RapidEye 영상을 활용한 대형산불피해지의 온실가스 배출량 추정

원명수 ( Myoung Soo Won ),김유승 ( You Seung Kim ),김경하 ( Kyong Ha Kim ) 한국지리정보학회 2014 한국지리정보학회지 Vol.17 No.3

본 연구는 RapidEye 영상을 활용하여 2013년 발생한 대형산불 피해지역(울주, 포항, 봉화)을 대상으로 온실가스 배출량 추정하였다. 온실가스 배출량 추정은 2006 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 가이드라인에서 제시하는 추정식을 이용하였다. 본 연구에서는 최대우도법을 기반으로 한 감독분류를 실시하여, 산불피해지역의 강도등급 및 피해면적을 산출하였으며, 현장정보와 비교하여 정확도 검증을 실시하였다. 산불피해 등급별 정확도 평가 결과는 평균적으로 전체정확도 73.93%과 Kappa 계수 0.67로 나타났다. 2013년 대형산불피해지의 온실가스 배출량 추정은 울주지역 CO2 63,260, CO 5.207, CH4 360, N2O 28.0, NOx 4.4 g/kg-1·ha-1, 포항지역 CO2 28,675, CO 2.359, CH4 163, N2O 12.7, NOx 1.9 g/kg-1·ha-1 그리고 봉화지역 CO2 53,086, CO 1,655, CH4 114, N2O 23.5, NOx 3.6 g/kg-1·ha-1로 나타났다. This study was performed to estimate Greenhouse gases(GHGs) emissions from biomass burning at large forest fire(Ulju, Pohang and Bonghwa) in 2013. The extended methodology to estimate GHGs adopted the IPCC(Intergovermental Panel on Climate Change) Guidelines(2006) equation. For classifying fire damaged area and analyzing burn severity of total three large-fire area damaged, this study used post-fire imagery from Rapideye imagery to compute the Maximum Likelihood Classifiction (MLC). The result of accuracy assessment on burn severity from imagery showed that average overall accuracy was 75.93% and Kapp coefficient was 0.67 Finally, GHGs emissions from biomass burning in the three large-fire area 2013 were estimated as follows: Ulju CO2 63,260, CO 5.207, CH4 360, N2O 28.0 and NOx 4.4 g/kg-1·ha-1, Pohang CO2 28,675, CO 2.359, CH4 163, N2O 12.7 and NOx 1.9 g/kg-1·ha-1 and Bonghwa CO2 53,086, CO 1,655, CH4 114, N2O 23.5 and NOx 3.6 g/kg-1·ha-1.

몬순기후와 복잡지형의 특성을 갖는 광릉 산림유역의 물과 탄소순환에 대한 교차규모 연구로부터의 교훈

이동호 ( Dong Ho Lee ),김준 ( Joon Kim ),김수진 ( Su Jin Kim ),문상기 ( Sang Ki Moon ),이재석 ( Jae Seok Lee ),임종환 ( Jong Hwan Lim ),손요환 ( Yo Whan Son ),강신규 ( Sin Kyu Kang ),김상현 ( Sang Hyun Kim ),김경하 ( Kyong Ha Kim 한국농림기상학회 2007 한국농림기상학회지 Vol.9 No.2

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 ~2.6 t C/ha/y로 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 안정동위 원소 조성에 근거하여 계산된 식물 성장기간의 평균 물 이용효율(WUE)은 약 ~12 μmol CO2/mmol H2O에 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. KoFlux Gwangneung Supersite comprises complex topography and diverse vegetation types (and structures), which necessitate complementary multi-disciplinary measurements to understand energy and matter exchange. Here, we report the results of this ongoing research with special focuses on carbon/water budgets in Gwangneung forest, implications of inter-dependency between water and carbon cycles, and the importance of hydrology in carbon cycling under monsoon climate. Comprehensive biometric and chamber measurements indicated the mean annual net ecosystem productivity (NEP) of this forest to be ~2.6 t C ha-1 y-1. In conjunction with the tower flux measurement, the preliminary carbon budget suggests the Gwangneung forest to be an important sink for atmospheric CO2. The catchment scale water budget indicated that 30~40% of annual precipitation was apportioned to evapotranspiration (ET). The growing season average of the water use efficiency (WUE), determined from leaf carbon isotope ratios of representative tree species, was about 12 μmol CO2/mmol H2O with noticeable seasonal variations. Such information on ET and WUE can be used to constrain the catchment scale carbon uptake. Inter-annual variations in tree ring growth and soil respiration rates correlated with the magnitude and the pattern of precipitation during the growing season, which requires further investigation of the effect of a monsoon climate on the catchment carbon cycle. Additionally, we examine whether structural and functional units exist in this catchment by characterizing the spatial heterogeneity of the study site, which will provide the linkage between different spatial and temporal scale measurements.

