외삽법을 이용한 풍화암에 근입된 현장타설말뚝의 극한하중 예측

정성준(Jung Sung Jun),이상인(Lee Sang In),전종우(Jeon Jong Woo),김명모(Kim Myoung Mo) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 C Vol.29 No.4

일반적으로 풍화암에 근입된 현장타설말뚝은 지지력이 매우 크므로 많은 경우에 설계하중만을 검증한 다음 극한하중을 확인하기 전에 재하시험을 종료한다. 그러나 만일 미완성 하중-침하 곡선으로부터 신뢰할 수 있는 극한하중의 예측이 가능하다면 설계의 질적인 향상뿐만 아니라 경제적인 면에서도 크게 기여를 할 수 있을 것이라고 생각된다. 본 연구의 목적은 극한하중을 얻지 못한 말뚝 재하시험의 하중-침하 곡선으로부터 외삽법을 이용하여 추정한 극한하중의 신뢰성 판단 방법을 제안하는데 있다. 이를 위해 극한하중이 구해진 10본의 말뚝을 3개 현장에 걸쳐서 수집하였다. 그리고 이 10개의 하중-침하 곡선으로부터 Davisson 방법을 이용하여 구한 실제 계측 극한하중의 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, 그리고 90%에 해당하는 하중-침하 곡선 자료만이 확보되었다고 가상하고 각각의 자료에 대하여 쌍곡선 방법으로 외삽한 다음, 극한하중을 새로이 결정하였다. 이렇게 결정된 외삽 극한하중의 신뢰성을 통계분석을 통하여 평가하였다. 그 결과, 확보하였다고 가상한 하중-침하 곡선의 최대 침하량 대 외삽 극한하중에서의 침하량 비가 0.6 이상인 경우 외삽으로 예측한 극한하중은 실제 계측 극한하중보다 평균적으로 20% 이내에서 보수적인 값을 나타내었다. 또한, 항타말뚝의 정재하시험 자료에 대하여 본 논문에서 제안한 방법으로 분석하여 동일한 결과를 확인하였다. In general, a drilled shaft embedded in weathered rock has a large load bearing capacity. Therefore, most of the load tests are performed only up to the load level that confirms the pile design load capacity, and stopped much before the ultimate load of the pile is attained. If a reliable ultimate load value can be extracted from the premature load test data, it will be possible to greatly improve economic efficiency as well as pile design quality. The main purpose of this study is to propose a method for judging the reliability of the ultimate load of piles that is obtained from extrapolated load test data. To this aim, ten static load test data of load-displacement curves were obtained from testing of piles to their failures from 3 different field sites. For each load-displacement curve, loading was assumed as 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, and 90% of the actual pile bearing capacity. The limited known data were then extrapolated using the hyperbolic function, and the ultimate capacity was re-determined for each extrapolated data by the Davisson method (1972). Statistical analysis was performed on the reliability of the re-evaluated ultimate loads. The results showed that if the ratio of the maximum-available displacement to the predicted displacement exceeds 0.6, the extrapolated ultimate load may be regarded as reliable, having less than a conservative 20% error on average. The applicability of the proposed method of judgment was also verified with static load test data of driven piles.

극한상황에서의 인적오류 대처방안 개발을 위한 심리적 성향 분류 도구 활용 기초 연구

이용희(Yong-Hee Lee),신유민(You-Min Shin) 대한인간공학회 2015 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.10

