• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.323-323
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• 2023

유역의 증발산량 자료는 물순환 과정을 규명하는 매우 중요한 자료 중의 하나이며, 물순환 성분별 명확한 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 임진강 유역(유역출구(한강합류점) 기준, 유역면적 8,138.9km²)을 대상으로 5개년(2018~2022) 기상관측자료를 이용하여 증발산량을 산정하였으며, 그 외의 수문관측자료를 통해 물수지 분석도 수행하였다. 증발산량 산정은 세계식량기구(FAO)에서 제시한 Penman-Monteith equation을 적용하여 일별증발산량을 산정하였으며, 작물의 종류에 따른 계수는 잔디의 경우를 채택하였다. 본 방정식을 통해 산정된 증발산량(ET_o)은 기준작물에 수분의 공급에 제한이 없는 상황에서 산정된 기준 증발산량(reference evapotranspiration)을 의미하며, 기준 증발산량을 실제 증발산량으로 변환하기 위해서는 작물계수를 고려해야 한다. 작물계수는 식생의 높이, 알베도, 식생의 저항, 토양으로부터의 증발 등의 영향을 받게 되나, 더욱더 명확하게는 식물에서의 증산을 설명하는 기본 작물계수와 토양에서의 증발을 설명하는 토양계수의 합을 통해 계수를 산정하게 된다. 임진강 유역에 공간적으로 분포된 작물계수를 정확히 산정하기에는 한계가 있으므로 잔디의 경우로 한정하여 산정된 기준 증발량은 833.0mm(5개년 평균값)이다. 각 물순환 성분별로 생성된 임진강 유역의 5개년 평균값인 유역평균강우량은 1,412.9mm이며, 하천유출량은 804.9mm(유역평균강우량 대비 57.0%), 실제 증발산량은 442.3mm(유역평균강우량 대비 31.3%, 기준 증발산량 대비 약 53.0%), 유역저류량은 165.7mm(유역평균강우량 대비 11.7%)이다. 유역평균강우량은 8개 관측소(양덕, 원산, 신계, 개성, 평강, 철원, 동두천, 파주) 강우량의 유역평균값이며, 하천유출량은 유역출구의 상류 관측소인 비룡대교 관측소(유역면적 6,784.0km²) 유출량의 유역면적비 적용값이다. 실제 증발산량은 기준 증발산량 산정값에 해당 유역내 존재하는 설마천 유역의 기준 증발산량과 실제 증발산량 비율(약 53.0%)을 적용한 값이며, 유역저류량은 전제적인 물수지 분석을 통해 얻어진 추정값이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.322-322
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• 2023

유역의 증발산량 자료는 물순환 과정을 규명하는 매우 중요한 자료 중의 하나이며, 물순환 성분별 명확한 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 설마천 유역(전적비교 수위관측소 기준, 유역면적 8.48km²)의 5개년(2018~2022) 기상관측자료를 이용하여 증발산량을 산정하였으며, 그 외 강우량, 하천유출량, 지하수함양량 자료를 이용하여 물수지 분석도 수행하였다. 증발산량 산정은 세계식량기구(FAO)에서 제시한 Penman-Monteith equation을 적용하여 일별 증발산량을 산정하였으며, 작물의 종류에 따른 계수는 잔디의 경우를 채택하였다. 본 방법을 통해 산정된 증발산량(ET₀)은 기준작물에 수분의 공급에 제한이 없는 상황에서 산정된 기준 증발산량(reference evapotranspiration)을 의미하며, 기준 증발산량을 실제 증발산량으로 변환하기 위해서는 작물계수를 고려해야 한다. 작물계수는 식생의 높이, 알베도, 식생의 저항, 토양으로부터의 증발 등의 영향을 받게 되나, 더욱더 명확하게는 식물에서의 증산을 설명하는 기본 작물계수와 토양에서의 증발을 설명하는 토양계수의 합을 통해 계수를 산정하게 된다. 설마천 유역에 공간적으로 분포된 작물계수를 정확히 산정하기에는 한계가 있으므로 잔디의 경우로 한정하여 산정된 기준증발량은 885.9mm(5개년 평균값)이다. 각 물순환 성분별로 생성된 설마천 유역의 5개년 평균값인 유역평균강우량은 1,307.3mm이며, 하천유출량은 799.7mm(유역평균강우량 대비 61.2%), 실제 증발산량은 469.5mm(유역평균강우량 대비 35.9%, 기준 증발산량 대비 약 53.0%), 유역저류량은 38.1mm(유역평균강우량 대비 2.9%)이다. 유역평균강우량은 3개 관측소(감악산, 설마리, 전적비교) 강우량의 유역평균값이며, 하천유출량은 유역출구의 수위-유량관계곡선식 환산유량, 유역저류량은 과거년(2012~2018)의 지하수 관측자료를 통해 산정된 지하수함양량을 기초로 하였다. 그리고 실제 증발산량은 기준 증발산량 산정값과 전체적인 물수지 분석을 통해 얻어진 값이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제16권4호
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• pp.359-367
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• 2014

