대부분의 수문자료는 지상관측을 통해 얻어진다. 그러나 어떤 지역은 접근이 어렵거나 장기적인 관측에 어려움이 있기 때문에 지상관측을 대체하거나 보완할 새로운 방법이 요구된다. 시‧공간적 한계를 극복할 수 있는 대안으로 미항공우주국 NASA에서 2002년 지구 중력장을 측정하는 GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) 인공위성 자료가 존재한다. 본 연구에서는 GRACE Level-2 중력자료를 이용하여 공간평활화 반경별(0 km, 300 km, 500 km)로 한반도의 수자원변화량(GRACE-based TWSC)을 산정하였다. 산정된 결과의 타당성을 검증하기 위해, 지상 수문 관측자료를 이용한 수자원 변화량(land-based TWSC)과의 비교를 시도하였다. Land-based TWSC는 WAMIS의 강우량, 증발산량 및 GLDAS의 유출량 자료를 이용해 계산하였다. GRACE-based TWSC와 land-based TWSC의 RMSE 검정 결과, 공간평활화 반경 500 km의 위성자료가 한반도에 가장 적합한 것으로 나타났다. 한반도의 월별 평균 TWSC는 0.986 cm/month로 나타났고, 이러한 큰 변화폭 때문에 안정적 수자원 확보를 위한 대처 방안의 마련이 필요한 것으로 평가된다.

AWS 자료는 우리나라 전역의 강수특성을 정량적으로 파악하는데 효과적으로 활용될 수 있는 자료이다. 이러한 장점에도 불구하고 AWS 자료는 치수 분야 분석에 제한적으로 활용되고 있으며, 물수지 분석 등 이수 분야 분석에의 활용사례는 상대적으로 매우 부족하다. 본 연구에서는 공간적인 강수특성을 정량적으로 파악하기 위해 AWS 자료를 이용하였으며, 이를 바탕으로 물수지 분석을 수행하고 우리나라의 공간적 물 공급 안전도에 대한 평가를 수행하였다. 물수지 분석을 수행하는 과정에서 우리나라의 물 공급 네트워크를 고려하였으며, 2002년부터 2010년까지의 기간에 대해 연도별 물수지 분석을 수행하였다. 분석 결과, 분석 대상기간 중 물 공급 안전도가 가장 낮았던 것으로 나타난 연도는 2009년으로 평가되었으며, 전남 서해안과 낙동강 중‧상류에 물 부족 발생지역이 집중되어 있음을 알 수 있었다. 결과적으로 우리나라에서 물 공급 안전도가 상대적으로 취약한 지역은 도서 및 해안지역과 같이 가용 수자원이 근본적으로 부족한 지역에 집중되어 있음을 확인하였으며, 해당 지역에 대한 물 공급 대책 수립이 시급하다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한 AWS 자료를 물수지 분석에 활용할 경우 도서 및 해안지역의 강수특성을 효과적으로 반영할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 자료동화기법의 하나인 확장 칼만 필터를 이용하여 유량자료의 실시간 품질향상을 수행하였다. 확장 칼만 필터의 상태-공간모형은 강우-유출모형과 관측유량자료를 이용하여 구성하였다. 본 연구에서는 실시간 품질향상 목적을 댐 유입량의 비정상적 고변동성 억제 및 관측유량의 결‧오측 보완으로 구분하였으며, 각각의 경우에 적절한 확장 칼만 필터 모형을 제시하였다. 이들 모형의 차이는 칼만이득 계산에 필요한 공분산 함수의 추정에 변동성만을 고려하는냐 또는 편의까지를 포함하느냐로 나타난다. 본 연구는 충주댐 유역을 대상으로 적용하였으며, 그 결과 제시된 모형들이 댐 유입량자료나 결‧오측이 포함된 유량자료의 실시간 품질향상에 효과적으로 작동함을 확인하였다.