극한상황에서 인간의 행위는 불확실성이 높은데도 불구하고 전체 상황의 진행방향을 결정짓는 경우가 많다. 최근 세월호 침몰, 후쿠시마 원전 사고 등을 통해 극한상황에서 잘못된 조치와 반응이 얼마나 치명적인지 재확인할 수 있었다. 특히 대형/고신뢰도 시스템에서 인위적/사회적/자연적 요인으로 인해 극한상황이 형성되었을 경우, 종사자의 대응과정에 포함될 수 있는 인적오류는 상황을 악화시켜서 막대한 손실과 사회적 파급효과를 가져온다. 최근 발간된 후쿠시마 사고 보고서에서 IAEA도 이러한 극한상황의 인간공학적 특성을 ‘surprise in unexpected situation’으로 규정하고, 이에 대한 대비(‘prepared to be unprepared’)를 강조하고 있다(IAEA 2015). 하지만 극한상황에서 인적행위에 대한 연구는 특정 사례에 대한 사후적 설명이 대부분이고 효과적인 대처방안(countermeasure)에 대한 연구가 드물다. 심리학 분야에서도 인위적인 위협(treat) 자극에 대한 동물의 반응을 관측하는 간접적 연구나 극한상황에서 알려진 병리학적 현상(스트레스 생리반응, PTSD 등)의 검사/평가 기법(MMPI, CIDI, SCL-90R, BPRS, CES-D, DSM-IV 등) 개발에 집중되어 있다. 그러나 극한상황에서 종사자의 반응에 개입될 수 있는 인적오류위험성을 사전에 포착하여 대처방안을 설정하는데 병리학적 연구가 적합하지 않다. 본 연구에서는 극한상황에서 종사자의 반응과정에 포함될 수 있는 인적오류 위험성을 포착하여 대처하는 방안 개발의 일환으로, 종사자의 인적오류 특성에 대한 심리적 성향 분류 및 각 유형별 인적오류 관련 취약점을 도출하는 기법을 제안하였다. 심리적 성향에 대한 설문기법(Freeman & DeWolf, 2011)을 기반으로 취약한 유형을 검출하고, 극한상황에서의 주의점 및 역량(competence)개선법의 연계방안을 제안하였다.

극한환경에서 서식하는 초호열균을 이용한 유기성 폐기물처리에 대한 연구

권영준 ( Young-jun Kwon ),권준형 ( Jun-hyung Kwon ),전경재 ( Kyoung-jea Jun ),홍명하 ( Mueung-ha Hong ),山村正一 ( Masaaki Yamamura ) 한국폐기물자원순환학회 2020 춘계학술연구발표회 Vol.2020 No.-

지구가 태양계의 일원으로서 탄생한 것은 45억년전이며, 지구가 형성된 후 초기의 생명체가 출현했을 때의 환경은 화산활동으로 인한 높은 온도 그리고 산소가 없는 대신 이산화탄소 및 암모니아 등으로 구성된 대기 등 현재 우리가 보는 생물체들이 도저히 생존할 수 없는 환경이었을 것이다. 현재에 이르러 원시 지구의 환경과 유사한 곳은 화산활동이 활발한 지역의 표면 혹은 심해저의 열수 분출공을 들 수 있다. 이러한 극한환경에서 생육 가능한 생물을 극한생물이라고 한다. 이러한 극한생물은 고온, 고압, 고염의 환경에서 생육하거나 혹은 반대로 낮은 온도나 pH, 영양분 등의 비 일반적인 환경에서 생육하는 경우도 있다. 인간이 살아가는 환경과 비교하여 상대적으로 극한환경에 생육할 수 있는 생물체를 통칭하여 극한생물이라 한다. 이러한 극한생물에 대해 프랑스, 미국, 일본 등 심해잠수정을 보유하는 나라에서 심해열수공(심해분화구)에 서식하는 극한생물을 채취하거나, 또는 화산활동이 활발히 진행되는 일본, 아이슬란드, 이탈리아 등의 경우 극한생물 채취여건이 부합되기에 연구가 진행되어왔다. 그러나 우리나라는 지형적인 제한성 때문에 심해열수공이나 화산지대 등에서 채취되는 극한생물에 대한 기초연구 및 응용연구가 거의 전무한 실정이다. 극환환경 초호열균이 생산하는 protease, collagenase, lipase 등의 내열성 효소가 난분해성 단백질과 지질 등을 신속히 분해하고, 분해유기물은 미생물의 에너지에 이용된다. 그 과정에서 열이 급격히 발생하며 분해온도는 거의 100℃ 내외가 되며. 이 초고온 환경은 분해효소의 활동을 더욱 높이기 때문에 유기물의 분해속도가 가속된다. 본 연구에서는 극한환경 초호열균에 대한 개념을 제시하고, 극한환경 초호열균을 이용하여 AI 및 구제역 감염가축 사체처리, 음식물쓰레기의 단일시설 단일공정에서의 융합처리, 하수슬러지처리, 축산분뇨처리 등 유기성폐기물의 혁신적 처리시스템을 제시하고자 한다.

