• Journal of the Korean Society of Environmental Restoration Technology
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• v.25 no.6
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• pp.1-11
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• 2022

Recently, climate change has been regarded as a major cause of large-scale forest fires worldwide, and there is concern that more frequent and severe forest fires will occur due to the level of greenhouse gas emissions. In this study, the daily Keetch and Byram Drought Index (KBDI) of the Baekdudaegan in Chungcheong region including Sobaeksan, Songnisan, and Woraksan National Parks were calculated to assess effect of climate change on the forest fire potential- severity of annual maximum KBDI and frequency of high KBDI days. The present (2000~2019) and future KBDI(2021~2040, 2041~2060, 2081~2090) were calculated based on the meteorological observation and the ensemble regional climate model of the SSP1-2.6 and SSP5-8.5 scenarios with a spatial resolution of 1-km provided by Korea Meteorological Administration(KMA). Under the SSP5-8.5 scenario, 6.5℃ increase and 14% precipitation increase are expected at the end of the 21st century. The severity of maximum daily KBDI increases by 48% (+50mm), and the frequency of high KBDI days (> 100 KBDI) increases more than 100 days, which means the high potential for serious forest fires. The analysis results showed that Songnisan National Park has the highest potential for forest fire risk and will continue to be high in intensity and frequency in the future. It is expected that the forest vulnerability of the Baekdudaegan in the Chungcheong region will greatly increase and the difficulty in preventing and suppressing forest fires will increase as the abundance of combustible materials increases along with climate changes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.223-223
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• 2023

토양수분은 지표면과 지하 영역 사이에 존재하는 수분 및 열에너지의 분배를 제어하거나, 토양 영양분, 식물 성장 및 미생물 활동과 같은 다양한 환경 과정에 영향을 미치는 핵심 구성요소이다. 토양수분은 생태수문학 및 생지화학적 역학, 저수지 관리, 가뭄 및 홍수의 경고, 토양 수분 변화에 따른 작물 수확량 등을 이해하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 따라서, 토양 수분의 정확한 측정은 필수적이며, 이러한 필요성에 따라 중력 측정법, 장력 측정법, 전기 저항법 및 시간-주파수 영역반사측정법 등의 다양한 측정 방법들이 다년간 개발되어 사용되었다. 다만, 앞선 방법들은 철저한 실험을 통해 높은 정확성을 확보하였지만, 토양 교란이 발생하는 단점이 존재하며 실험 현장 토양의 물리적, 생물학적, 그리고 화학적 특성의 보존은 매우 어려운 한계점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해, 본 연구에서는 레일리파를 이용한 비접촉식 비교란 토양수분 센서 개발을 목표로 한다. 모래, 실트, 점토와 같은 세 가지 특징적인 토양 유형에 따른 파동을 측정하고, 측정된 파동으로부터 토양 수분을 추정하기 위해 기존에 개발된 시간-주파수 방법을 활용하여 토양수분을 함께 측정하였다. 비접촉 파동신호를 토양수분으로 변환하기 위하여, fully convolutional network을 개발하였다. 개발한 모델의 결과 검증은 RMSE(Root Mean Square Error)를 활용하여 검증하였으며, 모래, 실트, 점토에서 각각 0.0131, 0.0021, 0.0034 m³ m^-3으로 상대적으로 높은 정확성을 보였다. 즉, 본 연구에서 제시한 누출 레일리파를 사용한 비교란-비접촉 토양수분 측정 방법으로, 토양을 교란하지 않고 토양수분을 측정 할 수 있는 높은 가능성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.502-502
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• 2023

