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저수지 가뭄지수와 기후변화 시나리오를 이용한 우리나라 미래 농업가뭄 평가 (Evaluation of the future agricultural drought severity of South Korea by using reservoir drought index (RDI) and climate change scenarios)

  • 김진욱;이지완;김성준
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제52권6호
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    • pp.381-395
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    • 2019
  • 본 연구의 목적은 농업용 저수지 저수율 예측을 위해 개발된 회귀식에 미래 기후변화 시나리오 및 3개월 기반의 농업용 저수지 저수율 자료 및 기상자료를 이용하여 미래 저수율을 예측하는 것이다. 예측된 저수율을 3개월 자료기반의 저수지 가뭄지수로 지수화하여 가뭄 지속기간, 심도 및 규모를 산정하고 미래 가뭄을 평가하였다. 극한사상의 추정을 위해 6개의 RCP 8.5 기후변화 시나리오(HadGEM2-ES, CESM1-BGC, MPI-ESM-MR, INM-CM4, FGOALS-s2, and HadGEM3-RA)를 3개의 미래 평가기간(S1: 2011~2040, S2: 2041~2070, S3: 2071~2099)으로 구분하여 미래 저수율을 산정하였다. 산정 결과, 강수량 및 기온의 상승이 가장 큰 HadGEM2-ES 시나리오에서의 미래 저수율이 6개의 시나리오 중 S3 기간에 평년 저수율(1976~2005 기간, 77.3%)보다 가장 큰 폭으로 감소한 60.2%로 나타났다. 강수량 및 기온의 상승이 가장 적은 INM-CM4 시나리오의 저수율은 S3에서 72.8%로 가장 적게 감소했으며, CESM1-BGC, MPI-ESM-MR, FGOALS-s2, 및 HadGEM3-RA 시나리오에서 S3 구간 미래저수율은 각각 72.6%, 72.6%, 67.4%, 64.5%로 감소하였다. 미래 저수율을 이용해 RDI를 산정하고 절단수준 -0.25 이하의 심한 가뭄 경향성이 S3 기간으로 갈수록 빈번하게 나타나며 심도가 -2.0까지 나타났다.

HadGEM3-RA 지역기후모델을 이용한 CORDEX 동아시아 2단계 지역의 기온과 강수 모의 평가 (Evaluation of Temperature and Precipitation over CORDEX-EA Phase 2 Domain using Regional Climate Model HadGEM3-RA)

  • 변재영;김태준;김진욱;김도현
    • 한국지구과학회지
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    • 제43권3호
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    • pp.367-385
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    • 2022
  • 본 연구는 영국기상청에서 개발된 지역기후모델 Hadley Centre Global Environmental Model version 3 regional climate model (HadGEM3-RA)로부터 모의된 동아시아 지역의 기온과 강수 결과를 평가하였다. HadGEM3-RA는 Coordinated Regional climate Downscaling Experiment-East Asia (CORDEX-EA) Phase II 영역에서 15년 (2000-2014년) 모의되었다. 동아시아 여름 몬순에 의한 HadGEM3-RA 강수대 분포는 Asian Precipitation Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of water resources (APHRODITE) 자료와 잘 일치한다. 그러나, 동남아시아 강수는 과대 모의하며 남한에서는 과소 모의한다. 특히 모의된 여름철 강수량과 APHRODITE 강수량은 남한지역에서 가장 낮은 상관 계수와 가장 큰 오차크기(RMSE)를 보인다. 동아시아 기온 예측은 과소 모의하며 겨울철 오차가 가장 크다. 남한 기온 예측은 봄 동안 가장 큰 과소 모의 오차를 나타냈다. 국지적 예측성을 평가하기 위하여 서울기상관측소 ASOS 자료와 비교한 기온과 강수의 시계열은 여름철 강수와 겨울철 기온이 과소 모의하는 공간 평균된 검증 결과와 유사하였다. 특히 여름철 강수량 증가시 과소 모의 오차가 증가하였다. 겨울철 기온은 저온에서는 과소 모의하나 고온은 과대 모의하는 경향이 나타났다. 극한기후지수 비교 결과는 폭염은 과대 모의하여, 집중호우는 과소 모의하는 오차가 나타났다. 수평해상도25km로 모의된 HadGEM3-RA는 중규모 대류계와 지형성 강수 예측에서 한계를 보였다. 본 연구는 지역기후모델 예측성 개선을 위한 초기 자료 개선, 해상도 향상, 물리 과정의 개선이 필요함을 지시한다.

