• 한국수자원학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.503-514
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• 2018

최근 기후변화 및 유역개발로 인하여 메콩강 유역의 수문환경이 급격히 변화하고 있으며, 메콩강을 공유하는 국가의 수재해 예방 및 지속가능한 수자원개발을 위해서는 메콩강 주요지점에서의 유량 정보의 분석 및 예측이 요구된다. 본 연구에서는 물리적 기반의 수문모형인 SWAT과 데이터기반 딥러닝 알고리즘인 LSTM을 이용하여 메콩강 하류 Kratie 지점의 유출모의를 수행하고, 유출모의 정확도 및 두 가지 방법론의 장 단점을 비교 분석한다. SWAT 모형의 구축을 위해 범용 입력자료(지형: HydroSHED, 토지이용: GLCF-MODIS, 토양: FAO-Soil map, 강우: APHRODITE 등)을 이용하였으며 warming-up 및 매개변수 보정 후 2003~2007년 일유량 모의를 수행하였다. LSTM을 이용한 유출모의의 경우, 딥러닝 오픈소스 라이브러리인 TensorFlow를 활용하여 Kratie 지점기준 메콩강 상류 10개 수위관측소의 두 기간(2000~2002, 2008~2014) 일수위 정보만을 이용하여 심층신경망을 학습하고, SWAT 모형과 마찬가지로 2003~2007년을 대상으로 Kratie 지점에 대한 일수위 모의 후 수위-유량관계곡선식을 이용하여 유출량으로 환산하였다. 두 모형의 모의성능 비교 검토를 위하여 모의기간에 대해 NSE (Nash-Sutcliffe Efficiency)을 산정한 결과, SWAT은 0.9, LSTM은 보다 높은 0.99의 정확도를 나타내는 것으로 분석되었다. 메콩강과 같은 대유역의 특정 지점에 대한 수문시계열 자료의 모의를 위해서는 다양한 입력자료를 요구하는 물리적 수문모형 대신 선행 시계열자료의 변동성을 기억 학습하여 이를 예측에 반영하는 LSTM 기법 등 데이터기반의 심층신경망 모형의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.881-890
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• 2006

SWAT 모형을 이용하여 대전 3대 하천 유역의 수문 분석 및 도시화에 따른 영향을 평가하였다. 물수지 분석결과에 의하면, 전체적으로 총 유출량 중 지하수 유출량이 44%정도, 중간 유출량이 6% 그리고 지표유출량이 50%이다. 도시화 영향 분석 결과 전체적으로 1975년에서 2000년까지 갑천유역의 약 5%가량의 도시화는 총 유출량의 변화에 있어서는 현저한 차이를 보이지 않았으나, 도시화 율이 32%정도 증가한 소유역의 경우 유출 성분 분석에서 첨두 유량의 경우 $25{\sim}66%$의 증가를 보였고, 지하수 유출량의 경우 $68{\sim}73%$의 감소를 확인 할 수 있었다. 그리고 도시화의 영향으로 토양수분량은 건기를 제외한 모든 시기동안 감소한 반면 침투량은 모든 시기동안 감소하였다. 도시화의 영향은 강우량이 적고, 증발량이 많은 갈수년에 더 크게 나타났다. 이 결과로부터 도시화의 영향으로 풍수기 동안의 홍수피해 폰가 및 갈수기 동안의 하천의 건천화 문제를 유추 할 수 있을 것이다. 결론적으로 본 연구에서 수행한 수문분석 및 도시화 영향분석 결과는 향후 대천 3대 하천의 생태하천복원을 위한 물순환 정상화 대책마련 및 하천의 유량확보방안 마련을 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.169-177
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• 2011

