• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.36-36
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• 2020

수공시설물의 홍수관리에 가장 중요한 정보는 강우자료로, 저수지 설계 및 물관리 업무에 기상청에서 제공하는 종관기상관측자료 등을 활용하고 있다. 농업용 저수지는 전국적으로 17,500여 개소로 많은 수가 분포되어 있지만, 유역내 강우관측자료의 미흡으로 저수지 인근에 위치한 강우관측소 자료만을 활용하고 있다. 저수지 유역면적은 다목적댐과 비교해 상대적으로 작아 티센법 등에 의한 평균우량값을 활용하기에 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 저수지 홍수관리에 있어 현재 제공되는 관측강우의 활용방안을 검토하였다. 이를 위해 강우자료의 활용방법으로 기존 농업용수 관리 실무에 활용하고 있는 방법과 유역 평균강우산방법의 활용성을 검토하였다. 강우자료는 기상포털개방자료에서 제공하는 기상청 지점강우, 동네실황, 초단기예측자료를 활용하였으며, 농어촌공사 홍수관리저수지를 대상으로 강우자료 활용방법에 따른 유역평균 강우값을 비교하였다. 본 연구결과는 강우예측정보를 활용한 저수지 홍수관리업무에 있어 현업부서의 강우정보 제공시스템 구축의 기초정보로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.257-257
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• 2021

2007년 급경사지 재해 예방에 관한 법률 제정 이후, 급경사지에 대한 여러 가지 대책과 연구가 진행되고 있으나 2020년 발생한 최장기간의 장마에 안전한 것으로 판단되는 A-C등급의 급경사지 붕괴에 의해 많은 피해가 발생하였다. 특히 2020년에는 A-C등급의 급경사지 붕괴건수가 185건이나 발생하여 급경사지 평가기준에 대한 개선의 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는 현행 급경사지 주변 지역의 주민대피 관리기준의 강우특성이 과거 2009년에서 2014년 피해자료를 기반으로 산정된 강우기준이 적용되고 있다. 그러나 최근 기후변화에 따른 초과 강수량과 분석강우의 신뢰성을 확보할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 최근 발생된 강우특성이 반영되지 못한 현행 급경사지 주민대피 관리기준의 강우기준에 대한 개선을 위해 강우자료의 30년 이상의 강우분석을 반영하고 최근의 기후변화 특성에 따른 강우분석자료를 검토하여 주민대피 관리기준에서의 강우기준 개선에 대한 연구를 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.286-286
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• 2011

강원도 평창군 대관령면 횡계리에 위치한 고랭지 밭 2개소를 2009년 3월부 2009년 12월까지 유출이 발생한 강우사상에 대하여 모니터링하고, 유출량을 비교하였다. 모니터링 지점 A에는 콘크리트 배수로가 설치되어있어 밭에서 발생한 강우유출수가 유입되면 빠르게 하천으로 배수되기 때문에 17.2 mm ~ 36.2 mm의 강우에도 유출이 발생하였다. 모니터링 지점 B는 콘크리트 배수로로 유입되기 전 자연(흙) 배수로가 존재하기 때문에 밭에서 발생한 강우유출수가 자연(흙)배수로로 침투되어 적은 강우에서는 유출이 발생하지 않고, 60 mm 이상의 강우에서만 유출이 발생하였다. 특히 7월 9일 발생한 강우에 의하여 모니터링 지점 B의 자연(흙) 배수로가 토사로 메워졌으며, 메워진 토사에 의해 자연(흙)배수로의 기능을 상실한 후부터 지속적으로 유출되었다. 이는 자연(흙) 배수로의 관리가 매우 중요하다는 점을 더욱 강조시키는 결과이며, 강우 발생 후 토사의 제거 등의 관리가 이루어졌다면 강우유출수와 비점오염물질의 유출이 더욱 감소하였을 것으로 판단된다. 자연(흙) 배수로는 식생에 의해 강우타격력과 유속이 작아지기 때문에 자연(흙)배수로의 공극이 막히는 현상이 줄어든다. 공극 막힘 현상이 줄어들면 토양 침투력이 보호되어 강우유출수가 저감된다. 강우유출수의 감소는 비점오염물질의 유출도 저감시킬 수 있는 것을 의미한다. 따라서 고랭지 밭 지역의 최적관리방안으로 무분별한 콘크리트 배수로의 설치보다는 자연(흙) 배수로의 유지와 관리에 초점이 맞추어져야 할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.319-326
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• 2015

