• 한국수자원학회논문집
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• 제38권8호
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• pp.595-604
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• 2005

관측자료의 보완이나 확충을 위한 강수량 모의발생은 수문분석에 있어서 중요한 과제라고 할 수 있다. 강수량을 모의하는 방법은 크게 기존의 매개변수적 방법과 비매개변수적 방법 두 가지로 나눌 수 있고, 강수량 모의의 시간간격에 따라 일강수량 자료의 모의 또는 시간강수량 자료의 모의 등으로 구분할 수 있다. 지금까지, Markov모형은 일강수량 모의발생에 많이 이용되어왔다. 이러한 대부분 Markov모형들은 동질성모형으로 상태벡터를 구축하는데 있어서 자료의 크기가 작으면 모형구축의 어려움이 따르고 같은 월에 대한 상태벡터의 동질성을 가정하는 등의 문제가 있다. 실제 강수발생의 과정은 비정상적(nonstationary)이므로 이를 보완하기 위해, 된 논문에서는 일강수량을 기존의 매개변수적인 방법이 아닌 단변량과 다변량에 대하여 비매개변수적인 방법으로 접근하여 모의하는 방법에 대하여 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2017

2015년 국토교통부(영산강홍수통제소)에서는 물 순환 과정의 규명에 이용되는 증발산량 자료의 제공을 목적으로 무안지역에 플럭스 타워를 설치하여 운영하고 있다. 무안 플럭스 타워는 에디공분산 방법을 이용하여 증발산량 자료를 관측하는 방식으로, 본 연구에서는 무안 관측소에서 생산된 자료의 정상성 검토를 위하여 2015년과 2016년 운영 결과를 비교 분석하였다. 무안관측소의 2015년도 연 증발산량은 615.8mm(연 강수량 대비 56.0%)로 나타났으며, 2016년도 연 증발산량은 721.5mm(연 강수량 대비 49.5%)로 나타났다. 연 증발산량은 전년대비 약 100mm 증가하는 양상을 보였으며, 강수량 대비 비율은 6.5% 감소하는 것으로 분석되었다. 2015년 대비 2016년 무강우일수는 6일 증가 하였으나, 실제 순복사에너지는 $18,320w/m^2$ 감소하는 것으로 나타났다. 실제 이 차이는 2개년 평균치의 약 2% 내외 수준으로 예년대비 순복사에너지는 거의 비슷한 것으로 분석되었다. 복합적 요인에 의해 정량적 크기가 결정되는 증발산량의 특성상 추가적인 분석이 필요하나, 2016년의 경우 전년대비 증가한 강우의 영향이 지배적이였던 것으로 검토되었다(2015강수량 : 1,099mm, 2016강수량 : 1,457mm). 월별 증발산량 비교 분석결과 정량적인 차이는 존재했으나 전년과 마찬가지로 1월부터 증발산량이 증가하여 8월에 최대 증발산량을 보인 후 감소하는 형태를 나타냈으며, 5월과 6월이 증발산량이 역전되는 양상도 동일하게 나타났다. 이는 남부지역 모내기 시기인 5월경 관개용수(Irrigation water) 공급에 따른 유입원의 증가와 함께 5월 대비 6월(장마철) 흐린날(Cloudy condition) 증가에 따른 상대적인 순복사에너지(5월: 약20만$w/m^2$, 6월: 약17만$w/m^2$)의 감소가 주 원인이였던 것으로 검토되었다. 이를 통해 볼 때 무안 증발산량 자료는 추가적인 경년변화 연구가 필요하겠으나, 국가통계자료로써 유의미한 자료로 판단되며, 향후 증발산량에 대한 지속적인 연구 및 관측망의 확대를 통해 국가 이수관련 정책수립에 유용한 자료로 이용 될 수 있을것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.322-322
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• 2020

