RUSLE와 SEDD를 이용한 고랭지 경작지로부터의 토양유실 평가

조홍래,정종철,Cho Hong-Lae,Jeoung Jong-Chul 한국공간정보학회 2005 한국공간정보학회지 Vol.13 No.1

본 연구는 고랭지 경작지로부터 발생하는 토양유실을 정량적으로 추정하는 것을 목적으로 한다. 강원도 내린천 유역을 대상으로 고랭지 경작지에서 발생하는 연간토양 유실량과 이 토양유실량 중 하천에 도달하는 양을 나타내는 유사량을 추정하였다. 연간토양유실량은 RUSLE 공식을 이용하여 추정하였으며, 유사량은 SEDD 모형을 이용하여 산정하였다. 연구결과 대상지역의 $2.6\%$ 면적을 차지하고 있는 밭이 연간 유역 내에서 발생하는 총토양유실량과 유사량에 대하여 각각 $10.9\%$ 및 $33.12\%$의 비율을 차지하고 있는 것으로 나타났다 또한 고도 400m 이상에 해당하는 고랭지 경작지의 경우 유역 내에서 총 $1.74\%$의 면적을 차지하고 있으나, 연간 총 토양유실량과 유사량에 대해서는 면적에 비하여 월등히 큰 $7.69\%$와 $15\%$의 기여를 하고 있는 것으로 분석되었다. 이상의 결과로부터 내린천 유역의 밭 경작지 특히, 고랭지 경작지에서의 토양유실과 유사량 발생이 다른 토지용도에 비하여 매우 심하게 나타나고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 고랭지 경자지로부터의 토양유실 방지대책이 시급히 마련되어야 할 것으로 생각된다. The purpose of this study is to estimate quantitatively soil loss and sediment yield in alpine farmland. For this purpose, Naerinchon watershed in Gangwon province was selected as our study area and total annual soil loss and sediment yield was estimated respectively by the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) model and the Sediment Delivery Distributed (SEDD) model. The results of this study clearly show that dry field areas have significant impact on the total soil erosion and sediment yield compared with other land use. Dry field areas represent only $2.6\%$ of the total area of the watershed but soil loss and sediment yield account for $10.9\%$ and $33.12\%$ of the total amount respectively Especially as with alpine farmland, this result is more clearly shown. These areas account for $1.8\%$ of the entire watershed but contribute to $7.7\%$ and $15\%$ of the total soil loss and sediment yield respectively. From the above results, we can know that alpine farmland is important source of soil loss and sediment yield and it is need to prevent and control. soil erosion from alpine filmland urgently.

강우자료에 대한 공간보간 기법의 적용

조홍래,정종철,Cho Hong-Lae,Jeong Jong-Chul 한국공간정보학회 2006 한국공간정보학회지 Vol.14 No.1

Geostatistical data are obtained only at selected sites even though they are potentially available at any location In a continuous surface. Therefore it is necessary to estimate the unknown values at unsampled locations based on observations. In this study we compared the accuracy of 5 spatial interpolation methods: local trend surface, IDW, RBF, ordinary kriging, universal kriging. These interpolation methods were applied to annual rainfall data. As the results of validation tests, universal kriging with gaussian variogram model showed the best accuracy in comparison with other interpolation methods. In the case of kriging, the predicted values were more accurate and within a more narrow range than other methods. In contrast with kriging, local trend surface analysis, IDW and RBF showed the wide range of predicted values and abrupt changes between neighbors. 공간통계자료는 비록 공간상 모든 위치에 그 값이 존재하나, 실제 우리는 모든 지점에서 공간자료를 수집하지 못한다. 따라서 몇 개의 대표 지점에서 자료를 수집한 후 이를 미관측 지역까지 확장하여 사용하게 되는데, 이때 공간보간 기법이 적용된다. 본 논문에서는 다양한 분야에서 매우 중요하게 사용되는 강우자료에 대해 공간보간을 실시하고 그 정확성을 검증하였다. 기상청에서 운영하는 총 373 개의 강우관측소의 2004 년도 연 총강우량에 대해 공간보간을 실시하였으며, 그로부터 이론적 베리오그램으로 가우시안 함수를 사용한 일반 크리깅이 가장 높은 정확성을 보인 것으로 확인되었다. 다른 보간기법에 비해 크리깅 기법은 비교적 정확성이 높은 것으로 분석되었으며, 결과에 있어서는 예측값의 분포 범위가 좁은 일반화의 특성을 갖는 것으로 나타났다. 지역경향면 분석(local trend surface analysis), IDW, RBF의 경우 강우자료에 대한 예측값의 범위가 크리깅에 비해 매우 넓게 분포하는 것으로 나타났으며, 공간적으로는 인접한 지역의 예측값이 크리깅에 비해 급변하는 것으로 분석되었다.