기후변화가 우리나라의 논 관개요구량에 미치는 영향을 분석하였다. 기상연구소의 SRES A2 시나리오에 대한 고해상도 ($27{\times}27\;km$) 기후 자료와 기준년도 (1971~2000)의 관측 기상자료를 이용하였다. 기상연구소가 전지구모형 ECHO-G 예측자료를 MM5 모형으로 역학적으로 상세화한 결과를 이용하였다. 논 관개요구량의 공간적인 변화를 분석하기 위하여 GIS 기법을 이용하였다. 연구결과는 벼 생육기간의 평균기온은 기준년도에 비해 $1.5^{\circ}C$ (2020s), $3.3^{\circ}C$ (2050s) 및 $5.3^{\circ}C$ (2080s) 상승할 것으로 예측되었다. 벼 생육기간의 강우량은 0.1% (2020s), 4.9% (2050s) 및 19.3% (2080s) 증가할 것으로 예측되었다. 영농 형태와 논 면적이 변하지 않는다고 가정하면 우리나라 논의 총 관개용수량은 2.8% (2020s), 4.9% (2050s) 및 4.5% (2080s) 증가할 것으로 예측되었다. 본 연구의 결과는 총 관개용수량이 다소 감소할 것으로 예측한 다른 연구결과와는 상반된 결과를 나타내었으며, 그 주원인은 사용된 GCM에 따른 기후 예측치의 차이에서 온 것으로 판단된다. 관개용수량의 시공간적 변동성이 큰 것으로 나타났으며 이는 앞으로 관개계획과 물 관리에서 고려되어야 할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제22권4호
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• pp.312-320
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• 2020

도시 환경문제 및 개발사업 환경영향 저감을 위하여 자연적 물 순환 기능을 가진 다양한 LID가 적용되고 있다. 그러나 LID 시설의 과도한 침투와 증발산은 LID 내부 토양을 건조화시켜 식물과 미생물 활동성을 떨어뜨리고 환경저감 능력을 감소시킨다. 본 연구는 LID 시설의 관리 방안을 도출하기 위하여 복합적인 센서를 적용한 실시간 측정 시스템을 개발하고자 하였다. 측정 가능한 센서와 사물인터넷(IoT) 적용 실험은 아크릴 상자에 형상화한 인공습지에서 수행되었다. 적용되는 센서는 분산형으로 설치되는 LID를 고려하여 저비용으로 구축하고자 하였으며 비교적 저렴하면서 상용화되어있는 아두이노와 라즈베리 파이를 기반으로 하였다. 그리고 LID 시설의 현재 상태와 유지관리 및 이상기후 시 영향을 분석하기 위해 복합적인 센서 측정 개발에 목표를 두었다. 센서는 풍향·풍속, 강우량, 이산화탄소, 미세먼지, 온도·습도, 산성도, 위치 정보 등을 실시간으로 측정하도록 하였다. 또한 측정된 데이터의 수집, 전송 및 결과 확인을 위하여 데이터 수집 장치, 저장 서버 프로그램 및 PC와 모바일 활용 결과 확인 프로그램을 개발하였다. 각 센서를 통해 얻은 측정값들은 Wifi 모듈을 통해 관리 서버로 전달되고 실시간으로 데이터베이스 서버에 저장된다. 본 연구에서 수행한 4개월간의 측정 결과를 분석한 결과 LID 시설에 ICT 기술 적용의 안정성과 적용 가능성을 확인하였다. 실시간으로 측정된 값은 LID 시설의 기능 평가 및 유지관리 방안 도출을 위한 빅데이터 활용이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국농림기상학회지
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• 제1권1호
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• pp.12-19
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• 1999

생육기간중 여러 지점의 일별 기상자료에 의해 작물모형을 구동시킴으로써 벼 생육상황의 지역변이를 용이하게 감시할 수 있는 농업기상학적 작황진단기법을 경기도내 168개 읍면에 적용하였다. 기상, 토양, 재배관리 및 품종정보를 각 읍면별로 미리 준비하였다. 모형은 조생종 및 중생종 벼 특성을 갖도록 조정된 CERES-rice로서 예비실험 결과 출수기와 생리적 성숙기 예측은 적절한 것으로 나타났고, 수량은 약간 과다추정이었다. 1997년 기상자료를 이용하여 경기도 내 각 읍면별 정조수량을 추정한 다음 재배면적 가중평균을 구해 이를 시군별로 통합하여 농림부 쌀 생산량 조사자료와 비교하였다. 생육모의에 의한 시군별 단위면적당 수량 추정값의 RMSE는 1035.9였다. 최근 9년간 평균수량에 대한 1997년의 상대수량을 계산한 결과 농림부 자료에 의해 수량증가로 판정된 26개 시군 가운데 22개에서 동일한 경향을 얻었다.

