• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.214-214
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• 2019

가뭄이 '심함' 단계 이상 도달 시에는 매주 수문분석을 수행하여 가뭄전망을 수행하여야 한다. 이를 위해서는 기상청의 강수량과 기온 등의 기상예측 자료가 필요하다. 현재 기상청에서는 3개월 기상전망으로 월단위 강수량과 평균기온을 매월 제공하고 있다. 1개월 전망에서 4주의 강수량합과 평균기온을 제공하고 있다. 하지만, 향후 4주간을 전망하는 1개월 전망에서는 1주단위의 강수량과 평균기온이 아닌, 4주간의 강수량합과 평균기온을 1주일 단위로 업데이트해 WINS에 제공하고 있다. 1주단위의 강수량과 평균기온을 취득하기 어려워, 평년 일단위 강수량과 평균기온 자료를 사용하여 4주간의 자료를 1주 단위로 분할하는 방법을 사용하였다. 주간단위 수문자료의 처리를 위해 국제표준기구(ISO)에서 제시하는 기준(ISO 8601)에 따랐다. ISO 8601은 월요일부터 일요일까지를 1주로 정의하며 현재 사용하고 있는 날짜체계와 1대1로 대응되도록 하였다. 예를 들면 1981년 2월 22일은 '1981-W07-7' 또는 '1981W077'로 표시한다. 표시된 형식은 1981년 7번째 주 일요일을 뜻한다. 이 기준에 따라 수문자료를 정리할 수 있도록 프로그램을 개발하였다. 주간 단위 잠재증발산량 계산은 월잠재증발산량 프로그램을 1주단위로 계산할 수 있도록 수정 및 보완하여 개발하였다. 수정 및 보완한 부분은 외기복사(外氣輻射)량 계산부분이다. 외기복사량은 지구가 태양을 1년 주기로 공전하므로 특정 위도에서 특정날짜에 따라 복사량이 달라지므로 주간단위의 월요일부터 일요일에 해당하는 날짜의 외기복사량을 각각 계산하고 이를 평균하여 주간단위 대푯값으로 사용하도록 하였다. 계산된 주간단위 외기복사량과 최고 최저기온을 입력하여 Hargreaves식에 의해 잠재증발산량을 계산한다. 융적설을 포함한 주단위 강우-유출 모형의 매개변수를 추정하기 위해 전국 24개 지점의 수문자료를 사용하였다. abcd 모형과 융적설모듈의 초기값 포함 11개 매개변수를 SCE-UA 전역최적화 알고리즘으로 추정하였다. 추정된 유역의 매개변수는 토양배수, 토양심도, 수문지질, 유역특성인자를 사용한 군집분석 결과에 의해 113개 중권역에 할당하였다. 개발된 주간단위 강우-유출 모형은 비교적 단기 가뭄전망을 위해 사용된다. 계산된 유량은 자연유량이며, 전국 취수장 수량, 하수처리장 방류수, 회귀수를 반영하여 지점별 유량을 계산하여 가뭄전망에 사용되고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.363-363
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• 2018

