• 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).

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.12
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• pp.951-962
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• 2019

Producing consistent, accurate soil moisture data to be utilized as a reference dataset for researches related to hydrological cycle and natural disaster is being critical, but such techniques (e.g. quality control) are still limited to improve reliability of soil moisture data. In this study, analyses of soil moisture's behavior and quality control based on International Soil Moisture Network's (ISMN's) criteria were carried out in Yongdam study watershed, which is UNESCO-IHP' representative examination area in South Korea, to suggest a direction to improve the quality of soil moisture data. The results of the behavior analysis showed normal increasing/decreasing patterns following precipitation events in all stations except two (i.e. Bugui, Ancheon). As a result of applying quality flagging technique, there were no observation recordings in abnormal range, and freezing of soil moisture occurred within general range (~20%). Soil moisture rise without prior rainfall appeared about 4% and there were less than 0.01% for spike and 5% for plateau. Producing more reliable reference data will be possible if site-specific criteria for quality control are considered enough in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.424-424
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• 2018

인공신경망(Artificial Neural Network; ANN)은 뇌에 존재하는 생물학적 신경세포와 이들의 신호처리 과정을 수학적으로 묘사하여 뇌가 나타내는 지능적 형태의 반응을 구현한 것이다. 인공신경망은 학습(training)을 통해 입력과 출력으로 구성되는 하나의 시스템을 병렬적이고 비선형적으로 구축할 수 있으며, 유연한 모델링 특성으로 인하여 시스템 예측, 패턴인식, 분류 및 공정제어 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다. 인공신경망에 대한 최초의 이론은 Muculloch and Pitts(1943)가 제안한 Perceptron에서 시작 되었으며, 기본적인 학습기법인 오차역전파 기법(back-propagation Algorithm) 이 1980년대에 들어 수학적으로 정립된 이후 여러 분야에서 활용되기 시작하였다). 본 연구에서는 하도추적, 구체적으로는 상류단의 복수의 수위관측을 이용하여 하류단의 수위를 예측하기 위하여 인공신경망 모델을 구성하였다. 대상하도는 금강유역의 용담댐과 대청댐 사이의 본류이며, 상류단 입력자료로써 본류에 있는 수통, 호탄 관측소 관측수위와 지류인 송천 관측소 관측수위를 고려하였다. 출력 값으로는 하류단의 옥천 관측소 수위를 3시간 및 6시간의 선행시간으로 예측하도록 인공신경망 모형을 구성하였다. 인공신경망의 학습(testing), 시험(testing), 검증(validation)을 위해 2000년부터 2012년까지 13년간의 시수위자료를 이용하여 학습을 진행하였으며, 2013년부터 2014년의 2년간의 수위자료를 이용한 시험을 통해 최적의 모형을 선정하였다. 또한 선정된 최적의 모형을 이용하여 2015년부터 2016년까지의 수위예측을 수행하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1D
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• pp.145-151
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• 2009

Recently, the rapid development of GIS technology has made it possible to handle a various data associated with spatially hydrological parameters with their attribute information. Therefore, there has been a shift in focus from lumped runoff models to distributed runoff models, as the latter can consider temporal and spatial variations of discharge. This research is to evaluate the feasibility of GIS based distributed model using radar rainfall which can express temporal and spatial distribution in actual dam watershed during flood runoff period. K-DRUM (K-water hydrologic & hydaulic Distributed flood RUnoff Model) which was developed to calculate flood discharge connected to radar rainfall based on long-term runoff model developed by Kyoto- University DPRI (Disaster Prevention Research Institute), and Yondam-Dam watershed ($930km^2$) was applied as study site. Distributed rainfall according to grid resolution was generated by using preprocess program of radar rainfall, from JIN radar. Also, GIS hydrological parameters were extracted from basic GIS data such as DEM, land cover and soil map, and used as input data of distributed model (K-DRUM). Results of this research can provide a base for building of real-time short-term rainfall runoff forecast system according to flash flood in near future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1812-1816
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• 2009

