• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.133-133
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• 2020

갈수량이란 1년 중 355일은 유지되는 유량을 말하며 물 공급 계획 및 관리, 저수지 설계, 관개용수의 수량과 수질 관리, 생태계 보존 등에 있어서 갈수량의 크기와 빈도를 파악하는 것은 매우 중요한 과정이다. 갈수량 산정을 위해서는 오랜 기간의 관측 일유량 자료가 필요하지만 우리나라의 경우 관측 유량 자료의 결측자료가 많아 갈수량 산정에 필요한 장기간의 자료가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 전국 40개 중권역 유역을 대상으로 갈수 빈도별 갈수량 산정 회귀식 개발을 수행하였다. 갈수량 산정에 적용할 수 있는 18개의 유역인자와 4개의 수문 인자를 상관분석을 통해 다중공선성을 고려하였으며 상관분석 결과를 토대로 미계측 유역에 적용 가능한 인자를 선정하였다. 갈수 빈도 분석과 단계적 회귀분석을 통하여 미계측 유역에 적용할 수 있는 갈수 빈도별 갈수량 산정 회귀식을 개발하였다. 또한 계측 유역을 미계측 유역으로 가정하여 개발된 갈수량 산정 회귀식을 이용하여 갈수량을 산정하고 분석 결과와 실제 갈수량을 비교하여 개발된 회귀식의 적정성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1287-1291
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• 2009

최근 극심한 가뭄은 전년도 홍수기 이후 강수량이 예년 평균 강수량대비 약 60%정도이고 댐유입량은 예년 평균 유입량대비 약 30%로써 매우 극심한 가뭄을 겪고 있다. 따라서 강원도 태백지역을 비롯하여 전라 및 경상남도지역에 제한급수 등이 이루어지고 있는 실정이다. 또한 기상청 전망에서도 금년 홍수기전까지 가뭄이 지속될 것이라는 보도가 나오고 있어 향후에도 매우 어려운 상황이 지속될 것으로 예상된다. 따라서 이러한 악조건하에서 우리가 대체할 수 있는 방법중의 하나로서는 가용한 수자원량과 향후 예상되는 유입량에 대한 정량적 판단을 통해 수자원의 효율적인 관리일 것이다. 이에 본 연구에서는 이수기 저수지의 효율적 운영을 위해서 기존에 이용되고 있는 저수지에서의 빈도유입량 산정방법을 개선하여 보다 적정한 운영이 이루어질 수 있도록 하고자 한다. 현재 수자원공사에서는 이수기 유입량 빈도분석을 위해 연속된 수문량이 가지고 있는 주기특성을 반영한 수문량 누가방식(누가차분법)을 채택하여 실무에서 이용하고 있다. 그러나 해당방법은 누가기간에서 산정된 빈도값의 차분량 계산시 부분적으로 음(-)의 값이 산출되고 갈수빈도가 증가함에도 수문량이 증가하는 이상 현상이 발생할 뿐만아니라 빈도분석 초기에는 극한 가뭄이 오고 분석기 말에는 평년수준의 유입량이 유입되는 것으로 분석되어 효율적인 저수지 운영이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상기 문제들을 해결할 수 있는 새로운 갈수빈도유입량의 분해방법을 제시하고 이에 대한 검증을 위해 금번 가뭄 패턴과 비교 분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.356-356
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• 2017