본 연구에서는 제주도 지역을 대상으로 현재의 용수공급 보장량을 기준으로 미래 인위적 자연적 요인에 따른 수요량의 변화를 고려하여 농업용수 과부족을 분석하였다. 인위적인 요인으로서 작물재배면적의 변화를 고려하였으며, 자연적인 요인으로서는 기후변화 영향을 고려하였다. 제주도의 유출특성과 지질특성, 물이용 특성 등을 고려하여 유역 물수지 기반의 순물소모량 개념을 활용하여 수요량을 추정하였으며, 농업용수 보장량(공급량)은 "제주특별자치도 농업용수 관리계획(2013-2022)"에서 제시하는 값을 적용하였다. 순물소모량 산정에 필요한 실제증발산량 및 잠재증발산량 등은 유역모형인 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 산정하였다. 인위적인 변화로서 2020년 작물재배면적 추정치를 적용하여 용수 과부족을 분석한 결과, 구좌읍과 성산읍 2개 지역에서 수요량이 보장량을 초과하는 것으로 나타났다. 참고로 기존의 필요수량 개념의 수요량을 적용했을 때에는 제주시 동지역, 구좌읍, 조천읍, 서귀포시 동지역, 성산읍, 표선면, 남원읍, 안덕면, 대정읍 등 9개 지역에서 용수가 부족할 것으로 분석된 바 있다. 미래 기후변화 영향을 고려하기 위하여 IPCC (International Panel on Climate Chnage) CMIP5(the fifth phase of the Coupled Model Intercomparison Project)에서 제시하는 대순환모델 중 9개 모형의 결과를 활용하여 미래(2010~2099년)의 수요량을 산정하고, 앞서 적용한 2020년 재배면적 추정치와 보장량을 기준으로 지역별, 시기별로 농업용수 과부족을 분석하였다. 기후변화 시나리오는 RCP 4.5와 RCP 8.5 결과를 적용하였다. 인위적인 영향에 대한 분석과 마찬가지로 구좌읍과 성산읍을 제외하고는 수요량 대비 보장량이 충분한 것으로 분석되었다. 시나리오에 따른 영향은 RCP 8.5 보다는 RCP 4.5 시나리오에서의 보장률이 상대적으로 높게 나타났으며, 2개 시나리오 모두 미래 후반기로 갈수록 수요량의 증가에 따라 보장률이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 다만, 이 분석은 재배면적의 변화가 없이 단순히 기상조건의 변화만을 적용한 전망으로서, 향후 실제 기상여건과 재배면적, 물이용, 용수공급체계, 물관리 정책방향 등의 변화에 따라 좌우될 수 있다.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.41 no.2
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• pp.37-43
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• 1999

This study was conducted to develop the simple and convenient irrigation control model which can maintain the appropriate rates of irrigation and drainage of nutrient solution according to the enviornmental conditions and growth stages in soilless culture of cucumber. In order to obtain fundamental data for development of the model, investigation of the actual state of soilless culture practices was carried out. Most irrigatioin systems of soillness culture were controlled by the time colock. Evapotranspiration of cucumber in soilness culture was investigated and correlations with environmental conditions were analyzed , and its estimating model was developed. In order to develop the irrigation system which can control the amount of nutrient solution applied according to seasons, weather conditions, and growth stages, a irrigation clock control was developed. Applicability of the model was tested by simulation. Drainage rates of nutrient solution controlled by conventional time clock, integrated solar radiation, and the developed model were 61% , 20%, and 32% , respectively in cucumber perlite culture.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.53 no.1
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• pp.47-55
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• 2011

기후변화는 피할 수 없으며 다음 세기에도 계속될 것이다. 이는 생태계와 토지와 물과 같은 자연자원의 이용에도 영향을 미칠 것이다. 연구 결과에 의하면 아프리카는 낮은 경제수준과 지역적 다양성으로 인하여 기후변화에 가장 취약한 지역 중의 하나이다. 짐바브웨는 한계농지가 황폐화가 되는 등 농업분야가 특히 기후변화에 취약하다. 본 논문에서는 짐바브웨의 주요 옥수수 재배지역에 대하여 기후변화가 옥수수의 필요수량에 미치는 영향을 공간적 및 시간적으로 분석하였다. 미래 기후예측은 HadCM3 전지구 모형 결과에 change factor를 곱하여 추정하였다. 배출가스 시나리오는 A2b 및 B2a를 선정하였고, 시간대는 2020s, 2050s 및 2080s 각각 30년간에 대하여 분석하였다. 기준작물 증발산량은 Penman-Monteith 공식으로, 순관개량은 CROPWAT 모형을 이용하여 구하였다. 순관개량의 공간적인 분석은 GIS를 이용하였다. 분석 결과 대상지역은 강우량이 감소하고 관개의 필요성이 크게 증가할 것으로 나타났다. 2080s의 필요수량은 기준년도 (1961-1990)에 비하여 93 내지 115 % 증가할 것으로 예측되었다. 이 증가는 기온의 증가와 강우량의 감소에 기인한다. 대상 지역에 대한 기후변화 대응 전략 수립과 영향 저감대책에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 하겠다.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.42 no.5
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• pp.348-354
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• 2009

