• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1041-1052
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• 2022

본 연구는 낙동강 본류의 안동댐 하류(4,565.7 km²) 하천을 대상으로 1차원 물리적 서식처 모형인 PHABSIM과 2차원 물리적 서식처 모형인 River2D를 활용하여 대상어종에 대해 환경생태유량을 산정하고 어류서식처에 대한 2차원 공간분석을 수행하였다. 서식처 모형의 구축을 위해 낙동강유역의 하천기본계획보고서를 활용하여 하천단면정보와 수리학적 입력자료를 수집하였다. PHABSIM 구축범위는 구담수위관측소(GD)로부터 약 410.0 m, River2D의 경우 GD를 포함한 약 6.0 km에 대해 구축하였다. 대상어종 선정 및 HSI 구축을 위해 대상하천의 하류에 위치한 풍지교에서 어류 현장조사를 수행하였다. 어류 현장조사 결과, 피라미가 우점종으로 나타나 피라미(Zacco platypus)를 대상어종으로 선정하였고 피라미의 물리적 서식처 특성을 활용하여 HSI를 구축하였다. 피라미의 최적 HSI 범위는 유속에서 0.3~0.5 m/s, 수심에서 0.4~0.6 m, 그리고 하상재료는 모래에서 잔자갈로 나타났다. HSI를 PHABSIM에 적용하여 환경생태유량을 산정한 결과, 대상하천의 최적 환경생태유량은 20.0 m³/sec로 산정되었다. River2D를 활용하여 어류서식처의 2차원 공간분석을 수행한 결과 WUA는 환경생태유량 조건에서 107,392.0 m₂/1000 m으로 산정되었고, Q₃₅₅ 조건과 비교하여 하천 전반적으로 어류서식처가 확보되는 것을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제39권3호통권117호
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• pp.366-377
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• 2006

용담호의 3개 정점에서 환경요인 및 식물플랑크톤의 군집에 대해 2002년 4월부터 2004년3일까지 1개월 간격으로 조사하였다. 수온약층은 7월과 8월에 수심 약 10 m 지역에서 형성되었으며, 10월에는 다소 낮아져 25${\sim}$30 m 사이에서 관찰되었다. 총인 (TP)의 월별 표층평균 (0${\sim}$5 m) 농도는 정점 1, 2 및 3에서 각각 $5.1{\sim}36.1\;mg\;P\;{\cdot}\;m^{-3}$, $6.1{\sim}77.7\;mg\;P\;{\cdot}\;m^{-3}$ 및 $6.7{\sim}47.7\;mg\;P\;{\cdot}\;m^{-3}$로 상류지역에서 높게 나타났다. 총질소 (TN)의 월별 표층 (0${\sim}$5 m)평균 농도는 정점 1이 $0.88{\sim}1.73\;mg\;N\;{\cdot}\;L^{-1}$이었으며, 정점 3에서 $0.94{\sim}2.77\;mg\;N\;{\cdot}\;L^{-1}$로 정점 1에 비해 높았다. 투명도는 0.8${\sim}$6.7m의 범위로 상류지역에서 낮았고 하류지역에서 높았다. 여름과 가을철에 남조류인 Microcystis, Anabaena 및 Aphanizomenon 등에 의한 수화현상이 나타났으며. 식물플랑크톤 현존랑은 수온, 총인과 양의 상관관계를 보였다. 식물플랑크톤 현존량은 분류군별로 보면 남조류와 녹조류가 수온 및 총인과 높은 양의 상관성을 보여 고온성의 인농도에 제한되는 두 분류군의 중요성이 매우 큰 것으로 생각된다. 투명도 및 질산성질소는 식물플랑크톤의 현존량과 음의 상관관계를 나타냈다. 용담호의 수질영양단계는 중 ${\cdot}$ 부영양상태인 것으로 사료된다.

