• 자원환경지질
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• 제50권6호
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• pp.517-523
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• 2017

물의 두 안정동위원소인 산소와 수소의 선형관계는 물의 순환을 이해하는 데에 가장 기본으로 사용되는 방법이다. 선형관계의 기울기 및 절편은 물이 각 계를 이동하면서 어떠한 물리적 과정이 일어났는가를 지시할 수 있다. 선형관계를 파악하기 위하여 보통최소자승법(ordinary least squares method, OLS)이 사용되어 왔으나, 산소와 수소동위원소 모두 불확정성을 포함하고 있기 때문에 완전최소자승법(total least squares method, TLS)이 더 정확한 기울기와 절편을 제시할 수 있다. 본 연구에서는 남극 세종기지 주변의 눈과 융설의 안정동위원소 분석값과 Lee et al., (2013)에서 관찰된 국내 서해안의 수증기의 산소와 수소의 안정동위원소값을 이용하여 OLS와 TLS를 비교하였다. 남극 세종기지 눈 안정동위원소의 선형관계에서 기울기는 7.00(OLS), 7.16(TLS)이었으며, 수증기동위원소의 선형관계의 기울기는 7.75(OLS), 7.87(TLS)로 계산되었다. 세종기지 눈 안정동위원소값은 대부분의 눈 시료가 용융이 일어났음을 의미하여, 수증기동위원소 값은 해양에서 기원한 수증기가 직접 이동하였음을 알 수 있다. 두 방법으로 계산된 기울기 값은 물리적인 과정을 해석하는 데에는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 하지만, 지하수의 혼합과정을 이해하는 연구처럼 기울기의 절대값을 이용하는 연구에서는 기울기 값의 차이가 연구결과에 어떻게 영향을 미치는 가에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제17권4호
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• pp.325-331
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• 2015

불투수면의 증가와 도시화 현상은 지하수량의 감소, 지표수의 고갈, 홍수의 증가 등과 같은 자연적인 물순환 시스템에 변화를 가져왔다. 또한, 인간이 사용할 수 있는 수량의 감소 또한 초래하게 되었다. 이에 빗물의 적절한 처리와 재활용은 최근 발생되는 수문학적 문제의 해결에 도움이 될 수 있을 것으로 예상되어왔다. 따라서 본 연구는 지붕빗물유출수를 침투 및 저류 기작으로 처리하여 자연적인 물순환의 회복을 이루고자 침투화분 기술을 개발하였다. 연구결과, 침투화분 기술은 평균 79% 정도의 강우유출유량 저감효과가 있는 것으로 분석되었다. 또한 유출유량 지연효과 및 첨두유량 지연효과도 발생하였는데, 약 3시간의 유출지연효과와 38%의 유량 저감효과가 발생하는 것으로 나타났다. 한편, 침투화분의 오염물질 처리효율은 TSS 97%, BOD 및 CODcr 94%, TN 86%, TP 96%, Total Cu, Total Zn, Total Pb의 중금속은 약 93% 처리되었으며, 처리수의 오염물질 농도는 TSS 13.3mg/L, BOD 3.6mg/L, TN 4.7mg/L 및 TP 0.1mg/L로 분석되어 도시재이용수, 조경용수, 공업용수로서 사용이 가능할 것으로 분석되었다.

• 지질공학
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• 제13권4호
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• pp.405-418
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• 2003

지반을 구성하고 있는 매질에 대한 체적함수비 및 포화 정도를 측정하는 것은 지반의 물리적 성질, 강우에 의한 지하수 함량 및 자연 사면 파괴를 이해하는데 매우 중요한 요소 중의 하나이다 이러한 지반의 요소들을 파악하기 위해 전자기파를 이용한 유전율법은 지반의 유전율상수의 특성에 따라 평가되어 지므로 다양한 분야에 적용되고 있다. 본 연구에서는 전자기파의 측정 주파수 범위 1 - 18 GHz를 사용하는 유전율 시스템인 FDR-V (Frequency domain reflectometry with vector network analyzer)를 적용하여 1 GHz와 18 GHz에서의 두 주파수 범위에 대한 표준사 (Standard sand)와 화강풍화토 (Granitic weathered soil)의 밀도, 온도 및 염분농도 의존성에 따른 유전율상수의 반응에 대해 검토하였다. 실험결과에서, 흙의 밀도 의존성은 체적함수비의 증가에 따라 유전율상수도 증가하는 것으로 측정되었으나, 이들의 밀도 의존성은 다소 낮은 것으로 판단된다. 그리고, 1 GHz 실수부 (Real part)에 대한 온도 의존성 실험에서는 온도의 증가에 따라 물과 표준사의 유전율상수는 점진적으로 감소하는 경향을 보이나 에탄올의 유전율상수는 증가하는 것으로 측정되었다. 따라서, 온도 변화에 따른 각 매질의 유전율상수는 측정 온도에 대한 영향을 고려하여야 한다. 염분농도에 따른 유전율상수의 변화는 1 GHz 허수부 (Imaginary part)에서 염분농도의 증가에 따라 유전율상수의 측정치도 함께 증가하는 것으로 나타났다. 이상과 같이, 다양한 조건하에 대한 유전율상수의 의존성들을 기초로 하여 다공질 매질의 특성을 파악하기 위한 FDR-V 시스템의 적용성을 충분히 검토하였다. 결론적으로, 본 연구에서는 1 GHz의 측정 주파수범위 내에서 다공질 매질의 염분오염도를 충분히 정량적으로 측정할 수 있는 것으로 생각된다.