We analyzed relationship soil distribution and climatic factors using temperature, precipitation and evapotranspiration maps in Jeju island. The whole area was divided into 5 groups - mesic high moisture region(group1), thermic high moisture region(group2), thermic balanced moisture region(group3), thermic short moisture region(group4), thermic very short moisture region(group5), by soil temperature and monthly moisture balances. By the sequence from group1 to group5, the occupation ratio of soils was increased in order of andisols, inceptisols, alfisols, ultisols in soil orders, and of black soils, very dark brown soils, dark brown soils in soil colors.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.306-306
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• 2022

2015년부터 2019년까지 우리나라에서는 평균 18,521 ha의 경작지에 가뭄피해가 발생하였다. 이 중 평균 11,260 ha는 밭으로 피해의 60% 이상이 밭에서 발생하는 것으로 나타났다. 밭 가뭄 피해는 2016년과 2018년에 크게 발생하였으며, 제주에서 가장 큰 피해가 발생하였다. 또한 강원도, 충청남도의 여러 지역에서 지속적인 피해가 나타났다. 농업 가뭄을 대응하기 위하여 저수지와 지하수 관정 등을 활용하고 있지만, 밭에 대한 구체적이고 체계적인 가뭄 대응 방안은 미비하다. 따라서 본 연구에서는 밭 가뭄에 대한 취약성을 지역별로 평가하고 이를 기반으로 우선 관리지역을 선정하는 방안을 검토하였다. 밭 가뭄 취약성 평가에는 위협 요인, 피해 요인, 해소 요인을 평가 기준을 설정하였다. 밭 가뭄에 대한 위협 요인은 토양 수분량의 정도로 제시할 수 있으며 본 연구에서는 1995년부터 2014년까지 20년간의 강수량, 증발산량 등의 기상 및 토양 자료를 활용하여 분석하였다. 피해 요인은 피해를 입는 밭이 대상으로 행정구역 단위로 평가를 수행함에 따라 행정구역별 밭 비율을 산정하여 활용하였다. 해소 요인은 가뭄 피해를 감소시킬 수 있는 활동을 반영하는 평가 기준으로서 본 연구에서는 저수지와 지하수관정 등 밭 가뭄 저감에 활용할 수 있는 요소를 반영하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.213-213
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• 2016

