• 한국산림과학회지
• /
• 제112권4호
• /
• pp.490-501
• /
• 2023

본 연구에서는 강우의 침투과정 및 수분 재분포 현상을 분석하기 위하여 실내 컬럼실험을 수행하였으며, 토층 내 함수비를 효율적으로 측정하기 위하여 딥러닝 기법 중 하나인 합성곱신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 사용하여 함수비 예측 모델을 구축하였다. 컬럼실험으로부터 획득된 디지털 이미지를 구축된 CNN 모델에 적용한 결과 시간에 따른 토층별 함수비를 효과적으로 측정할 수 있었으며, 토층별로 설치된 함수비 센서에 따른 함수비와도 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 결과적으로 CNN을 활용하여 토층 내 연속적인 함수비 분포를 파악하는 것이 가능하였으며, 토성 및 지반 함수비 조건에 따른 침투 과정을 효과적으로 분석할 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제10권2호
• /
• pp.35-46
• /
• 2008

토양수분은 사면에서의 수문학적 과정의 가장 중요한 요소이며, 불포화대에서의 흐름을 결정하는 중요요소이다. 본 연구는 전이함수모형을 이용하여 토양수분의 시간적 공간적 분포 양상을 인지하고자 한다. 이를 위하여, 광릉 수목원 슈퍼사이트 원두부 소유역 내에서 TDR을 이용하여 2시간 간격으로 연속 측정한 10cm 깊이의 토양수분 결과를 전이함수를 통하여 분석하였다. 강우 자료를 입력변수로, 지표면으로부터 10cm 깊이의 실측 토양수분 자료를 출력변수로 선정하여 단일 입출력 전이함수를 전개하였다. 토양수분의 계절적인 변화를 분석하기 위해 5월과 9월의 전이함수를 비교하였다. 시계열 전이 함수는 크게 자료의 전처리, 모형구조의 규명, 후보 모형군의 구성, 모수추정, 모형진단 등의 과정을 통해서 전개되며 10cm 깊이의 토양수분과 강우의 상관관계를 보여준다. 도출한 전이함수 시계열 모형에서 10cm 깊이의 토양수분은 강우에 의한 영향이 지배적이었으며, 지점별 경사에 따라 토양수분의 변동성이 크게 차이를 나타내지 않았다. 이는 10cm 깊이의 토양수분 변동량은 각 지점의 경사보다 강우에 의한 반응이 우세하다는 것을 시사한다. 계절별로 상이한 모의 결과는 식생의 활동이 활발한 5월에는 식생이 토양수분 이동에 많은 영향을 미치며 식생이 토양수분을 해석하는데 중요한 변수로 작용함을 나타낸다. 본 연구 결과는 광릉 산림과 같은 복잡 경관에서 토양수분의 분포를 이해하는 기반자료가 될 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.587-596
• /
• 2014

토양수분의 시공간적 변동성은 유역의 수문학적인 반응과 지표 대기간의 상호작용에서 중요한 관심사로 특히, 강우유출 예측 시 유역의 강우사상에서 사전 토양수분 상태 즉, 선행습윤조건(antecedent wetness conditions, AWC)이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 선행습윤조건을 알아보기 위한 지표로 토양 습윤지수(SWI), 5일 선행강우지수($API_5$), 위성토양수분($SM_{rs}$), 5일 지점토양수분($SM_{g5}$)을 선정하여 한반도 4개 지점에 대한 선행수분조건을 파악하였다. 토양수분 자료는 AMSR-E로 관측된 자료를 활용하였으며, 이에 따라 각 지역별로 2011년의 강우사상을 선택하여 Soil Conservation Service-Curve Number (SCS-CN)법과 강우량을 활용하여 직접유출고와 최대잠재보유량을 산정하였다. 이를 토양의 습윤상태를 나타내는 4개 지표와의 관계를 살펴본 결과 최대잠재보유량과 SWI가 평균 -0.73의 높은 상관계수를 보였다. 또한 토양수분의 시간적 변동성을 나타내는 time length를 산정한 결과 지역 별로 상이하게 나타났으며 이는 연구지역 및 토양 특성을 반영한 것으로 판단된다. 추후 관측된 토양수분이 지표의 습윤상태를 예측하는데 정량적인 정보를 제공할 수 있으므로 이에 대한 지속적인 모니터링 및 분석이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
• /
• 제8권1호
• /
• pp.21-31
• /
• 2012

This paper reviewed and evaluated some of the commonly used prediction models for thermal conductivity of soils with the experimental data. Semi-theoretical models for two-component materials were found inappropriate to estimate the thermal conductivity of dry state soils. It came out that the model developed by Cote and Konrad gave the best overall prediction results for unsaturated soils available in the literature. However, it still needs to be improved to cover a wider range of soil types and degrees of saturation. In the present study, parametric analysis is also conducted to investigate the effect of soil type and moisture content on the horizontal ground heat exchanger design. The analysis shows that horizontal ground heat exchanger pipe length is reduced with the increase of soil thermal conductivity and water content. The calculation results also show that horizontal ground heat exchanger size can be reduced to a certain extent by using backfilling material with a higher thermal conductivity of solid particles.

