• 한국농공학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.103-113
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• 2012

본 연구에서는 하수재이용에 따른 논에서의 토양염분 변화를 추정하기 위하여 경기도 화성시 수원환경사업소 인근에 위치한 병점지구를 대상으로 수문순환과 작물성장과의 관계를 고려한 SWAP (Soil-Water-Atmosphere-Plant) 모형을 이용하여 평가하였다. 실험에 사용한 관개용수는 지하수 (TR#1), 하수처리장 방류수+여과+UV (TR#3)로 분류하여 모형에 사용하였다. 유입관개수의 EC (Electrical Conductivity)는 지하수 관개수인 TR#1이 다른 처리구에 비해 작았고, TR#3의 경우 0.442~0.698 dS $m^{-1}$의 범위를 보였다. 모형의 보정과 검정을 위해서 대상지구에 FDR (Frequency Domain Reflection)을 설치하여 토양수분함유량과 염분농도를 토심에 따라 일단위로 모니터링 하였다. 토심 (50, 100, 140 cm)에 따른 토양함수량의 RMSE는 검정기간 중 TR#1에서 0.003~0.064 $cm^3\;cm^{-3}$, TR#3에서 0.001 $cm^3\;cm^{-3}$ 범위를 보여 주었고, 토양염분의 보정기간 중 토심별 RMSE는 TR#1에서 0.018~0.037 dS $m^{-1}$, TR#3에서 0.004~0.014 dS $m^{-1}$ 범위를 보여 적용성이 있는 것으로 나타났다. 토양내의 염분수지 분석 결과, 토양에서의 염분저장량이 (-)로 나타나 토양내로 침출되는 것으로 나타났으며, WMRI (Water Management Response Indicators)을 이용한 분석 결과, 높은 침투능으로 인하여 토양에서의 염분 집적 영향은 낮은 것으로 평가되었다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제19권2호
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• pp.197-215
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• 2015

Modeling water flow in variably saturated, porous media is important in many branches of science and engineering. Highly nonlinear relationships between water content and hydraulic conductivity and soil-water pressure result in very steep wetting fronts causing numerical problems. These include poor efficiency when modeling water infiltration into very dry porous media, and numerical oscillation near a steep wetting front. A one-dimensional finite element formulation is developed for the numerical simulation of variably saturated flow systems. First order backward Euler implicit and second order Crank-Nicolson time discretization schemes are adopted as a solution strategy in this formulation based on Picard and Newton iterative techniques. Five examples are used to investigate the numerical performance of two approaches and the different factors are highlighted that can affect their convergence and efficiency. The first test case deals with sharp moisture front that infiltrates into the soil column. It shows the capability of providing a mass-conservative behavior. Saturated conditions are not developed in the second test case. Involving of dry initial condition and steep wetting front are the main numerical complexity of the third test example. Fourth test case is a rapid infiltration of water from the surface, followed by a period of redistribution of the water due to the dynamic boundary condition. The last one-dimensional test case involves flow into a layered soil with variable initial conditions. The numerical results indicate that the Crank-Nicolson scheme is inefficient compared to fully implicit backward Euler scheme for the layered soil problem but offers same accuracy for the other homogeneous soil cases.

• 한국토양비료학회지
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• 제40권5호
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• pp.429-434
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• 2007

This study was conducted to estimate site productivity of Quercus acutissima and Quercus mongolica by four forest climatic zones. We used site environmental variables (28 geographical and pedological factors) and site index as a site productivity indicator from nation-wide 23,315 stands. Based on multiple regression analysis between site index and major environmental variables, the best-fit multivaliate models were made by each species and forest climatic zone. Most of site index prediction models by species were regressed with seven to eight factors, including altitude, relief, soil depth, and soil moisture etc. For those models, three evaluation statistics such as mean difference, standard deviation of difference, and standard error of difference were applied to the test data set for the validation of the results. According to the evaluation statistics, it was found that the models by climatic zones and species fitted well to the test data set with relatively low bias and variation. Also having above middle of site index range, total area of productive sites for the two Quercus spp. estimated by those models would be about 6% of total forest area. Northern temperate forest zone and central temperate forest zone had more productive area than southern temperate forest zone and warm temperate forest zone. As a result, it was concluded that the regressive prediction with site environmental variables by climatic zones and species had enough estimation capability of forest site productivity.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.533-542
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• 2001

