재난안전분야 공적개발원조(ODA)사업 추진현황 및 향후 확대방안

곽용석,조현승,서은지,Gwak, Yong-Seok,Jo, Hyeon-Seung,Seo, Eun-Ji 한국수자원학회 2021 물과 미래(한국수자원학회지) Vol.54 No.10

산림 사면에서 실측 토양수분을 이용한 토양증발평가

곽용석,김상현,Gwak, Yong-Seok,Kim, Sang-Hyun 한국수자원학회 2012 한국수자원학회논문집 Vol.45 No.6

산림사면에서 수문학적 과정을 이해하는데, 증발산 중 토양증발을 구분하여 규명하고 정량화하는 것은 도전적이지만 중요한 연구 주제이다. 본 연구에서는 2009년 5월 22일부터 31일까지 총 10일 동안에 습윤한 산림사면에서 세 지점에서 깊이별 토양수분을 집중 측정하고, 분석하여 토양증발과 관련 기작에 대해 연구하였다. 토양증발을 평가하는 방법은 토양수분자료의 물질수지($E_{SM}$), Penman식(1948) 그리고 수정된 Penman식(Staple (1974), Konukcu (2007), 평형증발($E_{equili}$))이다. $E_{SM}$을 계산하기 위해서는 지표면의 에너지 균형식을 이용하여 토양내의 증발깊이(DSL, dry surface layer)를 평가하였다. 그 결과, 각 지점(A, B, C)의 2시간별 10일 동안의 누적 증발량($E_{SM}$)은 약 2.09, 1.80 그리고 2.88mm으로 평가되었다. Penman식(1948), Staple (1974), Konukcu (2007), 평형증발($E_{equili}$)의 누적 증발값은 각각 4.91, 8.80, 8.63 그리고 3.28mm으로 $E_{SM}$보다 높은 값들을 보여주고 있다. 산림 내 토양증발은 직접적인 복사량과 바람의 영향보다는 낙엽층과 DSL으로 인해 토양 내의온도상승과 대기와의 상호작용을 통해서 일어난다. 이는 $E_{SM}$는 복사량의 변화보다 2~4시간 정도의 시간적 지체(time lag)가 보이기 때문이다. DSL과 지표저항($r_s$)은 토양수분이 감소함에 따라 선형적으로 증가하였다. 관측된 장력 및 토양수분의 수직적 분포를 분석함으로써 확보되는 DSL 값은 에너지 방정식에 의해서 추정된 값과 유사하게 나타났다. In order to understand the hydrological processes on the mountainous forest, the configuration of soil evaporation (E) out of evapotranspiration (ET) is a challenging and important topic. In this study, we attempted to understand the soil evaporation process for a humid forest hillslope via measuring and analyzing soil moistures with a sampling interval in 2 hours at three locations for 10 days between May 22th and 31th 2009. Two methods were used to estimate soil evaporation in every 2hr; one is a method using soil moisture measurement ($E_{SM}$), the others methods are based on Penman equation (Penman (1948), Staple (1974), Konukcu (2007), Equilibrium Penman ($E_{equili}$)). As a critical parameter in determining $E_{SM}$, the dry surface layer (DSL), was estimated using energy balance equation. The accumulated soil evaporation ($E_{SM}$) of A, B, C points were estimated as 2.09, 1.08 and 2.88 mm, respectively. The estimated evaporation of Penman (1948), Staple (1974), Konukcu (2007), $E_{equili}$ were 4.91, 8.80, 8.63 and 3.28 mm. The proposed method with soil moisture measurement showed lower soil evaporations than the other conventional methods. The increasing soil temperature and interaction between soil and atmosphere due to existence of litter and DSL are considered as dominant factors for soil evaporation. The $E_{SM}$ has the apparent lag time between 2 and 4 hr compared with $E_{equili}$ and net radiation. The DSL and surface resistance ($r_s$) were increased as soil moisture was decreased for in this study. The estimated DSL through the temporal distribution analysis of soil moisture and tension measurements was also similar to that of the energy balance relationship.

