• 제목/요약/키워드: Water resources management

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역전파 신경망 모델을 이용한 기준 작물 증발산량 산정 (Estimation of Reference Crop Evapotranspiration Using Backpropagation Neural Network Model)

  • 김민영;최용훈;수잔 오샤네시;폴 콜레이지;김영진;전종길;이상봉
    • 한국농공학회논문집
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    • 제61권6호
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    • pp.111-121
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    • 2019
  • 작물 증발산량은 수자원 계획 및 관리, 물수지 분석, 작물 관개 계획 및 생산량 추정 등에 널리 활용되고 있으며, 특히 FAO에서 공인한 Penman-Monteith식 (FAO 56-PM)은 잠재 증발산량 산정을 위한 표준방법으로 많이 사용되고 있다. Penman-Monteith식을 이용한 잠재증발산량 산정은 최소온도, 평균온도, 최대온도, 상대습도, 풍속과 일사량인 6가지 항목에 대한 시계열 자료가 필요한데, 결측 또는 미계측된 경우에는 사용이 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 역전파 신경망(BPNN) 모델을 이용해서 6개 미만의 기상항목으로도 잠재증발산량이 추정가능한지를 확인하였다. 여섯 가지 기상항목을 각각 1~6개의 조합으로 입력자료를 구성하고, BPNN 모델을 이용해서 학습, 검증 및 테스트를 한 결과, 입력 자료가 많아질수록 좋은 결과가 산출되었으며, 일사량, 최대온도와 상대습도만으로도 결정계수($R^2$)가 0.94정도로 비교적 높은 예측결과를 얻을 수 있었다. 또한 산정 오차를 줄이고, 항목간의 상관관계를 높이기 위해서는 역전파 신경망 구조의 적절한 선택이 중요한 것으로 확인되었다. 역전파 신경망 모델을 사용하면 요구되는 기상 항목과 데이터의 양에 대한 제약 없이 예측이 가능할 수 있기 때문에 기준 증발산량 산정에 유용하게 활용될 수 있을 것이며 향후 작물 재배를 위한 적정 관개계획 수립에도 유용하게 사용될 것이라 사료된다.

산지계류에 있어서 유목의 종단적 분포특성 (Longitudinal Pattern of Large Wood Distribution in Mountain Streams)

  • 서정일;전근우;김민식;염규진;이진호;木村正信
    • 한국산림과학회지
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    • 제100권1호
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    • pp.52-61
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    • 2011
  • 수변역을 구성하는 중요한 요소인 유목은 유역의 생태적 환경에 영향을 미치는 동시에 재해의 요인으로서 인간생활권에 악영향을 미치기도 한다. 그럼에도 불구하고 우리나라에서는 유목의 발생, 이동 및 체류특성에 대한 구체적인 연구가 진행되고 있지 않다. 따라서 이 연구에서는 산지계류에 있어서 유목체류의 종단적 분포의 이질성에 영향을 미치는 인자를 규명하고, 그에 따른 유목체류량의 변화를 해석하기 위해 강원도 인제군에 위치한 기룡산 유역을 대상으로 유목의 종단적 분포특성을 파악하였다. 조사 결과, 조사구간의 평균계폭, 직경 1 m 이상의 거력의 개수 및 이들 간의 상호관계가 유목체류량을 설명하는 최적의 예측자로서 나타났다. 일반적으로 산지계류에 분포하고 있는 거력은 유목의 이동을 방해하는 장해물로서 유목체류에 적절한 물리적 환경을 조성한다. 그러나 이 연구에서는 이러한 거력의 영향이 산지계류의 규모에 따라 다르게 나타나는 것으로 나타났다. 즉 계폭이 좁은 구간의 경우 산지계류 내에 분포하는 거력의 개수가 증가함에 따라 유목체류량 역시 지속적으로 증가한 반면, 계폭이 큰 구간의 경우 유목체류량에 미치는 거력의 개수의 영향이 작은 것으로 나타났다. 이는 계폭이 다른 두 지역에 있어서 동일한 양의 거력들이 존재할 경우 이들에 의한 계폭의 감소비율이 다르기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 이러한 유목의 종단적 분포특성 및 이에 영향을 미치는 생태적 물리적 환경을 고려한 계통적이고 체계적인 사방사업이 실시되어야 할 것이다.

