• 한국농공학회논문집
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• 제58권5호
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• pp.81-90
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• 2016

Due to droughts and water shortages causing severe damage to crops and other vegetations, much attention has been given to efficient irrigation for upland farming. However, little information has been known to measure soil moisture levels in a field scale and apply their spatial variability for proper irrigation scheduling. This study aimed to characterize the spatial variability and temporal stability of soil water contents at depths of 10 cm, 20 cm and 30 cm on flat (loamy soil) and hill-slope fields (silt-loamy soil). Field monitoring of soil moisture contents was used for variogram analysis using GS+ software. Kriging produced from the structural parameters of variogram was applied for the means of spatial prediction. The overall results showed that the surface soil moisture presented a strong spatial dependence at the sampling time and space in the field scale. The coefficient variation (CV) of soil moisture was within 7.0~31.3 % in a flat field and 8.3~39.4 % in a hill-slope field, which was noticeable in the dry season rather than the rainy season. The drought assessment analysis showed that only one day (Dec. 21st) was determined as dry (20.4 % and 24.5 % for flat and hill-slope fields, respectively). In contrary to a hill-slope field where the full irrigation was necessary, the centralized irrigation scheme was appeared to be more effective for a flat field based on the spatial variability of soil moisture contents. The findings of this study clearly showed that the geostatistical analysis of soil moisture contents greatly contributes to proper irrigation scheduling for water-efficient irrigation with maximal crop productivity and environmental benefits.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.317-317
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• 2019

기상청에서는 시스템 이용자의 편의와 자료의 활용 증진을 위해 분리되어 있던 수문기상과 가뭄정보를 하나로 통합하여 '수문기상 가뭄정보 시스템(https://hydro.kma.go.kr)을 2017년 8월 1일부터 운영하고 있다. 본 시스템은 일반국민과 물관리 유관기관(회원)을 대상으로 관측, 수문기상 감시 예측, 기상 가뭄분석 전망으로 나눠 정보를 생산하여 서비스가 제공하고 있다. 수문기상 서비스는 관측 강수량(기상청, 유관기관), 기상청 위성 토양수분량 및 증발산량 자료와 레이더 관측 자료(Radar AWS Rainrate, RAR)를 GIS 기반 유역단위별(4대강권, 대권역, 중권역, 표준유역단위)로 관측 정보를 제공하며, UM(3km), 멀티모델앙상블, 레이더(MAPLE), 유역강수지수자료들로 예측 서비스를 제공하고 있다. 또한, 메타정보를 통해 유역별, 관측소별 상세조회가 가능하여 원하는 유역 또는 관측소를 선택 시 GIS지도에 위치가 표시되며 선택 지점의 정보를 손쉽게 확인할 수 있다. 가뭄 정보는 기상 가뭄 예보 정보와 가뭄 감시 정보를 제공하고 있다. 기상 가뭄 예보 정보는 매주 금요일에 발표되고 있는 기상 가뭄 예보 1개월 전망과 매월 10일경 관계부처(행정안전부, 기상청, 환경부, 농림축산식품부) 합동으로 발표하고 있는 가뭄 예 경보 3개월 전망자료를 제공하고 있으며, GIS 기반 행정구역 및 유역별로 나눠 여러 가지 가뭄지수(표준강수지수, 표준강수증발산지수, 강수평년비, 유효가뭄지수)를 활용하여 기상 가뭄 감시 정보를 제공하고 있다. 또한, 가뭄 감시 현황 정보는 다양한 형태(시계열, 가뭄지수 조회 및 다운로드, 분포도 비교)로도 확인할 수 있으며, 강수량분석 통계(누적 강수량, 강수량 순위, 무강수일수) 정보를 제공한다. 그 밖에 관측 자료(강수량 분포도, 토양수분량, 증발산량 등), 월별 언론모니터링 자료 등을 제공하고 있다. 향후 수문기상과 가뭄 재해에 선제적으로 대응하여 안정적인 물관리를 지원하고 자료의 신뢰도를 지속적으로 제고하여 우리나라에 맞는 수문기상 가뭄정보 시스템으로 거듭나도록 노력해 나갈 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_2호
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• pp.1785-1791
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• 2021

최근 전세계적 자연재해는 도시화, 산업화 및 인구 증가로 인해 대형·복합화 되고있으며,특히 기후변화로 인한 대규모 자연재해의 발생 건수가 급속도로 증가하고 있다. 따라서, 심층 분석을 통한 과거 재해에 대한 이해와 향후 발생 가능한 재해의 피해 범위 감소 및 위해성 평가에 관한 연구가 절실히 필요한 실정이다. 본 특별호는 자연재해·재난분야를 대상으로 원격탐사와 GIS를 이용한 관측과 관리 기술에 관련한 연구들을 살펴보고, 최근 부경대학교 i-SEED 지구환경교육연구단에서 진행하고 있는 폭염, 미세먼지, 홍수, 가뭄, 지진에 관련한 연구 내용 및 결과를 소개하고자 한다. 이러한 연구결과는 자연재해로 인한 피해 완화 및 향후 자연재해를 대비한 사전 예방과 사후 관리에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.882-885
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• 2014

