• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.23-23
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• 2015

가뭄은 홍수와 더불어 매우 심각한 자연재해이며, 그 특성상 광역적이고 장기간 발생함에 따라 구체적인 발생시점, 규모, 범위 등을 규명하기가 어렵다. 그동안 가뭄관리 기관에서는 가뭄의 특성을 규명하고자 가뭄 지수를 활용하여 발생시점, 발생빈도, 피해규모, 범위 등을 정량적으로 분석해 왔다. 그러나 가뭄특성은 가뭄 지수의 해석방법 및 판단기준에 따라 다르게 나타나는 문제가 있다. 또한, 대부분 가뭄지수가 단일 기상(강수, 기온 등) 및 수문(유출량, 토양수분량, 증발산량 등)정보 기반으로 산정됨에 따라 대상지역의 가뭄특성을 적절히 고려하지 못하고 있다. 따라서 지역적 가뭄특성을 명확히 나타내기 위해서는 단일변수 기반의 가뭄지수의 활용보다는 두 개 이상의 변수가 고려된 가뭄지수를 활용하는 방안이 필요하다. 본 연구에서는 강수량 및 토양수분량 기반의 이변량 결합가뭄지수(Bivariate Joint Drought Index, BJDI)를 산정하고 기존 단일변수(강수량, 토양수분량)에 의한 가뭄지수와 함께 지역별 가뭄특성을 분석하였다. 이를 위해 강수량은 1977~2012년 동안의 기상청 관할 59개 기상관측소 자료, 토양수분량은 지표수문해석모형으로 부터 산정한 결과를 이용하였다. 59개 지점에 대한 SPI (Standardized Precipitation Index), SSI(Standardized Precipitation Index) 및 BJDI를 산정하였다. 또한, 지점별, 가뭄지수별 빈도해석을 통해 재현기간을 산정하고 과거 가뭄피해사례를 바탕으로 가뭄특성을 정량적으로 비교 및 분석하였다. 그 결과, 재현기간은 동일한 심도일지라도 SPI, SSI, BJDI 순으로 BJDI가 가장 낮게 나타났으며, 지역별로는 중부지역이 높고, 남부지역에서는 낮게 산정되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1117-1123
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• 2014

물은 인류와 동식물의 필요조건으로, 물 부족 상태 즉 가뭄은 전 세계적으로 가장 두려워하는 재해 중 하나이다. 본 연구는 지역적인 특성을 고려하여 가뭄을 판단하고 대응하기 위해 목표재현기간을 설정하고 한반도 전역을 대상으로 시 군 구 단위의 지역별 목표 표준강수지수를 산정하였다. 먼저 한반도에 위치한 30년 이상의 자료기간을 보유한 88개 기상관측소의 강우자료에서 월별강우자료를 추출하고 SPI (3)가뭄지수를 산정하였다. 산정된 SPI (3)에서 연도별 최저치를 추출하여 매개변수적 빈도해석과 경계핵밀도 함수를 이용한 비매개변수적 빈도해석을 실시하였다. 또한, 목표재현기간을 30년으로 설정하고 비매개변수적 빈도해석 결과에 티센비 적용하여 시 군 구 단위로 목표 표준강수지수를 산정하였다. 분석결과 가뭄의 심도와 빈도가 지역별로 크게 다르게 나타남을 확인 할 수 있었으며, 이는 한반도 가뭄의 판단과 대응을 위한 기초자료로 국가적인 수자원계획과 방재대책에 기여하고자 한다.

• 한국습지학회지
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• 제23권1호
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• pp.14-26
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• 2021

최근 기후변화에 기인한 기상변동성 증가에 따라 지역에 적합한 가뭄 감시 및 전망에 대한 필요성이 높아지고 있다. 특히, 경상북도 김천시의 경우 기후변화로 인해 가뭄 발생빈도 및 심도가 증가하고 있어 상습적인 가뭄피해를 겪고 있다. 이러한 이유로 용수구역 기반의 소구역에 대해 가뭄 특성을 분석하고 기후변화를 고려한 기준갈수량 산정이 필요하다. 본 연구에서는 김천시의 급수체계 및 지역 특성이 반영된 8개 지구에 대해 다양한 기후변화 시나리오에 따른 기상학적 가뭄 및 수문학적 가뭄 전망을 수행하였다. 또한, 유출량 및 갈수량을 활용하여 가까운 미래에 대한 갈수빈도해석을 수행하였다. 그 결과, 기상학적 가뭄은 S0(1974~2019) 기간에서 가뭄발생빈도, 지속기간 및 심도가 크게 나타났으며, 수문학적 가뭄은 RCP 4.5의 경우 대부분 S2(2041~2070) 기간에서, RCP 8.5의 경우 S3(2071~2099) 기간에서 위험한 것으로 나타났다. 또한 갈수빈도해석을 통해 미래 유출량은 증가하지만 가뭄의 강도 및 빈도가 더욱 증가한다는 것을 확인하였다. 본 연구방법 및 결과는 지방자치단체 가뭄 대책 및 수자원 시설물에 관한 기준 등에 활용될 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.231-238
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• 2017