기후변화와 토지이용변화가 도시화 진행 유역수문에 미치는 영향 평가 (Assessment of Climate and Land Use Change Impacts on Watershed Hydrology for an Urbanizing Watershed)

  • 안소라;장철희;이준우;김성준
    • 대한토목학회논문집
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    • 제35권3호
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    • pp.567-577
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    • 2015
  • 기후변화와 토지이용변화는 유역의 수문순환의 변화를 초래하여 가용수자원의 변화를 야기 시킨다. 본 연구에서는 안성천 ($371.1km^2$) 유역을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)모형을 이용하여 미래기후변화와 토지이용변화가 유출특성에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 미래 기후자료는 IPCC 제 5차 기후변화 평가보고서에서 생산된 RCP (Representative Concentration Pathway, 대표농도경로)기반의 기후변화 시나리오 중 기상청에서 제공한 RCP 4.5와 8.5 시나리오(한반도 영역; 12.5km)를 이용하였다. 기준 년과 비교한 결과 RCP 8.5의 2080s (2060-2099)에서 평균온도가 $4.2^{\circ}C$ 상승하였으며, 강우량은 최고 21.2% 증가하는 것으로 나타났다. 토지이용변화 추세는 CLUE-s (Conservation of Land Use and its Effects at Small regional extent)모형을 이용하여 예측되었고, 도시 면적 증가에 따른 3가지 시나리오(Linear, Exponential, Logarithmic)를 적용한 안성천 유역의 미래(2040s, 2080s) 토지이용도를 구축하였다. 각각의 시나리오에서 도시면적 비율은 2100년에 9.4%, 20.7%, 35%로 예측되었다. 기후변화만을 고려하였을 때 증발산량과 총 유출량은 RCP 8.5의 2080s에서 최고 20.6%, RCP 4.5의 2080s에서 최고 25.7% 증가하는 것으로 나타났다. 또한 토지이용변화만을 고려한 경우 증발산량과 총 유출량은 최고 3.7%, 2.9% 증가하는 것으로 나타났다. 토지이용과 기후변화 시나리오를 모두 적용한 경우 증발산량과 총 유출량은 RCP 8.5 2080s의 Linear 토지이용변화 시나리오에서 최고 19.2% 증가하였으며, RCP 4.5 2080s의 Exponential 토지이용변화 시나리오에서 최고 36.1%증가하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 미래의 유역 수문환경조건 변화에 따른 수자원을 정량적으로 파악할 수 있을 것으로 기대된다.

울진 바다목장 주변해역 연성기질 조하대에 서식하는 대형저서동물의 군집구조 (Community Structure of Macrobenthic Assemblages near Uljin Marine Ranching Area, East Sea of Korea)

