• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.96-96
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• 2021

수문기상인자 중 하나인 증발산량은 수자원 계획 및 관리 시 고려되며, 특히 물수지 모형 등의 입력자료로 활용된다. 우리나라를 포함한 각국 기상청 및 국제기구에서는 직접 관측이 아닌 FAO56 Penman-Monteith(PM)을 통해 증발산량을 산출하고 있다. FAO56 PM 방법은 복사(radiation), 대기온도(air temperature), 습도(humidity), 풍속(wind speed) 등의 기상인자로부터 기준증발산량(reference evapotransipiration)을 추정하며, 상대적으로 높은 정확성을 보여준다. 그러나 FAO56 PM 방법은 많은 기상인자를 요구하므로 미계측 유역을 포함한 일부지역에 대한 증발산량 자료 구축이 어려운 실정이다. 또한, 기준증발산량의 특성이 시간에 따라 변화하므로 비정상성(nonstationary)을 고려한 분석이 요구된다. 본 연구에서는 온도인자 기반의 대체모형(surrogate model)을 개발하여 기준증발산량의 비정상성을 고려하고자 한다. 한강유역에 위치한 관측소를 대상으로 모형을 개발하였으며, 시간에 따라 변동하는 기준증발산량의 특성을 고려하기 위해 Bayesian 추론기법을 통해 매개변수를 시간에 따라 추정하였다. 또한, 본 연구에서는 대체모형으로 산정된 증발산량을 활용해 가뭄지수인 EDDI(evaporative demand drought index)를 제시하였다. 가뭄 모니터링 및 조기 경보 안내를 위해 개발된 EDDI를 활용하여 기존 가뭄보다 빠르게 진행되는 초단기 가뭄(flash drought)를 평가하였다. 본 연구에서 개발된 모형은 미계측 지역에서도 적용이 가능하므로 수자원분야에서 활용성이 높을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.330-330
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• 2021

본 연구에서는 새롭게 개발 중인 SSP 시나리오의 일단위 강수량과 온도 자료를 활용하여 청미천 유역의 미래 가뭄의 예측 및 분석을 실시하였다. SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5에 따른 새롭게 개발 중인 CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project) GCM (General Circulation Models) 중 ACCESS-ESM1.5(Australian Community Climate and Earth System Simulator model)를 이용하였다. GCM 자료는 Quantile Mapping 방법을 사용하여 편이보정 되었고, 유출분석은 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 사용하여 청미천 유역에 대해 수행하였다. 청미천 유역의 가뭄분석을 위해 기상학적 가뭄지수인 SPI(Standardized Precipitation Index)와 SPEI(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index), 수문학적 가뭄지수인 SDI(Standardized Streamflow Index)를 산정하였다. 그 후, 시간에 따른 가뭄의 특성을 분석하기 위해 가까운 미래 (2025-2064)와 먼 미래 (2065-2100) 로 구분하여 분석을 진행하였다. 그 결과, 청미천 유역의 가뭄 발생은 SSP시나리오, 가뭄지수에 따라 차이점을 확인할 수 있었다. SSP 시나리오의 경우 SSP5-8.5에서 가장 심각한 가뭄이 발생하였다. 가뭄지수의 경우 강수만을 고려한 SPI는 먼 미래에 비해 가까운 미래에서 더욱 심각한 가뭄이 발생하였다. SDI의 경우 강수량의 변동이 일반적으로 하천의 흐름에 영향을 미치기에 SPI와 비슷한 양상을 나타내었다. SPEI의 경우 시간에 따른 기온상승으로 먼 미래에 심각한 가뭄이 발생하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.184-184
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• 2020

수자원 계획 및 관리 시 증발산량의 정량적 분석은 필수적으로 고려되는 사항 중 하나이다. 일단위 이하의 잠재증발산량 산정은 세계식량기구(FAO)가 Penman-Monteith 방법을 기반으로 개발한 FAO56 PM 방법을 주로 활용하며, 이는 다른 방법에 비하여 높은 정확성과 적용성이 뛰어나다. 그러나 FAO56 PM 방법의 입력 매개변수는 다양한 기상자료이며, 장기간의 신뢰성 높은 자료를 구축하는 것은 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 증발산량 공식인 Hargreaves 공식을 활용하여 FAO56 PM 방법으로 산정된 잠재증발산량과 기온차 사이의 시계열 관계를 재구성한 회귀분석 기법을 개발하였다. 개발된 모형에 유역면적을 적용하여 유역면적별 잠재증발산량을 산정하였으며, 이를 기존의 잠재증발산량과의 비교를 통해 모형의 적합성을 평가하였다. 결과적으로, 복잡한 잠재증발산량식을 단순한 대체모형(surrogate model)으로 제시함으로써 효율적인 증발산량 정량적 평가와 제한적인 기상자료 조건에 보편적 활용이 가능하다. 향후 연구에서는 회귀분석방법에 Bayesian 추론기법을 활용하여 구성함으로 잠재증발산량의 불확실성을 정량적으로 표현하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권7호
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• pp.599-612
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• 2004

