SWAT을 이용한 미래기후변화에 따른 금강유역의 지하수위 거동 평가

이지완,정충길,김다래,김성준,Lee, Ji Wan,Jung, Chung Gil,Kim, Da Rae,Kim, Seong Joon 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.3

본 연구에서는 금강유역($9,645.5km^2$)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 기후 변화 시나리오에 따른 미래 기간(2020s: 2010~2039, 2050s: 2040~2069, 2080s: 2070~2099 )의 지하수위 변화를 평가하였다. 이를 위해 SWAT 모형의 검 보정은 11년(2005~2015)동안의 유역내 2개 댐지점(대청댐, 용담댐)의 일별 유입량 및 저수량, 5개 관정지점(JSJS, OCCS, BEMR, CASS, BYBY)의 일단위 지하수위 관측자료, 3년 5개월(2012년 8월~2015년 12월) 동안의 3개 보지점(세종보, 공주보, 백제보)의 일별 유입량 및 저수량 자료를 이용하였다. 2개 댐의 유입량 및 저수량 검보정 결과, Nash-Sutcliffe 모델효율(NSE)은 각각 0.57~0.67, 0.87~0.94, 결정계수($R^2$)는 각각 0.69~0.73, 0.63~0.73의 범위를 보였으며, 3개 보의 유입량 및 저수량의 NSE는 각각 0.68~0.70, 0.94~0.99, $R^2$는 각각 0.83~0.86, 0.48~0.61로 검보정 되었다. 5개 지점의 지하수위에 대한 $R^2$는 0.53~0.61이었다. 유역 전체의 미래 기온은 기준년도(1976~2005) 대비 2080s RCP 8.5 시나리오에서 최고 $4.3^{\circ}C$ 상승하고 강수량은 6.9% 증가하였으며, 미래 지하수위는 5개 지하수위 관측지점 중 금강 상류 3개 지점(JSJS, OCCS, BEMR)에서 각각 -13.0 cm, -5.0 cm, -9.0 cm 감소하였고, 금강 하류 2개 지점(CASS, BYBY)에서는 각각 +3.0 cm, +1.0 증가하였다. 미래 지하수위는 유역 내 강수량의 계절별 공간적 편차에 따른 지하수 충전량의 차이에 기인한 것으로 판단된다. The purpose of this study is to evaluate the groundwater level behavior of Geum river basin ($9,645.5km^2$) under future climate change scenario projection periods (2020s: 2010~2039, 2050s: 2040~2069, 2080s: 2070~2099) using SWAT (Soil and Water Assessment Tool). Before future evaluation, the SWAT was calibrated and validated using 11 years (2005~2015) daily multi-purpose dam inflow at 2 locations (DCD, YDD), ground water level data at 5 locations (JSJS, OCCS, BEMR, CASS, BYBY), and three years (2012~2015) daily multi-function weir inflow at 3 locations (SJW, GJW, BJW). For the two dam inflow and dam storage, the Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) was 0.57~0.67 and 0.87~0.94, and the coefficient of determination ($R^2$) was 0.69~0.73 and 0.63~0.73 respectively. For the three weir inflow and storage, the NSE was 0.68~0.70 and 0.94~0.99, and the $R^2$ was 0.83~0.86 and 0.48~0.61 respectively. The average $R^2$ for groundwater level was from 0.53 to 0.61. Under the future temperature increase of $4.3^{\circ}C$ and precipitation increase of 6.9% in 2080s (2070~2099) based on the historical periods (1976~2005) from HadGEM3-RA RCP 8.5 scenario, the future groundwater level shows decrease of -13.0 cm, -5.0 cm, -9.0 cm at 3 upstream locations (JSJS, OCCS, BEMR) and increase of +3.0 cm, +1.0 cm at 2 downstream locations (CASS, BYBY) respectively. The future groundwater level was directly affected by the groundwater recharge by the future seasonal spatial variation of rainfall in the watershed.

