• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.5
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• pp.321-331
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• 2022

In this study, we tried to present a method for calculating the amount of regression using a watershed modeling method that can simulate the hydrological mechanism of water balance analysis and agricultural water based on watershed unit. Using the soil water assessment tool (SWAT), a watershed water balance analysis was conducted considering the simulation of paddy fields for the Manbongcheon Standard Basin (97.34 km²), which is a representative agricultural area of the Yeongsan river basin. Before evaluating return flow, the SWAT was calibrated and validated using the daily streamflow observation data at Naju streamflow gauge station (NJ). The coefficient of determination (R²), Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE), Root-Mean-Square Error (RMSE) of NJ were 0.73, 0.70, 0.64 mm/day. Based on the calibration results for three years (2015-2017), the quick return flow and the return rate compared to the water supply amount for the irrigation period (April 1 to September 30) were calculated, and the average return flow rate was 53.4%. The proposed method of this study may be used as foundation data to optimal agricultural water supply plan for rational watershed management.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1339-1343
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• 2008

오래전부터 물은 천부(天賦)의 자원으로 인식되어 왔으나 근래 들어 수자원의 한정성과 용도의 다양성등으로 무한자원이 아닌 유한자원으로서 확고한 경제적 위치를 점하게 되었다. 이러한 경제재로서의 물을 가장 이상적이고 합리적으로 이용하기 위해서는 용수 수요에 대응하여 적기에 적량의 물을 공급할 수 있는 효율적인 물관리가 필요하다. 효율적인 물관리를 위해 현재까지 우리나라에서는 매 10년 마다 수자원장기종합계획을 세우고, 5년에 한번씩 보완하도록 하고 있으며 이를 장기적인 국가 수자원관리의 지침으로 사용하고 있다. 그동안 국내에서도 컴퓨터 모형의 발달과 자료의 축척으로 어느 정도 정확한 물수급 평가(water balance assessment)는 가능해졌으나 아직 가용한 자료의 부족으로 장기 물수급 전망에 왜곡이 발생되고 있는 게 현실이다. 그 중 대표적 문제점을 살펴보면, 지하수 공급량 자료가 전무한 점, 농업용 중소규모 저수지의 공급가능량을 유효저수량으로 제한한 점, 행정구역 및 유역별 분석 결과 제시가 동시에 자유롭지 못한 점 등이 있다. 이러한 문제점은 근본적으로 모형의 불완전성과 자료의 부족으로부터 기인하며, 이를 해결하기 위하여 좀 더 정확한 물수급 평가방안의 제시가 필요하다 할 수 있다. 본 연구에서는 앞서 제시된 물수급 평가모형의 문제점을 보완할 수 있는 방법을 제안하였다. 이를 위해 먼저 기존의 물수급 평가의 문제점을 파악하였고, 다음으로 파악된 문제점의 개선방안을 금강유역에 적용하여 기존 방법의 결과와 비교를 실시하였다. 개선방안을 시범유역에 적용한 결과 K-WEAP과 K-MODSIM 모두 큰 결과의 차이는 발생하지 않았다. 또한 개선방안 적용 결과와 비교하여 기존 모의방법의 결과가 농업용수 물부족량을 과소평가하는 것으로 나타났다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.56 no.5
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• pp.1-9
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• 2014

The DIROM (Daily Irrigation Reservoir Operation Model) was modified to estimate amounts of water release from reservoirs, considering customary irrigation water management practices, such as water supply for puddling and transplanting paddy rice from seeding beds and mid-season drainage. The applicability of the modified model was investigated by simulating amounts of water release from three study reservoirs: Hwamae, Ogi, and Doya Reservoirs. In terms of annual amounts of water release, the relative errors between the observed and simulated values in 2012 and 2013 ranged -26.20 % to 10.28 % and 4.90 % to 30.06 %, respectively; in case of reservoir water levels, the RMSE values ranged 0.45 m to 1.34 m and 0.40 m to 1.27 m, respectively. Also, it was revealed that the model provided better simulation results for monthly water releases than the original model. In addition, the model presented better performance in simulating 10-day amounts of water release from April to June. However, the model had still significant errors in the simulation results from July to September because the reservoirs were practically operated to adapt to water management circumstances. Finally, it is concluded that the modified DIROM can estimate the amounts of water release from reservoirs, reflecting irrigation water management customs in paddy-field districts. To achieve higher prediction accuracy of the model, it is necessary to incorporate practical reservoir operation rules into the model.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.317-321
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• 2010

