• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.295-295
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• 2016

호우사상의 특성은 기후별, 국가별, 지역별, 계절별로 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 강우운동 에너지는 호우사상 특성 중에 하나로서 강우강도와 강우운동에너지의 관계로 규명할 수 있다. 전세계 학자들이 자국의 호우사상을 분석하여 유도한 강우운동에너지식이 보고되고 있음에도 불구하고, 지난 40여 년 동안 전세계적으로 유독 미국의 호우사상으로부터 유도된 강우운동에너지식이 범용성을 가지고 사용되어 왔다. 본 연구는 강우운동에너지에 대한 연구로서 최근까지 학계에 보고된 강우운동에너지식을 수집하여 기후에 따른 해당 지역의 강우운동에너지 특성을 분석하였다. 본 연구는 강우운동에너지식이 유도된 방법과 호우사상에 초점을 맞추었으며, 이를 바탕으로 한국과 유사한 기후에서 유도된 강우운동에너지식과 한국의 강우운동에너지식을 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.129-129
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• 2022

국내에서 발생하는 토양침식(soil erosion)은 주로 강우에 의해 발생하며, 이로 인해 농경지 유실, 탁수 발생, 하천 통수능 저하 등 여러 수문학적·환경적 문제가 발생한다. 따라서 유역 내 토양침식 위험지역을 선별하고, 해당 지역의 토양유실 및 유사의 발생량을 산정하는 것은 토양보전 대책 수립 시에 중요한 지표로 활용된다. 침식-유사유출의 물리적 과정은 크게 '강우에 의한 토양 분리(detachment by raindrop)'와 '지표류에 의한 토양 분리(detachment by overlandflow)'로 나눌 수 있으며, 그중 강우에 의한 토양 분리는 수침식(water erosion)의 첫 번째 과정 중 하나로 강우 시 낙하하는 강우 입자들이 갖는 운동에너지가 지표면을 타격할 때 토양체로부터 토양입자가 분리되는 과정이다. 따라서 강우에 의한 토양분리량 산정을 위해서는 강우 운동에너지(rainfall kinetic energy, KE)의 정확한 계산이 요구된다. 그러나 기후 및 지리적 특성 등 여러 조건에 따라 강우 운동에너지는 지역마다 다르게 나타나며, 이로 인해 강우 운동에너지 추정이 매우 어려운 실정이다. 따라서 강우 운동에너지 추정은 주로 강우강도(rainfall intensity, I)와의 관계를 이용한 함수식을 활용한다. 본 연구에서는 대상 지역인 상주지역에 광학우적계(disdrometer)를 설치하여 2020년 6월부터 2021년 12월까지 관측된 37개의 강우 사상에 대하여 KE-I의 관계를 분석하고, 이를 통해 강우 운동에너지식을 도출하였다. 또한, 기존에 국외 및 국내에서 제시된 선형(linear), 멱함수(power-law function), 지수함수(exponential function) 형태의 강우 운동에너지 공식과 본 연구에서 산정된 KE를 비교하였다. 그 결과 비체적 강우 운동에너지에서 Sanchez-Moreno et al. (2012)가 제안한 멱함수 형태의 공식이, 비시간 강우 운동에너지에서 Kinnel (1981)이 제안한 지수함수 형태의 공식이 각각 강우 운동에너지 추정에 통계적으로 유의한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.32-36
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• 2015

본 연구는 우리나라에서 개발된 강우운동에너지식을 토대로 강우침식인자를 산정하여 기존 학계에서 국외 강우운동에너지식으로 계산되어 사용되어온 기존 강우침식인자 값과 어떤 차이점이 있는지를 비교 분석하기 위한 것이다. 이를 위해 최근까지 학계에서 발표된 국내 강우운동에너지식을 수집하고, 강우강도에 따른 강우운동에너지의 변화 양상을 비교 검토하였다. 4개의 강우운동에너지식을 비교해본 결과, 관측기간과 관측지점, 유도 방법의 차이로 인해 편차가 발생하는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 통계적인 방법을 이용하여 4개의 강우운동에너지식의 평균값을 나타낼 수 있는 전역적 강우운동에너지식을 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.124-128
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• 2011

