• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.207-207
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• 2016

최근 2년 간 한반도에 내린 강수량은 평년에 비해 60%정도 밖에 내리지 않았다. 이로 인해 2015년에는 전국 곳곳에서 가뭄이 발생하였고, 농작물피해, 이수부분에서 어려움을 겪었다. 지역적으로 가뭄피해를 해소하고자 여러 대책이 강구되고 있고, 국가적으로 가뭄을 극복하기 위해 국가가뭄정보분석센터의 개소 등 기상, 수문정보를 바탕으로 한 가뭄 해소 노력이 증대되고 있다. 기상청에서는 기상확률예보를 통해 단기적인 강수, 가뭄 예측자료를 제공하고 있으며, 전지구모델을 상세화 한 지역기후모델을 통해 한반도 전 지역에 대해 기후변화시나리오에 의한 강수, 기온자료를 제공하고 있다. 가뭄을 예측하고, 가뭄정도를 파악하기 위해서 가뭄지수를 보편적으로 이용하고 있다. 강수와 기온은 기상학적 가뭄지수 산정에 가장 중요한 인자로 이용되고 있다. SPI는 강수자료를 이용하여 가뭄정도를 파악할 수 있는 지수이고, RDI는 강수와 기온자료를 통해 잠재 증발산량을 산정하고, 이를 고려하는 가뭄지수이다. 한반도 내 주요 관측소지점에 대해 RCP 8.5 시나리오에 의한 장래 2100년까지 가뭄지수를 산정한 결과 RDI의 경우 가뭄발생빈도와 강도가 점차 증가하는 것으로 나타났다. 장래 한반도의 연 강수량은 크게 감소하지 않는데 비해 기온은 점차 증가하는 경향이 발생함에 따라 기온상승에 의한 증발산량의 증가가 극한가뭄이 발생하는 주요요인으로 판단되었다. 수도권지역의 경우 예측기간이 2100년에 가까울수록 SPI에 의한 가뭄지수는 점차 증가하여 가뭄 강도가 약해지는 것으로 예측되었고, RDI지수에 의한 가뭄지수는 점차 감소하여 극한가뭄이 발생할 가능성이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 통해 장래 가뭄에 의한 피해지역 예측, 수자원 계획, 이수분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.311-311
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• 2022

전 세계적으로 기후변화 및 산업화로 인해 대규모 홍수, 가뭄, 폭염, 산불 등의 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 이러한 재해 및 재난을 조기에 발견하고 최소화를 위한 대응 체계 및 관리방안의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 자연재해들의 특징은 추가 재해를 유발할 수 있다는 것으로 재해의 강도가 증가할 뿐만 아니라 여러 가지 재난 및 재해를 동시에 유발하는 형태로 변화하기 때문에, 단일자연재해 평가 기술을 바탕으로 복합자연재해에 대한 분석 및 감지가 진행되어야 한다. 최근 기후변화로 인한 기상 패턴의 변화 및 가뭄 발생빈도의 증가가 뚜렷하며, 국외에서는 폭염과 가뭄을 고려한 복합자연재해로 'Flash Drought'로 정의된 돌발가뭄에 대한 연구가 이루어지고 있다. 폭염과 가뭄은 단순 강우 부족으로 인한 가뭄, 높은 기온으로 인한 폭염 등이 서로 독립적으로 발생하는 경우와 강우부족과 폭염의 지속으로 인한 상호연관성이 존재하는 복합자연재해 등으로 구분할 수 있다. 돌발가뭄은 강수 부족 또는 폭염이 지속되거나 강도가 높아질 경우, 지면온도가 상승하여 토양수분이 필요 이상으로 증발하여 단기간에 발생하는 초단기 가뭄으로 복합자연재해에 해당하며, 이러한 돌발가뭄은 농업분야에서 작물 생장 및 영농기 활동에 큰 영향을 미치기 때문에 모니터링 및 감지 기술이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상학적 요소를 활용하여 폭염 및 가뭄을 고려한 복합자연재해에 대한 상관분석을 수행하였다. 기상청에서 제공하는 기상자료(일최고기온/평균기온/최저기온, 강수량, 상대습도, 일조량 등)에 대한 전국 76개소 대상 기상자료를 구축하였으며, Sentinel, Landsat, MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 등과 같은 위성영상 자료를 구축하여 폭염과 가뭄에 대한 각각의 인자를 선정하고 상관 관계를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 복합자연재해 감지 및 예측 기술 개발에 활용하여 재해 예방 및 대응에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.10
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• pp.945-958
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• 2014