• 지질공학
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• 제16권2호
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• pp.125-134
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• 2006

대수층 저류 특성을 이용하는 대수층 저장 및 회수(ASR) 기술의 현장 적용성 평가를 위해 화산암 지대인 울릉도 내에 다공성 매질인 부석층으로 이루어진 대수층을 대상으로 양수시험 및 인공수압파쇄시험을 실시하였다. 공내TV검층에서 확인된 GL-13 m와 GL-21 m의 주파쇄대 구간에서 수압파쇄실험을 각각 실시하였고, 또한 수압파쇄 전과 후로 나누어 양수시험을 수행하였다. 사전/사후 양수시험 결과, 충적층이 위치한 GL-13 m 하부에서는 수리적 연결성을 확인할 수 있었으나, 암반층 구간인 GL-21 m 하부에서는 파쇄대의 연결 상태가 다소 불량한 것으로 판단된다. 현장시험 결과를 종합해 보면, 조사지역내 인공함양 적용은 불리한 조건을 가지는 것으로 판단되나, 현장 실험이 특정한 지역에서 이루어져 있기 때문에 울릉도 전반적인 지역 내에 ASR 적용성 평가를 대표할 수 없다. 따라서 울릉도내 전반적인 ASR 적용성 평가를 위해서는 보다 광역적인 실험이 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 지질학회지
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• 제54권5호
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• pp.545-556
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• 2018

본 연구에서는 강원도 양구군 해안면에서 토양수분 관측과 수치 모델링을 이용하여 강우에 따른 잠재 지하수 함양량을 정량적으로 추정하였다. 토양수분 모니터링을 위해 깊이별(30, 60, 90 cm)로 토양수분 센서를 4지점(YHS1-4)에 설치하였으며 YHS3 주변에 자동기상관측 장비도 설치하였다. 토양수분 모니터링 기간은 2017년 3월 25일부터 2018년 3월 25일까지이며 기상관측 기간은 2016년 5월 6일부터 2018년 5월 6일까지이다. HYDRUS 1D 프로그램을 이용하여 우기인 2017년 6월부터 8월까지 수치해석을 수행하였다. 토양수분 모니터링 기간 동안 평균 토양수분함량은 YHS3에서 $0.300-0.334m^3/m^3$로 전반적으로 높았으며 YHS1에서 $0.129-0.265m^3/m^3$의 가장 낮은 수분 함량 범위들을 보였다. 토양수분 이동 모델링 결과 현장 관측 값과 모델링 값은 유사하였으나 피크 값들이 모델링 결과가 큰 것으로 나타났다. 관측 및 모델링 자료의 상관분석 결과 r, $r^2$, RMSE는 각각 0.88, 0.77, 0.0096으로 높은 상관성 및 낮은 오차율을 나타냈다. 모델링 설정기간 동안 500 cm 깊이에서의 총 잠재 지하수 함양량은 744.2 mm로 나타났다. 이는 2017년 강수량(1,214 mm)의 61.3%가 함양된 것으로 나타났다. 연구지역의 잠재 지하수 함양량은 높은 것으로 나타났으며 불포화대를 통한 지하수 함양 추정연구에 유의미한 결과 값을 제공할 수 있을 것으로 여겨진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.388-388
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• 2023

