• 대한토목학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.175-182
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• 2018

본 연구에서는 설계 강우-유출 관계 분석법으로 산정된 값을 지역빈도해석 기법을 바탕으로 보정하여 미계측 유역에서의 확률홍수량을 산정하는 방법을 제안하였다. 홍수빈도해석법과 설계 강우-유출 관계 분석법을 비교 분석한 결과, 설계 강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량이 약 52% 과대 산정되는 것으로 나타났다. 또한, 미계측 유역의 확률홍수량을 산정하기 위해서 유역 특성인자를 자연유량으로 지표화 하여 지역빈도해석법을 수행하였다. 이와 같은 세 가지 방법의 설계홍수량 산정법을 기반으로 미계측 유역을 대상으로 적용할 수 있는 보정식을 도출하였다. 미계측 유역에 대한 적용성을 검토하기 위해 Leave-One-Out Cross-Validation 기법과 Skill Score 기법을 적용하였다. 그 결과, 정확도가 기존의 설계 강우-유출 관계 분석법보다 23.2% 증가한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.364-364
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• 2017

미계측 유역에서의 홍수위 예측을 위해서는 실제 지형에 가까운 하천 지형 자료의 취득이 필수적이다. 대부분의 경우 하천 지형 자료는 하천정비기본계획을 위한 횡단 측량 자료를 활용하고 있으나, 지방 하천 및 농촌의 소하천은 하천 단면 측량 자료가 존재하지 않는 경우가 많아 홍수위 모의에 어려움이 있다. 기존의 하천 단면을 추정하는 연구는 기 측정된 자료를 기반으로 미계측 된 구간 사이를 세밀하게 보간하는 기법을 제시하거나 최신의 장비 등을 활용하여 고도로 정밀한 측량 기법 등을 제시해왔다. 그러나 이러한 방법들은 유역의 전 구간에 대한 하천 단면을 추정하기에는 한계가 있으며, 소하천에 고도로 정밀한 측량 기법을 적용하기에는 시간과 비용의 과다한 소모가 우려된다. 이에 따라, 비교적 간단한 방법으로 유역의 전 구간에 대해 하천의 폭으로 하천 단면의 높이와 넓이를 추정하는 미측정 하천 단면 추정 기법이 개발된 바 있으나, 실제 미계측 유역에의 적용을 통한 검증은 수행되지 않았다. 본 연구에서는 미계측 유역에서의 홍수위 예측을 위하여 개발된 하천 단면 추정 기법을 적용하여, 홍수위를 모의하고 실측 수위와의 비교를 통해 단면 추정기법의 적용성을 평가하고자 한다. 이를 위해 하천정비계획을 참고하여 단면 자료가 존재하는 하천의 본류에 대하여 하천의 폭과 넓이, 높이 사이의 회귀식을 생성한 후, 지류의 미계측 유역에 적용하여 하천 단면을 추정하였다. 추정된 단면으로 부정류 흐름의 실측 홍수 사상으로 홍수위를 모의하였으며, 실측 수위와의 비교를 통해 단면 추정 기법의 적용성을 평가하였다. 본 연구를 통해 미측정 하천 단면 추정 기법의 평가 및 검증을 수행하였으며, 이를 적용하여 지방 하천 혹은 소하천 등에 대한 침수 대책 마련에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.36-36
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• 2016

하천정비나 유역종합 치수계획 등 수자원계획을 수립하는 과정에 있어 하천의 설계홍수량 추정은 필수적이며, 하천의 수공구조물의 안전성과 수문학적 위험도를 산정하는데도 활용되고 있다. 그러나 매년 관측되는 강우량 자료에 비해 유출량 자료의 길이가 비교적 짧아 신뢰성 있는 홍수량자료의 구축이 어려운 실정이며, 미계측 유역에 위치한 중소규모 하천의 설계홍수량과 같은 수문학적 자료는 매우 제한적이다. 이러한 이유로 본 연구에서는 기 수립된 하천정비기본계획의 자료들을 활용하여 유역의 특성(면적, 경사, 고도)이 고려되는 새로운 홍수량 산정식을 개발하였으며, Bayesian GLM(generalized linear method) 기법을 활용하여 미계측 유역의 지역화를 통한 홍수량의 추정이 가능하도록 하였다. 또한 Hierarchical Bayesian 기법을 활용하여 개발된 공식에 활용되는 매개변수의 불확실성을 구간을 산정하였다. Bayesian 기법의 도입으로 산정되는 홍수량의 불확실성 구간을 정량적으로 제시할 수 있었으며, 제안된 연구 결과는 미계측 유역의 홍수량을 추정하는 도구로서 활용성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1996년도 제4회 수공학웍샵 교재
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• pp.1-95
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• 1996

