• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.358-358
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• 2012

최근 기후변화의 영향에 따라 강수량과 증발산량이 변하는 경향을 보이고 있으며, 그에 따라 유출량도 변하고 있다. 따라서 기후변화가 수자원에 미치는 영향도 커지고 있으며, 댐 유역의 유출량 산정은 홍수나 용수의 확보측면에서 중요시 되고 있다. 탱크모형은 일본의 Sugawara가 1961년 처음 개발한 모형으로 유역을 오리피스 유출공을 가진 저류형 수조의 조합으로 가정하여 유량을 산정하는 유출모형으로 매개변수가 많고, 이들을 시행착오로 결정해야 하기 때문에 숙련된 경험이 요구되는 단점이 있으나 계산법이 명확하고 수문현상을 잘 재현한다는 장점이 있다. 탱크에는 강수량, 유출량, 그리고 증발량과 같은 입력 자료가 필요하며, 정확한 실제 증발산량 값을 알기는 어렵기 때문에 물수지를 이용해 증발산량을 계산하여 사용하고 있지만 유출량 미계측 지역에서는 사용이 어렵다. 그러므로 태양복사에너지, 온도, 바람, 기압, 습도와 같은 기상학적 인자에 따라서 잠재증발량을 산정하여 탱크 모형의 입력 자료로 사용한다면, 유출량자료가 없는 유역에서도 탱크모형을 사용하여 유출량을 산정할 수 있을 것으로 사료된다. 본 연구에서는 섬진강댐유역과 합천댐유역의 유출량 산정을 위해 잠재 증발산량 산정식(Penman, FAO P-M, Makkink, Preistley-Taylor, Hargreaves)을 적용하여 Tank 모형 매개변수들의 민감도분석을 수행하였다. 섬진강댐은 전북 임실군 강진면 옥정리와 정읍시 산내면 종성리 사이에 있으며, 유역면적은 $763km^2$, 댐 높이는 64m, 제방길이 344.2m 댐으로 매개변수 민감도 분석 적용기간은 1975년~1992년이다. 합천댐은 경상남도 합천군 대병면 회양리에 있는 댐으로 높이 96m, 길이 472m, 유역면적 $925km^2$의 다목적 댐이며, 매개변수 민감도 분석 적용기간은 1989년~1999년이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.62-62
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• 2020

기후변화에 따른 기온과 강수량 등 기상조건의 변화로 인하여 기상·자연재해뿐만 아니라 작물의 수확량 감소, 병해충 및 잡초 발생의 증가, 흙과 물의 부족, 재배 적지의 변화와 같은 농업인프라 또한 기후변화의 피해가 발생하고 있다. 농업수자원 측면에서, 농어촌용수는 자연적으로 내리는 강우를 직접 작물성장에 사용하기 때문에 기후변화에 특히 민감하다. 또한 기온의 변화는 농업용 저수지의 증발량 및 유입량의 변화를 일으키며 이러한 변화는 곧 저수위 및 저수량의 변화를 유발하여 농업·농촌 수자원 관리의 어려움으로 이어질 것으로 판단된다. 이에 따라, 기후변화에 따라 예상되는 대규모 자연재해를 대비하고 기후변화에 효율적으로 대처하기 위해서는 체계적이고 과학적인 기상·기후 정보의 활용이 중요하며 기후변화로 인한 농업 기상재해 최소화를 위해서는 다양한 기후변화 시나리오를 활용하여 미래 기상·기후의 변화에 대한 경향성 분석 및 예측을 통한 영향 평가가 필요하다. 본 연구는 전국 농어촌용수구역 517개 용수구역 중 접경·도시·도서지역을 제외한 511개 용수구역을 대상으로 증발산량 산정이 가능한 RCP 8.5 기후변화 시나리오 9개를 지역별로 상대적인 기후사상의 크기와 빈도 및 강도 정량적으로 평가할 수 있는 STARDEX 극한지수를 적용하여 시나리오의 미래 기상전망을 실시하였다. 기상전망 결과를 이용하여 Kendall-Tau 검정을 통해 시나리오의 순위를 적용하여 각 시나리오의 미래기후변화의 상대적인 정도를 평가하였고, 9개의 기후변화 시나리오를 DIROM(Daily Irrigation Reservoir Operation Model) 모형에 적용하여 기후변화 시나리오의 높은 불확실성을 고려한 미래 농어촌용수구역의 농어촌용수 필요수량 변화를 지역적으로 분석하고 미래 농어촌용수량의 최대·최소 변화 범위를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.153-153
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• 2015