수자원 설계 및 홍수 예 경보 등을 위한 수문분석 시, 강우자료는 필수요소이다. 현재 수문분석 시 비교적 장기간의 자료를 보유하고 있는 기상청, 국토교통부 등의 지상기상관측지점(SSS, Surface Synoptic Stations)에 시 강우자료를 이용하고 있으나, 집중호우가 빈번히 발생하는 현실정과 집중호우의 발생빈도가 증가할 것으로 예상되는 향후에는 더욱 조밀한 관측망을 구성하고 있는 방재기상관측지점(AWS, Automatic Weather Stations)의 분 단위 강우자료를 이용한 분석이 필요하다. 그러나 방재기상관측지점의 분 단위 강우자료는 자동으로 관측되고 있어, 자료품질에 대한 문제점이 매번 지적되고 있다. 본 연구에서는 서울지역을 중심으로 기상청 방재기상관측지점의 분 단위 강우자료의 품질개선 방안에 관한 연구를 실시하였다. 분 단위 강우자료의 품질관리방안은 크게 3단계로 결측치 품질관리, 이상치 품질관리 그리고 강우 보완 품질관리로 구분하여 품질관리 방안을 제시하고 분석을 수행하였다. 마지막으로 서울지점의 분 단위 강우자료와 시 단위 강우자료의 비교분석을 통해 강우 품질관리에 대한 평가를 실시하였다. 이는 향후 분 단위 강우자료를 이용한 수문분석 시, 강우자료 품질관리 방안으로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.407-407
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• 2021

토양수분량은 그 양은 작지만 다양한 수문현상에 관여하는 주요한 수문인자 중 하나이다. 특히, 강우, 유출, 홍수 및 가뭄 등과 직접적인 연관이 있어 국내에서도 그 중요성이 점차 강조되고 있다. 일찍이 해외에서는 토양수분량 위성자료나 관측기기의 검증 및 교정을 위해 다수의 지상 관측소를 운영해왔으며, ISMN(International Soil Moisture Network)과 같은 기관을 통해 자료의 취합 및 품질관리, 배포 등도 활발하게 이루어지고 있다. 최근 국내에서도 최신 관측기기의 도입이나 수자원위성의 개발 등 토양수분량에 관한 연구가 점차 활발하게 이루어지고 있으며, 위성자료와 관측기기의 검증 및 교정을 위한 지상관측소도 점차 확대되고 있는 추세이다. 하지만, 국내 지상관측소는 현재 다양한 기관과 단체에 의해 운영되고 있으며, 품질관리 기준이 통일되어 있지 않아 자료의 접근 및 활용 측면에서 개선이 필요한 실정이다. 이에 한국수자원조사기술원은 국내 환경에 맞는 품질관리 기준을 제시하고, 자료의 접근성 및 활용성 개선의 토대를 마련하고자 품질관리 시스템을 개발하고 있다. 본 연구는 정량화된 품질관리 기준을 바탕으로 spike를 판별하는 알고리즘에 대한 성능평가를 다루고 있으며, 청미천 토양수분량 관측소 2020년 자료에 임의의 튀는 값(spike)을 추가하고, 해당 이상치의 검출여부를 확인하는 방식으로 진행되었다. 각각의 지점자료에서 강우사상 중 하강부, 무강우기간 중 하강부를 1개씩 선정하고, 해당 구간에 positive spike를 추가한 case와 negative spike를 추가한 case를 생성해 강우조건 및 spike 유형에 따른 검출성능 차이를 평가했다. 평가 결과, 강우기간 검출률 84.3%, 무강우기간 검출률 96.3%로 강우조건에 따른 성능차이가 명확하게 나타났으며, positive spike는 91.7%, negative spike는 88.9%로 spike 유형에 따른 검출성능차이는 미미했다. 강우조건과 spike 유형을 동시에 고려했을 때는 무강우기간의 positive spike가 98.2%로 가장 높은 검출률을 보인 반면에 강우기간의 negative spike는 83.3%로 가장 낮은 검출률을 보였다. 알고리즘이 검사시간대를 중심으로 24시간 동안의 토양수분량 변화를 감지하기 때문에 강우기간에 검출성능이 저하되는 것으로 판단되며, 이를 개선하기 위해선 강우사상에 따른 유동적인 window size 조절 알고리즘의 추가가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.331-331
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• 2020