지난 140여년(1880~2022)간 지구의 연평균 기온은 약 1.5℃ 상승하였다. 이에 따라 폭염, 홍수, 가뭄 등 이상기후 발생이 급증하고 있으며, 생태계가 급격히 변화하여 담수호의 산소량 또한 급속히 감소하고 있다. 소양호는 총길이 60 km, 유역면적 2.703 km², 최대저수량 29억톤으로, 유역면적은 북한강 유역의 25%에 달하며 북한강 상류에 위치하고 있는 국내 최대의 인공호이다. 따라서 소양호 유역의 관리는 북한강 유역의 수질 관리와 수도권 수자원 공급의 핵심 중 하나라고 볼 수 있다. 그러나 기후변화에 따라 소양호의 성층현상에도 변동이 생겼을 것으로 판단되고 있다. 호소의 성층현상은 수심에 따른 온도의 변화로 발생하는 현상으로, 성층현상이 심하면 유체는 연직운동이 제한되고 상대적으로 수평방향 운동이 활발해진다. 소양호는 수심이 매우 깊으며, 열용량이 크기 때문에 여름에 성층이 형성되는 온대일순환호(warm monomictic lake)로 분리된다. 성층현상이 심하면 호소 하부의 저층에서는 용존산소가 거의 없어 혐기성 상태가 되고, 침전된 유기물이 혐기성 미생물에 의해 분해되기 때문에 수질은 크게 악화된다. 따라서 본 연구는 30년간의 소양호의 수온과 DO의 변동을 분석하여 성층현상의 변동성을 파악하고자 하였다. 이에 따라 약 30년간(1993년 1월~2022년 12월) 0~90 m까지 측정한 수온, DO 데이터를 이용하였다. 데이터는 매달 최소 1회~최대 5회 측정된 자료 중 가장 수심이 깊게 측정된 날의 자료를 이용하였다. 1월과 2월의 데이터는 동절기로 인해 소양호 조사를 실시할 수 없어 제외하였다. 수온의 경우 30년간 서서히 증가하는 경향을 보였으며 0~90m 전반에 걸쳐서도 대체로 증가하는 경향을 보였다. 또한 6월에 성층현상이 더 심해지고, 겨울에는 연직운동이 감소하는 모습을 보였다. DO의 경우 용존산소가 중층에서 최저를 보이는 Metalimnetic oxygen minimum을 보였으며, 2008년까지는 거의 매년 농도 2.0mg/L 이하인 달이 있었으나 그 이후에는 회복되어 대부분 2.0 mg/L 이상을 보였다. 그러나 심층의 경우에는 2014년부터 DO 농도 3 미만으로 떨어지는 경우가 증가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.434-434
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• 2023

다양한 지면 모형은 대기 강제력 데이터 세트에 의해 구동되며 육지의 물, 에너지 및 생지화학적 순환의 해석에 활용된다. 그 중 에너지 플럭스 교환을 추정하는 것은 극심한 가뭄, 폭염, 물 부족 등 극한 기후 현상에서 중요한 역할을 한다. 에너지 플럭스는 기상기후조건과 토지피복의 변화에 따른 영향을 받고 있는데 그 영향을 구체적으로 조사하는 것은 생태계 프로세스의 매커니즘을 구성하는 데 필수적이다. 본 연구에서는 최신버전인 Community Land Model 버전 5.0 (CLM5)를 이용하여 동북아시아 지역의 에너지 플럭스의 시공간분포를 분석하였다. CLM5의 시뮬레이션은 1991년부터 2010년까지 2.5° × 2.5° 그리드에서 실행되었고 주요 에너지 인자인 순복사량, 현열, 잠열을 모의하였으며, 실행결과는 FLUXNET의 동북아시아 사이트의 관측자료를 이용하여 모델을 검증 및 평가하였다. 대기 강제력 변수의 차이는 모의 결과에 영향을 미치기 때문에 수문인자와 토지피복유형에 따른 에너지 플럭스의 변동성을 분석하였고 잠열을 식생 증발산열과 지면 증발열로 파티션하여 연구지역에 따른 각 구성요소의 비율을 산정하였다. 20년간의 순복사열, 잠열과 온도의 시공간적 변동성의 연 추세를 분석한 결과 동북아시아의 대부분 지역에서 잠열과 온도는 소폭 증가되였고 순복사열은 중국 내륙과 몽골지역에서 감소되였다. 본 연구는 지표와 대기 사이의 에너지 교환에 대해 분석하였으며 이후 증발산 및 물 플럭스와의 연동성과 관계성 분석에 활용하여 기후변화를 이해하는 데 기여할수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.254-254
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• 2021