대부분의 유역에는 다수의 댐이 건설되어 운영되고 있는 것이 일반적이며, 이들 댐 군의 효과를 극대화하기 위하여 연계최적운영 기법의 적용이 일반화 되고 있다. 2000년 수립된 국가장기수 자원계획에서도 이미 4대강 수계의 댐 군의 연계운영 효과로 2011년까지 6억 $m^3$를 반영하고 있다. 또한 프론티어 연구개발사업을 통해 순수한 시스템적인 개선으로 30억 $m^3$의 용수를 추가적으로 확보하는 방안이 오래전부터 진행되어 오고 있다. 이와 같은 방법론의 핵심은 수문기상의 예측정도를 높이고 장단기 강우-유출을 사전 혹은 실시간으로 예측하여 수자원시설물의 기능을 최대화시키는 전략으로 현재와 같이 댐과 같은 수리구조물을 신규로 건설하는데 어려움이 많은 경우 유용한 대안이 될 수 있다. 그러나 수리구조물의 운영에 필요한 많은 변수 중에서 가장 예측이 어려우며 또한 효과를 평가할 수 있는 가장 핵심적인 요소인 수문사상에 대한 정보의 신뢰도에는 한계가 있다. 다시 말하면 현재와 같은 상황에서 수자원시설물의 시스템적인 개선을 통한 편익의 신뢰도가 구조물적인 효과의 신뢰도를 보장하기 어렵다는 것이다. 결국 주어진 여건에서 수자원이용의 효과를 극대화시키기 위해서는 구조적 대안과 시스템적인 기법을 같이 적용할 수밖에 없으며 상호 보완적으로 활용하는 것이 가장 합리적일 것이다. 이와 같은 측면에서 구조적인 댐간 연결은 일정범위까지는 확실한 효과를 담보할 수 있으며 이 또한 시스템적으로도 유용할 것이다. 본 연구에서는 이와 같은 개념을 안동댐과 임하댐이 도수터널로 연결될 경우로 가정하여 예상되는 효과에 대하여 평가하였다. 평가방법은 일간연계모의모형과 일간도수연결모의모형을 개발하여 적용하였으며 무효방류량의 감소정도와 용수공급 증가량과 공급의 신뢰도, 부족량의 크기 등을 비교 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.94-94
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• 2012

기후변화 대응은 온실가스 배출의 감축 및 흡수원을 확대하는 완화(mitigation)와 기후변화로 인한 영향과 취약성을 평가하여 피해를 최소화하는 적응(adaptation)이 상호 균형을 이루어야 한다. 지금까지 우리나라를 포함한 국제사회는 대부분 완화를 위해 노력해 왔지만 최근에 들어 완화만으로는 기후변화의 영향을 회피하기 어렵다는 사실이 인식되면서 적응 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 이러한 상황 가운데 적응 계획의 실현화를 위해서 기후변화의 불확실성을 고려한 의사 결정에 관한 연구가 반드시 뒷받침 되어야 한다. 기존의 일반적인 의사결정은 다양한 미래 시나리오들 하에 가장 높은 효용을 가져오는 최적(Optimal)의 대안을 채택하는 고전적 결정분석(Classical Decision Analysis)의 프레임을 사용하였다. 그러나 기후변화로 인해 미래 기후 예측 시나리오의 불확실성이 증대되면서 최근에는 최적의 대안을 선정하는 것에 대한 의문이 제기되며 새로운 기법에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 기후변화의 불확실성을 고려하기 위한 새로운 의사결정 기법인 로버스트 의사결정(Robust Decision Making, RDM)을 실제유역의 적용을 통해 제안하고자 한다. 로버스트 의사결정은 RAND에서 개발한 것으로 최적의 대안을 채택하는 것 대신 모든 가능한 시나리오 가운데 가장 안정적인 전략을 채택한다는 것에서 기존의 의사결정 체계와 차이가 있다. 연구의 적용은 안동-임하댐 유역을 대상으로 온실 가스 배출 시나리오 A1B, A2, B1시나리오에 대해 15개의 GCMs에서 산출된 기후자료를 기반으로 기후변화의 시나리오를 작성하였으며, 다양한 측면의 대안을 설정하여 용수공급량을 평가하였다. 연구의 결과로 산정될 각 대안 별 안정적인 정도와 취약한 시나리오에 대한 정보는 기후변화의 불확실성을 전제한 의사결정을 할 때 로버스트 의사결정이 갖는 장점이 될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.199-199
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• 2021