• 한국작물학회지
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• 제51권5호
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• pp.369-378
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• 2006

논에 있어서 정밀농업시 변량시비가 벼 생육에 미치는 기초자료를 얻기 위하여 토양 및 생육정보를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 시험전 토양의 변이계수는 EC, 유기물, 전질소, 유효인산 및 칼리는 $11.63{\sim}52.03%$로 10% 이상의 큰 변이를 보였으나 pH는 각각 $1.96{\sim}4.9%$로 적었다. 2. 생육중의 경수는 10%이상의 변이를 보였으나 초장, 엽색 및 쌀수량, 현미중 단백질은 10%이하의 변이를 보였다. 변량시비에 의하여 변이계수가 쌀수량은 8.06%에서 5.22% 및 5.81%로, 현미중 단백질 함량은 4.06%에서 3.40%로 낮아졌다. 3. 공간구조의 강약을 보여주는 Q값은 시험전 토양의 pH, 전질소함량, 유효인산 및 칼리함량은 0.60이상으로 공간의존성이 강하였으며, 엽색, 초장, 쌀수량 및 현미중 단백질함량 등도 0.50이상으로 공간의존성이 강하였으나 유수 형성기 경수는 0.22로 공간 의존성이 약했다. 4. 공간거리를 나타내는 공간의존 거리는 현미중 단백질 함량을 제외하고는 20 m 이상의 공간의존성이 있었다. 5. 시험전 토양의 pH, $SiO_{2}$ 및 초장, 엽색은 기비와 정의 상관을 보였으나 O.M.은 부의상관을 보였다. 수비는 시험 전 토양중 EC, O.M. 및 토양 고저차와는 정의 상관을 보였으나 초장, 경수 및 엽색과는 부의상관을 보였다. 현미중 단백질 함량은 토양중 $SiO_{2}$ 및 엽색, 수량과는 정의 상관을 보였으나 토양중 O.M.과는 부의상관을 보였으며 쌀수량은 초장, 경수 및 엽색과는 정의상관을 토양중 PH와는 부의 상관을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권7호
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• pp.455-465
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• 2017

2차원 유속장(flow field)은 하천흐름의 특성을 이해하기 위한 중요한 수리학적 자료 중 하나로서, 수공구조물 위치선정 및 설계, 하천에서의 이송-확산 예측, 하천의 수리학적 거동을 예측하기 위한 중요한 기본 자료로 사용된다. 지금까지 이러한 하천흐름 특성을 예측하기 위해 제한적인 현장조건과 적절한 계측방법, 계측기기의 기술적 한계로 인해 현장실험 보다는 다양한 수치모형을 이용하여 왔다. 하지만 최근에는 계측기기의 발달로 과거보다 정확하고 정밀한 현장계측이 가능하여 졌으며, 현장 계측자료의 질적이고 양적인 수요를 만족시키고 있다. 대표적으로 초음파도플러유속계(ADCPs; Acoustic Doppler Current Profilers)는 유량을 정확하게 측정하는 것으로 유명하며, 2차원 뿐만 아니라 3차원 유속장 등 자세한 유속자료를 제공한다. 하지만 이러한 측정 능력에도 불구하고, ADCP를 활용한 유속 측정은 주로 횡단면 측정을 기본으로 수행하기 때문에, 수치모형의 결과와 같이 높은 밀도의 유속장을 얻기 위해서 공간보간기법이 활용되고 있다. 하지만 만곡이 존재하는 자연하천은 하도형상에 따라 유속이 지속적으로 변화하기 때문에 일반적인 공간보간기법을 적용하기 어렵다. 즉, 자연하천의 만곡에 따른 비등방성을 고려하지 않는다면, 역거리가중법(IDW)과 크리깅(Kriging)과 같은 일반적인 공간보간기법으로는 잘못된 결과를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 만곡이 존재하는 사행하천을 대상으로 방향성을 고려하기 위한 곡선좌표계와 비등방성을 고려하기 위한 비등방적 참조범위를 적용한 공간보간기법을 개발하였다. 본 연구에서 제시한 기법을 한국건설기술연구원 하천실험센터에 존재하는 3개의 사행수로가 포함된 실규모의 실험수로를 대상으로 적용한 결과, 평균제곱근오차와 상관계수는 기존의 공간보간기법과 비교하여 각각 41.5% 감소, 40.0%가 증가하여 정확성과 상관성이 개선되었다.

