• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1250-1253
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• 2009

기후변화가 수자원에 미치는 영향을 평가하는데 있어서 주로 기후모형인 Global Climate Model (GCM)이 사용되고 있다. 그러나 이러한 기후모형의 공간적 해상도는 $3^{\circ}{\sim}4^{\circ}$ 정도로 한반도의 경우 바다로 묘사되기도 한다. 따라서 GCM을 이용해서 기후변화가 유역단위 수자원에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 일반적으로 축소기법이 사용되고 있다. 현재까지 다양한 축소기법이 개발되었으며, 대표적인 모형으로는 SDSM(Statistical Down-Scaling Model)과 LARS-WG(The Long Ashton Research Station Weather Generator)이 있다. 이에 본 연구에서는 SDSM, LARS-WG와 함께 최근에 축소기법으로 사용되고 있는 인공신경망 기법을 이용해서 CCCMA(Canadian Centre for Climate Modeling and Analysis)에서 일 단위로 모의한 CGCM3 A2 시나리오를 기반으로 우포늪의 강우 및 온도시나리오를 구축하였다. 대상 지점인 우포늪은 경상남도 창녕군 우포늪(위도 $35^{\circ}$33', 경도 $128^{\circ}$25')에 위치하고 있으며, 모의 기간은 CASE1의 경우 현재, CASE2는 2050$^{\sim}$ 2080년, CASE3는 2080년$^{\sim}$2100년으로 각각 구분하여 축소기법을 적용하였다. 축소결과 축소기법에 따라 일정정도 차이를 보이기는 하였으나 강우와 온도 모두 증가하게 됨을 확인하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.9
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• pp.789-799
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• 2010

The objective of this study is to suggest an approach for estimating probability rainfall using climate scenario data based GCM and to analyze changes of flood characteristics like probability rainfall, flood quantile and flood water level under climate change. The study area is Namhan river basin. Probability rainfalls which is taken 1440 minutes duration and 100-year frequency are estimated by using IPCC SRES A2 climate change scenario for each time period (S0: 1971~2000; S1: 2011~2040; S2: 2041~2070; S3: 2071~2100). Flood quantiles are estimated for 17 subbasins and flood water level is analyzed in the main channel from the downstream of Chungju dam to the upstream of Paldang dam. Probability rainfalls, peak flow from flood quantile and water depth from flood water level have increase rate in the range of 13.0~15.1 % based S0 (142.1 mm), 29.1~33.5% based S0 ($20,708\;m^3/s$), 12.6~13.6% in each S1, S2 and S3 period, respectively.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.42 no.11
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• pp.921-931
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• 2009

For the assessment of climate change impacts for the Byeongseong stream, CGCM 3.1 T63 is selected as future climate information. The projections come from CGCM used to simulate the GHG emission scenario known as A2. Air temperature and precipitation information from the GCM simulations are converted to regional scale data using the statistical downscaling method known as MSPG. Downscaled climate data from GCM are then used as the input data for the SWAT model to generate regional runoff and water quality estimates in the Byeongseong stream. As a result of simple sensitivity analysis, the increase of CO2 concentration leads to increase water yield through reduction of evapotranspiration and increase of soil water. Hydrologic responses to climate change are in phase with precipitation change. Climate change is expected to reduce water yields in the period of 2021-2030. In the period of 2051-2060, stream flow is expected to be reduced in spring season and increased in summer season. While soil losses are also in phase with water yields, nutrient discharges (i.e., total nitrogen) are not always in phase with precipitation change. However, it should be noted that there are a lot of uncertainties in such multiple-step analysis used to convert climate information from GCM-based future climate projections into hydrologic information.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.198-202
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• 2009