한국농어촌공사에서는 과학적이고 체계적인 농업기반시설 및 용수관리로 재해를 예방하고 물관리의 효율성 증대를 위한 유지관리 종합정보시스템인 농업기반시설관리시스템을 구축하여 운영중에 있다. 한국농어촌공사는 2012년부터 저수지별 일공급량을 측정하여 기록 관리하고 있어, 저수지의 수위차와 공급량을 사용하여 저수지의 일유입량을 산정 할 수 있는 체계를 구축하였고 저수지 종합건전성 평가를 위해 이 자료를 사용하였다. 수량부문은 수문학적으로 하천환경 및 수생태계에 민감한 영향을 끼치는 인자들로 지표를 구성하였다. 선정된 지표는 High Flow, Low Flow, Seasonality, Zero Flow, Variability로 구성하였다. 수질부문은 자연적 요인과 사회·경제적 요인 기준에 의한 분류를 통해 저수지의 건전성 상태를 파악할 수 있는 지표를 선정하였다. 자연적 요인은 환경부의 수질환경기준에 제시된 항목 중 저수지 건전성을 대표할 수 있는 수온, DO, COD, SS, TN, TP 및 TOC를 선정하였다. 농업용 저수지 수량·수질을 고려한 수환경 평가체계 적용을 위해 적누, 이담, 송고 저수지를 선정하였다. 3개 저수지를 대상으로 수량, 수질 부문으로 나누어 부문별 건전성 및 종합건전성 평가를 수행하였다. 선정된 지표의 분석단위를 통일시키기 위하여 표준화를 수행하였으며 자료의 왜곡정도가 큰 경우에는 로그변환을 취하여 표준화를 수행하였다. 가중치 적용은 주관적인 견해가 들어갈 수 있는 전문가의 설문에 의한 방법보다는 수학적 방법을 이용한 주성분과 엔트로피 가중치 방법을 적용하였다. 최종적으로 산정된 지수에 따라 하천별 현황을 주제별, 시기별로 검토하였으며 객관적이고 이해가 쉽게 5개 등급으로 등급분류를 해 저수지별 건전성 정도를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.128-128
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• 2020

최근 농업환경의 변화와 기후변화에 대응하기 위해 농업용수 관리 정보화 및 과학화의 필요성이 증대되어 실시간으로 저수지 저수량과 농업용수 공급량을 파악하기 위해 자동 수위계측시설이 도입되었다. 농림축산식품부의 저수지 자동수위측정기 설치 및 운영지침에 따라 현재 농어촌공사 관리 저수지 1,734개소 및 수로부 1,880개소에 자동수위계가 설치되어 있으며, 저수지와 수로에서 10분 간격으로 수위자료가 생성되고 있다. 농업용 저수지 수문자료의 공인지점은 2016년 6개소에서 2019년 49개소로 증대되고 있으며, 데이터 품질 저하의 최소화 및 신뢰성 있는 수문자료 생성의 필요성이 증가함에 따라 농업용 저수지의 특성을 반영한 저수지 수위 오결측 데이터 보정 방안 및 수문 자료 품질관리 방안이 요구된다. 농업용 저수지의 수위 변화 및 강우-유출 현상은 물리적 모형을 구축하여 기상, 지형 등 영향 인자와 수위(또는 유출)와의 상관관계를 분석하는 것은 무적으로 불가능하였지만, 최근 인공신경망 (Artificial Neural Network, ANN) 등과 같이 black-box 형태의 모형을 이용하여 비선형적인 수문해석이 가능해졌다. 본 연구에서는 빅데이터와 인공신경망을 결합시킨 알고리즘인 딥러닝 (Deep Learning) 기반의 LSTM (Long Short-Term Memory) 모형을 활용하여 농업용 저수지 수위자료를 검토하여 자동계측기에서 발생하는 오류 보정을 위해 품질관리 방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.118-118
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• 2021

