• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1230-1234
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• 2008

태풍은 주기적으로 우리나라를 내습하여 막대한 피해를 유발시키고 있다. 이러한 태풍사상은 적도지방에 서 발생하여 북진하면서 우리나라에 호우와 강풍으로 인한 인명 및 재산의 많은 손실을 유발시킨다. 1961년부터 2005년까지 우리나라를 내습한 태풍의 개수는 143개로 연평균 3.09회 내습하며, 각 태풍이 우리나라에 영향을 끼치는 기간은 평균적으로 109시간에 이르고 있다. 따라서 본 연구에서는 태풍 사상이 우리나라를 통과하는 동안에 발생한 강수량에 대하여 변동성 및 경향성 분석을 수행하였다. 분석 결과에서 태풍사상으로 인해 발생하는 강수량은 많은 지점에서 변동이 발생한 것으로 나타났으며 그 크기가 과거에 비해 증가한 것으로 나타났다. 그러나 경향성 분석에서는 뚜렷한 결과를 나타내지 못하였다. 따라서 우리나라에 내습하는 태풍의 세기는 증대되었으며, 그 변동폭도 증가하였다. 그러므로 앞으로의 태풍에 의한 극한강수를 대비할 필요성이 있는 것으로 사료된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.5B
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• pp.471-477
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• 2010

In this study, the variability of the Horton index which is ratio of vaporization and wetting water is investigated using a conceptual soil water balance model. From the proposed model, the steady-state soil water probabilistic density function is derived through meteorological and watershed characteristics and then the sensitivity of Horton index to the precipitation occurrence rate and the mean of wet day precipitation is examined. As a result, the inter-annual variability of the Horton index is lower than that of precipitation and they showed the strong negative correlation. It is also shown that although precipitation is not varied, the Horton index can be varied due to the fluctuation of the precipitation occurrence rate and the mean of wet day precipitation. In addition, it is presented that there is a non-linear relationship which has a critical point switching proportional or inverse relationship between the Horton index and two main characteristics of precipitation process.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.313-313
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• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.386-386
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• 2011

다양한 연구 분야에서 강수량, 온도, 습도, 일조량은 연구에 필요한 기후 인자로써 사용되어져 왔다. 외국의 경우 기후 인자들과의 관계를 도출해 내는 연구가 이루어 졌지만 국내의 경우는 이러한 연구가 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 이러한 인자들과의 관계를 강수-온도-습도-일조량이 연동되어 모의되는 기법을 개발하고자 한다. 기존 국내외 연구결과들은 지수함수식의 형태를 가지는 모형을 이용하여 온도-일조량(radiation), 온도-습도, 습도-일조량, 온도와 강수-일조량과 습도를 개별적으로 추정하는 연구들이 있었다. 그러나 온도, 강수량, 습도, 일조량 등은 기상학적 관점에서 모두 연관성을 가지고 각 변량들에 영향을 주고 있다. 이러한 점에 착안하여 본 연구에서는 4가지 변량들이 가지는 관계를 규명하고 각 변량간의 상관관계뿐만 아니라 4가지 변량이 동시에 상관성을 갖도록 모형을 구축하고자 한다. 일반적으로 각 변량들 간의 확률적인 거동을 동시에 고려할 수 있는 Network 모형이 많이 이용된다. 본 연구에서는 Bayesian Network 모형을 활용하여 4가지 변량 간에 Bayesian Network를 구성하고, 통계적 모형으로 발전시켜 기후변화 연구에 활용하고자 한다. 제안된 방법론에 대한 적합성을 평가하기 위해, 서울지점을 대상으로 온도, 강수, 습도, 일조량 값을 이용하였다. 기후변화에 따른 수문순환모형에서 이들 4가지 변량은 기본 입력자료로 이용되고 있으나, 현재까지는 강수 및 온도를 사용한 모형 개발이 이루어지고 있다. 이러한 점에서 본 연구의 결과는 기후변화에 따른 물순환 변동성을 평가하는 기본 자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2005.04a
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• pp.80-84
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• 2005

가뭄의 정도를 정량화하고 예측하기 위하여 다양한 가뭄지수중 가장 일반적으로 사용되는 것들로는 PDSI(Palmer Drought Severity Index), SWSI(Surface Water Supply Index) 및 SPI(Standard Precipitation Index) 등이 있다. 본 연구에서는 가뭄을 평가하는 방법 중 표준강수지수(SPI)를 활용한 가뭄도 산정 결과와 지하수위 관측자료간의 상관성을 평가함으로써 향후 지하수위 자료를 활용한 가뭄 평가의 가능성을 제시하고자 하였다. 본 연구 결과, 충주가금, 양평개군, 문경문경 및 영주문정 관측소 지역에서 가뭄 평가 인자인 표준강수지수와 지하수위는 비교적 상관성을 갖고 있는 것으로 분석되었으나, 표준강수지수 보다 지하수위 변동이 가뭄에 민감하지 않고 지속성과 영속성을 갖는 것으로 평가되어 가뭄 평가 인자로서 활용성이 높을 것으로 평가되었다. 이들 지역의 표준강수지수 및 지하수 수위 관측자료 간의 교차상관계수는 충주 0.750, 양평 0.533 및 영주 0.607 둥으로 분석되어 상관성이 높은 것으로 나타났다. 가뭄 평가를 위한 가뭄 관측정(DIW, Drought-Index Well)은 주변의 영향을 최소화할 수 있는 지점으로서 가뭄을 정확히 평가 예측할 수 있는 지점에 선정되어 가뭄 평가 및 예측에 활용될 수 있도록 하여야 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.92-96
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• 2004