본 연구에서는 지상의 관측 자료와 광역의 정보를 제공하는 수치 예보 모형 자료 및 인공위성 자료를 이용하고 자료와 강수예측치의 물리적 상관 특성을 나타내기 위하여 자료 사이의 비선형 거동을 잘 나타내는 신경망 모형에 적용시켜 단시간 강수 예측을 수행하였다. 이를 위하여 서울지점에 대하여 현재로부터 3시간, 6시간, 9시간, 12시간의 선행시간을 가지는 인공위성 자료(MTSAT-1R) 및 수치 예보 모형 자료(RDAPS, Regional Data Assimilation and Prediction System)와 실시간 전송되는 자동 기상 관측 시스템(AWS, Automatic Weather System)의 관측치를 신경망 모형의 입력 자료로 하여 3시간, 6시간, 9시간, 12시간의 선행시간을 가지는 자료로 강수를 예측 할 수 있는 강수 예측 모형을 개발하였다. 장마와 태풍과 같이 전선형강수와 선풍형강수 등 강수 양상의 차이를 고려하기 위하여 6월, 7월과 8월, 9월 자료를 구분하여 신경망을 구축하였으며, 자료가용성에 기초하여 2006년에서 2008년 기간 동안에 대하여 모형을 학습하고 2009년에 대하여 모형의 적용성을 검증한 결과, 단시간 강수예측에 대한 모형의 적용 가능성을 보여주었으나 다양한 광역 자료와 인공신경망을 사용함에도 불구하고 단시간 강수예측의 정량적 정도향상을 위한 여지가 많음을 보여준다.

이 연구의 목적은 중학교 발명수업에서 활용할 수 있는 롤링볼 만들기의 STEAM 수업자료를 개발하는데 있다. 이 연구를 수행하기 위해 이론적 배경을 고찰하고 PDIE 모형에 따라 수업자료를 개발하였다. 개발된 수업자료를 실제 수업에 적용하여 학생만족도 설문 결과, 전문가 집단에 의한 평가 및 조언을 바탕으로 수정․보완하였다. 이 연구의 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 첫째, 개발된 롤링볼 만들기의 STEAM 수업자료는 학생들이 생활 주변의 재료를 이용하여 발명 수업을 쉽고 흥미롭게 접근할 수 있도록 구성되었다. 둘째, 개발된 STEAM 수업자료는 수업 과정안, 파워포인트 자료, 학습 안내지, 활동지, 활동지 답안으로 구성되었으며 실제 수업에 적용하여 학생 및 전문가의 평가를 통해 수정․보완과정을 거쳐 제작되어 발명수업에 직접 활용할 수 있도록 하였다. 셋째, 개발된 STEAM 수업자료는 교과의 연계성을 높여 롤링볼 문제 해결을 위한 배경지식으로 활용되고, 이 경험은 다시 교과 수업에 경험을 제공함으로서 학생들의 학습효과를 높일 수 있다.

이 연구의 목적은 기술․가정 교과 ‘전통 기술의 이해’ 단원에서 ‘모형 거중기 만들기’를 주제로 STEAM 교육을 위한 수업 자료를 개발하는데 있다. 연구의 목적을 달성하기 위해 통합교육 이론 및 STEAM 이론을 고찰하고, ‘전통 기술의 이해’ 단원을 분석하였으며 선행 연구에서 주제 선정 기준을 분석하여 STEAM 수업자료 개발을 위한 주제 선정 기준을 정하였다. 그리고 수업자료 개발 모형에 따라 ‘전통 기술의 이해’ 단원에서의 STEAM 수업자료를 개발하였다. STEAM 수업 자료의 개발을 위한 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 이 수업자료의 통합적 접근은 간학문적․활동중심 통합방식에 따랐으며 이를 통해 STEAM 통합교육 및 체험교육이 될 수 있었다. 둘째, 이 수업자료는 거미줄망 작성을 통해 교과간 내용 연계와 학습내용을 선정하고 조직하였다. 셋째, 이 연구에서 개발된 STEAM 수업자료는 ‘모형 거중기 만들기’를 활동 과제로 한 수업 과정안, 학생 활동지, 활동지 해설, 파워포인트 자료 등으로 구성되어 있다.