최근 국토교통부 홍수통제소에서는 가뭄대응을 위해 1, 3개월 갈수예보를 시범적으로 운영하고 있다. 국가재난 위기경보단계(관심, 주의, 경계, 심각)에 따라 분류된 기준유량과 예측유량의 비교를 통해 갈수상황을 판단하며, 그 중 기준유량은 일본의 정상유량 산정 기법에 의해 계산된다. 그러나 우기 건기에 따라 상이한 유입량 및 물 사용량이 정상유량 산정에 고려되지 않았고, 각 위기단계별 물 부족상황이 재현되지 못하였다. 또한, 하천유량 부족은 가뭄과 관계가 밀접함에도 불구하고, 가뭄상황과의 연계분석이 이뤄지지 않았다. 본 연구에서는 갈수빈도와 정상유량산정 모델을 이용하여 기준유량을 재설정하고 가뭄상황을 분석하였다. 대상유역은 영산강유역으로 선정하였고, 보고된 하천수사용허가량, 댐 용수 공급량 및 10년 이상 장기간 관측된 관측소별 일 유량자료를 활용하였다. 일 관측유량을 7일 이동평균으로 변환한 후, 유황분석을 통해 $Q_{90}$을 산정하였으며, 빈도별 $Q_{90}$을 계산하였다. 정상유량 산정 모델에서 입력 자료(자연유량, 댐 공급량 및 하천수 허가량)에 가중치를 두어 양을 조절하고 각 빈도에 맞는 관개기 및 비관개기 기준유량을 산정 하였다. 가뭄지수로는 국내 활용성이 높은 Standardized Precipitaion Index (SPI) 및 Standardized Runoff Index (SRI)를 선정하였고, 이를 지속기간 1, 3, 6, 12개월에 따라 일별로 계산하였다. 7일 평균 관측유량이 기준유량 이하일 때, 이시점을 전 후로 가뭄지수의 시공간적 특성과 가뭄의 지속기간 및 심도를 분석하여 가뭄상황을 제시하였다. 본 연구의 결과는 갈수예보 시 하천유량 부족에 따른 물수지 및 가뭄상황에 대한 직관적인 판단과 갈수기 효율적인 하천수 조정 협의에 기여할 것으로 본다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.4
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• pp.1125-1138
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• 2014

In this study, we applied an advanced non-parametric low-flow frequency analysis using boundary kernel by Representative Concentration Pathways (RCPs) climate change scenarios through Arc-SWAT long-term runoff model simulation at the Gwangdong storage reservoir located in Taeback, Gangwondo. The results show that drought frequency under RCPs was expected to increase due to reduced runoff during the near future, and the variation of low-flow time series was appeared greatly under RCP8.5 scenario, respectively. The result from drought frequency of Median flow in the near future (2030s) compared historic period, the case of 30-year low-flow frequency was increased (the RCP4.5 shows +22.4% and the RCP8.5 shows +40.4%), but in the distant future (2080s) expected increase of drought frequency due to the reduction of low-flow (under RCP4.5: -4.7% and RCP8.5: -52.9%), respectively. In case of Quantile 25% flow time series data also expected that the severe drought frequency will be increased in the distant future by reducing low-flow (the RCP4.5 shows -20.8% to -60.0% and the RCP8.5 shows -30.4% to -96.0%). This non-parametric low-flow frequency analysis results according to the RCPs scenarios have expected to consider to take advantage of as a basis data for water resources management and countermeasures of climate change in the mid-watershed over the Korean Peninsula.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.415-415
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• 2018

갈수관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 하천유량을 예측할 수 있는 방안을 마련하는 것이 중요하다. 하천유량 예측을 위해서는 강수량에 대한 예측 값을 활용하는 방안이 가장 적합하다고 할 수 있으나 강수량 예측에 대한 불확실성은 하천유량 예측의 정확도 확보에 있어 한계로 작용하고 있다. 강수량 예측에 대한 불확실성 극복을 위해서는 다양한 강수 시나리오를 설정하여 활용하는 방안을 검토할 수 있으며, 유량 예측을 하고자 하는 유역에 대해 과거 발생했던 강수량이 반복된다는 가정 하에 유량 예측을 제한적으로 수행하고 있는 상황이다. 이와 함께 강수 시나리오의 다양성 확보 차원에서 하천유량을 예측하고자 하는 유역에 대해 가뭄빈도 강수량을 사전에 산정한 후 유량 예측 과정에 활용하는 방안도 고려해볼 수 있는 방안이다. 이에 본 연구에서는 2016년 수립된 수자원장기종합계획(국토교통부, 2016)에서 제시된 중 권역별 일 강수량 자료를 이용하여 중권역별로 월 강수량을 산정한 후 월별 가뭄빈도분석을 수행하였다. 1966~2015년까지의 기간에 대한 월 강수량 자료를 이용하여 월별로 가뭄빈도분석을 수행하였으며, 빈도분석 방법으로는 확률가중모멘트법을 이용하여 적정 분포형 결정 및 갈수빈도별 강수량을 산정하여 제시하였다. 이때 빈도 강수량의 재현기간은 총 7가지 빈도(2년, 5년, 10년, 20년, 50년, 80년, 100년)를 고려하였다. 산정된 빈도 강수량을 이용하여 월 유출모형에 적용함으로써 월 유출 전망 자료 생산이 가능하며, 금강수계의 용담댐유역에 시범 적용하여 그 결과를 검토하였다. 검토 결과, 중권역별로 산정된 월별 가뭄빈도 강수량을 활용한 하천유량 예측 방법은 갈수예보에 있어 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.14-14
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• 2020