GIS를 이용한 연안수질의 시공간적 분포 특성에 대한 연구

조홍래,정종철,Cho, Hong-Lae,Jeoung, Jong-Chul 한국공간정보학회 2006 한국공간정보학회지 Vol.14 No.2

연안수질의 시공간적 분포특성을 살펴보기 위하여 1997년부터 2004년 사이에 우리나라 연안해역에서 측정된 수질자료(chlorophyll-a, pH, DO, COD, SS, dissolved inorganic nitrogen, dissolved inorganic phosphorous, salinity, temperature)에 대해 GIS 공간분석 기법을 적용하였다. 본 연구에서 사용된 수질자료는 공간상 모든 위치에 그 값이 존재하나, 실제 간의 수집은 고정관측 위치에서만 수행된다. 따라서 공간적으로 연속적으로 존재하는 연안수질의 분포 특성을 파악하기 위해서는 미관측 지점의 값을 예측할 필요가 있다. 본 논문에서는 공간분석 기법인 IDW를 연안수질 측정자료에 적용하였으며, IDW 기법의 적용 가능성을 평가하였다. 또한 IDW 공간보간을 적용한 후, 전국 연안을 46개 구간으로 구분하여 각 구간의 수질특성을 GIS 시각화 기법을 이용하여 분석하였다. 적용결과 공간보간 및 GIS 기법이 다년간 광범위한 범위에서 수집된 수질 자료로부터 시공간적 분포 특성을 파악하는데 유용함을 확인할 수 있었다. In order to examine spatio-temporal characteristics of coastal water quality, we applied GIS spatial analysis to the water quality data collected from observation points located on Korean coastal area during 1997$\sim$2004. The water quality parameters measured included: chlorophyll-a, pH, DO, COD, SS, dissolved inorganic nitrogen, dissolved inorganic phosphorous, salinity, temperature. The water quality data used in this paper was obtained only at selected sites even though they are potentially available at any location in a continuous surface. Thus, it is necessary to estimate the values at unsampled locations so as to analyze spatial distribution patterns of coastal water quality, Owing to this reason, we applied IDW(inverse distance weighted) interpolation method to water quality data and evaluated the usefulness of IDW method. After IDW interfolation method was applied, we divided the Korean coastal area into 46 sections and examined spatio-temporal patterns of each section using GIS visualization technique. As a result of evaluation, we can blow that IDW interpolation and GIS are useful for understanding spatial and temporal distribution characteristics of coastal water quality data which is collected from a wide area far many years.