2007 개정 교육과정의 초등과학 4학년 ‘지층과 화석’ 단원에 나오는 예시 장소들은 특정 지역의 자료들로 제시되어 있어 이와 다른 지역의 학생들에게는 생소한 감이 많다. 이에 본 연구에서는 이 단원의 학습 주제인 지층과 암석에 대한 지역 대체 자료를 개발하여 교사와 학생들에게 도움을 주고자 하였다. 이를 위하여 교과서에 제시된 장소를 대체할 수 있는 제주도에서 학습 가능한 장소를 중심으로 개발하였다. 그리고 선정된 장소 중 한 곳을 지정하여 실제 체험 학습에 적용할 수 있는 교수․학습과정안과 활동지를 개발하였다. 개발된 자료는 이 단원에 대해 수업을 준비하는 교사들에게 유용하게 사용될 수 있으며, 학생들은 살고 있는 지역에서 학습 자료를 찾을 수 있어 학습 요소에 대한 구체적이고 확실한 개념을 얻을 수 있을 것이다.

본 논문에서는 기후변화에 의한 지역별(북부강원산지, 북부수도권, 중부, 남부) 스키리조트 산업의 미래를 전망하기 위하여 스키활동 기간과 제설 작업의 변화를 파악하였다. 지역별 스키리조트의 대표 지점인 용평, 양지, 무주, 에덴벨리리조트와 인접한 관측지점의 1973~2011년간 기후자료와 A1B 시나리오에 의해 생산된 2012~2100년간 미래기후자료를 이용하였다. 오늘날 스키리조트는 북부에서 중부 지역까지는 개장일의 차이가 크지 않지만 남부 지역의 에덴벨리리조트는 스키 개장일이 늦고 폐장일을 결정하는 설질 유지 또한 불리하다. 한국의 미래 스키산업은 스키활동 기간과 제설 작업의 조건이 불리해질 것이다. 무주와 에덴벨리리조트는 미래에 스키장을 한 달도 개장하지 못할 것으로 전망된다. 제설 작업을 고려한 미래 스키장 산업은 지역 별로 비교할 때 북부산간지역인 용평스키리조트에서 제설일수의 감소가 가장 적으므로 미래 스키산업의 활성화를 위한 가장 유리한 지역이 될 것이다.

이 연구에서는 약 12km 해상도의 관측값을 이용하여 1km 해상도의 격자자료를 추정할 수 있는 MK(Modified Korean)-PRISM(Parameter-elevation Regressions an Independent Slopes Model)을 개발하였다. 이 방법은 추정하고자 하는 격자점과 영향반경 안에 있는 여러 관측지점사이에 고도, 사면방향, 해양도 해양효과를 해안선과의 거리, 해발고도를 고려하여 지수화 한 수치, 거리의 유사성을 기초하여 가중치를 부여하는 방식으로 모든 격자점의 값을 독립적으로 결정하는 방법이다. 이 연구에서는 이 방법을 이용하여 2000년부터 2010년까지의 일별 기온(일최고, 일평균, 일최저)과 강수량 격자 자료를 생산하였으며, 앞으로 이 자료는 기후변화의 영향, 적응, 취약성 평가에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 극치강우의 시간분포 연구를 위하여 서울지점 우량관측소의 자기기록지를 1분단위로 독취한 MMR (minutely data using the magnetic recording)자료와 최근 들어 관측을 시작한 AWS (automatic weather system) 분단위 기상관측 자료를 이용하여 연최대치 계열의 중앙값을 기준으로 한 POT(peaks over threshold) 계열 추출을 통하여 강우의 최적 시간분포 모형을 개발하였다. 기존 Huff 방법에서의 최대 단점인 지속기간별 시간분포 변화 특성을 고려하지 못하는 점과 강우사상별 강우총량에 대한 기준강우량의 일괄적용 등의 문제를 개선하였으며, 분단위 관측자료의 가중치 적용을 통한 순위결정으로 최빈분위를 선택하고 IQR (interquartile range) matrix의 적용을 통한 Quartile별 호우사상을 추출하는 방법을 제안하였다. 마지막으로 추출된 분단위 무차원 단위우량주상도에 핵밀도함수를 적용하여 자료의 크기와 분포 특성을 고려한 지속기간별 최적 시간분포형을 유도하였다.