• 자원환경지질
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• 제44권2호
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• pp.135-152
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• 2011

제주도 남측사면에서 산악지역부터 해안지역에 걸쳐 분포하는 용천수에 대해 풍수기와 갈수기의 2회에 걸쳐 측정된 $NO_3$ 농도를 수해지질학적 인자 및 토지 이용 특성 인자를 포함하는 공간 변수들의 다중선형 회귀모형으로 예측하였다. 용천수의 $NO_3$ 농도는 평균 20 mg/L이며, <0.02~86 mg/L의 범위를 보여 인위적 오염의 정도가 매우 다양하다. 공간 변수는 용천수를 중심으로 원형 버퍼를 설정하여 추출하였으며, 수정결정계수 증가율과 원형 버퍼의 제한점을 고려하여 반경 400 m를 최적 범위로 설정하였다. 선택된 회귀 모형들은 p-값과 더빈-왓슨 통계치에 근거하여 모두 통계적으로 유의하였다. 설명변수는 수정결정계수, Cp (total squared error), AIC (Akaike's Information Criterion)등을 기준으로 선택하였으며 변수들의 유의성과 다중공선성을 확인하여 최적 회귀 모형을 제시하였다. 일부 용천수들은 이상치로 확인되었으나 전체 시료의 10%이내였으며, 이들은 원형 버퍼를 사용하는 다중회귀분석의 한계를 지시한다고 할 수 있다. 변수의 유의성 기준으로 선정된 최적 회귀 모형의 결정계수는 이상치 제거 전이 0.74-0.79, 제거 후가 0.86-0.87의 범위로 높은 설명력을 보여주었으며, 자연지역 면적 비율이 용천수의 $NO_3$ 농도에 가장 큰 영향력을 가지는 것으로 나타났다. 용천수 $NO_3$ 농도에 대한 인위적 토지이용의 영향력은 최적 버퍼 반경에서 두 조사 시기 모두 과수원 > 주거지역 > 밭의 순으로 나타났다. 이러한 결과는 제주도 남측사면 용천수의 수질이 수리지질학적 인자보다는 토지 이용 특성에 크게 좌우됨을 지시하며, 용천수의 오염 취약성이 주변의 지표 오염원, 특히 과수원 분포에 민감함을 보여준다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권1호
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• pp.69-77
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• 2012

표면도달일사량은 전 지구시스템에 대한 기후 연구에 가장 중요한 요소 중 하나다. 기후 연구에서는 동일 지역을 관측하는 두 개 혹은 그 이상의 위성자료로부터 넓은 공간적 범위를 가지는 장기간의 데이터를 사용하는 것이 필요하다. 시간적 연속성을 가지는 서로 다른 위성으로부터 산출 된 표면도달일사량의 연속성과 일관성을 향상시키는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 물리적 모델을 이용하여 GOES-9과 MTSAT-1R 위성의 중복 관측 기간 동안의 표면도달일사량을 산출하고, 두 위성의 채널자료와 실측치 비교를 통해 위성간의 연속성과 일관성을 향상시키는 방법을 연구하였다. 두 위성의 적외 채널 온도는 매우 잘 일치하는 경향을 보였다 : RMSE=5.595 Kelvin; Bias=2.065 Kelvin. 반면에, 가시채널은 다른 값의 분포를 보였지만 비슷한 경향을 보였다. 그리고 두 위성으로부터 산출 된 표면도달일사량은 실측치와 일치성이 낮았다. 표면도달일사량의 품질 향상을 위해 구름감쇠계수 조정을 통해 표면도달일사량 산출물을 재생산하였다. 그리고 채널 자료의 비교 분석을 통해 GOES-9 위성을 위한 구름감쇠계수를 생산하였다. 그 결과, 구름 효과를 고려한 GOES-9의 표면도달일사량 산출물은 MTSAT-1R과 실측치에 대해 매우 높은 일치성을 보였다 : RMSE=$83.439W\;m^{-2}$; Bias=$27.296W\;m^{-2}$. 구름감쇠계수 조정을 통해 향상 된 정확도는 두 개 이상의 위성으로부터 산출 된 표면도달일사량 산출물의 연속성과 일관성을 향상 시킬 수 있을 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권1호
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• pp.53-59
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• 2010