공간보간기법에 의한 서울시 미세먼지(PM10)의 분포 분석

조홍래 ( Hong Lae Cho ),정종철 ( Jong Chul Jeong ) 한국환경영향평가학회 2009 환경영향평가 Vol.18 No.1

분광혼합분석 기법을 이용한 탄천유역 불투수율 평가

조홍래 ( Hong Lae Cho ),정종철 ( Jong Chul Jeong ) 大韓遠隔探査學會 2005 大韓遠隔探査學會誌 Vol.21 No.6

도시화에 따른 불투수 지표면의 증가는 도시환경에 부정적인 영향을 미치게 된다. 따라서 도시 내 불투수 지역의 시공간적 변화 사항을 탐색하고 정량화하는 작업은 도시환경을 연구함에 있어 무엇보다 중요한 일이라 할 수 있다. 지난 시기 도시지역의 불투수 지표면을 탐색하는 방법으로는 전통적인 영상분류 기법이 많이 사용되었다. 그러나 기존의 전통적인 영상분류 기법은 영상을 구성하는 각 셀이 지표면에 존재하는 다양한 객체들의 분광특성이 혼합된 결과임에도 불구하고 단 하나의 클래스로만 구분하는 단점을 가진다. 또한 불투수 지표면의 비율을 산정하기 위해서는 영상분류 후 각 분류항목에 불투수율을 할당해야하는 2중의 노력이 필요하며, 각 클래스에 단일한 불투수율을 지정해야만 하는 단점을 갖는다. 본 논문에서는 기존의 영상 분류방법이 갖는 이러한 단점을 보완하고자 불투수 지표면의 비율을 산정하기 위해 분광혼합분석(spectral mixture analysis) 기법을 이용하였다. 분광혼합분석 기법을 적용하기 위해 식생, 토양, low albedo, high albedo 등 4가지 요소를 엔드멤버로 선택하였으며, 불투수율은 low albedo와 high albedo의 합으로 산정하였다. 대상 연구지역은 지난 십여년 동안 급격한 도시화가 진행된 탄천유역을 선정하였으며, 1988, 1994, 2001년의 Landsat 영상을 이용하여 신도시 건설에 따른 불투수 지표면의 변화율을 검토하였다. 분석결과 탄천유역의 불투수율은 88년 15.6%, 94년 20.1%, 2001년 24%로 증가된 것으로 나타났다. 결론적으로 도시 불투수율을 분석 시 분광혼합분석 기법을 적용할 경우 추가적인 노력 없이 비교적 정확한 불투수율을 얻을수 있음을 확인할 수 있었다. Increasing of impervious surface resulting from urban development has negative impacts on urban environment. Therefore, it is absolutely necessary to estimate and quantify the temporal and spatial aspects of impervious area for study of urban environment. In many cases, conventional image classification methods have been used for analysis of impervious surface fraction. However, the conventional classification methods have shortcoming in estimating impervious surface. The DN value of the each pixel in imagery is mixed result of spectral character of various objects which exist in surface. But conventional image classification methods force each pixel to be allocated only one class. And also after land cover classification, it is requisite to additional work of calculating impervious percentage value in each class item. This study used the spectral mixture analysis to overcome this weakness of the conventional classification methods. Four endmembers, vegetation, soil, low albedo and high albedo were selected to compose pure land cover objects. Impervious surface fraction was estimated by adding low albedo and high albedo. The study area is the Tanchon watershed which has been rapidly changed by the intensive development of housing. Landsat imagery from 1988, 1994 to 2001 was used to estimate impervious surface fraction. The results of this study show that impervious surface fraction increased from 15.6% in 1988, 20.1% in 1994 to 24% in 2001. Results indicate that impervious surface fraction can be estimated by spectral mixture analysis with promising accuracy.

공간보간기법을 이용한 환경자료의 지도화

조홍래(Hong-lae Cho),정종철(Jong-chul Jeong) 대한공간정보학회 2007 한국지형공간정보학회 학술대회 Vol.2007 No.6

환경분야에서 사용되는 대부분의 자료는 공간상 모든 위치에 그 값이 존재하나 모든 지점에서 자료를 획득하는 것이 불가능하므로 몇 개의 대표 지점에서 필요로 하는 자료를 수집한 후 이를 미관측 지역까지 확장하여 사용하게 된다. 관측된 자료를 이용하여 미관측 지점의 값을 예축하는 과정에는 공간보간 기법이 사용되는데, 본 논문에서는 지역경향면 모델, IDW, RBF, 크리깅 등의 공간보간 기법을 서울시의 미세먼지(PM10) 연평균 농도 공간보간에 적용하고 그 정확성을 살펴보았다. 정확성 평가를 위하여 예측값의 범위, RMSE, 평균오차 등을 살펴보았으며 이로부터 크리깅, RBF 기법의 예측 정확도가 높은 것으로 분석되었다.