전 세계 여러 플럭스네트워크에서 적용되는 에디공분산 기법은 지표와 대기간의 에너지 및 물질의 순환을 모니터링하기 위한 하나의 방법으로서, 기후변화에 따라 가속화 되고 있는 수문학적 인자(증발산 등)의 변화양상을 연구하는 데 유용하게 쓰인다. 그러나 에디공분산 기법은 기본적인 여러 가정 사항(균질한 표면, 난류장 발달, 정상성 등)을 내포하고 있으며, 실제 환경에서 이와 같은 조건을 모두 충족시키기는 어렵기 때문에 불확실성이 내포되어 있다. 따라서 측정된 자료에 관한 품질관리 수행이 필수적이며, 이를 통한 보다 양질의 자료 생산이 가능하다. 30분 단위로 제공되는 플럭스타워 증발산 자료는 월 평균 약 10% 내외의 결측자료가 발생하는 것으로 알려져 있으며 품질관리에는 결측자료에 관한 보충작업(Gap-filling)이 포함되어야 한다. 세계 여러 플럭스 네트워크에서는 결측자료 보충 방법에 관한 여러 연구가 현재 진행 중에 있으며, 이중에는 주로 미기상학적 인자를 활용한 대체증발산 산정 방법이 채택되기도 한다. 본 연구에서는 국토해양부의 기초 수문자료 구축사업 일환인 KoFlux 네트워크의 설마천(혼효림), 청미천(농경지) 관측지에서 측정된 증발산자료 관한 품질관리를 수행하였으며, Food and Agriculture Organization(FAO)에서 제시한 FAO-56 Penman-Monteith(FAO-PM) 방법을 활용하여 대체증발산 산정하여 결측자료 보충에 관한 연구를 실시하였다. 두 관측지의 미기상학적 인자를 활용하여 FAO-PM 방법에 적용한 결과, 에디공분산 기법으로 산정된 증발산 자료와의 경향성이 뚜렷하였으며 이를 통해 결측자료 보충 방법으로서의 활용 가능성에 대해 파악할 수 있었다.

토양수분은 범지구적 기상기후 및 지역 생태연구에 있어 핵심적인 요소이며, 지표와 대기 간의 물 및 에너지 흐름에 밀접한 영향 미치기에 홍수, 가뭄, 산사태 등 자연재해 발생 및 예측에도 지대한 영향을 끼치는 인자이다. 그러나 현재 국내 토양수분 관측수준은 중량법(Gravimetric Method) 및 TDR(Time Domain Reflectometry) 방법 등을 통한 지점관측을 수행하는 단계이며 항공관측을 비롯하여 인공위성을 이용한 원격탐사(Remote Sensing)기법은 미국, 일본이나 EU등의 선진국에 비해 활발하지 못한 실정이다. 또한 측정된 토양수분 자료를 통한 기상학적, 식생학적 적용 및 활용방안 및 자연재해 예측, 방재분야 적용에 관한 연구도 미비한 상황이다. 본 연구에서는 Meteorological Operation Satellite(Metop)위성에 탑재되어 있는 토양수분을 비롯한 다양한 기상인자를 측정하는 Advanced SCATterometer(ASCAT) 이용한 Remote Sensing을 통해 지표면의 토양수분 측정과정을 설명하고, 이를 통해 지점관측 토양수분 데이터의 한계점을 해소하여 인공위성을 이용한 지속적이고 광범위한 토양수분 자료의 분석방법을 모색하고자 하였다. 이를 위해 2011년 6-8월 토양수분 자료를 바탕으로 한반도지역의 4개 지점을 대상으로 강우사상에 대한 토양수분 변동성을 파악하고, ASCAT에서 측정된 토양수분값과 지점 실측값의 상관성을 분석하였다. 시간에 따른 강우에 대한 토양수분 변동성은 동일하게 나타났으며, ASCAT과 측정된 토양수분과의 상관성도 유효함을 알 수 있었다. 위 결과를 바탕으로 향후 ASCAT을 통해 제공되는 국내지역의 토양수분 데이터의 활용가능성 및 강우, 증발산 등 다른 수문기상인자와의 연관성을 고려한 홍수, 가뭄, 산사태 등 자연재해 발생및 예측에 관한 연구도 활발히 진행되어야 할 것으로 판단된다.