급격한 산업화와 도시화로 인한 도시유역의 불투수면의 증가와 이에 따른 배수능력의 저하로 인해 도시 물순환의 왜곡이 발생하였다. 따라서 과거 도시 물관리 기법의 한계가 나타났으며 이를 위해 저영향개발 기법 등과 같은 도시 물관리 기법의 패러다임이 변화하였다. 본 연구에서는 저영향개발 기법에서 도시유역 내 활용이 유용한 침투형 시설 중 투수블럭에 대한 물순환 성능평가를 실외실험을 통해 분석하였다. 성능평가 실험은 부산대학교 양산캠퍼스 한국 GI&LID 센터 내 투수블록 뿐만 아니라 블록 하부 골재층까지 설치가 가능하도록 되어있어 실제 현장과 유사한 환경을 구축이 가능한 2.4×10.9×0.4 (m) 규모의 주차장형 LID 실증시험시설을 활용하였다. 인공강우 분사를 위한 실외 인공강우모사 장치 크기는 2×2(m)으로 본 시험을 위하여 5개의 인공강우모사 장치를 연결하여 활용하였으며, 본 시험장치는 강우를 공급하기 위한 수조와 펌프, 일정한 유량을 유입하기 위한 유량계, 강우를 분사하기 위한 노즐, 인공강우가 실제 강우와 같이 자유낙하 하도록 구현하기 위한 오실레이터 등으로 구성되었다. 시험대상인 틈새투수블록은 석재블록 규격 400×600×100 mm이며 재질은 받침안정층(흙), 투수블록(화강석)으로 구성되어 있다. 실험의 시나리오는 시험체에 강우강도 30mm/hr, 50mm/hr, 100mm/hr에 해당하는 양을 1시간 동안 유입하여 시험 시작 후, 강우지속시간, 표면유출지속시간, 표면유출량을 1분 단위로 측정. 시험체에 유공관이 설치된 경우에는 침투유출지속시간, 침투유출량도 함께 1분 단위로 측정하였으며 각 강우강도별로 측정하고, 1회 측정 후, 각 시험별 시험 대상체의 조건을 같게 하기 위한(하부 지반의 건조) 약 3일 이후(상황에 따라 변동 가능) 시험하였다. 본 실험의 결과, 강우강도가 30 mm/hr와 50 mm/hr인 경우에는 화강석 틈새투수블록포장에서 지표 유출이 발생하지 않았으며, 강우강도 100 mm/hr의 경우 260 L의 지표 유출이 발생하여, 불투수표면 대비 84%의 지표유출 저감률을 보여줌으로서 투수블럭에 물순환 성능에 대한 효과를 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.137-137
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• 2020

국지성 집중호우의 증가로 인하여 각종 수재해 역시 증가하고 있으며 수재해 피해를 막기 위해서는 강우량 정보는 매우 중요한 요소이다. 이러한 강우량의 관측은 물론 미계측 지역의 강우량 추정을 위한 면적강우량 산정은 매우 중요하며 이에 관한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 차량용 레인센서는 강우측정이 어려운 미계측 지역의 강수량 측정이 가능하고, 실시간으로 강우정보를 생성이 가능한 강우관측 방법이다. 차량용 강우센서는 일반적인 강우관측기와 달리 물 입자가 커질수록 빛의 산란이 크게 일어나는 현상을 이용한다. 산란이 크게 일어나면 강우 센서에 입력되는 값이 줄고 이는 강수가 높다는 것을 의미하고 이러한 관계를 이용하여 강원대학교 S-R 관계식을 통해 강우량을 관측할 수 있다. 본 연구에서는 강원도 삼척시를 대상지역으로 선정하였고 삼척 레이다 정보와 인근 지상관측소 6개 정보를 이용하여 강우보정을 수행하고 차량용 레인센서 강우관측 위치는 삼척시가지 내에서 강우를 관측하였다. 보정된 강우장과 레인센서 강우자료와 삼척관측소를 제외한 5개 지상관측소 강우정보를 합성하여 면적강우량을 산정하였고 검증을 위하여 삼척관측소 강우량과 면적강우의 해당격자의 강우량 값을 비교하여 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.429-429
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• 2019

최근 들어 이상기후 등 다양한 환경적 요인으로 인해 국지적이고 집중적인 호우가 빈발하고 있으며 도로상의 교통체증과 도로재해가 사회적으로 큰 문제가 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 실시간, 단기간 이동성 강우정보 기술과 도로 기상정보를 활용할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 차량의 AW(AutoWiping) 기능을 위해 장착된 강우센서를 이용하여 강우정보를 생산하는 기술을 개발하고자 하였다. 강우센서는 총 4개의 채널로 이루어져있고, 초당 250개의 광신호 데이터를 수집하며, 1시간이면 약 360만 개의 데이터가 생산되게 된다. 5단계의 인공강우를 재현하여 실내 인공강우실험을 실시하고 이를 통해 강우센서 데이터와 강우량과의 상관성을 W-S-R관계식으로 정의하였다. 실내실험데이터와 비교하여 외부환경 및 데이터 생성조건이 다른 실외 데이터의 누적값을 계산하기 위해 Threshold Map 방식을 개발하였다. 강우센서에서 생산되는 대량의 데이터를 이용하여 실시간으로 정확한 강우정보를 생산하기 위해 빅 데이터 처리기법을 사용하여 계산된 실내 데이터의 Threshold를 강우강도 및 채널에 따라 평균값을 계산하고 $4{\times}5$ Threshold Map(4 = 채널, 5 = 강우정보 사상)을 생성하였고 강우센서 기반의 강우정보 생산에 적합한 빅데이터 처리기법을 선정하기 위하여 빅데이터 처리기법 중 Gradient Descent와 Optima Rainfall Intensity을 적용하여 분석하고 결과를 지상 관측강우와 비교검증을 하였다. 이 결과 Optima Rainfall Intensity의 적합도를 검증하였고 실시간으로 관측한 8개 강우사상을 대상으로 강우센서 강우를 생산하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1047-1051
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• 2006

