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.

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.

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.-

유역관리분야 기후변화 유역건전성 취약성 및 영향평가 전략

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

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

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.

가변적인 턴 휴리스틱을 이용한 경로탐색 알고리즘의 구현

이지완(Ji-wan Lee),문대진(Dae-jin Moon),조대수(Dae-Soo Cho) 대한공간정보학회 2008 한국지형공간정보학회 학술대회 Vol.2008 No.10

실제 도로 교통망에서 경로를 탐색할 때 방향전환에 대해 고려해야 한다. 왜냐하면 똑같은 출발지와 목적지를 가지는 각각 다른 경로 즉, 직진이 많은 경로와 방향전환이 많은 경로를 비교하면 직진이 많은 경로가 더 빨리 도착할 수 있다. 이 논문에서는 기존에 방향전환에 대해 연구된 TA* 알고리즘 보다 방향전환횟수는 늘어나지만 탐색비용을 줄일 수 있는 VTA* 알고리즘을 제안한다. 방향전환을 고려하지 않은 A* 알고리즘, 방향전환을 고려한 TA* 알고리즘과 이 논문에서 제안하는 VTA*(n) 알고리즘을 비교하였다. 그 결과 TA* 알고리즘보다 탐색비용이 평균 7.31%가량 줄어들고, A* 알고리즘보다 방향전환 횟수는 27.95% 가량 감소되는 결과를 보였다. It needs to consider of turns during a path-finding on real road network. traveling on real road network, it generally takes less travel time in a more straight path than a zig-zaged path with same source and destination. In this paper, we propose VTA* algorithm that can reduce the cost of exploring despite increasing the number of turn in comparing with TA* algorithm. We have implement the proposed VTA*, TA* which consider the number of turn and a traditional A* algorithm which dosen’t consider the number of turn. The experimental result shows that the cost of exploring is reduced by 7.31 % comparing with TA* and the number of turn is reduced by 27.95% comparing with A* approximately.

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

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.

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.

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

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.

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

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.