Soil temperature is one of the most important environmental factors that govern hydrological and biogeochemical processes related to diffuse pollution. In this study, considering the snowmelting and the soil freezing-thawing processes, a set of computer codes to estimate winter soil temperature has been developed for CAMEL (Chemicals, Agricultural Management and Erosion Losses), a distributed watershed model. The model was calibrated and validated against the field measurements for three months at 4 sites across the study catchment in a rural area of Yeoju, Korea. The degree of agreement between the simulated and the observed soil temperature is good for the soil surface ($R^2$ 0.71~0.95, RMSE $0.89{\sim}1.49^{\circ}C$). As for the subsurface soils, however, the simulation results are not as good as for the soil surface ($R^2$ 0.51~0.97, RMSE $0.51{\sim}5.08^{\circ}C$) which is considered resulting from vertically-homogeneous soil textures assumed in the model. The model well simulates the blanket effect of snowpack and the latent heat flux in the soil freezing-thawing processes. Although there is some discrepancy between the simulated and the observed soil temperature due to limitations of the model structure and the lack of data, the model reasonably well simulates the temporal and spatial distributions of the soil temperature and the snow water equivalent in accordance with the land uses and the topography of the study catchment.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.7 no.2 s.25
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• pp.13-24
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• 2007

This study is to derive the rainfall intensity formula based on the representative probability distribution using multivariate analysis in Korea. The annual maximum rainfall data at 57 stations having more than 30years long records were used for 12 durations(10min, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 18, 24hr). 50 rainfall characteristics elements are analyzed from the collected data. The widely used 14 probability distributions are applied to the basic data in hydrologic frequency analysis. The homogeneous tests(principal component and cluster analysis) are applied to find the rainfall homogeneity. The results of this study are as followings; (1) The homogeneous test shows that there is no appropriate representative distribution for the whole duration in Korea. But hydrological homogeneous regions of point rainfall could be divided by 5 regions. (2) The GEV distribution for zones I, III, IV, V and the Gumbel distribution for zone II are determined as the representative probability distribution. (3) Comparative analysis of the results shows that the probable rainfalls of representative zones are different from those of existing researches. (4) Rainfall intensity formulas are determined on the basis of the linearization technique for the probable rainfall.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.17 no.1
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• pp.45-57
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• 2015

Soil moisture is critical for understanding the spatial-temporal variability of hydrologic processes. The distributions of soil moisture have been explored along transect line in hillslope hydrology. In this study, we measured several soil moistures along transect lines during ten-month period at a hillslope located the Cheong-mi catchment. The soil moisture properties were expressed by simple statistical methods (average, standard deviation, and recession slope) and analyzed in terms of soil depths and transects from the seasonal context. Supplementary studies were also performed about the effect of location, topography and soil texture to the soil moisture responses. The spatial distributions of average soil moisture at deep soil layer were distinguished from those at near surface due to the possibility of expected factors such as subsurface lateral flow from upslope, preferential flow and existence of bedrock. The soil moistures in combined line affected from significant contribution of upper transect line were relatively higher(wetter), low variability compared to those in other transect lines and seemed to be under stabilization process. There are confirmed heterogeneity of soil moisture variation related with preferential flow and significant influence of soil texture for soil moisture properties in upslope.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.4
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• pp.321-333
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• 2019