이미지 해석에 의한 유속장 측정방법은 유체역학분야에서 지난 30 여년 동안 많이 활용되어온 속도측정 기법으로 오늘날에는 이를 수공학 분야에서 이를 유량측정 등 수리현상 해석에 활용하려는 시도가 다각적으로 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서는 이미지 해석에 의한 유속장 측정방법을 용담댐 시험유역에 적용하여 그의 자연하천에서의 적용성을 검토하고자 한다. 이미지 해석에 의한 유속장 측정방법은 PIV(Particle Image Velocimetry)로 통칭되고 있으며, PIV는 seeding, illumination, recording, 및 image processing의 네 가지 요소로 구성된다. seeding을 위해서 유체를 따라 흐를수 있는 작은 입자를 유체에 첨가한다. 유체를 따라 흐르는 입자들의 선명한 이미지를 얻기 위해서illumination이 필요하다. PIV를 이용하여 흐름을 해석하기 위한 illumination은 일반적으로 이중펄스 레이저가 이용된다. 이렇게 유속장 해석을 하려는 유체에 대하여 seeding 및 illumination이 준비되면 단일노출- 다중 프레임법, 혹은 다중노출-단일 프레임법으로 흐름을 recording을 한다. image processing은 이미지를 다운로드하고, 디지타이징 및 화질향상을 하는 전처리(pre-processing), 상관계수의 산정에 의한 유속 벡터의 결정 및 에러 벡터를 제거하고 유속장을 그래프화하는 후처리(post-processing) 과정으로 구성된다. LSPIV(Large Scale PIV)는 PIV의 기본원리를 근거로 하여 기존의 PIV에 비하여 실험실 내에서의 수리모형실험이나 일반 하천에서의 유속측정과 같은 큰 규모$(4m^2\sim45,000m^2$)의 흐름해석을 할 수 있도록 Fujita et al.(1994)와 Aya et al.(1995)이 확장시킨 것이다. PIV와 비교시 LSPIV의 다른 점은 넓은 흐름 표면적을 포함하기 위하여 촬영시에 카메라의 광축과 흐름 사이의 각도가 PIV에서 이용하는 수직이 아닌 경사각을 이용하였고 이에 따라 발생하는 이미지의 왜곡을 제거하기 위하여 이미지 변환기법을 적용하여 왜곡이 없는 정사촬영 이미지로 변환시킨다. 이후부터는 PIV의 이미지 처리 방법이 적용되어 표면유속을 산정한다. 다만 이미지 변환을 PIV 이미지 처리 전에 하느냐 후에 하느냐에 따라 유속장 해석결과에 차이가 있다. PIV의 네가지 단계를 포함하여 LSPIV의 각 단계를 구분하면, seeding, illumination, recording, image transformation,image processing 및 post-processing의 여섯 단계로 나뉘어진다 (Li, 2002). LSPIV를 적용시 물표면 입자의 Tracing을 위하여 자연하천에서 사용하기에 적합한 환경친화적인 seeding 재료인 Wood Mulch를 사용하여 유속을 측정하였다. 적용지점은 용담댐 상류의 동향수위관측소 지점으로 이 지점은 한국수자원공사의 수자원시험유역이 위치하고 있다. 이미지의 촬영은 가정용 비디오 캠코더 (Sony DCR-PC 350)을 이용하여 두 줄기의 흐름에 대하여 각각 약 5분 동안의 영상을 촬영한후 이중에서 seeding의 분포가 잘 이루어진 약 1분간을 추출한후 이를 이용하여 PIV 분석에 이용하였다. 대체적으로 유속장의 계산이 무난하게 이루어지었으나 비교적 수질 상태가 양호하고, 수심이 낮고, 하상재료가 자갈로 이루어져 있어 비슷한 색상의 seeding 재료를 추적하기 어려운 구간이 발생한 부분에서는 유속의 계산이 정확히 이루어지지 않았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.274-274
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• 2012

