• 한국농공학회논문집
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• 제66권4호
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• pp.41-50
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• 2024

Precipitation is an important component of the hydrological cycle and a key input parameter for many applications in hydrology, climatology, meteorology, and weather forecasting research. Grid-based satellite rainfall products with wide spatial coverage and easy accessibility are well recognized as a supplement to ground-based observations for various hydrological applications. The error properties of satellite rainfall products vary as a function of rainfall intensity, climate region, altitude, and land surface conditions. Therefore, this study aims to evaluate the commonly used new global grid-based satellite rainfall product, Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data (CHIRPS), using data collected at different spatial and temporal scales. Additionally, in this study, grid-based CHIRPS satellite precipitation data were used to evaluate the 2022 extreme drought. CHIRPS provides high-resolution precipitation data at 5 km and offers reliable global data through the correction of ground-based observations. A frequency analysis was performed to determine the precipitation deficit in 2022. As a result of comparing droughts in 2015, 2017, and 2022, it was found that May 2022 had a drought frequency of more than 500 years. The 1-month SPI in May 2022 indicated a severe drought with an average value of -1.8, while the 3-month SPI showed a moderate drought with an average value of 0.6. The extreme drought experienced in South Korea in 2022 was evident in the 1-month SPI. Both CHIRPS precipitation data and observations from weather stations depicted similar trends. Based on these results, it is concluded that CHIRPS can be used as fundamental data for drought evaluation and monitoring in unmeasured areas of precipitation.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.263-272
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• 2019

본 연구는 실제 고속도로 인접지역에서 발생한 토석류를 대상으로 고속도로에서의 토석류 거동을 FLO-2D 모형을 적용하여 재현함으로써, 고속도로에서의 토석류 영향 해석에 대한 FLO-2D 모형의 활용성을 검증하고자 하였다. 대상유역으로는 2005년 8월 집중호우로 토석류가 발생하여 24시간 동안 교통이 차단된 대전-진주간 고속도로의 덕유산 휴게소구간으로 선정하였다. 발생 토석류에 대한 현장조사 및 토성 시험분석 자료를 활용하여 GIS를 이용한 지형분석, HEC-HMS를 이용한 수문분석, 그리고 토석량을 산정하였다. 그리고 나서 FLO-2D 모형의 매개변수 민감도 분석을 통한 최적 매개변수 조합을 선정한 후, FLO-2D 모형을 적용한 토석류 거동해석을 수행하였다. 모형의 예측치와 실측자료와의 비교 분석을 통하여 고속도로에서 토석류 거동해석을 위한 FLO-2D 활용 가능성을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.99-99
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• 2022

Jeju island has a humid subtropical climate and this climate zone is expected to migrate northward toward the main land, Korea Peninsula, as temperature increases are accelerated. Vegetation type has been inevitably shifted along with the climatic change, having more subtropical species native in southeast Asia or even in Africa. With the forest composition shift, it becomes more important than ever to analyze the water balance of the forest wihth the ongoing as well as upcoming climate change. Here, we implemented the Ecosystem Demography Biosphere Model (ED2) by initializing the key variables using forest inventory data (diameter at breast height in 2012). Out of 10,000 parameter sets randomly generated from prior distribution distributions of each parameter (i.e., Monte-Carlo Method), we selected four behavioral parameter sets using remote-sensing data (LAI-MOD15A2H, GPP-MOD17A2H, and ET-MOD16A2, 8-days at 500-m during 2001-2005), and evaluated the performances using eddy-covariance carbon flux data (2012 Mar.-Sep. 30-min) and remote sensing data between 2006-2020. We simulated each of the four RCP scenarios (2.6, 4.5, 6.0, and 8.5) from four climate forcings (GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, and MIROC5 from ISIMIP2b). Based on those 64 simulation sets, we estimate the changes in water balance resulting from the forest composition shift, and also uncertainty in the estimates and the sensitivity of the estimates to the parameters, climate forcings, and RCP scenarios.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.71-80
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• 2018

하천 관리에 있어 도달시간은 중요한 인자 중의 하나이다. 특히 사회적으로 다양한 하천 활용에 대한 요구가 높아짐에 따라 친수공간으로써 하천에서의 정확한 도달시간 산정은 홍수시 주민 대피 시간 확보 등을 위해서 매우 중요하다. 그러나 과거 도달시간 산정에 대한 연구는 자연 하천의 복합 유역에서의 단일 수문사상에 대하여 연구가 수행되어왔으며, 도심하천의 단일유역을 대상으로 복합 수문 사상에 대한 도달시간 산정방법의 개발은 미흡한 실정이다. 따라서 최근 집중호우에 의하여 빈번한 침수 피해가 발생된 부산광역시 대표 도심하천인 온천천 유역에 대하여 과거 10년(2006~2015년) 동안의 강우-유출량 자료를 이용하여 도달시간을 산정하였고, Matlab 기반의 인공신경망 기법을 이용하여 신뢰성을 검토하였다. 12시간 이상 무강우를 기준으로 총 254개의 강우 사상을 분리하였고, 이를 바탕으로 총 강우량, 총 유출량, 첨두 강우량/총 강우량, 첨두 유출량/총 유출량, 지체시간, 도달시간 등 총 6개의 변수를 산정하여 인공신경망 모형의 훈련 및 검증에 활용하였다. 그 결과 훈련에 과 예측 및 검증에 활용된 입력 변수의 상관관계는 각 각 0.807 및 0.728로 나타났으며, 연구결과를 바탕으로 도심하천의 도달시간 산정결과의 신뢰성 분석에 이를 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.365-379
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• 2021

