• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.291-291
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• 2023

증발량을 산정하는 방법 중 증발접시를 활용한 방법은 하천의 증발량을 직접적으로 측정할 수 있는 장점이 있는 반면, 장기간의 증발접시를 활용한 증발량 추정은 현실적으로 쉽지 않다. 대표적인 증발량 산정식으로는 에너지 수지 및 공기동역학적 원리의 혼합적용 방법(PCE, Penman combination equation)과 경험적 바람공식(PWF, Penman wind function)이 있다. PCE로 산정된 증발량의 경우 하천 내 바닥열(bed heat flux)과 물기둥의 열저장 변화율이 장기간 규모의 순 복사량에 비해 작은 값을 가져 식에서 제외되므로 전반적으로 증발량이 과대 추정되는 문제가 발생한다. 반면, PWF로 산정한 증발량에서는 광범위한 매개변수 범위와 기상자료의 부족으로 모형의 불확실성을 증대시키는 요인으로 작용한다. 본 연구의 최종적인 목표는 하천 수로의 수면증발량을 추정하는 것이지만, 실제 하천 중심에서 증발량을 추정하기 위한 수문학적 자료는 매우 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 유역단위에서의 증발량을 전이하는 방안을 모색하고자 하며, 구체적인 연구과정은 다음과 같다. 첫째, 유역단위 수문학적 자료를 수집하여(flux tower 자료 활용) 유역단위의 증발량을 산정한다. 둘째, PCE와 PWF으로 산정한 증발량과 관측된 증발량을 이용하여 각 식의 매개변수를 최적화한다. 마지막으로 최적화된 매개변수를 적용한 증발량과 관측값의 유사성을 분석한다. 본 연구에서는 하천단위의 증발량을 산정하기 위해 PWF을 적용하였으며 용담댐 내의 기상자료를 활용하여 산정한 증발량과 실제 용담댐 내의 수면증발량의 상관성을 분석한 결과 높은 상관성 확인할 수 있었다. 따라서 하천 주변에 증발량 추정을 위한 최소한의 기상정보가 존재하는 지역에서, 하천단위의 증발량을 산정할 수 있으며 장기간의 증발량도 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.12
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• pp.1033-1046
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• 2019

To evaluate the utilization suitability of solar radiation models, estimated solar radiation from 13 solar radiation models were verified by comparing with measured solar radiation at 5 study stations in South Korea. Furthermore, for the evaluation of evaporation estimates according to solar radiation models, 5 different evaporation estimation equations based on Penman's combination approach were applied, and evaporation estimates were compared with pan evaporation. Some solar radiation models require only meteorological data; however, some other models require not only meteorological data but also geographical data such as elevation. The study results showed that solar radiation model based on the ratio of the duration of sunshine to the possible duration of sunshine, maximum temperature, and minimum temperature provided the estimated solar radiation that most closely match measured solar radiation. Accuracy of estimated solar radiation also greatly improved when Angstrőm-Prescott model coefficients are adjusted to the study stations. Therefore, when choosing the solar radiation model for evaporation estimation, both data availability and model capability should be considered simultaneously. When applying measured solar radiation for estimating evaporation, evaporation estimates from Penman, FAO Penman-Monteith, and KNF equations are most close to pan evaporation rates in Jeonju and Jeju, Seoul and Mokpo, and Daejeon respectively.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.1
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• pp.37-53
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• 2017

Pan evaporation has been used as an indirect method for the estimation of reservoir evaporation. Therefore, in this study, pan evaporation estimation equations using only temperature data were suggested in the case that available meteorological data is limited. A formula for estimating the pan evaporation were suggested by comparing estimated pan evaporation with measured pan evaporation in 12 study areas in Korea. The suggested pan evaporation equations were verified in 44 study areas by comparing not only with temperature-based equations but also with equations using other meteorological data (temperature, wind speed, relative humidity, and sunshine duration). The study results indicate that the suggested equations in this study provide much better pan evaporation estimates, compared with other temperature-based equations. Overall, the suggested equations provide appropriate pan evaporation estimates in most of 56 study areas. Therefore, the suggested equations using only temperature data in this study are considered appropriate for the estimation of pan evaporation in Korea especially in the case that available meteorological data is limited. In the future, using the air temperature and pan evaporation data measured at the reservoir, further research is needed to examine the applicability of suggested equations for the estimation of reservoir evaporation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.322-322
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• 2023