기후변화로 인한 자연재해는 해마다 크게 증가하고있으며, 홍수 및 가뭄의 강도와 빈도 증가, 지구온난화로 인한 하천 건천화 등 많은 문제들이 대두되고 있다. 특히, 물 순환과정의 핵심요소로 설명되는 유출량의 변동은 용수 공급과 홍수 대응 및 관리, 하천생태계 유지를 위한 환경에 영향을 미치고 있다. 따라서, 갈수량, 풍수량 등을 산정하여 하천별 유황특성을 결정하는 방법을 사용하고 있으나, 이와같은 지표는 계측자료가 과소한 경우 하천의 유황특성을 세부적으로 이해하고 정량적으로 제시하는데에 한계가있다. 따라서, 미계측 유역에서 Soil and Water Assessment Tool (SWAT)과 같은 수리해석모델이 광범위하게 이용되고있으며, SWAT 모델은 유역의 수치표고모형, 토양 특성, 토지이용 현황, 기상 현황, 유역의 매개변수 등을 반영하여 모델이 구동되고 있다. 하지만, 광범위하게 이용되고 적용성이 입증된 모델임에도 불구하고 입력자료의 불확실성 및 조사되지 않은 영농활동 등으로 인해 결과에 불확실성이 내포되어있으며, 불확실성을 줄이기 위해 실측된 하천의 유량 자료를 이용하여 검정 및 보정작업을 거치고 있다. 모델의 보정 방법으로는 SWAT-CUP과 같은 프로그램 이용되고 있지만, 모델에서 이용되는 매개변수로는 보정할수 있는 범위가 한정적이기 때문에 모델의 정확성을 높이는데에 한계가 있다. 따라서, 본 연구에서는 선암천 유역을 대상으로 모델의 매개변수를 보정하지 않고도 머신러닝 기법을 이용하여 모델의 결과를 향상시켰다. 보정 결과, 유량의 경우 R²가 0.42에서 0.91으로 향상되었으며, 특히 고유량 구간에서의 정확성이 매우 향상되었다. 본 연구에서 평가된 SWAT+머신러닝 결합 모형은 향후 모델 구동에 필요한 입력자료가 부족한 경우와 빠른 검정 및 보정 작업이 필요할 경우 활용될수 있을것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.362-362
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• 2021

섬진강은 하굿둑이 없는 열린 하구로서 하구로부터 약 21km까지 조석의 영향을 받아 강물의 염도가 시간에 따라 변하는 환경이다. 오랫동안 섬진강 하구는 다양한 원인으로부터 바다화로 대표되는 염하구 문제가 지역 현안 사항으로 제기되어 왔다. 상류에서의 용수사용 증가로 인한 하천유하량 감소 또한 그 원인들 중 하나로 판단됨에 따라 실제 하구까지 내려오는 하천유량과 바다로부터 유입되는 해수를 구분하여 정량화하는 연구가 필요한 사안이다. 본 연구의 목적은 섬진강수계 하구에서의 다양한 생태환경을 보전하기 위한 적정 염분유지가 요구됨에 따라 염분과 유하량(하천유량)의 관계 규명과 기준을 마련하고자 한다. 섬진강수계 하류지역 주민의 민원과 갈수기 하천유량 부족으로 적정 하천관리를 위해서 2020년 이후로 섬진강수계 주요 댐에 대한 과거 20년간 용수공급 현황과 빈도별 유입량을 고려한 용수공급기준선과 하천유지용수 개념의 환경대응용수 공급량을 산정하였으며, 댐 용수공급의 안정성이 확보된 상황에서의 환경대응용수를 공급 중이다. 또한, 상류 유하량과 바다 조위에 따른 염도의 상관성을 규명하기 위해서 섬진강 하구의 염도(섬진교, 섬진강대교) 계측기를 설치하여 모니터링을 실시하여 측정된 자료를 이용하여 하천관리방안을 마련하고자 한다. 최종적으로, 최근까지의 실측 모니터링 자료를 이용한 유량-조위-염분 상관관계 분석을 통한 의사결정표(조견표) 산정하고 실제 댐운영('20.4.~현재) 및 하천유량 모니터링('20.4.~현재) 자료를 이용한 하천유량확보 효과 분석을 실시하여 섬진강 하구의 통합관리(수량-수질)를 위한 기준을 설정하여 향 후 섬진강수계 통합물관리 업무와 갈수 및 가뭄시기에 적정한 하천관리를 위한 실증적인 방안을 검토하여 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.381-381
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• 2021