일본 나나키다 하구 갯벌에 있어서 탄소 질소 안정동위원소를 이용해 먹이 연쇄의 공간적 가변성에 대해 조사했다. 서로 다른 특징을 갖고 있는 갯벌에서 잠재적인 유기물(육상식물, 해양 입자성 유기물, 저서 부착 미세조류 및 하구 입자성 유기물), 퇴적유기물 및 저서 무척추 동물(Nuttallia olivacea and Nereidae)에 대한 샘플링을 행했다. 본 연구의 목적은 좁은 공간적 가변성에 따른 Nuttallia olivacea와 Nereidae의 먹이원을 결정하는 것이다. 육상식물(${\delta}^{13}C=-26.6{\pm}0.76$, ${\delta}^{15}N=2.7{\pm}0.31$) 과 하구 입자성 유기물(${\delta}^{13}C=-25.5{\pm}0.13$, ${\delta}^{15}N=5.2{\pm}0.46$)은 저서 부착 미소조류${\delta}^{13}C=-16.3$, ${\delta}^{15}N=6.2$)와 해양 입자성 유기물(${\delta}^{13}C=-19.6{\pm}0.08$, ${\delta}^{15}N=8.9{\pm}1.70$)의 탄소 질소 안정동위원소비 보다 낮았다. 퇴적물의 탄소 안정동위원소 비는 -27.4~-22.8‰ 나타냈으며, 하구에서 하천 방향으로 갈수록 낮은 탄소 안정동위 원소비를 나타냈다. 저서 무척추 동물의 탄소 질소 안정동위원소비는 각각 -22.8~-18.4‰, 8.1~11.9‰ 범위를 나타냈다. 이러한 결과와 더불어 혼합 모델을 이용해 저서 무척추 동물의 먹이원의 기여율을 추정한 결과 해양 입자성유기물과 저서 부착 미세조류의 기여율은 높았지만, 육상식물과 하구 입자성 유기물의 기여율은 비교적 낮았다. 이러한 저서 무척추 동물의 먹이 기여는 각 장소마다 계절 및 물리적 환경 요소의 영향을 받는다고 사료된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제24권1호
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• pp.92-105
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• 2019

제주 연안 식물플랑크톤 군집의 시공간적 특성을 파악하기 위해 2015년 3월부터 2016년 2월까지 10개의 정점 0, 30 m 수심에서 수온, 염분, 용존산소 등 환경 요인과 현존량 및 출현종 등을 매월 조사하였다. 조사기간 동안 제주 연안의 평균 수온은 0 m 13.7~25.9, 30 m $13.6{\sim}20.8^{\circ}C$의 범위로써 3월에 최소값, 8월에 최대값을 보였다. 평균 염분은 0 m 31.51~34.47, 30 m 33.03~34.47psu의 범위였으며, 7월에 최소값, 2월에 최대값을 보였다. 평균 용존산소는 0 m 6.12~8.10, 30 m $5.73{\sim}7.88mg\;L^{-1}$의 범위를 보였으며, 평균 Chl-a 량은 0 m 0.28~2.48, 30 m $0.44{\sim}1.01{\mu}g\;L^{-1}$ 범위를 보였고 식물플랑크톤 현존량은 연중 $5,300{\sim}639,900cells\;L^{-1}$ 범위로써 현존량은 전 정점에서 2월에 최소, 북부와 서부해역은7월, 남부와 동부해역은 8월에 최대를 보였다. 조사기간 중 출현한 총 종수는 362종으로써 규조류(Bacillariophyta) 181종, 와편모조류(Dinophyta) 147종, 그리고 기타 식물편모조류(phytoflagellates) 34종으로 구성되었다. 20%이상의 현존량 점유율 차지한 우점종을 계절별로 보면, 춘계(3월)와 추계(10월)에 Paralia sulcata와 Skeletonema costatum 두 종이었으며, 하계(8월)에는 Chaetoceros 속 6종류, 그리고 동계(12월)에는 Chaetoceros 속 2종류와 Thalassionema frauenfeldii가 우점하여, 각 우점종의 계절적 분포가 뚜렷하였다. 해역별 식물플랑크톤 군집 동태를 보면, 북부와 서부해역의 현존량 월변화가 비슷한 경향성을 보였으며, 남부와 동부해역이 유사한 경향성을 보였다. 이상의 종조성과 우점종의 천이는 이전 조사와 다른 특징을 보이고 있으며 이러한 식물플랑크톤 군집 동태 변화는 수온과 염분, 그리고 해류 등의 물리적 환경 변화에 기인된다고 생각된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_2호
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• pp.1607-1622
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• 2022