CMIP5 Historical 시나리오에 근거한 WRF를 이용한 한반도 중심의 동북아시아 상세기후 (Present-Day Climate of the Korean Peninsula Centered Northern East Asia Based on CMIP5 Historical Scenario Using Fine-Resolution WRF)

  • 안중배;홍자영;서명석
    • 대기
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    • 제23권4호
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    • pp.527-538
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    • 2013
  • In this study, climate over Korea based on the Historical scenario induced by HadGEM2-AO is simulated by WRF. For this purpose, a system that can be used be for numerical integration over the Far East Asian area of the center of the Korean Peninsula with 12.5 km-horizontal resolution was set-up at "Haebit", the early portion of KMA Supercomputer Unit-3. Using the system, the downscaling experiments were conducted for the period 1979-2010. The simulated results of HadGEM2-AO and WRF are presented in terms of 2 m-temperature and precipitation during boreal summer and winter of Historical for the period 1981~2005, compared with observation. As for the mean 2 m-temperature, the general patterns of HadGEM2-AO and WRF are similar with observation although WRF showed lower values than observation due to the systematic bias. WRF reproduced a feature of the terrain-following characteristics reasonably well owing to the increased horizontal resolution. Both of the models simulated the observed precipitation pattern for DJF than JJA reasonably, while the rainfall over the Korean Peninsula in JJA is less than observation. HadGEM2-AO in DJF 2 m-temperature and JJA precipitation has warm and dry biases over the Korean Peninsula, respectively. WRF showed cold bias over JJA 2 m-temperature and wet bias over DJF precipitation. The larger bias in WRF was attributed to the addition of HadGEM2-AO's bias to WRF's systematic bias. Spatial correlation analysis revealed that HadGEM2-AO and WRF had above 0.8 correlation coefficients except for JJA precipitation. In the EOF analysis, both models results explained basically same phase changes and variation as observation. Despite the difference in mean and bias fields for both models, the variabilities of the two models were almost similar with observation in many respects, implying that the downscaled results can be effectively used for the study of regional climate around the Korean Peninsula.

IoT를 채용한 스마트 창고관리 시스템 설계 제안 (A Proposition for Smart Warehouse Management System (SWMS) through IoT)

  • 김준영;전병우;홍대근;서석환
    • 시스템엔지니어링학술지
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    • 제11권2호
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    • pp.85-93
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    • 2015
  • Warehouse Management System (WMS) is a key control for Material Handling System (MHS) and Inventory Control System (ICS). How to design and implement for WMS is crucial factor for achieving the key performance index for Manufacturing Industry. In particular, iron and steel making industry, where the volume and weight is large and hence FIFO (First Input First Out) is not working, how to design WMS is a key factor. In this paper, we systematically define the problem of WMS via developing StR (Stakeholders' Requirements) or ORD (Operational Requirement Documents), SyR (System Requirement), and SA (System Architecture) based on the emerging technologies. In particular, IoT (Internet of Things), CPS (Cyber Physical System) concepts and enabling technologies haves been incorporated in developing Smart WMS. The deliverables of the research can provide a conceptual framework for developing the next generation industrial WMS.

시스템엔지니어링 기반의 스마트 안전관리 시스템설계: 작업자와 이동 장비를 중심으로 (Design for Smart Safety Management System: from Worker and Mobile Equipment Perspectives)

  • 김형민;윤성재;홍대근;서석환
    • 시스템엔지니어링학술지
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    • 제11권2호
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    • pp.41-49
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    • 2015
  • Industrial safety is one of the crucial agenda for Government as well as Manufacturing Industry. To cope with the needs, a great deal of policies and technical implementation have been proposed and implemented. With a great increasing attention on the Industry 4.0 and Smart Factory, industrial safety has received as a crucial agenda by the manufacturing industry in particular. Up until now, almost all of them have been made from the environmental aspects, rather than operator or workers. In this paper, we present our research results how to increase the workers' safety via smart factory technology, such as IoT and CPS. Our approach has been to see the problem from SE perspectives, to draw the real issues from the various stakeholders, and define how to solve the problem based on the emerging technologies. The developed systems can give conceptual framework for the 'smart' industrial safety system by providing solution architecture for how to monitor the location of workers, and moving equipments, and generate solutions how to avoid safety problems between them if detected.

동적 QoS 지원을 위한 NGN 모델 기반 XG-PON 구조 설계 (A Design of XG-PON Architecture based on Next Generation Network Model for Supporting Dynamic Quality of Service)

  • 이영석;이동수;김영한
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제49권1호
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    • pp.59-67
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    • 2012
  • 본 논문은 10G G-PON(Gigabit passive optical network) 네트워크와 NGN(Next generation network) 연동 구조를 설계하고, 10G G-PON 연동 시 문제점 해결을 위한 동적 GEM(G-PON encapsulation mode) Port-ID 할당 방법을 제안했다. 동적 GEM Port-ID 할당 방법은 OMCI(ONT management control and interface) 구조 설계를 통해 IP 주소와 포트 번호를 혼합한 형태의 맵핑 구조를 갖는다. 이는 NGN이 요구하는 클래스 기반 QoS(Quality of service) 뿐만 아니라 트래픽 단위의 QoS 지원까지 가능한 구조로서, 기존 G-PON 네트워크를 NGN에 그대로 적용시킨 구조 보다 QoS 지원에 있어 30% 이상 성능을 향상 시킨다.