영산강은 황룡강과 지석천이 합류하는 지점이기 때문에 많은 비가 내리면 홍수에 취약한 반면, 인근 지역인 나주시 노안면과 광주광역시 승촌동 지역의 지하수를 풍부하게 해주는 역할을 하고 있다. 특히, 승촌보 인근 지역은 겨울철 수온이 따뜻한 지하수를 활용하여 겨울철 미나리를 대규모로 재배하고 있다. 현재 승촌보 운영 수위를 관리 수위인 E.L.7.5m보다 1.5~2m 낮은 E.L.5.5~6.0m로 운영함에 따라 지하수 수위가 보 관리 수위보다 낮게 형성되고 있다. 이에 K-water 영산강보관리단은 여름철 홍수방어를 위해 설치된 배수문을 겨울철에 닫아 인공소류지를 형성함으로써 겨울철 미나리 재배지역에 지하수가 함양되는지 시험운영을 계획하였다. 배수문 시설을 관리하는 한국농어촌공사 광주지사와 광주광역시 남구청과 협의하였다. 이후 영산강유역환경청 민관협의체 위원장과 주민대표 통장님들께 방문 설명 등 지역주민들의 공감대 형성을 거쳐, '22년 9월 30일 승촌보 인근 승촌배수문 등 5개 배수문을 폐쇄하여 11월 30일까지 소류지에 물을 담수하였다. 또한, 소류지의 수위를 파악하기 위해 GPS 측량으로 해발 표고 산정한 간이 목자판 수위계를 설치하여 소류지내 수위를 모니터링하였다. 승촌배수문(#1)에서 발생한 누수는 스펀지를 바닥에 깔아 보강함으로써 누수를 줄여 소류지 수위를 E.L.6.7m 이상을 유지하였다. 그 결과 영산강에 인접한 SCM-008 지하수 관측소 데이터는 승촌보 운영 수위에 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 미나리 재배 기간인 3월에는 수막 재배로 인한 지하수 사용으로 수위가 가장 낮았으며, 여름철에 지하수 수위가 회복되는 패턴을 반복하였다. 10월~11월 시험운영기간 동안 SCM-005, -008, -101 지하수 관측정은 소류지와 중앙배수로에 가까울수록 인공 함양시 수위 상승효과가 크게 나타났으며, 평년(2020년~2021년) 대비 지하수위 상승을 확인하였다. SC-0 지역은 2022년 가뭄으로 다우년 대비 지하수 수위가 낮았으나, 시험운영 기간 중 지하수 수위 하강 속도가 늦춰지거나, 수위가 상승하는 것을 확인하였다. 또한, 인근 마을주민들에게 시험 운영 결과를 공유하였고, 소류지가 예년처럼 건천화되었을 때보다 지하수 수위상승과 중앙배수로나 소류지에서 양수하는 등 용수 이용에 도움이 되었다는 긍정적인 답변을 받았다. 따라서 2023년도에도 겨울철 미나리 재배 시기 동안 배수문을 닫아 소류지를 형성하여 지하수 함양에 도움이 되록하여, 미나리 지역의 농가 수익 증대에 보탬이 되도록 할 예정이다.

• 환경영향평가
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• 제24권1호
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• pp.16-34
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• 2015

불투수면(IC)이란 빗물 등의 강수가 토양 속으로 침투할 수 없는 포장 지역이라 정의할 수 있으며, 일반적으로 도시화 과정에서 형성되는 불투수면은 주로 도로(Drive way), 인도(Sidewalk), 주차장(Parking lot), 건물의 지붕(Roof) 등의 형태로 나타난다. 불투수면의 증가는 유출계수를 증가시켜 강수의 침투량 및 지하수 수위를 감소시킨다. 이로 인해 홍수기에 직접 유출량과 홍수피해를 증가시키고, 갈수기에는 하천의 건천화를 유발하여 수생태계를 악화시킨다. 미국 환경부에서는 불투수면을 저감하기 위한 주요정책으로 LID(Low Impact Development) 또는 GI(Green Infrastructure)의 도입을 제시하고 있다. 본 연구에서는 도시 유역의 강우-유출 및 수질 해석을 위해 SWMM모형을 구축하고, 도시 유역의 대표적인 토지이용 유형에서 불투수면 영향 저감을 위한 다양한 LID 기법을 적용하고 그 효과를 평가하였다. 모형의 보정기간은 2009년 7월 17일, 검정기간은 2009년 8월 11일이며, 강우유출발생시 측정한 실측 데이터를 사용하여 검 보정을 하였다. 아파트, 학교, 도로, 공원 등으로 구성된 복합용지에 투수성 포장(Pervious cover)과 옥상녹화(Green roof)기법을 단계별로 적용하고 유출량 및 오염부하 저감에 미치는 영향을 모의한 결과, 유역 내 불투수면이 투수면으로 전환되는 비율이 증가함에 따라 강우시 발생하는 유출량과 오염물질 부하량의 저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 특히, 건물 옥상 녹화 및 주차장과 도로에 투수성 포장을 적용한 경우, 총 유출량은 15~61 %의 저감효과를 보였으며, 오염부하량에 대해서는 TSS 22~72 %, BOD 23~71 %, COD 22~71 %, TN 15~79 %, TP 9~64 %의 저감효율을 나타냈다.