필지 단위 가뭄상황을 한 주 간격으로 감시함으로써 한발피해의 조기경보체계 개발과 현업서비스 구축에 기여할 목적으로 농업가뭄지수를 개발하였다. 이 지수는 토양의 물수지를 기반으로 설계되었는데, 물의 공급은 2개월 전 강수량부터 가중치를 적용하여 누적시킨 유효강수량에 의해, 물의 수요는 기준증발산에 작물계수를 적용한 실제증발산과 토양 종류에 따른 지면유출량에 의해 산정하여 토양잔류수분을 얻는다. 잔류수분량의 자연대수를 기반으로 해당 지역 기후학적 평년의 정규확률분포를 제작한 다음 임의연도, 임의기간 잔류수분량의 정규확률분포 상 위치를 검색하여 가뭄여부를 판단한다. 이 지수의 신뢰도 평가를 위해 실험포장 세 곳을 대상으로 2012년 7월부터 2013년 12월까지 잔류수분량을 계산하여 실측 토양수분과 비교한 결과 널리 쓰이는 표준강수지수에 비해 훨씬 높은 상관을 보였으며, 실제 가뭄과 더욱 근접한 경보를 발령할 수 있었다. 고해상도 전자기후도를 이용하여 소규모 시험유역에 대해 농업가뭄지수의 공간분포를 270m 해상도로 제작함으로써 필지단위 가뭄감시 가능성을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권2B호
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• pp.199-213
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• 2008

본 연구의 목적은 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량의 모형화를 위한 통합운영방법을 개발하고 적용하는데 있다. 우리나라에서는 장기간동안 증발산계를 이용하여 알팔파 기준증발산량의 관측이 시행되지 않고 있으므로, Penman-Monteith(PM) 공식을 이용하여 산정된 값을 계측된 알팔파 기준증발산량으로 가정하였다. 통합운영 방법은 각각 추계학적 모형과 신경망모형의 적용으로 구성되어 있다. 추계학적 모형은 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량에 대한 훈련자료의 모의발생을 위하여 적용되었으며, 신경망모형은 관측된 테스트자료를 합리적으로 계산하기 위하여 적용되었다. 고려된 6가지의 훈련패턴 중에서 1,000/PARMA(1,1)/GRNNM-GA 훈련패턴은 제시된 기상인자를 가장 양호하게 평가하였으며, 또한 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량의 신뢰성있는 자료를 구축할 수 있다. 불확실성 분석은 1,000/PARMA(1,1)/GRNNM-GA 훈련패턴 으로부터 입력층노드의 기상인자를 제거하기 위하여 이용되었으며, 민감하거나 민감하지 않는 기상인자들이 불확실성 분석을 통하여 선택되어 진다. 마지막으로 통합운영방법을 이용하여 최소비용과 노력으로 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량을 동시에 모형화가 가능하게 되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.987-991
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• 2008

본 연구에서는 과거 제안된 5가지의 기준증발산식으로부터 산정된 증발산량과 pan 증발량을 이용하여 상관분석을 실시하였고 pan 계수를 산정하였다. 또한 우리나라 21개 기상관측지점에서 과거 제안된 5가지의 기준증발산식들을 비교하고 그 유사성을 알아보았다. 비교 검토된 기준증발산식은 4가지 방법으로 분류하였으며, 분류된 방법 중에서 각기 대표적인 기준증발산량 산정식을 선정하여 적용하였다. 적용된 기준증발산식은 에너지와 공기동력항의 조합법에 근거한 Penman 식, 단일근원법에 근거한 FAO Penman-Monteith(FAO P-M) 식, 복사자료를 이용한 방법인 Makkink 식과 Priestley-Taylor 식, 그리고 기온자료에 근거한 방법인 Hargreaves 식 등이다. 연구지역 선정을 위하여 기상관측지점이 있는 지역의 지리 및 지형조건을 고려하였다. 사용된 기상자료는 1970년부터 5년 간격으로 8개년의 일별 기상자료를 사용하였다. 적용결과는 수치 및 시계열 도시방법을 통하여 비교하였다. 분석결과에 의하면 대부분의 지역에서 기준증발산식과 pan 증발량과는 0.9 이상의 높은 상관관계를 보이고 있으나, pan 증발량과 비교하여 회귀식의 경사가 1.0보다 크거나 작은 경향을 보이고 있다. 전국 21개 연구지역 중에서 12개 지역에서 대기온도자료에 기초한 Hargreaves 식이 FAO P-M 식과 가장 유사한 것으로 나타났는데, 이들 지역은 대구지역을 제외하고 해안지역에 위치하고 있다. 반면에 내륙에 위치한 8개 지역에서 복사량자료에 기초한 Priestley-Taylor 식이 FAO P-M 식과 유사한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1939-1942
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• 2007

