본 연구에는 가뭄의 유발 요인으로 강수량, 기온, 상대습도 등의 기상현상을 활용하고 가뭄 피해로 인한 대응 요소로서 대체수원, 제한급수, 운반급수 등의 비상급수를 적용하여 AI기반 가뭄 대응 정보 구축 방안을 구성하였다. AI 머신 러닝 기법 중 널리 사용되는 의사결정나무 모형을 통하여 예측 기법을 수립하였다. 연구 대상 지역은 비상급수 활용 빈도가 높고 종관기상관측소가 존재하는 충주시, 안동시, 의성군을 선정하였다. 자료 기간은 2014년부터 2019년까지의 자료를 이용하였으며, 가뭄 유발 기상요인으로 ASOS의 강수량 및 기온, 습도를 이용하고 가뭄 피해 요소로 국가 가뭄정보 포털의 비상급수 현황 자료를 활용하였다. 모형 학습 결과 정확도가 약 0.97, F1-Score가 약 0.5로 나왔으며, 이는 비상급수가 필요한 상황과 그렇지 않은 상황을 97%의 확률로 예측할 수 있음을 의미하며, 비상급수가 필요했던 표본만을 대상으로 했을 경우 약 50%의 확률로 예측이 가능한 것을 의미한다. 따라서 의사결정나무 모형을 적용하여 예측 정확도를 분석한 결과 가뭄 대응 비상급수 준비지역 예측을 위한 적용성이 높은 것으로 평가되었다. 그러나 본 연구에서는 기상 조건만을 가뭄 유발 요인으로 반영하였기 때문에, 공급수량 부족 등의 요인을 추가적으로 검토할 필요가 있으므로 가뭄과 연관된 요소인 저수지 용량 등을 추가하고 비상급수 이외의 피해 요소 역시 확장하여 연구를 개선하고자 한다.

본 조사는 내장산 국립공원내 굴거리나무 군락지를 대상으로 시설양묘를 위한 기초자료를 구명하고자 광환경이 다른 조건에서 자라고 있는 치수의 생장특성을 조사하였다. 굴거리나무 군락지의 생육 환경은 전형적인 하계 다우형 기후를 보였고, 토양은 미사질양토로, 유기물 함량 11.42~15.61%, 전질소 함량 0.50~0.76%, 양이온 치환용량(C.E.C) 18.92~23.32cmol/kg, pH 4.85~5.58 범위를 나타내었다. 조사구별 전광대비 광 환경의 차이는 상대 투광율이 조사구 A가 71~76%, 조사구 B는 37~42%, 조사구 C는 65~70%, 조사구 D는 28~33%로 나타났다. 굴거리나무의 치수는 모수의 수관 밑과 경사진 곳에 집중적으로 분포하는 경향을 보였고, 광환경 조건이 상대적으로 높은 조사구 A와 C가 1,550본/ha, 1,250본/ha이었으며, 총 물질 생산량도 조사구 A가 5.37g, 조사구 C가 5.29g로 광환경 조건이 낮은 조사구 B와 D의 4.42~4.51보다 높게 나타났다. T/R율은 1~2, 엽면적비는 139.71~183.50cm2·g-1, 엽면적비는 39.68~60.66cm2·g-1, 엽건중비는 0.28~0.33cm2·g-1 범위 내에서 광량이 적어질수록 높게 나타났다. 굴거리나무 치수의 발생과 생장은 토양내 유기물 함량보다 광량이 많은 영향을 미치는 것으로 판단되며 시설양묘 적용시 전광대비 65~70% 이상의 광환경의 관리가 굴거리나무의 초기 생장에 중요한 역할을 미칠 것으로 판단된다.

본 연구는 전북 부안군에서 재배되고 있는 뽕나무를 대상으로 지형적 특성에 따른 늦서리 피해를 조사하였다. 2009년에 비해 2010년에 뽕나무의 발아시는 2일, 전엽시는 4일, 개화시는 14일, 그리고 수확시는 8일이 늦었는데 이는 3월 일평균기온은 2.3℃, 4월 일평균기온은 2.4℃ 낮았기 때문으로 생각된다. 2010년 서리 피해는 평탄곡간지의 과원에서 50.0%, 구릉지 및 호수 인근 평탄지에서 12.0%, 평야지에서는 4.2%였다. 결과지 굵기에 따라서는 15mm 이하의 가지에서 16mm 이상의 가지에 비해 높은 경향이었고, 평탄곡간지의 과원에서는 가지 굵기와 상관없이 46.2~54.0%로 이주 높았다. 이러한 높은 서리 피해는 뽕나무의 전엽기에 기온이 영하로 내려갔기 때문이었다. 그리고 이후 서리 피해를 입은 가지 기부 및 선단부의 덧눈에서 신초가 다수 발생하였다. 따라서 2010년 부안군 내 뽕나무의 늦서리 피해는 4월 중 영하의 기온 발생과 과원의 지형적 특성에서 기인된 것으로 생각된다.