• 한국산림과학회지
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• 제88권3호
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• pp.364-373
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• 1999

이 연구는 전나무림과 잣나무림에서 산림시업(山林施業)(간벌 및 가지치기)이 토양(土壤)의 물리성(物理性) 및 수질변화(水質變化) 등에 미치는 영향(影響)을 파악함으로써 산림시업(山林施業)에 따른 산림(山林)의 수질정화기능(水質淨化機能)을 평가(評價)하기 위한 기초자료(基礎資料)를 제공(提供)하기 위하여 실시하였다. 1996년 3월부터 5월까지 산림시업을 한 광릉시험림 31, 33임반내 전나무림과 잣나무림 유역에서 1998년 3월 1일부터 1998년 8월 4일까지 임분특성(林分特性), 토양(土壤)의 물리적(物理的) 특성(特性), 그리고 강우(降雨), 임내우(林內雨)(수관통과우(樹冠通過雨), 수간류(樹幹流)), 토양수(土壤水), 계류수(溪流水)의 수질동태(水質動態)를 분석(分析)하였다. 산림시험 후 약 2년 6개월이 경과된 1998년 9월 현재, 전나무림과 잣나무림에서 임목의 평균수고(平均樹高), 평균흉고직경(平均胸高直徑)은 시업구가 비시업구 보다 각각 1.8m, 0.6m, 4.7cm, 1.4cm 더 성장하였으며, 시업구는 비시업구 보다 A층 토양에서의 조공극율(粗孔隙率), 총공극율(總孔隙率)은 증가하였으나, 토양(土壤)의 가비중(假比重)은 감소하여 전나무림과 잣나무림에서는 산림시업(山林施業)에 따라 산림토양(山林土壤)의 강수침투구조(降水浸透構造)는 개선(改善)되는 것으로 나타났다. 또한, 전나무림과 잣나무림에서 산림시업(山林施業)으로 임우내(林內雨) 및 토양수(土壤水)의 완충효과(緩衝效果)가 증대(增大)되는 것으로 분석(分析)되었다.

• 한국산림과학회지
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• 제85권2호
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• pp.210-224
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• 1996

SLODSVAT 모델은 (1)식생의 환경 조건과 생태 생리학적 특징에 의해 결정된 두개 수관층에서의 복사, 수분증발, 열, 이산화탄소 및 바람(momentum) 등의 이동과, (2)식물의 뿌리, 줄기, 잎으로 이어지는 수분의 흡수와 저장 및, (3)수관에 의한 강우의 차단, 그리고 토양에 의한 강우의 저장과 유하 등을 Simulation한 상호관련된 몇 개의 하위 모델들로 구성되어 있다. 본 연구에서는 독일 중부에 위치한 Solling지방의 독일가문비림(Picea abies L Karst)을 대상으로 기후 관측 결과와 모델링에 의한 결과를 서로 비교해 본 바, SLODSVAT는 서로 다른 환경 조건하에서 수분증발과 열 흐름의 계절적 변화 뿐만 아니라 일변화도 자연적 과정에 맞게 적절히 설명할 수 있음을 알 수 있었고, 또한 대기, 임관 및 토양 구조에 대한 기상학적, 식물학적, 수문학적 자료들이 유능하다면 독일가문비림 생태계에 대한 증산과 증발산의 비를 평가하고 예측함이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권6호
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• pp.463-477
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• 2015