본 연구에서는 도시화와 지형 및 지리조건에 따른 기상변화가 FAO Penman-Monteith 기준 잠재증발산량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 또한 기상변화가 FAO Penman-Monteith 기준 잠재증발산량공식의 에너지항 및 공기동력항에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구를 위하여 적용된 연구지역은 서울을 비롯한 56개 수문기상 관측지점으로써 도시화과정을 분석하기 위하여 반경 10 km를 중심으로 $314\;km^2$에 해당하는 면적을 연구지역으로 설정하였다. 연구 지역의 도시화정도를 판단하기 위하여 토지이용현황을 분석하였다. 분석결과에 의하면 대부분의 연구지역에서 잠재증발산의 변화정도는 도시화율의 정도에 따라서 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 잠재증발산량의 변화정도는 도시화율이 클수록 큰 변화를 보이고 있다. 분석결과에 의하면 잠재증발산량의 변화는 도시화가 진행됨에 따라서 도시지역 내 열섬현상에 따른 기온상승과 도시지역의 주거지면적 증가에 따른 습도의 감소영향 그리고 풍속의 감소에 따른 것으로 보이며, 특히 습도의 감소가 잠재증발산량에 가장 크게 영향을 미치고 있다. 또한 도시지역 내의 일사량 감소에 따른 순단파복사량의 감소나 기온상승에 따른 순장파복사량의 증가에 의해서 영향을 받는 것으로 보인다. 또한 연구지역의 지리 및 지형조건이 잠재증발산량에 미치는 영향을 분석한 결과 56개 연구지역의 잠재증발산량에 미치는 요인은 주로 도시화에 따른 기상변화와 해안 근접성인 것으로 판단된다.

• 한국작물학회지
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• 제53권2호
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• pp.161-170
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• 2008

Interest is growing in applying simulation models for the South Texas conditions, to better assess crop water use and production with different crop management practices. The Environmental Policy Integrated Climate (EPIC) model was used to evaluate its application as a decision support tool for irrigation management of com (Zea mays L.) in South Texas of the U.S. We measured actual crop evapotranspiration (ETc) using a weighing lysimeter, soil moisture using a neutron probe, and grain yield by field sampling. The model was then validated using the measured data. Simulated ETc using the Hargreaves-Samani equation was in agreement with the lysimeter measured ETc. Simulated soil moisture generally matched with the measured soil moisture. The EPIC model simulated the variability in grain yield with different irrigation regimes with $r^2$value of 0.69 and root mean square error of $0.5\;ton\;ha^{-1}$. Simulation results with farm data demonstrate that EPIC can be used as a decision support tool for com under irrigated conditions in South Texas. EPIC appears to be effective in making long term and pre-season decisions for irrigation management of crops, while reference ET and phenologically based crop coefficients can be used for inseason irrigation management.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.35-41
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• 2012

The paddy rice consumptive use in the six plains of the Korean peninsula was projected with changing climate under the representative concentration pathway (RCP) scenarios. High resolution climate data for the baseline (1961-1990) was obtained from the International water management institute (IWMI) and future high resolution climate projection was obtained from the Korea Meteorological Administration. Reference evapotranspiration (ET) was calculated by using Hargreaves equation. The results of this study showed that the average annual mean temperature would increase persistently in the future. Temperatures were projected to increase more in RCP8.5 than those in RCP4.5 scenario. The rice consumptive use during the growing period was projected to increase slightly in the 2020s and then more significantly in the 2050s and 2080s. It showed higher values for RCP8.5 than for RCP4.5. The rice consumptive use after transplanting in the study areas would increase by 2.2 %, 5.1 % and 7.2 % for RCP4.5 and 3.0 %, 7.6 %, and 13.3 % for RCP8.5, in the 2020s, 2050s, and 2080s, respectively, from the baseline value of 534 mm. The results demonstrated the effects of climate change on rice consumptive use quite well, and can be used in the future agricultural water planning in the Korean peninsula.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.67-70
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• 2012