자연기반해법을 적용한 그린인프라 시설의 극한기후 영향 사례분석

MIGUEL ENRICO L. ROBLES,Franz Kevin F. Geronimo,CHINY C. VISPO,Haque MD Tashdedul,전민수,김이형 한국습지학회 2023 한국습지학회지 Vol.25 No.4

전세계적으로 기후변화로 인한 그린인프라와 환경기반시설의 영향 및 예측에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다. 하지만 국가별 극한기후가 발생하는 시기나 패턴이 다르기에 국내에도 극한기후로 인한 그린인프라와 환경기반시설에대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 주요 7개 도시를 대상으로 기상청에서 제공하는 20년 동안의 극한기후에 대한 통계적 분석과 극한기후로 인한 자연기반해법(NBS)을 적용한 그린인프라 시설에 대한 영향분석을수행하였다. 극한기후에 대한 통계분석 결과 지리적 위치, 지표 불투수성, 지역 기상 패턴에 따라 다양한 극한 기상조건에 잠재적으로 취약한 것으로 분석되었다. 서울은 극한온도(영상, 영하)가 관측되었으며 부산, 울산 및 제주 에서는 강수량과 바람에 대해 극한기후가 발생하여 도시탄력성에 잠재적인 위협인자로 분류되었다. 온도는 도시 내 식생에 대한 회복력에 주요 요인으로 적용되며, 바이오차, 모래, 자갈, 우드칩 등 여재를 적용한 습지(CW)에서 극 영하온도에서 물리적 제거효율 및 영양염류 제거능력을 저하되는 것으로 분석되었다. 극한기후로 인한 영향을 저감하기 위해 그린인프라 시설 내 온도조절이 가능한 차광 및 단열 시스템적용과 같은 극한기후 별 대응전략 수립이 가능하다. 본 연구를 통해 국내와 기후특성이 유사한 지역에서의 극한기후 대응전략 수립에 도움이 될 것으로 판단된다. The effects of climate change on green infrastructure and environmental media remain uncertain and context-specific despite numerous climate projections globally. In this study, the extreme weather conditions in seven major cities in South Korea were characterized through statistical analysis of 20-year daily meteorological data extracted fro m the Korea Meteorological Administration (KMA). Additionally, the impacts of extreme weather on Nature-based Solutions (NbS) were determined through a comprehensive review. The results of the statistical analysis and comprehensive review revealed the studied cities are potentially vulnerable to varying extreme weather conditions, depending on geographic location, surface imperviousness, and local weather patterns. Temperature extremes were seen as potential threats to the resilience of NbS in Seoul, as both the highest maximum and lowest minimum temperatures were observed in the mentioned city. Moreover, extreme values for precipitation and maximum wind speed were observed in cities from the southern part of South Korea, particularly Busan, Ulsan, and Jeju. It was also found that extremely low temperatures induce the most impact on the resilience of NbS and environmental media. Extremely cold conditions were identified to reduce the pollutant removal efficiency of biochar, sand, gravel, and woodchip, as well as the nutrient uptake capabilities of constructed wetlands (CWs). In response to the negative impacts of extreme weather on the effectiveness of NbS, several adaptation strategies, such as the addition of shading and insulation systems, were also identified in this study. The results of this study are seen as beneficial to improving the resilience of NbS in South Korea and other locations with similar climate characteristics.

극한기후 지수 설정에 대한 고찰

조창현,이승호,장동호 건국대학교 기후연구소 2012 기후연구 Vol.7 No.2

최근 극한기상 현상이 증가함에 따라 국가단위의 정책적 대응 및 극한기후 연구의 필요성이 제기되었다. 이에 본 연구는 극한기후에 관한 정량적인 연구를 위해 기존 극한기후 정의와 지수설정을 살펴보고, 아래와 같은 개선점을 제언하고자 한다. 첫째, 극한기후는 특정기간에 극한기후사상이 집중되거나 온도변화가 크게 나타나는 현상 등 다양하게 정의될 수 있다. 이에 시공간 분석스케일에 따라 다른 결과가 도출될 수 있으므로, 연구자들의 합의된 용어 정의가 필요하다. 둘째, 극한기후 지수 산정은 연구자의 주관이 개입된다. 이에 지리적 특성과 기후변동성 등을 고려하여 연구목적에 부합하는 지수를 선정해야 한다.

