• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.19 no.12
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• pp.15-23
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• 2018

The occurrence of soil erosions in Korea is mostly driven by flowing water which has a close relationship with rainfalls. The soil eroded by rainfalls flows into and deposits in the river and it polluted the water resources and making the rivers become difficult to be managed. Recently, the frequency of heavy rainfall events that are more than 30 mm/hr has been increasing in Korea due to the influence of climate change, which creating a favourable condition for the occurrence of soil erosion within a short time. In this study, we proposed a method to estimate the distribution of rainfall intensity and to calculate the energy produced by a single rainfall event using the cumulative distribution function that take into account of the physical characteristics of rainfall. The raindrops kinetic energy estimated by the proposed method are compared with the measured data from the previous studies and it is noticed that the raindrops kinetic energy estimated by the rainfall intensity variation is very similar to the results concluded from the previous studies. In order to develop an equation for estimating rainfall kinetic energy, rainfall particle size data measured at a rainfall intensity of 0.254~152.4 mm/hr were used. The rainfall kinetic energy estimated by applying the cumulative distribution function tended to increase in the form of a power function in the relation of rainfall intensity. Based on the equation obtained from this relationship, the rainfall kinetic energy of 1~80 mm/hr rainfall intensity was estimated to be $0.03{\sim}48.26Jm^{-2}mm^{-1}$. Based on the relationship between rainfall intensity and rainfall energy, rainfall kinetic energy equation is proposed as a power function form and it is expected that it can be used in the design of short-term operated facility such as the sizing of sedimentation basin that requires prediction of soil loss by a single rainfall event.

• Journal of The Geomorphological Association of Korea
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• v.19 no.2
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• pp.133-143
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• 2012

To evaluate the kinetic energy of the raindrops, the drop size distribution and the terminal velocity of the raindrops had been measured from January to September 2010 using the laser-optical disdrometer in KIGAM, Daejeon, Korea. The relationship between kinetic energy (KE) and rainfall intensity (I) was computed as logarithmic and exponential model, respectively, under the rainfall intensity of about 142mm/h. The exponential model is more suitable for the relationship of KE-I than the logarithmic model, because the exponential model presented better fit for KE over 50mm/h of rainfall intensity. Meanwhile, the differences of the total kinetic energy existed in rainfall events with almost same total rainfall depth, and KE values of Daejeon at high rainfall intensity underestimated rather than the others under temperate climate. Therefore, these differences of KE in rainfall events and geographical regions imply the result from the variations of rainfall intensity within a rainfall event.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.363-363
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• 2011

무분별한 개발사업으로 인하여 발생되는 토양 침식 피해를 최소화시키기 위해서는 정확한 토양 침식량을 추정해야 한다. 현재 토양 침식량을 추정하기 위한 공식으로 Wischmeier와 Smith(1997)가 발표한 범양 토양손실공식(RUSLE, Revised Universal Soil Loss Equation)을 주로 사용하고 있다. RUSLE 공식의 매개변수 중 하나인 강우침식능 인자 R은 실무에서는 단일강우 확률강우량의 시간분포 강우량에 대하여 강우침식능을 산정하는 방법을 널리 사용하고 있으나, 연평균 강우침식능을 사용하는 경우도 많다. 국립방재연구소(2009)는 전국 53개소의 1960년대~2008년까지의 1시간 강우자료를 이용하여 연평균 강우침식능을 산정한 바 있고, 본 연구에서는 국립방재연구소의 자료(2009)에 23개소를 추가 하고 2009년~2010년 강우자료를 추가하여 강우침식능을 산정하였다. 강우침식능 산정 시 사용되는 강우 운동에너지 공식은 국내외에서 여러 가지 공식이 제안되고 있으나, 본 연구에서는 RUSLE와 USLE에서 추천하고 있는 식과 노재경 등(1984)의 식, van Dijk(2002) 식을 이용하여 각각의 연평균 강우침식능을 산정하고 전국 연평균 강우침식도를 재산정하였다. 연평균 R값의 76개 지점평균은 RUSLE 식 4890, USLE 식 5538, 노재경 식 4608, van Dijk 식 5444 MJ/ha mm/hr로 산정되었다. 에너지식에 따라 값은 최대 930 MJ/ha mm/hr 차이를 보였으나, 분포 양상은 경북 지역을 제외한 모든 유역에서 비슷함을 알 수 있었다. 노재경 식은 서울과 수원의 관측자료를 이용하여 제안된 식으로 타 식에 비하여 우리나라의 강우특성을 비교적 잘 고려한다고 판단되지만, 시간 및 공간적으로 제한된 데이터를 이용하여 제안된 식이므로 실무 적용을 위해서는 추가적인 검정이 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.137-137
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• 2017