SESSION 16 . Computer Controlled System ( CCS ) ; Development of a Four - Wheel Steering Controller

이지완,한민홍 ( Ji Wan Lee,Min Hong Han ) 대한산업공학회 1994 대한산업공학회 추계학술대회논문집 Vol.1994 No.-

Terra MODIS NDVI를 활용한 3월말 논지역 건조상태에 따른 가뭄표현 가능성 연구

이지완,이용관,김성준,LEE, Ji-Wan,LEE, Yong-Gwan,KIM, Seong-Joon 한국지리정보학회 2017 한국지리정보학회지 Vol.20 No.3

본 논문의 목적은 Terra MODIS NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)를 이용하여 3월 하순 논 지역의 건조상태를 평가함으로써 식생지수의 가뭄표현 가능성을 확인하는데 있다. 2000년부터 2015년까지의 평균 NDVI와 해당연도 NDVI를 활용한 DCI(Dry Condition Index)를 개발하여 논지역의 건조상태를 분석하였다. 전국을 대상으로 3월 16일부터 5월 25일까지의 16일 간격 DCI를 산정하여 시공간적 건조도를 평가하였으며, 특히 4월 7일(3/23-4/7) DCI는 가뭄년에 대하여 논 지역이 건조함을 잘 나타냄을 확인하였다. 4월 7일의 건조상태 DCI 값은 0.04-0.08 으로 나타났고, 정상상태는 -0.04~0.01이었다. 본 연구에서 개발한 DCI는 초봄의 논 건조 상태를 평가에 대한 지표로서의 활용이 가능할 것으로 판단된다. The purpose of this study is to diagnose the possibility of future drought expression by late March dryness in rice paddy areas using Terra MODIS NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). We tested the degree of dryness by comparing the 2000-2015 average NDVI with yearly NDVI, which we name DCI (Dry Condition Index). The 16-day interval DCIs from March 6 to May 25 were evaluated with spatio-temporal expression of South Korea. In particular, we find that the DCI for April 7 (March 23 to April 7) offered reasonable prediction of paddy dryness during drought years. The April 7 DCI value for dry conditions ranged from 0.04 to 0.08 while the DCI for normal conditions ranged from -0.04 to 0.01. The DCI can be one of the indicators used to evaluate the dryness of rice paddy areas at the beginning of the spring season.

유역관리분야 기후변화 유역건전성 취약성 및 영향평가 전략

이지완(Ji-wan Lee),김성준(Seong Joon Kim) 대한토목학회 2019 대한토목학회지 Vol.67 No.8

자궁경부 편평세포암의 십이지장 전이 1예

이지완 ( Ji Wan Lee ),박태영 ( Tae Young Park ),강병주 ( Byeong Zu Ghang ),김좌훈 ( Jwa Hoon Kim ),장기주 ( Kiju Chang ),신동열 ( Dong Yeol Shin ),이성구 ( Sung Koo Lee ) 대한췌담도학회 2015 대한췌담도학회지 Vol.20 No.2

소장의 종양은 매우 드물게 발생하며 그중 선암의 빈도가 가장 많고, 그 외에 악성흑색종, 유암종, 림프종, 육종 등이 주로 확인되었다. 원발부위가 자궁경부인 소장의 편평세포암 전이는 소장종양 중에서도 매우 드물며 자궁경부암의 소장 단독전이는 현재까지 한국에서 1예가 보고되었다. 본 저자들은 매우 드문 증례인 자궁경부암의 십이지장 전이와 이에 대한 고찰을 보고하는 바이다. We report a case of duodenal metastasis from squamous cell carcinoma of the cervix confirmed by histopathological diagnosis. A 48-year-old woman was diagnosed with uterine cervix cancer stage IVB and underwent chemotherapy. During followup after chemotherapy, a mass suspicious of malignancy was found at the 3rd portion of the duodenum on the magnetic resonance imaging of the abdomen. Esophagogastroduodenoscopy with biopsy was done for an ulcerofungating mass at the 3rd portion of the duodenum. Squamous cell carcinoma was confirmed on the biopsy which was same as the histopathological diagnosis confirmed by cervix biopsy and right supraclavicular lymph node biopsy resulting from metastasis of cervix. Since 1981, only ten cases of small bowel metastasis from squamous cell carcinoma of cervix have been reported. It is exceedingly rare to find metastasis to the duodenum from uterine cervix cancer. Korean J Pancreatobiliary 2015;20(2):111-114

기상예보자료 기반의 농업용수 전망을 위한 농업용저수지 물공급 모델 개발

이지완 ( Ji Wan Lee ),정인균 ( In Kyun Jung ),정충길 ( Chung Gil Jung ),김성준 ( Seong Joon Kim ) 한국농공학회 2017 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2017 No.-

