적으로 기후변화 시나리오를 사용하여 한반도의 2030, 2050, 2080년대 통합 DRI를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.396-396
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• 2018

우리나라의 가뭄은 통계적으로 5~6년 주기로 발생해 왔으나 최근에는 가뭄의 발생 빈도가 점점 증가하고 주기 또한 짧아지는 경향을 보이고 있다. 가뭄의 패턴 또한 지속적이고 국지적으로 강하게 나타내는 경향이 있어 피해가 심각해지고 있다. 2017년도에는 모내기가 시작되어야 할 시기에 극심한 물 부족으로 이앙시기가 지연되고 밭작물이 마르는 피해를 겪었다. 국가가뭄정보센터의 2017년 가뭄예경보 자료에 따르면, 1~7월에는 안성, 서산, 홍성 지역을 중심으로, 7~9월에는 남해안지역을 중심으로, 10월~12월에는 울주, 경주, 밀양 지역을 중심으로 가뭄이 나타났음을 확인 할 수 있다. 가뭄 파악을 위한 방법 중 하나로 인공위성영상을 활용한 원격탐사 기법이 있으며, 국내에서는 관측주기가 짧고 관측폭이 넓은 Terra MODIS 영상을 활용하는 연구 사례를 다수 찾아볼 수 있다. 최근에는 드론에 NIR, 열화상, 초분광 카메라 등을 탑재하여 탐지범위가 국소적이지만 가뭄에 따른 작물의 상태를 보다 상세하게 파악하기 위한 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 드론을 이용한 가뭄지역의 영상특성을 분석하는 기초자료를 구축하기 위하여 2017년 극심한 가뭄이 발생하였던 안성지역을 대상으로 Terra MODIS NDVI를 이용한 식생상태지수(VCI), 정규식생지수(SVI)를 분석하여 가뭄으로 추정되는 드론촬영 대상지역을 파악하였으며, 선정된 지역을 대상으로 R-G-NIR 카메라를 탑재한 드론 촬영을 실시하였다. 드론영상의 전처리를 통하여 고해상도 NDVI영상을 작성하고 지상의 작물 및 토지이용 상태에 따른 NDVI 분포특성과 Terra MODIS NDVI와의 차이점을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.115-115
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• 2021

식생은 증발산, 강우, 토양 수분 등 다양한 수문기상 요인과 밀접한 관계가 있기 때문에 식생의 상태는 가뭄 발생 시 물 부족에 매우 큰 영향을 받는다. 가뭄에 따른 식생의 변화와 영향을 파악하기 위해서는 식생-기후의 피드백을 이해해야 한다. 식생과 기후변수의 상호관계를 묘사하고 결합 확률을 구성하는 것은 식생-기후의 피드백을 이해하는데 적절하다. Copula 함수는 모든 변수를 연결하는 이점을 가지기 때문에 다양한 확률 변수를 결합하는 강력한 접근방법으로, copula를 통한 확률론적 접근방법은 수문 기상 스트레스에 대한 식생의 반응을 효과적으로 조사할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 copula 기반의 식생-기후의 상호관계를 통해 가뭄 발생 시 식생이 받을 수 있는 영향을 정량화하고자 한다. 이를 위해 위성 자료를 활용한 식생건강성지수(Vegetation Health Index, VHI)와 위성관측된 강수 및 잠재증발산 자료를 적용하여 높은 공간 해상도에서 한국 전역의 식생 가뭄 가능성을 추정하고자 하였다. 강수 및 잠재증발산 자료를 통해 다양한 가뭄지수를 산정하고, copula 결합 이론을 기반으로 VHI와 가뭄지수 간의 이변량 결합 확률모델이 제안된다. 이에 조건부 확률을 적용하여 다양한 가뭄 시나리오에서 식생의 가뭄 가능성을 추정하고, 가뭄에 취약한 지역을 공간적으로 분석하고자 한다. 이를 통해 가뭄 스트레스에 따른 식생 변화와 생태학적 가뭄의 공간적 특성을 효과적으로 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.38-38
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• 2020