현재 국내외에서는 양질의 증발산을 관측하여 활용하기 위해 증발접시 (evaporation pan), 침루계 (lysimeter) 등을 이용하여 실측하거나 Flux Tower에서 Eddy covariance technique, Bowen ratio method 등을 이용하여 경험적으로 산정하고 있다. 이러한 방법으로 산정되는 증발산은 크게 두 분류로 나눌 수 있다. 일반적인 기후 상태에서 유역의 토양이 증발산에 방해를 받지 않을 정도로 충분히 물을 포함하고 있고, 식생이 조밀한 상태에서의 증발산량을 의미하는 잠재 증발산과 실제 산정치인 실제 증발산으로 나눌 수 있다 (Thornthwait, 1939). 본 연구에서는 유역의 잠재 증발산을 산정하여 실제 증발산과 비교를 통해 적용성을 확인하고자 한다. 잠재 증발산을 산정하는 방법은 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 인공위성 데이터를 이용한 원격탐사 기술을 적용하여 산정한다. 원격탐사 기술은 지상 관측의 단점을 보완한 것으로써, 날씨, 인간 활동 등 주변 외부 환경의 영향에 민감하게 반응하여 공간적인 분포 현황을 파악하는 것이 어려운 지상 관측의 한계점을 대체하기 위한 방법이다. 이들 방법으로는 가장 널리 쓰이는 Penman-Monteith (Penman, 1948; Monteith, 1965), 일별 최대, 최저, 평균 기온을 이용한 Hargreaves 방법 (Hargreaves, 1985)과 Priestley-Taylor 방법 (Priestley and Taylor, 1972) 등의 세 가지 방법을 소개하였다. 세 가지 방법으로 산정된 잠재 증발산을 통해 해당 유역의 잠재 증발산의 공간적인 거동을 파악해 볼 수 있다.

• 한국농공학회지
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• 제31권4호
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• pp.96-110
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• 1989

To suggest the fundamental data for the estimation of crop evaportranspiration by the ca- lculated coefficients for estimating the radiation suitable to the different regions of korea in application of Penman equcation, the daily data such as sc(skycover), n(actual sunshine hours), N(possible sunshine hours), Rs(horizontal solar radiation) and Ra(extraterrestial solar radiation) for 10 years (from 1977 to 1986) collected from 19 meteorological stations were analysed. The results are summarized as follows : 1. The coefficients a, b and c for estimating the radiation taken by the regression method with the daily and monthly mean data of the skycover and the ratio of Rs to Ra were shown as a=0.619, b= -0.0202, c= -0.0023 and a=0.64, b=0.0377 c=0.0001 in ave- rage respectively. 2. The coefficients a and b for estimating the radiation analysed by the regression and arithmetic method from the daily ratio of sunshine hours and Rs to Ra were shown as a= 0.157, b= 0.529, and a=0.119, b= 0.726 in average, respectively. 3. The coefficients a and b for estimating the radiation calculated by the regression me- thod based on the monthly ratio of sunshine hours and radiation were shown as a=0. 319 and b= 0.557 in average. 4. The values of a and b for estimating the radiation taken from the relationship between the daily ratio of sunshine hours and radiation showed high significance level. 5. The standard deviation and the coefficient of variance between the radiation calculated from the coefficients by the regression and arithmetic method with the daily data and the actual radiation were analysed and compared to the results by the coefficients of the modified Penman method (a=0.18, b=0.55) and by those of the F.A.O inodified Penman method(a=0.25, b=0.5). The standard deviation and the coefficient of varia- nce by the regression method in this study showed the lowest value. 6. From the above results, it is suggested that regression method using the coefficients taken from the relationship between the ratio of sunshine hours and the ratio of radia- tion based on the daily data has the highest accuracy in estimating the radiation. 7. The average reference crop evapotranspiration estimating by the modified Penman me- thod using the coefficients a and b derived by the regression method from the daily meterological data was closer to the actual evapotsranspiration of grass measured in Suwon area than the estimated evapotranspiration by the modified Penman method and the F.A.O modified Penman method.