• 한국수자원학회논문집
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• 제56권6호
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• pp.403-417
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• 2023

본 연구에서는 CCTV 영상 기반 강우강도 산정 시 필수적으로 요구되는 적정 강우 이미지 DB를 구축하기 위한 방법론을 개발하였다. 먼저, 실환경에서 불규칙적이고 높은 변동성을 보일 수 있는 변수들(바람으로 인한 빗줄기의 변동성, 녹화 환경에서 포함되는 움직이는 객체, 렌즈 위의 흐림 현상 등)에 대한 통제가 가능한 한국건설생활환경시험연구원 내 기후환경시험실에서 CCTV 영상 DB를 구축하였다. 서로 다른 5개의 실험 조건을 고려하여 이상적 환경에서 총 1,728개의 시나리오를 구성하였다. 본 연구에서는 1,920×1,080 사이즈의 30 fps (frame per second) 영상 36개에 대하여 프레임 분할을 진행하였으며, 총 97,200개의 이미지를 사용하였다. 이후, k-최근접 이웃 알고리즘을 기반으로 산정된 최종 배경과 각 이미지와의 차이를 계산하여 빗줄기 이미지를 분리하였다. 과적합 방지를 위해 각 이미지에 대한 평균 픽셀 값을 계산하고, 설정한 픽셀 임계치보다 큰 자료를 선별하였다. 180×180 사이즈로의 재구성을 위해서 관심영역을 설정하고 10 Pixel 단위로 이동을 진행하여 픽셀 변동성이 최대가 되는 영역을 산정하였다. 합성곱 신경망 모델의 훈련을 위해서 120×120 사이즈로 재변환하고 과적합 방지를 위해 이미지 증강 과정을 거쳤다. 그 결과, 이미지 기반 강우 강도 합성곱 신경망 모델을 통해 산정된 결과값과 우량계에서 취득된 강우자료가 전반적으로 유사한 양상을 보였으며, 모든 강우강도 실험 조건에 대해서 약 92%의 데이터의 PBIAS (percent bias)가 절댓값 범위 10% 이내에 해당하였다. 본 연구의 결과물과 전이학습 등의 방법을 연계하여 기존 실환경 CCTV의 한계점을 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.230-230
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• 2011

2000년대 들어 가장 이슈화된 용어는 수십년 이상 사용해오고 있는 기상이변, 기후변화일 것이다. 이는 지구 온난화, 온실효과 등으로 인한 이산화탄소의 증가, 오존층 파괴, 해수온도 상승 등이 주요한 원인일 것이다. 수문학적 측면에서는 짧은 강우지속기간 동안 큰 강우강도를 갖는 집중 호우 및 국지성 호우와 해수온도 상승으로 강력한 규모의 태풍발생, 태풍지속기간을 연장하는 현상이 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 극한 강우 발생사상으로 인해 홍수발생 위험요소가 증대하고, 홍수피해 규모가 커지고 있으며, 따라서 그동안 수립해오던 치수대책 방안에 기상변화, 홍수 피해 규모 증대 등을 고려해야 한다. 또한, 치수대책 수립의 적절한 판단기준을 수문학적 측면뿐만 아니라 사회, 경제적 요소를 고려하여 수립함으로써 정책 입안자나 설계자가 객관적인 지표를 통해 적절한 치수대책을 수립해야 할 것이다. 기존 인명손실 관련 연구결과 외에 다양한 국내 통계자료를 이용하여 직접피해액 산정이 가능하다. 본 연구는 치수대책 평가시스템 구축 연구의 한 부분으로 5개년으로 계획되어 있다. 연구 목표 : 통계자료를 이용한 직접피해액 산정 1. 지역별 다양한 자산 산정 - 건축물 자료 조사 - 내구재 및 농작물 등의 자료 조사 2. 자산별 피해율 산정 조사 - 건축물 자산의 피해율 조사 - 내구재 및 농작물 등의 침수심에 따른 피해율 조사

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1507-1512
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• 2007