분포형 유역모형을 이용한 관거 월류수 모의

조홍래 ( Hong Lae Cho ),주신애 ( Shin Ae Juh ),구본경 ( Bhon K. Koo ) 한국물환경학회 2010 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2010 No.-

다양한 시공간 규모에 적용 가능한 한국형 유역모델 패키지 소개

조홍래 ( Cho Hong-lae ),구본경 ( Koo Bhon Kyoung ),정의상 ( Jeong Euisang ) 한국물환경학회 2020 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2020 No.-

유역모델은 공간분할구조와 현상표현수식에 따라 다양한 형태로 구분된다. 공간분할구조에 따라서는 총괄형, 준분포형, 분포형 모델로 구분되며, 수문과정과 물질거동을 표현하는 수식에 따라서는 경험모델, 개념모델, 물리모델 등으로 구분된다. 유역모델이 공간분할구조와 현상표현수식에 따라 이와 같이 다양하게 구분되는 이유는 유역모델의 적용 목적과 유역의 환경특성에 따라 수문과정과 물질거동의 분석기준이 되는 시공간 규모가 다양하게 요구되기 때문이다. 예를 들어, 소유역 규모에서 지하수 수질을 평가하기 위해 유역모델을 적용할 경우에는 강우 및 영양물질의 토양 및 지하수 침투가 중요하게 고려되어야 한다. 따라서 이 경우에는 시공간적으로 상세하게 분석이 가능한 물리식 기반의 분포형 모형이 중요한 분석도구로 사용될 수 있을 것이다. 반면, 국가규모에서 비점오염물질 배출부하량을 수계별로 평가할 경우 물리식에 기반한 분포형 모형을 적용하는 것은 효율적이지 않으며, 대신 넓은 시공간 규모에서 모의를 수행할 수 있는 경험모델 적용이 타당할 것이다. 따라서 유역 모델은 적용 목적에 부합하여 결과를 도출할 수 있도록 시공간 규모의 변동성을 고려하여 다양한 종류로 제시될 필요가 있다. 한편, 현재 국내에서 활발히 사용되고 있는 유역모델은 대부분 외국에서 개발된 모델로 국내 적용에 있어 몇 가지 한계를 지닌다. 우리나라는 산지 비율이 높고 토지이용 형태가 매우 밀도 높아 한 유역 내에 산림, 농경지, 도시지역이 함께 포함되어 있는 경우가 일반적이다. 따라서 유역모델을 국내 유역에 적용하기 위해서는 도시지역과 농업지역에서 발생하는 수문, 수질현상을 함께 고려할 필요가 있다. 그러나 외국에서 개발된 대부분의 유역모델은 이를 제공하지 못하는 한계를 갖는다. 특히, 한국 농경지의 대부분을 차지하는 논에서의 물꼬조작, 관개, 시비 과정은 유역의 수문과정에 큰 영향을 미치므로, 유역모델 적용에 있어 반드시 고려되어야할 국내 환경특성이라 할 수 있다. 또한 도시지역에서는 불투수지표면에서의 오염물질 축적과 관거시스템에 의한 차집과 월류는 수문과정과 물질거동에 큰 영향을 미치며, 이 또한 유역모델 적용 시 주요하게 고려되어야 할 것이다. 이상의 배경 하에 하이드로코어 유역환경연구소에서는 시공간적 모의 규모의 다양성과 한국의 유역 환경특성을 고려하여 연구 목적에 적합하게 적용이 가능하도록 다수의 유역모델을 개발하여 유역모델링 연구에 적용하고 있다. 개발된 모델로는 분포형 모형인 CAMEL, 격자기반 복합형 유역모델인 STREAM, 격자기반 국가규모 적용모델이 SNIPE와 REDPOLL, 데이터기반의 인공신경망 유역모델 등이 있으며, 계속되는 개선과 적용을 통해 모의 성능을 향상시키고 있다.

