• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.36 no.3 s.104
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• pp.242-256
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• 2003

This study aimed to determine the relationship between rainfall-discharge patterns and maior aquatic environmental factors in a river-type reservoir. Specifically, daily monitoring was conducted in Paltang Reservoir from January 1999 to December 2001. Observation of the daily changes of the environment factors showed that natural meteorological factors and hydrological factors causing the change of water discharge had a major effect on the aquatic environment. Rainfall was the main source of hydrological changes, with its frequency a possible direct variable governing the range of discharge changes. Rainfall was weak in November${\sim}$May and heavy in June${\sim}$October (heavist in summer). The range of water discharge was greatest during summer (July to September) and lowest during winter (January to February). A principal component analysis (PCA) showed that aquatic environmental factors could be classified into three different types in the pattern of annual variation. First, type I included water temperature, turbidity, water color and organic matter (COD), which increased with increasing water discharge. Second, type ll consisted of DO and pH, which decreased with increasing water discharge. Third, type III included conductivity, alkalinity and chloride ion, which showed middle values with increasing water discharge. Monthly variation of aquatic environments explained by the first two dimensions of the PCA suggests that aquatic environments of Paltang Reservoir may have annual cycle typical of river-type reservoirs depending on hydrological factor such as water discharge.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1094-1097
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• 2007

낙동강 유역의 가용한 최장기 수량 및 수질자료를 획득하여 자료의 적합성 및 QC과정을 통하여 분석 가능한 자료를 생산하고 자료의 분석에 적합한 통계기법을 선정 각 변수의 변동특성과 변동 상관성을 정밀 분석하였다. 본 연구에서는 낙동강 수질자료의 변동특성을 분석하고 수질개선 필요성을 파악하기 위하여 Mann-Kendall 검정을 사용하여 수질변화의 경향성을 분석하였다. 낙동강 수계의 수질변화 특성을 분석하기 위하여 수온$(^{\circ}C)$, $DO(mg/{\ell}),\;BOD(mg/{\ell}),\;COD(mg/{\ell}),\;SS(mg/{\ell}),\;TN(mg/{\ell}),\;TP(mg/{\ell})$ 이상 7가지의 가용자료를 선택하였다. 수질자료는 환경부에서 운영하는 물 환경 정보 시스템의 수질측정망 자료인 월 단위 자료를 대상으로 Mann-Kendall 검정을 수행하였다. 분석에 사용된 자료 기간은 강우량자료와 유출량자료의 동기간인 1989년${\sim}$2000년까지이다. BOD의 변화를 살펴보면 전반적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 가장 큰 감소 경향을 보인 지점은 금호강6 지점으로 $-39.1mg/{\ell}/20yr$로 나타났다. 증가지점으로는 안동과, 구미, 달성, 반변천 등이고 증가량은 약 $1.1mg/{\ell}{\sim}0.03mg/{\ell}/20yr$ 정도이다. COD의 변화를 살펴보면 대부분 지점에서 증가하는 것을 알 수 있다. 감소하는 지역은 고령과 현동, 대암, 금호강3${\sim}$6등이다. 특이사항은 금호강6의 감소분이 $-30.2mg/{\ell}$로 타 지점에 비해 상당히 크다는 것이다. DO의 경우는 증가지점과 감소지점의 수가 비슷하였고 주로 상류쪽이 감소하고 하류로 오면서 증가함을 알 수 있다. DO 또한 금호강6 지점이 가장 큰 폭으로 증가하고 있는 것을 볼 수 있다. pH는 함양위천과 덕천강1을 제외한 모든 지역이 증가 하였다. SS 또한 금호강5, 6, 거창 위천2를 제외한 모든 지역에서 증가하였다. SS항목도 금호강6 지점이 가장 큰 폭으로 감소하였다. 샘플지점(금호강6)의 BOD/COD/DO/pH/SS/TEMP/TN/TP 시계열을 통해 자료분석기간 동안 수처리시설 등의 확장으로 인한 금호강유역의 급격한 수질개선을 알 수 있다.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.21 no.4
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• pp.305-312
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• 2011