본 연구에서는 지하수위 변동 분석을 위한 프로그램을 개발하고, 건설교통부에서 설치, 운영하고 있는 169개 국가 지하수 관측소의 264개 지하수관측정에서 측정된 지하수위자료에 적용하였다. 분석결과 암반대수층과 충적층대수층의 평균수위 및 변동양상이 대체적으로 비슷하게 나타났으며, 이는 관측소 설치 지역의 대부분에서 충적층(10m 내외)과 암반층(70m 내외)이 수리적으로 연결되어 있다는 것을 시사한다. 6시간 간격의 지하수위 관측 자료를 이용하여 지하수위가 상승하는 횟수, 상승량의 합계 산정 등 변동양상을 분석하였다. 분석 결과 해양 및 지구 조석의 영향을 받는 관측정의 경우 지하수위 상승 개수가 450개/yr 이상이 대부분이며, 수위 변동량은 0.1 ～ 1m 정도이고, 수위변동 자료를 시계열로 나타내 보면 하루에 약 2번의 상승과 하강을 반복하는 수위변동 형태를 볼 수 있었다. 양수의 영향이 우세한 관측정에서는 수위 상승 개수가 약 360개/yr, 수위 변동량은 1m 이상의 값이 우세하게 나타났다. 지하수위 상승량은 암반/충적 관측정 모든 관측정에서 전반적으로 강수량과의 상관계수가 높았으며, 같은 관측정의 .자료라도 6시간 간격의 관측 자료보다, 12시간 및 24시간 관측 간격으로 분석한 결과에서 상관관계가 더 높게 나타났다. 12시간 및 24시간 관측 간격으로 분석할 경우 조석 및 양수에 의해 발생된 주기적인 지하수위 변동 성분이 제거되면서 강수에 대한 지하수위 반응의 상관도가 높아진 것으로 해석된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.351-351
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• 2011

최근 지구온난화와 더불어 이상기후가 대두됨에 따라 기상 예측이 더욱더 중요시되고 있다. 또한 이전부터 가뭄 및 홍수와 같은 기상현상으로 인한 피해 사례가 빈번하였으며, 이로 인하여 물 관리의 어려움을 겪고 있다. 한 예로 이상기후가 유난히 잦았던 2010년 여름철 경우 평년보다 발달한 북태평양고기압의 영향으로 여름철 92일 가운데 81일의 전국 평균기온이 평년보다 높게 나타났다. 또한 강우 일수가 평년에 비해 7.4일 많은 44.2일을 기록하였으며, 국지성 집중호우 사례가 빈번하였다. 또한 8월 9일 발생한 태풍 `뎬무'를 포함해서 한 달 동안 3개의 태풍이 한반도에 영향을 끼치는 이례적인 사례가 발생하였다. 따라서 본 연구는 이러한 기상재해에 따른 물 관리를 장기적으로 대비하고자 고해상도 전지구 모델 GME를 이용하여 2010년 여름철 강수 예측을 실시하였다. 강수 예측에 사용된 전지구 모델 GME는 기존의 카테시안 격자체계를 가진 모델과 달리 전구를 삼각형으로 구성된 20면체로 격자화 한 Icosahedral-hexagonal grid 격자체계로 구성되어 있어, 해상도 증가에 용이할 뿐만 아니라, HPC(High Performance Computing)환경에서 효율성이 높은 장점을 가지고 있다. 본 계절 예측을 수행함에 있어 발생하는 잡음을 최소화하고자, Time-lag 기법을 이용하여 5개의 앙상블 멤버로 구성되어있으며, 이를 비교 분석하기위해 Climatology를 이용하여 총 10개의 앙상블 멤버로 규준실험을 수행하였다. 선행 연구에 따르면 1개월 이상의 장기 적분의 경우 초기조건보다 외부 강제력이 더 중요한 역할을 한다고 연구된 바 있다. (Yang et al., 1998) 특히 계절 변동성의 경우 대기-해양간의 상호작용에 의해 지배되며, 이를 고려하여 본 연구는 해수면 온도를 경계 자료로 사용하여 계절 예측을 수행하였다. 앞서 말한 실험 계획을 바탕으로 하여 나온 결과를 통해 동아시아지역 및 한반도 도별 강수 및 온도 변수에 대해 순별 및 월별 카테고리맵 분석을 실시하여 한눈에 보기 쉽게 나타냈다. 또한 주요 도시별 강수량 및 온도의 시계열 분석을 실시하여 시간이 지남에 따라 나타나는 변동성을 확인하였다. 계절 예측 결과에서 온도의 경우 평년보다 높게 나타났으며, 이는 실제 온도 예측과도 유사한 패턴을 가졌다, 강수의 경우 7월부터 8월 중순까지 평년보다 다소 적게 모의되었으며, 8월 하순경 회복하는 것으로 예측하였다. 따라서 본 계절 강수 예측은 다소 역학 모델이 가지는 한계를 가지고 있으나, 실제와 비교하여 어느 정도의 경향성이나 패턴에 있어 유사성을 보임을 확인하였으며, 이를 장기적 차원의 물관리를 함에 있어 참고 및 활용 가능할 것으로 예상한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.12
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• pp.1205-1214
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• 2021