우리나라에서 발생하는 사면재해는 7월${\sim}$9월, 즉 태풍 및 집중호우가 발생하는 시기에 대부분 나타나며 이를 통해 강우는 사면재해를 유발시키는 가장 중요한 요인임을 알 수 있다. 사면재해는 매우 짧은 시간에 일어나며, 큰 피해를 발생시키는 특징을 가지고 있다. 따라서 강우 발생시 사면의 안정성을 검토하는 경우에 보다 합리적으로 강우의 특성을 적용할 수 있다면 강우로 인해 발생될 수 있는 사면재해를 미리 예측하고 이에 대비할 수 있을 것이라 판단된다. 사면 해석시 강우에 대한 인자는 강우강도를 적용하며, 이는 사면에 거의 모든 강우가 침투된다고 가정하여 지하수위를 산정하지만, 이는 유출을 고려하지 않은 결과이다. 본 논문에서는 지하수위 예측 프로그램인 SEEP/W 프로그램을 이용하여 침투량에 따른 사면의 지하수위 변화를 예측해 보았다. 이를 위해 기상청 산하 서울 지점의 1961년부터 2005년까지의 시간 강우량 자료를 이용하여 확률강우량을 산정하였고, 산정된 값을 해석적 침투모형에 의하여 침투량을 계산하여 합리적으로 침투량을 해석단면에 적용하여 지하수위가 시간에 따라 어떻게 변화하는 지를 연구하였다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.47-59
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• 2018

우리나라의 토석류에 관한 연구들을 살펴보면 강우강도 및 강우지속시간, 선행강우 등의 토석류를 유발하는 강우의 특성과 토석류 발생 등에 대한 다양한 연구가 수행되고 있으며, 현재 산사태 및 토석류 예보는 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준(Korea forest service, 2012)을 사용하고 있다. 그러나 산림청의 예보기준만으로 볼 때, 대부분의 피해는 주의보 기준 이상의 강우에서 발생한 것으로 나타났고, 또한 최대시강우량의 경우 주의보 이하의 강우에서도 많은 피해가 발생하였다(Hwang et al., 2013). 따라서 본 연구에서는 산림청에서 제시한 산사태 경보기준 보다 더욱 세밀한 예 경보 기준을 산정하기 위해 토석류 발생원인 인자인 강우량, 강우강도 및 누적강우량을 이용하여 강우경보지수(rainfall triggering index, 이하 RTI)를 산정하였으며, 이를 등급화 하여 관심, 주의, 경계, 대피로 구분하여 토석류 피해가 발생했던 서울시 우면산, 청주시, 인제군 피해사례를 적용하여 평가하였다. 또한 기존에 산림청에서 제시한 산사태 경보 및 주의보 기준과 비교하여 적용성을 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.775-784
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• 2022

본 연구에서는 임의지속기간의 확률강우량 산정을 위해 실무에서 주로 사용되고 있는 전대수 다항식형 확률강우강도식의 최적차수 결정을 위하여 경상북도 내 9개 지점을 대상으로 확률강우량을 산정하고 전대수 다항식형 강우강도식의 회귀계수를 추정하였다. 추정된 지점별 다항식을 대상으로 단계선택법을 이용하여 각 지점별 다항식의 최적변수를 선정하고 선정된 변수들의 통계적 유의성을 검토하기 위하여 분산분석을 통한 유의성 검정을 실시하였으며, 이들 결과를 이용하여 각 지점별 통계적으로 적절하게 산정된 강우강도식을 제시하였다. 경북 9개 지점의 전대수 다항식형 강우강도식의 변수선정 결과는 6개 지점에서 1~3차식이 최적식으로 나타났고 1개 지점이 불완전 3차식이 최적식으로 나타났다. 그 중 1차는 Sherman 식, 2차는 General 식의 형태와 유사하므로 독립변수의 수를 증가시켜 적합도를 높이고 사용 편의를 위해 통일된 형태의 강우강도식으로 제시한다면 전대수 다항식형 강우강도식은 3차 회귀식까지만 고려하여도 통계학적으로 문제가 없는 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.164-164
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• 2018