토양유실 모델링의 중요한 입력자료인 강우침식인자는 분석자료, 호우사상의 분류, 강우 운동에너지식의 적용, 30분 최대 강우강도의 산정방법 등에 따라 연구자별로 결과값이 달라질 수 있다. 본 연구의 목적은 다양한 강우 운동에너지식에 따른 (R)USLE의 강우침식인자(R factor) 값의 차이와 정도를 비교 분석하기 위한 것이다. 이를 위해서 기상청으로부터 서울 지점에 대한 1960∼1999년 기간의 1분 단위 강우자료를 이용하여 5가지 강우 운동에너지식에 따른 강우침식인자를 각각 계산하였으며, 그 값을 비교 분석하였다. 연구결과 Wischmeier와 Smith(1978)의 강우 운동에너지식을 적용한 강우침식인자 값이 가장 크게 나타났고, Brown과 Foster(1987)의 식을 적용한 값이 이에 비해 약 10%, 노재경과 권순국(1984)의 식을 적용한 값이 약 20% 작게 평가되는 것으로 나타났다. 국내에서 개발된 유일한 강우 운동에너 지식인 노재경과 권순국(1984)의 강우 운동에너지식을 적용한 서울 지점의 강우침식인자는 6988.9MJmm/ha/hr/yr이었다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.40 no.1
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• pp.111-118
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• 2020

The rainfall kinetic energy equation derived in the USA has been used in South Korea to quantitatively estimate the amount of soil erosion caused by rainfall for the past 40 years. It is critical to analyze the characteristics of rainfall kinetic energy that causes soil erosion from measured storm events in the study area because the characteristics depend on climate, region, and time. The purpose of this study is to analyze the characteristics in Seoul, South Korea, and the data of the Parsivel rain gauge measured in Seoul for 3 years was used for the current study. This study focuses on deriving the relationship between rainfall kinetic energy and rainfall intensity among the data measured by the Parsivel. The new rainfall kinetic energy equation in Seoul is proposed and compared with the previous equations used in South Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.448-448
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• 2015

급경사면의 세류간 토양침식은 지표면과의 강우입자 충돌에 의한 튀김현상과 면상흐름에 의한 토사이송 능력의 상호작용에 의해 영향을 받는다. 강우운동에너지와 면상흐름이 세류간 토양침식 및 토사유출 발생에 있어서 상대적인 기여도에 대한 연구는 국내뿐만 아니라 전 세계적으로도 미흡하다. 본 연구에서는 강우현상을 재현할 수 있는 강우모의 실험장비와 사면 토양침식 실험을 위한 소규모 토양플롯을 제작하여 실험에 사용하였다. 강우모의에 의한 강우운동에너지는 자연강우의 운동에너지 산정식의 계산결과와 비교했을 때, 약 0.58배의 규모를 재현했다. 강우입자의 충돌을 제어하기 위한 스트립을 토양플롯에 올려놓은 경우와 커버가 없는 나지상태에서 강우모의 실험을 한 경우 사면에서 발생한 지표유출수, 지표하유출수 및 토사유출 자료를 측정하고 분석하였다. 강우강도가 증가함에 따라 지표유출량은 증가하고, 지표하유출량은 상대적으로 감소했다. 지표커버는 지표유출의 첨두유량 발생시간을 지연시켰으며, 지표유출량과 지하수량의 변화를 초래했다. 지표커버에 의해 지표유출량은 평균 1.82배 감소하지만, 토사유출량은 평균 4.93배로 상대적으로 크게 감소하였다. 단위수류력과 토사유출량과 관계를 분석한 결과 강우운동에너지는 토양입자의 튀김현상에 의한 침식을 증가시킬 뿐만 아니라 지표유출수의 유속을 증가시켜 토사이송능력을 가중시키는 것을 확인하였다.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.17 no.1
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• pp.49-57
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• 2010

To evaluate physical characteristics of open rainfall in Korea, terminal velocity of raindrop and drop size distributions (DSD) were continuously measured using by laser-optical disdrometer around Gosam reservoir, Anseong-si, Gyeonggi-do during three rainfall events from 2008 to 2009. The relationships between kinetic energies (KE, Jm^-2mm^-1; KER, Jm^-2h^-1) and rainfall intensity were obtained, respectively. Moreover, we compared the rainfall intensity from a disdrometer with the rainfall intensity from a tipping bucket raingauge to transform the kinetic energy of rainfall using the data from a tipping bucket raingauge. Therefore, the established relationships between kinetic energies (KE and KER) and rainfall intensity could be a useful model to consider the kinetic energy of raindrop using the rainfall intensity below 40mmh^-1 of max 5-min rainfall intensity in the middle of South Korea. However, to better examine the relationship between kinetic energy and rainfall intensity, further measurement will be required.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.430-430
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• 2016