Because groundwater recharge shows spatial-temporal variability due to climatic conditions, it is necessary to investigate land use and hydrogeological heterogeneity, and estimate the spatial variability in the daily recharge rate based on an integrated surface-groundwater model. The integrated SWAT-MODFLOW model was applied to compute physically based daily groundwater recharge in the Jincheon region. The temporal variations in estimated recharge were calibrated using the observed groundwater head at several National Groundwater Monitoring Stations and at automatic groundwater-monitoring sites constructed during the Basic Groundwater Investigation Project (2009-2010). For the whole Mihocheon watershed, including the Jincheon region, the average groundwater recharge rate is estimated to be 20.8% of the total rainfall amount, which is in good agreement with the analytically estimated recharge rate. The proposed methodology will be a useful tool in the management of groundwater in Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1555-1559
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• 2010

본 연구는 미래 물 관리를 위한 기후변화 대응방안 도출 연구의 사전연구로서 금강유역의 과거 기상 수문요소의 특성변화 분석을 수행하였다. 기상자료로 금강유역 기상관측소 8개소의 37개년(1973~2009)의 기온, 강수량, 상대습도 자료를 수집하였다. 하천수위자료는 수위자료와 수위-유량관계곡선의 신뢰성 문제, 이후 수행될 장기유출분석을 고려하여 최종적으로 공주, 규암 수위관측소의 36개년(1973~2008)의 자료를 이용하였고, 지하수위자료는 강우관측소와 근접하게 위치해 있으면서 과거 자료를 최대한 많이 보유하고 있는 6개 관측소의 10개년(1999~2008)의 자료를 이용하였다. 수집된 자료의 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 산출하여 연 계절별로 수문기상인자의 경년변화를 파악한 결과 기상인자 중 강수량의 변동성이 가장 크게 나타나 경년별 변화가 큰 것으로 분석되었고 하천수위보다는 지하수위가 경년별 변동이 적은 것으로 분석되었다. 수문학적 지속성 분석을 위해 Run 검정, Turning Point 검정, Anderson Exact검정을 이용하여 시계열자료에 주기성이 있는지 분석한 결과 기온과 강수는 무작위성, 상대습도, 하천수위는 지속성을 가지는 인자로 분석되었고 지하수위는 관측소별, 기간별로 무작위성과 지속성이 혼재되어 있는 것으로 나타났다. 마지막으로 경향성 분석을 위해 단순 선형 회귀분석과 Mann-Kendall 검정을 이용하였다. 그 결과 기온은 연 계절 모두 증가경향이 나타났고, 강수량은 여름에만 증가경향이 나타났으며, 상대습도는 뚜렷한 감소경향을 보였다. 또한 하천수위는 감소경향이 나타났으며 지하수위는 유의수준 범위에서 경향성은 보이지 않았다. 본 연구의 결과는 기후변화로 인해 발생될 수 있는 수자원의 영향을 평가하고 미래 물 관리 적응기술 개발 및 계획 수립을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.520-520
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• 2023

제주도 동부 중산간 지역은 화산암으로 구성된 지하지질로 인해 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡하여 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모델 등을 활용한 지하수위의 예측이 어렵다. ANN에 적용되는 활성화함수에 따라 지하수의 예측성능은 달라질 수 있으므로 활성화함수의 비교분석 후 적절한 활성화함수의 사용이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 5개 활성화함수(sigmoid, hyperbolic tangent(tanh), Rectified Linear Unit(ReLU), Leaky Rectified Linear Unit(Leaky ReLU), Exponential Linear Unit(ELU))를 제주도 동부 중산간지역에 위치한 2개 지하수 관정에 대해 비교분석하여 최적 활성화함수 도출을 목표로 한다. 또한 최적 활성화함수를 활용한 ANN의 적용성을 평가하기 위해 최근 널리 사용되고 있는 순환신경망 모델인 Long Short-Term Memory(LSTM) 모델과 비교분석 하였다. 그 결과, 2개 관정 중 지하수위 변동폭이 상대적으로 큰 관정은 ELU 함수, 상대적으로 작은 관정은 Leaky ReLU 함수가 지하수위 예측에 적절하였다. 예측성능이 가장 낮은 활성화함수는 sigmoid 함수로 나타나 첨두 및 최저 지하수위 예측 시 사용을 지양해야 할 것으로 판단된다. 도출된 최적 활성화함수를 사용한 ANN-ELU 모델 및 ANN-Leaky ReLU 모델을 LSTM 모델과 비교분석한 결과 대등한 지하수위 예측성능을 나타내었다. 이것은 feed-forward 방식인 ANN 모델을 사용하더라도 적절한 활성화함수를 사용하면 최신 순환신경망과 대등한 결과를 도출하여 활용 가능성이 충분히 있다는 것을 의미한다. 마지막으로 LSTM 모델은 가장 적절한 예측성능을 나타내어 다양한 인공지능 모델의 예측성능 비교를 위한 기준이 되는 참고모델로 활용 가능하다. 본 연구에서 제시한 방법은 지하수위 예측과 더불어 하천수위 예측 등 다양한 시계열예측 및 분석연구에 유용하게 사용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.198-198
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• 2020