  • 황강석;서인수;최병미;이한나;오철웅;김미향;최창근;나종헌
    • 환경생물
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    • 제32권4호
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    • pp.286-296
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    • 2014
  • 본 연구는 울진 바다목장 해역에서 서식하는 대형저서동물의 생물다양성, 개체수 및 군집구조를 파악하기 위하여 실시되었다. 연구해역 연성기질 조하대에서 출현한 대형저서동물은 345종 $8m^{-2}$에 단위면적당($m^{-2}$) 출현 개체수는 5,797개체이었다. 분류군별 출현 종수와 개체수에 있어서는 환형동물의 다모류가 각각 154종, 44.64%와 193,320개체, 83.37%의 점유율을 나타내 가장 우점하는 생물이었다. 한편 연구해역의 주요 우점종으로 다모류의 민얼굴갯지렁이(Spiophanes bombyx)는 124,385개체 (평균 $3,110{\pm}4,434$개체 $m^{-2}$), 53.64%의 점유율을 나타내었고, 다음으로 Magelona sp.1이 16,130개체 (평균 $403{\pm}926$개체 $m^{-2}$)로 6.96%를 차지하였다. 이 밖에 이매패류의 Cadella semitorta, 다모류의 긴자락송곳갯지렁이(Lumbrineris longifolia) 및 이매패류의 겨자씨조개 (Alvenius ojianus)의 순서로 각각 6,325개체(2.73%), 5,010개체 (2.16%) 및 4,820개체 (2.08%)가 출현하였다. 한편 출현 종과 개체수의 자료를 근거로 대형저서동물의 군집구조 분석을 실시한 결과, 크게 2개의 그룹과 1개의 정점 (5월의 정점 4)으로 구분되었다. 이 가운데 그룹 1은 모든 조사시기의 정점 2, 3, 5, 6, 8 및 9가 포함되었고, 환경적으로 30~60 m 내외의 수심과 세립질 퇴적물이 우세한 정점들이라는 공통점이 있었다. 또한 본 그룹에 속하는 대형저서동물은 총 282종(평균 $66{\pm}15$종)과 7,471개체 $m^{-2}$의 밀도에 다모류의 Magelona sp.1, 긴자락송곳갯지렁이, 삼각모자갯지렁이(Scoloplos armiger), 꼬리대나무갯지렁이 (Praxillella affinis), 민숭대나무갯지렁이 (Maldane cristata)와 겨자씨조개 등이 주요한 구성종이었다. 반면 그룹 2는 모든 조사시기의 정점 1, 4, 7 및 10으로 구성되었고, 환경적으로 수심과 퇴적상은 각각 5m 내외의 조립질 퇴적물이 우세한 정점들이었다. 또한 생물적으로는 181종 (평균 $37{\pm}18$종)과 3,287개체 $m^{-2}$를 나타내었고, 주요 우점종은 이매패류의 Cadella semitorta와 다모류의 Lumbrineriopsis sp.이었다. 이상을 종합해 보면, 연구해역에 서식하는 대형저서동물 군집은 연안으로 부터의 이격정도와 그에 따른 수심과 퇴적물의 조성차이에 의해 그 구조를 달리하고 있었다.

수분스트레스 하에 있는 버팔로그래스에서 검출된 무성생식체의 생리학적 조정 (Inter-ramet Physiological Integration Detected in Buffalograss(Buchloe dactyloides (Nutt.) Engelm.) under Water Stress)

  • 뀐용퀴앙;이다이엥;한레이;주관쉥;류준샹;위주잉;선젠얀
    • 아시안잔디학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.331-344
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    • 2009
  • Buffalograss는 내한, 내서, 그리고 내한발에 우수한 주요 잔디 종 중 하나이다. 다양한 환경에서 buffalograss의 생리학적 조정(integration)을 이해하는 것은 균일한 잔디의 질을 도모하고 경종적 재배방법의 개발에 도움이 된다. 본 연구의 목적은 물 부족의 스트레스 처리에서의 buffalograss의 생리학적 조정과정에서 lipid peroxidation과 산화방지제의 연관성을 평가하였다. 한 실험에서 buffalograss는 네 개의 구분된 칸막이 성장 유닛의 중심에서 재배되었고, 일주일에 한번(+), 일주일에 두 번(-) 관수처리와 모래(S) 또는 피트(P)와를 혼합한 다섯 가지 토양 조합으로 처리하였다(P+S-P-S+, P+P+P+P+, S-S-S-S-, P-P-P-P-, and S+S+S+S+). 그 결과, 균일하게 혼합된 상토에서 생장한 줄기의 수가 네개의 단일 상토에 정착한 것보다 더 많았다. 두 번째 실험에서는 Hoagland 용액($S_o$), 또는 20% PEG-6000이 함유된 Hoagland용액($S_s$) 안에 하나의 라미트(무성생식체) 혹은 연결된 라마트를 다음과 같은 여러 가지 처리와 비교 실험하였다. 연결된 라미트들의 처리는 Hoagland 용액안의 어린 라미트($Y_{os}$)와 20%PEG-6000가 함유된 Hoagland 용액안의 성숙한 라미트($O_{os}$), Hoagland 용액 단독에 성숙한 라미트($O_{ys}$), 20%PEG-6000 함유된 Hoagland 용액안의 어린 라미트($Y_{ys}$)였다. Lipid peroxidation, antioxidants, proline은 각기 다른 수분 stress 정도에서 라미트들 간의 생리학적 활성을 보여 주었다. Superoxide dismutase (SOD), Guaiacol peroxidase (G-POD), malondi aldehyde (MDA), free proline의 활성도 처리 후 시간에 따라 상대적인 생리학적 활성을 보였다.