우리나라는 산지가 64%를 차지하고 있기 때문에 토양침식 위험성이 큰 급경사지가 많다. 산지사면 토양은 대부분 사질토와 사양토로 이루어졌다. 급경사면에서의 토양침식이 많이 발생함에도 이에 대한 연구결과는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 사양토로 구성된 나지사면에 대한 토양침식 특성을 파악하고자 강우모의 실험을 수행하였다. 강우모의 실험의 강우강도는 전국의 확률강우분포 3~200년 빈도의 30분 강우강도인 60mm/hr~130mm/hr의 범위였다. 사면경사는 급경사지 범위을 대표하는 $24^{\circ}$와 $28^{\circ}$에서 실험을 하였다. 실험은 발생하는 지표유출과 지표하유출를 수집하여 측정하였으며, 지표표면에 잉크를 뿌린 다음 실험을 동영상 촬영하여 속도를 측정하였다. 지표유출량을 건조로에 넣고 건조시켜 토양침식량을 측정하였다. 그리고 강우운동에너지는 광학디스트로메터(Pasivel)을 이용하여 측정하였다. 강우운동에너지를 측정한 결과 $800J/m^2{\sim}1700J/m^2$ 범위였다. 강우강도가 클수록 지표유출량과 토사유출량은 증가하였다. 경사가 증가함에 따라 지표유출량은 큰 변화가 없으나, 토양침식량은 크게 증가하였다. 지표하유출량은 강우강도와 경사가 증가하여도 큰 변화가 없었으며, 강우 발생이 멈추면 즉시 감소하였다. 사양토의 점토성분이 강우의 침투를 저해하고, 모래보다 많은 양의 물을 함유하는 있는 것으로 파악 되었다. 그러나 사질토보다 토양입자가 작은 사양토에서 상대적으로 많은 토양침식이 발생하였다. 강우에너지가 증가하면 유사농도는 감소하는 경향을 보였다. 이는 강우에너지가 증가함에 따라 지표유출량의 증가율에 비해 토양침식량의 증가율이 작기 때문인 것으로 판단된다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.14 no.4
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• pp.743-754
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• 2019

The erosive potential of precipitation can be evaluated by the kinetic energy transferred to the soil by the impact of the rain drop. A kinetic energy rate of the rain drops was estimated by the disdrometer classifying impact signals. This equation in the form of power presented an adjustment measure between the rain rate and rainfall quantity of 97% and 95% for continental and maritime rains, respectively. The exponent of the power equation, initially, shows no dependence on the type of rainfall. However, the multiplicative factor presented variation, which can be adjusted according to rainfall events. This equation was validated by the coefficient of determination, the average absolute error and the confidence error. The kinetic energy of precipitation, associated to certain types of soil, will allow the determination of the potential of the erosion caused by the rains.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.15 no.2
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• pp.371-378
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• 2020

Rainfall is one of the most active forces that cause soil erosion. The action of rain on the soil exerts an erosive power caused by the impact of the drops, which fall with variable speed and kinetic energy, depending directly on the diameter of the drop. The objective of this study is to determine algorithms capable of estimating rainfall erosivity for the region of Maceió-AL. For this purpose, erosion rains were collected between 2003 and 2006 using a RD-69 disdrometer, which continuously and automatically measures rainfall distribution in a range of 1 min. The determination of algorithms in the form of power equation to estimate was adjusted with one and two independent variables (amount of rainfall, duration and maximum intensity).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.15-15
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• 2018