최근 빈번하게 발생하는 이상기후 현상은 수자원관리에 많은 어려움을 주고 있으며 예상치 못한 기상관련 재난피해를 야기하고 있다. 특히, 기후변화에 의해 점차 태풍의 세력이 강력해짐에 따라 태풍은 위험기상으로 인지된다. 본 연구의 주요목적은 태풍으로 인하여 발생하는 강우특성 및 종관기후학적 분석을 수행하는 것으로 일본 지역특별기상센터(Regional Specialized Meteorological Center Tokyo Typhoon Center, RSMC)에서 제공하는 1973년부터 2012년의 6시간 간격 최적경로(best track) 자료를 사용하여 우리나라에 상륙한 태풍사상만을 대상으로 태풍의 상륙 지속시간(내습시간)을 총 4개의 시간구간으로 구분하여 각 내습유형에 따른 강우특성 및 종관기후학적 분석을 수행하였다. 본 연구를 통한 결과는 태풍의 진로 및 이동속도를 예측 가능한 현 시점에서, 우리나라 태풍내습시 내습유형에 따른 홍수방어 및 사전대피와 같은 재해관리 측면에서 매우 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다. 향후 연구로서 본 연구를 통해서 확인된 기상학적 패턴을 활용하여 단기 태풍강수량 모의기법 개발이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제22권6호
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• pp.74-84
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• 2017

Soil erosion is often extreme in Korea due to high rainfall intensities and steep slopes, and climate change has also increased the risk of erosion. Despite its significane, erosion-induced soil organic carbon (SOC) emission and water resource loss are not well understood, along with the lack of an integrated surface soil erosion protection policy. Therefore, to design adequate protection policies, land users, scientists, engineers and decision makers need proper information about surface soil and watershed properties related to greenhouse gas emission potential and water conservation capability, respectively. Assuming the total soil erosion of $346Tg\;yr^{-1}$, soil organic matter (SOM) content of 2% (58% of SOM is SOC), and mineralization rate of 20% of the displaced carbon, erosion-induced carbon emission could reach $800Gg\;C\;yr^{-1}$. Also the available water capacity of the soil was estimated to be 15.8 billion tons, which was 14 times higher than the yearly water supply demand in Seoul, Korea. Therefore, in order to prevent of soil erosion, this study proposes a three-stage plan for surface soil erosion prevention: 1) classification of soil erosion risk and scoring of surface soil quality, 2) selection of priority areas for conservation and best management practices (BMP), and 3) application of BMP and post management.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.49-60
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• 2018

다변량 지역빈도해석은 기존에 사용되어온 다변량 빈도해석과 지역빈도해석의 장점을 가지고 있는 방법으로 다양한 변수를 고려함으로써 수문현상에 대하여 많은 정보를 얻을 수 있다. 현재까지는 우리나라의 수문자료를 이용하여 다변량 지역빈도해석이 시도된 적이 없어 국내의 수문자료를 대상으로 다변량 지역빈도해석의 적용성을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 다변량 지역빈도해석의 수문학적 동질지역을 설정하는 단계에 집중하여 이변량 수문자료인 연최대 강우량-지속기간 자료에 대하여 수문학적 동질지역을 설정하였다. 이변량 지역빈도해석에서 사용되는 지역구분방법의 한국의 연최대 강우량-지속기간 자료에 대한 적용성을 평가하였고 그 특성을 분석하였다. 기상청 71개 지점에 대하여 분석을 실시하였다. 군집해석방법으로는 K-medoid 방법을 적용하였고, 불일치 척도와 이질성 척도를 이용하여 지역구분이 적절히 되었는지를 판정하였다. 군집해석 결과 한국은 총 5개의 지역으로 나누어지며, 두 지역을 제외하고는 지역 내 모든 지점의 불일치 척도가 기준치 이하인 것으로 나타났다. 자료연수가 짧은 지점에서 불일치 척도가 높게 나오는 것을 확인하였다. 구분된 모든 지역은 지역 내 지점들의 자료들이 동질한 것으로 나타났고 각 지점간의 상관성이 매우 높은 것으로 나타났다.