대형산불 발생 후 원격탐사를 이용한 식생분석은 대규모 지역에서 신속하고 객관적인 분석결과를 적은 비용으로 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 이러한 결과를 다른 분야에 제공함으로써 연구과제의 연결성과 분석의 효용성을 최대화 할 수 있다. 위성영상분석결과를 활용한 산불 피해강도의 도면화는 산불피해 직후, 조사계획 수립과 모니터링은 물론 산불 전후의 피해특성 및 양상 그리고 복구계획 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있다(Lentile, 2006). 시기에 따른 피해강도를 분석할 때 다양한 환경 요인의 변화는 변화된 정보량을 얻는데 영향을 주게 된다. 따라서 변화 탐지의 성능을 향상시키기 위해 환경적인 요소의 변화를 최대한 줄여 주어야 한다. 최근 분석의 정확도를 향상시키기 위해, RapidEye, SPOT-5, IKONOS, KOMPSAT-2와 같은 중고해상도의 영상을 이용하는 경우가 증가하고 있다. 본 연구에서는 2012넌 4월에 발생한 서산 지역의 RapidEye 위성영상을 활용하여 산불피해지의 피해강도 추출하였고 ND산불피해지 현장조사 자료를 기반으로 감독분류기법인 최대우도법(Maximum Likelihood)을 이용하여 피해등급을 구분하였다. 최적 피해강도 추출을 위한 분석기법 선정하기 위해 분류된 피해강도 결과를 비교 분석하였다. 감독분류를 위해서는 산불피해지의 현장조사로 얻어진 5개의 피해등급 지점들의 샘플을 트레이닝 지역으로 활용하였다. 분류에 대한 검증으로는 Kappa 계수를 구했으며 그 값은 0.7870로 아주 좋은 결과를 보였다. 그 이유는 현장조사자료를 훈련지역으로 반영한 결과로 볼 수 있다. 그리고 현장에서 조사한 산불피해강도 조사야장(Korea Composite Burn Index, KCBI)를 통해 나온 등급지수와 서산 지역의 위성영상에서 도출된 결과와 비교 분석하였다. KCBI는 0 ～ 13.2 로 산불피해등급과 같이 5단계로 나누었다. 각 각의 결과를 상관관계로 비교하니 R2 = 0.8981로 상당히 높은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 이를 토대로 향후 대형 산불을 포함한 산불 발생 시 산불피해 및 피해상태를 측정하여 보다 신속하고 정확하게 국가 보고에 활용할 수 있을 것이라 생각된다.