A primary aspect of low impact development (LID) design that affects performance efficiency, maintenance frequency, and lifespan of the facility is the type of filter media as well as the arrangement or media profile. Several LID guidelines providing media specifications are currently available and numerous studies have been published presenting the effectiveness of these systems. While some results are similar and consistent, some of them still varies and only a few focuses on the effect of filter media type and arrangement on system performance. This creates a certain level of uncertainty when it comes to filter media selection and design. In this review, a synthesis of filter media specifications from several LID design guidelines are presented and relevant results from different laboratory and field studies are highlighted. The LID systems are first classified as infiltration or non-infiltration structures, and vegetated or non-vegetated structures. Typical profiles of the media according to classification are shown including the different layers, materials, and depth. In addition, results from previous studies regarding the effect of filter media characteristics on hydraulic and hydrologic functions as well as pollutant removal are compared. Other considerations such as organic media leaching, clogging, media washing, and handling during construction were also briefly discussed. This review aims to provide a general guideline that can contribute to proper media selection and design for structural LIDs. In addition, it also identifies opportunities for future research.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.11 no.5
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• pp.9-19
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• 2006

The accurate estimation of groundwater recharge is important for the proper management of groundwater systems. The widely used techniques of groundwater recharge estimation include water table fluctuation method, baseflow separation method, and annual water balance method. However, these methods can not represent the temporal-spatial variability of recharge resulting from climatic condition, land use, soil storage and hydrogeological heterogeneity because the methods are all based on the lumped concept and local scale problems. Therefore, the objective of this paper is to present an effective method for estimating groundwater recharge with spatial-temporal variability using the SWAT model which can represent the heterogeneity of the watershed. The SWAT model can simulate daily surface runoff, evapotranspiration, soil storage, recharge, and groundwater flow within the watershed. The model was applied to the Musimcheon watershed located in the upstream of Mihocheon watershed. Hydrological components were determined during the period from 2001 to 2004, and the validity of the results was tested by comparing the estimated runoff with the observed runoff at the outlet of the catchment. The results of temporal and spatial variations of groundwater recharge were presented here. This study suggests that variations in recharge can be significantly affected by subbasin slope as well as land use.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.6 s.155
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• pp.495-504
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• 2005

The objective of this study is to estimate the impacts of land cover change on the runoff behavior using Hydrologic Simulation Program-Fortran (HSPF) model and Landsat images. Land cover maps were prepared using three every ten years from 1980 to 2000 of the upper watershed ($258\;km^2$) of Gyeongan stream. Hydrologic parameters of HSPF were calibrated using observed data (1999 - 2000) and validated using observed data (2001, 2003) at Gyeongan gauge station. The simulation results showed that runoff volume and peak rate increased as $15.0\;km^2$ forest areas decreased and $19.3\;km^2$ urban areas increased for 20 years land use changes. The runoff volume showed a higher rate of increase in wet year (2003, 1709.4 mm) than in dry year (2001, 871.2 mm). The peak runoff increased $13.3\;\%$ in normal year (2000, 1257.3 mm) because the year has the highest rain intensity (241.3 mm/hr) among the test years. The runoff volume of a dry season and a wet season (May - September) in normal year 2000 increased $4.4\;\%$ and decreased $8.1\;\%$, respectively.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.211-211
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• 2011