최근, 기후변화에 의해 가뭄 및 홍수의 발생빈도 및 지속시간이 길어지고, 하천유량감소 및 연도별 편차가 증대하고 있다. 이러한 추세는 지속될 것으로 예상되며, 수자원의 관리는 수량, 수질 등을 종합적으로 분석하고 관리하는 쪽으로 변화하고 있다. 이러한 수자원의 관리를 위해서는 수자원관련 기초자료의 취득, 저장, 처리, 활용 등이 유기적으로 이루어져야 하는데, 이를 전자적으로 수행하는 것을 홍수경보시스템이라 하고, 이는 수문관측시스템과 경보방송시스템으로 구분할 수 있다. 수문관측시스템은 댐 유역의 수문현황을 관측할 수 있는 수문관측소(수위, 강우량, 수질)에서 계측된 수문관측자료를 인공위성 등 다양한 통신망을 통하여 댐 사무소에 위치한 중앙감시제어시스템에 전송되고, 수집된 수문관측자료는 1분 단위로 K-water본사에 전송된다. 전송된 자료를 활용하여 각종 수문분석 및 표출을 통해 대내 외에 제공되어 댐에 대한 이 치수의 의사결정을 지원한다. 본 논문에서는 수문관측시스템 구축방안에 대해서 알아본다.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권5호
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• pp.89-99
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• 2019

In this study, we estimated the spatially-distributed soil moisture at the high resolution ($10m{\times}10m$) using the satellite-based Sentinel-1A/B SAR (Synthetic Aperture Radar) sensor images. The Sentinel-1A/B raw data were pre-processed using the SNAP (Sentinel Application Platform) tool provided from ESA (European Space Agency), and then the pre-processed data were converted to the backscatter coefficients. The regression equations were derived based on the relationships between the TDR (Time Domain Reflectometry)-based soil moisture measurements and the converted backscatter coefficients. The TDR measurements from the 51 RDA (Rural Development Administration) monitoring sites were used to derive the regression equations. Then, the soil moisture values were estimated using the derived regression equations with the input data of Sentinel-1A/B based backscatter coefficients. Overall, the soil moisture estimates showed the linear trends compared to the TDR measurements with the high Pearson's correlations (more than 0.7). The Sentinel-1A/B based soil moisture values matched well with the TDR measurements with various land surface conditions (bare soil, crop, forest, and urban), especially for bare soil (R: 0.885~0.910 and RMSE: 3.162~4.609). However, the Mandae-ri (forest) and Taean-eup (urban) sites showed the negative correlations with the TDR measurements. These uncertainties might be due to limitations of soil surface penetration depths of SAR sensors and complicated land surface conditions (artificial constructions near the TDR site) at urban regions. These results may infer that qualities of Sentinel-1A/B based soil moisture products are dependent on land surface conditions. Although uncertainties exist, the Sentinel-1A/B based high-resolution soil moisture products could be useful in various areas (hydrology, agriculture, drought, flood, wild fire, etc.).

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.13-13
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• 2020

'20년 3월 현재 전국 3,502개 읍면동 중 73개 읍면동이 지하수를 상수원으로 급수 중이며, 48개 산업단지에서 지하수를 주 수원으로 사용 중이다. 또한 급수 소외지역의 물 공급을 위해 주로 사용되는 소규모수도시설 14,811개 중 12,073개(81.5%)는 지하수를 이용하고 있으며, 그 위치는 전국에 산재해 있다. 이처럼 지하수는 댐, 저수지 및 하천과 더불어 생·공용수의 중요한 수원이라 할 수 있다. 본 연구에서는 급수 소외지역의 주요 수원인 지하수위 현황을 이용한 가뭄 모니터링 및 전망 기법을 개발하고자 하였다. 국가 지하수관측망 중 10년 이상 장기 관측 자료를 보유한 253개 관측소의 일단위 관측자료를 기반으로, 과거 관측수위 분포를 핵밀도함수로 추정하고 Quantile Function을 이용해 현재 수위의 높고 낮은 정도를 Percentile 값으로 산정하였다. 관측소별 지하수위 Percentile은 티센망을 이용해 167개 시군별로 공간평균하고 Percentile의 범위에 따른 가뭄등급을 설정하여 지하수 가뭄 정도를 모니터링 할 수 있는 기법을 제시하였다. 또한 지하수 가뭄을 전망하기 위해 강수와 지하수위의 거시적인 응답특성을 이용하였다. 관측소별로 추정된 핵밀도함수의 누적확률을 표준정규분포의 Quantile로 변환하여 표준지하수지수I(Standardized Groundwater level Index, SGI)를 산정하고, 시군별로 공간을 일치시킨 1~12개월 지속기간별 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와의 상관관계를 이용해 NARX(nonlinear autoregressive exogenous) 인공신경망 예측모형을 구축하였다. 이를 통해 기상청 정량전망 강수량을 이용해 전국의 1~3개월 후 지하수 가뭄을 빠르게 전망할 수 있는 체계를 구축하고, 생·공용수 분야 국가 가뭄 예·경보의 미급수지역 가뭄현황 및 전망에 활용중이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2020