• 지질공학
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• 제19권4호
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• pp.529-541
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• 2009

이 연구는 이천과 포천지역 일대에 분포하고 있는 온천에 대하여 화학성분, 산소 및 수소 동위원소, 그리고 헬륨과 아르곤 같은 영족기체의 동위원소 특성을 분석하여 온천별 지화학적 특성을 밝히고, 영족기체의 기원과 지하수의 지화학적 상관성을 해석하고자 하였다. 이를 위하여 연구지역에서 7점의 온천수와 가스성분을 채취하였고, 온천공 주변 지하수와 지표수 17개 시료를 채취하여 분석하였다. 연구지역 온천수는 환원성환경의 중성내지는 약알카리성의 pH 특성을 보이고, 전기전도도는 $310{\sim}735\;{\mu}S/cm$ 범위를 보여준다. 온천수의 수온은 $21.5{\sim}31.4^{\circ}C$ 범위로 저온형이며, 성분상 단순온천에 해당된다. 이천지역 온천수는 중성의 pH 조건과 주변지역 지하수와 유사한 $Ca-HCO_3$ 내지는 $Ca(Na)-HCO_3$ 수리화학적 유형을 보이는 반면, 포천지역 온천수는 알카리성의 pH 조건과 $Na-HCO_3$ 유형으로 지화학적으로 상당히 진화된 특성을 보인다. 이천온천수는 우라늄의 함량이 높고, 포천지역 온천수에는 불소의 함량이 높은 것이 특징이다. 온천수의 $\delta^{18}O$와 ${\delta}D$값은 각각 $-8.85{\sim}-10.1%o$과 $-60.8{\sim}-72.2%o$의 범위로 순환수기원을 보인다. 동위원소 조성을 보면 포천지역 온천수는 지하수에 비해 고지대 함양과 긴 유동경로를 거친 것으로 해석된다. 온천수내 영족기체 동위원소비 분석 결과 $^3He/^4He$ 동위원소비는 $0.094\;{\times}\;10^{-6}{\sim}0.653\;{\times}\;10^{-6}$ 범위를 보인다. 이천지역 온천수는 대기기원의 헬륨이 우세하지만 맨틀(마그마)와 같은 심부기원의 혼합율이 포천지역 온천수보다 높은 특성을 보인다. 포천지역 온천수는 지각기원의 헬륨 혼합율이 높다. 또한 온천수별 동일한 기원의 혼합선상에서도 천부지하수와 심부지하수의 혼합상태에 따라서 서로 다른 $^4He/^{20}Ne$ 비를 보인다. 온천수의 $^{40}Ar/^{36}Ar$ 비는 대기기원의 값과 유사한 범위를 보인다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권1호
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• pp.1-8
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• 2009