유역의 증발산량 자료는 물순환 과정을 규명하는 매우 중요한 자료 중의 하나이며, 물순환 성분별 명확한 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 설마천 유역(전적비교 수위관측소 기준, 유역면적 8.48km²)의 5개년(2018~2022) 기상관측자료를 이용하여 증발산량을 산정하였으며, 그 외 강우량, 하천유출량, 지하수함양량 자료를 이용하여 물수지 분석도 수행하였다. 증발산량 산정은 세계식량기구(FAO)에서 제시한 Penman-Monteith equation을 적용하여 일별 증발산량을 산정하였으며, 작물의 종류에 따른 계수는 잔디의 경우를 채택하였다. 본 방법을 통해 산정된 증발산량(ET₀)은 기준작물에 수분의 공급에 제한이 없는 상황에서 산정된 기준 증발산량(reference evapotranspiration)을 의미하며, 기준 증발산량을 실제 증발산량으로 변환하기 위해서는 작물계수를 고려해야 한다. 작물계수는 식생의 높이, 알베도, 식생의 저항, 토양으로부터의 증발 등의 영향을 받게 되나, 더욱더 명확하게는 식물에서의 증산을 설명하는 기본 작물계수와 토양에서의 증발을 설명하는 토양계수의 합을 통해 계수를 산정하게 된다. 설마천 유역에 공간적으로 분포된 작물계수를 정확히 산정하기에는 한계가 있으므로 잔디의 경우로 한정하여 산정된 기준증발량은 885.9mm(5개년 평균값)이다. 각 물순환 성분별로 생성된 설마천 유역의 5개년 평균값인 유역평균강우량은 1,307.3mm이며, 하천유출량은 799.7mm(유역평균강우량 대비 61.2%), 실제 증발산량은 469.5mm(유역평균강우량 대비 35.9%, 기준 증발산량 대비 약 53.0%), 유역저류량은 38.1mm(유역평균강우량 대비 2.9%)이다. 유역평균강우량은 3개 관측소(감악산, 설마리, 전적비교) 강우량의 유역평균값이며, 하천유출량은 유역출구의 수위-유량관계곡선식 환산유량, 유역저류량은 과거년(2012~2018)의 지하수 관측자료를 통해 산정된 지하수함양량을 기초로 하였다. 그리고 실제 증발산량은 기준 증발산량 산정값과 전체적인 물수지 분석을 통해 얻어진 값이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.323-323
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• 2023

유역의 증발산량 자료는 물순환 과정을 규명하는 매우 중요한 자료 중의 하나이며, 물순환 성분별 명확한 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 임진강 유역(유역출구(한강합류점) 기준, 유역면적 8,138.9km²)을 대상으로 5개년(2018~2022) 기상관측자료를 이용하여 증발산량을 산정하였으며, 그 외의 수문관측자료를 통해 물수지 분석도 수행하였다. 증발산량 산정은 세계식량기구(FAO)에서 제시한 Penman-Monteith equation을 적용하여 일별증발산량을 산정하였으며, 작물의 종류에 따른 계수는 잔디의 경우를 채택하였다. 본 방정식을 통해 산정된 증발산량(ET_o)은 기준작물에 수분의 공급에 제한이 없는 상황에서 산정된 기준 증발산량(reference evapotranspiration)을 의미하며, 기준 증발산량을 실제 증발산량으로 변환하기 위해서는 작물계수를 고려해야 한다. 작물계수는 식생의 높이, 알베도, 식생의 저항, 토양으로부터의 증발 등의 영향을 받게 되나, 더욱더 명확하게는 식물에서의 증산을 설명하는 기본 작물계수와 토양에서의 증발을 설명하는 토양계수의 합을 통해 계수를 산정하게 된다. 임진강 유역에 공간적으로 분포된 작물계수를 정확히 산정하기에는 한계가 있으므로 잔디의 경우로 한정하여 산정된 기준 증발량은 833.0mm(5개년 평균값)이다. 각 물순환 성분별로 생성된 임진강 유역의 5개년 평균값인 유역평균강우량은 1,412.9mm이며, 하천유출량은 804.9mm(유역평균강우량 대비 57.0%), 실제 증발산량은 442.3mm(유역평균강우량 대비 31.3%, 기준 증발산량 대비 약 53.0%), 유역저류량은 165.7mm(유역평균강우량 대비 11.7%)이다. 유역평균강우량은 8개 관측소(양덕, 원산, 신계, 개성, 평강, 철원, 동두천, 파주) 강우량의 유역평균값이며, 하천유출량은 유역출구의 상류 관측소인 비룡대교 관측소(유역면적 6,784.0km²) 유출량의 유역면적비 적용값이다. 실제 증발산량은 기준 증발산량 산정값에 해당 유역내 존재하는 설마천 유역의 기준 증발산량과 실제 증발산량 비율(약 53.0%)을 적용한 값이며, 유역저류량은 전제적인 물수지 분석을 통해 얻어진 추정값이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.7
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• pp.557-567
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• 2020