증발산량 관측은 오랜 기간 연구되어 왔으며, 미기상 관측 시스템의 최적화와 상호 공동비교 실험 및 자료 처리의 일관성을 유지를 위해 한국에는 KoFlux라고 하는 플럭스 네트워크가 2002년 1월에 구축되었다. 이를 시작으로 미기상 관측에 대한 관심이 많은 연구자들이 관측망 구축에 힘쓰고 있으며, 에디공분산 방법을 이용해 증발산량을 산정하고 있다. 에디 공분산 방법은 다른 방법에 비해 연직농도 차이가 적은 산림 위에서의 플럭스 값을 측정 할 수 있으며, 측정 시 식물 환경에 방해를 주지 않는 등의 장점이 있다. 하지만 자료 처리와 품질관리에 있어 연구자의 주관성에 의해 상당 부분 불확실성을 초래한다. 또한 다른 관측지점과의 일관적인 비교를 위해 좌표보정을 수행하며, 일반적으로 바람이 평평한 지역 위로 분다는 가정 하에 이루어진다. 좌표보정은 일반적으로 Planar Fit Rotation방법을 사용하며, 평판 분할은 지형에 따라 12개까지 분할하여 분석한다. 하지만 덕유산 플럭스관측 타워지점처럼 산지 특성이 뚜렷하고 1 m/s이하의 풍속 데이터의 빈도가 큰 경우 평판 분할 수의 제한이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 좌표보정계수산정 방법에 따라 등간격의 평판분할 방법(Scenario A), 주풍향을 고려한 평판분할 방법(Scenario B)과 빈도에 의한 평판분할방법(Scenario C)으로 수행하였다. 또한 각 Scenario는 풍속의 제한 조건에 따라 CASE A(0.5 m/s 이상), CASE B(1.0 m/s이상)로 구분하여 분석하였다. 본 연구를 통해 제안 한 자료처리 절차는 첫째, 바람자료의 빈도 분석을 통한 지역특성 파악 둘째, 풍속제한 조건 설정 셋째, 바람과 수증기의 공분산 계산으로 요약된다. 덕유산 플럭스관측 타워지점의 경우 풍속 제한을 1.0 m/s이상에서 0.5 m/s이상으로 하향 조정하였으며, 평판 분할 방법은 Scenario C의 평판 수 12개를 채택하였다.

• Journal of Environmental Science International
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• v.29 no.10
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• pp.981-988
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• 2020

This study presents meteorological data integrity to improve environmental quality assessment in Yongdam catchment. The study examines both extreme ranges of meteorological data measurements and data reliability which include maximum and minimum temperature, relative humidity, dew point temperature, radiation, heat flux. There were some outliers and missing data from the measurements. In addition, the latent heat flux and sensible heat flux data were not reasonable and evapotranspiration data did not match at some points. The accuracy and consistency of data stored in a database for the study were secured from the data integrity. Users need to take caution when using meteorological data from the Yongdam catchment in the preparation of water resources planning, environmental impact assessment, and natural hazards analysis.

• Journal of Environmental Science International
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• v.27 no.11
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• pp.983-989
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• 2018

The real-time monitoring of surface vegetation is essential for the management of droughts, vegetation growth, and water resources. The availability of land cover maps based on remotely collected data makes the monitoring of surface vegetation easier. The vegetation index in an area is likely to be proportional to meteorological elements there such as air temperature and precipitation. This study investigated relationship between vegetation index based on Moderate Resolution Image Spectroradiometer (MODIS) and ground-measured meteorological elements at the Yongdam catchment station. To do this, 16-day averaged data were used. It was found that the vegetation index is well correlated to air temperature but poorly correlated to precipitation. The study provides some intuition and guidelines for the study of the droughts and ecologies in the future.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.7
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• pp.657-674
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• 2012

This paper presents the effect of spatially-distributed rainfall on both rainfall-sediment-runoff and erosion or deposition in the experimental Cheoncheon catchment: upstream of Yongdam dam basin. The rainfall fields were generated by three rainfall interpolation techniques (Thiessen polygon: TP, Inverse Distance Weighting: IDW, Kriging) based only on ground gauges and two radar rainfall synthetic techniques (Gauge-Radar ratio: GR, Conditional Merging: CM). Each rainfall field was then assessed in terms of spatial feature and quantity and also used for rainfall-sediment-runoff and erosion-deposition simulation due to the spatial difference of rainfall fields. The results showed that all the interpolation methods based on ground gauges provided very similar hydrologic responses in spite of different spatial pattern of erosion and deposition while raw radar and GR rainfall fields led to underestimated and overestimated simulation results, respectively. The CM technique was acceptable to improve the accuracy of raw radar rainfall for hydrologic simulation even though it is more time consuming to generate spatially-distributed rainfall.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.5
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• pp.375-386
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• 2004

A water shortage is one of the most important factors for development and management of water resources. For reliable water shortage measurement in a stream, Korea Water Resources Corporation(KOWACO) founded five foot Parshall flume at Yong-dam experimental watershed in 2000. The Parshall flume has a specially designed shape to facilitate flow measurements by eliminating sediment deposition problem that could lead to an incorrect measurement. In this study, computational fluid dynamics(CFD) model was used to analyze flow behavior of Parshall Flume under free discharge of five headwater level cases. The flow rates computed by CFD model are compared with those by ISO's formula, USBR's formula and stage-discharge rating curves. Flow rates computed by ISO's and USBR's formula are mostly same, but flow rate by CFD model is larger than empirical value by 9% and flow rate by stage-discharge rating curves is less than empirical value by 16%.