슬라이딩 윈도우 접근법을 이용한 봄철 극한 일교차 분석

이재헌,강성락 한국데이터정보과학회 2024 한국데이터정보과학회지 Vol.35 No.1

We analyzed extreme values of the diurnal temperature range (DTR) during the spring season. The data were collected from 16 automated synoptic observation system (ASOS) stations in South Korea over a 59-year period spanning from 1964 to 2022. The sliding window approach was employed to capture the nonlinearity and nonstationarity of the extreme values. By applying the r-largest order statistic (r-LOS) method to sample the extremes, we model to the generalized extreme value (GEV) distribution. Trends in extreme values are detected using the Mann-Kendall trend test. Our results demonstrated that the selection of study period and methodology could significant affect in extreme value analysis, due to the extreme DTR shows the nonlinearity and nonstationarity with time-varying. While the extreme DTR is related to the linear change of location parameter, there also represent larger variation in shape and scale parameters. The extreme DTR, as indicated by the return periods, suggests the potential occurrence in some stations. Despite the reduction in extreme DTR due to climate change, major stations still exhibited a high DTR, which could pose physical risks. 우리나라 16개 관측지점에서 1964년부터 2022년까지 59년 동안 수집된 봄철 일교차의 극한값을 분석하였다. 극한기온의 비정상성과 비선형성을 포착하기 위해 슬라이딩 윈도우 접근법을 적용하였다. r-최대 순위통계 (r-LOS) 접근법을 사용하여 극한값을 추출하였고, 일반화된 극한값 (GEV) 분포로 모형화하였다. 이와 함께 Mann-Kendall 추세 검정법을 활용하여 극한기온의 추세를 검출하였다. 결과적으로 일교차의 극한값은 시간에 따라 비선형성과 비정상성을 보였고, 연구 기간과 방법론의 선택이 중요한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 확인하였다. 극한 일교차는 위치 모수의 선형 변화와 관련되고, 형상 및 규모 모수에서도 큰 시간 변동이 나타났다. 재현기간별 극한 일교차 분석에서 매우 심각한 극한 일교차가 한반도 일부 지점에서 발생할 가능성이 있었다. 기후변화로 인한 극한 일교차의 감소에도 불구하고, 주요 관측지점에서는 봄철에 여전히 높은 일교차에 의한 신체적 위험 가능성이 있다.

우리나라 사계절 다중일 누적 극한강수현상의 시·공간적 변화

최광용(Choi, Gwangyong) 한국지역지리학회 2015 한국지역지리학회지 Vol.21 No.1

본 연구에서는 최근 40년간(1973∼2012) 우리나라 기상청 산하 61개 관측지점의 일강수량 자료를 바탕으로 1∼5일 누적 최대 강수량에서 추출한 각 계절별 다중일 누적 극한강수현상의 시·공간적 발생 패턴과 변화 양상의 특징을 밝히고자 하였다. 사계절 중 다중일 누적 극한강수현상의 규모 자체는 여름철에 가장 크지만, 계절 강수량 증감에 따른 극한강수현상 규모 변화민감도는 가을철에 더 높게 나타난다. 장기간 시계열에 나타난 선형 추세 분석에 따르면, 1∼5일 다중일 누적 극한강수현상의 규모는 동일하게 사계절 중 여름철에 가장 뚜렷하게 증가하는 변화 양상이 나타난다. 특히, 경기도와 강원영서, 충청도 지역을 중심으로 여름철 다중일 누적 극한강수현상의 증가 규모가 크고 뚜렷하게 나타나고, 1일에서 5일로 누적 기간이 길수록 다중일 누적 극한강수현상의 증가 경향은 이들 지역 이외에 소백산맥 주변지역에서도 관찰된다. 통계적 유의성을 보이는 이러한 다중일 누적 극한강수현상 증가추세는 일부 관측지점에서는 겨울철에도 1∼2일 누적 극한강수현상에 나타나는 점도 주목할 만하다. 한편, 극한강수량이 계절 강수량에서 차지하는 비율의 변화 추세를 분석해보면, 사계절 중 겨울철에 증가 경향이 가장 뚜렷하게 나타난다. 이러한 결과들은 여름철뿐만 아니라 다른 계절의 다중일 누적 극한강수현상의 시·공간적 변화에도 대비할 필요성이 있음을 가리킨다. In this study, spatial and temporal patterns and changes in seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events defined by maximum 1∼5 days cumulative extreme precipitation observed at 61 weather stations in the Republic of Korea for the recent 40 years(1973∼2012) are examined. It is demonstrated that the magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events is greatest in summer, while their sensitivity relative to the variations of seasonal total precipitation is greatest in fall. According to analyses of linear trends in the time series data, the most noticeable increases in the magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events are observable in summer with coherences amongst 1∼5 days cumulative extreme precipitation events. In particular, the regions with significant increases include Gyeonggi province, western Gangwon province and Chungcheong province, and as the period for the accumulation of extreme precipitation increases from 1 day to 5 days, the regions with significantly-increasing trends are extended to the Sobaek mountain ridge. It is notable that at several scattered stations, the increases of 1∼2 days cumulative extreme precipitation events are observed even in winter. It is also observed that most distinct increasing tendency of the ratio of these multi-day cumulative extreme precipitation to seasonal total precipitation appears in winter. These results indicate that proactive actions are needed for spatial and temporal changes in not only summer but also other seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events in Korea.

