• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.509-518
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• 2013

지표와 대기간의 에너지 및 수문기상인자들의 교환에 대한 이해는 수자원분야의 연구에 있어서 기초라 할 수 있으며 이를 위하여 Land Surface Mode(LSM)을 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. Noah Land Surface Model (Noah LSM)은 에너지 방정식과 물수지 방정식을 기반으로 한 지면모형으로 수문기상인자들에 대한 모의가 가능하다. 국외에는 Noah LSM을 이용한 다양한 연구사례들이 있으나, 국내에서는 적용사례가 매우 부족하며, 특히 단독으로 Noah LSM을 적용한 사례는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 Noah LSM의 국내 적용성을 평가하기 위해 해남(HFK)과 광릉(GDK) Korea Flux Network (KoFlux)에서 제공하는 자료를 입력자료로 활용하여 모형 결과를 산출하고, 순 복사량, 잠열, 현열의 결과를 관측자료와 비교 검증하였다. 모형 결과와 관측치를 비교한 결과 회귀분석에서의 상관계수 값이 각 인자 별로 해남은 0.83~099, 광릉은 0.64~0.99로 신뢰할 만한 수준인 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.155-155
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• 2019

The Agricultural Policy/Environmental eXtender (APEX) models have been developed for assessing agricultural management efforts and their effects on soil and water at the field scale as well as more complex multi-subarea landscapes, whole farms, and watersheds. National Academy of Agricultural Sciences, Wanju, Korea, has modified a key component of APEX application, named APEX-Paddy for simulating water quality with considering appropriate paddy management practices, such as puddling and flood irrigation management. Calibration and validation are an anticipated step before any model application. Simple techniques are essential to assess whether or not a parameter should be adjusted for calibration. However, very few study has been done to evaluate the ability of APEX-Paddy to simulate the impact of multiple management scenarios on nutrients loss. In this study, the observation data from experimental fields at Iksan in South Kora was used in calibration and evaluation process during 2013-2015. The APEX auto- calibration tool (APEX-CUTE) was used for model calibration and sensitivity analysis. Four quantitative statistics, the coefficient of determination ($R^2$),Nash-Sutcliffe(NSE),percentbias(PBIAS)androotmeansquareerror(RMSE)were used in model evaluation. In this study, the hydrological process of the modified model, APEX-Paddy, is being calibrated and tested in predicting runoff discharge rate and nutrient yield. Field-scale calibration and validation processes are described with an emphasis on essential calibration parameters and direction regarding logical sequences of calibration steps. This study helps to understand the calibration and validation way is further provided for applications of APEX-Paddy at the field scales.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권3호
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• pp.309-319
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• 2023

최근 기후변화로 인해 기상재해의 발생빈도와 강도가 증가하고 있다. 우리나라는 지역별 기후 특성의 편차로 인해 기후변화에 따른 취약성 및 대응능력이 지역별로 차이가 크다. 특히 가뭄은 다양한 요인에 의해 발생하고, 기상학적, 수문학적, 농업적 영향 범위가 광범위하다. 따라서 가뭄에 효과적으로 대응하기 위해서는 다양한 요인을 고려할 수 있는 통합가뭄지수를 활용할 필요가 있으며, 기후변화를 고려한 미래 가뭄을 종합적으로 평가해야 한다. 본 연구에서는 베이지안 분류(DNBC) 기반의 통합가뭄지수를 활용하여 낙동강 유역의 미래 가뭄에 대한 수문학적 위험도(${\bar{R}}$)를 평가하였다. 우선, 관측자료와 기후변화 시나리오 자료를 이용하여 부문별 가뭄지수(SPI, SDI, ESI, WSCI)를 DNBC에 적용하여 통합가뭄지수를 산정하였다. 산정된 통합가뭄지수의 심도와 지속기간을 대상으로 이변량 가뭄빈도분석을 실시하고, 이변량 재현기간을 활용하여 수문학적 위험도를 산정하였다. 그 결과, S2(2021-2040) 기간에서 위험도가 가장 높게 나타났으며(${\bar{R}}$=0.572), 평균적으로 위험도가 가장 높은 지역은 밀양강(#2021)이었다(${\bar{R}}$=0.94). 단기 미래(2021-2040) 기간 동안 낙동강 유역의 수문학적 위험도는 전반적으로 큰 폭으로 상승하였으며, 중·장기 미래(2041-2070, 2071-2099) 기간 동안 낙동강 유역 북부의 위험도는 감소하고 남부의 위험도는 상승하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.113-125
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• 1988