강우침식인자는 토양침식에 영향을 주는 한 인자이다. 강우침식인자는 강우강도, 강우량, 강우빈도 등과 같은 강우패턴으로 산정되는 값으로 기후변화로 인해 많은 지역에서 강우패턴의 변화가 관측되었기에 강우침식인자 또한 기후변화로 인한 변화가 예상된다. 한국의 강우의 시공간적인 변동성에 대한 연구는 많이 진행되었으나, 강우침식인자에 대한 연구는 아직까지 미흡한 상태이기 때문에 본 연구에서는 한국의 강우침식인자의 시공간적 변동성을 분석하였다. 강우강도, 강우량, 강우빈도, 강우지속기간 등 강우패턴을 결정하는 인자들 중 어떤 인자가 강우침식인자의 시간적인 변동성에 영향을 주는지 조사하였다. 시간적인 변동성을 조사하기 위해서 경향성 검사를 진행하였다. 적용된 경향성 검사는 Mann-Kendall test, 수정된 Mann-Kendall test, Block Bootstrapping Mann-Kendall test, T-test를 적용하였다. 검사결과 대부분의 지점에서는 강우침식인자에서는 경향성이 발견되지 않았다. 경향성이 발견된 지점에 대하여 경향성의 원인을 검토해본 결과, 복합적인 강우패턴 인자의 영향으로 인하여 강우침식인자의 경향성이 발생하는 것을 확인하였다. 강우패턴 인자 중에서는 유효강우사상의 강우량이 가장 큰 영향인자인 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.191-191
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• 2021

최근 이상기후 및 기후변화에 의한 영향으로, 집중호우 및 대형호우 사상이 빈번하게 발생하고 이로 인한 홍수피해가 급증하고 있다. 지난 2020년 한반도 전역에서 발생한 호우사상은 56일간 지속된 최장기간 강우로 기록되었고, 일부 유역에 대해서 500년 빈도의 강우로 기록되기도 하였다. 이는 2020년 기준 치수시설물 설계기준 중 최상위 기준인 200년 빈도를 상회하는 대규모 호우사상으로, 기후위기에 따른 기존 치수대책의 검토가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존 설계기준 산정을 위한 강우강도-지속기간-빈도 곡선(Intensity-Duration-Frequency curve, IDF curve) 작성 시 사용된 강우 빈도해석의 대안으로서 연초과확률을 이용한 IDF 곡선 산정을 제안하고자 한다. 기존 치수시설물 설계기준에서 활용되고 있는 강우 빈도해석의 경우 분포형의 종류에 따라서 극한사상에 대한 불확실성이 큰 문제를 가지고 있으며, 최상위 기준인 200년 빈도를 넘는 빈도에 대해서 산정된 값을 사용하기에는 어려움이 있다. 또한 통계학적 이론에 근거하여 산정되는 '빈도(Frequency)' 라는 개념의 의미는 발생가능성을 내포한 재현기간으로 명확한 반면, 관련 의사결정자 혹은 민간에서 받아들이는 의미는 발생주기 혹은 재발에 대한 보장기간 등으로 오해하는 경향이 있어, 혼란을 야기하고 있다. 따라서 설계기준 산정을 위한 IDF 곡선 작성시 빈도(Frequency)를 연강우량에 대한 초과확률인 연초과확률(Annual Exceedance Probability)에 근거하여 산정하여 보다 직관적인 설계기준을 제시하고자 한다. 또한 홍수피해 발생이력을 기준으로 대상지역을 선정하고, 기존 빈도(Frequency)에 근거한 IDF 곡선 및 설계기준과 연초과확률에 근거한 IDF 곡선 및 설계기준을 산정 및 비교하여 적용성을 평가하고, 효율적인 치수시설물의 설계기준을 제안하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1173-1185
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• 2008