• 농업과학연구
• /
• 제3권2호
• /
• pp.207-213
• /
• 1976

최대습윤밀도(最大濕潤密度)로서 함수비시험(含水比試驗)을 하지 않고 직접최적합수비(直接最適合水比)와 최대건록밀도(最大乾綠密度)를 추정(推定)하는 관계식(關係式)을 구(求)하기 위(爲)하여 전국(全國)에서 최근(最近)에 공사(工事)를 실시(實施)하였거나 또는 공사중(工事中)에 있는 157개(個) 지구(地區)의 다짐시험(試驗) 결과(結果)를 분석(分析)하여 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 최대건조밀도(最大乾燥密度)와 최적합수비(最適合水比)의 사이에는 ${\gamma}=0.9636$의 높은 상관성(相關性)을 나타냈고 ${\gamma}_{dmax.}={\frac{1}{0.4193+0.00937W_{opt.}}$의 관계식(關係式)을 얻었다. 최적합수비(最適合水比)에 대응(對應)하는 습윤밀도(濕潤密度)와 최적합수비(最適合水比)는 $W_{opt.}={\frac{1-0.4193{\gamma}_{tmax.}}{0.937_{\gamma}_{tmax.}-0.01}$의 관계식(關係式)을 얻었고 최대습윤밀도(最大濕潤密度)(${\gamma}_{tmax}$)로 추정(推定)한 최적합수비(最適合水比)는 실측치(實測値)와 큰 차이(差異)가 없었다. 최대습윤밀도(最大濕潤密度)로 추정(推定)한 함수비(含水比)에 의하여 최대건조밀도(最大乾燥密度)를 추정(推定)한 결과실측치(結果實測値)와의 오차(誤差)는 ${\pm}5%$내(內)에 속했다. 최대건조밀도(最大乾燥密度)와 공극비(空隙比)는 ${\gamma}=0.9706$의 높은 상관성(相關性)이 인정(認定)되고 ${\gamma}_{dmax.}={\frac{1}{0.3938+0.3426e}}$의 관계식(關係式)을 얻었다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.152-163
• /
• 2020

실제적인 산사태 대응조치 단계 이전에 산사태위험지수를 통하여 산사태 발생 위험도를 모니터링하고 예측하기 위하여, LAMP의 고해상도 강우와 토양수분 예측 자료를 DB화 하고, 산사태 연구자들의 연구대상 지역에 적합한 지도 투영법과 공간해상도로 변환하는 절차를 ArcGIS를 이용하여 마련하였다. 이를 위하여 ERA5 재분석 강수와 농촌진흥청 10m 깊이 토양수분자료를 이용하여 LAMP 모델 강수 및 토양수분 자료를 정량적 그리고 정성적으로 평가하여 모델의 특성을 파악하였다. 또한, LAMP 강우, 토양수분, 증발산 등의 결과 자료를 10m 초고해상도 ArcGIS 포맷 자료로 변환하는 과정을 실무적으로 상세히 기술하여, 국내 지역에서 WRF 모델의 NetCDF 자료를 ArcGIS로 이용자들이 손쉽게 변환할 수 있도록 기술적 편의를 제공하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
• /
• pp.172-172
• /
• 2011

The interaction between land surface and atmosphere is essentially affected by hydrometeorological variables including soil moisture. Accurate estimation of soil moisture at spatial and temporal scales is crucial to better understand its roles to the weather systems. The KLDAS(Korea Land Data Assimilation System) is a regional, specifically Korea peninsula land surface information systems. As other prior land data assimilation systems, this can provide initial soil field information which can be used in atmospheric simulations. For this study, as an enabling high-resolution tool, weather research and forecasting(WRF-ARW) model is applied to produce precipitation data using GFS(Global Forecast System) with GFS embedded and KLDAS soil moisture information as initialization data. WRF-ARW generates precipitation data for a specific region using different parameters in physics options. The produced precipitation data will be employed for simulations of Hydrological Models such as HEC(Hydrologic Engineering Center) - HMS(Hydrologic Modeling System) as predefined input data for selected regional water responses. The purpose of this study is to show the impact of a hydrometeorological variable such as soil moisture in KLDAS on hydrological consequences in Korea peninsula. The study region, Chongmi River Basin, is located in the center of Korea Peninsular. This has 60.8Km river length and 17.01% slope. This region mostly consists of farming field however the chosen study area placed in mountainous area. The length of river basin perimeter is 185Km and the average width of river is 9.53 meter with 676 meter highest elevation in this region. We have four different observation locations : Sulsung, Taepyung, Samjook, and Sangkeug observatoriesn, This watershed is selected as a tentative research location and continuously studied for getting hydrological effects from land surface information. Simulations for a real regional storm case(June 17~ June 25, 2006) are executed. WRF-ARW for this case study used WSM6 as a micro physics, Kain-Fritcsch Scheme for cumulus scheme, and YSU scheme for planetary boundary layer. The results of WRF simulations generate excellent precipitation data in terms of peak precipitation and date, and the pattern of daily precipitation for four locations. For Sankeug observatory, WRF overestimated precipitation approximately 100 mm/day on July 17, 2006. Taepyung and Samjook display that WRF produced either with KLDAS or with GFS embedded initial soil moisture data higher precipitation amounts compared to observation. Results and discussions in detail on accuracy of prediction using formerly mentioned manners are going to be presented in 2011 Annual Conference of the Korean Society of Hazard Mitigation.

