• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.681-692
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• 2021

식생 프로세스는 증발산 제어를 통해 강우 유출 프로세스에 상당한 영향을 미치지만, 개념적인 집중형 수문 모형에서는 거의 고려되지 않는다. 본 연구는 인공위성에서 원격으로 감지된 엽면적지수 자료를 표현하는 생태 모듈을 수문 분할 모듈에 통합하여 합천댐 유역에 대한 모형 성능을 평가하였다. 제안된 생태 수문 모형은 습윤 지역의 생태수문 프로세스를 더 잘 표현하기 위하여 크게 세 가지 주요한 특징을 가진다. 1) 식생의 성장률은 유역의 물 부족 스트레스에 의해 제약을 받는다. 2) 식생의 최대 성장은 유역 기후에 의한 에너지에 의해 제약을 받는다. 3) 식생과 대수층의 상호작용이 반영된다. 제안된 모형은 유역 단위의 수문 성분과 식생 동역학을 동시에 모의한다. SCEM 알고리즘에 의해 추정된 모형 매개변수를 이용한 검증 결과로부터 아래와 같은 발견할 수 있었다. 1) 엽면적지수와 하천유량 자료를 이용하여 생태수문모형의 매개변수를 추정하는 것이 생태 모듈이 없는 수문 모형과 비슷한 정확도 및 견고함으로 하천유량을 예측할 수 있다. 2) 필터링이 안된 원격으로 감지된 엽면적지수를 그대로 입력자료로 이용하는 것은 하천유량 예측에 도움이 안된다. 3) 통합된 생태수문모형은 엽면적지수의 계절적인 변동성에 대한 우수한 추정치를 제공할 수 있다.

• 한국지리정보학회지
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• 제24권2호
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• pp.78-90
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• 2021

정밀지오이드를 구축하기 위하여 육상, 해상, 항공, 위성 중력측정 방법으로 다양화되고 측정 기술이 발전되어 고해상도 고정밀도의 중력자료 확보가 가능해졌다. 정밀지오이드의 구축은 별도의 수준측량 없이 GNSS 측량을 통해 표고를 빠르고 편리하게 결정할 수 있으며 우리나라는 2014년부터 국토지리정보원에서 GNSS를 기반으로 한 높이측량 정확도를 향상시키기 위해 합성지오이드 모델을 개발하고 있다. 본 연구에서는 공공측량의 GNSS높이측량을 검증하기 위하여 기존의 고시된 공공기준점을 선점하여 GNSS높이측량 결과와 비교 분석하였다. 실험은 연구보고서 등에서 정밀도가 낮은 지역으로 제시되거나 정밀도가 낮을 것으로 예상되는 연안, 접경, 산악지형의 공공기준점에 대하여 GNSS높이측량을 수행하고 정밀도를 분석하였다. GNSS높이측량 검증을 위해 공공기준점 GNSS높이측량 기지점으로 사용될 주변 통합기준점의 GNSS 타원체고를 점검하였다. 점검된 통합기준점을 기준으로 공공기준점의 GNSS 타원체고를 산출하고 KNGeoid18 모델을 이용하여 표고를 계산하여 직접수준측량 표고결과와 비교하였다. 분석 결과 연안, 접경, 산악 지역 공공기준점의 GNSS 높이측량 결과가 3·4급 공공수준측량 정확도에 만족하는 것으로 나타났다. 이를 통하여 사용자가 요구하는 높이 정확도에 따라 기존의 직접수준측량보다 GNSS 높이측량이 효율적으로 이용될 수 있으며, KNGeoid18도 자율주행자동차, 무인항공기 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제24권1호
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• pp.12-25
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• 2021