하천은 다양한 환경조건에 따라 변화될 수 있는 공간으로 하천복원을 설계하기 위해서는 현재 하도의 안정성 여부를 파악할 수 있는 하도평가가 필요하다. 하도평가는 대상하천의 지형 및 수리·수문 등 다양한 정보가 요구되지만 국내여건상 과거자료 미비로 인해 시·공간적으로 변화된 하천의 지형학적 정보를 파악하기에는 많은 어려움이 있다. 본 연구는 만경강의 과거에서 현재까지의 하도지형 변화를 평가하기 위한 방안으로 영상분석기법을 이용하여 구하도 형성, 하도 종·횡단 변화, 하도 내 미지형 변화 등을 분석하였다. 만경강의 경우 1920, 30년대 직강화 공사로 하도길이가 약15 km가 줄었으며, 하도가 절단되는 과정에서 6개소의 구하도 구간이 형성되었다. 이후 만경강은 하도경사 조정과 물이용을 위해 지속적인 보의 설치가 증가되었다. 보의 설치는 저수로 폭, 최심선 길이, 식생사주, 모래사주, 전체 사주 및 수역면적 등 변화의 주요원인이 되었다. 만경강 하도는 현재 하류구간에서 안정하도를 유지하는 것으로 판단되나 중류와 상류 구간 하도는 안정하도에 도달하지 못한 것으로 판단된다.

Emission reduction program for in-use diesel vehicles(ERPDV) has been enacted since 2004 over the Seoul metropolitan area, and diesel emission reduction is forced to fulfill this regulation. This study was performed to evaluate the ERPDV using PM10 concentrations of both road-side monitoring and national background network during the period of 2004-2010. In order to assess the pure road emission, we first eliminated the long range transport effect by deducting the trend of annual national background concentrations from the road-side PM10 concentrations, and then analyzed the time series of the resultant PM10 concentrations over Seoul metropolitan area. The annual rates of variations of road-side PM10 with the deduction of trend of background level show -3.2, +0.4, and -2.4㎍/㎥/year, in Seoul, Incheon, and Gyonggi province, respectively. There are steadily decreasing trend in Seoul with all of statistic parameters such as mean, mediam, 5%ile, 10%ile, 25%ile, 75%ile, 90%ile, and 95%ile concentrations. Incheon shows some fluctuations with positive with no significant trend, and Gyonggi province shows overall decreasing but not consistent. Student-t test shows 95% significant level of ERPDV effect in Seoul, but there exists no significant level greater than 90% in both Incheon, and Kyonggi province. Total annual averaged trend over the whole Seoul metropolitan area is estimated to lie in approximately -2.9㎍/㎥/year in this study, implying the intimate involvement of ERPDV to a large extent. This is also suggesting that the further research cost-effectiveness of ERPDV with consideration of the long range transport process would be needed over the Seoul metropolitan area.

본 연구는 기상청에서 실시간으로 생산하고 있는 레이더-AWS 강우강도(RAR) 자료의 유출모의 적용성을 평가하고자 하는데 그 목적이 있다. 춘천댐 상류유역(4859.73 )을 대상유역으로 선정하고 5개소유역에 대한시단위 AWS와 RAR 유역평균강우량을 산정하였다. 미계측 유역에서는 AWS와 RAR의 상관성이 낮고 계측유역에서는 높은 것으로 나타났다. 시단위 AWS와 RAR 유역평균 강우량은 강우분포형태에 따라차이가 크게 발생하는 것으로 나타났다. 두 자

국내 주요 3대 하천인 한강, 낙동강, 금강에 대하여 하상재료의 입도분포를 이용하는 방법과 수치모형을 이용하는 방법으로 조도계수를 연구하였고, 기존의 하천정비기본계획에서 제시하고 있는 조도계수와 비교 검토하였다. 일반적으로 하천의 흐름을 해석할 때 수리학적 모형을 주로 이용하고 있으며, 특히 1차원 홍수위 계산을 위해 HEC-2, HEC-RAS, FLDWAV 모형 등을 이용하고 있다. 이들 수치모형을 이용하여 정확한 홍수위를 계산하기 위해서는 정확한 지