전국에 산재한 수위관측지점의 관측개시 이후의 모든 홍수위 자료를 구성하고 주요 지점의 개별 홍수사상에 대한 단위도를 유도하여 지점별 대표단위도를 작성하였다. 또한 유도된 대표단위도를 이용하여 미계측 지점에 대한 단위도와 첨두홍수량을 추정하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1991년과 1992년에 이어서 1993년에도 홍수위자료의 수집과 정리에 역점을 두어 관업을 수행하였으며 조선하천조사서, 조선하천조사연보, 한국수문조사연보 등의 각종 문헌에 수록되어 있는 주요 홍수사상의 수문곡선을 판독하여 전국 220개의 수위관측지점에 대하여 총 5,735개 사상의 홍수위 자료를 구축하였으며 이를 자료집으로 구성하였다. 홍수사상에 대한 단위도를 유도하기 위하여 시우량자료는 기상청 자료를 중심으로 구성하였으며 효율적이고 안정적인 능형회귀방법을 이용한 단위도 유도 방법을 적용하여 사용자가 화면을 통해서 홍수사상과 유도된 1mm-1hr 단위도를 보고 적합한 단위도를 선택할 수 있도록 단위도 유도 프로그램을 개발하였다. 대부분의 홍수사상이 지정홍수위 이상인 범위만이 정리되었는데 지정홍수위 이하의 부분은 일수위로부터 읽은 값을 참고로 하고 대수보간을 하여 자료를 구성하도록 하였다. 개발된 단위도 유도 프로그램을 사용하여 지점별 홍수사상별로 단위도를 유도하여 유역별로 총 65개 지점에 대하여 952개의 단위도를 유도하였는데 한강 유역은 16개 지점에서 263개의 단위도를 유도하였고 낙동강 유역은 28개 지점에 460개 단위도를, 금강 유역은 7개 지점 82개 단위도를, 영산강 유역은 7개 지점에서 88개 단위도를, 섬진강 유역은 7개 지점에서 59개의 단위도를 유도하였다. 유도된 단위도들을 지점별로 평균하고, 이를 참고로 하여 Nash 모형을 이용한 지점별 대표단위도를 유도하여 정리하였다. 또한 유도된 대표단위도를 유역에 따라서 지점별로 비교하여 상하류간의 관계를 분석하였으며 신뢰할만한 결과로 판단되었다. 유도된 대표단위도의 첨두유량 및 첨두시간을 유역면적 등과 비교하여 그 관계를 검토하였다. 유역면적과 첨두유량 및 유역면적과 첨두시간의 관계는 비교적 일정한 경향을 보여주었으며 이를 이용하여 미계측 유역의 1mm-1hr 단위도를 추정하였다. 2년 빈도의 설계강우량에 대해서 유역면적이 50, 100, 1,000, 10,000, 20,000$\textrm{km}^2$인 경우 첨두홍수를 추정하였으며 유출률을 0.9로 할 때 4장에서 분석, 제시된 지점별 평균연최대홍수와 비슷한 값을 보여주었다. 따라서 미계측 유역에서는 설계강우량만 주어진다면 본 연구에서 추정된 미계측 유역의 단위도 추정 방법을 이용하여 첨두홍수를 추정할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 단위도 유도 대상 지점은 전국의 수위관측지점이었으나 5대강을 제외한 기타 수계에 있어서는 수위자료뿐만 아니라 유량측정성과도 미비하여 단위도 유도를 하지 못하였다. 또한 유역면적 500$\textrm{km}^2$ 이하에서는 홍수위 자료는 있어도 유량측정성과가 없는 지점이 많았고 육량측정성과가 수 회에 불과한 지점이 대부분이었기 때문에 단위도를 유도할 수 없었다. 따라서 분석된 결과를 소유역으로 연장하는 것은 다소 무리가 따르며 대략 어느 정도가 될 것이라는 참고자료로 이용하는 것이 바람직하다고 본다. 현재의 여건에서는 소유역의 유량측정성과를 확충하는 일이 급선무일 것이다. 유역면적이 작은 수위 관측 지점에 대한 지속적인 유량측정이 절실히 요구된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권1호
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• pp.91-99
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• 2012