토양수분량과 증발산량은 물의 순환과정에서 중요한 비중을 차지하고 있지만, 현재 우리나라에서는 토양수분량과 증발산량 관측소가 많이 설치되어 있지 않아 자료를 활용하는데 있어 어려움이 있으며, 유출특성 분석시에도 토양수분량과 증발산량 자료를 분석에 활용하지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 청미천 유역에 위치한 여주시(원부교) 수위관측소와 청미천 토양수분-증발산 관측소 자료를 활용하여 최근 3개년 유출특성에 대하여 분석하였다. 여주시(원부교) 수위관측소는 청미천 유역의 대표 지점으로 2010년 이후 매년 수위-유량관계곡선식이 개발 되었고 청미천에 위치한 토양수분-증발산 관측소는 2007년 관측이 개시되어 현재까지 자료가 확보되어 있다. 유출특성 분석시에는 상류에 위치한 장호원환경사업소의 방류량 자료를 확보하여 유출률을 산정하였다. 또한, 강수량 자료는 자료의 정확성을 높이기 위해 면적평균강수량 자료를 산정하여 분석 활용하였다. 2017년은 강수량 1,183.3mm에 유출고는 495.4mm이며 손실고는 692.9mm로 산정되었고, 2018년은 강수량 1,433.8mm에 유출고는 647.5mm이며 손실고는 786.3mm로 산정되었다. 2019년은 강수량 962.3mm에 유출고는 265.2mm에 손실고는 697.1mm로 산정되었고 토양수분량과 증발산량에서 연평균 관측값으로는 토양수분량 2017년 23.0%, 2018년 24.5%, 2019년 23.8%이며 증발산량은 2017년 591.5mm, 2018년 415.8mm, 2019년 500.6mm로 관측되었다. 결과적으로 본 연구에서는 해당지점에 대한 장기간 모니터링과 흐름 특성의 변화를 분석하고 토양수분량 및 증발산량을 활용하여 수위-유량관계곡선의 적절성 검토를 하였으며, 이에 따른 유출특성을 검토하여 수위-유량관계곡선식과 유출특성 자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.585-585
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• 2015

가능최대홍수량(PMF)이란 가능최대강수량(PMP)을 입력으로 한 강우-유출해석의 결과를 말한다. 즉, 대상유역의 가능최대강수량을 산정하여 시 공간분포를 고려한 가능최대호우를 결정한 후, 강우-유출관계를 이용하여 최대홍수량을 산정하는 것이다. 이러한 과정을 거쳐 산정된 가능최대홍수량은 실무에서 댐 설계를 위해 사용된다. 본 연구에서는 가능최대홍수량을 설계홍수량으로 채택하고 있는 국외의 강우-유출 해석 방법에 대해 조사하고, 국내의 경우와 비교하였다. 그 결과, 평균 개념의 Clark 단위도를 사용할 경우 홍수를 과소평가할 우려가 있으며, 큰 홍수사상을 모의하기 위해서는 최대 개념을 적용한 단위도의 도입이 필요하다고 판단하였다. 최대 개념을 적용한 기존의 연구들 또한 관측 기록년 이후에 기록된 수문량에 비해 월등히 큰 수문량이 발생할 때, 과거의 자료를 토대로 추정한 PMF의 신뢰성이 급격히 저감된다는 한계가 존재하므로, 국내 모든 유역에 적용할 수 있는 일관성 있는 단위도가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 특성 속도를 고려하여 빈도해석을 실시하였고, 이를 이용하여 최대 개념을 고려한 유역의 특성속도에 따른 Clark 단위도를 제시하였다. 아울러 단위도의 변화에 따른 가능최대홍수량의 변화를 검토하여, 단위도의 적용성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.38-38
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• 2020

SPI지수는 강수량이 감소하기 시작하면 필요한 물수요에 비해서 상대적으로 물부족을 유발하게 되고, 가뭄발생의 발단이 된다는 것에 착안하여 개발된 지수이다. 하지만 다른 가뭄지수와 마찬가지로 강수량 또는 유출량 시계열을 상대적인 표준정규분포로 산정하였기 때문에 인근 지역에 비해 상대적으로 강수량이 많은 지역도 실제로 발생하지 않은 가뭄이 발생한다고 분석이 된다. 이러한 현상을 완화시키기 위해 수정된 가뭄분석 기법이 요구된다. 이에 Jeung et. al(2019)은 이런 현상을 완화시키기 위해 SPI지수 계산과정에서 해당지점의 시계열을 대상으로 계산되는 Gamma 분포를 전국으로 확장 시켜 산정 후 표준정규분포에 적용하여 가뭄지수를 산정하였다. 또한 과거 제한급수가 발생했던 지역을 대상으로 극한가뭄과 가뭄지속기간을 이용하여 M-SPI지수의 효용성을 확인한 결과, 제한급수 실시년도와 SPI, M-SPI 결과와의 비교결과 과거 가뭄을 정확하게 모사하는 것을 확인하였다. 하지만 M-SPI는 전국을 하나의 지역으로 가정하여 산정하였고, 증발산량과, 고도 등 지형의 특성을 고려하지 않았기 때문에 일부의 가뭄사상을 재현하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기상학적 인자와, 지형학적 인자를 고려하여 지역화를 하고, 각 지역별로 대표 확률분포를 산정하여 가뭄지수를 산정하고자 한다. 또한 한국 기상청에서 제공하고 있는 국가 표준기후변화 시나리오를 수집하여 M-SPI에 적용하여 미래 극한 가뭄빈도의 변화를 전망하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.121-121
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• 2021