IBM Aglets를 기반으로 하는 가상 병렬 컴퓨팅 시스템에서 작업 할당 기법과 성능 비교

김경하,김영학,오길호,Kim, Kyong-Ha,Kim, Young-Hak,Oh, Gil-Ho 한국정보과학회 2002 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.2

최근에 다중 에이전트를 기반으로 하는 가상 병렬 컴퓨팅 시스템에 관한 적극적인 연구가 이루어지고 있다. 가상 병렬 컴퓨팅 시스템은 많은 계산을 요구하는 복잡한 문제들을 해결하기 위해 고비용수퍼 컴퓨터를 사용하는 대신에, 인터넷상에 산재되어 있는 개인용 컴퓨터 혹은 워크스테이션을 사용한다. 가상 병렬 컴퓨팅 시스템은 인터넷상에 이용 가능한 자원에 의존하여 동질 혹은 이질형의 컴퓨터들로 구성될 수 있다. 본 논문에서는 IBM Aglets를 기반으로 하는 가상 병렬 컴퓨팅 환경에서 작업자 에이전트와 작업 패키지를 효율적으로 분산하는 새로운 방법을 제안한다. 기존의 방법들은 작업자 에이전트와 작업 패키지를 분산하기 위해서 주로 마스터/슬레이브 유형을 사용한다. 그러나 이러한 방법에서 에이전트의 수가 증가하게되면 중앙 마스터에서 작업부하가 급속하게 증가된다. 이러한 문제에 대한 해결로서 본 논문에서는 작업자 에이전트와 작업 패키지의 분산을 작업자 에이전트에게 위임하는 방법을 사용한다. 제안된 방법은 가상 병렬 컴퓨팅 시스템에서 다양한 방식으로 평가되었으며, 그 결과는 기존의 방법에 비해서 괄목할 만한 수준으로 개선되었다. Recently, there have been active researches about the VPCS (Virtual Parallel Computing System) based on multiple agents. The PVCS uses personal computers or workstations that are dispersed all over the internet, rather than a high-cost supercomputer, to solve complex problems that require a huge number of calculations. It can be made up with either homogeneous or heterogeneous computers, depending on resources available on the internet. In this paper, we propose a new method in order to distribute worker agents and work packages efficiently on the VPCS based on the IBM Aglets. The previous methods use mainly the master-slave pattern for distributing worker agents and work packages. However, in these methods the workload increases dramatically at the central master as the number of agents increases. As a solution to this problem, our method appoints worker agents to distribute worker agents and workload packages. The proposed method is evaluated in several ways on the VPCS, and its results are improved to be worthy of close attention as compared with the previous ones.

Variations of Annual Evapotranspiration nnd Discharge in Three Different Forest-Type Catchments, Gyeonggido, South Korea

김경하,정용호,Kim Kyong-Ha,Jeong Yong-Ho Korean Society of Agricultural and Forest Meteorol 2006 한국농림기상학회지 Vol.8 No.3