노면배수시설의 설계방법을 임계지속시간의 고려 여부와 등류 및 부등류의 해석 방법에 따라 4가지로 구분하고, 각 방법에 따른 설계결과를 비교·검토하였다. 임계지속시간을 고려하지 않는 방법에서 설계강우는 10분 지속시간의 강우강도로 정하나, 임계지속시간을 고려할 경우 설계강우는 강우의 지속시간과 유출의 도달시간이 유사해지는 경우를 시산적으로 찾아 결정한다. 4가지 설계방법으로 수립된 설계모형을 다양한 수로의 종단경사 및 길어깨 횡단경사를 가지는 노면배수시설에 적용하고, 그 설계결과를 비교 검토하였다. 10분 지속시간의 강우강도를 이용하는 경우, 부등류 해석을 기반으로 설계한 유출구 간격은 종단경사와 길어깨 횡단경사가 작은 경우에만 등류 해석보다 크게 산정되었다. 반면 도달시간을 산정하여 임계지속시간을 결정하는 경우에는 본 연구에서 고려된 모든 조건에서 부등류 해석을 기반으로 설계한 유출구 간격이 등류 해석보다 크게 산정되었다. 그러나 도달시간을 산정하여 임계지속시간을 결정하고 부등류 해석을 기반으로 설계한 유출구 간격은 10분 지속시간의 강우강도를 적용하고 등류 해석을 기반으로 설계한 값보다 항상 작은 것으로 조사되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제21권4호
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• pp.5-17
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• 2020

최근 기후변화의 영향으로 단기간동안 높은 강우강도의 집중호우 빈도가 증가하고 있어 토양침식의 위험도가 증가할 것으로 보고 있다. 국내에서 적용하고 있는 토양침식 산정기법은 유역에서 발생하는 연 평균 토양침식을 예측하고 단기간에 발생하는 특별한 호우사상의 특징을 고려하여 침식을 예측하는 데 한계를 지니고 있다. 따라서 단기간에 발생하는 토양침식을 보다 합리적으로 해석하기 위해서는 단기 호우사상의 특징을 반영하고 침식과정을 물리적으로 해석할 수 있는 모형을 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 단기호우사상에 의한 토양침식을 산정하기 위하여 강우강도별 강우입자분포자료를 수집하였고 확률밀도함수를 적용하여 멱함수 형태의 강우운동에너지 산정공식을 제안하였다. 제안한 강우에너지 산정공식을 물리적 기반의 토양침식 모델에 적용하여 천천유역에서 발생한 2002년 2003년, 2007년 태풍 호우사상에 적용하였다. 그 결과, NSE는 0.036 증가하였고 RMSE는 4.995 ppm 감소한 결과를 보여 제안된 강우에너지 산정공식을 적용한 모형이 단기호우사상에 의한 유사유출을 잘 모의하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1042-1046
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• 2009

강원도 홍천군 북방면 능평리에 위치한 규사광산을 2008년 3월부터 12월까지 발생한 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하였다. 모니터링 지점은 채광작업과 가공작업이 이루어지는 계곡의 하류로 평시 $500m^2$/day의 유량이 흐르는 작은 소하천이다. 관측된 13회의 총 강우량은 712.6 mm가 발생하였다. 강우강도는 0.5 ${\sim}$ 4.7 mm/hr, 선행무강우일수는 1.2 ${\sim}$ 9.8일로 나타났다. 유출률은 28.0 $^{\sim}$ 98.0 %로 나타났으며, 유출율 98.0 %는 168.0 mm의 많은 양의 강우가 발생한 7월 24일부터 25일까지의 강우사상에서 발생하였다. 채석과 가공작업등의 영향으로 인하여 강우시 다른 오염 물질보다 SS 농도와 EMC가 매우 높고, 범위가 가장 큰 것으로 나타났다. 또한 SS는 강우량과 건기일수에 민감한 영향이 있는 것으로 나타났다. 따라서 규사광산지역은 다른 오염 물질보다 SS를 저감 시킬 수 있는 비점오염저감시설이 필요할 것으로 사료된다. 기상조건에 따른 오염부하와 EMC의 정확한 산정하기 위해서는 장기간의 모니터링을 통한 많은 자료의 수집이 동반되어야 할 필요가 있다. 본 연구에서 조사된 자료와 분석된 결과는 토지이용별 비점오염부하의 산정과 저감기술의 개발에 활용할 수 있으며, 수질오염총량제의 신뢰성을 향상시킬 것으로 판단된다.