• 한국수자원학회논문집
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• 제46권12호
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• pp.1235-1247
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• 2013

본 연구에서는 충주댐($2750{\times}10^6m^3$) 및 조정지댐($30{\times}10^6m^3$)을 포함한 유역을 대상으로 미래 기후변화가 댐 저수량에 미치는 영향을 분석하기 위해 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 활용하였다. 3지점의 9개년(2002~2010)동안의 자료를 이용하여 검보정을 실시한 결과 유출량에 대해서는 Nash-Sutcliffe 모델 효율(NSE)이 0.73으로, 두 댐의 저수위에 대해서는 0.86으로 나타났다. 미래 기후변화 시나리오자료는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 제공하는 GCMs (General Circulation Models) 중 HadCM3 모델의 SRES(Special Report on Emission Scenarios)에 의한 B1과 A2 시나리오를 구축하였다. 미래 월별 기온과 강수자료는 과거 30개년(1977~2006, baseline period) 자료는 편의보정(bias-correction) 기법을 이용하여 오차보정 후, Change Factor (CF) method를 이용하여 상세화 하였다. 미래 연평균 기온은 2040s (2031~2050)에 $0.9^{\circ}C$, 2080s (2071~2099)에는 $4.0^{\circ}C$까지 증가할 것으로 예측되었고, 연평균 강수량은 2040s에 9.6%, 2080s에 20.7% 증가하는 것으로 나타났다. 과거 대비 미래 증발산량은 15.3%까지 증가하고, 토양수분은 최대 2.8% 감소하였다. 과거 9개년 평균 댐 방류스케줄에 따른 미래 댐 연평균 유입량은 가을철을 제외한 대부분 기간에 최대 21.1%까지 증가하는 경향을 보였다. 미래 가을철 댐 유입의 감소로 인해 현재 방류 패턴으로는 연말까지 결국 저수량을 회복하지 못하는 것으로 나타났다. 미래 풍수년과 갈수년에는 댐 저수량의 시간적 변동이 더욱 불안정해지므로 각각 저수량의 상향 및 하향 조정에 주의를 기울여야 한다. 따라서 기후변화 적응을 위한 댐 방류 패턴 조절이 필요하다고 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권2호
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• pp.149-160
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• 2007

광릉 슈퍼사이트에서 대기와 식생간의 에너지와 물질교환 규명은 지형과 식생의 복잡성으로 인해 많은 기술적인 어려움에 직면하고 있다. 따라서 KoFlux 연구에서는 상호보완적인 다중 분야의 연구를 통해 이러한 어려움을 극복하기 위한 시도를 해 오고 있다. 본 논문에서는 현재 진행중인 KoFlux 연구의 예비결과 중 특히 광릉사이트에서의 물/탄소수지, 물과 탄소순환의 상호관련성 그리고 몬순기후하의 생태계에서 탄소순환에 미치는 수문학적 요인의 중요성에 대해 중점적으로 논의하고자 한다. 광릉낙엽활엽수림의 순생태생산량 (NEP)은 광범위한 생태학적 연구결과에 따르면 약 ${\sim}2.6\;t\;C/ha/y$로 예상된다. 이를 미기상 플럭스 관측 결과와 함께 고려할 때 광릉 산림은 탄소의 중요한 육상흡원으로서 기능함을 예상할 수 있다. 다양한 생태수문 관측에 의해 규명된 유역단위 물수지에 의하면 연단위 전체강수량의 약 30-40%가 증발산(ET)에 해당함을 나타내고 있다. 광릉산림의 대표적인 수종인 졸참과 서어나무의 잎에서 얻어진 탄소 안정동위원소 조성에 근거하여 계산된 식물 성장기간의 평균 물이용효율(WUE)은 약 ${\sim}12\;{\mu}mol\;CO_2/mmol\;H_2O$에 해당된다. 얻어진 증발산량과 물이용효율은 유역단위의 생태계 생산량을 산출하는데 이용될 수 있다. 나이테 성장량과 토양호흡량의 연단위 변화는 강수량과 강수의 패턴에 의해 크게 영향을 받음을 보이고, 이는 몬순기후에 영향을 받는 동아시아 지역 생태계에서 탄소 순환과정이 수문학적 조건과 밀접한 상관관계를 가짐을 지시한다. 연구지역의 공간적 특성을 정량화하기 위해 관측지의 구조 및 기능적 단위를 규명하기 위한 연구가 진행되고 있고 이를 통해 서로 다른 시공간 규모에서 진행되고 있는 연구의 결과물을 체계적으로 연결 통합하고 나아가 보다 광역적인 규모에서 대표적인 물/탄소 수지를 산출하기 위한 연구가 시도되고 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제10권4호
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• pp.121-131
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• 2008