일반적으로 수문빈도해석은 치수계획 수립에 이용되는 설계강수량, 계획홍수량 등을 산정하기 위해 연최대치계열 또는 연초과치계열 자료를 이용한 극치빈도해석을 수행하고, 확률분포의 우측꼬리(right tail) 부분을 이용하여 확장된 재현기간에 해당하는 확률수문량을 추정한다. 하지만 가뭄 관련 분석에서는 확률분포의 좌측꼬리(left tail) 부분은 이용해 확장된 재현기간별 확률수문량을 추정해야할 경우가 발생한다. 또한 물관리 실무에서 장 단기 운영계획 수립을 위해 이용하는 갈수빈도 유입량 산정 등에서도 평년보다 작은 수문량에 대한 빈도해석이 필요한 경우가 있다. 국가 가뭄정보분석센터에서는 기존에 K-water연구원에서 개발한 빈도해석 프로그램인 K-FAT의 분석모듈을 이용해 극소치계열 또는 갈수빈도 유입량 분석에 특화된 가뭄빈도해석 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 GEV, Gumbel, Weibull 등 14개의 확률분포형을 포함하며, 모멘트법, 최우도법 및 L-모멘트법을 사용하여 매개변수를 추정한다. 적합도 검정의 경우 χ², K-S, CVM, PPCC 및 수정 Anderson-Darling test를 이용하여 다각적인 검정을 할 수 있도록 하였다. 분석을 위한 입력 자료의 경우 사용자가 전처리를 통해 준비한 연최소치계열 등 연도별 시계열자료를 이용할 수 있으며, 일단위 및 월단위의 강수량 또는 댐 유입량 자료를 이용해 사용자가 원하는 기간의 누적강수량, 평균 유입량으로 변환할 수 있는 자료변환 기능을 추가하여 실무 활용성을 높였다. 또한 최적 확률분포 선정을 위해 참고할 수 있도록 AIC(Akaike information criteria)와 BIC(Bayesian information criteria) 분석이 포함되어 있으며, Bootstrap 기법 등을 이용한 불확실성 산정을 통해 추정 값의 신뢰구간을 표시하도록 하였다. 개발된 프로그램은 베타버전 시험배포를 거쳐 가뭄정보포털을 통해 배포할 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.1027-1031
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• 2004

2001년에 발생한 가뭄 심도를 기왕의 주요 가뭄과 비교평가하기 위하여 전국을 95개 소유역으로 구분하고 월 강우량 계열로부터 작성된 갈수우량계열을 이용하여 지역빈도해석을 실시하였다. L-모멘트법을 사용하여 강우지속기간별, 재현기간별 갈수우량을 산정하고 지속기간별 확률갈수우량도를 작성하였다. 또한, 연평균강우량과 가뭄의 발생지역을 비교하여 강우량이 적은 지역과 가뭄이 자주 발생하는 지역의 연관성을 검토하였다. 강우지속기간-재현기간-갈수우량 관계를 고려하여 2001년 가뭄의 심도와 지역적 범위를 최근에 발생한 '95 가뭄과 비교 평가하였다. 본 연구를 통하여 2001년 가뭄의 특성과 용수공급을 위한 적정 방안을 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.178-178
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• 2021