강우에 의해 발생되는 토양침식의 정도를 나타내는 강우침식인자의 산정공식은 미국에서 경험적인 방법으로 유도된 식이지만, 전 세계적으로 널리 활용되고 있다. 강우침식인자는 토양침식을 유발하는 호우사상의 지속기간 중에 발생한 총 강우에너지와 30분 최대 강우강도 값을 곱하여 호우사상별로 산정하게 되며, 이 값의 연간 총합이 연강우침식인자가 된다. 최근 강우침식인자에 대한 관심이 국내외적으로 고조되면서 많은 연구 산물이 학계에 보고되고 있다. 본 연구의 목적은 동일 기간, 동일 지점일지라도 연구자에 따라 강우침식인자 값이 달라지는 원인과 그 불확실성을 규명하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 연구는 강우침식인자와 관련된 국내외 문헌연구를 토대로 연구방법에 따라 결과값이 달라지는 현상을 분석하고 이에 대한 대안을 제시하고자 한다. 연구결과, 강우침식인자 산정의 불확실성의 가장 큰 인자는 연구자가 사용하는 데이터로서, 5분 단위 이하의 강우자료를 사용하는 것과, 그 이상의 자료를 사용하는 것으로 구분할 수 있었다. 두 번째 중요한 인자는 유효 호우사상의 분류기준을 어떻게 적용하느냐에 있었다. 세 번째는 강우 에너지를 계산할 때 어떤 강우운동에너지식을 적용하는지에 따라 결과값이 달라지는 것을 알 수 있었다. 네 번째는 연구자가 어떤 프로그램을 이용하여 산정했느냐에 따라 차이가 발생할 수 있음을 알 수 있었다. 다섯 번째 지역단위 강우침식인자 산정시 어떤 공간분포 기법을 적용하느냐에 따라 결과값의 차이가 발생함을 알 수 있었다. 이를 바탕으로 본 연구에서는 국내에서 강우침식인자 산정시 연구자들이 적용할 수 있는 표준 계산 절차에 대해서 제안하였다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.15 no.1
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• pp.153-160
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• 2020

The kinetic energy of the rain drops was predicted in a relation between the rain rate and rain quantity, derived directly from the rain drop size distribution (DSD), which had been measured by a disdrometer located in the eastern state of Alagoas-Brazil. The equation in the form of exponential form suppressed the effects of large drops at low rainfall intensity observed at the beginning and end of the rainfall. The kinetic energy of the raindrop was underestimated in almost rain intensity ranges and was considered acceptable by the performance indicators such as coefficient of determination, average absolute error, percent relative error, mean absolute error, root mean square error, Willmott's concordance index and confidence index.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.21 no.4
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• pp.5-17
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• 2020

In recent years, the frequency of heavy rainfall associated with high rainfall intensity has been continuously increasing due to the effects of climate change; and thus also causes an increase in watershed soil erosion. The existing estimation techniques, used for the prediction of soil erosion in Korea have limitations in predicting the: average soil erosion in watersheds, and the soil erosion associated with abnormal short-term rainfall events. Therefore, it is necessary to consider the characteristics of torrential rainfall, and utilize physics-based model to accurately determine the soil erosion characteristics of a watershed. In this study, the rainfall kinetic energy equation, in the form of power function, is proposed by applying the probability density function, to analyze the rainfall particle distribution. The distributed rainfall-erosion model, which utilizes the proposed rainfall kinetic energy equation, was utilized in this study to determine the soil erosion associated with various typhoon events that occurred at Cheoncheon watershed. As a result, the model efficiency parameters of the model for NSE and RMSE are 0.036 and 4.995 ppm, respectively. Therefore, the suggested soil erosion model, coupled with the proposed rainfall-energy estimation, shows accurate results in predicting soil erosion in a watershed due to short-term rainfall events.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.410-410
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• 2021

강우가식성 지표(또는 강우침식인자)는 빗방울이 지상으로 떨어질 때 빗방울의 크기와 낙하속도 즉 운동에너지에 의하여 표토의 입자가 잠재적으로 침식될 수 있는 정도를 의미한다. 최신 호우사상을 분석하여 지점별 연평균 강우가식성 지표를 지속적으로 갱신하는 연구는 범용토양유실공식을 이용하여 장기간에 걸친 연평균 토양침식량을 산정하려고 하는 연구자들에게 지속적인 관심의 대상이 되어 왔다. 본 연구는 기상청 산하 관측소 54개 지점을 대상으로 지점별 연평균 강우가식성 지표를 업데이트하기 위한 것으로, 2017년까지의 데이터를 포함하여 업데이트하는 것을 목표로 하였다. 강우 가식성 지표 계산을 위한 1분 단위 강우자료는 기상자료개방포털의 공개된 자료로부터 획득할 수 있으나, 지점별로 결측치를 일부 포함하고 있거나 불연속된 자료가 포함되어 있어 54개 지점 모두를 업데이트하는 것은 제한이 되었다. 결과적으로 54개 지점 중에 29개 지점에 대한 값을 업데이트할 수 있었다. 연구결과 기상청 29개 지점의 1961~2017년 기간(최소 45년 ~ 최대 57년) 동안의 연평균 강우가식성 지표는 4,624MJmm/ha/hr로 나타났다. 이 값은 2015년 기간까지의 평균값과 거의 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한, 지역적 분포로서 29개 지점 중에 14개 지점에서 연평균 강우가식성 지표가 소폭 감소한 것으로 나타났으며, 15개 지점은 증가한 것으로 나타났으며 최대 증가 및 감소폭은 2.5% 이내인 것으로 나타났다.