본 연구에서는 국가표준 시나리오 A1B와 A2 조건에서 예상되는 2071-2100 평년의 최저기온 예상도와, 휴면심도로부터 추정한 단기내동성 분포도에 근거하여, 남한 전역에 대해 사방 270m 간격으로 경관규모의 국지적인 동해위험 정도를 분석함으로써 현재 평년(1971-2000)에 비해 어떤 결과를 보일지 예측하고자 하였다. 실험에 필요한 270m 해상도의 일별 기온자료와 1월 최저기온자료는 농림수산식품부의 전자기후도 및 그 파생산물, 그리고 국립기상연구소의 기후시나리오자료를 이용하여 준비하였다. 대상작물로서 'Campbell Early' 포도를 선정하고 현재와 미래 평년에 대해 각각 휴면심도를 계산하여 비교한 결과, 단기내동성 유지면적(휴면심도 -150 이하)과 저온내습지역($-15^{\circ}$ 이하)은 두 가지 시나리오 모두 미래기후 조건에서 동시에 줄어들었다. 기온과 휴면심도 두 요인을 종합해 분석해보면 현재 평년에 비해 100년 후 미래 평년에 동해위험이 감소하는 지역은 증가하는 지역보다 더 늘어나므로 포도재배에 있어서 저온피해의 위협은 감소할 것이다. 하지만 피해율 30% 이하의 월동 안전지역의 면적이 현재 평년의 59%에서 미래에는 55% (A1B)${\sim}$63% (A2)로서 뚜렷이 증가하지 않으며, 피해율 70% 이상의 월동 위험지역의 면적은 오히려 현재 평년의 13%에서 미래에는 23% (A1B)${\sim}$25% (A2)로 크게 증가할 것으로 예측되었다. 본 연구에서 사용된 전자기후도에 근거한 동해위험도 분석기술은 국내 주요 과수품종에 적용할 수 있으므로 재배적지의 재배치 등 기후변화대과 수산업분야 적응전략 마련에 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제30권3호
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• pp.252-260
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• 2011

국내의 바이오매스 자원조사에 대한 연구에서 농업부산물의 경우 잠재 이용량이 가장 높은 부분임에도 불구하고 과거 자료를 근거로 인용되어 잠재발생량이 산출되고 있다. 따라서 국가 단위의 바이오매스 인벤토리의 구축이 요구되고 신뢰도와 재현성이 높은 바이오매스 환산계수 개발을 통해 효과적인 자원관리가 이루어져야 한다. 본 연구에서 포장시험을 통해 산정된 8종류의 농작물의 바이오매스 환산계수를 산정하였고, 2004~2008년 평균 곡물 총 생산량을 기준으로 농작물 18종의 바이오매스 환산계수를 산정하여 2009년 농업 유래 바이오매스 잠재 발생량을 추정하였다. 그 결과 농작물에서 발생되는 바이오매스량은 연간 약 11,600 천톤이었고, 이 중 볏짚의 발생량이 연간 약 6,507 천톤, 왕겨 1,140 천톤으로 농업부문에서 약 75%를 차지하였으며, 고추 줄기가 1,003 천으로 약 10%를 차지하였고, 사과 전정가지가 약 6%인 620천톤 정도가 발생되는 것으로 추정되었다. 그러나 볏짚과 왕겨의 경우 기존에 가축 사료나 축사 깔짚 등으로 재이용되고 있기 때문에 실제 바이오매스 에너지원으로의 활용 측면은 낮을 것으로 예상된다. 또한, 농업부산물의 에너지화를 위해서 잠재 발생량의 정확한 산정도 필요하지만 농업부산물의 특성상 시기별 발생량과 종류가 달라지기 때문에 계절 등에 따른 바이오매스 발생특성을 고려해야 한다. 과수 전정가지 등 과수 부산물의 경우 1~3월 사이에 발생이 집중되는 것으로 나타났고, 맥류와 서류 및 유채 등이 4~6월에 발생되었으며, 미곡 등 다른 부산물의 9, 10월에 집중하여 발생되는 것으로 나타났다. 따라서 농촌지역 바이오매스의 효율적인 이용을 위해서는 바이오매스의 연중 안정된 수급 및 보급 가능한 이용체계 확립이 우선되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국물환경학회지
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• 제23권4호
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• pp.467-473
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• 2007