우리나라의 가뭄은 일반적으로 5년에서 8년 주기로 발생하여 왔으나, 2000년대 들어서는 더욱 빈번하게 발생하고 있으며, 기상학적 가뭄이 더욱 빠르게 농업적 가뭄으로 이어져 매년 모내기 시기에는 농업용수 공급부족이 만성적인 상태이다. 특히, 2014-2015년의 연속가뭄은 2014년의 가뭄이 2015년으로 이어지면서 매우 극심한 가뭄을 겪었다. 본 논문의 목적은 기상청 3개월 예보자료를 활용 할 수 있는 농업용 저수지 물 공급 모형을 개발하여 향후 가뭄으로 인한 용수부족을 예방하기 위해 관개용수 공급 조정 가능성을 평가하는 전망하는 것이다. 본 연구에서 개발한 DAGRES(Daily AGricultural REServoir operation model)은 농어촌연구원에서 개발된 HOMWRS의 일유출, 필요수량 산정, 물수지 분석을 참고하여 적용함수 및 입출력을 개선한 모형으로 농업용 저수지의 적응형 일 저수위 모의가 가능하도록 수정되었다. DAGRES의 적용성 평가를 위해 금강유역 내 이수기 운영곡선이 개발된 둑높임 저수지 3개소(계룡, 복심, 용암)를 선정하였으며, 모의자료와 저수지 수위계 관측자료를 이용한 검·보정 결과 R²는 0.77~0.86, NSE는 0.99~1.00, RMSE는 0.20~0.27 m/day로 신뢰성 있는 모의 결과를 나타내었다. 농업 가뭄 예측을 위해 기상청의 GloSea5(Global Seasonal Forecasting System 5) 3개월 예보자료를 수집하였으며, DAGRES 모형에 적용하여 저수지의 저수율을 전망하여 농업적 가뭄지수(RDI)를 산정하고 이를 기상학적 가뭄지수(SPI-12)와 비교분석하였다. 본 연구에서 개발한 DAGRES 모형은 농업용 저수지의 물공급 전망 및 농업가뭄 전망에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

금강유역의 토지이용 변화가 수문·수질 건전성에 미치는 영향 평가

이지완 ( Ji-wan Lee ),박종윤 ( Jong-yoon Park ),정충길 ( Chung-gil Jung ),김성준 ( Seong-joon Kim ) 한국지리정보학회 2019 한국지리정보학회지 Vol.22 No.2

본 연구는 금강유역을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)을 이용하여 유역 수문 및 수질에 대한 유역건전성 (Watershed Healthiness)을 평가하였다. 유역 수문과 수질에 대한 건전성은 다변수 정규분포를 이용하여 0(불량)에서 1(양호)의 범위로 산정하였다. 유역 건전성 평가에 앞서, SWAT 수문 검보정 결과 5개 지점에 대한 11년(2005~2015) 동안의 하천유출량의 Nash-Sutcliffe 모델효율(NSE)은 0.50~0.77이었고, 3개 지점에 대한 suspended solid(SS), total nitrogen(T-N), and total phosphorus(T-P)의 결정계수(R2)는 각각 0.67~0.94, 0.59~0.79, 0.61~0.79이었다. 총 24년(1985~2008)에 대한 토지이용변화에 따른 유역 건전성 분석을 위하여 1985년, 1990년, 1995년 2000년, 2008년 5개의 토지이용자료를 준비하였다. 기준년도인 1985년 대비 2008년 SWAT 총유출은 불투수면적의 증가로 40.6% 증가하였고, 토양 수분과 기저유출은 각각 6.8%, 3.0 % 감소하였으며, SS, T-N, T-P는 특히 농업활동으로 인해 각각 29.2%, 9.3%, 16.7% 증가하였다. 1985년 토지이용조건 대비 2008년의 유역 수문과 수질의 건전성은 각각 1에서 0.94와 0.69로 감소하였다. 본 연구의 결과는 과거 자연상태 대비 인간 활동에 의한 유역 환경변화를 감지할 수 있을 것으로 판단된다. This study evaluated the status of watershed health in Geum River Basin by SWAT(Soil and Water Assessment Tool) hydrology and water quality. The watershed healthiness from watershed hydrology and stream water quality was calculated using multivariate normal distribution from 0(poor) to 1(good). Before evaluation of watershed healthiness, the SWAT calibration for 11 years(2005~2015) of streamflow(Q) at 5 locations with 0.50~0.77 average Nash-Sutcliffe model efficiency and suspended solid (SS), total nitrogen(T-N), and total phosphorus(T-P) at 3 locations with 0.67~0.94, 0.59~0.79, and 0.61~0.79 determination coefficient(R²) respectively. For 24 years (1985~2008) the spatiotemporal change of watershed healthiness was analyzed with calibarted SWAT and 5 land use data of 1985, 1990, 1995, 2000, and 2008. The 2008 SWAT results showed that the surface runoff increased by 40.6%, soil moisture and baseflow decreased by 6.8% and 3.0% respectively compared to 1985 reference year. The stream water quality of SS, T-N, and T-P increased by 29.2%, 9.3%, and 16.7% respectively by land development and agricultural activity. Based on the 1985 year land use condition. the 2008 watershed healthiness of hydrology and stream water quality decreased from 1 to 0.94 and 0.69 respectively. The results of this study be able to detect changes in watershed environment due to human activity compared to past natural conditions.