토지피복도는 도시의 확장과 개발에 있어 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 연구는 태화강 수계지역을 중심으로 멀티센서 정보를 이용하여 시계열적 토지피복 변화량을 분석하였다. 정확도가 높은 항공 초분광 영상을 적용하기 위하여 지상분광 스펙트럼과의 패턴을 검토하고, 시계열 수치지형도와 비교하였다. 초분광 영상은 13개의 토지피복 등급을 설정하였고, 시계열 수치지형도는 7개, 그리고 수계지역을 중심으로는 각각 5~6개 등급으로 분류하여 분석하였다. 1990년대에서 2010년까지 수치지형도의 토지피복 변화량 분석결과 산림지역이 빠르게 감소하고 농경 및 초지가 도시화되고 있는 것을 알 수 있었다. 초분광 영상을 통한 수계지역(500m 설정)의 토지피복변화(2010~2019)는 농업, 산림, 초지가 각각 1.4㎢, 1.0㎢, 0.8㎢가 시가지화 건조지역으로 변화되었으며 태화강 수계를 중심으로 도시화가 가속화되고 있음을 알 수 있었다. 최근 고정밀 위성영상과 항공 초분광 영상을 이용하여 토지피복도 제작에 대한 연구가 많이 이루어지고 있기 때문에 더욱 세분화되고 정밀한 토지피복도를 제작하여 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권8호
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• pp.553-566
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• 2021

하천 합류부는 두 개의 수체가 만나 전단층을 이루고 전단층을 따라 강한 혼합양상을 보이는 특징이 있다. 자연하천에서 합류하는 대비되는 두 하천의 색은 전단층을 따라 구분될 수 있는데, 이는 위성 또는 무인항공체를 이용해 촬영된 항공영상을 통해 쉽게 관측할 수 있다. 본 연구에서는 취득 비용이 저렴한 RGB 항공 영상을 이용해 합류부에서 발생하는 전단층을 추출하고 전단층 주변의 기하학적 특성을 정량적으로 산정하는 방법을 제시한다. 본 방법은 네 단계로 구분된다. 첫 번째로, 합류부 흐름에서 전단층 추출을 위해 가우시안 혼합 모형을 바탕으로 한 영상 분할을 수행하여 본류와 지류가 포함된 픽셀을 추출해낸다. 다음으로 추출된 하천 수역에 자기조직화지도를 적용해 하천의유선을 1차원 곡선으로 단순화한다. 추출된 수체 영역과 1차원 곡선들을 이용해 본류와 지류의 수역을 이미지상 직교좌표계에서 곡선좌표계로 투영한 뒤, 마지막으로 전단층의 기하학적 특성을 산정한다. 결과적으로 개발된 전단층 추출법을 경상남도의 낙동강과 남강의 합류부가 촬영된 위성 영상에 적용하여 자연하천 합류부의 기하학적 특성인 합류각, 합류하는 두 하천의 상하류 하천 폭, 전단층의 길이, 그리고 전단층의 최대 두께를 각각 정량적으로 추출하는 데에 성공하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권2호
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• pp.111-120
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• 2022

물의 흐름을 제어하는 토양의 기능을 정량적으로 계산하기 위한 방법인 토양수분 메모리(soil moisture memory)는 토양에 도달한 강수가 저장되고 배출되기까지 평균적으로 체류하는 시간을 평가한다. 본 연구에서는 2019, 2020년 한반도 지역에서 강수와 토양수분 위성 기반 모델 산출물을 활용하여 표층(0~5 cm)토양에서의 토양수분 메모리를 산출하고 이를 활용하여 연구지역 내 토양수분 메모리의 시공간적인 분포를 지표면의 경사 및 토양의 특성과 함께 평가하였다. 토양수분 메모리를 특성분석을 위해 강수 사건에 따라 토양수분의 증가를 추적하여 저장 강수율(F_p(f))이라는 새로운 측정 지표를 활용하였다. 강수 발생 초기(3시간 후)에는 산맥을 기준으로 토양 내 저장 강수율이 우선적으로 감소하여 토양수분 메모리의 공간적인 편차가 컸으며 24시간 이후 전반적으로 편차가 감소하였다. 토양 내 저장 강수율은 경사가 증가할수록 감소하는 형태가 뚜렷하게 나타났으며 토양 입자 크기의 구성 비율에 따른 토양 내 수분의 배수 활동에 의한 영향을 확인할 수 있었다. 또한 수리전도도 증감에 기여하는 평균토양수분이 저장 강수율에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구 결과는 강수가 지면에 체류하는 시간에 대한 척도인 토양수분 메모리가 지표의 경사와 토양 특성과 갖는 관계를 규명하고 토양수분의 시공간적 변동성을 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권2호
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• pp.135-145
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• 2022