본 연구에서는 감 재배지 간 과실 특성 차이에 관계한 기온 요인을 분석하고자 8개 단감 '부유' 재배지의 16개 기온요인과 과실 특성을 조사하여 주성분 및 다중회귀 분석을 실시하였다. 16개 기온요인 중 제1주성분은 12개 요인으로 이중 연 평균최저기온, 10월 평균기온, 연 평균최저극온, 생육기 평균기온의 영향력이 아주 높았다. 그리고 제2주성분은 4개 요인으로 4월에서 7월까지의 월 평균기온이었고 5월과 6월 평균기온의 영향력이 높았다. 이에 제2주성분까지 누적기여율은 91.4%로 재배지 간 기온 차이에 관여하는 기온 요인을 분석하는 데에는 충분하였다. 8개 재배지 중 5 재배지은 주요 기온요인이나 그 영향력에서 뚜렷한 차이를 나타내었다. 기온요인과 과실 특성 간 다중회귀분석에서 과고는 생육기 평균기온(X8) 겨울철 적산온도(X6) 영향을 뚜렷이 받으며 회귀식 Y=150.55-5.375X8+0.014X6을 나타내었고, 이 회귀식에 대하여 생육기 평균최저기온(X9), 적산온도(X5), 8월 평균기온(X12) 등이 영향을 주었다. 과경은 생육기 평균기온(X8, 부의 상관), 과육갈반정도는 생육기 평균최저기온(X9, 정의 상관), 과피색 a*값은 연 평균최저기온(X2, 정의 상관)의 영향을 받는 것으로 나타났다.

The objective of this study was to examine effect of ethylene removal apparatus on fruit quality of 'Niitaka' pear (Pyrus pyrifolia) in case of a double storage of apples and pears in a storage room. Ethylene and carbon dioxide concentration were efficiently decreased by the ethylene removal apparatus. Fruit weight loss was high at double storage of apples and pears (DAP) in a storage room compared with storage of pears. Fruit core browning was 5~22.5% at the fruits in DAP, but as setting ethylene removal apparatus it was not occurred till 90 days after storage. Soluble solids content and fruit peel hardness were not different among the treatments. Accordingly, a double storage of apples and pears in a storage room is possible as setting ethylene removal apparatus.

The experiment was conducted to investigate the nutrition absorption pattern in the growth stage and develope the optimal nutrient solution hydroponically grown the cherry tomato 'Koko' in closed substrate culture system with the nutrient solution of National Horticultural Research Station in Japan into 1/2S, 1S, and 2S. When plant was grown in 1/2S, the growth and yield were high and the pH and EC in the root zone were stable. Suitable composition of nutrient solution for cherry tomato was NO3-N 6.8, PO4-P 2.7, K 3.2, Ca 3.6 and Mg 1.1 me L-1 in the early growth stage, NO3-N 7.3, PO4-P 2.2, K 3.7, Ca 3.6;and Mg 1.1 me L-1 in the late growth stage by calculating a rate of nutrient and water uptake. To estimate the suitability for the nutrient solution in a development of cherry tomato developed by Wongkwang university in Korea (WU), plant was grown in perlite substrate supplied with different solution and strengths(S) by research station for greenhouse vegetable and floriculture in the Netherlands (Proefstation voor tuinbouw onder glas th Mssldwijk; PTG) of 1/2S, 1S, and 2S, respectively. The growth was good at the PTG and WU 2S in the early stage and the PTG of 1S and WU of 1S and 2S in the late stage. The highest yield of cherry tomato obtained in the WU of 2S. pH and EC in root zone of WU of 2S were stable during the early and late growth stage. Therefore when cherry tomato plant was grown in WU of 2S of EC 1.6~2.0 dS m-1in the nutrient solution, not only stable growth and yield but also fertilizer reduction can be obtained than that of PTG.