일반적으로 생활용수 및 공업용수의 경우 대부분 주수원으로 댐 및 저수지 등을 통해 용수공급이 이루어지며, 일부 지역에서는 하천에서 직접 취수가 이루어지고 있다. 그러나 하천을 수원으로 사용하고 있는 대부분의 지점에서는 계측이 이루어지고 있지 않아 정확한 양을 파악하기 어려운 실정이다. 이러한 현상이 지속 될 경우, 하천 관리를 위한 정확한 가용수량 파악을 통한 수자원 계획 수립 및 수문학적 가뭄정보 생산시 어려움이 수반된다. 수문학적 가뭄 정보를 보다 정확하게 제공하기 위해서는 유역 내 물순환체계 구축, 수문기상 빅데이터 활용, 정확한 유역유출모델링 등 다양한 요소들이 통합적으로 연계되는 것이 무엇보다도 중요하다. 더불어 유역 내 전반적인 물수급 체계를 조사 및 분석하고, 이를 기반으로 모델을 구축하는 것이 선결되어야 할 것으로 판단된다. 이러한 점에서 본 연구에서는 실적기반 가뭄 모니터링을 위한 시공간적으로 상세화 된 물순환 모형을 개발하는데 목적이 있으며, 이를 통해 준실시간으로 하천을 중심으로 가뭄 모니터링이 필요한 지점에 유량을 제공할 수 있는 체계를 개발하고자 한다. 즉, 가뭄에 대해 선제적으로 대응하기 위해서 모니터링 현황, 분석 및 전망 그리고 가뭄 발생지역을 보다 신뢰성 있게 판단하기 위한 가뭄정보 기술정보 제공이 가능한 모형이라 할 수 있다. 이를 통해 궁극적으로 댐, 저수지, 하천 등 다양한 수원을 가지는 유역 내 가용수자원량을 보다 정확하게 판단하여, 다양한 수자원 계획 수립시 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.39-46
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• 2024

전 지구적 기후변화에 따른 용수확보 방안으로 인공함양 기법이 활용되고 있다. 함양률을 감소시키는 클로깅 문제는 인공함양 기법의 활용에 큰 장애가 되고 있다. 이 연구는 하천수 주입 과정에서 발생할 가능성이 있는 클로깅 평가를 위한 기초자료를 확보하기 위해 인공함양 예정 지역 충적층의 토양 조직과 광물 특성을 분석하였다. 충적층 쇄설성 입자의 주요 구성 광물은 석영, 정장석, 사장석, 흑운모 등이며, 공극을 충진하는 주요 2차 광물은 일라이트, 카오린나이트, Fe-산화광물이다. 2차 광물로서 탄산염 혹은 황산염 광물의 산출이 없는 것은 인공함양 실험 전인 연구 지역 충적층에서는 지하수와 지표수 간의 반응에 의한 화학적 클로깅은 발생하지 않았음을 시사한다. 인공함양 실험과 관련된 화학적 클로깅에 대한 평가를 위해 대수층 내 공극에서 2차 광물의 생성과 성장과 같은 충적층의 토양특성에 대한 모니터링이 필요하다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권2호
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• pp.12-19
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• 2005

제주도는 우리나라 최다우지역에 속하지만 강우량의 편차가 심하여 이에 따른 년간 지히수 함양량과 적정개발량이 큰 차이를 보이고 있다. 이에 제주도에서는 이상 가뭄이 지속시 해수침투, 지하수위 강하 등의 장해를 예방하기 위하여 대표적인 지하수 관측정의 수위를 기준으로 수위 강하에 따른 적절한 조치를 취할 수 있도록 지하수 관리제도를 도입하였다. 본 연구에서는 이상 가뭄이 지속시 지하수 자원의 적절한 관리를 위해 강우량과 지하수위 관측자료의 분석을 통해 지하수위 강하에 따른 단계별 제한 조치를 취할 수 있는 지하수 관리수위를 제시하였다 우선, 제준 도의 30년간 강우자료를 대상으로 99% 신뢰구간의 하한값을 각 유역별 기준 강우량으로 설정하였으며, 기준 강우량 이하의 강우가 3개월 이상 지속된 기간의 지하수위 관측자료를 추출하였다. 이와 같이 추출된 지하수위 관측자료의 99% 신뢰구간의 하한값을 기준 지하수위로 설정하고, 기준 지하수위의 일정비율을 단계별 지하수 관리수위로 제시하였다.