HadGEM-CC 모델의 RCP 시나리오에 따른 전지구 탄소수지 변화 전망 (Global Carbon Budget Changes under RCP Scenarios in HadGEM2-CC)

  • 허태경;부경온;심성보;홍진규;홍제우
    • 대기
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    • 제25권1호
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    • pp.85-97
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    • 2015
  • This study is to investigate future changes in carbon cycle using the HadGEM2-Carbon Cycle simulations driven by $CO_2$ emissions. For experiment, global carbon budget is integrated from the two (8.5/2.6) representative concentration pathways (RCPs) for the period of 1860~2100 by Hadley Centre Global Environmental Model, version 2, Carbon Cycle (Had-GEM2-CC). From 1985 to 2005, total cumulative $CO_2$ amount of anthropogenic emission prescribed as 156 GtC. The amount matches to the observed estimates (CDIAC) over the same period (136 GtC). As $CO_2$ emissions into the atmosphere increase, the similar increasing tendency is found in the simulated atmospheric $CO_2$ concentration and temperature. Atmospheric $CO_2$ concentration in the simulation is projected to be 430 ppm for RCP 2.6 at the end of the twenty-first century and as high as 931 ppm for RCP 8.5. Simulated global mean temperature is expected to rise by $1.6^{\circ}C$ and $3.5^{\circ}C$ for RCP 2.6 and 8.5, respectively. Land and ocean carbon uptakes also increase in proportion to the $CO_2$ emissions of RCPs. The fractions of the amount of $CO_2$ stored in atmosphere, land, and ocean are different in RCP 8.5 and 2.6. Further study is needed for reducing the simulation uncertainty based on multiple model simulations.

HadGEM3-RA 기후모델 일강우자료를 이용한 빈도해석 성능 평가 (Assessment of Frequency Analysis using Daily Rainfall Data of HadGEM3-RA Climate Model)

  • 김성훈;김한빈;정영훈;허준행
    • 한국습지학회지
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    • 제21권spc호
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    • pp.51-60
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    • 2019
  • 본 연구에서는 기후변화 시나리오 자료를 이용하여 지점빈도해석(At-site Frequency Analysis, AFA)과 지역빈도해석(Regional Frequency Analysis, RFA) 등을 수행하였고, Monte Carlo simulation을 통한 RRMSE(relative root mean squared error) 값을 비교·분석함으로써 각 빈도해석 방법에 따른 성능을 평가하고자 하였다. 확률강우량 산정을 위하여 기상청에서 국가표준시나리오로 제공하는 RCM(Regional Climate Model) 자료 중 하나인 HadGEM3-RA(12.5km) 기후모델 자료로부터 우리나라 615개 지점에 대한 일 강우 자료를 추출하였고, 자료의 편의보정(bias correction)과 공간상세화(spatial disaggregation)를 위하여 분위사상법(quantile mapping)과 역거리제곱법(inverse distance squared method)을 적용하였다. 분석 결과 지역빈도해석 방법이 지점빈도해석보다 정확하게 확률강우량을 산정하는 것으로 나타났으며, 이는 기후변화 시나리오 기반의 확률강우량 산정시 지역빈도해석의 결과가 보다 합리적인 전망 결과를 도출할 것으로 판단된다.

HadGEM2-AO 기반의 빙상과 빙하에 의한 미래 해수면 변화 전망 (Projection of Future Sea Level Change Based on HadGEM2-AO Due to Ice-sheet and Glaciers)

  • 김영미;구태영;문혜진;최준태;변영화
    • 대기
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    • 제29권4호
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    • pp.367-380
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    • 2019
  • Global warming causes various problems such as the increase of the sea surface temperature, the change of coastlines, ocean acidification and sea level rise. Sea level rise is an especially critical threat to coastal regions where massive population and infrastructure reside. Sea level change is affected by thermal expansion and mass increase. This study projected future sea level changes in the 21st century using the HadGEM2-AO with RCP8.5 scenario. In particular, sea level change due to water mass input from ice-sheets and glaciers melting is studied. Sea level based on surface mass balance of Greenland ice-sheet and Antarctica ice-sheet rose 0.045 m and -0.053 m over the period 1986~2005 to 2081~2100. During the same period, sea level owing to dynamical change on Greenland ice-sheet and Antarctica ice-sheet rose 0.055 m and 0.03 m, respectively. Additionally, glaciers melting results in 0.145 m sea level rise. Although most of the projected sea level changes from HadGEM2-AO are slightly smaller than those from 21 ensemble data of CMIP5, both results are significantly consistent each other within 90% uncertainty range of CMIP5.