광릉 산지사면에서의 선행강우지수와 토양저류량 비교연구

곽용석 ( Yong Seok Gwak ),김수진 ( Su Jin Kim ),이은형 ( Eun Hyung Lee ),함세영 ( Se Yeong Hamm ),김상현 ( Sang Hyun Kim ) 한국농림기상학회 2016 한국농림기상학회지 Vol.18 No.1

본 연구에서는 강우-유출모델링에서 선행습윤상태를 파악하기 위해 자주 사용되는 여러 선행강우지수를 활용하여, 실제 측정된 토양수분자료들로부터 평가된 토양 저류량과의 비교 분석하고자 하였다. 나아가, 선행강우지수와 측정된 토양저류의 변화특성을 이용하여, 이전연구들에 비해 보다 명확한 관계를 이끌어낼 수있었다. 이 관계를 바탕으로 약 2년여동안의 강우자료만을 통해 일 토양저류량을 모의하였으며, 측정된 일토양저류량 값과 비교를 하였다. 모의된 토양저류량은 실제 측정된 토양저류량의 변화를 대체적으로 잘 묘사하고 있지만, 식생의 계절적인 변화와 영향과 관련한 수문학적 과정들의 변화로 인해 다소 차이가 있었다. 비록 본 연구결과가 경험 식으로부터 도출되었지만, 미 계측유역에서의 선행습윤상태를 파악하는 데 유용할 것으로 판단된다. The temporal variation of soil water storage is important in hydrological modeling. In order to evaluate an antecedent wetness state, the antecedent precipitation index (API) has been used. The aim of this article is to compare observed soil water storage with APIs calculated by widely used four equations, to configure the relationship between soil water storage and API by a regression model for one-year(2009), and to predict the soil water storage for the next two years(2010~2011). The soil water storage was evaluated from the observed soil moisture dataset in soil depths of 10, 30, 60cm at 21 locations by TDR measurement system for 3 years. As a result, API with the exponential function among the four equations can describe the variation of the observed soil water storage. Monthly optimized parameters of the API’s equations seemed to be roughly related with the (potential) evapotranspiration (PET). Using revised monthly optimized parameters of APIs considering the seasonal pattern of PET, we characterize the relationship between API and the observed soil water storage for one year, which looks better than those of other researches.

물 수지 방법과 라돈 물질수지 방법을 이용한 일광유역의 해저용출수 평가

곽용석 ( Yong Seok Gwak ),김상현 ( Sang Hyun Kim ),이용우 ( Yong Woo Lee ),함세영 ( Se Yeung Hamm ),김인수 ( In Soo Kim ),김부근 ( Boo Keun Khim ) 한국환경과학회 2011 한국환경과학회지 Vol.20 No.9

The evaluation of potential submarine groundwater is an important research topic for exploring an alternative water resource. Two different approaches, water budget analysis and Rn mass balance method, were employed to investigate the annual variation of submarine groundwater discharge in 2010 at a marine watershed located at the south-eastern part of Korean Peninsula. In order to obtain reliable hydrological data during study period, temporal and spatial variations of rainfall and soil moisture had been collected and hydro-meterological data such as temperature, humidity and wind speed were collected The runoff response was simulated using SCS-CN method with spatial distributions of landuse and soil texture from GIS analysis. Six different methods were used to estimate the monthly variation of evapotranspiration and field measurements of soil moisture were used to account for the infiltration. Comparisons of infiltration and surface runoff between simulation and water balance with measurements showed coincidence. The water budget analysis and Rn mass balance method provide mean daily submarine groundwater as 5.35 and 4.07 m3/m/day in 2010, respectively.