안성천 중소하천의 하천분류 및 2차원 수리특성, 하상변동 모의

이지완 ( Ji Wan Lee ),이미선 ( Mi Seon Lee ),정인균 ( In Kyun Jung ),박근애 ( Geun Ae Park ),김성준 ( Seong Joon Kim ) 한국지리정보학회 2011 한국지리정보학회지 Vol.14 No.4

본 연구에서는 안성천 유역의 중소하천에 Rosgen(1994)의 하천분류체계를 적용하여 하천을 분류하고, 분류된 하천 유형별로 2차원 수리해석 모형을 이용하여 수리특성 및 하상변동을 모의하였다. 하천분류체계를 안성천 유역의 진위천과 오산천에 적용한 결과 크게 C 유형과 E 유형으로 분류되었다. 분류된 유형의 2차원 수리모형 적용에 따른 수리특성 및 하상변동 분석을 위해 C 유형의 구간 중 진위천과 통삼천의 만곡구간, 공세천, E 유형중 수원천을 연구대상지역으로 선정하였다. 하천분류체계에 의해 선정한 연구대상지역에 대하여 CCHE2D 모형을 이용한 빈도별 홍수량에 따른 하상변동 수치모의를 수행하였다. 모형의 경계입력자료는 WMS HEC-1의 유출량 결과 자료를 이용하여 50, 80, 100년 빈도별 홍수량에 대하여 모의하였다. 모의 결과 비교적 하폭/수심비가 큰 C 유형의 경우 하천의 물리적 특성의 변화에 따른 하상변동의 침식 및 퇴적의 경향이 잘 나타난 것으로 분석 되었고, C 유형에 비해 작은 E 유형의 경우 변화에 따른 하상변동의 경향을 파악 할 수 없었다. 본 연구의 결과는 하천의 물리적 변화에 따른 흐름 및 하상변동을 예측하는 방법에 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. This study tries to find a streambed scouring and sedimentation characteristics through the Rosgen(1994)`s stream classification system while experiencing several flood events. The Jinwee and Osan streams, the tributaries of Anseongcheon were selected. The streams showed type C or type E. By the classification results, two Type C tributaries one Type C stream and one Type E tributary were selected. For the four selected stream reaches, the analysis of streambed change was implemented by using numerical model CCHE2D (Center for Computational Hydroscience and Engineering). To prepare the inlet boundary conditions of each stream, the WMS (Watershed Modeling System) HEC-1 was used and the streamflows of 50, 80, and 100-year return period were generated and the outlet boundary was set to an open boundary condition. The simulation results showed that when the flood pulse periodically the streambed changes also appears regularly. The results can be used to acquire the basic data for stream restoration.

기상학적 가뭄, 농업 가뭄 및 빅데이터 현장가뭄간의 상관성 평가

이지완 ( Ji Wan Lee ),장선숙 ( Sun Sook Jang ),안소라 ( So Ra Ahn ),박기욱 ( Ki Wook Park ),김성준 ( Seong Joon Kim ) 한국지리정보학회 2016 한국지리정보학회지 Vol.19 No.1