SPI지수는 강수량이 감소하기 시작하면 필요한 물수요에 비해서 상대적으로 물부족을 유발하게 되고, 가뭄발생의 발단이 된다는 것에 착안하여 개발된 지수이다. 하지만 다른 가뭄지수와 마찬가지로 강수량 또는 유출량 시계열을 상대적인 표준정규분포로 산정하였기 때문에 인근 지역에 비해 상대적으로 강수량이 많은 지역도 실제로 발생하지 않은 가뭄이 발생한다고 분석이 된다. 이러한 현상을 완화시키기 위해 수정된 가뭄분석 기법이 요구된다. 이에 Jeung et. al(2019)은 이런 현상을 완화시키기 위해 SPI지수 계산과정에서 해당지점의 시계열을 대상으로 계산되는 Gamma 분포를 전국으로 확장 시켜 산정 후 표준정규분포에 적용하여 가뭄지수를 산정하였다. 또한 과거 제한급수가 발생했던 지역을 대상으로 극한가뭄과 가뭄지속기간을 이용하여 M-SPI지수의 효용성을 확인한 결과, 제한급수 실시년도와 SPI, M-SPI 결과와의 비교결과 과거 가뭄을 정확하게 모사하는 것을 확인하였다. 하지만 M-SPI는 전국을 하나의 지역으로 가정하여 산정하였고, 증발산량과, 고도 등 지형의 특성을 고려하지 않았기 때문에 일부의 가뭄사상을 재현하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기상학적 인자와, 지형학적 인자를 고려하여 지역화를 하고, 각 지역별로 대표 확률분포를 산정하여 가뭄지수를 산정하고자 한다. 또한 한국 기상청에서 제공하고 있는 국가 표준기후변화 시나리오를 수집하여 M-SPI에 적용하여 미래 극한 가뭄빈도의 변화를 전망하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2017

최근 기후변화에 따른 기상이변으로 전 세계적으로 가뭄피해가 증가하고 있다. 기존의 가뭄지수들은 자연현상만을 분석하여 가뭄의 심화정도를 나타내고 있다. 하지만 도시개발에 따른 도시화가 진행됨에 따라 인문 사회적 요소들이 서로 얽혀서 결합되어 단순히 자연현상만으로는 가뭄재해를 표현하기 어려워지고 있다. 본 연구에서는 복원력개념을 고려한 사회경제적 가뭄지수를 개발하고자 하였다. 복원력개념을 도입하기 위해서 가뭄위험지수, 가뭄대응능력 지수, 가뭄취약성 지수를 산정하였다. 가뭄위험지수로는 SDI(Streamflow Drought Index)를 사용하였으며, 사회 경제적 가뭄을 판단하기 위해서 적합 가뭄지속기간을 고려하였다. 대응능력 지표로는 인문, 사회적 요소와 생활, 농업, 공업용수 공급량, 지하수 함양량을 고려하였다. 취약성 지표로는 인문 사회적 요소와 생활, 농업용수 부족량, 기상요소를 고려하였다. 각 요소의 가중치는 AHP분석을 통해 산정하였다. 산정된 SDI(Streamflow Drought Index), 가뭄대응능력지수, 가뭄취약성지수를 표준화하여 잠재가뭄피해지수 PDDI(Potential Drought Damage Index)를 산정하였으며, 실제 가뭄 기간을 참고하여 등급화를 실시하였다. 그 후, 단순강우를 고려한 SPI(Standardized Precipitation Index)와 강우와 증발산량을을 고려한 RDI(Recommaissamce Drought Index)와의 비교를 통하여 복원력 개념을 고려한 잠재가뭄피해지수의 필요성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.272-272
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• 2023