The six current models for estimating pan coefficient were applied to test the applicability of models in Seoul, South Korea. The models are Cuenca's model, Snyder's model, Pereira et al.'s model, Allen et al.'s model, Orang's model, and Raghuwanshi and Wallender's model. The estimated pan coefficients were compared with measured one. The measured pan coefficient was obtained by using measured pan evaporation and FAO Penman-Monteith reference evapotranspiration. Estimated evaporation by using estimated pan coefficients was compared with measured one. Furthermore, model for estimating pan coefficient in Seoul was developed. When applying 6 current models for 10 m, 15 m and 20 m fetch distances, pan coefficient estimates from Snyder's model were most similar to measured pan coefficients for all fetch distances. On the other hand, pan coefficient estimates from Pereira et al.'s model were most different from measured one. Therefore, model for estimating pan coefficient in Seoul was developed by modifying Snyder's model. When applying developed model, estimated monthly average evaporation was 92.1 mm for 10 m, 15 m and 20 m fetch distances and measured one was 91.9 mm, indicating that evaporation estimate from developed model is closest to measured one, compared with those of current models.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.11
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• pp.781-793
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• 2017

In this study, applicabilities of aerodynamic approaches for the estimation of pan evaporation were evaluated on 56 study stations in South Korea. To accomplish this study purpose, previous researchers' evaporation estimation equations based on aerodynamic approaches were grouped into seven generalized evaporation models. Furthermore, four multiple linear regression (MLR) models were developed and tested. The independent variables of MLR models are meteorological variables such as wind speed, vapor pressure deficit, air temperature, and atmospheric pressure. These meteorological variables are required for the application of aerodynamic approaches. In order to consider the effect of autocorrelation, MLR models were developed after differencing variables. The applicability of MLR models with differenced variables was compared with that of MLR models with undifferenced variables and the comparison results showed no significant difference between the two methods. The study results have indicated that there is strong correlation between estimated pan evaporation (using aerodynamic models and MLR models) and measured pan evaporation. However, pan evaporation are overestimated during August, September, October, November, and December. Most of meteorological variables that are used for MLR models show statistical significance in the estimation of pan evaporation. Vapor pressure deficit was turned out to be the most significant meteorological variable. The second most significant variable was air temperature; wind speed was the third most significant variable, followed by atmospheric pressure.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.2
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• pp.165-175
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• 2016

In order to examine the applicability, the evaporation estimation approaches based on solar radiation are classified into 3 different model groups (Model groups A, B, and C) in this study. Each group is tested in the 6 study stations (Seoul, Daejeon, Jeonju, Busan, Mokpo, and Jeju). The model parameters of each model group are estimated and verified with measured pan evaporation data. The applicability of verified model groups are compared with results of Penman (1948) combination approach. Nash-Sutcliffe (N-S) efficiency coefficients greater than 0.663 in all study stations indicate satisfactory estimates of evaporation. On the other hand, in the model verification process, N-S efficiency coefficients greater than 0.526 in all study stations indicate also satisfactory estimates of evaporation. However, N-S efficiency coefficients in all study cases except Model groups B and C in Busan are less than those of Penman (1948) combination approach. Therefore, it is concluded in this study that the evaporation estimation approaches based on solar radiation have capability to replace Penman (1948) combination approach for the estimation of evaporation in case that some meteorological data (wind speed, relative humidity) are missing or not measured.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.474-474
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• 2021

