• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.334-334
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• 2021

최근 기후변화에 따라 세계적으로 집중호우·태풍·가뭄 등과 같은 기상재해가 증가하고 있으며, 이 중에서도 주기적으로 발생하는 가뭄의 발생빈도 또한 증가하고 있다. 2014년과 2015년 금강수계에 발생한 가뭄과 2017년 낙동강수계에 발생한 가뭄은 갈수로 인한 피해를 야기한 바 있다. 금강수계의 경우 보령댐 저수량 부족으로 제한급수를 시행하였으며, 낙동강수계의 경우 형산강수계의 농업용저수지 고갈로 긴급용수를 공급하기도 하였다. 이에 대하여 낙동강홍수통제소는 2016년부터 수계 내의 갈수상황과 향후 예상되는 갈수전망을 지속적으로 모니터링하고 있다. 수계 전역을 대상으로 강수현황, 다목적댐·용수댐 및 농업용 저수지의 저수현황, 하천의 갈수현황, 향후 기상전망 및 방류계획, 향후 유출전망 등을 1개월 단위(매주) 및 3개월 단위(매월) 작성하며, 갈수예보 및 모니터링지점 선정, 예보적용성 검증 등을 수행하고 2020년부터 갈수예보를 정식으로 시행하고 있다. 본 연구에서는 낙동강수계의 효율적인 갈수예보의 시행과 확대를 위해서 현재 낙동강 본류로 한정되어 있는 갈수관리 지점을 확대하는 방안에 대하여 검토하였다. 기준갈수량이 상대적으로 적은 중권역, 상수도 보급률, 영농여건 물리농지 비율 및 유량관측 안정화 여부를 종합적으로 검토하였으며 확대 지점을 선정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.601-601
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• 2015

비홍수기 하천유량관리는 정해진 기준 이상으로 유량을 유지하는 데 목적을 두며 유량관리를 위한 기준유량으로는 하천유지유량이나 하천관리유량이 주로 사용되고 있다. 이들 기준유량과 함께 최근에는 하천 유량 변화를 효과적으로 파악하고 유량변화에 따른 갈수상황을 객관적으로 판단하기 위한 의사결정 도구로 갈수지표가 활용되고 있다. 본 연구에서는 낙동강 주요 홍수예보지점의 하나인 진동지점을 대상으로 유량자료를 수집하고 갈수지표를 이용한 유량평가를 실시하였다. 다양한 갈수지표 중 특정기간을 대상으로 일정시간 가장 낮은 유량을 갈수지표로 활용하는 기법과 동일기간 유량자료의 저유량백분위 기준을 적용하여 이를 갈수임계값으로 활용하는 기법을 적용하였다. 전자는 7Q10(Singh, 1974)이 대표적이며 이는 10년 중 가장 낮은 값을 갖는 7일의 유량이 갈수의 기준이 된다. 본 연구에서는 7Q10의 기간을 20년으로 확대한 7Q20을 적용하였다. 후자는 WMO(2008)에서 적용된 바 있으며 본 연구에서는 1~12월의 월별 저유량90분위(Q90)를 갈수임계값으로 선정하였다. 신뢰할 수 있는 장기유량자료의 활용을 위해 "장기 수문자료 검증 및 평가연구"(한강홍수통제소, 2011)를 통해 수정, 보완된 진동지점의 과거 20년간(1994~2013) 유량자료를 활용하였으며 갈수지표와 함께 유량관리를 위한 기준유량으로 활용되는 하천유지유량(2006년 고시)과 하천관리유량(2013년 기준)의 유량만족도를 비교하였다. 과거 가뭄발생 및 제한급수시기, 강수량 등과 비교했을 때 월별 갈수임계값(Q90)을 갈수지표로 활용한 경우가 갈수관리에 효과적이라 판단되었다. 해당 기법은 통계학적 유의성을 갖기 위해서 장기수문자료의 활용이 필요하나 유량의 시계열 변동특성 반영이 가능하므로 우리나라와 같이 갈수기와 홍수기의 구분이 명확하고 하상계수가 큰 지역에서는 장점을 갖는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.669-680
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• 2017