최근 지구온난화와 같은 기후변화로 인한 기상이변으로 홍수, 태풍 등이 빈번히 발생하면서 지면서 그로 인한 피해도 점점 증가하고 있으며, 이러한 기상 이변으로 인한 피해를 최소화 하기 위하여 기후변화가 수문량에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중, 기후변화로 인한 강수현상의 변화를 분석하기 위한 방법 중 하나로 강수 현상이 주변 기후 요소의 분포에 영향을 받으며, 이를 바탕으로 강수현상에 영향을 미치는 기상인자를 통하여 강수를 분석하는 방법이 있다. 동으로는 태평양을 마주한 아시아 대륙 끝에 위치한 우리나라의 지형적 특성상, 강수 현상에 있어 대륙과 해양의 영향을 모두 받은 위치에 있다. 따라서 우리나라의 강수현상에 영향을 미치는 기상인자를 분석할 경우 대륙에서의 기상변화를 반영한 기상인자와 더불어 태평양에서의 기상변화를 반영한 모든 기상인자를 적용할 필요가 있다고 판단되어 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 우리나라 자료기간이 30년 이상인 주요 지점의 강수량 자료를 바탕으로 Empirical Mode Decomposition(EMD)을 이용하여 과거의 기후변화에 따른 강수량 변동성과 경향성에 대하여 분석하고, 이를 다양한 기상인자와의 지연상관관계를 분석함으로써, 기후변화에 따른 우리나라 강수량의 변동이 어느 요소에 민감한지를 판단해 보고, 상관관계가 높은 지연개월 수를 판단하여기상인자를 통한 강수량의 예측 가능성을 제시 하고자 한다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.49 no.4
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• pp.489-508
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• 2014

The purpose of this study is to clarify the spatio-temporal patterns of changes in seasonal extreme temperature events in the Republic of Korea based on daily maximum and minimum temperature data sets observed at 61 weather stations for the recent 40 year period (1973~2012). According to analysis of regional average data, in spring increases of warm days are most distinct, while in summer reductions of cool nights and increases of warm nights are most noticeable. The similar patterns to those in summer are observed in fall, while in winter reductions of cool days and nights are notable. Regardless of the magnitude of urbanization, changes in nighttime extreme temperature events prevail in transitional periods between seasons, while those in daytime extreme temperature events do so only in particular months. In contrast, cool days in spring and summer, warm days in summer and warm nights in winter do not show any statistically-significant changes at most of stations. The sensitivity of seasonal extreme temperature events to increases of seasonal average extreme temperature is greatest in the case of warm days ($+6.3days/^{\circ}C$) and cool nights ($-6.2days/^{\circ}C$) in spring, warm nights ($+10.4days/^{\circ}C$) and days ($+9.5days/^{\circ}C$) in summer, warm days ($+7.7days/^{\circ}C$) in fall, and cool nights ($-4.7/^{\circ}C$) in winter, respectively. These results indicate that changes in seasonal extreme temperature events and their sensitivity to changes in seasonal climate means under a warmer climate are occurring with seasonally and diurnally asymmetric magnitudes in Korea due to complex climate feedbacks.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.15 no.4
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• pp.264-272
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• 2013

Climate changes have caused not only changes in the frequency and intensity of extreme climate events, but also temperature and precipitation. The damages on agricultural production system will be increased by heavy rainfall and snow. In this study we assessed vulnerability of crop cultivation facility and animal husbandry facility by heavy rain in 232 agricultural districts. The climate data of 2000 years were used for vulnerability analysis on present status and the data derived from A1B scenario were used for the assessment in the years of 2020, 2050 and 2100, respectively. Vulnerability of local districts was evaluated by three indices such as climate exposure, sensitivity and adaptive capacity, and each index was determined from selected alternative variables. Collected data were normalized and then multiplied by weight value that was elicited in delphi investigation. Jeonla-do and Gangwon-do showed higher climate exposures than the other provinces. The higher sensitivity to abnormal weather was observed from the regions that have large-scale cultivation facility complex compared to the other regions and vulnerability to abnormal weather also was higher at these provinces. In the projected estimation based on the SRES A1B, the vulnerability of controlled agricultural facility in Korea totally increased, especially was dramatic between 2000's and 2020 year.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.47-51
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• 2010