물순환 과정에서의 증발산량은 필수적으로 고려해야 하는 요소이며, 증발산은 기상학적 인자뿐만 아니라 증발 표면 특성 등 복합적인 요인에 의해서 발생한다. 이러한 이유로 실제증발산의 절대량을 추정하는 것은 쉽지 않으며, 특히 수문학적 관점에서 유역단위의 증발산량을 산정하는 데에는 기술적인 한계가 존재한다. 반면 잠재증발산량과 실제증발산량의 보완관계가설을 활용하면 복잡한 수문모델링을 거치지 않고 팬증발량으로부터 유역의 실제증발산을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 관측자료를 기반으로 하여 용담댐 유역의 증발산 보완관계를 검증하고자 한다. 실제증발산량(ETA)은 용담댐 내 덕유산 플럭스 타워의 관측자료를 활용하였으며, 잠재증발산량(ETP)으로는 기상관측소에서 관측한 팬 증발량 자료를 활용하였고 습윤증발산량(ETW)은 Priestley-Taylor 공식을 통해 산정하였다. ETW는 수분이 무제한 공급되는 상황에서의 증발산량으로 정의되며, 동시에 ETA 및 ETP와의 상대적 비율로 스케일화하여 보완관계설정에 활용하였다. 대기의 습윤지수(Moisture Index, MI)는 ETA와 ETP간의 상대적 비율로 정의하였다. 이 때 팬 증발량은 기상 및 주변 환경 조건의 영향을 받아 증발량이 과대추정 되는 경향이 있으므로 보정계수를 적용하여 보정한 값을 활용하였다. 보정계수는 FAO Penman-Monteith 식을 활용한 기준증발산량과 팬 증발량의 기울기로 산정하며, 본 연구에서는 보정계수로 0.77을 사용하였다. 또한 ETW 산정 시 적용되는 Priestley-Talyor 계수(α)는 널리 알려진 값인 1.26 대신 유역의 기상조건을 고려하여 0.99를 적용하였다. α 값의 조정을 통해 증발산 보완관계에 대한 E+의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 0.685에서 0.075, Ep+의 경우 0.437에서 0.315로 개선되어 용담댐 유역의 증발산 보완관계가 만족할 만한 수준으로 확인되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.415-415
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• 2020

국내 농업용수 수요량 산정에 있어서 논벼 수요량은 수정 Penman (Modified Penman: MP) 방법에 의한 증발산량을 기반으로 산정하고 있으나, 최근 국제식량농업기구 (Food and Agriculture Organization of the United Nations: FAO) 및 국내 농진청 등에서는 Penman-Monteith (PM) 방법에 의한 증발산량 산정방법을 채택하고 있다. 따라서 본 연구에서는 논벼 수요량 산정에 있어 우리나라 실제 현장여건에 적합한 논벼 증발산량 산정 방법을 제안하고자 기존에 적용하고 있는 MP 방법과 최근에 국내외적으로 제안되고 있는 PM 방법에 의한 논벼 수요량 산정 결과를 실질적으로 벼 생산에 공급된 저수지 공급량 자료와 비교 분석을 통해 현장 적용성을 평가해 보았다. 이를 위해 본 연구에서는 농진청에서 PM 증발산량 작물계수를 도출한 현장실험지구를 포함하는 호남지역을 대상으로 저수지 100 만톤 이상의 한국농어촌공사 관리지역 중 농업용수 공급량 자료가 신뢰성 있는 대표지구를 선정하였다. 농업용수 실제 공급량 자료를 기반으로 두 증발산량에 의한 논벼 수요량 산정 결과를 비교 분석한 결과, MP 방법에 의한 수요량이 PM 방법에 의한 수요량 보다 높게 나타났으며, 따라서 MP 방법에 의한 수요량이 PM 방법에 의한 수요량 보다 농업용수 공급량과의 차이가 작게 나타나는 경향을 보였다. 대체적으로 강우량이 적은 지역에서 농업용수 공급량 및 논벼 수요량이 높게 나타났으며, 이러한 결과는 공급량과 수요량간의 관계에도 영향을 미쳐 강우량이 많은 지역에서 강우량이 적은 지역에 비해 농업용수 공급일수가 감소함으로써 공급량과 수요량과의 차이가 적어지는 경향을 보였다. 본 연구 결과로 농업용수 공급량을 기준으로 논벼 수요량 산정에 있어 증발산량 산정방법은 안정적인 농업용수 공급계획과 수리시설 설계에서의 이수안전도 확보차원에서 MP 방법을 채택하는 것이 더 바람직 할 것으로 사료된다. 추가적으로 논벼 수요량 산정은 증발산량 산정방법 외에도 유효우량 산정방법, 수로손실, 재배관리손실 등의 다양한 관련 인자들의 영향을 받기 때문에 증발산량 산정방법과 더불어 이들 인자들에 대해서도 종합적인 평가를 실시하여 논벼 수요량 산정 결과의 신뢰성 확보가 요구된다.