이 연구는 임분구조가 다른 3가지 임상에서 장기 증발산량과 유출량의 변화를 분석하여 증발산량, 첨두유출량 및 유출량에 미치는 장기 임상변화의 효과를 밝히기 위하여 수행하였다. 시험지는 경기도 광릉에 소재한 국립산림과학원 유역수문시험지로서 인공침엽수 유령림과 천연활엽수 장령림 그리고 경기도 양주에 소재한 혼효 사방복구림을 대상으로 하였다. 수문자료는 1982년부터 1999년까지 양수댐에서 측정한 유출량과 강수량을 분석하여 각 시험지별로 약 110개의 홍수수 문곡선을 선별한 후 첨두유출량과 그 시점까지의 강수량 합계를 분석하였다. 강수량과 유출량의 관계로부터 증발산량을 추정한 결과, 증발산량은 인공침엽수 유령림에서 679mm, 천연활엽수 장령림에서 580mm이었으며 혼효 사방복구림에서는 368mm이었다. 또한, 유역의 유출량조절효과를 보여주는 유출량-지속기간 곡선에 대한 분석 결과, 임상이 가장 불량한 혼효 사방복구림에서 곡선의 기울기가 가장 급한 것으로 나타났으나, 산림이 생장함에 따라 그 기울기가 감소하는 것으로 분석되었다. 강수량과 첨두유출량의 관계를 분석한 결과, 인공침엽수 유령림과 혼효 사방복구림의 경우 각각 강수량 100mm 및 50mm에서 첨두유출량의 증가율이 높아지는 역치값을 보이는 반면에 천연활엽수 장령림은 200mm로 나타났다. 장기간에 걸친 홍수수 문곡선의 비교 결과, 인공침엽수 유령림에서는 10년이 경과한 후 첨두유출량이 감소한 것으로 나타나, 산림이 생장함에 따라 홍수유출조절 효과가 커지는 것으로 분석되었다. This study was to clarify the effects of forest stand changes on hydrological components of evapotranspiration and discharge. The forest-hydrological experimental stations in Gwangneung and Yangju, Gyeonggido near metropolitan Seoul have been operated by the Korea Forest Research Institute since 1979 to clarify the effects of forest types and practices on the water resources and nutrient cycling and soil loss. The hydrological regime of the forested catchments may change as forests develop. The ranges of change may be different depending on forest types. Evapotranspiration can be estimated to 679mm, 580mm and 368mm in planted young coniferous (PYC), natural old-growth deciduous (NOD) and rehabilitated young mixed (RYM), respectively. The slope of the discharge-duration curve shows the capacity of discharge control in a specific catchment. The slope tended to be steeper in RYM than NOD, the better forest condition. The slope in RYM became more gentle as the forest stand developed. Forests can modulate peak flows through interception, evapotranspiration and soil storage opportunity. PYC and RYM showed 100 and 50mm of threshold rainfall for modulating peak flows, respectively. The deciduous forest did not represent sudden changes of peak flow rates to rainfall, even 200 mm rainfall Forest development in PYC may play an important role in modulation of peak flows because peak flow rates reduced after 10 years.

삼림(森林)에서 임관(林冠)에 의한 강우차단(降雨遮斷) 손실(損失)에 관(關)한 연구(硏究)(I)

김경하,우보명,Kim, Kyong Ha,Woo, Bo Myeong 한국산림과학회 1988 한국산림과학회지 Vol.77 No.3

1986년(年) 7월(月)부터 10일(日)서까지 울대학교(大學校) 관악수목원(冠岳樹木園) 내(內)에서 24년생(年生) 리기테다소나무로 구성된 침엽수림분(針葉樹林分)과 14년생(年生) 신갈나무등으로 구성된 활엽수림분(闊葉樹林分)을 대상으로 삼림(森林)의 강우차단현상(降雨遮斷現像)을 구명(究明)하고자 수관통과량(樹冠通過量)과 수간류하량(樹幹流下量)을 측정(測定)하여 분석(分析)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1) 측정기간(測定其間)동안 내린 총강우량(總降雨量)은 77.38mm였으며, 수관통과우량(樹冠通過雨量)은 침엽수림(針葉樹林)에서 593.3mm(76.7%), 활엽수림(闊葉樹林)에서 663.1mm(81.8%)이었다. 임외강우량(林外降雨量)(P)과 수관통과우량(樹冠通過雨量)(T)의 관계(關係)는 침엽수림(針葉樹林) ; T=-1.8675+0.8320P, T=-1.8179-0.8805P에 있다. 2) 수간류하량(樹幹流下量)이 2.5mm이하인 때는 수간류하량(樹幹流下量)이 측정(測定)되지 않았다. 임외강우량(林外降雨量)과 수간류하량(樹幹流下量)의 관계식(關係式)은 침엽수림(針葉樹林) ; S=-0.6155+0.0698P, 그리고 활엽수림(闊葉樹林) ; S=-0.0497+0.0183P이었다. 3) 차단손실량(遮斷損失量)은 침엽수림(針葉樹林)에서 총강우량(總降雨量)의 18.5%인 142.9mm, 활엽수림(闊葉樹林)에서 125.2mm(16.2%)로 침엽수림(針葉樹林)이 활엽수림(闊葉樹林)보다 약14.1%가 많았다. 4) 차단량(遮斷量)(I)과 임외강우량(林外降雨量)(P)의 관계는 침엽수림(針葉樹林)에서 $I=-0.3693+0.3666P-0.0033P^2$($R^2=0.72$), 활엽수림(闊葉樹林)에서 $I=-0.4817+0.3109P-0.0026P^2$($R^2=0.61$)로 나타났다. To investigate the effects of forest stand and stony characteristics on interception loss from canopy trees, throughfall and stemflow under the canopy of a pine stand and a hardwood stand were measured during 4-month periods July to October, 1986 at the Kwanak Arboretum near Anyang, and the data were analysed by correlation and regression methods. The man results obtained from this study are summerized as follows : 1. The overall throughfall collected during measurement period were 593.5mm(76.7%) in the pine stand and 663.1mm(81.8%) in the hardwood stand oui of total percipitation of 773.8mm. Combined regression analysis describes the relation between total precipitation(P) and throughfall(T) in the pine stand as T=-1.8675+0.8320 P. in the hardwood stand as T=-8179+0.8805P. 2. And the sum of stemflow from measurement of total precipitation in the pine stand and the hardwood stand were 37.4mm(4.8%) and 15.5mm(2%), respectively. In total precipitation less than 2.5mm, stemflow were not measured in both the pine stand and the hardwood stand. Regression equations for the pine stand and the hardwood stand are S=-0.6155+0.0698P, S=-0.0497+0.0183P. The mean slope and intercept of the individual regression of stemflow on rainfall for each fewest stand indicate the proportion of the rain diverted to the trunks and trunk water capacity, respectively. 3. Interception loss accounted for 142.9mm(18.5%) in the pine stand and 125.2mm(16.2%), in the hardwood stand. 4. By quadratic predictive model of relation between interception loss and total incident rainfall, the extent of variance in interception loss explained was about 72% and 61% in the pine stand and the hardwood stand respectively.

