• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.4
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• pp.347-356
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• 2001

Even though the increase of greenhouse gases such as $CO_2$ is thought to be the main cause for global warming, its impact on global climate has not been revealed clearly in rather quantitative manners. However, researches using Genral Circulation Model(GCM) has shown that the accumulation of greenhouse gases increases the global mean temperature, which in turn impacts on the global water circulation pattern. A climate predictive capability is limited by lack of understanding of the different process governing the climate and hydrologic systems. The prediction of the complex responses of the fully coupled climate and hydrologic systems can be achieved only through development of models that adequately describe the relevant process at a wide range of spatial and temporal scales. These models must ultimately couple the atmospheres, oceans, and lad and will involve many submodels that properly represent the individual processes at work within the coupled components of systems. So far, there are no climate and related hydrologic models except local rainfall-runoff models in Korea. The purpose of this research is to predict the change of temperature in Korean Peninsula using regional scale model(IRSHAM96 model) and GCM data obtained from the increasing scenarios of $CO_2$ Korean Peninsula increased by $2.5^{\circ}C$ and the duration of Winter in $lxCO_2$ condition would be shorter the $2xCo_2$ condition due to global warming.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.43 no.4
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• pp.492-502
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• 2010

The study objects were to analyze long-term and seasonal variations of nutrients (N, P), suspended solids, N:P ratios, algal chlorophyll, and trophic state along with general water quality parameters in four sampling sites including two intake tower sites supplying drinking water in Daechung Reservoir. For the analysis, we used water quality long-term data sampled during 1998~2007 by the Ministry of Environment, Korea. Interannual and seasonal trends in inflow and discharge near the intake tower facilities over the ten years were directly influenced by rainfall pattern. The distinct difference between wet year (2003) and dry year (2001) produced marked differences in water temperature, pH, dissolved oxygen, organic matter contents, nutrients, and these variables influenced algal biomass and trophic state. Values of TP varied depending on the year and locations sampled, but monthly mean TP always peaked during July~August when river inflow and precipitation were maxima. In contrast, TN varied little compared to TP, indicating lower influence by seasonal flow compared to phosphorus. The number of E. coli were highest in Site 2 (Chudong intake tower) and varied largely, whereas at other sites, the numbers were low and low variations. Contents of chlorophyll-${\alpha}$ (CHL), as an estimation of primary productivity, varied largely depending on the year and season. The maximum of CHL occurred at Muneu intake tower (S4) during 2006 when the precipitation and inflow were lowest. In contrast, another CHL peak was observed in Site 2 (Chudong intake tower) in 2006 when one of the largest typoons (Ewinia) occurred and river runoff were maximum. So the CHL maxima were associated with both wet year (high flow, high nutrient supply) and dry year (low flow, nutrient supply by littoral zone). Such conditions influenced trophic states, based on Trophic State Index of nutrients and CHL. Based on all analyses, we can provide some clues for management and protection strategies of two intake tower sites.

• Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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• v.18 no.4
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• pp.21-30
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• 2010

In this paper, the parallel distributed rainfall runoff model(K-DRUM) using MPI(Message Passing Interface) technique was developed to solve the problem of calculation time as it is one of the demerits of the distributed model for performing physical and complicated numerical calculations for large scale watersheds. The K-DRUM model which is based on GIS can simulate temporal and spatial distribution of surface flow and sub-surface flow during flood period, and input parameters of ASCII format as pre-process can be extracted using ArcView. The comparison studies were performed with various domain divisions in Namgang Dam watershed in case of typoon 'Ewiniar' at 2006. The numerical simulation using the cluster system was performed to check a parallelization effectiveness increasing the domain divisions from 1 to 25. As a result, the computer memory size reduced and the calculation time was decreased with increase of divided domains. And also, the tool was suggested in order to decreasing the discharge error on each domain connections. The result shows that the calculation and communication times in each domain have to repeats three times at each time steps in order to minimization of discharge error.

• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.103 no.1
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• pp.98-104
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• 2014

This study aims to predict the amount of soil loss from Mt. Palgong's small basin, by using influence factors derived from related models, including RUSLE and MUSLE models, and verify the validity of the model through a comparative analysis of the predicted values and measured values, and the results are as follows: The amount of soil loss were greatly affected by LS factor. In comparison with the measured value of the amount of total soil loss, the predicted values by the two models (RUSLE and MUSLE), appeared to be higher than those of the measured soil loss. Predicted values by RUSLE were closer to values of measured soil loss than those of MUSLE. However, coefficient of variation of MUSLE were lower, but two model's coefficient of variation in similar partial patterns in the prediction of soil loss. RUSLE and MUSLE, prediction soil loss models, proved to be appropriate for use in small mountainous basin. To improve accuracy of prediction of soil loss models, more effort should be directed to collect more data on rainfall-runoff interaction and continuous studies to find more detailed influence factors to be used in soil loss model such as RUSLE and MUSLE.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.8
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• pp.747-755
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• 2010

Distributed Models have relative weak points due to the amount of computer memory and calculation time required for calculating water flow using a numerical analysis based on kinematic wave theory when compared to the conceptual models used so far. Typically, the distributed models have been mainly applied to small basins. It was necessary to decrease the resolution of the grid to make it applicable for large scale watersheds, and because it would take up too much time to calculate using a higher resolution. That has been one of the more difficult factors in applying the model for actual work. In this paper, MPI (Message Passing Interface) technique was applied to solve the problem of calculation time as it is one of the demerits of the distributed model for performing physical and complicated numerical calculations for large scale watersheds. The comparison studies were performed a single domain and a divided small domain in Yongdam Dam watershed in case of typoon 'Ewiniar' at 2006. They were compared to analyze the application effects of parallelization technique. As a result, a maximum of 10 times the amount of calculation time was saved but keeping the level of quality for discharge by using parallelization code rather than a single processor.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.211-211
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• 2017

장기유출해석 모델은 수자원의 안정적인 확보와 이용, 유역단위 기초자료 조사관리 등을 위하여 수자원 장기종합계획 및 전국유역조사사업 등에 활용되고 있다. 주로 국외에서 개발된 모형이 활용되고 있어, 국내의 여건에 맞추어 편의성이 개선된 모형을 찾는 것은 매우 어려운 일이다. 또한, 유출해석을 수행하기에 앞서 지속적으로 업데이트된 모델에 대한 객관적인 평가를 수행한 사례는 드물다. 따라서, 본 연구에서는 국내에서 주로 활용되고 있는 장기유출해석모델(TANK, SWAT, SSARR, PRMS 등)에 대한 비교검토를 토대로 각종 사업과의 연계성, 계산의 효율성, 정확도 등을 고려하여 USGS에서 개발한 PRMS v.4.0.2를 기반으로 국내유역에 활용이 가능하도록 개선한 $K-BASIN^{RR}$ 및 입력자료 전처리기를 개발하였다. PRMS 모형은 융설 및 지하수 흐름 등 다양한 기능을 포함하여 강우유출 분석에 활용성 높은 모형으로 평가받고 있으나, 국내 OS환경 및 활용 단위계에서 활용성이 떨어지는 단점이 있다. 본 연구에서는 소스코드 개선 및 GUI구축을 통하여 PC 환경에서 구동이 쉽도록 재구성하였고, 사용자 편의성 확보를 위한 입력자료 전처리기를 개발함으로써 수자원단위지도 3.0, 임상도 재분류 테이블, 토양도 재분류 테이블의 DB화 및 모형의 구동을 위한 HRU분할, 입력자료 생성이 가능하도록 하였다. 매개변수 최적화를 위하여 하천 유량뿐만 아니라 기저유출량을 대상으로 Monte-Carlo 시뮬레이션 기반의 매개변수를 최적화 기능을 탑재하였다. 개발된 모형의 적용성 평가를 위하여 용담댐 시험유역을 대상으로 11년 간(2005-2015)의 강우 및 온도자료를 입력자료로 활용하여 모의한 결과 샘플의 개수에 따라 NSE(Nash-Sutcliffe Efficiency)를 0.9까지 추정이 가능함을 파악하였다. 또한, 유출량과 기저유출에 대하여 동시에 최적화를 수행하는 경우 NSE를 유출량에 대하여 0.8, 기저유출량에 대하여 0.6까지 추정이 가능하였다. 최적화된 모의 결과에 대한 검토를 위하여 계산증발산량을 측정증발산량과 비교한 결과, 유사한 패턴을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 $K-BASIN^{RR}$을 활용하는 경우 장기유출해석 업무에 효율성 및 정확도를 향상할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.361-361
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• 2018