기후변화는 강수와 기온을 변화시켜 수자원에 지대한 영향을 미칠 것으로 알려져 있다. 따라서 이에 대한 안정적인 수자원 관리를 위해서는 기후변화 영향을 정량적으로 평가하는 것이 필요하다. 기본적으로 기후변화에 대한 수자원의 영향을 연구할 때 '온실가스 배출시나리오, GCMs을 통한 기후모의, 시공간적 편차보정을 위한 상세화, 유출모형 적용을 통한 유출시나리오 생산'의 과정을 거친다. 그러나 유출시나리오를 얻기까지 과정에는 각각 불확실성을 가지고 있기 때문에 최종결과의 불확실성은 각 과정을 거치면서 매우 커진다고 할 수 있다. 다양한 배출시나리오, GCM 결과, 유출모형에 대해 단순평균 혹은 가중치를 주는 multi-model ensemble 기법은 각 경우에 따른 값의 범위를 제시할 수있다는 점 때문에 불확실성 평가에서 주로 이용되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 5대강 유역 109개 중권역에 대해 multi-model ensemble을 적용하여 기후변화에 의한 수자원 영향을 평가하였다. 1971년에서 2100년까지 120년 기간에 대해 3개의 온실가스 배출시나리오, 13개의 GCMs 결과들을 수집하여 총 39개의 기후시나리오를 이용하였고, 이를 8개의 유출모형에 적용하여 총 312개의 유출시나리오를 생산하였다. 생산된 유출시나리오를 기준시간(1971${\sim}$2000)에 대한 미래의 세 기간(2020s, 2050s, 2080s)으로 나누어 변화율을 분석한 결과 여름철 유출량과 겨울철 유출량이 증가될것으로 나타났으나 겨울철 유출량 전망은 여름철에 비해 불확실성이 큰 것으로 나타났다. 공간적으로는 한강유역이 위치한 북쪽유역이 남쪽에 비해 불확실성이 큰 것으로 나타났다. 결과적으로 유출의 시공간적 편차에 의해 우리나라 수자원은 홍수피해 증가가 예상되었으며, 월별유출량의 변화로 인해 용수확보와 관리에 어려움이 증가할 것으로 전망되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.24-24
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• 2018

최근 10년간 우리나라에 빈번하게 발생한 가뭄 가운데 2014년과 2015년에 발생한 가장 극심한 가뭄으로 금강유역은 평년의 84.4%의 강수량을 기록하였고, 특히 2015년 6월부터 9월까지의 강수량은 343.1 mm로 평년 대비 38.3% 수준에 머물렀다. 금강유역 내에 위치한 보령댐은 충남 서부지역 8개 시 군에 생활용수와 공업용수를 공급하고 있는 중요한 수원으로 현재 심각한 물 부족으로 저수율이 30%를 밑돌고 있어 대상지역의 현재 및 장래 물 부족 대책이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 보령댐 유역($297.4km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델과 GCM(General Circulation Model) 기후변화 시나리오를 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 내한능력을 평가하고자 하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 보령댐 유역을 대상으로 기상자료, 보령댐 운영자료를 수집하였으며. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 보령댐의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고 유입량 및 방류량 자료를 활용하여 모형의 보정(2005~2009)과 검증(2010~2017)을 실시하였다. 기후변화에 따른 내 저수지 내한능력평가를 위해 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP(Representative Concentration Pathway) 4.5와 RCP 8.5 시나리오 특성을 분석하여 극한 기후 시나리오를 선정하여 Historical 기간(1980~2017)과 미래 기간(2000~2099)을 대상으로 극한 기후변화 사상에 따른 보령댐 유역의 내한능력을 평가하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• v.39 no.1
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• pp.7-13
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• 2014