우리나라는 산업화 이후 많은 인공 저수지를 건설하였으며, 이후 부영양화 등의 수질 악화로 하천 및 호소의 오염은 심각한 상황에 놓여있다. 이에 대해 점오염원에 대한 대책을 마련하였지만, 하천 및 호소의 오염저감에 한계를 드러내었으며 그 원인을 비점오염원에서 오염물질이 대량으로 하천 및 호소에 유입되기 때문인 것으로 추정하고 있다. 이에 본 연구에서는 화성호의 주요 유입하천(남양천, 자안천, 어은천) 유역의 오염원 조사와 유입하천의 강우시기별 수질 및 유량조사를 통하여 오염부하량의 산정 및 유입하천의 오염부하량 유달율을 산정함으로써, 비점오염원에 대한 보다 명확한 대책 마련을 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다. 강우시 수질 및 유량조사 결과, 유입하천의 유량은 강우 사상과 매우 큰 관계를 지니며, 강우 강도 및 강우 지속 시간 등의 변화에도 많은 유출 특성의 변화가 일어나는 것으로 조사되었다. 월별 유달율 산정 결과 홍수기에 가장 높았으며, 이는 강우의 집중으로 인한 비점오염물질에 의한 영향으로 판단된다. 강우시의 유달율이 높게 나타난 것은 강우시에는 점 및 비점오염원 모두에서 비점오염 형태로의 유출 가능성이 커 이에 대한 집중적인 관리가 필요할 것으로 판단되며, 유달율 산정으로 하천 수계 특성에 적합한 소유역의 유달율 적용을 통해 점 및 비점오염원에 대한 효율적인 관리를 위한 자료로 이용함으로써 하천 및 수계 관리를 위해 보다 실효성 있는 관리 방안을 마련할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.320-320
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• 2023

강우 데이터는 수문기상, 환경, 농업, 자연재해, 그리고 수자원 시스템 분야에서 가장 필수적인 기본 요소 중 하나이다. 또한 강우 데이터는 수문학적 분석에서 활용되는 필수 입력 자료 중 하나로 관측 데이터의 품질에 따라 수문 모형을 이용한 모의 결과물의 정확도가 결정된다고 할 수 있다. 따라서, 강우 관측소별로 강우 데이터의 품질을 어떻게 관리하느냐에 따라 수문 모형의 활용 범위 및 수자원 관리의 효율성이 결정될 수 있다. 강우의 시공간적 변동성은 수 많은 인자들과 직간접적으로 연계되어 있기 때문에 미계측 강우 자료에 대해 직접 관측이 아닌 수치 모형을 이용하여 강우의 발생과 강우량을 산정하는 것은 매우 복잡한 과제 중 하나이다. 현재 국내에서 운용되고 있는 강우 관측소의 경우에도 미계측 된 강우 데이터가 존재함으로써 강우 데이터의 활용에 제한이 생기는 경우가 있다. 따라서, 이러한 미계측 데이터의 추정 및 보완은 보다 효과적인 수재해 방지, 수자원 관리를 위한 필수 과제 중 하나이다. 일반적으로, 미계측 강우를 산정하기 위해서 Kriging, Thiessen, 등우선법, 그리고 역거리 관측법 등 다양한 수문학적 방법들이 적용되고 있다. 이러한 방법들은 산악효과나 강우 관측소의 분포 상태 등을 고려하지 못하기 때문에 측정하는 지역에 따라 강우 추정 오차가 커질 수 있다는 한계가 있다. 최근에는 데이터 관측 시스템과 빅데이터 기술의 발전과 활용 가능한 데이터의 양이 증가함에 따라 머신러닝을 활용한 사례가 증가하고 있다. 머신러닝은 데이터 사이의 관계를 기반으로 분류, 회귀, 그리고 예측 문제에 주로 사용되는 기법 중 하나이다. 따라서, 본 연구에서는 광주광역시 지역에 위치한 주요 강우 관측 지점들을 대상으로 미계측 된 시강우 데이터를 추정 및 복원하고자 한다. 여기서 데이터 추정 기술이란 미계측 강우의 발생 유무 및 강우량을 추정할 수 있는 기술을 의미한다. 이를 위해 대표적인 머신러닝 알고리즘인 인공신경망(Artificial Neural Network) 및 랜덤포레스트(Random Forest)를 적용하였다.