본 실험은 장미 식물생산공장식 수경재배시 배양액의 EC와 pH와 같은 지하부 환경요인이 장미의 생육과 품질에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. 배양액의 EC를 1.0~3.5dS·m-1로 처리하였을 때 장미의 생육과 품질에 미치는 영향은 큰 차이가 없어 비료의 사용량을 고려하여 배양액의 농도를 높게 관리할 필요가 없는 것으로 나타났다. 광합성률, 증산률 및 생육 등은 EC 1.0~1.5dS·m-1에서 높아 single-stemmed rose수경재배에 있어 최적의 농도임을 알 수 있었다. 배양액의 pH는 pH 3.0과 7.0을 제외한 pH 4.0~6.0에서 광합성률과 증산률이 높게 나타나 장미는 배양액의 pH를 다른 작물에 비해 낮게 관리하는 것이 생육이나 무기이온 흡수에 있어 효과적인 것으로 나타났다.

본 연구에서는 농업용 저수지의 저수율, 선행토양함수조건(AMC) 및 Huff 시간분포가 첨두유출량에 미치는 영향을 몬테칼로 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 저수지 저수율, 선행토양함수조건 및 Huff 시간분포의 적용에 따라 4가지 경우에 대해 첨두홍수량을 산정하고 비교한 결과, 50~300년 빈도의 첨두홍수량은 저수율 100% 또는 AMCIII로 일괄 적용했을 때 각 조건의 발생확률을 고려한 첨두홍수량에 비해 20~30% 크게 산정되었다. Huff 3분위를 일괄 적용했을 때의 첨두홍수량은 발생확률을 고려한 Huff 분위 적용에 비해 5% 크게 산정되어, AMC와 저수지 저수율에 비해 첨두홍수량에 미치는 영향이 적었다.

가뭄의 피해를 줄이기 위해서는 시기적절한 용수관리와 지역주민의 절수 유도가 필요하며, 이를 위해서는 가뭄의 현황 및 전망에 대한 정보가 무 엇보다 중요하다. 특히 생·공용수를 공급하는 다목적댐의 경우 저수량에 대한 향후 전망은 용수관리를 위한 가장 중요한 정보이다. 이에 본 연구에 서는 핵밀도함수를 활용하여 유입량의 불확실성을 고려한 확률론적 저수량 예측 모형을 구축하고, 그 적용성과 활용성을 분석하였다. 확률론적 저 수량 예측 모형은 현재의 저수량을 기준으로 시간의 변화에 따른 저수량을 확률적으로 예측할 수 있다. 이를 통해 현재의 가뭄상황에서 향후 저수 량의 변화 양상을 파악하여 중장기적인 대응이 가능하고 특정시점의 목표 저수량을 달성하기 위한 용수 비축량을 산정할 수 있어 용수관리에 관한 의사결정을 위한 도구로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 임진강 상류유역과 같이 수리수문학적 분석에 필요한 측정데이터가 존재하지 않거나 혹은 데이터의 확보가 어려운 유역에 대하여 위성 데이터와 데이터 기반 모형을 활용하여 유출량을 산정하였다. SDF 시그널(Satellite-derived Flow Signal)은 하도내의 유량변화에 따른 하천 폭의 변화를 반영할 수 있다고 알려져 있으며, 그 상관관계는 하도단면의 형태와 밀접한 관계가 있다. SDF 시그널 데이터와 유출량 간의 비선형 상 관관계를 반영할 수 있는 인공신경망 모형을 활용하여, 모형의 입력변수인 SDF 시그널 데이터로부터 임진강의 임진교 지점에서의 유출량을 추정 하였다. 15개의 위성 이미지 픽셀의 SDF 시그널 값이 0~10일의 lag가 되어 활용되었으며, lag된 데이터를 포함하여 총 150개의 변수 중 유출량 과 가장 큰 관계가 있는 변수 선정을 위해 PMI(Partial Mutual Information) 기법이 활용되었다. 인공신경망 모형을 통해 산정된 유출량은 임진교 에서 측정된 지점 유출량과 비교·분석되었으며, 학습(training)과 검증(validation)을 통한 상관계수는 각각 0.86, 0.72로 좋은 결과를 보여주었 다. 추가적으로 SDF 시그널 데이터 외에 임진교의 1일 전 측정유량이 인공신경망 입력변수로 추가되었을 때 상관계수가 0.90, 0.83으로 증가함을 보였다. 결과로부터 계측수문자료가 부족하거나 접근 불가능한 유역에 대하여 하천 유량 변화에 대한 추정치인 SDF 시그널 데이터와 지상 데이터 가 결합되었을 때 신뢰성 높은 유역의 유출량을 산정할 수 있으며, 큰 유량이 발생하는 홍수사상에 대해서도 첨두 유량과 첨두 발생시간을 잘 모의 할 수 있음을 알 수 있었다. 향후 위성 데이터와 지점 데이터를 활용하여 미계측 유역의 홍수발생에 대하여 높은 정확도로 예측 가능할 것으로 기대 한다.