본 연구에서는 하천의 갈수관리를 위한 기준유량과 가뭄지수와의 일관성 분석을 수행하기 위해서, 국토교통부 홍수통제소에서 고시한 37개 갈수예보 관리지점 중 섬진강 수계의 구례2지점과 형산강 수계의 안강지점을 대상으로 하여 관측된 일별 유량 자료를 구축하였으며, 더불어 인근 기상관측소 남원지점과 포항지점의 강우량 자료를 활용하였다. 본 연구에서는 하천 유량자료를 기반으로 한 수문학적 가뭄상황을 재현해줄 수 있는 유량누가가뭄지수(SADI)를 개발하였다. SADI는 유량패턴의 변동시점(Change-Point) 분석을 통해 가뭄절단수준을 결정하였고, 또한 감소계수 추정을 위해 핵밀도함수를 이용하였다. 이처럼 계산된 SADI는 표준유출지수(SRI), 표준강수지수(SPI)와 비교되었으며, 이 중 SRI와 SPI는 30일, 90일, 180일, 270일 시간단위에 대한 가뭄지수를 모두 산정한 후, ROC 곡선 분석을 이용하여 갈수예보 기준유량과 일관성이 가장 높은 시간단위를 최종 결정하였다. 갈수예보 지점의 관심단계 예보기준유량을 기반으로 하여 다양한 가뭄지수와의 ROC 곡선 분석을 실시한 결과, 섬진강 수계의 구례2지점은 SADI_C3, SRI30, SADI_C1, SADI_C2, SPI90의 순으로 갈수예보의 정확도가 높은 것으로 나타났다. 또한, 형산강 수계의 안강지점은 SADI_C3, SADI_C1, SPI270, SRI30, SADI_C2의 순으로 갈수예보의 정확도가 높은 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2019

본 연구에서는 LSTM 모형을 이용하여 갈수예보를 위한 월 단위 전망모형개발의 대상지점으로 이수 및 치수의 측면에서 아주 중요한 한강대교 지점을 선정하였으며 유량예보를 위하여 한강수계 19개 기상관측소의 월평균강수량, 월평균기온 및 3개 댐(소양,횡성,충주)의 월방류량을 사용하여 한강대교의 월 유량을 예측하였다. 1996년부터 2016년까지의 자료는 모형의 학습, 2017년 자료는 모형의 검증에 활용하였으며 가장 최근 건설된 횡성댐 방류량의 경우 1996년~2000년의 자료가 없으므로 2001년~2005년의 자료를 반복하여 학습에 활용하였다. 모형의 예측결과는 신경망 학습 시 한강대교 월유량자료를 포함한 결과와 미포함 결과를 도출하였으며, 모의결과의 재현성 분석을 위하여 월별 예측값과 실측값의 비율을 산정하였으며 1월부터 12월까지 12개 값을 평균하여 평균예측률을 산정하고 이를 홍수기(6월~10월) 및 비홍수기(1월~5월, 11월~12월)를 구분하였다. 딥러닝 학습 시 월유량을 포함한 경우의 예측결과가 학습 시 월유량을 포함하지 않았을 경우보다 상대적으로 좋은 정확도를 보이는 것으로 분석되었다. 다만, 신경망을 실제 갈수예보에 활용하기 위해서는 예측 기상정보인 월강우량, 월평균기온, 댐방류량만을 활용하여야 하는데 학습 시월유량 미포함 결과는 예측률이 매우 낮았으며, 신경망의 학습횟수가 늘어날 경우 학습자료 과적합(over-fitting)되어 정확도가 보다 저하되는 것으로 나타났다. 그래서 기존의 현재시간 t까지의 입력자료로 학습 후 익월(t+1)의 월유량을 예측하는 (t $\rightarrow$ t+1) 방법에서 현재시점 (t-n ~ t)까지의 입력자료를 이용하여 당월(t)의 월유량을 산정하는 (t$\rightarrow$t) 방법으로 재학습 후 모형검증을 수행한 결과 전술한 익월(t+1) 유량을 예측한 결과보다 재현성이 훨씬 향상된 것으로 분석되며평균예측률이 0.99로 홍수기 및 비홍수기에서도 뛰어난 정확성을 보이고 있다.