토양세척법에 의한 중금속오염 폐탄처리장 토양의 정화 : 세척액의 선정 (Remediation of Heavy Metal Contamination in OBOD Site with Soil Washing : Selection of Extractants)

  • 이상환;김을영;서상기;김권보;김재환;이종근
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제13권2호
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    • pp.44-53
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    • 2008
  • 폐탄처리과정에서 오염된 중금속 오염토양의 정화에 있어 무기산(HCl), 중성염($CaCl_2$), 킬레이트제(citric acid, $Na_2$-EDTA)들을 이용한 토양세척 가능성을 평가하였다. 실험에 사용된 추출액(HCl, $CaCl_2$, citric acid, $Na_2$-EDTA)들의 추출효율은 HCl > citric acid > $Na_2$-EDTA > $CaCl_2$의 순으로 나타났는데 HCl(1.0 M)에 의해서 Cd, Cu, Pb와 Zn이 초기농도 대비 각각 82%, 86%, 80%, 46% 정도 추출된 것으로 나타났다. 추출효율과 반응액의 pH 간에는 고도의 음의 상관관계가 존재하였다. 폐탄약처리장 부지 토양 중 중금속은 탄산염결합태, Fe, Mn-산화물 결합태 형태로 존재하고 있었는데 HCl, citric acid 세척에 의해서 이들 분획의 현저한 감소가 이루어졌지만 이동성이 상대적으로 큰 치환태가 증가되는 것으로 나타났다. 이동성이 큰 분획의 증가는 지하수 오염 등의 문제를 야기시킬 수 있음으로 이에 대한 적절한 관리가 필요할 것으로 판단된다.

전구강수관측(GPM) 활용을 위한 제언 (Proposing Research and Development Activities for Utilizing the Global Precipitation Measurement (GPM))

  • 손병주;남재철;박선기;안명환;유정문;이희상;장동언;허창회;배덕효;김성준;오현종;박성찬;김주홍
    • 대기
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    • 제15권1호
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    • pp.47-57
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    • 2005
  • Extending the success of the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), the spaceborne measurement of precipitation by Global Precipitation Measurement (GPM) is initiated. The GPM consists of a core satellite which will have a dual-frequency precipitation radar (DPR) and a constellation of small satellites equipped with microwave radiometers. The GPM is inherently a global program. Responding to the GPM plan, many other nations are much interested in participating in the GPM team or simply utilizing GPM products aiming at the development of meteorological technology. Korea can fully function its role if Korea is selected as a CAL/VAL site for the GPM because Korea maintains a well-established dense rain gauge network (AWS), precipitation radars, and the Haenam super site for surface observation. In this feasibility study, the necessities of the GPM project in the context of academical and social backgrounds and associated international and domestic activities are investigated. And GPM-related core technologies and application areas are defined. As a result, it is found that GPM will represent a great opportunity for us because of its ability to provide not only much enhanced three-hourly global rain products but also very useful tools for the enhancement of weather forecasting capabilities, management of water resources, development and implementation of monitoring techniques for severe weather phenomena, agricultural managements and climate application. Furthermore, rain retrieval and CAL/VAL technologies obtained during the involvement in the international GPM project will serve as basic knowledges to run our own geostationary satellite program.

서해안에서 채집된 꽃게(Portunus trituberculatus) 집단에 대한 microsatellite 좌위의 분석 (Analysis of Microsatellite Loci for Swimming Crab Portunus trituberculatus Populations in the Korean Side of the Yellow Sea)

  • 이혜진;윤성종;현영세;김혜진;황성일;배주승;정기화
    • 생명과학회지
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    • 제23권9호
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    • pp.1088-1095
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    • 2013
  • 꽃게(Portunus trituberculatus)는 세계적으로 넓게 분포하는 갑각류로 모래나 돌멩이가 있는 해저에 서식한다. 본 연구는 서해의 4개 지점(영광, 태안, 소래, 연평도)에서 채집된 P. trituberculatus 281 개체에 대해 10 종류 microsatellite 좌위의 유전적 다형성을 조사하였다. 좌위당 대립유전자 수는 50-129개로 평균 69.5개였으며, 관측 및 예상 이형접합도는 각각 0.111-1.000 및 0.609-0.979 범위에 있었다. 좌위별 근친계수((Fis)는 -0.0207에서 0.8175 범위였다. 유전적 분화도(Fst)는 0.05보다 낮게 나타났는데, 이것은 4 꽃게 간의 유전적 분화(genetic differentiation)가 매우 낮은 이루어진 것으로 추정하게 한다. UPGMA을 이용한 계통도 작성에서도 4 그룹 간의 유전적 거리는 매우 가깝다는 결과를 얻을 수 있었다. 매우 높은 다형성과 집단간의 낮은 유전적 분화는 서해안의 꽃게 집단은 활발한 유전적 흐름(gene flow)이 일어나며, 그룹간 지리적 경계가 없음을 제시한다