최근 들어 기후변화로 인한 극심한 가뭄 피해가 한반도에 발생하고 있다. 가뭄 상황에 대비하여 댐을 안정적으로 운영하기 위해서는 갈수빈도 유입량에 대한 분석이 필수적이다. 갈수빈도해석의 경우, 홍수빈도해석과 유사하게 확률밀도함수의 극값에 대한 확률값을 산정하며, 확률 분포형의 역함수에 비초과확률을 대입하여 산정한다. 그러나 홍수와 달리 가뭄은 지속기간이 긴 특성 탓에 자기상관을 고려해야하며, 댐 및 저수지 등 대규모 시설물의 경우 일반적인 하천과 달리 저류효과로 인해 누적 유량에 대한 고려가 필요하다. 이에 K-water는 자체 제작한 누가차분법 및 Disaggregation 두 가지 방법을 채택하여 실무에서 사용해왔다. 그러나 누가차분법을 사용할 경우, 빈도유입량이 지나치게 크게 산정되는 문제가 있으며, Disaggregation 방법을 사용하는 경우, 특정 빈도 이상의 극한가뭄에서 유입량의 차이가 유의미하지 않아 산정된 빈도유입량과 최근 발생한 극심한 가뭄의 실측유입량간 큰 차이가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 자기상관을 고려한 선형회귀모형에 근거하여 빈도유입량을 배분하는 방법을 제안한다. 또한, 앞서 서술한 네 가지 빈도유입량 방법(월빈도분석, 누가차분법, K-water Disaggregation, 자기상관 선형회귀모형)에 대한 수식적 비교를 수행하며, 국내 댐 유역에 적용 및 평가를 통해 자료 특성에 따른 적절한 빈도유입량 산정방식에 대한 기준을 제안한다. 본 연구를 통해 가뭄특성을 고려한 합리적인 댐 유입량을 산정함으로써 보다 유연한 수자원시설물의 가뭄대응이 이루어질 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.829-833
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• 2006

갈수량(low flow)은 과거 자연상태 하천에서 갈수기에 흘렀던 유량으로서 자연과 사람이 공유할 수 있는 최소한의 유량이며, 이수측면에서 하천수의 공급능력을 평가하여 취수량을 설정하는 기준 유량이다. 일본과 국내에서는 지금까지 일유량의 유황곡선(flow duration curve)을 분석하여 평균갈수량, 기준갈수량 등을 결정하고 이를 갈수량의 지표로 이용하여 왔다. 그러나 미국과 영국 등에서는 7일 동안의 유량을 통계분석하여 만든 10년빈도 7일 최저유량$(7Q_{10})$을 갈수량 지표로 사용하고 있다. 본 연구에서는 위의 두 지표를 실험을 통해 비교하여 서로의 장단점을 우선 고찰하여 보았다. 갈수량 산정을 위해서는 과거의 관측 유량자료가 필요하나 국내에는 수위 관측시설이 한정되어 있을 뿐 아니라 홍수기에 비해 갈수기 자료가 턱없이 부족하여 갈수량 산정에 많은 어려움을 겪고 있다. 국내에서는 대부분 유역면적을 이용한 비유량법으로 계측유역으로부 터 미계측유역의 갈수량을 산정하고 있다. 본 연구에서는 미계측유역(ungauged basin)의 갈수량을 산정하기 위한 방법으로 지역회귀기법(regional regression method)을 국내에 적용하여 보았다. 이를 위해 9개 수위관측소 유역과 7개 댐 유역의 과거 유량자료를 이용하였으며, 교차검증(cross validation)을 통해 갈수량 산정결과의 정확도 검증을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.780-784
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• 2006

본 연구의 목적은 준분포형 장기유출 모형인 SWAT 모형을 활용하여 충주댐 상류유역에 대한 갈수빈도해석을 실시하고, 비유량을 산정하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 중분류 토지피복도, 정밀토양도, 수치표고모델 등의 GIS 데이터를 구축하였으며, $1986{\sim}2004$년에 해당하는 강수량, 상대습도, 일사량, 기온, 풍속 등의 기상자료를 수집하였다. 모의결과 전기간에 대해 ME는 0.71, $R^2$는 0.72로 나타났다. 또한 이 결과로부터 19개 소유역에 대한 지속기간별 갈수량 자료를 구축하여 2.33년, 10년에 대한 빈도해석을 수행하였으며 비유량을 산정하였다. 이러한 결과는 향후 하천유지유량 산정 등 수자원관리 분야에 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.