우리 나라의 하천종합개발계획(河川綜合開發計劃) 수립의 기준이 되는 계획홍수량(計劃洪水量) 결정수단으로 활용되어 왔던 홍수량공식(洪水量公式) 들을 조사하였다. 이들 가운데 11종(種)의 홍수량(洪水量) 공식(公式)을 선정하여 유역규모(流域規模)에 따른 계획비홍수량(計劃比洪水量)을 계산 비교하였다. 강우조건과 유역조건이 가능한 범위까지 같은 경우가 될 수 있게 하여 검토한 바 같은 유역에서 극치들의 변동폭이 400%나 되는 편차를 가지며 이런 범위안에서 각공식 별로 서로 많은 차이를 보여 주게 됨을 알 수 있었다. 지금 쓰이고 있는 홍수량(洪水量) 산정의 절차는 무척 복잡하고 많은 노력(努力)을 거쳐서 어렵게 결정하고 있으나 성과(成果)는 사용된 수문자료(水文資料)의 기간(期間)이나 정도(精度)에 좌우되어 공학적(工學的)인 판단(判斷)의 타당성이 결여된 경우가 많았음을 경험하였다. 따라서 보다 단순하면서 합리적(合理的)인 수단의 개발을 기왕의 홍수량(洪水量) 공식(公式) 비교에서 얻을 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제39권1호
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• pp.9-19
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• 2023

Drought is a natural disaster that can have serious social impacts. Drought's impact ranges from water supply for humans to ecosystems, but the impact of drought on river water quality requires careful investigation. In general, drought occurs meteorologically and is classified as agricultural drought, hydrological drought, and environmental drought. In this study, the BOD environmental drought is defined using the bivariate copula joint probability distribution model between the meteorological drought index and the river BOD, and based on this, the environmental drought condition index (EDCI-BOD) was proposed. The results of examining the proposed index using past precipitation and BOD observation data showed that EDCI-BOD expressed environmental drought well in terms of river BOD water quality. In addition, by classifying the calculated EDCI-BOD into four levels, namely, 'attention', 'caution', 'alert', and 'seriousness', a practical monitoring stage for environmental drought of BOD was constructed. We further estimated the sensitivity of the stream BOD to meteorological drought, and through this, we could identify the stream section in which the stream BOD responded relatively more sensitively to the occurrence of meteorological drought. The results of this study are expected to provide information necessary for river BOD management in the event of meteorological droughts.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.39-50
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• 2019

본 논문의 목적은 기후변화가 북한지역에서 유역규모의 수문순환에 미치는 영향을 평가하는데 있다. 먼저, CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)의 모형인 MRI-CGCM3모델을 선택하였으며, 추계학적 축소기법의 하나인 SDQDM(Spatial Disaggregation-Quantile Delta Mapping)기법을 이용하여 기후변화시나리오 자료를 편의보정 하였다. 또한 관측치와 SDQDM 기법의 적용 전·후의 비교를 통해 SDQDM기법의 타당성을 검토하였다. 또한 기후변화에 따른 극한기후가 북한의 유역규모 수문순환과 유출에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 일반적으로 기후변화에 따른 수문순환을 전망하기에 앞서 분석에 사용되는 유출모형의 매개변수 최적화가 우선적으로 수행되어야 하지만 북한지역은 정치적 이유로 인해 미계측 유역으로 분류되어 있어 관측 유출량 자료를 확보하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 양질의 유출량자료가 있는 남한의 16개 유역을 대상으로 M-RAT모형의 최적 매개변수를 산정하였다. 또한 유역특성변수 간 상관분석을 통해 다중공선성을 고려하였고, 단계적 회귀분석을 통해 미계측 유역에 적용 할 수 있는 매개변수 추정식을 산정하였다. 매개변수 추정식의 검증을 위해 남한의 오십천, 남대천, 용담댐, 영강 유역을 미계측 유역이라고 가정하고 교차검증을 수행한 결과 4개 유역 모두 효율계수 NSE가 0.8이상으로 높은 효율성을 확인하였다. 본 논문에서는 기후변화시나리오와 추정된 유출모형의 매개변수를 이용하여 북한의 압록강 유역의 기후변화에 따른 유역규모의 수문순환과정의 변화를 평가하였다. 분석 결과, 기후변화시 강수량이 증가하였고, 기온상승으로 인해 증발산량의 증가되는 것으로 전망되었고, 유역 내 유역 저류량은 감소하는 것을 확인하였다. 유황 분석결과 Future 1, 2 기간에 풍수량은 증가하고, 갈수량이 감소하고 Future 3 기간에 풍수량과 갈수량이 증가하는 것으로 전망되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.75-89
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• 2023