강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 분석하는 것은 수문연구에서 중요한 주제 중 하나이며 댐유역에 대해 기상 및 유출자료를 사용하여 이를 상세히 분석함으로써 이수기에 필요한 수자원을 예측 및 확보하는 것은 중요하다. 강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 상세히 분석하기 위해서는 댐유역의 상류부터 하류까지 많은 유출관측지점의 자료를 사용해야 하지만 상류의 소유역들은 대부분 미계측유역이라는 문제점이 있다. 본 연구에서는 자료공간확장 방법을 사용하여 미계측유역의 유출자료를 생성하고 이 자료들을 분석함으로써 강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 자세히 분석하였다. 먼저 안동댐유역내 관측유역인 안동댐, 도산, 소천유역을 대상으로 1989년부터 2009년까지의 기간 중 20개의 사상에 대하여 분포형 모형인 GRM 모형의 적용성을 조사하였으며 전반적으로 0.5 Nash-Sutcliffe 계수 이상의 타당한 모형효율성 결과를 얻었다. 그 후 자료공간확장 방법을 사용하여 안동댐 상류에 위치한 47개의 미계측 소유역들의 유출자료를 생성하였으며 세 관측유역을 포함한 총 50개 유역의 유출자료를 연구에 사용하였다. 그리고 총 50개 유역의 평균강우량 시계열 자료를 생성하고 이동평균방법을 사용하여 이 평균강우량 자료를 강우강도-지속시간 곡선으로 변환하였다. 강우패턴과 유출반응간의 관계를 분석하기 위해 합리식의 유출계수와 강우강도비율을 사용하였으며 유출계수와 강우강도비율을 계산하기 위해 유역별 도달시간을 사용하였다. 여기서 강우강도비율은 강우강도지속시간 곡선을 사용하여 첨두강우강도를 도달시간에 해당하는 평균강우강도로 나눠준 값이다. 그리고 이 유출계수와 강우강도비율을 유역면적에 대해 도시함으로써 그 경향을 조사하였다. 그 결과 20개 사상은 유출계수, 강우강도비율과 유역면적을 사용하여 물리적으로 타당한 네 가지의 타입으로 분류될 수 있었다. 이 네 가지 타입은 강우의 이동 및 분포와 상관이 있었는데 첫번째 타입은 안동댐 유역전체에 강우가 거의 등분포하는 경우, 두 번째는 강우가 유역의 상류방향으로 이동하는 경우, 세 번째는 강우가 유역의 하류방향으로 이동하는 경우, 그리고 네 번째는 강우가 유역에 무작위로 분포하는 경우였다. 이것은 어떠한 사상에 대해서도 유출계수와 강우강도비율을 유역면적에 대해 도시함으로써 강우패턴과 유출간의 관계를 분석할 수 있다는 것을 나타낸다. 그리고 이 네 가지 타입에 대한 강우사상들의 비율은 각각 65%, 20%, 10%, 그리고 5% 였다. 이 타입별 강우사상의 비율은 향후 강우-유출관계에 의한 수자원 예측 및 확보에 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.294-294
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• 2019