삼림에서 임관에 (林冠) 의한 항우차단 (降雨遮斷) 손실에 관한 연구 (Ⅰ)

김경하,우보명 ( Kyong Ha Kim,Bo Myeong Woo ) 한국산림과학회 1988 한국산림과학회지 Vol.77 No.3

To investigate the effects of forest stand and stony characteristics on interception loss from canopy trees, throughfall and stemflow under the canopy of a pine stand and a hardwood stand were measured during 4-month periods July to October, 1986 at the Kwanak Arboretum near Anyang, and the data were analysed by correlation and regression methods. The man results obtained from this study are sumrnerized as follows : 1. The overall throughfall collected during measurement period were 593.5㎜(76.7%) in the pine stand and 663.1㎜(81.8%) in the hardwood stand oui of total percipitation of 773.8㎜. Combined regression analysis describes the relation between total precipitation(P) and throughfall(T) in the pine stand as T=-1.8673+0.8320 P. in the hardwood stand as T=-8179-0.8805P. 2. and the sum of stemflow from measurement of total precipitation in the pine stand and the hardwood stand were 37.4㎜(4.8%) and 15.5㎜(2%) respectively. In total precipitation less than 2.5㎜, stemflow- were not measured in both the pine stand and the hardwood stand. Regression equations for the pine stand and the hardwood stand are S=-0.6155+0.0698P, S=-0.0497+0.0183P. The mean slope and intercept of the individual regression of stemflow on rainfall for each fewest stand indicate the proportion of the rain diverted to the trunks and trunk water capacity, respectively. 3. Interception loss accounted for 142.9㎜(18.5%) in the pine stand and 125.2㎜(16.2%), in the hardwood stand. 4. By quadratic predictive model of relation between interception loss and total incident rainfall, the extent of variance in interception loss explained was about 72% and 61% in the pine stand and the hardwood stand respectively.

논문 : 산불로 인한 지표층 연소량 및 온실가스 배출량 추정

이병두 ( Byung Doo Lee ),윤호중 ( Ho Jung Youn ),구교상 ( Kyo Sang Koo ),김경하 ( Kyong Ha Kim ) 한국임학회 2012 한국산림과학회지 Vol.101 No.2

산불은 전 세계적으로 다량의 온실가스를 배출하여 지구온난화에 기여한다. 본 연구에서는 산불로 인한 지표층 연료의 연소량과 이로 인한 온실가스 배출량을 분석하고자 하였다. 이를 위해 51개 산불을 대상으로 소나무림과 활엽수림으로 구분하고, 다시 지표화와 수관화 피해 지역으로 나누어 잔존 연료량을 채취하여, 미연소 지역의 연료량과 일원분산분석을 수행하였다. 그 결과 활엽수 지표화 지역은 8,361 kg/ha, 소나무 지표화 지역은 8,055 kg/ha, 소나무 수관화 지역은 12,333 kg/ha이 연소되어, 수종별·산불행태별로 차이가 있었다. 이때의 연소율은 각각 78, 59, 90%이었다. 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등의 온실가스 배출량은 활엽수 지표화 연소지역 15,856 kg/ha, 소나무 지표화 연소지역 14,834 kg/ha, 소나무 수관화 연소지역은 약 22,709 kg/ha이었다. Globally, the forest fires are a significant contributor of carbon dioxide and other greenhouse gases in the atmosphere. In this study, fuel load consumed by forest fire and emission of green house gases were analysed in the surface layer. For this, remaining fuel was collected and weighed with the species (Japanese red pine, deciduous) and the forest fire types (surface fire, crown fire) in the 51 forest fires. 8,361 kg/ha fuel load was consumed in deciduous forest damaged by surface fire, and 8,055 kg/ha, 12,333 kg/ha in Japanese red pine burned by surface fire and crown fire. The combustion ratios were 78, 59, and 90%, respectively. 15,856 kg/ha the green house gases such as CO2, CH4, CH4 in deciduous forest burned by surface fire was emitted and 14,834 kg/ha, 22,709 kg/ha in Japanese red pine burned by surface fire and crown fire.