• 물과 미래
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• 제53권10호
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• pp.93-96
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• 2020

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.614-614
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• 2015

하천수는 하천의 지표면에 흐르거나 하천 바닥에 스며들어 흐르는 물 또는 하천에 저장되어 있는 물을 말하며, 인구의 증가나 산업화로 인하여 물 사용이 증대되고 있는 실정이다. 이에 따라 국가에서는 하천법 제50조에 의거하여 생활 공업 농업 환경개선 발전 주운 등의 용도로 하천수를 사용하려는 자는 국토교통부장관(홍수통제소장)의 허가를 받아야 한다. 우리나라 수문특성상 우기에 집중되어 있는 물을 갈수기에 이용할 수 있도록 분배하고 관리하는 것이 어려운 실정이다. 하천법 제51조에 의하면 하천유지유량은 생활, 공업, 농업, 환경개선, 발전, 주운 등의 하천수 사용을 고려하여 하천의 정상적인 기능과 상태를 유지하기 위한 최소한의 유량을 말하며, 2006년 고시된 낙동강 수계의 하천유지유량은 대부분 국가하천을 기준지점으로 산정되었고, 산정방법은 평균갈수량 13개, 기준갈수량 2개, 하천생태계 2개 지점이다. 또한, 하천관리유량은 하천유지유량과 이수유량의 합으로 산정된다. 본 연구에서는 2013년도 말 기준으로 하천수 사용허가 현황을 정리하였으며, 용도별, 수계별, 행정구역별, 하천등급별로 하천수 사용허가 건수와 허가량을 분석하였다. 낙동강본류를 대상으로 하천시설물을 고려하여 하천관리유량을 산정하였으며, 하천유지유량의 적절성을 검토함으로써 향후 낙동강권역의 물관리방안을 모색하였다. 낙동강본류구간은 하천관리유량이 기준갈수량에 비하여 큰 형태로써 하천관리유량 확보를 위한 노력이 필요한 것으로 나타났으며, 향후 하천수 사용허가 시설물의 회귀율에 대한 실제적인 자료 수집과 함께 정확한 분석을 통한 하천의 회귀유량을 산정하고, 하폐수 방류시설을 고려하여 산정한 결과와 비교하여 보다 정확한 물수지 분석 체계를 확립하여야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.311-311
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• 2018

일반적으로 우리나라의 수자원은 그 대부분을 댐과 하천에서 공급받고 있으며, 그 중에서도 댐은 댐은 생활 및 공업용수 공급을 담당하는 주요한 공급자의 기능을 수행하고 있다. 그러나, 최근 기후변화에 따른 극한가뭄으로 인하여 용수공급에 차질을 빚는 경우가 빈발하고 있다. 이에 따라서, 본 연구에서는 적정 댐 운용과 효율적인 수자원의 활용을 위하여 댐 갈수상황을 고려한 댐 가뭄관리지수를 제안하고자 한다. 이를 위하여 기존에 기상학적 가뭄에 널리 사용되어진 표준강수지수(SPI)와 동일한 개념을 댐 물수지에 적용한 표준물수지지수(Standardzied Balanced Index; SBI)를 제안하였다. 또한, 기존에 사용되는 표준저수량지수(SSVI) 및 예년대비 저수량을 이용하여 댐 저수량에 대한 표준모형화 하고 이를 관리지수로 도출 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.492-492
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• 2017