범용토양유실공식(RUSLE)은 연간 토양유실량을 산정하기 위해 제시된 경험식이며, 강우침식인자(R factor)는 유실량을 결정하는 요소 중 강우강도의 특성을 고려하는 주요인자이다. 토지피복, 식생 등에 대한 타 인자의 경우 한정된 실험에 의해 도출된 경험치를 대상지역에 맞게 적용하는데 반해 강우침식인자는 강우강도 기반 강우에너지 산정법을 적용하여 계산과정이 비교적 복잡하고 다양하다. 국내에서도 강우침식인자 산정법이 개발된 바 있으나 현제까지 간편법을 비롯한 다양한 공식들이 적용되고 있다. 본 연구에서는 강우침식인자를 산정하는 과정에서 다른 강우 운동에너지식을 적용하거나 연평균 강수량 등을 대체지수로 활용한 간편법 적용시 결과의 결과의 다양성에 대해 분석하고자 하였다. 합리적인 30분 강우강도 산정을 위해 79개 기상청 종관기상관측 지점에 대한 분단위 강우자료(1997~2014)를 수집하고 기존의 국내외 강우운동에너지 식과 대체지수를 적용하여 산정된 결과를 비교 분석하였다. 연구결과 간편법을 사용한 결과가 대부분 지점에 대해 강우에너지식을 사용한 강우침식인자보다 과대산정(지점평균 약 74%)하였으며 다른 강우에너지식 적용에 따른 평균 변동계수가 약 0.12로 나타나 지점간 차이를 보였으나 적용방법에 따른 침식인자의 분포가 다소 다르게 나타남을 확인하였다. 관측자료가 부족한 토양유실량 예측에 있어 강우 침식인자 산정을 위한 최적 방법론 도출이 어려운 만큼 다중모델 결과를 조합하는 방법론 개발이 필요하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.343-343
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• 2023

식생피복(Vegetation cover)은 대기 중의 강우와 토양 사이에서 침식으로부터 표토를 보호하는 역할을 한다. 자유 낙하하는 강우의 물방울은 식생을 통과하면서 차단(interception), 수관통과(throughfall), 수간유하(stemflow)의 형태로 변화한다. 식생은 강우입자의 운동에너지와 수량을 감소시키고, 지표면에 도달하는 시간을 지연시킴에 따라 지표유출(overland flow) 저감에 기여한다. 유출수의 흐름과정에서 식물의 줄기, 낙엽, 뿌리 등은 유속을 감소시키는 장애물로 작용하여 궁극적으로 토양침식은 감소한다. 토양침식은 식생피복이 증가함에 따라 일반적으로 감소하며, 지수함수의 관계를 갖는다. 식생의 종류와 구조 그리고 잎의 모양 등에 따라 수문물리적인 반응이 달라진다. 캐노피를 갖는 지상식물(canopy cover plant)은 물방울의 운동에너지를 갖는 반면, 지피식물(ground cover plant)은 낙하고가 작기 때문에 운동에너지는 적으며, 특히 낙엽층은 지표면을 보호하여 토양침식의 저감효과가 더욱 크다. 산불지역의 식생피복에 따른 토양침식 측정 자료에 따르면, 강우운동에너지는 식생피복이 증가함에 따라 지상피복(canopy cover)에 의한 감소보다는 지면피복(ground cover)과 낙엽피복(litter cover)에 의한 감소효과가 상대적으로 컸다. 식생피복에 의해 차단되는 강우의 손실량보다 침투량 증가에 의한 손실량이 상대적으로 많았다. 낙엽피복에 대한 강우모의 실험 결과에 따르면, 낙엽의 피복율이 증가함에 따라 지수적으로 토양침식량은 감소하였다. 낙엽 피복율의 40% 이상은 토양침식량을 현격이 감소시킨 반면, 피복율의 70% 이상은 지표유출량을 현저히 감소시켰다. 낙엽 피복율이 70%이상이면, 유출계수가 33%가 감소하였으나, 토양침식민감도는 94%로 크게 감소하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.7
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• pp.595-604
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• 2015

Interrill erosion by the rainfall is divided into a detachment of soil particles by raindrop splash when raindrops having kinetic energy strike on the surface soil and a sediment transport by sheet flow of surface runoff. Rainfall kinetic energy is widely used as an indicator expressing the potential ability to separate the soil particles from soil mass. In this study, the soil erosion experiments of rainfall simulation were operated to evaluate the effects of rainfall kinetic energy on interrill erosion as using the strip cover to control raindrop impact. The kinetic energy from rainfall simulator was 0.58 times to that of natural rainfall. Surface runoff and subsurface runoff increased and decreased respectively with increase of rainfall intensity. Surface runoff discharge from plots of non-cover was 1.82 times more than that from plots with cover. The rainfall kinetic energy influenced on the starting time of surface and subsurface runoff. Soil erosion quantity greatly varied according to existence of the surface cover that can intercept rainfall energy. Sediment yields by the interaction between raindrop splash and sheet flow increased 3.6~5.9 times and the increase rates of those decreased with rainfall intensity. As a results from analysis of relationship between stream power and sediment yields, rainfall kinetic energy increased the transport capacity according to increase of surface runoff as well as the detachment of soil particles by raindrop splash.