Although the dominant land use at the Imha-dam watershed is forest areas, soil erosion has been increasing because of intensive agricultural activities performed at the fields located along the stream for easy-access to water supply and relatively favorable topography. In addition, steep topography at the Imha-dam watershed is also contributing increased soil erosion and sediment loads. At the Imha-dam watershed, outflow has increased sharply by the typhoons Rusa and Maemi in 2002, 2003 respectively. In this study, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was evaluated for simulation of flow and sediment behaviors with long-term temporal and spatial conditions. The precipitation data from eight precipitation observatories, located at Ilwol, Subi and etc., were used. There was no significant difference in monthly rainfall for 8 locations. However, there was slight differences in rainfall amounts and patterns in 2003 and 2004. The topographical map at 1:5000 scale from the National Geographic Information Institute was used to define watershed boundaries, the detailed soil map at 1:25,000 scale from the National Institute of Highland Agriculture and the land cover data from the Korea Institute of Water and Environment were used to simulate the hydrologic response and soil erosion and sediment behaviors. To evaluate hydrologic component of the SWAT model, calibration was performed for the period from Jan. 2002 to Dec. 2003, and validation for Jan. 2004 to Apr. 2005. The $R^2$ value and El value were 0.93 and 0.90 respectively for calibration period, and the $R^2$ value and El value for validation were 0.73 and 0.68 respectively. The $R^2$ value and El value of sediment yield data with the calibrated parameters was 0.89 and 0.84 respectively. The comparisons with the measured data showed that the SWAT model is applicable to simulate hydrology and sediment behaviors at Imha dam watershed. With proper representation of the Best Management Practices (BM Ps) in the SWAT model, the SWAT can be used for pre-evaluation of the cost-effective and sustainable soil erosion BMPs to solve sediment issues at the Imha-dam watershed. In Korea, the Universal Soil Loss Equation (USLE) has been used to estimate the soil loss for over 30 years. However, there are limitations in the field scale mdel, USLE when applied for watershed. Also, the soil loss changes temporarily and spatially, for example, the Imha-dam watershed. Thus, the SW AT model, capable of simulating hydrologic and soil erosion/sediment behaviors temporarily and spatially at watershed scale, should be used to solve the muddy water issues at the Imha-dam watershed to establish more effective muddy water reduction countermeasure.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.83-98
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• 2021

본 연구는 서울소방재난본부의 IoT 소방시설관리시스템에 기록된 실시간 화재알람 발생 데이터를 분석하여, 화재알람 발생 영향요인을 규명하고 이를 바탕으로 효과적인 화재사고 예방체계를 구축하기 위한 학술적 시사점을 제시하는데 있다. 도심지역을 중심으로 고층·복합건물의 수가 증가하고 기존 건물도 고도화되면서, 화재 등 비상상황 발생 시 상주인원의 신속한 대피와 초동대응을 돕는 자동화재탐지설비의 설치가 늘어나고 있다. 그러나 화재상황을 잘못 탐지하여 정확성이 낮아지면 상주인원의 불편이 늘어나고 신뢰성도 줄어들기 때문에, 효율적인 점검과 건물 환경 조사를 통해 시스템을 개선할 필요가 있다. 이번 연구는 잘못된 화재탐지가 용도나 시간 등 건물 특성 및 외부 환경에 기인함을 밝히고, 이에 근거하여 효율적인 시스템 점검과 건물 환경 개선이 필요함을 강조하는 것에 목적을 두고자 하였다. 분석 결과, 건물의 규모(연면적)가 화재알람 발생에 가장 큰 영향을 끼쳤고 민간 건물, R형 수신기인 건물, 고장일수 또는 경종차단일수가 많은 건물에서 화재알람 발생이 높아지는 것으로 나타났다. 또한 건물의 주용도에 따라 화재알람 발생의 영향요인이 다르게 나타나기도 하였다. 시간적으로는 평일 주간 사람들의 일상 활동 패턴(오전 9시~오후 6시)을 거의 그대로 따르는 것으로 나타났으며, 오전 10시 경, 오후 2시 경에 각각 최고치를 기록했다. 연구를 통해 시스템 내부 점검과 함께 화재알람 발생에 영향을 끼치는 건물 환경 조사도 필요함을 강조하고, 후속 연구와 시스템 고도화를 위해 실시간 건물 환경 정보를 추가 데이터화하는 방안 등의 제안을 하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_1호
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• pp.959-974
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• 2021