수문 모형 매개변수는 모형 모의에 필수적이며, 지형, 기후조건, 기후변화와 인간 활동으로 인해 시간에 따라 달라질 수 있다. 결과적으로 고정된 매개변수의 사용은 부정확한 하천유량 모의로 이어질 수 있다. 본 연구의 목표는 하천유량 관측자료를 이용하여 시간에 따라 변하는 매개변수를 추정하는 방법을 살펴보고, 하천유량 자료가 모형에 동화될 때 모의 효율성이 어떻게 변하는지 분석하는 것이다. 자료 동화 방법은 변화하는 다양한 환경에 적응하여 수문 모형의 매개변수를 자동으로 추정하기 위하여 사용될 수 있다. 입자 필터를 이용하여 하천유량 관측치를 2개 매개변수 월 물 수지 모형에 동화했다. 자료 동화 방법으로 시간변화 매개변수를 사용한 모의 결과는 SCEM 방법으로 고정 매개변수를 사용한 모의 결과와 비교되었다. 먼저 다양한 시나리오에 기반한 합성 실험을 수행하여 입자 필터 방법이 시간에 따라 변화하는 매개변수를 적절하게 추적할 수 있는지를 살펴보았다. 이후 실제 유역에 적용하여 시간에 따라 변화하는 매개변수와 고정된 매개변수를 사용하였을 때의 하천유량 예측성능과 비교하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. (1) 전체적인 월 하천유량 시계열의 예측성능은 입자 필터 방법과 SCEM 방법이 서로 비슷하였다. (2) 우기를 제외한 시기의 월 유출고 예측성능은 자료 동화 방법을 이용한 주기적으로 변화하는 매개변수에 의한 모의가 더 우수하였다. (3) 동화에 사용되는 하천유량 관측자료의 불확실성은 입자 필터의 하천유량 예측성능에 중요한 역할을 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권1호
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• pp.25-39
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• 2010

최근 들어 WMS와 ArcHydro 및 HyGIS와 같이 수문학적 지형인자를 생성할 수 있는 GIS 프로그램이 널리 보급되고 있다. 이러한 프로그램에서는 격자형 고도자료인 DEM (Digital Elevation Model)을 이용하여 수자원에서 필요로 하는 다양한 지형인자를 계산할 수 있는 기능을 제공하고 있다. 본 연구에서는 HyGIS로부터 산정된 수문학적 지형인자의 적용성을 평가하기 위해서 국내에서 주로 사용되고 있는 WMS와 ArcHydro를 이용하여 수문학적 지형인자를 산정하고 그 결과를 HyGIS의 계산 결과와 비교 검토하였다. 연구 대상유역으로는 보청천, 위천, 평창강, 경안천, 내린천, 임진강 유역을 선정하였으며, 각 유역에 대해서 추출된 유역의 형태와 함께 유역 면적, 유역 경사, 유역평균고도, 최대유하거리, 최대유하거리 경사, 주하천 길이, 주하천 경사에 대한 산정결과를 비교검토 하였다. 연구결과 전체 유역에 대한 7개의 지형인자의 평균 상대오차는 4.77 %를 나타내었으며, 각 유역에 대해서 추출된 유역 경계 또한 매우 유사하게 생성되었다. 이와 같이 각각의 프로그램은 매우 유사한 지형인자 계산 결과를 나타내고 있으며, 따라서 HyGIS에서 계산된 지형인자는 기존에 국내에서 활용되어 왔던 WMS 및 ArcHydro와 함께 수자원 분야에서 충분히 적용 가능한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.823-833
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• 2022

HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran)는 미국과 우리나라에서 특히 많이 사용하는 유역 수문 및 수질 모델이다. 이 모델은 분산형 모델로서 각 유역의 지형, 지질 및 오염부하특성을 정확하게 반영하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 HSPF의 매개변수 중 조도계수(NSUR), 침투(INFILT), 토양 하부의 증발산(LZETP)에 대하여 실제 용담댐 유역의 토지피복과 토양의 종류에 따라 값을 차등 입력함으로써 단일 값을 입력했을 때에 대비하여 유량, 수문 성분 및 수질의 정확도 향상 여부를 분석하였다. 조도계수와 식물의 밀도를 의미하는 토양 하부의 증발산은 토지피복의 종류에 따라 입력하였고, 침투는 유역의 수문학적 토양 그룹의 분포에 따라 입력하였다. 분석 결과 유량과 수질은 단일 값을 입력했을 때보다 각 매개변수를 토지피복과 토양의 종류별로 차등 설정하였을 때 정확도가 향상되는 것으로 나타났다. 또한, 조도계수(NSUR) 입력에 의해 지표유출과 첨두유량이 증가하였고, 침투(INFILT) 입력에 의해 기저유출이 감소하고 지표유출이 증가하였으며, 증발산(LZETP) 차등 입력으로 중간유출과 지표유출이 증가하고 지하수유출이 감소하는 등 각 매개변수의 설정이 유역 말단의 유량뿐 아니라 모든 수문 성분의 구성 비율에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 유역의 토지피복 및 토양의 비균질한 특성을 정확하게 표현하는 것이 이 모델을 이용한 유량 및 수질 예측의 정확도 제고에 중요하다는 것을 시사한다.

• 한국관개배수논문집
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• 제18권2호
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• pp.87-100
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• 2011

This study is to delineate the watershed hydrological parameters such as area, slope, rain gauge weight, NRCS-CN and time of concentration (Tc) by using the Geographic Information Sytem (GIS) technique, and estimation of design flood for an ungauged watershed. Especially, we attempted to determine the Tc of ungauged watershed and develop simple program using the cell-based algorithm to calculates upstream or downstream flow time along a flow path for each cell. For a $19km^2$ watershed of tributary of Nakdong river (Seupmoon), the parameters including flow direction, flow accumulation, watershed boundary, stream network and Tc map were extracted from 30m Agreeburn DEM (Digital Elevation Model) and landcover map. And NRCS-CN was extracted from 30m landcover map and soil map. Design rainfall estimation for two rainfall gauge which are Sunsan and Jangcheon using FARD2006 that developed by National Institute for Disaster Prevention (NIDP). Using the parameters as input data of HEC-l model, the design flood was estimated by applying Clark unit hydrograph method. The results showed that the design flood of 50 year frequency of this study was $8m^3/sec$ less than that of the previous fundamental plan in 1994. The value difference came from the different application of watershed parameter, different rainfall distribution (Huff quartile vs. Mononobe) and critical durations. We could infer that the GIS-based parameter preparation is more reasonable than the previous hand-made extraction of watershed parameters.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.275-275
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• 2021

A fixed Z-R relationship approach, such as the Marshall-Palmer relationship, for an entire year and for different seasons can be problematic in cases where the relationship varies spatially and temporally throughout a region. From this perspective, this study explores the use of long-term radar reflectivity for South Korea to obtain a nationwide calibrated Z-R relationship and the associated uncertainties within a Bayesian regression framework. This study also investigates seasonal differences in the Z-R relationship and their roles in reducing systematic error. Distinct differences in the Z-R parameters in space are identified, and more importantly, an inverse relationship between the parameters is clearly identified with distinct regimes based on the seasons. A spatially structured pattern in the parameters exists, particularly parameter α for the wet season and parameter β for the dry season. A pronounced region of high values during the wet and dry seasons may be partially associated with storm movements in that season. Finally, the radar rainfall estimates through the calibrated Z-R relationship are compared with the existing Z-R relationships for estimating stratiform rainfall and convective rainfall. Overall, the radar rainfall fields based on the proposed modeling procedure are similar to the observed rainfall fields, whereas the radar rainfall fields obtained from the existing Marshall-Palmer Z-R relationship show a systematic underestimation. The obtained Z-R relationships are validated by testing the predictions on unseen radar-gauge pairs in the year 2018, in the context of cross-validation. The cross-validation results are largely similar to those in the calibration process, suggesting that the derived Z-R relationships fit the radar-gauge pairs reasonably well.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.28-38
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• 2019

한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난 그리고 무분별한 산림벌목과 개발로 인해 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 또한 북한지역은 정치적·사회적인 영향으로 미계측 지역으로 분류되어 있어 수문분석에 필요한 충분한 수문자료를 구하기 어려운 지역이다. 또한 기후변화에 대한 관심이 높아 지면서 각종 수리시설물 및 재해대책에 기후변화를 고려한 연구가 한반도를 대상으로 활발히 진행되고 있지만 북한을 대상으로 수행된 연구사례는 극히 드물다. 따라서 본 연구에서는 관측 수문자료를 획득하기 어려운 북한지역을 대상으로 지역화 모형을 적용기 위해 획득하기 쉬운 유역특성변수를 선정하고 남한의 16개 댐 유역의 기상학적, 지형적 특성을 기반으로 매개 변수 추정식을 산정하였다. 그리고 오십천, 강릉남대천, 남강댐, 영강유역에 적용하여 산정된 매개변수 추정식의 적용성을 검토한 결과 북한지역에 매개변수 추정식의 적용성이 매우 높을 것으로 판단되었다.