용수공급시설의 설계 및 운영에 기준이 되는 이수안전도는 용수공급안전도의 평가를 위한 중요한 지표이지만, 이수안전도에 대한 일관된 지침이 없어 댐 설계 과정에서 저마다 사용된 자료기간과 평가 방법이 서로 상이한 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 다목적댐의 용수공급능력을 일관성 있게 평가하기 위해 가뭄의 심도와 지속기간을 동시에 고려할 수 있는 이변량 가뭄빈도해석을 수행하였다. 확률론적 개념을 바탕으로 가뭄사상을 평가하여 댐유역의 가뭄특성을 분석하였으며, 우리나라의 5개 다목적댐(소양강, 충주, 안동, 대청, 섬진강)을 대상으로 특정 가뭄상황에서의 용수공급능력을 평가하였다. 그 결과 여름과 가을에는 자체 유입량만으로 안정적인 용수공급이 가능하지만, 강수량이 적은 봄과 겨울에는 1년 빈도의 작은 가뭄에도 용수부족이 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.335-343
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• 2007

가뭄에 대한 대책을 수립하기 위해서는 가뭄의 심도 및 지속기간 등 가뭄특성을 산정하여 가뭄을 정량화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 표준강수지수(SPI)를 도입하여 가뭄특성을 정량적으로 산정하였다. 가뭄은 일정기간 지속되는 특성을 지니고 있기 때문에 일정 관측기간동안 제한된 가뭄사상을 가지게 된다. 본 연구에서는 조선시대에 기록된 측우기 자료(1770년 ${\sim}$ 1907년)를 이용하여 관측자료를 확장하였고, 이를 이용하여 보다 많은 가뭄특성자료를 획득하여 가뭄빈도해석을 실시하였다. 측우기 자료와 관측자료를 이용하여 산정된 SPI로부터 절단수준법 개념을 이용하여 SPI의 -1이하를 가뭄으로 정의하고, 가뭄 심도 및 가뭄 지속기간을 구하였다. 가뭄의 심도와 지속기간은 가뭄을 특성화하는데 있어서 중요한 인자로서 최근 이 두 특성을 함께 고려하는 빈도해석법들이 제안되고 있다. 기존의 단일변수 빈도해석을 가뭄에 적용하였을 경우, 가뭄의 심도와 지속기간을 이용하여 구한 각각의 재현특성이 상이하게 나타나는 경우가 있는데, 이는 하나의 가뭄사상의 재현특성을 표현하는데 적절하지가 않다. 본 연구에서는 이변수 감마분포를 이용하여 가뭄심도와 지속기간의 결합확률밀도함수를 추정하고, 이를 통하여 가뭄의 이변수 재현 기간을 산정하여 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.345-345
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• 2021

기상청에 따르면 2018년 강수량은 평년보다 높으나 시기 및 지역에 따른 편차로 인해 강수 부족 지역이 발생하였고 7월 중순부터 8월말까지 최저 강수로 인한 국지적 가뭄이 발생하였다. 특히 전국적으로 영농기 시점(3~5월) 및 영농기 종점(10월)에 평년보다 많은 비가 왔으나 7~8월말 평년보다 적은 강수로 인한 여름철 농업가뭄이 발생하였다. '73년 이후 두 번째로 짧은 장마기간을 기록하였고 장마기간 강수량은 평년대비 72% 수준으로 일부 지역 저수지 저수율은 지속적인 심각단계를 초래했다. 2018년 강우기준 가뭄빈도 분석을 위해 '18년 1월~8월까지 누적 강수량을 기준으로 분석, 7월 중순에서 8월 중순까지 극심한 강수 부족이었으나 1월~8월까지 누적 강수량은 평년 수준을 나타내었다. 강우기준 가뭄빈도 분석 결과 10년 이상 가뭄빈도 해당 지역은 전남 강흥군과 강진군으로 분석되었다. '18년 7월 강수량을 기준으로 분석결과 전국 대부분 지역이 극심한 강우 부족에 따른 가뭄이 발생한 것으로 200년 이상 가뭄빈도 해당 지역은 107개 시군으로 분석되었다. 저수율기준 가뭄 빈도 분석을 위해 '18년 8월 저수지 저수율 기준 가뭄빈도 분석결과 벼작물 생육기간 중 필요수량 높은 시기에 용수 부족으로 200년 이상 가뭄빈도 해당 지역은 45개 시군으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권3호
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• pp.217-225
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• 2016