완성계 강사장교의 극한 거동의 해석적 연구

김승준(Kim Seungjun),임석빈(Im Seok-Been),이기세(Lee Kee-Sei),강영종(Kang Young-Jong) 대한토목학회 2012 대한토목학회논문집 A Vol.32 No.2A

논문은 비선형 해석을 통한 완성계 강사장교의 극한 거동에 대해 다룬다. 사장교는 재료적 비선형성과 함께 다양한 기하학적 비선형성을 나타내므로 극한 거동을 명확히 규명하려면 반드시 합리적인 비선형해석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합리적인 극한 해석기법을 통해 활하중에 대한 강사장교의 주요한 극한거동을 규명하고자 하였다. 강사장교의 비선형 해석을 위하여 비선형 트러스 요소 및 비선형 프레임요소를 이용하였고, 강재의 재료적 비선형성을 효율적으로 고려하기 위해 개선소성힌지법을 이용하였다. 활하중에 대한 극한 거동을 합리적으 분석하기 위해 본 연구에서는 초기형상해석활하중 해석으로 이어지는 2단계 해석 기법을 통해 극한 해석을 수행하였다. 해석 모델은 총 지간장이 920.0 m 사장교를 이용하였고, 방사형 및 팬 형 사장교를 해석에 이용하였다. 극한 해석결과를 통해 얻은 하중-변위 곡선, 구조물 변형형상, 소성단면, 휨모멘트분포도 등을 분석하여 활하중에 대한 완성계 사장교의 주요한 극한 거동을 규명하였다. This paper presents an investigation on the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges using nonlinear finite element analysis method. Cable-stayed bridges exhibit various geometric nonlinearities as well as material nonlinearities, so rational nonlinear finite element analysis should be performed for investigation of the ultimate behavior. In this study, ultimate behavior of steel cable-stayed bridges was studied using rational ultimate analysis method. Nonlinear equivalent truss element and nonlinear frame element were used for modeling the cable, girder and mast. Moreover, refined plastic hinge method was adopted for considering the material nonlinearity of steel members. In this study, the 2-step analysis method was used. Before live load analysis, initial shape analysis was performed in order to consider the dead load condition. For investigation of the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges, analysis models which span length is 920.0 m were used. Radiation type and fan type were considered as the cable-arrangement types. With various quantitative evidences such as load-displacement curves, deformed shapes, locations of the yield point or region, bending moment distribution and so on, the ultimate behavior of steel cable-stayed bridges was investigated and described in this paper.