유역규모의 장기 유출모형인 SWAT은 다양한 토지이용을 고려할 수 있는 장점이 있는 반면, 도시지역에 대한 배수특성을 충분히 고려할 수 없는 단점을 가지고 있다. 반면, 세계적으로 도시지역의 유출현상 규명에 널리 이용되는 SWMM 모형은 도시지역의 지표면 특성과 배수특성을 모두 고려할 수 있는 장점이 있는 반면 유역 내 도시지역 이외의 토지이용에 대한 고려가 힘들다는 단절이 있다. 본 연구에서는 두 모형의 장점을 살리고, 단점을 보완한 SWAT-SWMM 결합모형을 경안천내 오산천 유역에 적용하였다. 이로부터 SWAT-SWMM 결합모형에 대한 모식결과와 SWAT 모형에 의한 모의결과를 증발산, 지표면유출량, 토양으로부터의 유출량, 유역 및 하도 유출량 등 수문성분별로 비교ㆍ평가하였고, 두 모형의 수문성분별 유출모식의 특징에 대하여 논의하였다

• Water Engineering Research
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• 제5권2호
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• pp.55-68
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• 2004

The GLEAMS (Groundwater Loading Effects of Agricultural Management System, version 3.0) water quality model was used to predict hydrology and water quality and to evaluate the effects of soil types from a cattle-grazed pasture field of Bermuda-Rye grass rotation with poultry litter application as a fertilizer in North Alabama. The model was applied and evaluated by using four years (1999-2002) of field-measured data to compare the simulated results for the 2.71- ha Summerford watershed. $R^2$ values between observed and simulated runoff, sediment yields, TN, and TP were 0.91, 0.86, 0.95, and 0.69, respectively. EI (Efficiency Index) of these parameters were 0.86, 0.67, 0.70, and 0.48, respectively. The statistical parameters indicated that GLEAMS provided a reasonable estimation of the runoff, sediment yield, and nutrient losses at the studied watershed. The soil infiltration rates were compared with the rainfall events. Only high intensity rainfall events generated runoff from the watershed. The measured and predicted infiltration rates were higher during dry soil conditions than wet soil conditions. The ratio of runoff to precipitation was ranging from 2.2% to 8.8% with average of 4.3%. This shows that the project site had high infiltration and evapotranspiration which generated the low runoff. The ratio of runoff to precipitation according to soil types by the GLEAMS model appeared that Sa (Sequatchie fine sandy loam) soil type was higher and Wc (Waynesboro fine sandy loam, severely eroded rolling phase) soil type relatively lower than the weighted average of the soil types in the watershed. The model under-predicted runoff, sediment yields, TN, and TP in Wb (Waynesboro fine sandy loam, eroded undulating phase) and Wc soil types. General tendency of the predicted data was similar for all soil types. The model predicted the highest runoff in Sa soil type by 105% of the weighted average and the lowest runoff in Wc soil type by 87% of the weighted average

• 한국농공학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.101-111
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• 2015

Establishment of appropriate data in certain formats is essential for agricultural water cycle analysis, which involves complex interactions and uncertainties such as climate change, social & economic change, and watershed environmental change. The main objective of this study was to develop web-based Data processing and Model linkage Techniques for Agricultural Water-Resource analysis (AWR-DMT). The developed techniques consisted of database development, data processing technique, and model linkage technique. The watershed of this study was the upper Cheongmi stream and Geunsam-Ri. The database was constructed using MS SQL with data code, watershed characteristics, reservoir information, weather station information, meteorological data, processed data, hydrological data, and paddy field information. The AWR-DMT was developed using Python. Processing technique generated probable rainfall data using non-stationary frequency analysis and evapotranspiration data. Model linkage technique built input data for agricultural watershed models, such as the TANK and Agricultural Watershed Supply (AWS). This study might be considered to contribute to the development of intelligent watercycle analysis by developing data processing and model linkage techniques for agricultural water-resource analysis.