산림 사면에서 토양수분 실측 자료, 평형증발 및 에디-공분산방법을 이용한 토양증발비교

곽용석 ( Yong Seok Gwak ),김상현 ( Sang Hyun Kim ),김수진 ( Su Jin Kim ) 한국환경과학회 2013 한국환경과학회지 Vol.22 No.1

We compared equilibrium evaporation(E_equili) eddy-covariance(E_eddy) with soil moisture data(E_SMseries) which were measured with a 2 hours sampling interval at three points for a humid forest hillslope from May 5th to May 31th in 2009. Accumulations of E_eddy, E_equili for the study period were estimated as 2.52, 3.28 mm and those of E_SMseries were ranged from 1.91 to 2.88 mm. It suggested that the eddy-covariance method considering the spatial heterogeneity of soil evaporation is useful to evaluate the soil evaporation. Method A, B and C were proposed using mean meterological data and daily moisture variation and the computations were compared to eddy-covariance method and equilibrium evaporation. The methods using soil moisture data can describe the variations of soil evaporation from eddy-covariance through simple moving average analysis. Method B showed a good matched with eddy-covariance method. This indicated that Dry Surface Layer (DSL) at 14:00 which was used for method B is important variable for the evaluation of soil evaporation. The total equilibrium evaporation was not significantly different to those of the others. However, equilibrium evaporation showed a problem in estimating soil evaporation because the temporal tendency of E_equili was not related with the those of the other methods. The improved understanding of the soil evaporation presented in this study will contribute to the understandings of water cycles in a forest hillslope.

청미천 유역 내 산림사면에서 단면선에 따른 토양수분특성의 공간적 계절적 변동

곽용석 ( Yong Seok Gwak ),김상현 ( Sang Hyun Kim ),정성원 ( Sung Won Jung ),이연길 ( Yeon Gil Lee ),이정훈 ( Jung Hoon Lee ),김수진 ( Su Jin Kim ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.1

사면스케일에서 토양수분의 시공간적 분포를 이해하기 위해서는 사면의 단면선(Transect line)에 따른 토양수분 분포 및 변동에 대해 기본적인 해석과 이해가 선행되어야 한다. 이에 단면선에 따라 설계된 여러 토양수분 측정지점으로부터 토양수분 자료에 대해 토양수분 특성인자를 고려하여 토양수분의 특성변동에 대해 이해하고자 하였다. 또한 사면의 위치 및 지형 그리고 토성의 공간적 분포의 토양수분 특성에 대한 영향도 분석하였다. 연구 사면에서 깊은 토양 층에서 평균적 토양수분의 공간적 분포는 지표 층에서의 공간적 분포 경향과는 많이 달랐으며, 사면의 지형 및 위치 그리고 토성의 공간적 분포는 토양수분의 시공간적 분포특징에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 상부흐름의 기여가 상당한 측정지점에서는 토양수분 변동의 안정화가 진행이 되는 것으로 나타나, 수문학적 경계(hydrologic Threshold)에 대한 추가 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다. 또한 토양수분의 불균질한 공간적 경향은 우선적 흐름의 영향과 관련이 있다고 보여진다. Soil moisture is critical for understanding the spatial-temporal variability of hydrologic processes. The distributions of soil moisture have been explored along transect line in hillslope hydrology. In this study, we measured several soil moistures along transect lines during ten-month period at a hillslope located the Cheong-mi catchment. The soil moisture properties were expressed by simple statistical methods (average, standard deviation, and recession slope) and analyzed in terms of soil depths and transects from the seasonal context. Supplementary studies were also performed about the effect of location, topography and soil texture to the soil moisture responses. The spatial distributions of average soil moisture at deep soil layer were distinguished from those at near surface due to the possibility of expected factors such as subsurface lateral flow from upslope, preferential flow and existence of bedrock. The soil moistures in combined line affected from significant contribution of upper transect line were relatively higher(wetter), low variability compared to those in other transect lines and seemed to be under stabilization process. There are confirmed heterogeneity of soil moisture variation related with preferential flow and significant influence of soil texture for soil moisture properties in upslope.