본 연구의 목적은 기후변화에 따른 홍수 취약성 평가 방법을 제안하고 미래 기후시나리오를 이용하여 국내 5대강 유역에 대해 홍수취약지역을 시 공간적으로 평가하는 데에 있다. 이에 현 기후상태의 홍수 취약성을 평가하고자 유역의 지형, 인문 사회 정보를 수집하였으며, 관측 기상, 수문자료와 수문모형 모의로부터 유역평균강수량 및 유역별 유출량을 산정하였다. 이상의 자료를 토대로 홍수와 관련된 취약성 지표를 선정 및 산정하여 현재 기후상태(1971~2000년)에서의 홍수취약성을 평가하였다. 또한 기후변화 영향을 고려하기 위해 3개의 온실가스배출시나리오를 기반으로 생산된 13GCMs 별 미래 기후시나리오 자료를 수집하였으며, 3개의 유출모형에 적용, 다수의 유출시나리오를 생산하여 현재 기후상태(1971~2000년) 대비 미래 세기간 S1(2011~2040년), S2(2041~2070년), S3(2071~2100년)의 홍수 취약성을 평가하였다. 현재 기후상태에 따른 홍수취약지역을 평가한 결과 대체로 한강 중 하류지역과 영 섬강 하류 지역에서 높게 나타났으며, 낙동강 중 상류유역은 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 또한 기후변화시나리오를 적용할 경우 취약지역의 공간적인 분포는 기준기간과 유사했으나, 대부분의 유역에서 심도는 증가할 것으로 나타났다. 특히 낙동강 권역에서 가장 크게 변할 것으로 분석되었는데 이는 하천의 적응능력이 작아 상대적으로 기상 수문지표의 변화에 더욱 민감하게 반응하는 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.10
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• pp.851-864
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• 2010

We investigated the sensitivity of Korean streamflows to climate variation. Historical dam inflows and climate data for eight multi-purpose dam sites were collected and examined to determine key factors affecting streamflow change. The results show that annual streamflow primarily responds to change in precipitation rather than temperature. However, the combination of less precipitation and high temperature induces a more serious decrease in streamflow than does similar precipitation and with low temperature. This result indicates that Korean water resources could be more vulnerable to drought due to increasing temperature caused by global warming. To estimate spatial differences in climate sensitivity, we also calculated climate elasticity for 109 mid-size watersheds using streamflow simulated by the Precipitation Runoff Modeling System (PRMS). Climate elasticity ranges over 1.5~1.9, indicating that a +20% increase in annual precipitation leads to a +30~+38% increase in annual streamflow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.483-483
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• 2022

댐과 저수지의 운영 최적화를 위한 수문학적 예보는 현재 수동적인 댐 운영이 주를 이루면서 활용도가 높지 않다. 불확실한 기후변화나 기후재난 상황에서 우리 사회에 악영향을 최소화하기 위해 선제적으로 대응/대비할 수 있는 댐 운영 방안이 불가피하다. 강우량 예측 기술은 기후변화로 인해 제한적인 상황이다. 실례로, 2020년 8월에 섬진강의 댐이 극심한 집중 강우로 인해 무너지는 사태가 발생하였고 이로 인해 지역사회에 막대한 경제적 피해가 발생하였다. 선제적 댐 방류량 운영 기술은 또한 환경적인 변화로 인한 영향을 완화하기 위해 필요한 것이다. 제한적인 기상 예보 기술을 극복하고자 심화학습이나 강화학습 같은 인공지능 모델들의 활용성에 대한 연구가 시도되고 있다. 따라서 본 연구는 섬진강 댐의 시간당 수문 데이터를 이용하여 댐 운영을 위한 심화학습 모델을 개발하고 그 활용도를 평가하였다. 댐 운영을 위한 심화학습 모델로서 시계열 데이터 예측에 적합한 Long Sort Term Memory(LSTM)과 Gated Recurrent Unit(GRU) 알고리즘을 구축하고 댐 수위를 예측하였다. 분석 자료는 WAMIS에서 제공하는 2000년부터 2021년까지의 시간당 데이터를 사용하였다. 입력 데이터로서 시간당 유입량, 강우량과 방류량을, 출력 데이터로서 시간당 수위 자료를 각각 사용하였으며. 결정계수(R2 Score)를 통해 모델의 예측 성능을 평가하였다. 댐 수위 예측값 개선을 위해 하이퍼파라미터의 '최적값'이 존재하는 범위를 줄여나가는 하이퍼파라미터 최적화를 두 가지 방법으로 진행하였다. 첫 번째 방법은 수동적 탐색(Manual Search) 방법으로 Sequence Length를 24, 48, 72시간, Hidden Layer를 1, 3, 5개로 설정하여 하이퍼파라미터의 조합에 따른 LSTM와 GRU의 민감도를 평가하였다. 두 번째 방법은 Grid Search로 최적의 하이퍼파라미터를 찾았다. 이 두가지 방법에서는 같은 하이퍼파라미터 안에서 GRU가 LSTM에 비해 더 높은 예측 정확도를 보였고 Sequence Length가 높을수록 정확도가 높아지는 경향을 보였다. Manual Search 방법의 경우 R2가 최대 0.72의 정확도를 보였고 Grid Search 방법의 경우 R2가 0.79의 정확도를 보였다. 본 연구 결과는 가뭄과 홍수와 같은 물 재해에 사전 대응하고 기후변화에 적응할 수 있는 댐 운영 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 2010.04a
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• pp.101-102
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• 2010