• 한국농공학회논문집
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• 제63권4호
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• pp.55-64
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• 2021

The expansion of upland crop cultivation in rice paddy fields is recommended by the Korean government to solve the problem of falling rice price and reduction of rice farmer's income due to oversupply of rice. However, water use efficiency is significantly influenced by the land use change from paddy field to upland. Therefore, this study aimed to evaluate the water budget of soybean grown in using APEX (Agricultural Policy and Environmental eXtender) model. The amount of runoff was measured in a test bed located in Iksan, Jeollabu-do and used to calibrate and validate the simulated runoff by APEX model. From 2019 to 2020, the water budget of soybean grown in uplands were estimated and compared with the one grown in paddy fields. The calibration result of AP EX model for runoff showed that R² (Coefficient of determination) and NSE (Nash-Sutcliffe efficiency) were 0.90 and 0.89, respectively. In addition, the validated results of R² and NSE were 0.81 and 0.62, respectively. The comparative study of each component in water budget showed that the amounts of evapotranspiration and percolation estimated by APEX model were 549.1 mm and 375.8mm, respectively. The direct runoff amount from upland was 390.1 mm, which was less than that from paddy fields. The average amount of irrigation water was 28.7 mm, which was very small compared to the one from paddy fields.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권3호
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• pp.246-254
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• 2022

본 연구는 급속하게 성장하는 시설농업과 동시에 증가하는 에너지 사용량 및 탄소배출량을 저감하기 위해, 온실의 에너지 부하를 동적으로 분석하기 위한 작물에너지의 다중 회귀모델 개발을 수행하였다. 온실은 연중 안정적인 대량 생산을 위한 적절한 환경을 조성하기 위해 에너지 투입이 필요하다. 도시농업의 일종인 옥상온실 플랫폼을 통해 건물에서 버려지거나 활용되지 않는 에너지를 옥상온실에서 사용할 수 있다. 옥상온실의 효율적인 운영을 위해서는 다양한 환경 조건에 대한 동적 에너지 분석이 선행되어야 하며, 온실에 도입되는 태양 에너지의 40-75%가 작물을 위한 에너지 교환이므로 필수적으로 고려되어야 한다. 한국기계연구원 내 옥상온실에서 여름철에 청경채를 재배하며 생장단계에 따른 에너지 교환을 분석하였다. 작물을 중심으로 미기상 및 양액 환경 분석과 생장 특성 조사를 수행하였다. 정식일수에 따른 엽면적지수를 추정하였으며, 개발된 수식은 결정계수 0.99로 분석되었다. 또한 작물에너지 흐름에 지배적인 잎 표면온도로부터의 현열부하와 증발산에 의한 잠열부하로 나누어 모델을 개발하였다. 엽온과 증발산량을 각각 다중 회귀모델을 이용하여 추정하고 실측한 값을 비교해 보았을 때, 평균 결정계수 0.95, 0.71로 분석되었으며, 이 모델을 이용하여 옥상온실의 에너지 부하를 동적으로 산정하기 위한 모델에 입력값으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제9권4호
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• pp.201-206
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• 2000

여름철 고온기에 시설 이용율을 높이고 안정적인 생산을 하기 위해서는 고온 극복 시스템의 도입이 필요하며, 이러한 시스템을 도입하기 위하여는 적정 설비용량의 중요하다. 온실의 고온극복방법을 차광환기시스템, 차광환기 패드시스템, 차광환기 포그시스템으로 설정하고, 각 방법별로 시스템의 설계제원 결정을 위한 열평형식을 구성하였으며 현장 실험을 통하여 적용성을 검토하였다. 환기창 단면 풍속을 1분 간격으로 측정하여 유량으로 환산한 값을 환기량의 실측치로 하고 열평형식을 이용하여 계산한 환기량과 비교한 결과 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 열평형 모델의 입력변소중 피복재의 열관류이 1% 증가하면 필요환기량은 0.3% 감소하였고, 태양복사에 대한 증발산비(E)의 값이 1% 증가하면 필요환기량은 1.3%나 감소하는 것으로 나타났다. 따라서, E 값의 선택이 매우 중요하며 온실의 환기 및 냉방 설계기준을 설정하기 위해서는 여러 가지 작물의 상태에 따른 E값의 변화를 실측한 자료의 축적을 통해 가이드라인이 제시되어야 할 것으로 판단된다. 온실의 환기 및 냉방 설비 용량 결정을 위한 열평형 모델의 적용성을 검토하기 위하여 6가지의 동일한 조건에 대하여 시뮬레이션한 결과, 필요 공기교환율은 5.1∼7.7%정도, 증발수량은 6.8∼9.3%정도 fan and pad 시스템이 포그시스템에 비하여 큰 것으로 나타났다.

• 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.