특징선택기법을 이용한 가뭄영향인자 분석 = Identifying the Critical Drought Impact Factor with Feature Selection Approaches

국문 초록 (Abstract)

일반적으로 가뭄은 다른 자연재해보다 광범위한 지역에 오랜 피해를 입힌다. 최근에는 10년 이상, 수십 년 동안 지속되며 전국 범위에 피해를 끼칠 수 있는 “메가가뭄”의 발생 가능성이 인지되고 있다. 하지만, 이러한 극한가뭄의 결과에 영향을 미치는 기상학적, 수문학적, 사회-경제적 영향요인에 대한 정량적 분석이 미비하였다. 본 연구는 총 9개의 기상학적(강수량, 평균기온, 평균풍속, 상대습도, 평균기압, 일조율), 수문학적(저수위, 댐방류량), 사회·경제적 인자(생활용수사용량)와 가뭄지수간의 상호관계를 정량화하여 가뭄영향인자를 도출하고 직·간접적 영향분석을 수행하였다. 통계학적 기법 기반 특징선택모형인 선형판별분석과 주성분분석을 사용하였으며, 가뭄의 심도는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 이용하였다. 연구 대상 지역으로 충청남도 보령시를 선정하였다. 특징선택기법별, 이용 가뭄지수 종류별 결과를 방사형 차트(Radar chart)를 이용하여 도시 및 비교하였다. 선형판별분석과 주성분분석을 각각 적용하여, 보령댐 저수위가 가뭄에 가장 큰 영향을 주는 인자임을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Drought generally affects a wider area for longer period of time than other natural disasters. Recently, so-called mega-droughts of very long durations and with more extensive impacts have been observed across the world. However, few efforts have been devoted to identifying the critical impact factors-such as climate, hydrological and socio-economic factors-for such extreme droughts. In this study, we identify the most critical factor and derive the direct/indirect relationship among nine influences including climatic, hydrological, and socio-economic factors using two feature selection methods. The two feature selection approaches we use are based on the statistical theories of principal component analysis and linear discriminant analysis. The standardized precipitation index (SPI) is used as a drought index. The study area is Boryeong city, South Korea. Drought impact analysis results obtained from the two feature selection approaches are compared and presented by polygon radar charts. The results showed that the low water level of the Boryeong dam is the most critical impact factor.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 2. 통계학적 기법 기반 특징선택 모형 3. 대상 지역 및 자료 구축 4. 가뭄의 영향인자 정량화 분석 결과 5. 결 론

참고문헌 (Reference)

• 1 유지영, "추계학적 강우발생모형과 Copula 함수를 이용한 가뭄위험분석" 한국수자원학회 46 (46): 425-437, 2013
• 2 남원호, "저수지 가뭄지수를 활용한 농업가뭄 위험도 평가" 한국농공학회 55 (55): 41-49, 2013
• 3 이동률, "저수지 가뭄감시를 위한 물공급능력지수의 개발" 한국수자원학회 39 (39): 199-214, 2006
• 4 박한나, "자연재해가 지역경제에 미치는 영향" 대한국토·도시계획학회 51 (51): 193-213, 2016
• 5 이재응, "유역 가뭄 예,경보 기법 개발" 대한토목학회 23 (23): 499-506, 2003
• 6 박종용, "우리나라 가뭄 위험도 평가: 자료기반 가뭄 위험도 지도 작성을 중심으로" 대한토목학회 32 (32): 203-211, 2012
• 7 유지영, "용수과부족지수(WEDI)를 이용한 사회경제학적 가뭄평가" 대한토목학회 31 (31): 253-264, 2011
• 8 류소라, "수정 표준강수지수의 제안 및 적용" 한국수자원학회 37 (37): 553-567, 2004
• 9 홍문현, "선행강우를 고려한 산사태 유발 강우기준(ID curve) 분석" 한국지반공학회 32 (32): 15-27, 2016
• 10 박종철, "미래 기후변화에 따른 제주도의 사면과 해발고도별 가뭄 예측" 한국환경과학회 23 (23): 649-660, 2014
• 11 이주헌, "다층 퍼셉트론 인공신경망 모형을 이용한 가뭄예측" 한국수자원학회 46 (46): 1249-1263, 2013
• 12 이윤, "기후변화와 사회경제요인 변화에 따른 4대강의 물부족 피해 추정" 한국환경정책·평가연구원 11 (11): 107-130, 2012
• 13 김남성, "기후변화를 고려한 한반도 극한가뭄에 따른 수문학적 위험도분석" 한국방재학회 15 (15): 45-52, 2015
• 14 이현재, "계층분석과정(AHP)에 의한 가뭄시 용수배분 우선순위 의사 결정" 한국수자원학회 35 (35): 703-714, 2002
• 15 이충성, "가중치산정을 통한 다목적댐 용수의 배분 방안" 한국수자원학회 37 (37): 663-674, 2004
• 16 강인주, "가뭄관리를 위한 수문학적 의사결정에 관한 연구 : 1. 마코프연쇄를 이용한 PDSI의 추계학적 거동분석" 한국수자원학회 35 (35): 583-595, 2002
• 17 "Water Resources Management Information System Website"
• 18 Boutsidis, C., "Unsupervised feature selection for principal components analysis" 61-69, 2008
• 19 McKee, T. B., "The relationship of drought frequency and duration to time scales" 179-184, 1993
• 20 Choi, J. W., "The economic impacts of water supply constraints during a drought using input-output analysis" 33 (33): 647-658, 2000
• 21 Kim, O., "Soil moisture index development for drought assessment" 464-468, 2006
• 22 권형중, "SWSI 가뭄지수를 보완한 준분포형 수문학적 가뭄평가 연구" 한국수자원학회 39 (39): 645-658, 2006
• 23 Chang, E., "Mapping of drought index using satellite imagery" 12 (12): 3-12, 2004
• 24 "Korea Meteorological Administration (KMA) Website"
• 25 Jin, B., "Establishment of HPLC fingerprint, cluster analysis and principle component analysis of citri reticulatae pericarpium viride" 10 (10): 69-73, 2019
• 26 Yun, H. C., "Development of assessment techniques for drought forecasting-warning information" 115-, 2018
• 27 Choi, J., "Comparison of drought characteristics using RAI and soil moisture" 237-, 2017
• 28 "Boryeong City Website"
• 29 Wang, Y., "An expanded change detection benchmark dataset" 393-400, 2014