영산강 유역은 타수계에 비해 농경지 비율이 높으며, 영산강 하류에는 나주평야 등 논농사를 하고 있어 농업용수 위주의 물이용율이 높다. 또한 4대호(광주호, 장성호, 담양호, 나주호) 이외의 대규모 다목적댐이 없어 수자원 확보에 어려움이 있다. 섬진강 유역은 유역변경으로 대부분 타수계로 물 공급이 이루어져 하천유량 부족, 섬진강 하류 생태계 피해로 물문제가 지속되고 있다. 이러한 물문제를 해결하기 위해 물관리 일원화에 따른 물이용, 수량, 수질 등을 모두 고려한 효율적인 통합 물관리 방안이 제시되고 있다. 통합 물관리를 위해 유역 내 수자원 이용현황과 물 문제해결 등을 고려한 용도별 최적 물이용 계획 및 효율적인 물관리 운영방안이 중요시되고 있다. 이를 위해서는 지역의 여건 및 특수사항을 고려한 장래 물공급량 변화 및 과부족량에 대해 분석하는 것이 필요하다. 이에 본연구에서는 대상지역인 영산강·섬진강 유역 특성 및 물공급체계를 파악하고 이를 반영한 물수지 분석체계를 구축하여 유역 내 수자원 현황을 파악하고자 한다. 본 연구에서는 실제 물이용체계를 반영하고 용수계통에 따라 자기유역 내 또는 타수계에 대해 용도별 수요량에 따른 공급량, 부족량을 산정하여 그 적용성을 평가하고자 한다. 이를위해 1) 하천수는 유수와 저수로 구분하고 유수는 하천 취수시설의 실사용량을 유역단위 수요량으로 추정, 저수는 다목적댐은 계약량, 농업용저수지는 필요공급량을 개별시설의 수요량으로 설정하여 각각의 수원(저수/유수)에 대한 수요량 대비 공급량과 부족량을 분석하였다. 2) 댐과 저수지는 용수공급조정기준에 따라 공급량을 탄력적으로 적용하고 농업용저수지는 가뭄등급에 따라 하천유지용수를 고려하였다. 3) 주암본댐과 섬진강댐은 송정 수위관측지점의 유량 상황에 따라 환경대응용수를 고려하였다. 4) 주안본댐과 주암조절지댐의 연계 운영을 고려하였다. 물수지 분석 결과 검증을 위해 주요 지점의 관측유량과 물수지 분석을 통해 계산된 유량을 비교하여 적용성 분석을 진행한 결과 상관관계가 높게 분석되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 영산강·섬진강 유역 내 효율적인 물관리 방안 수립에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.18 no.2
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• pp.113-120
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• 2016

We examined whether an artificial levee constructed on prime amphibian habitat influences fragmentation. Four different sites on both sides of a levee in the Civilian Control Zone(CCZ) were probed. Sites 1 and 2 are rice paddies on one side of the levee, and Site 3 is the stream that locates in the same side. All the three sites have water conditions of seasonal variance. On the other side, Site 4 consists of rice paddies with a stable condition of water supply, irrigated through a canal. The research sites were frequented and the frog populations were closely monitored. The investigation identified five species. Pelophylax nigromaculatus was the most frequent (n=295), followed by Hyla japonica (n=220) and Glandirana rugosa (n=124). Three Bufo gargarizans and eight Rana coreana were also found. The amphibians, however, were found to relocate themselves according to water condition to rice paddies or stream only within one side of the levee. Despite having ample sources of water and foods, Site 4 lacked large populations of frogs, even when droughts came. Both the species dominance index and the richness index indicated a more favorable living condition of the one side of the levee (Sites 1 and 2) over the other.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2013.10a
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• pp.184-187
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• 2013

The Four Major Rivers Restoration Project of is the multi-purpose green growth project in South Korea. Some of the project was progressed by K-water and was declared complete on October 21, 2011. The Four Rivers Restoration Project of Korea was designed to be a packaged project that aims to resolve water-related problems such as floods and droughts and revitalize Korean public spaces near the water. K-water have applied the latest ICT(Information and Communication Technology) for the operating management of 4 Rivers Project facilities. We also have applied ICT for integrating drinking water production facilities. Applying these ICT, we have many experience for integrated water resources management, so we proposed. The first is that the big data collected should be analyzed for making decisions and taking actions while considering multiple viewpoints of how water should be managed. The second is that the new MMI(Man Machine Interface) program should be developed to use domestic needs and promote ease of maintenance for the integrated operation. The third is that the standardization of communication protocol is needed for seamless communication between equipments.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.35 no.6_2
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• pp.1133-1148
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• 2019

Tree growth and vitality in forest shows seasonal changes. So, in order to detect forest damage accurately, we have to use satellite images before and after damages taken at the same season. However, temporal resolution of high or medium resolution images is very low,so it is not easy to acquire satellite images of the same seasons. Therefore, in this study, we estimated spectral information of the same DOY using time-series Landsat images and used the estimates as reference values to assess forest damages. The study site is Hwasun, Jeollanam-do, where forest damage occurred due to hail and drought in 2017. Time-series vegetation index (NDVI, EVI, NDMI) maps were produced using all Landsat 8 images taken in the past 3 years. Daily normal vegetation index maps were produced through cloud removal and data interpolation processes. We analyzed the difference of daily normal vegetation index value before damage event and vegetation index value after event at the same DOY, and applied the criteria of forest damage. Finally, forest damage map based on daily normal vegetation index was produced. Forest damage map based on Landsat images could detect better subtle changes of vegetation vitality than the existing map based on UAV images. In the extreme damage areas, forest damage map based on NDMI using the SWIR band showed similar results to the existing forest damage map. The daily normal vegetation index map can used to detect forest damage more rapidly and accurately.