규화목은 목본식물의 2차목부가 화석화된 것으로 화석화 과정에서 여러 종류의 무기물이 세포를 치환하거나 세포의 내강 또는 간극에 침투하여 고화된 것이다. 이 과정에서 목재의 해부학적 구조가 잘 보존되는 경우가 많고 이를 통해 목재의 수종을 비교적 정확히 동정할 수 있을 뿐만 아니라 과거 환경에 대한 정보를 얻을 수 있다. 목재는 유관속 형성층에 의해 매년 새롭게 형성되어 축적되며 형성된 조직은 성장하는 당해 기후변화를 반영하게 된다. 따라서 화석목재를 통해 과거 기후조건을 복원할 수 있는 정보를 얻을 수 있는 경우도 많다). 본 연구는 포항 분지의 신제3기 마이오세 장기층군에서 채집한 규화목의 조직과 나이테 분석을 통해 고환경을 해석한 것이다. 장기층군에서 채집한 15개의 규화목 표본 중 나이테가 잘 나타나는 5개 표본에서 나이테를 분석하고 그중 조직이 잘 보존된 1개의 표본에 대해 목재해부학적 연구를 수행하였다. 나무가 성장함에 따라 나타나는 나이테의 폭은 환경적 요인 등으로 매년 일정하지 않다. 이런 인접연륜간의 연륜변동성을 알아보기 위해 연륜연대학(Dendrochronology)에서 널리 사용되는 평균민감도 측정 방법을 사용하였다. 평균민감도는 연륜변동이 어느 정도있느냐를 알아보는 것으로 인접한 연륜들 사이의 차이를 측정하여 인접연륜간 연륜변동성을 나타낸다. 평균민감도 값이 크면 연륜폭 변동이 크다는 것을 의미하며 나무가 자라는 당시 환경인자의 변화량이 컸다고 해석할 수 있다. 조직이 잘 보존된 1개의 표본은 목재해부학적 특징상 느릅나무과(Ulmaceae) 느릅나무속(Ulmus)으로 동정되었다. 또한 5개 표본의 나이테를 분석한 결과 평균민감도는 0.34~0.41 범위를 나타내며 전체 평균은 0.37의 값을 갖는 것으로 나타났다. 이것은 규화목 생성 당시 환경이 온대기후를 지시하며, 물 공급이 매년 계절적인 제한을 받았거나 다양한 변화가 있어 계절적으로 강수량 변화가 있었음을 지시한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.463-463
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• 2011

농업은 다른 산업과 달리 원천적으로 기후 조건과 변화에 크게 좌우되는 분야로, 기후변화로 인한 영향에 가장 민감한 분야이다. 안정적이고 지속적인 농작물 생산을 위해서는 기후변화가 농업수자원에 미치는 영향에 대하여 정확히 파악하고, 이로 인해 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 연구가 필요하다. 즉 기온 상승, 강수량 및 강우강도 변화 및 일조시간의 변화 등의 기후변화에 따른 농업수자원에 미치는 영향에 대한 평가가 필요하다. 기후변화가 관개용수에 미치는 영향은 기온 상승과 강수량 증가로 크게 나누어 볼 수 있다. 기온상승은 증발산량 증가로 이어져 관개용수 증가의 원인이 된다. 강수량의 증가는 관개용수를 감소의 원인이 될 수 있지만, 계절별 강우 편차 및 강우 강도의 변화는 유효우량의 감소의 원인이 될 수 있다. 이는 관개기의 농업용수의 안정적 공급과 관리의 어려움이 예상되어 결과적으로 농업용수의 안정성을 위협받을 수도 있다. 즉, 전체 수자원에 큰 비중을 차지하고 있는 논벼의 순용수량에 있어서 기후변화가 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 또한 농업용수개발과 수자원의 효율적인 관리계획 수립을 위해서는 기후변화에 따른 농업용수 수요분석이 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 순용수량을 산정하고, 이를 빈도분석하여 논벼의 수요량 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 이를 위하여 먼저 CGCM3.1 (Coupled Global Climate Model Ver. 3.1) 및 LARS-WG (Long Ashton Research Station Weather Generator)를 이용하여 2011년부터 2100년까지의 A1B, A2 및 B1 시나리오별로 기상자료를 생성하였다. 이를 바탕으로 물수지 방법을 이용하여 논에서의 순용수량을 산정하고, 한발기준 10년빈도 순용수량을 산정하여 논벼의 수요량을 분석하였다. 연구 결과는 향후 기후변화로 인한 농업용수 변화를 파악하고 전망함으로써, 추후 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 대응 전략 및 농업수자원 정책의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.