기후변화의 영향으로 국내의 강우량과 강우패턴의 변화가 나타나고 있다. 최근 30년 여름철 집중호우의 평균강수량은 1980년 694.5 mm에서 2000년대 768.7 mm로 평균강수량이 74.2 mm 증가하였다. 평균강수일수는 36일에서 40일로 약 4일 증가하였다. 집중호우의 증가로 국소적 홍수에 의한 재해규모가 증가하고 있는 실정이다. 토양침식은 물의 순환과정에서 있어 나타나는 하나의 현상으로 토양손실을 의미한다. 강우량과 지형 및 토양특성이 토양침식량을 결정하는 주요한 요인이다. 토양침식은 농경지 감소, 고탁수 하천유입, 하천 및 호소내 퇴적으로 인한 수생태환경 변화 등의 다양한 문제를 발생시키고 있다. 그동안 우리나라는 토양침식량을 예측하기 위해 연평균 토양침식예측모형을 적용하고 있으며, 최근에 강우강도를 고려한 토양침식모형에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 동일한 강우량을 Huff 방법을 이용하여 24시간 강수량 자료를 만들고 물리적기반 토양침식모형에 적용하여 나타나는 토양침식과 퇴적 공간분포에 대하여 분석하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.132-136
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• 2007

최근 지구온난화로 인한 이상기후의 영향으로 강우일수는 줄고 있으나 강수량은 예년과 비슷한 수준을 보이고 있다. 이로 인해 갈수기의 용수부족 현상은 더욱 심해지고. 장마철의 홍수피해와 게릴라성 집중호우로 인한 피해가 커지는 등 해가 갈수록 홍수 예경보의 중요성은 더욱 높아지고 있다. 그럼에도 불구하고 현재 홍수 예경보 체계는 몇 가지 문제를 가지고 있다. 기존 예경보 체계의 경우 한 번의 예측을 수행하기 위해 수반되는 전처리과정과 주계산과정을 거치는 동안 각 과정에서 발생한 오차들이 반복, 누적되어 최종 결과물(예측된 유출량) 속에 모두 포함된다. 또한 기존 체계에서는 유출모형을 적용하기 위해서 토양형. 피복상태 등에 관련된 매개변수들이 필요한데. 이러한 매개변수의 결정에 어려움이 있고. 불확실성을 갖고 있다. 본 연구에서는 불확실성을 적극적으로 인정하고 수학적으로 해석하려는 fuzzy 이론을 신경망 이론에 도입하여 홍수 예경보 시스템의 운영과정에서 발생하는 불확실성의 문제를 해결하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System)은 data driven model(자료에 기반을 둔 모형)의 하나로 다음과 같은 장점을 가진다. 우선 data driven model은 유역의 물리적, 지형적 특성을 고려하지 않고(매개변수설정에서 발생하는 문제 해결 가능), 입력자료와 출력자료만을 고려하여 구축되는 모형이므로, 유역의 물리적 자료나 지형 자료와 같은 방대한 양의 자료 수집이 필요 없고, 일단 모형이 구축되면 자료의 입력만으로도 신뢰성 높은 결과를 단시간 내에 효율적으로 획득할 수 있다. 그리고 유역 내의 상황이 변화하더라도, 이들의 영향을 고려하여 쉽게 모형을 갱신할 수 있다. 마지막으로 모형의 구축 과정이 물리적 모형에 비해 비교적 간편하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 ANFIS를 통해 탄천유역의 강수량 자료와 대곡교의 수위자료를 입력자료로 사용하여 대곡교의 수위를 예측하였다. 입력 자료는 시간차 계열의 강우량과 수위 자료를 사용하였으며 모형을 통하여 t+1, t+2, t+3 시간 후의 수위를 예측하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권12호
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• pp.1067-1074
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• 2019

우리나라에는 측우기에 의한 강수량 관측 자료가 장기간 존재하고 있으나 이를 수자원 계획 수립 등에 활용하는 것은 상대적으로 부족한 상황이다. 이에 본 연구에서는 측우기 자료를 수자원 계획 수립 과정 등에 하나의 시나리오로 활용할 수 있도록 측우기 자료를 기반으로 한강유역의 하천유출량을 추정하기 위한 연구를 수행하였다. 강수량-유출량 관계를 도출하여 제시한 후 그 결과를 측우기 관측 강수량 자료에 적용하여 하천유출량 자료를 추정하였다. 추정된 하천유출량에 대한 분석을 통해 1900~1902년까지 3년 연속으로 매우 심각한 가뭄이 발생하였음을 확인할 수 있었으며, 1901년의 경우 평균 대비 8.6%의 매우 적은 유출이 발생한 것으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 향후 수자원 계획이나 가뭄 대응 계획 수립 과정에서 고려할 수 있는 시나리오로서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2207-2211
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• 2008