본 연구에서는 일강수량의 누적 패턴을 고려하여 새로운 가뭄지수(RADI)를 개발하였다. RADI는 누적 강수량의 장기간의 평균과 특정 기간에 관 측된 누적 강수량을 비교하여 일단위로 가뭄지수를 간단히 산정할 수 있도록 개발되었다. 우리나라의 대표적인 가뭄기간 동안의 RADI의 시·공간 적 변동성과 재현 주기를 살펴봄으로써 장·단기 가뭄의 감시에 대한 RADI의 적용성을 평가하였다. SPI의 경우, 장·단기 가뭄을 표현하기 위해서는 여러 가지 지속기간을 가지는 SPI를 사용해야 하지만, RADI는 하나의 지수로 단기 및 장기가뭄을 표현하고 모니터링 할 수 있다. RADI의 전국 평 균값을 살펴본 결과, 우리나라에서 20년 주기로 가뭄이 발생하고 있다는 사실을 확인하였다. 또한 RADI의 발생확률 및 통계 분석을 통해 5단계의 가뭄 등급을 제안하였으며, 이는 가뭄 예보와 대응을 위한 기준으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 내외수의 영향을 받는 지역의 폐합형 배수관망에 시간에 따른 유량과 수위의 변화를 계산할 수 있는 부정류 모델을 개발하는 것이다. 본 계산모형은 절점, 수로 및 계산점으로 구성된다. 1차원 Saint-Venant의 연속방정식과 운동량 방정식을 Preissmann의 4점 음해법으로 선형 연립방정식을 구성하고 절점과 수로를 Looped Network 알고리즘을 통해, 최상류단과 절점의 유입 유량을 고려하여 시간과 공간에 따른 유량과 수위의 변화를 모의하였다. 폐합형 배수관망에서 조도계수는 변화량에 중요한 물리적 요소 중 하나로 분석되었으며 본 모형은 고정된 상수값을 적용하였다. 모의된 각 계산점의 수위와 유량에 대해 기존 선진국 모형인 PC-SWMM Model과 RMS 오차를 비교하여 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다. 본 모형은 추후 홍수 예경보 및 침수 범람 모의를 위한 기본모형에 반영할 경우 홍수추적과 같은 부정류해석을 위한 실무에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

상대적으로 홍수량의 규모가 작은 지류 하천에서는 합류부 배수영향으로 제내지 침수 및 제방 범람에 의한 홍수피해의 위험이 가중되고 있다. 특히 지류 합류부에서는 본류와 지류의 홍수유하 조건에 따라 수위가 급격히 증가하므로 인명피해의 가능성 또한 높다. 따라서 본 연구에서는 비구조적 홍수피해저감대책의 일환으로 지류 합류부의 실시간 홍수위 예측기술을 개발하고자 한다. 이를 위하여 지류 합류부 수위의 주요 영향인자를 검토하였고, 잘 구축된 수리학적 모형으로부터 계산된 본류 및 지류의 유량과 합류부 수위자료를 이용하여 홍수위 예측을 위한 경험식을 개발하였다. 개발된 식에 의한 예측결과는 최대 1.0m의 수위오차를 포함하고 있었으나, 평균 0.2~0.3m의 절대오차를 나타내었고, 발생시각은 0~5 hr 앞서 예측 가능한 것으로 나타났다. 본 연구결과로부터 홍수예측 시스템이 구축되지 않은 지류 합류부에서도 쉽게 실시간 홍수예측이 가능하며, 구축된 시스템은 지류의 홍수범람 및 침수피해 예방에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