유산소성 운동 수행시, 운동습관 유·무에 따른 적혈구 변형능력 및 응집도 변화

조홍래(Cho, Hong-Lae),남상석(Nam, Sang-Seok),박훈영(Park, Hun-Young),김정원(Kim, Jeong-Won),선우섭(Sunoo, Sub) 한국체육과학회 2013 한국체육과학회지 Vol.22 No.4

The aim of this study was to identify effects of exercise habit on RBC deformability and aggregation during an aerobic exercise. The subjects were divided into two groups by exercise habit questionnaire. Both groups performed a 75%HRmax bicycle exercise during 30 minutes. Exercise habit group performed more intensive exercise load, took more oxygen uptake relatively. Although there was no difference on EImax, there were significant differences on particular pascal at exercise 10 minutes. There was no significant difference in RBC aggregation. Following these results, we can conclude that exercise habit makes better RBC deformability in part. A follow-up study need that whether absolute exercise load affects to hemorheology factors or not in control situation of extraneous variables like water intake, drugs, fatiguability.

기후변화에 따른 황룡강 유역의 오염부하 유출량 변화 분석

박민혜,조홍래,구본경,Park, Min Hye,Cho, Hong-Lae,Koo, Bhon Kyoung 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.3

A conceptual watershed model HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) was applied to the Hwangryong river watershed to evaluate climate change effects on pollution loads of the river. For modeling purposes, the Hwangryong river watershed was divided into 7 sub-watersheds. The model was calibrated and validated for the river discharges against the data observed in 2011 at several monitoring stations. The RCP scenarios were set up for the model simulations after being corrected by change factor method. The simulation results of the RCP 4.5 scenario indicate that the annual river discharge and concentrations of BOD, TN, TP of the Hwangryong river will continually increase during the second-half of the 21st century. As for the RCP 8.5 scenario, the simulations results imply that the pollution loads will increase during the middle of the 21st century reflecting the pattern of precipitation. Monthly distributions of the pollution loads for the RCP 4.5 and the RCP 8.5 scenarios show it will increase the most in September and February, respectively. 본 연구에서는 황룡강 유역에 유역모델 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 적용하여 기후변화에 따른 오염부하 유출 변화량을 분석하였다. 황룡강 유역을 7개 소유역으로 분할하고 2011년에 관측된 유량, SS, BOD, TN, TP 농도자료를 이용하여 모델 보정 및 검정을 실시하였다. 기후변화에 따른 황룡강 유역의 환경변화를 예측하기 위해 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 이용하였으며, 과거 기간 동안의 강우와 기온에 대한 모의치와 관측치간 월별 평균을 비교하여 미래 기상 자료에 대한 편의 보정을 수행하였다. 기후변화 시나리오의 기상 자료 분석 결과, 21세기 전반기와 비교하여 중, 후반기에 상대적으로 많은 연강수량과 연평균기온을 보이는 것으로 분석되었다. 기후변화에 따른 황룡강 유역에서의 오염물질 유출량 분석 결과, RCP 4.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2080년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 47%, 24%, 21%, 27% 증가율을 보여 21세기 후반기로 갈수록 연간 오염부하 유출량이 전반적으로 증가하는 것으로 분석되었다. RCP 8.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2050년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 34%, 20%, 20%, 21% 증가율을 보이며 21세기 중반기에 연간 오염부하 유출량이 상대적으로 가장 많이 증가할 것으로 분석되었다. 이는 연강수량 변화와 동일한 패턴의 변화로서 기후변화에 따른 강우량 변화가 오염물질 유출량에 그대로 반영된 결과를 보여준다. 한편, 월별 오염물질 유출량은 RCP 4.5에서는 9월에, RCP 8.5에서는 2월에 상대적으로 크게 증가할 것으로 분석되었다.