한반도 및 동아시아의 여름철은 장마와 태풍으로 인한 집중호우의 발생으로 많은 피해를 입는다. 따라서 여름철에 나타나는 이러한 집중호우가 나타나는 지역, 시기, 기간, 그리고 강수량 등을 예측하는 것은 매우 중요하다. 특히, 효율적인 수자원 관리를 위하여 이러한 예측은 매우 중요한데, 단기적으로 정확하고 신속하게 강수를 예측하는 것도 중요하지만, 장기적으로 계절 강수, 특히 여름철의 장마 또는 우기의 시기와 강수량과 태풍 발생의 시기 등을 미리 예측하여 이에 따른 집중 호우의 발생 지역, 기간, 강수량을 예측하여 사전에 대비하는 것도 매우 중요하다. 특히, 최근에는 6,7월 장마에 의한 집중 호우의 영향보다도 8월에 강수량이 높아지고 있는 경향을 보이므로 강수량의 장기적 경향의 파악이 매우 중요하다. 장기 기후를 예측하는 데는 과거 자료를 이용한 통계 방법도 유용하지만 최근에는 AOGCM (Atmospheric Oceanic General Circulation Model)을 이용한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 강수와 같이 지역적으로 나타나는 현상은 저해상도의 AOGCM으로는 유용한 정보를 제공하기가 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 전구를 삼각형으로 된 20면체로 격자화 시켜 모든 격자의 크기가 거의 동일하고, 해상도 조절이 가능한 Geodesic 격자를 활용한 GME 모델을 사용하였다. GME 모델은 icosahedral-hexagonal grid 격자 체계를 가진 독일 기상청(Deutscher Wetterdient)에서 현업으로 사용 중인 모델이다. 본 연구에서는 수직/수평 해상도를 40km/40layers로 하여 GME 모델을 수행하였으며, 일간격의 장기 기후 자료를 생산하였다. 사용된 초기자료로는 ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecasts) 자료이며, 경계 자료로는 ERA Climatology의 최근 30년간의 SST (Sea Surface Temperature) 평균 자료를 이용하여 규준 실험(Control Run), 즉, climatology 자료를 생산하였으며, persistent SST 아노말리와 ERA Climatology의 최근 30년간의 SST 자료를 이용하여 내삽 과정을 거친 SST forcing을 주어서 예측 실험(Prediction Run)을 통하여 모의 자료를 생산하였다. 특히, 규준 실험에서는 수치 모델이 가지는 불확실성을 줄이고 예보 정확도를 향상시키기 위하여 각각의 실험은 초기자료를 달리한 앙상블 모의실험을 수행하였다. 장기 모의 3개월을 위하여 모의 기간 1달 전부터 모의를 수행하여, 첫 1달은 모델의 spin-up 시간으로 분석에서 제외 하였다. 생산된 Climatology 자료와 Prediction 자료를 비교하여 아노말리와 Category 분석을 실시하여 한반도 및 동아시아 지역의 강수(Precipitation)를 중심으로 기압장(Pressure), 온도(2m Temperature) 위주로 분석하였다. 이러한 예측된 매 계절의 전망 자료 중에서도 수자원 분야에서 관심이 집중되는 여름철에 초점을 맞추어 실제 관측 자료와 비교하여 GME 모델의 계절 모의 예측성 성능을 분석하여 평가하고 다가올 여름철의 강수량의 장기 변화를 모의하고자 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.155-166
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• 2020

본 연구에서는 국내 산지지형을 대표하며, 타 댐 유역에 비해 비교적 수문(수위/유량)관측소와 자료가 많은 용담시험유역에 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)을 적용해 산지지형 댐 유역에서 강우의 시공간적 변동성과 이에 따른 홍수량의 정확한 분석을 통해 홍수 시 댐 유입량의 정확한 산정 등에 활용할 목적으로 홍수 유출모의를 수행하였다. 모의에는 최근 5년(2014~2018년) 동안 발생한 비교적 독립적인 총 8개의 홍수사상을 적용하였으며, 모형은 HEC-GeoHMS와 ModClark 방법을 통해 분포형 강우를 적용할 수 있는 비교적 간단한 모형인 HEC-HMS를 활용하였다. 아울러 이 과정에서 레이더 강수량의 모형적용을 위해 NCL 및 Python 기반의 자료처리 스크립트 프로그램을 개발하여 활용하였다. 연구 결과로서 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)이 관측에 비해 다소 과소 추정(R² 0.86)된 것을 알 수 있었고, 기존 지점관측 기반 유역평균 강수량을 사용한 방법과의 비교에서는 레이더 강수량을 적용한 모형이 유역의 강우-유출 도달시간 등과 관련된 매개변수 값의 큰 조정 없이도 홍수유출을 효율적으로 (8개모의 평균 E_NS 0.863, R² 0.873, 그리고 PBIAS 7.49%) 잘 모의하는 것을 파악할 수 있었다.