기후변화로 인해 많은 경우 강수량은 증가할 것으로 전망되지만 시공간적 편차 또한 커짐으로써 가뭄 위험은 증가할 것으로 예상된다. 가뭄 위험도 평가는 강수량, 유출량 등 수문자료로부터 추출한 가뭄변량의 빈도해석을 통해 이루어질 수 있다. 빈도해석의 대상이 되는 수문변량의 통계적 속성이 일정하게 유지되는 정상성의 가정은 기존 빈도해석 방법의 핵심이 되지만, 최근 기후변화로 인한 수문변량의 통계적 특성 변화가 발생할 것으로 예상되기 때문에 이러한 비정상성의 특성을 빈도해석 시 고려할 필요가 있다. 자료의 비정상성을 평가하는데 짧은 기록을 갖는 자료로부터 변화 추세를 신뢰성 있게 평가하는 것은 어려움이 크다. 이러한 점에서 지점자료를 통합적으로 활용할 수 있는 지역빈도해석 절차 도입을 통해 해석 결과에 신뢰성을 확보하는 것이 합리적이다. 본 연구에서는 유역단위에서 가뭄의 지속기간과 심도 사이의 상호의존성을 고려하기 위해 이변량 Copula 함수 기반 가뭄 지역빈도해석을 도입했으며, 두 가뭄변량의 주변확률분포의 매개변수는 시간에 따른 함수로 가정하였다. 모형의 모든 매개변수는 계층적 Bayesian 모형을 통해 동시에 추정하였다. 최종적으로 주어진 가뭄빈도에 해당하는 시간에 따라 변화하는 가뭄 위험을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.15-15
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• 2020

기후변화로 인하여 가뭄은 그 위험성이 점차 높아질 것으로 예상되고 있다. 잠재적 대규모 가뭄피해를 사전에 예방하기 위해서는 가뭄에 보다 효과적으로 대응하기 위한 방안을 마련하는 것이 필요하며, 국가적 수자원 관리를 넘어선 국민 전반이 가뭄 심각성을 인지하고 적합한 대응을 하도록 유도하는 것이 중요하다. 기상, 수문, 농업 등 가뭄 발생의 다양한 측면들을 표현한 여러 가뭄지수 및 정보가 이미 생산되고 있으므로, 이러한 정보를 국민에게 제공한다면 국민이 가뭄의 심각성을 인지하고 물 절약 등의 행동에 동참하도록 하거나 농민의 경우 사전에 대처 방안을 마련하도록 하는 등, 공급측면에서의 수자원 관리 뿐만 아니라 수요 측면에서의 대응도 가능하게 될 것이다. 하지만 현재 제공되는 가뭄지수 및 정보는 전문적 지식이 있는 의사결정자 및 연구자 등을 위한 것으로, 일반 시민이 이러한 정보를 통해 가뭄의 상황을 이해하고 해석하여 그에 따른 행동을 하기란 어려운 것이 사실이다. 따라서, 본 연구에서는 국내 가용한 가뭄지수 및 정보로부터 국민이 체감할 수 있으며, 적절한 행동을 하도록 설득할 수 있는 가뭄정보 생산 방안을 도출하고자 한다. 사회과학적 이론, 포커스그룹 인터뷰 및 설문조사를 통하여 국민의 가뭄정보에 대한 인지 및 이해 특성을 파악하고, 시민자문단을 통하여 직접적으로 국민에게 현재 가용한 가뭄정보를 제공하고 어떻게 바라보는지 분석함으로써, 국민이 체감 가능한 가뭄정보의 방향을 제안하였다. 또한 현재 가뭄에 대한 뉴스 등이 어떠한 방식으로 생산되고 유통되는지를 분석하여 이로부터 사회과학적 측면에서 국민을 설득하기 위한 보다 효과적 방안을 제시하였다. 결과적으로 국민이 가뭄의 상황을 인지하고, 국가적 차원의 가뭄 대응의 필요성을 이해하며, 물 절약 등의 행동을 하도록 설득하는 것이 가능하게 되어, 점차 심각해져가는 가뭄에 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.51-51
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• 2019