수문조사기기의 검정은 수문조사에 활용할 기기를 일관되고 표준화된 기준으로 검사하여 수문조사에 적합한 기기인지 확인하는 것이다. 이러한 검정은 국가수문자료의 신뢰도를 높이고 유지하는 기본적이고 중요한 업무이다. 검정대상기기는 강수량측정기기, 유속측정기기, 수위측정기기, 부유사측정기기, 토양수분측정기기, 증발산량측정기기로 총 6가지이며, 2009년부터 국토교통부 위탁사업으로 한국건설기술연구원(유량조사사업단)에서 수행하고 있다. 특히 유량조사사업단에서는 유속측정기기를 제외한 나머지 5개 수문조사기기에 대해 검정을 수행하고 있다. 연도별로 2009년부터 2015년까지 98대, 334대, 572대, 539대, 359대, 682대, 690대로 총 3,274대를 검정하였고, 관측기종별로 강수량 1,579대, 수위 1,589대 부유사 23대, 토양수분 33대, 증발산량 50대이다. 신청기관별로는 국토교통부(홍수통제소) 1,847대, 환경부(국립환경과학원) 4대, 한국건설기술연구원(유량조사사업단 포함) 81대, K-water 338대, 한국수력원자력(주) 91대, 일반업체 913대에 대한 검정을 실시하였다. 검정을 실시한 강수량측정기기 1,579대 중 보정없이 합격된 기기는 1,495대, 허용오차기준에 미달되어 보정 실시 후 합격한 기기는 76대이며, 불합격 처리된 기기는 8대이다. 수위측정기기는 합격이 1,586대, 기준에 미달되어 불합격된 기기가 2대로 나타났다. 강수량측정기기의 각 연도대비 통계분석 결과 보정률은 2009년 97대 중 8대(8.2%), 2010년 194대 중 3대(1.5%), 2011년 180대 중 24대(13.3%), 2012년 175대 중 17대(9.7%), 2013년 165대 중 15대(9.1%), 2014년 547대 중 8대(1.5%), 2015년 221대 중 9대(4.1%)로 다소 낮은 수치로 나타났다. 이처럼 보정률이 낮게 나타난 이유는 관할기관의 검정을 위한 유지관리 및 사업자의 사전검사 등을 통해 감소한 것으로 판단되며, 이와 같은 결과는 수문자료의 품질 및 신뢰도 향상으로 이어졌다. 그러나 여전히 선진국에 비해 수문조사기기 검정의 중요성에 대한 인프라 구축이 미흡한 실정이다. 수문조사기기 검정의 선진국이라 할 수 있는 미국의 경우 USGS에서 HIF(Hydrogical Istrumentation Facility)라는 별도 조직을 운영하여 관측기기의 렌탈, 수리, 교정 및 검정, 개발, 교육 등 이러한 작업을 일괄 수행하고 있고 조직 내 자체 시설로 수중펌프 시험소, 자연과 유사한 환경에서 테스트 하는 장소, 대형온도챔버 등을 갖추고 있으며, 이러한 시설을 이용하여 기기의 교정 및 검정, 연구 등을 현장과 비슷한 환경에서 다양한 실험을 통해 검정방법을 비교, 분석하는 것을 볼 수 있다. 현재 우리나라의 수문조사기기는 다양한 방법으로 현장에 설치되어 검정방법의 다양성이 요구된다. 향후 우리나라도 HIF와 같이 다양하고 선진화된 시설과 기술을 개선하고 다각적인 시험 과정을 통해 수준 높은 검정방법체계를 갖추려는 노력이 필요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.3
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• pp.287-299
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• 2013

The objective of this study is to derive and evaluate the drought threshold level based on hydro-meteorological data using historical drought events. After collecting the drought events during 1991 to 2009 year, the observed meteorological data and estimated hydrological component from LSM are used as input for the percentile analysis that is drought analysis data. The drought threshold level that precipitation and runoff of 3 month duration are less than 35%, soil moisture of 2 month duration is less than 35% and evapotranspiration of 3 month duration is more than 65% is derived using ROC analysis that are objective test method. ROC analysis with SPI (3) is performed to evaluate the applicability of threshold level in the domestic. As a result, it can be concluded that the derived drought threshold level show better performance to reflect the historical drought events than SPI (3) and it reasonably explain the spatial drought situation through the spatial analysis.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.305-305
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• 2023