본 논문의 목적은 SPI 기상학적 가뭄지수, 농업용 저수지 저수율, 농업가뭄 빅데이터간의 관계를 평가함으로써 빅데이터의 활용 가능성을 평가하는데 있다. 2014년 1월부터 2015년 9월까지의 장기가뭄을 대상으로, SPI-12개월 가뭄지수, 평년대비 강수부족율, 농업용저수지 저수부족율, 인터넷포털 검색을 통한 농업가뭄 빅데이터를 월단위 도별로 수집 및 분석하였다. SPI-12의 최대 가뭄심도와 최대 저수 부족율이 나타난 시기를 비교한 결과, 전국적으로 2014년은 7월, 2015년은 8월과 9월에 시기를 같이 하면서 발현되었다. 한편, 빅데이터의 도별 최대 발현시기는 2014년 6월과 7월, 2015년은 3월, 6월~9월에 나타나, SPI-12와 저수 부족율의 최대심도보다 2014년은 1개월, 2015년은 여름에 2개월 이르게 나타났다. 이는 빅데이터가 3월부터의 봄가뭄, 6월의 늦장마, 7월의 마른장마에 이어 2015년은 9월까지의 강우량 부족에 따라 기상학적 가뭄과 농업가뭄에 민감하게 반응하는 것을 의미하며, 농업가뭄관련 빅데이터의 활용이 가뭄의 위험관리에 효과가 있을 것으로 판단된다. The purpose of this study is to find the relationship between precipitation deficit, SPI(standardized precipitation index)-12 month, agricultural reservoir water storage deficit and agricultural drought-related big data, and to evaluate the usefulness of agricultural risk management through big data. For the long term drought (from January 2014 to September 2015), each data was collected and analysed with monthly and Provincial base. The minimum SPI-12 and maximum reservoir water storage deficit compared to normal year were occurred at the same time of July 2014, and August and September 2015. The maximum frequency of big data was occurred at June and July of 2014, and March and June to September of 2015. The maximum big data was occurred 1 month advanced in 2014 and 2 months advanced in 2015 than the maximum reservoir water storage deficit. The occurrence of big data was sensitive to spring drought from March, late Jangma of June, dry Jangma of July and the rainfall deficit of September 2015. The big data was closely related with the meteorological drought and agricultural drought. Because the big data is the in situ feeling drought, it is proved as a useful indicator for agricultural risk management.

기상자료기반 다중선형회귀분석에 의한 농업용 저수지 월단위 저수율 예측 및 저수지 가뭄지수(RDI) 추정

이지완 ( Ji-wan Lee ),김진욱 ( Jin-uk Kim ),정충길 ( Chung-gil Jung ),김성준 ( Seong-joon Kim ) 한국지리정보학회 2018 한국지리정보학회지 Vol.21 No.3

본 논문의 목적은 농업용 저수지 저수율 계측자료와 기상인자와의 다중선형회귀분석을 통해 저수율 예측 월단위 회귀식을 산정하는데 있다. 2002년부터 2016년까지의 한국농어촌공사 저수지 3,067개에 대한 저수율 관측자료와 기상청 63개 지점 관측자료를 수집하여 저수율 예측 다중선형 회귀식을 도출하였으며, 개발된 월별 회귀식에 대한 R²는 0.51~0.95로 분석되었다. 또한 회귀식의 적용성 평가를 위해 9개 대표저수지에 대해 관측값과 비교한 R2는 0.44~0.81로 나타났다. 회귀식을 이용하여 평년(1976-2005) 대비 저수지 가뭄지수(Reservoir Drought Index, RDI)를 산정하여 ROC 분석을 수행한 결과, 극심한 가뭄의 경우 2년(2015~2016) 평균 적중률은 0.64로 겨울의 적중률이 0.70으로 가장 높았고, 여름의 적중률이 0.58로 가장 낮게 나타났으며, 봄과 가을의 적중률은 각각 0.59, 0.68로 분석되었다. 본 연구에서 도출한 회귀식은 가용한 관측자료 및 1~3개월의 장기 기상전망자료 기반의 월단위 저수율 전망자료 생산이 가능하므로, 이를 기반으로 농업가뭄 전망정보의 생산이 가능할 것으로 판단된다. The purpose of this study is to estimate monthly agricultural reservoir storage with multiple linear regression model(MLRM) based on reservoir storage and meteorological data. The regression model was developed using 15 years(2002 to 2016) of 3,067 reservoirs by KRC(Korea Rural Community) and 63 meteorological stations by KMA (Korean Meteorological Administration), and the MLRM showed the determination coefficient(R²) of 0.51~0.95. The MLRM was applied to 9 selected reservoirs among the whole reservoirs and validated with R² of 0.44~0.81. The ROC(Receiver Operating Characteristics) analysis of Reservoir Drought Index(RDI) classified by comparing the present reservoir storage with normal year(1976~2005 average) reservoir storage showed average value of 0.64 for 2 years(2015~2016) with the highest value of 0.70 for winter period, lowest value of 0.58 for summer period. If 1 to 3 months weather forecasting data such as Glosea5 produced by KMA are applied, the predicted monthly reservoir storage from the MLRM can be a useful information for agricultural drought pre-preparation.