본 연구에서는 수질오염총량관리단위유역의 말단부에서 8일 간격으로 계측된 유량자료가 있을 때 이를 연속적인 일유량으로 확대할 수 있는 방법론을 제시하였다. 이 방법은 부분계측이 이루어지는 지점의 결측치를 인근 혹은 수문학적으로 유사한 지점에서 연속계측된 유량자료를 이용하여 보완하는 방식이다. 이를 위해 먼저 부분계측이 수행된 날짜와 같은 날의 유량을 연속계측자료로부터 추출한다. 그 다음 두 자료간에 상관도가 높다면 이를 잘 표현하는 확장식을 개발하고 이 식을 통해 결측치를 내삽 또는 외삽한다. 본 연구에서는 두 자료간 상관성을 잘 묘사하는 방법으로 분산유지법을 제안하였고, 이를 부분계측과 연속계측이 동시에 수행된 지점의 유량자료를 통해 그 정확성을 검증하였다. 검증된 분산유지법을 이용하여 한강수계 총량관리단위유역 중 15개 유역을 선택하여 각 유역의 말단부에 8일 간격으로 계측된 유량을 연속 일유량으로 확장시켰다. 확장된 자료를 기반으로 유황분석을 통해 저수량을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.181-181
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• 2021

유역 내의 물순환 평가를 위하여 적합한 강우-유출모형을 선정하고 적용하는 것은 수문학적 관점에서 주된 과제이다. 장기적인 관점의 수자원 관리를 위해서는 직접적인 계측을 통해 장기간의 유출자료를 취득하는 방법이 있으나, 국내의 주요지점을 제외한 대다수의 중소규모의 지점에 계측기를 설치하는 것은 현실적으로 어려우므로, 자료취득이 비교적 용이하고 신뢰성이 높은 장기간 강우 자료를 강우-유출모형의 입력자료로 활용하여 미계측 유역으로의 모형을 확장하는 방안이 적절하다는 평가를 받고 있다. 본 연구는 국내외 주요 연속강우-유출모형의 특성을 파악하기 위하여 비교적 신뢰성 있는 자료를 보유하고 있는 소양강댐 유역에 다수의 연속강우-유출모형을 적용하였다. 모델링 결과로 산출된 유황곡선(flow duration curve)을 소양강댐 유입량과 비교하여 각 모형의 특징을 파악하고 유량에 따른 적합성 평가를 진행하였다. 또한, 향후 미계측유역으로 모형을 확장하기 위하여 매개변수 개수 및 재현능력을 동시에 평가하였다. 다수의 모형 중 적합성이 높은 모형들을 선별하였으며, 선별된 모형들의 불확실성을 고려함과 동시에 계층적 베이지안 기법을 활용하여 최종적으로 앙상블모형을 제시하였다. 앙상블모형을 단일 모형과 비교한 결과 단일 모형보다 개선된 성능을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.97-106
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• 1997

Nash 모형의 매개변수를 유역의 수문지형특성과 시간응답의 상사성을 이용하여 분석하고 이를 미계측 유역에 대한 추정방법으로 적용하여 보았다. 유역의 수문지형특성의 상사성은 유역의 지형학적 동질성에 대한 검증방법인 자기상사성을 통해 파악하였으며 시간응답의 상사성은 Nash 모형의 매개변수들과 지체시간 및 도달시간과의 관계를 수립하여 이용하였다. 위천유역의 경우 이러한 상사성에 대한 주목할만한 특징이 발견되었는데 이를 미계측 유역에 대한 매개변수 측정에 이용한 결과 좋은 성과를 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1844-1848
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• 2007

본 연구에서는 섬진강유역에 위치한 주요 수위관측소 지점의 유출률을 산정하기 위해서 지리정보시스템(Geographic Information System : GIS)을 적용하였다. 유출률 산정에 이용된 GIS 소프트웨어로는 ArcInfo와 ArcView 등을 이용하였으며, 대상유역의 수치유역도, 강우관측망도, 수위관측망도, 수계망도, 주암댐 유역도, 섬진강댐 유역도, 순유역도 등을 일차적으로 생성하였다. 또한 수치표고모델(Digital Elevation Model : DEM), 토양도, 토지피복도, 유출곡선지수도(Curve Number : CN) 등의 기본도를 생성하였다. 일반적으로 미계측 유역에서의 유출률 산정은 강우모형과 유역모형, 하도모형 등에 의한 수문학적 방법으로 산정되나, 계측 유역은 수위관측소 지점의 수위-유량관계곡선식에 의해 수위 수문곡선을 유량 수문곡선으로 변환하여 산정하게 된다. 본 연구에서는 수위-유량관계곡선식에 의하여 유출수문곡선을 산정하였으며, 또한 산정된 유출률의 적정성을 파악하기 위해 GIS를 이용하여 산정한 CN의 값과 비교하였다. 본 연구는 섬진강유역을 대상으로 하는 유출률 산정에 관한 연구로 강우량자료의 일관성 분석 등도 수행하였다. 유출률 산정에 이용된 강우자료는 기상청 자료이며 평균 강우량은 강우의 시간적 분포와 강우량의 양적분포 등을 분석한 후 산술평균법에 의해 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.375-375
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• 2019