본 연구는 지방하천의 하류구간을 대상으로 위성항법시스템(GNSS)과 드론 RGB (D-RGB), 드론 LiDAR (D-LiDAR) 측량성과 비교를 통해 측량방법의 정확도와 수공 실무의 드론 실용화를 검증하고자 한다. 이를 위해 지상기준점(GCP)과 검사점(CP) 좌표 값 측량결과의 우수성을 확인하고 그 결과를 HEC-RAS 모형에 적용하여 수리특성을 분석하고자 한다. 본 연구는 소유역인 연구대상지역을 세 방법의 정확도 비교를 위해 6개 GCP와 3개 CP를 설치하고 측량오차의 정확도 평가를 수행함으로써 D-LiDAR 측량성과가 우수한 것을 확인하였다. 이들 방법에 의한 소하천 수로구간의 100년 빈도 계획 홍수량에서 평균 하상고의 D-RGB와 D-LiDAR 성과는 2.30 m, 1.80 m, 평균 홍수위 성과는 4.73 m, 4.25 m로 D-LiDAR 성과가 우수하였다. 따라서 소하천 수로구간의 지형공간정보 획득에 드론 장비를 이용한 측량기법으로 D-LiDAR 측량이 유용한 방법이며 효율적인 방안으로 추천한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.979-989
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• 2022

수문조사에서는 시·공간적 한계 및 제약으로 인하여 대표지점을 통한 관측이 필수적이다. 수문자료의 활용 및 자료의 정확성에 있어 특정 유역을 대표하는 관측소가 부족한 실정이다. 또한 현재 증발산량 측정 위치에 대한 기준이 사실상 전무하기 때문에 본 연구에서는 증발산량 측정 위치 결정에 관한 방법을 제시하고자 한다. 증발산량 측정 위치 결정은 증발산량 측정에 주로 사용되고 있는 에디공분산(eddy covariance) 측정 방법에서 관측 타워(Flux Tower) 운영범위를 고려한 격자를 선정하였으며 증발산량에 영향을 미치는 인자, 증발산량 위성자료를 통해 대표위치 격자를 산정하였다. 산정된 대표위치 격자는 양호, 보통, 미흡으로 분류하였다. 결과로 산정된 양호격자의 수는 54개이다. 격자의 분류에서 나타난 특징으로 지형, 토지이용에서 격자의 분류가 이루진 것으로 판단된다. 특히 표고나 시가지의 경우 편차가 크게 나타났으며 산정된 양호 격자는 두 분포 사이의 집단으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권3호
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• pp.211-224
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• 2023

본 연구에서는 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 기반의 식생을 고려하는 후방산란모델 Water Cloud Model (WCM)을 활용한 토양수분 산정 연구를 수행하였다. 금강 상류의 용담댐유역을 포함한 40 × 50 km² 영역의 Sentinel-1 SAR 및 Sentinel-2 MSI (Multi-Spectral Instrument) 영상을 수집하여 연구에 활용하였다. WCM의 식생변수로는 Sentinel-1 기반의 식생지수 RVI (Radar Vegetation Index), 탈분극비(Depolarization Rario, DR)와 Sentinel-2 기반의 NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)를 활용하였다. WCM의 정모델링(forward modeling)은 토양수분과 후방산란계수의 특성이 유사한 3개 Group으로 나누어 수행하였다. 토양수분과 후방산란계수의 선형적인 관계가 명확할수록 Group의 모의 성능이 더 높게 나타났으며, 식생지수 별로는 NDVI, RVI, DR 순으로 정확도가 높았다. 토양수분을 모의하기 위해 모의된 후방산란계수를 반전(inversion)하였으며, 모의 성능은 정모델링 결과와 비례하였다. WCM 모의의 오류는 실측 후방산란계수 기준 약 -12dB를 기점으로 증가하는 양상을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.301-308
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• 2022

