• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.28-28
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• 2022

본 연구는 용담댐유역을 포함한 금강 유역 상류 지역을 대상으로 Sentinel-1 SAR (Synthetic Aperture Radar) 위성영상을 기반으로 한 토양수분 산정을 목적으로 하였다. Sentinel-1 영상은 2019년에 대해 12일 간격으로 수집하였고, 영상의 전처리는 SNAP (SentiNel Application Platform)을 활용하여 기하 보정, 방사 보정 및 Speckle 보정을 수행하여 VH (Vertical transmit-Horizontal receive) 및 VV (Vertical transmit-Vertical receive) 편파 후방산란계수로 변환하였다. 토양수분 산정에는 Water Cloud Model (WCM)이 활용되었으며, 모형의 식생 서술자(Vegetation descriptor)는 RVI (Radar Vegetation Index)와 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)를 활용하였다. RVI는 Sentinel-1 영상의 VH 및 VV 편파자료를 이용해 산정하였으며, NDVI는 동기간에 대해 10일 간격으로 수집된 Sentinel-2 MSI (MultiSpectral Instrument) 위성영상을 활용하여 산정하였다. WCM의 검정 및 보정은 한국수자원공사에서 제공하는 10 cm 깊이의 TDR (Time Domain Reflectometry) 센서에서 실측된 6개 지점의 토양수분 자료를 수집하여 수행하였으며, 매개변수의 최적화는 비선형 최소제곱(Non-linear least square) 및 PSO (Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 활용하였다. WCM을 통해 산정된 토양수분은 피어슨 상관계수(Pearson's correlation coefficient)와 평균제곱근오차(Root mean square error)를 활용하여 검증을 수행할 예정이다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 PARALLEL CFD 2006
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• pp.233-236
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• 2006

LES model of a cumulus cloud is developed in which the motion of a large number of water droplets are explicitly simulated. Model provides various important information of the cloud process such as entrainment and internal mixing, the distribution of droplets within cloud, and the evolution of particle size spectrum.

• 한국대기환경학회지
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• 제6권2호
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• pp.176-182
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• 1990

A one dimensional cumulus cloud model has been developed to investigate the size distribution of hydrometeors at different heights and at different stages of cloud development. The model results show that the exponential distribution of droplet radius that was employed by many investigators can misinterpret the cloud dynamic fields during the life cycle of cumulus cloud. The results also show the bimodal distribution of cloud water mixing ratios at 25 $\mu$m and 645 $\mu$m in radius at 45 minutes of simulation time. The developed model can be applied in future on the parameterization of cloud microphysical processes and air pollution models.

• 물과 미래
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• 제28권6호
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• pp.229-236
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• 1995

강수의 물리과정에 입각한 호우모형이 전일권(1994)에 의하여 개발되었다. 본 논문에서 이를 수정하였다. 본는 연구 모형에서 구성한 주요 부분은 포화증기압, 구름두께, 운정기압에 관한 것이다. 기존 모형과 달리 본 연구 모형의 입력자료로써 위성에 의해 측정된 운정기온과 알베도를 사용하였다. 본 연구에서 기존의 포화증기압 방정식보다 현실에 가까운 방정식을 획득하였으며 기존 방정식의 단점을 해결하였다. 또한 운정기온과 운정기압 추정에 사용된 매개변수가 소거되었으며 계산시간도 단축되었다. 본 연구 모형을 전주지점의 호우사상에 적용하여 검증한 결과 모형의 출력인 총강우량과 강우 패턴이 실측치에 잘 부합되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.211-224
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• 2023

본 연구에서는 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 기반의 식생을 고려하는 후방산란모델 Water Cloud Model (WCM)을 활용한 토양수분 산정 연구를 수행하였다. 금강 상류의 용담댐유역을 포함한 40 × 50 km² 영역의 Sentinel-1 SAR 및 Sentinel-2 MSI (Multi-Spectral Instrument) 영상을 수집하여 연구에 활용하였다. WCM의 식생변수로는 Sentinel-1 기반의 식생지수 RVI (Radar Vegetation Index), 탈분극비(Depolarization Rario, DR)와 Sentinel-2 기반의 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)를 활용하였다. WCM의 정모델링(forward modeling)은 토양수분과 후방산란계수의 특성이 유사한 3개 Group으로 나누어 수행하였다. 토양수분과 후방산란계수의 선형적인 관계가 명확할수록 Group의 모의 성능이 더 높게 나타났으며, 식생지수 별로는 NDVI, RVI, DR 순으로 정확도가 높았다. 토양수분을 모의하기 위해 모의된 후방산란계수를 반전(inversion)하였으며, 모의 성능은 정모델링 결과와 비례하였다. WCM 모의의 오류는 실측 후방산란계수 기준 약 -12dB를 기점으로 증가하는 양상을 보였다.