The system for predicting flood of river at Flood Control Office is made up of a rainfall-runoff model and FLDWAV model. This system is mainly operating to predict the excess of the flood watch or warning level at flood forecast points. As the demand for information of the management and operation of riverside, which is being used as a waterfront area such as parks, camping sites, and bike paths, high-level forecasts of watch and warning at certain points are required as well as production of lowland flood forecast information that is used as a waterfront within the river. In this study, a technology to produce flood forecast information in lowland areas of the river used as a waterfront was developed. Based on the results of the 1D hydraulic analysis, a model for performing spatial operations based on high resolution grid was constructed. A model was constructed for Andong district, and the inundation conditions and level were analyzed through a virtual outflow scenarios of Andong and Imha Dam.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.5
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• pp.289-299
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• 2021

This study analyzes bifurcation characteristics of the Seolmacheon experimental catchment by extracting the shape variation of channel network due to variable scale of source basin or threshold area. As the area of source basin decreases, a bifurcation process of channel network occurs within the basin of interest, resulting in the elongation of channel network (increase of total channel length) as well as the expansion of channel network (increase of the source number). In the former case, the elongation of channel reaches overwhelms the generation of sources, whereas, in the latter case, the drainage path network tends to fulfill the inner space of the basin of interest reflecting the opposite trend. Therefore, scale invariance of natural channel network could be expressed to be a balanced geomorphologic feature between the elongation of channel network and the expansion of channel network due to decrease of source basin scale. The bifurcation structure of the Seolmacheon experimental catchment can be characterized by the coexistence of the elongation and scale invariance of channel network, and thus a further study is required to find out which factor is more crucial to rainfall transformation into runoff.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.202-202
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• 2018

본 논문에서는 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)(최윤석, 김경탁, 2017)을 이용해서 낙동강 유역을 대상으로 대유역 홍수해석시스템을 구축하고, 유출해석을 위한 실행시간을 평가하였다. 유출모형은 낙동강의 주요 지류와 본류를 소유역으로 구분하여 모형을 구축하고, 각 소유역의 유출해석 결과를 실시간으로 연계할 수 있도록 하여 낙동강 전체 유역의 유출모형을 구축하였다. 이와 같이 하나의 대유역을 다수의 소유역시스템으로 분할하여 모형을 구축할 경우, 유출해석시스템 구성이 복잡해지는 단점이 있으나, 소유역별로 각기 다른 자료를 이용하여 다양한 해상도로 유출해석을 할 수 있으므로, 소유역별 특성에 맞는 유출모형 구축이 가능한 장점이 있다. 또한 각 소유역시스템은 별도의 프로세스로 계산이 진행되므로, 대유역을 고해상도로 해석하는 경우에도 계산시간을 단축할 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 20개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 4개)의 소유역으로 분할하여 계산 시간을 검토하였으며, 최종적으로 21개(본류 구간 3개, 1차 지류 13개, 댐상류 5개)의 소유역으로 분할하여 유출해석시스템을 구축하였다. 댐 상류 유역은 댐하류와 유량전달이 없이 독립적으로 모의되고, 댐과 연결된 하류 유역은 관측 방류량을 상류단 하천의 경계조건으로 적용한다. 지류 유역은 본류 구간과 연결되고, 지류의 계산 유량은 본류와의 연결지점에 유량조건으로 실시간으로 입력된다. 이때 본류와 지류의 유량 연계는 데이터베이스를 매개로 하였다. 유출해석시스템의 성능을 평가하기 위해서 Microsoft 클라우드 서비스인 Azure를 이용하였다. 낙동강 유역을 20개 소유역으로 구성한 경우에서의 유출해석시스템의 속도 평가 결과 Azure virtual machine instance DS15 v2(OS : Windows Server 2012 R2, CPU : 2.4 GHz Intel $Xeon^{(R)}$ E5-2673 v3 20 cores)에서 1.5분이 소요 되었다. 계산시간 평가시 GRM은 'IsParallel=false' 옵션을 적용하였으며, 모의 기간은 24시간을 기준으로 하였다. 연구결과 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축이 가능했으며, 계산시간도 충분히 단축할 수 있었다. 또한 추가적인 CPU와 병렬계산을 적용할 경우, 계산시간은 더 단축될 수 있으며, 이러한 기법들은 분포형 모형을 이용한 대유역 유출해석시스템 구축시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.