조류는 수생태계에서 소비자의 에너지를 공급하여 생태계 내 없어서는 안 될 1차 생산자로서 크게 녹조류, 남조류, 규조류로 나뉘어진다. 남조류의 경우 수온이 상승하여 여름철 발생하여 과대 증식하여 녹조현상의 주원인이 되며, 최근 기후 변화로 인해 녹조현상의 발생시기의 변화와 빈도수가 늘고 있는 추세이다. 기존의 조류 조사 방식은 채수 및 센서를 통한 측정으로 이루어지고 있으며 시간, 비용 및 인력의 한계가 나타난다. 이러한 기존 모니터링 방법의 한계를 극복 하기위해 위성영상이나 무인항공기(Unmanned Aearial Vehicles, UAV), 등 탑제체를 운용한 다중분광 및 초분광과 같은 분광기기를 이용하여 원격 모니터링을 수행하는 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 조류 배양액 및 하천수 채수를 통한 실험실 규모의 실험을 통해 원격 모니터링의 종 구분에 대한 가능성에 대하여 확인 해보고자 하였다. 초분광 영상을 취득하기 위해 400-1000 nm에서 분석할 수 있는 초분광 센서를 활용하였다. 채수한 하천수의 조류 종 구분을 위한 분광특성을 추출하기 위해 GF/C필터를 이용하여 여과를 진행하여 시료를 제조하여 영상을 수집하였다. 수집된 영상을 방사보정 및 Base (하천수 및 배양보존액 통칭) 제거를 진행하였고 조류의 분광 정보 추출 과정을 통해 시료별 분광 정보를 추출, 분석하여 조류의 분광특성을 파악, 비교분석하여 하천·호소에서의 초분광영상 기반 원격탐사 모니터링의 적용성을 검토하고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.94-94
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• 2020

최근 정부의 신북방정책 추진에 따라 수자원분야에서는 동북아지역 국제 공유하천을 중심의 물 정보 및 연구협력 기회 확보와 지정학적 특성을 고려한 지역 현안해결 중심의 연구가 재조명 되고 있다. 두만강은 이러한 동북아의 중심에 위치하고 있으며, 중국, 북한, 러이사의 국경을 따라 흐르며 지역 수자원의 대부분을 공급하는 국제하천이다. 또한, 지난 2018년 5월에는 하구유역이 람사르(Ramsar) 습지로 승인됨에 따라 철새 등을 포함한 생태가치의 중요성도 크게 증가하였다. 하지만 이 지역은 유역의 지정학적 민감성과 접근이 제한된 관측 정보들로 인해 그 수자원·환경 효용성을 정확하게 파악할 수 없을 뿐만 아니라, 최근 기후변화에 따른 영향으로 홍수, 가뭄 등의 수재해와 수질오염 등의 문제가 발생하고 있어 가용한 기술기반의 직·간접적 접근을 통한 장기수문 및 환경변화 등에 대한 분석과 관리방안 수립 등의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이러한 미계측 두만강 유역을 대상으로 우선, 가용한 위성자료 및 광역지표모형(MERRA-2) 기반 NASA POWER(Prediction of Worldwide Energy Resource) 수문기상 자료와 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 활용하여 장기 수문영향을 평가하고자 한다. SWAT 모형은 전 지구적으로 활용 가능한 격자 해상도 약 30m의 위성기반 수치표고모형(DEM), 광역 토양도, 지역 토지이용도 자료를 활용하여 두만강 유역을 전체 19개 소유역 및 18개 하도, 138개 HRUs의 수문분석 단위로 구축하였으며, 모의는 미국 NOAA NCDC(National Climate Data Center) 및 중국 CMDC(China Meteorological Data Service Center)의 주요 관측지점에서 선별한 총 13개소의 위치에 대해 재분석된 기후/기상자료들(NASA POWER 강수, 기온, 풍속, 상대습도 및 일사량)을 적용, 1990년에서 2019년까지의 30개년도 연속자료를 구축활용 하였다. 한편, 모형의 검·보정은 앞서 언급한 관측 자료의 부재로 과거 문헌 등을 통해 파악할 수 있는 연 단위 수자원 총량 등을 활용해 진행코자한다. 아울러, 향후는 최근 활용 가능한 장기 위성관측 강수량을 적용, 재분석 자료 결과와의 비교를 통해 상호 분석 오류를 줄여나갈 수 있을 것으로도 판단된다.