충주댐 유역의 미계측유역을 대상으로 공간분포를 고려한 저류함수법 기반의 유출자료를 활용하여 지역최대홍수량의 추정 가능성을 평가하였다. 유출자료의 공간확장 가능성을 보기위해 2008년부터 2017년까지의 홍수 사상 중에 8개를 선정하였으며, 적절한 비교와 NSE 검증을 위해 충주댐, 영월1, 영춘 수위관측소를 검정지점으로 지정하였다. 또한, 선정한 사상 8개의 계측유역 유출자료를 바탕으로 공간확장방법을 활용하여 미계측유역의 유출자료를 생성하였다. 생성한 유출자료로 충주댐 유역의 홍수 사상과 지역최대홍수량(QRMF) 사이의 상관관계를 분석하여 지역최대홍수량의 발생 가능성과 충주댐 유역의 K값을 추정하였다. NSE 검증결과 유역출구지점인 충주댐에서 0.53으로 만족하여 유출자료 공간확장방법을 활용한 모의유출자료 산정은 적절한 것으로 나타났으며, 모의유출자료의 특성이 실제 유역의 특성과 유사한 것으로 나타났다. 생성한 유출자료와 지역최대 홍수량($Q_{RMF}$)에 대해 피어슨 상관계수와 RMSE를 활용하여 평가한 결과 서로 매우 높은 상관관계를 나타냈으며(Pearson's r> 0.9), 홍수량 산정방법에 있어서 지역최대홍수량($Q_{RMF}$)를 사용하여 산정하는 것이 바람직한 것으로 나타났다(RMSE=1.94). 또한, 충주댐 유역에 대한 지역최대홍수량($Q_{RMF}$)의 K값은 5.298로 산출되었으며, 산출한 K값으로 전체적인 충주댐 유역의 최대홍수량뿐만 아니라 면적이 비교적 작은 소유역의 최대홍수량도 추정할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권12호
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• pp.1295-1304
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• 2021

수자원의 효율적인 이용과 관리를 위해서는 기본적으로 강우-유출에 대한 신뢰성 있는 해석이 필요하지만 이를 위한 연속적인 수문자료가 부족하고, 실측 및 모형 등을 통한 강우-유출자료의 확보는 여전히 요원한 실정이다. 특히 미계측 유역의 경우는 합리적인 강우-유출 모의 개선의 일환으로 모형 적용시 필요한 매개변수를 계측유역에서 미계측 유역으로 전이하는 지역화 방안이 활용되고 있다. 본 연구에서는 하천 내 미계측 유역 또는 가뭄모니터링이 필요한 지점에서 GR4J 모형을 선정하여 강우-유출과정의 상태변수를 추출하고 SCEM-UA 기법을 이용한 매개변수 최적화를 진행하였다. 모형을 통해 획득한 유역특성인자와 매개변수 상관성 분석을 위해 Copula 함수를 이용하여 지역화하였으며 미계측 유역에 대한 강우-유출 분석을 수행하였다. 분석과정에서 대상 유역의 중간상태변수를 추출하고 이를 수문변량 인자인 하천수위와 지하수위에 대해 각각의 상관성을 분석하였다. 나아가 강우-유출 모의 과정에서 GR4J 모형의 상태변수를 산출하고 지수화시켜 수문학적 가뭄지수(SSDI)를 산정하였으며 이를 대표 가뭄지수인 SPI와 비교분석하여 산정된 가뭄지수의 수문학적 적합성 평가를 수행하였으며 이를 토대로 미계측 유역에서의 가뭄 모니터링 및 가뭄정보제공 체계구축과 활용 가능성을 확인할 수 있었다.