기후변화로 인한 극한현상의 증가와 전세계적 산림 생태계의 변화

이한섭 서울대학교 국토문제연구소 2022 地理學論叢 Vol.68 No.-

오늘날 전 지구적으로 나타나는 기후변화는 기온 상승뿐만 아니라 여러 기상 현상의 변동성 증가를 동반하여 해당 현상과 관련한 자연계의 프로세스에도 변화를 일으키고 있다. 이러한 변화는 지구상 여러 생태계에서의 변화를 유발하였으며, 특히 증가한 변동성으로 인해 나타나는 매우 드문 정도의 강도를 가지고 발생하는 극한 현상으로 인해 생태계가 직접적으로 받는 영향도 크게 증가하였다. 이러한 극한 현상은 상대적으로 단기간에 큰 규모로 생태계의 경관을 바꿔놓게 되므로 이로 인해 생태계의 구조와 프로세스까지 변하게 될 수 있어 극한 현상의 발생과 영향 및 이에 대한 생태계의 반응을 파악하고 그것이 가지는 의미에 대해 고찰해볼 필요가 있다. 본 연구에서는 그러한 필요성을 인식하고 자연계의 생태계 중 산림 생태계를 연구 대상 생태계로 선정하여 이에 영향을 미치는 극한 현상의 발생 양상을 조사한 다음, 발생 양상의 변화로 인해 산림 생태계가 어떤 영향을 받고 있으며, 그러한 극한 현상의 변화에 대응해 산림 생태계는 어떤 반응을 보이는지에 대해서도 살펴보았다. 이를 위해 기후변화, 교란, 산림 생태계 간의 상호작용이 어떤 양상으로 나타나고 있는지를 확인하였으며, 산림 생태계에 영향을 주는 주된 교란인 가뭄, 산불, 폭풍은 모두 기후변화로 인한 기상 현상의 변동성 심화로 인해 증가하는 양상을 보였다. 또한 세 현상 모두 모두 그 증가에 따라 산림 내에서의 수목 고사가 증가하고 전체 생산량이 감소하는 결과를 가져왔으며, 이에 따라 산림의 쇠퇴가 나타나기도 하였다. 산림 생태계는 이러한 극한 현상에 대응하여 대체로 개별 수목은 자신의 생장을 둔화시키면서 그 에너지를 생존 활동에 집중하였고, 생태계 전체 스케일에서는 외부 압력에 대한 저항력이 높은 종을 중심으로 그 구조를 바꾸는 변화 양상을 보였다. 위와 같이 산림에 영향을 미치는 극한 현상의 증가는 산림 생태계에 교란으로 작용하여 파괴적인 변화를 가져왔으며, 기후변화가 갈수록 심화되면서 그 발생 빈도와 강도가 증가하여 현재까지보다 미래에 산림 생태계에 큰 영향을 끼칠 것으로 볼 수 있었다. 그뿐만 아니라 극한 현상의 발생으로 인해 수목 고사나 부분적인 산림 파괴가 일어나게 되면 그로 인해 산림이 극한 현상에 더 영향받기 쉬운 구조로 변하게 되어 이후 파괴되는 면적이 다시 증가하는 양의 되먹임으로 이어질 수도 있었다. 그러므로 산림 생태계의 회복탄력성을 유지하고 그로부터 비롯되는 생태계 서비스를 지속 가능하게 만들기 위해 해당 생태계에 지속적으로 영향을 주는 기후변화와 그로부터 촉발된 극한 현상의 영향을 제대로 파악하고 그에 대비할 필요가 있다고 할 수 있다. Recent climate change causes increases in the fluctuation of weather events which now make changes in the related ecosystems’ process. Specifically, such increased fluctuation gives rise to more extreme weather/climatic events in those ecosystems. Since the extreme events can dramatically change the landscape of ecosystems in a relatively short period, it is important to apprehend the occurrence and effect of the extreme events and consider its meaning. In this study, forest ecosystem is the target ecosystem to be researched about its vulnerability and the influences it gets from the extreme events. Wildfire, drought, storm were the main extreme events to be dealt with this study, and aspect of occurrence and the response of the ecosystem was studied. Those kind of extreme events were in rise in forest ecosystem and following influences had also become serious in many aspects. The increase of the extreme events in forest ecosystems make destructive changes, and it can be more serious as the climate change proceeds. Such changes can form positive feedback in the forest ecosystem which make the ecosystem more vulnerable to future events. Therefore, to maintain the resilience of the forest ecosystem and to make its ecosystem service sustainable, we need to properly understand the influence of ongoing climate change and following extreme events.