가뭄에 대한 대책을 수립하기 위해서는 각 가뭄상태별로 가뭄의 지속기간을 산정하는 것이 선행되어야 한다. 이러한 가뭄의 지속기간 분석에 사용할 수 있는 방법에는 비선형 물수지모형과 Palmer 가뭄심도지수방법이 있다. 비선형 물수지모형은 지표면과 대기의 수분이동을 고려한 물수지방법을 추계학적 변동에 의해 야기되는 건기와 습윤기 사이의 변환기간을 모의할 수가 있다. Palmer 가뭄심도지수는 강우량과 잠재증발산량을 바탕으로 기상학적으로 필요한 강우량과 실제강우량을 비교하여 가뭄의 정도를 나타내는 물수지방법이다. 본 연구에서는 한강유역에 대해 비선형 물수지모형과 Palmer 가뭄심도지수를 이용하여 가뭄의 지속기간을 산정하였다. 비선형 물수지모형을 사용하여 산정된 토양함수비에 따른 가뭄의 지속기관과 Palmer 가뭄심도지수를 이용하여 산정된 지수별 가뭄의 지속기간이 유사하게 나타났다. 연구 결과 한강유역에서의 극심한 가뭄상태에서 습윤기로 변환되는 지속기간이 약 3년으로 산정되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제30권3호
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• pp.209-225
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• 1997

수십 년의 강우 및 증발 자료를 일목 요연하게 파악할 수 있도록 도표화하고 50mm 저장 증발 팬 모델을 적용하여 수원 지방 한발을 무성장 시간을 및 물 부족율로 계산하고 일별, 월별, 한발 발생 기간별 및 확률별로 계산하는 S/W를 제작 분석하였다. 증발산은 매년 유사한 주기성을 보이나 강우량과 분포는 년차별 차이가 커서 강우 분포가 한발의 주요 외적 원인이었다. 가장 심한 한발은 '64년 12월부터 65년 6월까지 190일간 이었고 가장 강우가 자주 있었든 시기는 '89년 6월부터 90년 9월까지 15개월이었다. 무성장 시간율을 기초로 감가 상각 년한이 10년 일 때 관개 투자 가능 금액을 계산한 결과 년간 총 조수익보다 적은 정도 이하이면 무난하다. 이 연구에서 제작된 S/W 는 각종 한발 지수의 도표화에 적합하여 타지역 한발 평가에도 유익할 것이다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.615-621
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• 2005

본 논문에서는 산악지대, 논, 채소밭, 풀밭, 도로, 수면 등을 포함하는 지표면에 대한 합성 개구면 레이다(SAR) 영상을 생성하여 주는 시뮬레이션 모델을 선보인다. 우선 토양, 수면, 논, 밭과 같은 풀 층과 나무 숲 등에서의 산란 모델을 개발하였다. 그런 다음에, 표고 데이터와 지형 데이터를 이용하여 SAR 영상을 생성하였다. 이용된 지형 변수로는 토양 수분 함유량, 표면 거칠기, 초목 층 높이, 잎 넓이, 잎 길이, 잎 밀도, 가지 길이, 가지 밀도, 나무 기둥 길이, 나무 기둥 밀도를 포함하는 10개이다. 개발된 산란 모델들은 실험 데이터와 비교하는 방식으로 정확성을 증명하였고, 특정 지역에서의 SAR 영상을 생성하였다.

• 한국습지학회지
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• 제19권4호
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• pp.470-483
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• 2017

산림면적의 변화와 같은 토지피복 또는 토지 이용의 변화는 물과 에너지 순환의 변화를 유발하여 궁극적으로 하천 유량, 증발산, 토양수분, 기저유량과 같은 수문순환 전반에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 대규모 지표수문모형과 다양한 토양, 토지이용, 식생, 기상 등의 자료를 이용하여 과거 장기간에 걸쳐 나타난 수문순환의 변화를 모의하였다. 이를 위해 본 연구에서는 동아시아에 해당하는 중국, 일본, 남한에서 나타난 과거 50여 년 간(1955-2010년)의 수문순환 변화를 모의하고 그 결과를 평가하였다. 특히, 본 연구에서는 시기별 동아시아 국가들의 식생분포를 적절히 반영하는 토지피복도를 선별하여 이용하였다. 수문순환 모의 결과, 전 기간에 걸쳐 중국의 유출률 평균이 47.0%로 나타나고, 일본의 경우에는 62.7%, 남한의 경우에는 49.4%로 나타났다. 전체 모의 기간에 따른 토양수분의 평균을 국가별로 살펴보면, 중국이 22.2%, 일본이 35.6%, 남한은 23.9%로 나타났다. 마지막으로 증발산의 경우, 중국의 경우 모의기간 전체에 대한 증발산율 평균은 52.7%, 일본은 37.3%, 남한은 50.4%로 모의되었다. 특히, 중국에서는 모의 시기별(1955-1990년, 1991-2000년, 2001-2010년)로 수문순환의 변화가 뚜렷하게 나타났으며, 일본은 식생 안정화에 따른 안정적인 수문순환 성분을 확인할 수 있었다. 아울러 남한에도 식생 안정화에 따른 수문순환 성분의 안정화가 다소 이루어지고 있는 것을 확인하였다.

• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.16-29
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• 2017

북한에서는 1990년대 이후 경제실패로 인해 대규모의 산림파괴가 이루어 진 것으로 알려져 있으며, 이는 결과적으로 수문순환의 특성을 크게 변화시켰을 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 이를 확인하기 위해 지표수문해석모형인 VIC 모형을 이용하여 한반도 전역을 대상으로 1981년부터 2013년까지 약 30여년의 기간에 대해 수문순환모의를 수행하였다. 모의 결과를 요약하면 다음과 같다. 먼저, 유출률의 경우, 남한에서는 55%~70%, 북한에서는 38%~56% 정도인 것으로 나타났다. 특히 유출률 자체가 작음에도 불구하고 그 변동폭은 남한의 15% 보다 큰 28% 정도임에 주목할 필요가 있다. 증발산률은 북한이 남한보다 크게 나타났다. 즉, 남한에서는 증발산률이 20~35%, 북한에서는 25%~46%로 나타났다. 그러나 그 변동폭은 북한의 경우가 21%로 남한의 15%에 비해 다소 크게 나타났다. 셋째, 토양수분량의 경우 남한의 평균이 34%, 북한의 평균은 27%로 남한이 높은 것으로 나타났다. 그러나 유출률과 증발산률의 모의 결과와는 달리 토양수분은 전 기간에 걸쳐 남한과 북한이 변동성 차이가 8% 내외로 유사한 것으로 나타났다. 이상과 같은 결과를 통해 특히 북한의 산림파괴가 본격적으로 이루어진 1990년대 이후 남한과 북한의 수문순환 특성의 차이가 확대되었음을 확인할 수 있었다. 남한의 경우에는 유역별 수문순환 특성의 차이가 미미한데 비해, 북한의 경우에는 확연히 다른 차이를 보여주고 있는데, 이 역시 산림파괴의 영향 차이가 반영된 결과로 추측된다.

• 물과 미래
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• 제29권6호
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• pp.237-247
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• 1996

본 연구는 하천 수계에서의 홍수 유출 예측 정도를 높일 수 있는 방안을 도출하고자, 저류함수 모형과 NWS-PC모형을 선정하여 모형의 구조 및 특성을 분석하고 그 예측능력을 비교검토한 것이다. 저류함수 모형은 1974년도부터 우리나라에 도입되어 주요하천 홍수예경보 업무에 사용되어 왔으며, NWS-PC모형은 유역의 사면과 하도의 유출을 운동파로 모의하고 지표 또는 지하의 수문 과정도 토앙함수상태 계산 (SAC-SMA)을 통하여 모의하는 물리적 기반의 모형이다. 모형의 적용은 미호천 유역을 선정하였고, '85년-95년 동안의 홍수 자료를 이용하여 모형을 적용하고 곽측치에 대한 RMS오차와 첨두유량 및 총유출체적의 상대오차 등을 비교한 결과를 토대로 각각의 장단점 및 적용성을 밝히고, 개선방향 등을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1087-1091
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• 2008

Evapotranspiration (ET) is an important factor while simulating daily streamflow in hydrological models. The LAI (Leaf Area Index) value reflecting the conditions of vegetation generally affects considerably in the estimation of ET, for example, when using FAO Penman Monteith equation. Recently in evaluating the vegetation condition as a fixed quantity, the remotely sensed LAIs from MODIS satellite data are avaliable, and the time series values of spatial LAI coupled with land use classes are utilized for ET evaluation. The 4 years (2001-2004) MODIS LAI data were prepared for the evaluation of continuous hydrological model, SLURP (Semi-distributed Land Use-based Runoff Processes). The model was applied for simulating the dam inflow of Chungjudam watershed ($6661.58\;km^2$) located in the upstream of Han river basin of South Korea. From the model results, the FAO Penman Monteith ET was affected by the MODIS LAIs. Especially for the ET of deciduous forest, the Total ET was 33.9 % lager than coniferous forest for the 3.8 % lager of LAI. The watershed average LAI caused a 7.0 % decrease in average soil moisture of the watershed and 14.3 % decrease of ground water recharge.