• 대기
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• 제28권2호
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• pp.211-222
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• 2018

Cloud droplet activation process is well described by $K{\ddot{o}}hler$ theory and several parameterizations based on $K{\ddot{o}}hler$ theory are used in a wide range of models to represent this process. Here, we test the two different method of calculating the solute effect in the $K{\ddot{o}}hler$ equation, i.e., osmotic coefficient method (OSM) and ${\kappa}-K{\ddot{o}}hler$ method (KK). To do that, each method is implemented in the cloud droplet activation parameterization module of WRF-CHEM (Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry) model. It is assumed that aerosols are composed of five major components (i.e., sulfate, organic matter, black carbon, mineral dust, and sea salt). Both methods calculate similar representative hygroscopicity parameter values of 0.2~0.3 over the land, and 0.6~0.7 over the ocean, which are close to estimated values in previous studies. Simulated precipitation, and meteorological variables (i.e., specific heat and temperature) show good agreement with reanalysis. Spatial patterns of precipitation and liquid water path from model results and satellite data show similarity in general, but on regional scale spatial patterns and intensity show some discrepancy. However, meteorological variables, precipitation, and liquid water path do not show significant differences between OSM and KK simulations. So we suggest that the relatively simple KK method can be a good alternative to the OSM method that requires various information of density, molecular weight and dissociation number of each individual species in calculating the solute effect.

• 한국환경과학회지
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• 제1권2호
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• pp.15-23
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• 1992

Development of cumulus is studied by numerically integrating the equation of motion equations of conservation for water vapor mixing ratio, and the thermodynamic energy equuation. We use the terrain-following coordinate system called z'-coordinate system, in which we can easily treat any calculation domain with terrain configuration such as mountains. The model domain of calculation is restricted vertically to 4.Skin and horizontally to 100 km, has a bell-type mountain in the centeral part. Four cases are considered, one in a neutral environment, second in a slightly stable environment, third in a environment decreasing water content with low value of initial water vapor mixing ratio, the fourth in a case with higher vapor gradient. The more the atmosphere is unstable, the more cumulus develops easily and the more water vapors is abundant, the more cumulus develops easily too. More detailed cloud microphysics parameterizations and wet deposition must be conridered to use in air pollutants prediction model.

• 물과 미래
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• 제25권4호
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• pp.51-59
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• 1992

구름 물리학을 응용한 강수모형이 Geogakakos와 Bras(1984)에 의하여 개발된 바 있다. 본 연구는 그들이 제시한 강수모형을 호우모형으로 수정한 것이다. 수정의 근간은 수운적 크기분포(HSD)가 강우 생성류에 미치는 영향과 강우강도에 종속이다는 점을 반영한 것이다. 이 HSD식을 운정과 운저의 유출 수분질량 및 지상에 내린 강우량, 구름층내의 저류량식에 적용하였다. 전주 측후소의 실측 기상자료를 입력자료로 하여 본 수정모형의 매개변수를 조정하였다. 그 결과 매시간 계산 강우량이 기존모형은 큰 편차를 보였으나 본 연구를 통해 제시한 수정모형은 실측 호우에 잘 부합되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제63권5호
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• pp.639-646
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• 2017

According to the multi-index system of dam safety assessment and the standard of safety, a comprehensive evaluation model for dam safety based on a cloud model is established to determine the basic probability assignment of the Dempster-Shafer theory. The Dempster-Shafer theory is improved to solve the high conflict problems via fusion calculation. Compared with the traditional Dempster-Shafer theory, the application is more extensive and the result is more reasonable. The uncertainty model of dam safety multi-index comprehensive evaluation is applied according to the two theories above. The rationality and feasibility of the model are verified through application to the safety evaluation of a practical arch dam.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.81-91
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• 2021

Synthetic Aperture Radar (SAR)를 활용하여 토양수분을 산출 할 시 기존의 위성기반 자료에 비해 고해상도의 공간 자료를 생산할 수 있다. 고해상도의 광역 토양수분 자료는 기존의 위성 기반 토양수분 대비 보다 세밀한 지표면 토양수분 변동 관측이 가능하게 하므로, 산사태, 산불 및 홍수와 같은 자연재해 연구에 활용성이 뛰어나다. 하지만 SAR 신호인 후방산란계수는 토양수분 뿐만 아니라, 식생에 의한 영향도 포함하기 때문에 정확한 토양수분을 산정하기 위해서는 이러한 영향을 고려하는 단계가 요구된다. 본 연구에서는 한반도 중부의 농지, 산지, 및 초지의 식생조건 하에서 Sentinel-1 위성 SAR 자료를 활용하여 토양수분을 산정하기 위한 연구를 수행하였다. 식생의 영향을 고려하기 위해 대표적인 지표면 레이더 신호 산란 모형인 Water Cloud Model (WCM)을 사용하였으며, 식생 인자로 Radar Vegetation Index (RVI)를 활용하였다. 연구 지역으로는 토지피복도에 따라 농지와 초지, 산지 각각 2개 지역, 총 6개 대상 지역을 선정하였다. WCM의 매개변수 모의를 위해 지상 관측 토양수분 자료를 활용하였다. 관측 토양수분과의 검증 결과 초지, 산지, 농지 순으로 높은 정확도가 나타났으며, 특히 산지에서는 짙은 식생에도 불구하고 상관계수 값이 0.5 이상으로 나타난 반면 농지에서는 0.3 미만의 매우 낮은 값이 관측되었다. 연구 결과를 통해 다양한 식생 피복에서 SAR 기반 토양수분 산정에 적합한 관측 토양수분 조건을 제시 하였다. 향후 식생 높이, 식생 종류 등 과 융합한 연구가 수행된다면 보다 정확한 토양수분을 산정 할 수 있을 것으로 판단된다.