기후 내적 변동성(Climate Internal Variability, CIV)은 기후를 이해하는 데 중요한 역할을 하며 기후예측에 있어 주요 불확실성 원인들 중 하나이다. 본 연구는 다양한 이산화탄소 배출 시나리오에 대해 CIV와 기후학적 평균(Climatological Mean, CM)을 추정하는 것을 목표로 한다. 확률론적 날씨생성기(Stochastic Weather Generator)를 이용하여 국내 40개 기상 관측소에 대해, 30년에 해당하는 시단위 시계열 100개 앙상블을 생성하였다. CIV는 Detrend 방법과 Differenced 방법을 이용하여 추정되었으며, noise 계산값과 비교하였다. 그 결과, CIV 값과 noise 값들 사이의 correlation이 매우 높았으며, 제시된 방법론이 신뢰할 수 있음을 검증하였다. 국내 40개 지역에 적용하여 계산된 CIV와 CM의 주요 결과는 다음과 같다. (1) 국내의 대부분의 지역에 있어 평균적으로 CM과 CIV는 미래에 증가할 것이며, 그 증가 정도는 RCP 8.5의 경우와 먼 미래END(2071-2100년) 기간에서 더 커질 것이다; (2) CM과 CIV의 미래 변화의 특성은 강수의 특성 지수에 따라 다르다. 강수량의 양을 나타내는 3개의 지수(총 강수량, totPr, 일 최대 강수량, maxDa 및 시간당 최대 강수량, maxHr)와 강수량의 발생일수를 나타내는 지수(무강우 일수, nonPr)의 특성은 크게 다르다. (3) CIV와 CM의 변화 요인들 사이의 관계를 조사하면 maxDa와 maxHr에 대해서는 그들 사이에 높은 상관관계가 있지만 다른 지수에는 그렇지 않다. (4) 국내에서 CIV 값이 공간적으로 변동성이 큰 경우는 계절적으로 여름이며, 이는 totPr 및 maxDa에서만 유효하다. 시단위 시계열 앙상블을 생성하여 추정된 기후내적변동성 정보는 기후 변화의 영향을 평가하고 적절한 적응 및 대응 전략을 개발하는 데 도움이 될 것이다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.2B
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• pp.191-198
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• 2010

Assessing seasonality of precipitation is necessarily required to establish future plans and policies for water resources management. In this regard, a main objective of the study is to introduce an effective approach for assessing the seasonality of the precipitation and evaluate the seasonality through the proposed one. We have used circular statistics to characterize the seasonality on the precipitation in Korea. The circular statistics allow us to effectively assess changes in timing of the seasonality in detail. It was found that peak time on monthly rainfall occurred between end of June and early July in southern coastal area while the timing was delayed in northern part of Korea because of monsoon moving in from south to north. In case of annual daily peak precipitation, spatio-temporal variation of the peak time was increased. It is mainly because of geophysical effects, frequency and paths of typhoons. Finally, temporal variations on the timing of the peak seasons were evaluated through circular statistics by 30-year moving average data. The peak season in the Northen part of Korea (e.g. Seoul and Gangrung) has been moved back from early July to end of July while the peak season has been moved up from middle of July to early July in the Southern part of Korea (e.g. Busan and Mokpo). It seems that changes in seasonality are mostly modulated by variability in the east-asia monsoon system.

• Journal of the Korean association of regional geographers
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• v.11 no.1
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• pp.101-113
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• 2005

The seasonal variation and frequency of precipitation phenomenon of the Honam region in summer show strong local weather phenomena because of its topographical and geographical factors in southwestern area of Korea. The propose of this treatise is to induce variation patterns over a period 10 days of summer precipitation(that is one of the important elements of the precipitation characteristics), clarify the variations of their space scales, and study the subdivision of precipitation regions in Honam according to the combinations of precipitation amounts and variation pattern over a period of a 10 days of summer precipitation, using the mean values during the years 1994$\sim$2003 at 79 stations(the surface synoptic stations 16 AWS 63) of Honam region. The classified precipitation of a period of 10 days summer precipitation, and the principal component vector and the amplitude coefficient by the principal component analysis were used for this study. The characteristics of variation pattern over a period of 10 days of summer precipitation can be chiefly divided into four categories and the accumulated contributory rate of these is 78.0%. And the change patterns of summer precipitation during a period of 10 days in honam region are classified into 11 types from A to K And regional divisions of summer precipitation in Honam region can be classified into 18 types.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.71-71
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• 2011