Precipitation is one of a major causes of landslides by rising of pore water pressure, which leads to fluctuations of soil strength and stress. For this reason, precipitation is the most frequently used to determine the landslide thresholds. However, using only precipitation has limitations in predicting and estimating slope stability quantitatively for reducing false alarm events. On the other hand, Soil Moisture (SM) has been used for calculating slope stability in many studies since it is directly related to pore water pressure than precipitation. Therefore, this study attempted to evaluate the appropriateness of applying soil moisture in determining the landslide threshold. First, the reactivity of soil saturation level to precipitation was identified through time-series analysis. The precipitation threshold was calculated using daily precipitation (P_daily) and the Antecedent Precipitation Index (API), and the hydrological threshold was calculated using daily precipitation and soil saturation level. Using a contingency table, these two thresholds were assessed qualitatively. In results, compared to P_daily only threshold, Goesan showed an improvement of 75% (P_daily + API) and 42% (P_daily + SM) and Changsu showed an improvement of 33% (P_daily + API) and 44% (P_daily + SM), respectively. Both API and SM effectively enhanced the Critical Success Index (CSI) and reduced the False Alarm Rate (FAR). In the future, studies such as calculating rainfall intensity required to cause/trigger landslides through soil saturation level or estimating rainfall resistance according to the soil saturation level are expected to contribute to improving landslide prediction accuracy.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.232-232
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• 2021

수재해 저감과 예방을 위해서는 공간적 변동성을 반영한 정확한 면적 강우량의 측정은 필수적이다. 이러한 요구에 부응하기 위해 24 GHz 이중편파 전자파를 기반으로 소규모 공간 범위에 대해 저고도의 지상 강우를 30 m의 거리해상도로 관측할 수 있는 전파강수계가 개발되었다. 전파강수계는 시제품이 개발된 이래로 한국건설기술연구원 연천센터와 국내 여러 현장과 인도네시아 등에서 시험을 실시하였다. 임상훈 등(2020)은 전파강수계의 반사도와 비차등위상차를 이용한 강우 추정식을 개발하여 연천 및 거제 관측 자료에 적용한 바 있다. 본 논문에서는 연천센터에 분산 배치한 우량계 자료를 이용하여 전파강수계의 강우 공간분포 측정 성능을 평가하였다. 공간우량계는 15대 중 음영구역 바깥에서 정상 작동한 7개의 0.5mm급 우량계 자료와 핏게이지에 있는 0.2mm급 우량계 2대가 비교에 사용되었다. 전파강수계 강우강도는 비교 위치에 해당하는 점 주변의 레이 방향 5개(37.5 m에 해당) 및 방위각 방향 5개 게이트 등 총 25개의 복셀에서 산출된 강우 정보를 평균하여 비교하였다. 정확도는 지상우량계를 참값으로 보고 MAE(Mean absolute error)로 평가하였다. 그 결과 평균 4.2%의 오차를 보였으며, 우량계의 오차를 ±5%로 가정할 경우 3.3~7.9%로 나타났다. 전파강수계의 누적 강우량 값은 강우계에 비해 작은데, 이는 지속적인 관측을 통해 강우 산정의 정확도를 개선하는 것이 필요함을 의미한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.702-706
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• 2007

본 연구에서는 실측 강수 자료를 적용하여 장기 지하수위의 변동을 수치모의하고, 그 결과를 관측정으로부터 측정된 실측 지하수위와 비교하였다. 모형의 구축은 제주도 한라산 중산간으로부터 해안까지 이르는 유역 면적 $310km^2$의 천미천 유역을 대상으로 하였으며, 2001년 11월 부터 2002년 10월까지 12개월간의 강우에 따른 지하수위의 변동을 평형상태로 해석하였다. 미국 지질조사국 (USGS) 에서 개발한 3차원 유한차분 해석 프로그램인 MODFLOW 모형을 선정하여 적용한 결과를 유역 내의 12개 관측정 측정수위와 비교하였으며, 대상지역에서 14.7m의 평균 오차와 21% 정규 실효치를 나타내었다. 향후 모형 구축 및 모의 결과의 신뢰도를 향상시키기 위해 격자수와 크기의 조절 및 공간적 분포에 따른 대수층의 투수계수와 저류계수의 민감도 분석을 수행하여야 할 것으로 판단되며, 계속 연구 수행 중에 있다.