Forel-Ule Index (FUI)는 자연에 존재하는 담수 및 해수의 색을 남색부터 고동색까지 21 가지의 등급으로 구분하는 지표이다. FUI는 여러 선행연구에서 수계의 부영양화 지수, 수질인자, 광 특성 등과 연관 지어 분석되었으며, 여러 수질인자의 광학적 정보를 동시에 가지고 있는 새로운 수질 지표로써의 가능성이 제시되었다. 본 연구에서는 500 m의 높은 공간해상도를 가지는 정지궤도 해양위성해색탑재체(Geostationary Ocean Color Imager; GOCI) 관측 자료와 Random Forest (RF) 기계학습 기법을 활용하여 Ocean Colour-Climate Change Initiative(OC-CCI) 기반의 4 km FUI 자료를 공간 상세화 시켰다. 이를 활용하여 우리나라 연안 해역에 대한 수질인자와의 상관관계와 주요 해역에 대한 FUI의 공간적 분포 및 계절별 특성 변화를 분석하였다. 검증 결과 RF 기법으로 추정한 RF FUI는 결정계수(R²)=0.81, 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error; RMSE)=0.7784로, Pitarch의 OC-CCI FUI 알고리즘을 적용하여 계산한 GOCI FUI 추정 정확도(R²=0.72, RMSE=0.9708) 대비 향상된 결과를 보였다. RF FUI는 총 질소(Total Nitrogen), 총 인(Total Phosphorus), 클로로필-a(Chlorophyll-a), 총 부유물질(Total Suspended Solids), 투명도(Secchi Disk Depth)를 포함하는 5가지 수질인자와 각각 0.87, 0.88, 0.97, 0.65, -0.98의 상관계수로 강한 상관성을 보였다. 산출된 FUI의 시간적 패턴 역시 여러 수질인자와의 물리적 관계를 반영하며 유의미한 계절적 패턴의 변화를 보였다. 본 연구의 결과로 한반도 연안 수질 관리에서 고해상도 FUI의 활용 가능성을 제시하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_1호
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• pp.1657-1667
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• 2021

지반침하는 인위적인 인간 활동 또는 자연적 현상에 의해 지표면이 가라앉는 현상이다. 멕시코시티는 전세계에서 가장 심각한 지반침하가 발생하는 지역 중 하나로 평가받고 있다. 멕시코시티 지반침하의 원인은 과도한 지하수 채취로서 해당 지역 전체의 물 사용량의 약 70%를 지하수가 차지하고 있다. 범 지구 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS) 또는 수준측량과 같은 전통적인 현장 관측 방법은 지반침하를 정확하게 측정하기 위해 선호되어 왔다. 하지만 GNSS 관측은 매우 높은 시간해상도를 가진 정확한 지표 변위량을 측정할 수 있음에도 불구하고, 넓은 지역에 대한 부분적인 관측 정보를 제공하고 많은 시간과 비용이 요구되는 한계점이 존재한다. 그러나, 인공위성 영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR)는 주야 조건과 기상상태에 관계없이 높은 공간 해상도의 지표변화 정보를 mm에서 cm 크기의 정밀도로 비교적 낮은 비용으로 관측할 수 있다는 점에서 효과적인 방법으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 2007년 2월 11일에서 2011년 2월 22일까지 획득된 ALOS PALSAR L-band 영상레이더를 이용하여 멕시코시티의 지반 침하 시계열을 추정하였다. 본 연구에서는 대표적인 시계열 분석 방법인 고정 산란체 위상간섭기법(persistent scatterer interferometry, PSI)과 small baseline subset (SBAS)을 적용하여 지표 변위의 시계열 결과를 획득하였으며 대기 효과 및 지형 오차를 제거하였다. PSI 및 SBAS 기법을 이용한 분석 결과 최대 지반침하 속도는 각각 -29.5 cm/year, -27.0 cm/year로 나타났다. 또한 연구지역을 지질 공학적 특성에 따라 세 가지 구역으로 분류하여 각 분류에서의 지반 침하속도를 비교한 결과, 단단한 기반암으로 구성된 지역에 비해 압축률이 큰 호수성 퇴적물로 구성된 지역에서 침하가 크게 발생하였다.