남한강에 위치한 3개보의 홍수시 운영방안을 내부경계로 포함하는 부정류 계산모형을 개발하였다. 보의 운영방안으로는 보 수위가 어떤 기준수위보다 낮으면 수문을 폐쇄하고 기준수위 이상이면 수문을 개방하되, 수문개도는 보 수위와 기준수위의 차에 비례하도록 하는 방안이 적용되었다. 개발된 계산모형을 적용하여 2000년부터 2011년까지의 기간 동안 발생한 다양한 규모의 5개 홍수사상에 대한 모의계산을 수행하였다. 매 시각 수위, 유량 및 개도 산정결과를 이용하여 하천 내 각 지점의 유량을 그 지점의 수위 및 하류에 위치한 보의 개도로부터 구할 수 있도록 하류에 위치한 보의 수문 개도별로 수위-유량 관계식을 도출하였다. 도출된 개도별 수위-유량 관계식의 검증을 위하여 관계식의 도출에 사용되지 않은 새로운 5개의 홍수사상에 대한 모의계산을 수행하였다. 매 시각 수위 및 개도 산정결과를 이용하여 유량관계식에 의한 유량을 산정하고, 이를 부정류 계산모형에 의한 유량산정 결과와 비교하였다. 하류에 위치한 보의 개도를 변수로 하여 도출된 수위-유량관계식을 적용할 경우, 개도를 고려하지 않고 도출된 수위-유량관계식을 사용하는 경우에 비하여 훨씬 정확한 유량을 구할 수 있었다. 이는 보의 건설 후 국내 대하천 구간에 대해서는 보의 배수효과 때문에 단순히 수위-유량 관계식에 의하여 유량을 산정하는 것은 부적절하며, 보의 수문 개도 등이 유량 산정을 위한 변수로 포함되어야 함을 시사한다.

낙동강 본류에 위치한 8개보의 수문 및 하구둑 배수문의 홍수시 운영방안을 내부경계로 포함하는 부정류 계산모형을 개발하였다. 보의 운영방안으로는 보 수위가 어떤 기준수위보다 낮으면 수문을 폐쇄하고 기준수위 이상이면 수문을 개방하되, 수문개도는 보 수위와 기준수위의 차에 비례하도록 하는 방안이 적용되었다. 하구둑의 경우 외조위가 하구둑 내수위보다 높으면 수문을 폐쇄하되, 창녕함안보 통과유량을 기준으로 기존 및 증설 배수문을 개방하는 현재의 운영방안과 8개 보의 경우와 동일한 방법으로 개도를 결정하는 새로운 운영방안 등 2개의 운영방안을 적용할 수 있도록 하였다. 개발된 계산모형을 적용하여 2003년 9월 홍수에 대한 모의계산을 수행하였다. 새로운 하구둑 운영방안의 매개변수에 대한 민감도를 분석하였으며, 기존의 운영방안을 적용할 경우의 계산결과와의 비교 분석을 수행하였다.

본 연구에서는 다기준 의사결정기법을 적용한 홍수취약성 평가에 내재되는 불확실성을 고려한 평가기법을 제시하였다. 홍수취약성 평가과정은 3단계로 구성되며 1단계에서는 홍수와 연관되는 사회적, 경제적, 환경적 영향요인들 중에서 지역의 특성을 반영할 수 있는 평가인자를 선정하고 각 인자의 가중치를 책정한다. 이 때 델파이 설문조사기법을 적용하여 의사결정자들의 의견을 수렴한다. 2단계는 평가자료를 수집하고 평가에 사용할 수 있도록 가공하는 단계이며 불확실성 문제를 해소하기 위하여 퍼지수를 적용하였다. 마지막 단계에서 홍수취약성을 정량적으로 산정하여 취약지역의 우선순위를 도출한다. 본 연구에서는 퍼지수의 연산과정에서 발생하는 퍼지수의 과장 및 왜곡문제를 해소하기 위한 α-cut fuzzy TOPSIS 방법을 적용하였다. 또한 수립한 평가기법으로 산정한 결과에 대하여 퍼지자료(fuzzy data)를 적용한 fuzzy TOPSIS, 크리스프(crisp) 자료를 사용한 TOPSIS, WSM 등의 다양한 방법으로 평가한 결과들과의 상관관계 분석을 수행하였다. 분석결과, α-cut fuzzy TOPSIS 방법은 대체로 모든 방법과 높은 상관성을 나타내었다. 즉, 크리스프 자료와 퍼지자료를 사용하는 평가방법 사이에서 발생하는 결과의 차이가 α-cut fuzzy TOPSIS를 이용하면 줄어드는 효과가 있다. 따라서 본 연구에서 수립한 홍수취약성 평가방법은 불확실성 문제를 일정 부분 해소한 평가결과를 제시함으로서 치수정책 수립의 유용한 근거자료를 제공할 수 있다.