기후변화 따라 과거에 경험하지 못했던 이상 수문기상 및 기상재해가 유발되며, 그 피해의 규모는 매년 증가한다. 그 중 가뭄은 미국 해양기상청(NOAA)이 선정한 20세기 최대 자연재해 중 상위 5위 안에 랭크되었으며 가뭄의 피해와 영향력은 막대하다고 언급하였다. 가뭄은 발생과정과 피해 영향에 따라 기상학적, 농업적, 수문학적, 사회경제학적 가뭄으로 구분할 수 있으며 직 간접적으로 영향을 미치고 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄 등으로 가뭄의 종류가 변화되며 이를 가뭄전이라고 부른다,. 본 연구에서는 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄으로 전이되는 과정을 분석하기 위하여 Weather Research and Forecasting and Model Hydrological modeling extension package (WRF-Hydro) 모형을 한반도 대상으로 구축하였다. 모형의 정확성을 향상시키기 위해 충주댐, 소양강댐, 용담댐, 남강댐의 유입량과 모형 유출량을 비교 분석하였으며, 유출에 영향을 미치는 지면 유출, 표면 거칠기와 같은 파라미터를 보정하여 주었다. 위와 같이 구축, 보정된 모형을 활용하여 모의된 유출량을 이용하여 수문학적 가뭄지수 Standardized Streamflow Drought Index(SSFI)를 도출하여 기상학적 가뭄지수 Standardized Precipitation Index(SPI)와 비교하여 기상학적 가뭄이 수문학적 가뭄으로 전이되는 과정을 가뭄의 빈도, 강도, 특성 등에 초점을 맞추어 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2016

가뭄은 발생과정과 피해영향에 따라서 기상학적, 농업적, 수문학적, 사회경제적 가뭄으로 구분되고 있다. 강수의 부족은 기상학적 가뭄을 발생시키고, 기상학적 가뭄이 지속되면 토양수분 부족으로 농작물의 피해를 가져오는 농업적 가뭄이 나타난다. 이어서, 지표 및 지표 아래의 수자원량이 평년수준 이하로 감소하면서 수문학적 가뭄이 발생한다. 이와 같이 다른 종류의 가뭄으로 가뭄이 변화하는 현상을 가뭄 전이(Drought Propagation)라고 한다. 강수량의 부족만으로 판단되는 기상학적 가뭄은 가뭄 상황의 판단은 간단지만, 체감으로 느끼는 가뭄과 차이가 존재한다. 수문학적 가뭄은 실제 물이용과 관련이 높아 효율적인 물 관리를 위해서는 수문학적 가뭄에 대한 정보가 필요하다. 하지만 수문학적 가뭄은 기상학적 인자들뿐만 아니라 수문순환과정의 영향을 받아 가뭄의 발생과정이 복잡하기 때문에 판단 및 예측이 어렵다. 본 연구에서는 가뭄의 전이관계를 도출함으로써, 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄으로 발전되는 가뭄의 크기를 파악하고자 한다. 가뭄은 판단기준에 따라서 다양하게 정의될 수 있다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄은 강우량으로, 수문학적 가뭄은 유역별 댐의 저수율, 유입량 및 지하수위를 활용하여 가뭄을 정의하며, 가뭄사상은 임계수준방법(threshold level approach)과 풀링기법(pooling method)을 수문기상 변수들에 적용하여 추출하였다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄이 발생한 이후, 가뭄 상황이 일정기간 지속되는 상황에 발생하는 결과가 확인되었다. 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄이 전이되는 현상을 바탕으로 기상학적 가뭄의 상황에 따라서 미래의 수문학적 가뭄의 변화 양상에 대하여 예측가능하며, 가뭄의 전이관계는 수문학적 가뭄의 예측을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.