광릉 산림 소유역에서의 대공극흐름율과 유효대공극부피분율의 공간 분포

곽용석 ( Yong Seok Gwak ),김수진 ( Su Jin Kim ),김준 ( Joon Kim ),임종환 ( Jong Hwan Lim ),김상현 ( Sang Hyun Kim ) 한국농림기상학회 2007 한국농림기상학회지 Vol.9 No.4

대공극은 불포화대에서 토양으로의 침투와 유출에 상당한 기여를 한다. 본 연구에서는 광릉 슈퍼사이트 내 산림 소유역을 대상으로 사면에서의 대공극의 공간적 발달에 대해 알아보았다. 장력 침투계를 이용하여 침투과정 중 대공극의 상대적인 중요성을 대공극흐름율과 유효 대공극부피분율을 기준으로 평가하였다. 체계적인 공간적 분석을 하기위해 대상사면의 수치지형도를 구하여 등지형지수지도를 기준으로 실험 지점을 선정하였다. 토양의 물리적 특성은 공간적으로 고르게 분포되어 있었지만 흐름선이 원두부로 접근하고, 기여사면 면적이 증가할수록 대공극흐름율과 유효대공극부피분율이 증가하는 경향을 보였다. 이는 대공극형성요인 중에 지중침식, 생물학적 활동, 수리적 환경, 토양층의 발달 및 기반암의 구조의 영향으로 생각된다. 본 연구의 결과는 광릉 산림과 같은 복잡 경관에서 강우사상에 따른 토양수분의 공간분포 및 이송, 유출과정이 물순환에 미치는 영향을 이해하고 정량화할 수 있는 자료 기반을 제공할 것으로 기대된다. The role of macropore in the hydrological processes is important at the hillslope scale. Developments and distribution of macropores have not been investigated in conjunction with the characteristics of the hillslope such as topography, soil property, and soil moisture. In this study, macropore properties, such as macropore flow and saturation hydraulic conductivity were measured at a hillslope located in Gwangneung Research Forest, Pochun-gun, Gyeonggi-do, South Korea. An intensive field survey provided a refined Digital Elevation Model (DEM) for surface and subsurface topography. Spatial distributions of upslope area and topographic index were obtained through the digital terrain analysis. The total number of monitoring points was 22, and the selected points were distributed along the transect of the digital contour map. Vertical fluxes through macropores were measured using a tension infiltrometer at the depth of 0.1 m from the surface. Spatial and temporal distributions of soil moisture were obtained using an on-line measurement system, TRASE, installed in the study area. Soil moisture for the aforementioned points was measured at 0.1 and 0.3m depths below the surface. The results from tension infiltrometer experiments present that the macropore flows ranged between 21 and 94%, and the measured macroporosities varied from 1.4 to 47%. Macropore flows and macroporosities tended to increase as the measurement location moved to downslope. The ability for water conduction through macropores becomes increasingly developed as the location approaches the outlet of the hillslope.

유효가뭄지수(EDI)를 이용한 한반도 미래 가뭄 특성 전망

곽용석(Gwak, Yongseok),조재필(Cho, Jaepil),정임국(Jung, Imgook),김도우(Kim, Dowoo),장상민(Jang, Sangmin) 한국기후변화학회 2018 한국기후변화학회지 Vol.9 No.1

안개를 활용한 식수 확보 기술에 관한 실험적 연구

윤현철(Yoon, Hyeon Cheol),곽용석(Gwak, Yong Seok),조재웅(Cho, Jae Woong),원창희(Won, Chang Hee) 대한토목학회 2019 대한토목학회 학술대회 Vol.2019 No.10

두 산람유역의 표층 토양의 공극 발달과 수리학적 성질의 계절적 특성

주승효 ( Sung Hyo Joo ),곽용석 ( Yong Seok Gwak ),김수진 ( Su Jin Kim ),김준 ( Joon Kim ),김상현 ( Sang Hyun Kim ) 한국농림기상학회 2009 한국농림기상학회지 Vol.11 No.4