본 연구의 목적은 도시폭염 저감을 위한 기법인 쿨루프를 연구지역에 적용하여 토지피복 객체 간 지표 온도와 흡수일사 간 공간적 상관관계 분석으로 실질적 효과 파악을 목적으로 한다. 이를 위해 실제 쿨루프가 적용된 경상남도 김해시 장유무계동 인근을 연구지역으로 선정하였으며, 드론 DJI Matrice 300 RTK에 열적외 영역센서 FLIR Vue Pro R, 가시광선 영역센서 H20T와 다중분광영역 센서인 Micasense Red-Edge를 활용하여 계측하였다. 계측 일정은 2021년 7월 27일 아침 7시 15분부터 약 1시간 30분 간격으로 총 9장의 열지도와 동일 시간대의 흡수일사 분포도, 쿨루프(113개) 및 일반옥상(367개) 지붕 객체를 추출하였다. 흡수일사 분포도는 ArcGIS의 3D 분석 기능인 Solar Radiation Analysis Tool을 통해 산출한 전천일사 분포도에 Micasense Red Edge를 통해 촬영한 Blue, Green Red, Near Infrared, Red Edge Range 영역대 센서의 조합을 통해 구축한 연구 지역의 알베도 값을 반영하여 구축한다. 전술된 자료를 기반으로 일반옥상과 쿨루프 지붕 객체별 지표온도와 흡수일사 간 Pearson 상관계수를 산출하였다. 분석 결과 일 평균 기준 일반옥상 0.550, 쿨루프 0.387의 상관계수 값을 나타내고 있었다. 하지만, 시간대별 상관성의 변화를 파악한 결과 분석일 기준 태양고도가 높은 시기인 11시 30분과 13시의 경우 일반옥상과 쿨루프 간 상관계수의 차이는 0.022, 0.024 값을 보여 유사한 상관성을 보이고 있다. 그 외 시간대는 일반옥상의 상관계수 값이 쿨루프 보다 약 0.1 이상 높은 값을 보이고 있다. 본 연구는 드론을 통해 취득한 고해상도 영상을 활용하여 쿨루프의 실질적 일사차단 영향의 가능성을 대조군이 되는 일반 옥상과의 상관성 비교를 통해 파악한 사례 연구이다. 향후 본 연구 결과를 기반으로 효율적인 도시열섬 저감기법 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제24권3호
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• pp.164-178
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• 2022

주요 곡물 생산 지역에 대한 작황 계절 예측을 위해 작물모형과 기상 예보자료들이 활용되고 있다. 이 때, 작물모형의 입력자료로 활용되는 기상자료의 불확실성이 작황 예측 결과에 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 기상 예보자료에 따른 작물모형 결과에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 주요 곡물 생산 지역인 미국의 콘벨트 지역을 대상으로 중규모 수치예보 모형인 Weather Research and Forecasting (WRF)로 10km 해상도의 계절 예측 자료를 생산하였다. 보다 상세한 기상 예보자료 생산을 가정하기 위해 통계적 기법인 Parameter-elevation Regressions on Independent Slopes Model (PRISM) 기법을 활용하여 WRF 자료를 기반으로 5km 해상도로 예측 자료를 생산하였다. WRF와 PRISM 계절 예측 자료로 CROPGRO-SOYBEAN 모형을 구동하여 두 기상 예보자료에 따른 작물 생육 모의 결과를 얻었다. 2011~2018 기간에 대하여 4월 10일부터 8일 간격으로 11개의 파종일을 설정하였으며, 3개의 콩 성숙군에 대한 품종 모수가 사용되었다. 기상 자료의 불확실성을 파악하기 위해 작물 재배기간 동안의 누적 생육도일과 누적 일사량을 비교하였다. 예측된 수량 및 성숙일 등의 주요 변수들을 비교하였다. 두 기상 자료로부터 얻어진 변수들 사이의 일치도 통계량 계산을 위해 root mean square error (RMSE), normalized root mean square error (NRMSE) 및 structural similarity(SSIM) index가 사용되었다. WRF와 PRISM에서 계산된 누적 생육도일 사이의 일치도가 낮았던 연도에 콩 성숙일 모의 값에 대한 오차가 크게 나타났다. 콩 모의 수량 또한 성숙일 및 온도의 오차가 크게 나타났던 연도에 상대적으로 낮은 일치도를 가졌다. 또한 파종일이 수량 및 성숙일 예측의 일치도에 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 WRF와 PRISM 자료 사이에 온도 자료의 불확실성이 작황 예측의 불확실성에 영향을 주었으며, 재배 시기에 따라 그 불확도의 크기가 상이할 수 있음을 암시하였다. 따라서 신뢰도 높은 작황 예측 자료 생산을 위해 작물별 재배기간을 고려한 불확실성 평가 등의 추가적인 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.