도시화로 인하여 농경지가 기속적으로 줄어듦에 따라 농업의 환경적 공익기능도 축소되고 있다. 따라서 농업의 공익기능 관련 실증 분석사례를 제공함으로써 식량안보 및 공업의 공익기능을 유지하고 농지보전 정책 논리를 제공하고자, 용인시를 대상으로 토지이용도를 이용한 연차별 농경치 이용면적과 변화를 분석하고 지표면 온도 추정을 통하여 환경보전 기능을 평가하였다. 최근 10년간 도시화가 현저히 진행된 용인시를 대상으로 세부정밀토양도에 기반한 1999년 토지이용 현황과 위성영상에서 추출한 농경지 지도와 지적도에 기반한 2006년의 농경지를 중심으로 한 토지이용 현황을 비교해 보면 논, 밭, 과수원 등 농경지와 산림의 분포가 현저히 감소한 반면, 주거 도심지의 면적이 크게 확대된 것으로 나타났다. 특히 처인구에서 농경지 감소와 도심지 확장 현상이 눈에 띄게 나타났다. 토지이용 면적 및 지목별 변화를 보면 1999년 용인시 토지이용 면적은 산림 > 논 > 밭 > 주거 도심지 순으로 나타났으나 2006년의 토지이용 면적은 산림 > 주거 도심지 > 논 > 밭 순으로 바뀌었다. 논과 밭의 면적은 1999년에 비해 2006년에 각각 34%와 41%, 감소하였고, 주거 도심지 면적은 245% 증가하였다. 논이 주거 도심지로 전용된 면적이 1,751.1 ha이며, 밭이 주거.도심지로 전용된 면적이 1,242.1 ha로 나타나 전용된 면적의 가장 많은 부분을 차지하는 것으로 나타났다. 용인시의 농경지 면적 변화에 따른 농업의 환경적 기능변화에 대하여 계량화한 결과는 논 면적이 1999년에 8,063.3 ha에서 2006년에 5,309.3 ha로 감소한 결과, 농경지의 환경적 공익기능이 34% 감소한 것으로 나타났다. 마찬가지로 밭 면적이 1999년에 3,572.1 ha에서 2006년 2,112.5 ha로 줄어듦에 따라 환경적 공익기능이 41% 감소된 것으로 나타났나. Landsat TM 열상의 열 적외광을 이용하여 용인시의 두시기별 지표면 온도 분포를 비교 분석하였다. 1994년 9월에는 $20^{\circ}C$ 이하가 대부분이었으나, 농경지 및 산림 감소와 도시 확장 이후인 2006년 9월에는 $25^{\circ}C$ 이상 되는 지역의 면적이 현저히 넓게 분포하는 것으로 변화하였다. 시기별 토지이용별 지표면 온도분포 비교를 하였을 때 1994년 9월 지표면 온도 영상에서 $25^{\circ}C$ 이상인 지역은 전체 면적의 0.3%로 나타났고, 2006년 9월은 11.2%로 넓게 분포하는 것으로 나타났다. 2006년 9월에 지표면 온도가 $25^{\circ}C$ 이상 되는 지역에 분포하는 주거.도심지의 면적이 37.7%로 가장 높게 나타났으며, 논과 산림의 분포면적 비율이 각각 5.6%와 4%로 나타났다. 위의 결과로 여름철 고온기에 논과 산림이 주변의 지표면 온도를 낮춰주는 기후순화 기능이 크다는 것으로 추정할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권9호
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• pp.543-551
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• 2023

눈은 기후계와 지표면 에너지 평형에 영향을 끼치는 필수 기후 인자이며, 겨울 동안 저장한 고체 형태의 물을 봄에 유출, 지하수 함양 등에 제공하여 물 평형에도 결정적인 역할을 한다. 본 연구에서는 Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS), Modern.-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, version 2 (MERRA-2), ERA5-Land 적설심 자료의 통계 분석을 통해 남한에서의 활용 가능성을 평가하였다. 기상청에서 제공하는 Automated Synoptic Observing System (ASOS) 지상관측자료와 재분석자료간의 통계분석 결과, LDAPS와 ERA5-Land의 상관계수가 0.69 이상으로 상관성이 높게 나타났으나 LDAPS는 RMSE가 0.79 m로 오차가 크게 나타났다. MERRA-2의 경우 일부 기간 동안 일정한 값이 연속적으로 산출되어 자료간 증감 추이를 적절하게 모의하지 못하였기에 상관계수가 0.17로 상관성이 낮게 나타났다. LDAPS와 ASOS의 지점별 통계분석 결과 상대적으로 평균 강설량이 높게 나타나는 강원도 인근에서 성능이 높게 나타났으며, 평균 강설량이 낮게 나타나는 남부 지역에서 성능이 낮게 나타났다. 마지막으로, triple collocation (TC)를 통해 본 연구에서 활용된 4개의 독립적인 적설심자료 간의 오차 분산을 산정하였으며, 나아가 가중치 산정을 통해 융합된 적설심 자료를 생산하였다. 재분석자료는 LDAPS, MERRA-2, ERA5-Land 순으로 오차 분산이 높게 나타났으며, LDAPS의 경우 오차 분산이 높게 산정되어 가중치가 낮게 산정되었다. 또한, ERA5-Land 적설심 자료의 공간 분포가 변동성이 적게 나타나, TC로 융합된 적설심 자료는 저해상도 영상인 MERRA-2와 유사한 공간 분포가 나타났다. 자료의 상관성, 오차, 불확실성을 고려하였을 때, ERA5-Land 자료가 남한을 대상으로 적설 관련 분석을 하기 적합한 것으로 판단된다. 또한, 타 자료와 경향성은 높게 나타나나 과대 산정되는 경향이 있는 LDAPS 자료를 대상으로 적절한 보정이 수행될 시, 지역 및 기후적 다양성을 높은 해상도로 표출할 수 있는 LDAPS 자료를 적극적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.