Phosphate rock, phosphogypsum, and products in phosphate processing facility contain naturally occurring radioactive materials (NORM). Therefore, they may give rise to enhanced radiation dose to workers due to inhalation of airborne particulates. Internal dose due to particle inhalation varies depending on particle properties. The objective of the present study was to characterize particle properties at the largest phosphate processing facility in Korea. A cascade impactor was employed to sample airborne particulates at various processing areas in the plant. The collected samples were used for characterization of particle size distribution, particle concentration in the air, and shape analysis. Aerodynamic diameters of airborne particulates ranged 0.03-100 ${\mu}m$ with the highest concentration at the particle size range of 4.7-5.8 ${\mu}m$ (geometric mean = 5.22 ${\mu}m$) or 5.8-9.0 ${\mu}m$ (geometric mean = 7.22 ${\mu}m$). Particle concentrations in the air varied widely by sampling area up to more than two orders of magnitude. The large variation resulted from the variability of mechanical operations and building ventilations. The airborne particulates appeared as spheroids or rough spherical fragments across all sampling areas and sampled size intervals. Average mass densities of phosphate rocks, phosphogypsums, and fertilizers were 3.1-3.4, 2.1-2.6, and 1.7 $gcm^{-3}$, respectively. Radioactivity concentration of uranium series in phosphate rocks varied with country of origin, ranging 94-866 $Bqkg^{-1}$. Among the uranium series, uranium was mostly concentrated on products, including phosphoric acid or fertilizers whereas radium was concentrated on byproducts or phosphogypsum. No significant radioactivity of $^{226}Ra$ and $^{228}Ra$ were found in fertilizer. However, $^{40}K$ concentration in fertilizer was up to 5,000 Bq $g^{-1}$. The database established in this study can be used for the accurate risk assessment of workers due to inhalation of airborne particles containing NORM. In addition, the findings can be used as a basic data for development of safety standard and guide and for practical radiation safety management at the facility.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.3
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• pp.229-243
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• 2013

Hydrological simulation Program-Fortran (HSPF) model was used to simulate streamflow and snow depth at Pyengchang watershed. The selected Global Climate Models (GCMs) provided by the Coupled Model Intercomparision Project Phase 3 (CMIP3) were utilized to evaluate streamflow and snow depth driven by future climate scenarios, including A1, A1B, and B1. Bias-correlation and temporal downscaling processes have been performed to minimize systematic errors between GCMs and HSPF. Based on simulated monthly streamflow and snow depth after calibration, the results indicate that HSPF performs well. The correlation coefficient between the observed and simulated monthly streamflow is 0.94. Snow depth simulations also show high correlation coefficient, which is 0.91. The results indicate that snow depth in 2018 at Pyongchang winter olympic venues will decrease by 17.62%, 9.38%, and 7.25% in January, February, and March respectively, based on streamflow realizations induced by all GCMs ensembles.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.61 no.6
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• pp.81-92
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• 2019

The objective of this study is to evaluate hydrologic impacts of climate change according to downscaling methods using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model at watershed scale. We used the APCC Integrated Modeling Solution (AIMS) for assessing various General Circulation Models (GCMs) and downscaling methods. AIMS provides three downscaling methods: 1) BCSA (Bias-Correction & Stochastic Analogue), 2) Simple Quantile Mapping (SQM), 3) SDQDM (Spatial Disaggregation and Quantile Delta Mapping). To assess future hydrologic responses of climate change, we adopted three GCMs: CESM1-BGC for flood, MIROC-ESM for drought, and HadGEM2-AO for Korea Meteorological Administration (KMA) national standard scenario. Combined nine climate change scenarios were assessed by Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI). SWAT model was established at the Mankyung watershed and the applicability assessment was completed by performing calibration and validation from 2008 to 2017. Historical reproducibility results from BCSA, SQM, SDQDM of three GCMs show different patterns on annual precipitation, maximum temperature, and four selected ETCCDI. BCSA and SQM showed high historical reproducibility compared with the observed data, however SDQDM was underestimated, possibly due to the uncertainty of future climate data. Future hydrologic responses presented greater variability in SQM and relatively less variability in BCSA and SDQDM. This study implies that reasonable selection of GCMs and downscaling methods considering research objective is important and necessary to minimize uncertainty of climate change scenarios.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.175-175
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• 2018