• 한국방재학회 논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.59-63
• /
• 2008

지표수 흐름은 육지 물수지 계산에 중요한 요소중에 하나이다. 그러나, 기상변화의 예측과 그로 인한 방재대책수립을 위한 대규모의 기상모형과 연계되는 육지수문모형(Land Surface Model, LSM)들은 지표수 흐름을 토양수분수지로부터 간단하게 산정하고 있다. 침투계산에서 지표수 흐름깊이를 무시하는 것은 지표면 및 지표하 물흐름 모두에 계산상 오류를 초래할 수 있다. 그러므로, 육지수문모형에서 종합적인 물과 에너지 순환 예측을 하기 위해, 지표수 흐름을 위한 1차원 확산모형과 지표하 물흐름을 위한 계산망 체적평균 토양수분이송(Volume Averaged Soil-moisture Transport Model, VAST)모형을 연계하는 대규모 지표면 및 지표하 연계 물흐름 모형이 개발되었다. 이 논문에서는, 최첨단 육지수문모형중 하나인 CLM(Common Land Model)내의 지표수리수문 모의를 위한 주요부분을 비롯하여, 지형특성에 따른 지표수 흐름과 공간적 토양수분 분포의 예측개선을 위한 새로운 지표면 및 지표하 연계 물흐름 모형에 대해 기술하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권5B호
• /
• pp.437-444
• /
• 2010

토양수분은 물 에너지 순환에서 지표면과 대기 사이의 복잡한 관계를 이해하기 위한 중요한 수문인자 중 하나이다. 일반적으로, 토양수분은 온도, 바람, 토성에 의한 증발과 식생에 의한 증산에 의하여 결정이 되는 것으로 알려져 있다. 하지만, 각 인자와 토양수분과의 관계에 대한 심도 있는 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구에서는 Flux tower(설마천 타워)에서 생성되는 측정인자인 대기온도, 비습, 풍속을 고려하여 토양수분 예측치를 산정하였으며 이를 실측치와 비교하고 상관분석을 실시하였다. 토양수분은 특히 겨울에는 지중온도와 매우 강한 양의 상관계수를 가졌으나 이외의 항인 대기온도, 비습, 풍속과는 상관성이 낮게 산정되었다. 봄부터 가을까지의 자료에서는 지중온도가 토양수분과 매우 강한 음의 상관계수를 가지며 대기온도와 비습의 경우 상당한 음의 상관계수를 가지며 풍속은 식생의 영향으로 상관성이 매우 낮은 것으로 판단되었다. 중회귀분석을 통하여 계절별 토양수분을 추정하여 이를 측정값과 비교하였으며 결정계수($R^2$)는 봄의 경우 0.82, 여름의 경우 0.81, 가을의 경우 0.82, 겨울의 경우 0.96로 대체로 양호한 결과를 나타내었다. 본 연구에서 토양수분에 대한 지표상의 수문기상인자들과의 밀접한 상관관계는 공간해상도가 비교적 큰 원격탐사 토양수분의 downscaling에 유용한 정보를 제공할 수 있으며, 지표상의 물 에너지 순환에 대한 보다 나은 이해를 줄 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.67-75
• /
• 2010

강우 후 경과일수에 따른 연료습도 변화는 산불위험도 예측과 산불감시원 활용에 매우 중요하다. 따라서 이러한 산불위험 조건을 구명하기 위해 2007년 봄철 영동지방 소나무림에서 임분 밀도별로 5mm 이상 강우 후 낙엽층, 부식층, 토양층에 대한 산불위험도와 각 층에 대한 연료습도변화 예측모델을 개발하였다. 연구결과 소 임분 지역은 강우 3일 후부터, 중 밀임분 지역은 5일 후부터 산불발생 위험수준인 17% 정도의 연료 습도를 나타냈다. 반면, 부식층은 6일이 경과 되어도 30% 이상의 연료 습도를 나타냈으나, 토양 상 하층은 약간의 변화 또는 거의 변화가 없었다. 이러한 결과를 토대로 각 층위별 연료습도 변화 예측모델($R^2$=0.56~0.87)을 개발하였으며, 2008년 동일기간의 강우 후 기상 실측자료를 적용하여 예측모델을 검증한 결과 1% 수준에서 유의성이 있음을 알 수 있었다.