다중 에이전트 시스템 기반의 병렬 계산을 위한 작업 할당 기법과 성능비교

김경하(Kyong-Ha kim),김영학(Young-Hak kim),오길호(Gil-Ho Oh) 한국정보과학회 2000 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2Ⅲ

최근 높은 컴퓨팅 파워를 요구하는 응용문제 처리를 위해 고 비용의 슈퍼컴퓨터 대신 인터넷 상에 분산된 다수의 일반 컴퓨터들을 이용하는 병렬처리에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 다중 에이전트 시스템을 기반으로 하여 이질적인 성능을 갖는 컴퓨터들을 병렬 컴퓨팅 환경으로 구성하고 각 호스트의 성능측정 결과에 따라 효율적으로 작업을 분산하는 기법을 제안한다. 또한 본 연구에서 제안한 방법을 다중 에이전트 시스템인 IBM의 Aglets™을 사용하여 실험적으로 성능을 평가하고, 기존연구와 비교한다.

IBM Aglets를 기반으로 하는 가상 병렬 컴퓨팅 시스템에서 작업 할당 기법과 성능 비교

김경하(Kyong-Ha Kim),김영학(Young-Hak Kim),오길호(Gil-Ho Oh) 한국정보과학회 2002 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.8 No.4

최근에 다중 에이전트를 기반으로 하는 가상 병렬 컴퓨팅 시스템에 관한 적극적인 연구가 이루어지고 있다. 가상 병렬 컴퓨팅 시스템은 많은 계산을 요구하는 복잡한 문제들을 해결하기 위해 고비용 수퍼 컴퓨터를 사용하는 대신에, 인터넷상에 산재되어 있는 개인용 컴퓨터 혹은 워크스테이션을 사용한다. 가상 병렬 컴퓨팅 시스템은 인터넷상에 이용 가능한 자원에 의존하여 동질 혹은 이질형의 컴퓨터들로 구성될 수 있다. 본 논문에서는 IBM Aglets를 기반으로 하는 가상 병렬 컴퓨팅 환경에서 작업자 에이전트와 작업 패키지를 효율적으로 분산하는 새로운 방법을 제안한다. 기존의 방법들은 작업자 에이전트와 작업 패키지를 분산하기 위해서 주로 마스터/슬레이브 유형을 사용한다. 그러나 이러한 방법에서 에이전트의 수가 증가하게되면 중앙 마스터에서 작업부하가 급속하게 증가된다. 이러한 문제에 대한 해결로서 본 논문에서는 작업자 에이전트와 작업 패키지의 분산을 작업자 에이전트에게 위임하는 방법을 사용한다. 제안된 방법은 가상 병렬 컴퓨팅 시스템에서 다양한 방식으로 평가되었으며, 그 결과는 기존의 방법에 비해서 괄목할 만한 수준으로 개선되었다. Recently, there have been active researches about the VPCS (Virtual Parallel Computing System) based on multiple agents. The VPCS uses personal computers or workstations that are dispersed all over the internet, rather than a high-cost supercomputer, to solve complex problems that require a huge number of calculations. It can be made up with either homogeneous or heterogeneous computers, depending on resources available on the internet. In this paper, we propose a new method in order to distribute worker agents and work packages efficiently on the VPCS based on the IBM Aglets. The previous methods use mainly the master-slave pattern for distributing worker agents and work packages. However, in these methods the workload increases dramatically at the central master as the number of agents increases. As a solution to this problem, our method appoints worker agents to distribute worker agents and workload packages. The proposed method is evaluated in several ways on the VPCS, and its results are improved to be worthy of close attention as compared with the previous ones.

임상이 다른 3개 산림소유역의 장기 증발산량과 유출량의 변화

김경하 ( Kyong Ha Kim ),정용호 ( Yong Ho Jeong ) 한국농림기상학회 2006 한국농림기상학회지 Vol.8 No.3