우리나라에서 발생하는 대규모 자연재해의 상당부분은 강우에 의한 홍수피해이다. 최근 이러한 홍수피해는 기후변화와 더불어 극한강우 현상의 빈발에 의한 새로운 재해양상으로 전개되고 있으며, 이에 따라 정부에서도 재해발생시 원상복구의 개념이 아닌 항구복구의 개념으로 복구사업을 수행하고 있다. 그러나 설계에 기후변화에 대한 영향을 반영하고 있지 못하기 때문에 기후변화에 의하여 미래에 발생할 극한강우로 반복적인 피해가 예상되고 있으므로 기존의 방재성능목표 강우량의 설정 방법에 대한 개선이 필요하다. 전 세계적으로 이러한 기후변화에 의한 현상을 모의하기 위한 연구로 전지구기후모델(Global Climate Model, 이하 GCM)과 지역기후모델(Reginal Climate Model, 이하 RCM)을 사용하고 있다.우리나라 기상청에서도 CMIP5 국제사업의 표준 실험체계를 통해 전지구 기후변화 시나리오 산출을 위해서 영국 기상청 해들리센터의 GCM인 HadGEM2-AO를 도입하였다. 또한 한반도 기후변화 시나리오를 산출하기 위해 HadGEM3-RA 모형을 이용하여 전지구 기후변화 시나리오를 역학적으로 상세화하고 이를 한반도에 대해 12.5km 공간 해상도로 일 자료를 제공하고 있다. 하지만 유역규모 혹은 지점규모에서 사용하기 위해서는 이러한 일자료의 시 공간적인 상세화기법이 요구된다. 본 연구에서는 기후변화를 고려한 방재성능목표 강우량 개선 방향을 제안하기 위해 다양한 연구단에서 도출된 상세화 결과를 수집하고 비교분석을 통해 기후변화를 고려하고자 하였다. 다양한 연구기관에서 생산된 미래 확률 전망을 살펴본 결과, 동일한 GCM자료를 사용하더라도 상세화 방법론에 따라 서로 다른 결과가 도출되는 것을 확인하였다. 미래 예측의 불확실성을 고려하면 특정한 방법론이 우수하다고 평가하기는 어려움에 따라 앙상블 평균을 활용한 개선방향을 제안한다. 본 연구의 결과는 전국 지자체의 강우특성만을 고려한 것으로, 연안지역의 경우 해수면 상승을 고려하여 추가적인 대책이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.187-187
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• 2022

우리나라의 농촌 유역은 크게 1) 상류에 위치한 농업용 저수지, 2) 저수지 방류부, 3) 저수지 하류하천, 4) 하류 농업 지대로 구성된다. 이들 모두 유역의 홍수·침수와 연관되어 있으나 각각의 설계 빈도가 서로 달라 일시에 수용 가능한 수자원의 양이 상이하다. 예컨대 극한 강우가 발생한 경우 PMP를 고려하여 설계된 저수지에서는 유입 홍수량이 통제될 수 있으나 50-200년 빈도로 설계된 하류하천에서는 측면 유입량 때문에 홍수가 발생할 수 있다. 따라서 유역의 홍수 확률을 산출할 때에는 유역 구성지역별 홍수 확률을 산정한 후 종합적으로 고려할 필요가 있다. 특히 농촌유역의 경우 하류하천 및 농경지의 설계 빈도 기준이 도시에 비해 낮아 유역 구성요소 간 처리 가능한 수자원 양의 차이가 크다. 따라서 본 연구에서는 농촌 유역을 대상으로 연구를 진행하였다. 한편, 최근 기후변화로 인해 극한 강우 사상의 빈도가 잦아짐에 따라 유역 내 홍수의 발생이 증가하고 있다. 따라서 기후변화에 따른 미래 농촌 유역의 홍수 발생 여부 파악이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 CMIP 6 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 6)의 GCM (General Circulation Model) 기상산출물을 농촌 유역에 적용함으로써 미래 농촌 유역의 홍수 발생 여부를 확인하고자 하였다. 또한, CMIP 6의 GCM 산출 기상자료의 시간 단위는 24시간 혹은 3시간으로 시간적 해상도가 낮으므로 유역 홍수 모의를 위하여 GCM 산출물의 시간 분해를 수행하였다. 본 연구에서는 MRC (Multiplicative Random Cascade) 모형을 기후변화 시나리오 기상자료에 적용함으로써 강우 자료의 시간 분해를 수행하고, 시간 분해 결과물을 활용하여 농촌 유역의 미래 홍수 확률을 산정해보고자 하였다. 본 연구의 결과는 향후 농촌 유역의 홍수 확률 산정 기법에 관한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.