지난 세기동안 지구 평균 기온이 상승함에 따라 대기 중에 차지하는 수증기 함유량 또한 증가 추이를(7%/$^{\circ}C$) 보이고 있으며, 이는 전 세계적으로 수문 순환 패턴의 변화를 초래한다(IPCC, 2007). 그 중에서도 강수 특성의 변화는 궁극적으로 유출량의 변화를 초래하며, 이는 수자원 총량의 변화로 이어지게 된다. 특히, 여름철에 대부분의 강수 현상이 집중되는 우리나라의 경우 육지의 70% 정도가 산악 지형으로 이루어진 복잡한 지리적 영향으로 집중호우 시 홍수가 일시에 유출되어 이에 따른 인적 물적 피해가 해마다 되풀이 되고 있다. 수자원은 인간 생활과 밀접한 관계에 있기 때문에 이러한 극심한 기후변화에 의한 피해를 최소화하기 위해 수계단위의 효율적인 물관리가 필수적이다. 따라서 한반도 내 주요 강(한강, 금강, 영산강, 섬진강, 낙동강)을 중심으로 수계별 강수량 및 유출량의 장기 특성 변화를 살펴보고자 한다. 장기간의 자료를 보유하고 있는 기상청 산하 27개 지점의 시간 강수량 자료 및 국가 수자원관리 종합정보시스템에서 제공하는 장기유출 자료를 수집하여 수계 평균값을 산정하고, 각 수계별 강수량 및 유출량의 장기 추이 및 변동성, 상관도를 알아보고자 하였다. 최근 36년 동안(1973~2008년) 모든 수계에서 연총강수량이 증가하는 추이를 보였으며, 한강 수계에서 유의수준 5% 내에서 가장 높은 증가율(약 10 mm/yr)을, 섬진강 수계에서 가장 낮은 증가율(약 4 mm/yr)을 나타냈다. 여름철 집중호우(20 mm/hr 이상) 빈도 분석 결과, 모든 수계에서 호우 빈도의 증가 경향이 뚜렷함을 볼 수 있다. 특히, 최근 10년간(1999~2008) 호우빈도의 변화를 살펴보면 섬진강 수계의 경우 총 60번으로 가장 많았고 상대적으로 낙동강 수계에서 35번으로 가장 적었다. 여름철 무강수일수(강수량이 0.1 mm 미만인 일수)의 경우 모든 수계에서 거의 완만한 감소추세를 보임을 확인할 수 있었다. 1970~2001년간 연총유출량의 경우 한강 및 금강 수계의 경우 증가하는 경향을 나타내는 반면 섬진강 수계의 경우 오히려 감소하며, 영산강 및 낙동강 수계에서는 뚜렷한 변화를 볼 수 없었다. 월별 유출량의 경우 모든 수계에서 7월, 8월, 9월에 집중되며, 한강 수계에서 8월, 그 외 수계에서는 7월에 가장 높은 값을 보였다. 향후 장기적인 관점에서 바라 본 강수량과 유출량의 관계에 관한 추가적인 연구를 통하여 신뢰성 있는 기후변화에 따른 수자원 영향 평가에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.5
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• pp.321-334
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• 2021

A fixed reflectivity-rainfall relationship approach, such as the Marshall-Palmer relationship, for an entire year and different seasons, can be problematic in cases where the relationship varies spatially and temporally throughout a region. From this perspective, this study explores the use of long-term radar reflectivity for South Korea to obtain a nationwide calibrated Z-R relationship and the associated uncertainties within a Bayesian inference framework. A calibrated spatially structured pattern in the parameters exists, particularly for the wet season and parameter for the dry season. A pronounced region of high values during the wet and dry seasons may be partially associated with storm movements in that season. Overall, the radar rainfall fields based on the proposed modeling procedure are similar to the observed rainfall fields. In contrast, the radar rainfall fields obtained from the existing Marshall-Palmer relationship show a systematic underestimation. In the event of high impact weather, it is expected that the value of national radar resources can be improved by establishing an active watershed-level hydrological analysis system.