강수지표를 이용한 남·북한 강수특성 비교 (Comparison of Precipitation Characteristics using Rainfall Indicators Between North and South Korea)

  • 이보람;정은성;김태웅;권현한
    • 대한토목학회논문집
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    • 제33권6호
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    • pp.2223-2235
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    • 2013
  • 본 연구는 남 북한에서 시 공간적 강수특성 변화를 이해하고자, 남한 65개 기상청 관측소에서 1963년부터 2010년까지, 북한 27개 관측소에서 1973년부터 2010년까지 측정된 일 강수량 자료를 분석했다. 총량(Amount), 극치(Extremes)와 빈도(Frequency)를 나타내는 지표들을 선정하였고, 각각의 지표를 RIA (Rainfall Index for Amount), RIE (Rainfall Index for Extremes), RIF (Rainfall Index for Frequency)로 정의하였다. 남 북한 행정구역별로 2000년까지 평균 지표 값과 2001년부터 2010년까지 최근 10년 평균 지표 값을 비교하였다. 과거에 비해 최근 10년간 남한은 연중 강우일수를 나타내는 NWD (Number of Wet Days)와, 200년 빈도 강수량을 나타내는 Freq200 (200-yr Frequency Rainfall)을 제외한 SDW (Annual mean daily rainfall over wet-days), TotalDR (Annual Total Rainfall Amount), Prcp50 (Annual number of wet days over 50 mm/day), Prcp80 (Annual number of wet days over 80 mm/day), CWD (Annual maximum number of consecutive wet-days), AMDR (Annual maximum daily rainfall), 그리고 R3day (Annual maximum 3-days rainfall total) 값들이 모두 증가한 양상을 보였지만 북한은 SDW와, 연총강우량 TotalDR을 제외하곤 모두 감소하였다. 또한 연평균 지표 값의 경향성을 확인하기 위해 통계적 방법인 Mann-Kendall 검정을 실시하였다. 과거 감소의 경향을 나타내던 각 관측지점이 최근에 이르러서는 경향성의 역전 되는 현상을 보인 곳이 나타났으며, 이는 평균값만을 바탕으로 강수사상 특성변화를 분석하는 방법의 한계점으로 볼 수 있다. 본 연구의 결과는 한반도 물 관리 기후변화에 대한 영향 분석과 대응 대책 마련에 활용될 수 있을 것이다.

해양의 이익과 해양력에 관한 연구 (A Study on the Marine Interests and Marine Force Theory)

  • 염철의;김상구
    • 해양환경안전학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.227-233
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    • 2012
  • 해양은 지구상에서 제일 큰 물의 지리적 단위이다. 해양에 관한 국제법은 <유엔 해양법협약>으로 이는 지구상에서 유일한 <지구 헌법>이다. 동 협약에 의하여 세계 1/3의 해양이 연안국에 속하게 되었다. 다시 말해 해양의 이용권과 관리권을 연안국 중심으로 관할권을 주어서 연안국의 관할범위가 넓어지게 된 것이다. 이에 따라 세계 각국의 권력범위는 새로운 변화를 가져오게 되었다. 즉, 해양국토도 육지국토와 마찬가지로 한 국가의 중요한 물질적 조건이 된 것이다. 따라서 현재는 해양에 대한 전력이 그 어느 때 보다도 중요하게 되었다. 이제 해양은 국제 경제와 국제정치 및 군사투쟁의 중요한 무대로서 한 국가의 권익, 자원개발 및 이용에 관한 분쟁이 많이 나타나게 되었다. 이러한 분쟁을 해결하려면 강대한 종합적 국력과 함께 해양력이 필요한 것으로 분석되었고, 해양력에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 해양경찰력으로 나타났다.