• 한국환경생태학회지
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• 제32권6호
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• pp.686-697
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• 2018

오늘날 원격탐지기술의 발달로 인해, 산림지역과 같이 피복 분류작업이 난해한 지역을 비롯한 광범위한 지역에서의 세밀한 변화탐지를 위한 고해상도 위성영상 취득이 가능해졌다. 하지만, 고해상도 영상에 대한 시계열분석의 과정에서 많은 양의 지상 관측 데이터가 요구된다. 본 연구에서는 토지피복도를 지상 관측데이터로 활용한 위성영상 분류 방법의 가능성을 시험하였다. 연구대상지는 강원도 원주시이며, 산림지역과 시가화지역이 공존하는 공간이다. 연구 자료는 2015년 3월에 촬영된 KOMPSAT-3A 영상과 2017년도 토지피복도를 이용하여 분류를 시도하였다. 서포트벡터머신(SVM)과 랜덤포레스트(RF)의 두 가지 상이한 화소기반 분류기법을 적용하여 대상지에 대한 피복분류의 분류정확도를 비교 분석하였으며, SVM 분석의 경우 다수 분석(Majority analysis)을 후속 진행하였다. 분석대상은 산림식생만 포함한 지역과 연구대상지 전지역으로 구분하였고, 대상 면적이 협소한 습지는 분석과정에서 제외하였다. 분류 결과는 오차 행렬의 전체 정확도가 두 가지 분류대상에 대해 RF 기법이 SVM 기법보다 더 나은 것으로 나타났다. 산림지역만을 대상으로 한 경우, RF 기법이 SVM 기법에 비해 18.3% 높은 값을 나타낸 반면, 전체지역을 대상으로 한 경우는 둘 사이의 간격이 5.5%로 줄어들었다. SVM 기법에 다수 분석 (Majority analysis)을 추가로 실시한 경우, 1% 정도의 정확도 향상이 나타났다. RF 기법은 산림지역의 활엽수를 분석해 내는데 상당히 효과적이었지만, 다른 대상에 대해서는 SVM 기법이 더 나은 결과를 나타내었다. 본 연구는 고해상도 단일시기 영상에 대한 화소 기반의 분류기법을 시험한 것으로, 추후 시계열분석 및 객체기반 분류기법의 추가적인 적용으로 향상된 정확도와 신뢰도를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구의 방법론은 시공간적으로 고해상도 분석결과를 제공함으로써, 대면적의 토지계획에 유용할 것으로 기대된다.

• 생태와환경
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• 제52권1호
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• pp.50-64
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• 2019

본 연구에서는 낙동강 5개 보의 상류 및 하류 총 6개 지점(상주보, 강정고령보, 달성보, 합천창녕보, 창녕함안보 상류와 합천창녕보 하류)에서 서식 생물의 탄소 및 질소 안정동위원소 비를 분석, 낙동강 생태계 구조를 정량적으로 파악하고자 하였다. 대상 생물은 식물플랑크톤을 포함하는 입자성유기물(부유 및 부착), 동물플랑크톤, 저서성 대형무척추동물 및 어류를 포함하며, 강우 전 갈수기(6월) 와 강우 직후(9월), 두 차례에 걸쳐 시료를 채집, 안정동위원소 비를 분석하였다. 채집된 생물의 탄소 안정동위원소 비의 범위를 비교하고 질소 안정동위원소 비를 이용하여 각 생물의 영양단계를 산출, 시공간 분포를 분석하였다. 동물플랑크톤과 저서성 대형무척추동물은 상류에 위치한 상주보에서 높은 값을 나타낸 후 점차 감소하여 하류의 창녕함안보에서 다시 증가하는 경향을 나타냈다. 이들 값은 홍수 전과 후, 상이한 값을 나타내어 하절기 홍수로 인한 육상 기원 유기물의 영향을 받는 것으로 조사되었으나, 그 반응은 생물군에 따라 상이한 것으로 분석되었다. 질소 안정동위원소 비를 이용해 계산된 각 생물들의 영양단계는 그 기준(baseline)으로 POM보다 동물플랑크톤을 이용하는 것이 보다 타당한 범위를 보이는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 생태계 먹이망 구조 해석에 대한 정략적 접근에 요구되는 주요 생물군의 생태정보를 제공하여 향후 생태계 반응을 평가, 예측하는 다양한 연구분석에 활용될 수 있도록 하였다.