강우-유출 해석은 하천 홍수예경보, 댐 유입량 산정 및 방류량 결정 등 수자원 관리 및 계획수립에 있어 중요한 과정이며, 밀도높은 강우관측망으로부터 수집된 강우 자료는 정확한 강우-유출 해석을 위한 가장 중요한 기초 자료로 활용된다. 본 연구 대상 지역인 메콩강 유역은 국가공유하천으로 강수 자료수집이 어렵고, 구축된 자료의 양적, 질적 품질이 국가별로 상이하여 수문해석 결과의 불확실성을 높일 우려가 있다. 최근 원격탐사 기술의 발달로 격자형 글로벌 강수자료의 획득이 용이해졌으며, 이를 활용한 미계측 유역 또는 대유역에서의 다양한 수문해석 연구들이 수행된 바 있다. 본 연구에서는 미계측 대유역 수문해석에 있어 격자형 강수자료의 적용성을 평가하기 위하여 3개의 위성 강수자료(TRMM, GSMaP, PERSIANN-CDR)와 2개의 지점 격자형 강수자료(APHRODITE, GPCC)를 수집하고, APHRODITE를 관측값으로 합성곱 신경망 모형인 ConvAE 알고리즘을 이용하여 위성 강수자료의 시·공간적 편의보정을 수행하였다. 또한, 메콩강 본류의 주요지점인 Luang Prabang, Pakse, Stung Treng, Kratie 4개 수위 관측소를 선정하여 SWAT 모형의 매개변수를 보정(2004~2011)하고 지점 격자형 강수자료 및 위성 강수자료의 보정전·후의 유출모의(2012~2013) 결과를 비교·분석하였다. 그 결과 원시위성 강수자료 및 GPCC는 APHPRODITE에 비해 정량적으로 과소 또는 과대추정되거나 공간적으로 매우 상이한 패턴을 나타낸 반면, GSMaP과 ConvAE를 이용하여 보정된 위성 강수자료의 경우, APHPRODITE에 대한 시·공간적 상관성이 개선된 것으로 분석되었다. 또한 유출모의의 경우, 모든 지점에 대해서 ConvAE로 보정된 위성 강수자료를 이용한 유출모의 결과가 원시 위성강수자료를 이용한 유출결과 보다 정확도가 향상된 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 제시하는 격자형 위성 강수자료 보정기법과 연계한 강우-유출 해석은 향후 다양한 위성 강수자료를 활용한 미계측 대유역 수문해석에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.297-305
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• 2023