강수량은 지상에 내린 물의 총량으로 홍수 및 갈수량 산정에 있어서 유출특성을 파악하는데 중요한 자료이다. 부정확한 자료 및 수문분석기법에 의한 수자원량의 추정은 수공구조물의 설계 시과소 또는 과다 설계로 문제를 가져올 수 있으며, 수리 수문분석시스템의 효율적인 운영에 많은 지장을 초래하게 될 수 있다. 특히 강수량자료를 기초로 하는 홍수예보 및 갈수예보 모형들은 그 입력치인 강수량자료의 정확도가 큰 비중을 차지하게 된다. 강수량은 면적 강수량을 대표할 수 있는 위치에서 관측되어야 점 강수량을 면적 강수량으로 환산하는데서 발생하는 오차를 최소화 할 수 있다. 최근 강수 특성은 과거에 비해 시공간적으로 매우 불규칙해졌으며, 특히 짧은 지속시간 동안에 많은 양의 강우가 집중되고 있다. 강수량조사망은 이와 같은 강수 특성 변화를 충분히 반영할 수 있어야 한다. 강수 특성을 반영하여 수문조사, 홍수예보, 강우레이더에 활용하기 위해서는 기존 강수량조사망에 대한 재평가가 선행되어야 하며, 재평가된 결과를 토대로 강수량조사망을 설계하여야 한다. 또한 강수량관측소는 그 자체에 여러가지 오차를 내재하는데, 이는 바람의 영향, 증발, 주변 환경 변화 등 다른 여러 가지 오차들이다. 이러한 오차의 발생을 최소화하기 위해서는 관측시설의 유지관리가 매우 중요하다. 강수량자료의 품질 문제를 최소화하여 강수량자료의 품질을 향상시키기 위해서는 기존 강수량관측소 및 운영현황에 대한 명확한 고찰이 선행되어야 하며, 기존의 강수량조사망에 어떠한 문제점 등이 내포되어 있는지에 대한 객관적인 평가를 통하여 수문조사, 홍수예보, 강우레이더 활용에 적합한 강수량조사망 구축이 필요하다. 본 연구에서는 영산강홍수통제소 관할 유역의 강수량관측소 67개소를 조사 평가하여 수문조사, 물관리, 강우레이더의 활용에 필요한 강수량조사망을 구축하였다. 이에 따라 신설 강수량관측소는 14개소가 필요한 것으로 나타났으며, 이 경우 평균 시강수량의 추정 불확실도가 0.2 이상인 영역은 19.3 %에서 10.6 %로 줄어들며, 연평균 강수량의 추정 불확실도가 0.2 이상인 영역은 9.0 %에서 4.7 %로 줄어드는 것으로 나타났다. 또한 강수량조사망 구축에 필요한 강수량관측소 설치, 위치선정, 배치 등에 관한 기준 및 유지관리에 필요한 사항을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.310-310
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• 2018

현재 지상에서의 강우관측은 여러기관에 의해 이루어 지고 있다. 국토교통부에서는 홍수 및 갈수예보, 가뭄대응, 하천 유량관리 등 다양한 국가 수자원 관리의 목적으로 강우관측을 포함한 수문조사를 시행중이고, 전국에 424개의 강수량 관측소를 설치하여 운영중이다. 강수량 데이터는 10분단위 자료를 실시간으로 수집하여 각 관할 홍수통제소로 전송되며, 전송된 자료는 최적의 품질을 확보하기 위해 다양한 방법으로 품질관리를 실시하고 있다. 강수량 자료는 다양한 원인에 의해 결측이 발생할 수 있는데, 강수총량은 알지만 결측에 의해 시간 배분 보정을 해야 하는 경우 주변 관측소의 관측자료나 강우레이더의 반사도 등을 활용할 수 있다. 본 연구에서는 국토교통부에서 운영중인 강우레이더를 통해 생산되는 다양한 반사도 자료를 활용하여 결측자료에 대한 시간보정을 수행하는 방법론을 제시하였다. 제안한 방법론의 검증을 위해 낙동강 하류 유역의 50개 강수량 관측소 자료를 이용하였다. 다양한 강우사상의 자료들을 이용하여 반사도를 활용한 강수보정과 실제 관측된 자료와의 일치성을 검토하였고, 제안된 방법론이 결측자료 품질관리를 위한 하나의 방안으로 활용될 수 있음을 확인하였다.