가뭄은 지속기간과 심도의 두 가지 변량으로 특징지어지는 수문사상이므로 가뭄 지속기간과 심도를 동시에 고려하는 이변량 가뭄빈도해석이 요구된다. 그러나 이변량 결합 확률분포는 3차원의 분포형태를 나타내어 실무에서 분석과 활용이 불편하다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 코플라 함수를 활용하여 이변량 결합 확률분포함수를 추정한 후, 지속기간별 조건부 확률분포함수를 산정하였고, 비초과확률에 따른 임계심도를 결정하였다. 과거 극심했던 가뭄사상들을 바탕으로 95% 비초과확률에 해당하는 임계심도를 갖는 극한 가뭄사상에 대하여 수문학적 위험도를 산정하였다. 10개월 지속기간을 가지는 가뭄사상의 경우, 가뭄위험도가 가장 높은 지역은 광주, 인제, 울진으로 전국 평균에 비해 1.3-2.0배 높은 가뭄발생확률을 나타내었다. 또한, 남부지역이 중부와 북부지역보다 더 높은 가뭄 취약성을 갖는다는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권9호
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• pp.745-754
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• 2006

본 연구에서는 구형펄스모형을 이용한 가뭄심도-지속기간-생기빈도 해석 방법을 적용하여 전국 59개 지점에 대한 분석을 수행하고, 이를 통해 남한전체 가뭄심도의 공간분포를 특성화하였다. 먼저 일정재현기간에 대해 가뭄심도는 대체적으로 남부지방에서 크게 나타남을 확인할 수 있었다. 구형펄스의 중첩을 고려하는 경우와 고려하지 않는 경우 모두에 대해 이러한 경향은 일관되게 나타났으며 지속기간이 증가하더라도 남부지방의 가뭄 심도는 타 지역에 비해 여전히 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 관측된 가뭄의 발생횟수 및 최대심도와 비교되었는데, 이를 통해 본 연구에서의 해석결과가 어느 정도의 신뢰도를 가짐을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.8-8
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• 2018

전통적인 빈도해석은 정상성 가정을 기초로 단일 확률분포를 강우 및 홍수량 자료에 적용하는 과정을 통해 확률수문량을 추정하는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나 전지구적인 기상학적 변동성 및 기후변화로 기인하는 극치수문량의 발생 빈도 및 양적 크기의 변화는 확률통계학적 관점에서 서로 다른 분포특성을 가지게 된다. 대표적인 기상변동성인 엘니뇨가 발생하는 경우 지역에 따라 홍수 및 가뭄이 발생 발생하게 되며, 이러한 극치수문량은 일반적으로 나타나는 홍수 및 가뭄의 분포특성과는 상이한 경우가 많다. 즉, 2개 이상의 확률분포 특성이 혼재된 혼합분포의 특성을 가지는 경우가 나타내게 되며 이를 고려한 빈도해석 기법의 개발 및 적용이 필요하다. 혼합분포를 활용한 빈도해석에서 가장 중요한 사항 중에 하나는 개별 분포에 적용되는 가중치를 추정하는 것으로서 통계학적 관점에서 자료의 특성에 근거하여 내재되어 있는 은닉상태(latent process)를 추정하는 과정과 유사하다. 이와 더불어 앞서 언급된 기상학적 변동성을 빈도해석에 반영하기 위한 비정상성 해석기법의 개발 및 적용도 필요하다. 본 연구에서는 혼합분포를 활용한 비정상성빈도해석모형을 개발하는데 목적이 있으며 개별매개변수의 동적거동 뿐만 아니라 가중치에 대한 시간적인 종속성도 고려할 수 있는 모형으로 동적모형으로 다양한 실험적 해석이 가능하다. 본 연구에서는 개발된 모형을 기반으로 엘니뇨와 같은 기상변동성에 따른 강우 및 홍수빈도해석 측면에서 은닉상태에 변화, 이로 인한 확률분포의 특성 및 설계수문량의 동적변동성을 평가하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권11호
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• pp.745-758
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• 2017

Copula 함수 기반의 모형들은 가뭄빈도해석 및 수문시계열분석 등 수문학적 모델링을 위해 다각적으로 활용되고 있다. 그러나 기존 연구에서는 Copula 함수 및 주변확률분포 매개변수에 대한 불확실성을 정량적으로 평가할 수 있는 모형의 개발 사례는 국내외적으로 미진한 실정이다. 이러한 점에서 본 연구에서는 기존 Copula 모형에 Bayesian 기법을 도입하여 매개변수의 불확실성을 평가할 수 있는 이변량 가뭄빈도해석 기법을 개발하였다. 본 연구에서는 우선적으로 모의자료를 대상으로 모형의 적합성을 평가하였으며, 모형 적용결과 가정한 매개변수를 정확하게 재추정하는 것을 확인할 수 있다. 최종적으로 기 개발된 Bayesian Copula 함수 기반의 이변량 가뭄빈도해석 모형을 한강유역에 적용하여 최근 2013~2015년에 가뭄 사상을 평가하였다. 서울, 경기 및 강원 지역에서 특히 가뭄이 심한 것으로 나타났으며, 대부분의 지역에서 결합재현기간이 100년을 상회하는 것으로 평가되었다. 본 연구를 통해 제안된 모형의 검증과정과 도출된 결과를 기준으로 판단해보면 가뭄자료의 분포특성 및 자료간의 상관성을 효과적으로 재현하는데 유리할 뿐만 아니라 매개변수의 불확실성을 평가할 수 있는 장점을 확인할 수 있었다.