최근 지구 온난화 현상으로 인한 기후변화로 이상기후 현상이 발생하고 있으며 이로 인해 장기적으로 폭염의 빈도 및 강도 상승에 따른 가뭄 피해 우려가 증가하고 있다. 농업 가뭄은 강수량 부족, 토양 수분 부족, 저수량 부족 등 농업분야에 영향을 주는 인자들과 관련되어 있어 농작물 생육 및 수확량 감소를 야기한다. 우리나라는 논농사가 주를 이루고 있어 국내 농업 가뭄은 주수원공인 농업용 저수지의 가용저수용량으로 판단 가능하다. 따라서 안정적인 농업용수 공급을 위해 수리시설물의 모니터링, 공급량 등의 분석이 이루어져야 하며, 농업 가뭄에 대비하기 위해 농업용 저수지의 가용저수용량 파악이 필요하다. 수자원 분야에서 지점자료의 시·공간적 한계점을 보완하기 위해 인공위성 자료를 활용한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 본 연구에서는 위성영상 자료 및 딥러닝 기반 알고리즘을 적용하여 농업용 저수지 수표면 탐지 및 시계열 분석을 목적으로 한다. 위성영상 자료는 5일 주기 및 10 m 공간해상도를 가진 Sentinel-2 위성영상 자료를 활용하고자 하였으며, 딥러닝에 적용하기 위하여 100장 이상의 영상 이미지를 구축하였다. 딥러닝 기반 알고리즘으로는 Convolutional Neural Network (CNN)을 활용하였으며, CNN은 주로 이미지 분류나 객체 검출 문제를 해결하기 위해 제안된 모델로 최근 픽셀 단위로 분류가 가능한 알고리즘이 개발되어 높은 정확도의 수표면 탐지가 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 CNN 기반 수표면 탐지 알고리즘을 개발하여 Sentinel-2 영상 기준 경기도 안성시를 대상으로 소규모 농업용 저수지의 수표면적에 대한 시계열 데이터를 분석하고자 한다.

• Korean Journal of Agricultural Science
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• v.38 no.2
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• pp.331-341
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• 2011

To provide variation of water supply for instream flow from reservoirs with various magnifications of paddy irrigation area to watershed area, 8 reservoirs were selected to draw operation rule curve and to analyze water supplies from reservoirs. Reliability of 90% for supplying irrigation water from reservoir was able to maintain and instream flow water was able to be supplied only in the reservoir with magnification of paddy irrigation area to watershed area above 3. The more magnification of paddy irrigation area to watershed area increased, the more ratio of irrigation water to total water storage decreased, and the more ratio of instream flow water to total water storage increased. From the heightening 113 reservoirs in Korea, annual irrigation water was estimated to 1,146.05 $Mm^3$ in normal operation, 839.57 $Mm^3$ in withdrawal limited operation, and annual instream flow water was estimated to 149.68 $Mm^3$ in normal operation, 283.19 $Mm^3$ in withdrawal limited operation. It was concluded that withdrawal limited operation was followed to have the premise of saving irrigation water, more instream flow water was able to be supplied from reservoirs with high magnification of paddy irrigation area to watershed area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.507-507
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• 2022

작물 재배에서 정밀 관개 및 물관리를 위해 토양수분 모니터링이 필수적이며, 최근 이상기후에 따른 가뭄 빈도가 증가함에 따라 토양수분 변동에 따른 적절한 대응이 필요한 실정이다. 특히, 국산밀 생장기의 토양수분 및 관개는 생산성에 중요한 영향을 미치고 있으나, 빈번한 봄가뭄의 영향으로 작물 생산 및 품질 관리의 어려움을 겪고 있다. 따라서 국산밀의 안정적 생산을 위한 토양수분 및 양분 관리에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 ICT 기반의 토양 층위별 모니터링 시스템을 구축하여 물관리에 따른 국산밀의 안정적 생산성을 분석하고자 한다. 대상지역은 전라북도 남원시 운봉읍에 위치한 국립식량과학원 운봉시험지이며, 시험포장은 수분처리 조건에 따라 총 4개(A: 한발조건, B: 적정수분, C: 무처리) 처리구로 3개 블록을 구분하여 4반복으로 구성하였다. ICT 기반 10개 토양수분 및 EC (Electrical conductivity) 관측 장비를 통해 실시간으로 자료 수집하였으며, 밀 생육조사는 생육단계별 초장, LAI, 지상부 및 지중 생체중 등 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 처리구별 물관리에 따른 토양수분과 생육지표의 상관관계 분석을 통해 가뭄에 따른 생육 영향과 적정 관개용수의 공급시기 및 공급량을 분석하였다. 본 연구는 밀 생장기의 봄가뭄에 대응하기 위한 물관리 기초자료로 활용하고자 하며, ICT 기반의 스마트관리 플랫폼을 개발하여 밀 작황 진단 및 예측을 통해 국산밀의 안정적 생산성에 기여하고자 한다.