수문조사기기 검정은 강수량, 수위, 유량 등과 같은 수문자료를 관측하는 수문조사기기가 대상지역의 수문상황을 정확하게 관측하는지를 검사하는 일련의 과정으로 「수자원의 조사 계획 및 관리에 관한 법률」 제12조에 법적 기반을 두고 있다. 검정 대상은 강수량, 수위, 유속, 유사량, 토양수분량, 증발산량, 증발량 측정기기 총 7종이며, 환경부장관으로부터 한강홍수통제소가 검정업무를 위임받고, 한국건설기술연구원과 한국수자원조사기술원이 위탁받아 운영중에 있다. 최근에는 증발산량, 토양수분량 및 유량 측정기기기 등이 첨단화되어 기존 검정 방식에 대한보완 및 신설에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 유량 측정시 기존에 사용하였던 회전식 유속계는 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 유량측정기기로 대체되어 활용률이 2013년 24%에서2021년 67%로 약 2.8배 급격히 증가하였다. 하지만 수문조사기기 검정 관련 고시 내 ADCP에 대한검사방법 및 허용오차 등의 규정이 부재하여 수문조사기기의 검정 공백이 발생하는 등의 문제가 존재하고 있다. 이에 본 연구에서는 ADCP 운영 및 기술 현황, 현행 법령, 국외 사례 등을 검토하여 ADCP 유량측정기기의 검사방법 및 허용오차에 대한 방안을 제시하고자 한다. ADCP 검사방법은 총 5단계로 외관검사, 자가진단 검사, 온도센서 검사, 수심측정 검사, 유량비교측정 검사에 따라 검정을 실시한다. 첫 번째 외관검사시에는 기기 외관과 센서 등 물리적 손상을 점검하고, 두 번째 자가진단 검사에서는 센서 변환 매트릭스 값, 수신부 센서 테스트, RAM/ROM 테스트, 통신 테스트 등에 관한 정상값 산출 여부를 확인한다. 세 번째 온도센서 검사에서는 검증용 온도센서를 이용한 값과 ADCP에 부착된 온도센서 값과 차이를 확인하고 ±2℃초과시 재검사 또는 적절한 조치를 취한 후 다음 단계의 검사를 진행한다. 네 번째 수심측정 검사에서는 수조 내 수심 측정을 확인하여 실제 수심과의 오차를 확인하고 ±1% 초과시 재검사 또는 적절한 조치 후 다음 검사를 실시한다. 유량비교 측정검사에서는 각 기기 간의 평균유량의 상대오차를 평가하는 것으로 ±5%미만에는 합격, ±5이상 ±10%미만에서는 재검사, ±10%이상에서는 공장수리를 권고하도록 하고, 1~5 단계의 검사를 통과한 기기를 대상으로 인증서를 발급하도록 한다. 유량비교 측정검사시에는 매년 ADCP를 사용하는 일반기업 및 공공기관 등이 모여 ADCP의 성능을 상호간 비교하는 'ADCP 기술협력 워크숍'을 확장하여 실시할 수 있다. 각 검사 단계의 허용오차는 USGS 또는 제조사 기준과 2022년 ADCP 기술협력 워크숍 성능검사 분석 결과를 토대로 하였다. 본 ADCP 검정 방안은 향후 ADCP 모델별로 단계별 시범 검토를 통해 세부사항에 대한 제시가 필요하며, 온도센서 검사, 수심측정 검사, 유량 비교측정검사에 대한 허용오차에 대한 타당성에대한 검증 및 검토가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.12
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• pp.1143-1157
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• 2020

In this study, a criteria for the SWAT model calibration method in SWAT-CUP which considers multi-site and multi-variable observations was presented. For its application, the SWAT model was simulated using long-term observed flow, soil moisture, and evapotranspiration data in Yongdam study watershed, investigating the hydrological runoff characteristics and water balance in the water cycle analysis. The model was calibrated with different parameter values for each sub-watershed in order to reflect the characteristics of multiple observations through one-by-one calibration, appropriate settings of model simulation run/iteration number (1,000 simulation runs in the first iteration and then 500 simulation runs for the following iterations), and executions of partial and all run in SWAT-CUP. The flow simulation results of watershed outlet point, ENS 0.85, R2 0.87, and PBIAS -7.6%, were compared with the analysis results (ENS 0.52, R2 0.54, and PBIAS -22.4%) applied in the other batch (i.e., non one-by-one) calibration approach and showed better performances of proposed method. From the simulation results of a total of 15 years, it was found that the total runoff (streamflow) and evapotranspiration rates from precipitation are 53 and 39%, and the ratio of surface runoff and baseflow (i.e., sum of lateral and return flow, and recharge deep aquifer) are 35 and 65%, respectively, in Yongdam watershed. In addition, the analytical amount of available water (i.e., water yield), including the total annual streamflow (daily average 21.8 m3/sec) is 6.96 billion m3 per year (about 540 to 900 mm for sub-watersheds).