Analysis of extreme cases of climate change impact on watershed hydrology and flow duration in Geum river basin using SWAT and STARDEX

Kim Yong Won,Lee Ji Wan,Kim Seong Joon 한국수자원학회 2018 한국수자원학회논문집 Vol.51 No.10

본 연구의 목적은 금강유역(9,645.5 km2)을 대상으로 극한 기후변화 사상에 따른 수문 및 유황의 변동을 평가하는 것이다. 본 연구에서는 객관적인 극한 기후변화 사상을 평가하기 위해 강우관련 극한지수(STARDEX)를 적용하고, GCM 10개의 RCP 8.5 기후변화 시나리오에 대해 4개의 평 가기간별(Historical: 1975~2005, 2020s: 2011~2040, 2050s: 2041~2070, 2080s: 2071~2100)로 분석하였다. 분석 결과 5개의 습윤 (CESM1-BGC, HadGEM2-ES), 중간(MPI-ESM-MR) 건조(INM-CM4, FGOALS-s2) 극한 기후변화 사상 시나리오를 선정하여 SWAT 모형에 적용하였다. 2080s 기간에서 중간시나리오 대비 2080s의 증발산은 -3.2~+3.1 mm로 변화하였고, 2080s의 총 유출량은 +5.5~+128.4 m3/s 변화하였다. 건조한 시나리오의 경우 2020s 중간시나리오대비 큰 변화를 보였다. 건조한 시나리오에서의 2020s의 증발산량은 -16.8~-13.3 mm 의 변화를 보였고, 총 유출량은 -264.0~132.3 m3/s의 변화를 보였다. 유황 변동의 경우, 2080s 기간의 습윤한 시나리오에서 CFR은 +4.2~+10.5, 2020s 기간의 건조한 시나리오에서는 +1.7~2.6으로 변화 하였다. 극한 기후변화 시나리오를 적용한 금강유역의 수문인자의 변화에 따라 유황분 석을 실시한 결과, INM-CM4는 극한 건조상태를 나타내기에 적절한 시나리오로 나타났고 FGOALS-s2는 유황변동이 큰 가뭄 상태 분석에 적절한 시나리오로 나타났다. HadGEM2-ES는 유황변동이 작게 나타났기 때문에 최대유량 분석 시 활용 가능한 시나리오로 평가되었고, CESM1-BGC 의 경우 유황변동이 큰 것으로 나타나 극한 홍수 분석 시 적용할 수 있는 시나리오로 평가되었다. The purpose of this study is to evaluate the climate change impact on watershed hydrology and flow duration in Geum River basin (9,645.5 km2) especially by extreme scenarios. The rainfall related extreme index, STARDEX (STAtistical and Regional dynamical Downscaling of EXtremes) was adopted to select the future extreme scenario from the 10 GCMs with RCP 8.5 scenarios by four projection periods (Historical: 1975~2005, 2020s: 2011~2040, 2050s: 2041~2070, 2080s: 2071~2100). As a result, the 5 scenarios of wet (CESM1-BGC and HadGEM2-ES), normal (MPI-ESM-MR), and dry (INM-CM4 and FGOALS-s2) were selected and applied to SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model. The wet scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2080s period. The 2080s evapotranspiration (ET) of wet scenarios varied from -3.2 to +3.1 mm, the 2080s total runoff (TR) varied from +5.5 to +128.4 mm. The dry scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2020s period. The 2020s ET for dry scenarios varied from -16.8 to -13.3 mm and the TR varied from -264.0 to -132.3 mm respectively. For the flow duration change, the CFR (coefficient of flow regime, Q10/Q355) was altered from +4.2 to +10.5 for 2080s wet scenarios and from +1.7 to +2.6 for 2020s dry scenarios. As a result of the flow duration analysis according to the change of the hydrological factors of the Geum River basin applying the extreme climate change scenario, INM-CM4 showed suitable scenario to show extreme dry condition and FGOALS-s2 showed suitable scenario for the analysis of the drought condition with large flow duration variability. HadGEM2-ES was evaluated as a scenario that can be used for maximum flow analysis because the flow duration variability was small and CESM1-BGC was evaluated as a scenario that can be applied to the case of extreme flood analysis with large flow duration variability.