지형은 강우에 의한 유역 유출응답을 결정하는 중요한 인자이다. 따라서 유역의 지형형태학적 인자를 수문해석에 이용하기 위한 시도는 긴 역사를 갖는다(Rodriguez-Itube and Valdes, 1979). 지형을 구성하는 대표적인 요소로 하천망과 사면을 들 수 있다. 당연히 이들이 어떤 방식으로 결합되는지에 따라 유출특성의 차이가 발생하게 된다(Zevenbergen and Thorne, 1987; Brierley and Fryirs, 2005). 이에 본 연구에서는 하천유역에서 사면과 하천망의 방향적 특성을 정량화하고, 그 둘 사이의 관계를 살펴보고자 한다. 만일 사면의 방향성과 하천의 방향성이 일정한 관계를 가지고 정량화될 수 있다면, 이러한 특성은 보다 간단히 강우-유출 모형에 고려될 수 있을 것이다. 일례로 확률밀도함수 형태로 제시되는 사면과 하천 방향성을 GIUH 이론에 근거하여 재해석할 수 있다. 궁극적으로는 호우 방향성에 의한 유출응답의 차이를 파악할 수 있게 된다. 본 연구에서는 내성천 유역을 대상으로 하였으며, 대상유역의 수치지형도를 수집하여 DEM을 구축하였다. 하천망 추출을 위해 ArcGIS의 Hydro Tool을 이용하였다. 이들 하천망의 방향성은 von Mises 분포에 적용하여 정량화하였으며, 이를 통해 하천유역에서 하천망의 방향적 특성을 살펴보았다. 추가로 하천망과 사면의 방향적 구조를 확인함으로써 이들 특성이 강우-유출 모형에 유연하게 고려될 수 있도록 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 고려한 von Mises 분포는 하천망의 방향적 특성을 적절히 표현할 수 있음을 확인하였다. 방위 기준으로 정리한 하천망의 방향성은 하나의 mode 특성이 뚜렷하고, 하천 합류점 하천을 기준으로 정리할 경우에는 두 개의 mode 특성이 뚜렷해짐을 알 수 있었다. (2) 하천망의 방향성은 사면의 방향성과 뚜렷한 관계를 갖는 것을 알 수 있었다. 하천망과 사면의 방향적 결합 구조는 유역의 특성을 보다 현실적으로 묘사할 수 있고, 이들 관계를 가정하고 하천망의 방향성이 정량화된다면, 강우-유출 모형에 이들 특성이 쉽게 반영될 수 있을 것으로 기대된다. (3) 하천망의 방향성은 고차 하천일수록 뚜렷한 mode 특성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 결과는 고차 하천일수록 그 방향성이 한반도의 주구조선과 잘 일치하는 것으로 기존 연구성과와도 일치하는 것이다. (4) 하천망의 주방향은 하천연장에 대한 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 이는 대상 하천유역의 유역응답에서 하천유출이 사면유출보다 상대적으로 큰 영향력을 갖기 때문이다. 강우-유출 모형에 하천망 방향성을 고려하기 위해서도 하천연장을 고려하여 이들 방향성을 정량화하는 것이 호우 방향에 보다 뚜렷한 유출반응 특성을 나타낼 것으로 보인다. (5) 본 연구에서 고려한 하천망의 방향성 정량화 방안을 이용할 경우 이들 결과는 유출모형에 고려될 수 있을 뿐만 아니라 유출응답 특성을 정량적으로 파악하는데 이용될 수 있다. 방위 기준으로 정리한 하천망 방향성은 실제 유역에 대한 유출모형에 적용이 가능하며, 하천 합류점을 기준으로 정리한 결과는 호우의 방향성에 대한 유출응답의 반응을 정량적으로 살펴보는데 이용될 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.4
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• pp.317-326
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• 1997

The Palmer Drought Severity Index has been ectensively used to quantitatively evaluate the drought severity at a location for both agricultural and water resources management purposes. In the present study the Palmer-type formula for drought index is drived for the whole country by analyzing the monthly rainfall and meteorological data at nine stations with a long period of records. The formula is then used to compute the monthly drought severity index at sixty-eight rainfall stations located throughout the country. For the past five significant drought periods the spatial variation of each drought is shown as a nationwide drought index map of a specified duration from which the relative severity of drought throughout the country is identifiable for a specific drought period. A comparative study is made to evaluate the relative severity of the significant droughts occurred in Korea since 1960's. It turned out that '94-'95 drought was one of the worst both in the areal extent and drought severity. It is found that the Palmer-type formula is a very useful tool in quantitatively evaluating the severity of drought over an area as well as at a point. When rainfall and meteorological forecast become feasible on a long-term basis the method could also be utilized as a tool for drought forecasting.