순환관개는 농업유역내 하천수를 상류의 농경지로 재투입시켜 관개용수로써 활용하고 기 사용된 용수는 직접유출 또는 기저유출의 형태로 하천으로 회귀되는 관개방식이다. 순환관개는 용수 및 양분 확보 측면에서 장점이 크지만 순환관개 후 발생하는 회귀수는 과투입된 양분을 함유하고 있어 하천 수질에 악영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서 순환관개에 따른 하천 수질변화에 대한 정량적 분석은 효율적인 농업용수 공급과 수질관리대책 수립을 위해 반드시 필요하다. 유역내 수문 및 오염물질의 순환, 그리고 하천수질에 대한 정량적 영향을 통합적으로 분석하기 위하여 유역모델이 주로 활용되고 있으나 대부분의 유역모델들은 순환관개에 의한 수질 영향을 모의할 수 있는 기능을 제공하고 있지 않다. 이에 본 연구에서는 HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran) 유역모델과 다중 저류지 모델(Multi-reservoir model)을 연계하여 순환관개 시스템 운영에 따른 하천수질 영향을 분석하고자 하였다. 연구 대상 지역은 경상남도 창녕군 계성천 유역내 순환관개를 시행하고 있는 관곡천 소유역으로 농업활동에 의한 오염물질 배출이 주된 지역이다. 먼저 계성천 및 관곡천을 대상으로 구축된 HSPF모델을 활용하여 관개지역에서의 배출수(직접유출 및 기저유출) 및 하천수에 대한 연간 유량 및 수질 변화 시계열 자료를 생성하고 이를 토대로 자체 구축한 다중저류조 모델을 보정한 후 순환관개 모의에 사용하였다. 다중 저류지 모델에서 관곡천 유역을 관개지역과 관곡천 등 두 개의 하위시스템으로 구성하고 순환관개에 따른 하위시스템내 반응(식물흡수, 흡탈착, 및 소멸) 및 하위시스템 간 물 및 물질(질소 및 인)전달 관계를 모의할 수 있도록 하였다. 최종적으로 순환관개 운영 유무에 따라 총 3개의 시나리오를 구성하여 연간 순환관개용수량 변화에 따른 관곡천 수질영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권12호
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• pp.951-962
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• 2019

최근 수문 순환 및 자연재해 관련 연구에 기초자료로 활용될 수 있도록 일관성과 정확성이 높은 토양수분 자료 생산의 필요성이 대두되고 있으나, 국내에서는 토양수분 데이터의 품질관리 기법 등 신뢰도를 확보할 수 있는 연구 개발이 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내 UNESCO-IHP 대표 시험유역인 용담댐 유역의 토양수분 관측소 6개 지점을 대상으로 토양수분의 거동을 분석하고 International Soil Moisture Network(ISMN)의 품질관리 기법을 적용하여 토양수분 데이터의 품질을 향상시킬 수 있는 방향을 제시하고자 하였다. 거동 분석 결과 두 관측소의 경우(i.e., 부귀, 안천 관측소)를 제외한 모든 관측소에서 정상적인 토양수분 거동 형태를 보이는 것을 확인할 수 있었다. 품질관리 기법을 적용한 결과, 상 범주에 해당되는 관측 값은 없었고, 토양수분의 동결이 일어나는 경우도 일반적인 범위(~20%) 내에서 나타나는 것을 확인하였다. 선행 강우 없이 토양수분이 증가하는 경우 또한 ~4% 이내로 나타났으며, spike의 경우 0.01%, plateau의 경우 ~5% 수준으로 선별되어 매우 양호한 결과를 확인할 수 있었다. 추후 관측소별 토양 특성이 고려된 Site-specific한 품질관리 기준이 마련된다면, 보다 신뢰도 높은 토양수분 기초자료의 생산을 가능케 할 것으로 기대된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제6권2호
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• pp.22-32
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• 2003

본 연구는 유역의 DEM 자료와 토양도, 토지이용도 등의 수치자료를 이용하여 유역에서 발생하는 토양유실량을 분석하고 이를 바탕으로 유역의 토양침식 위험지역을 분석하는 것을 목적으로 하고 있다. 토양유실량 분석을 위한 모형은 RUSLE를 이용하였으며, 연구대상유역으로는 금강의 제2 지류인 무심천 유역으로 하였다. 수문자료는 청주관측소의 연평균 강우량 자료를 이용하였고, 지형 특성에 관계된 자료는 환경부의 DEM, 농업과학기술원의 정밀토양도(1/25,000) 및 건설교통부의 토지이용현황도 자료를 이용하였다. 이들 수치자료를 이용하여 토양침식 위험지역 분석을 위한 주제도를 작성하였고, 유역의 토양유실량 및 침식 위험지역을 분석하였다. 분석결과 나대지 및 인공녹지 지역이 토양유실량이 많았으며, 산림지역의 경우에는 경사도가 토양유실에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다. 침식위험지역에 대한 분석은 유역의 지면경사도가 20도 이상인 지역과 토지피복상태가 나대지 및 인공녹지로 분류되는 지역 중 약 8.5%인 $193,730.3m^2$가 침식위험지역으로 나타났다.