• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.701-705
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• 2006

강우자료는 수문 모델링 작업에서 가장 기초적인 수문학적 입력자료로 시간과 공간에 따른 변동성이 크므로 규명하기 복잡한 수문현상 중의 하나이다. 산악지역이 많은 우리나라의 지형학적 특성과 태풍, 장마 및 특히, 최근의 게릴라성 집중호우 등으로 인하여 이러한 변동성이 더욱 커지고 있는 실정이다. 장기간 실측된 수문기상 기초 자료가 부족한 우리나라의 실정상 홍수예보 및 수공구조물 설계를 위해 정확한 강우량 자료의 취득이 선행돼야 한다. 따라서 적절한 장소에 수문관측소 설치 및 관리를 통해 양호한 강우량 자료를 획득해야 하지만, 현장 여건상 등의 이유로 미계측 및 결측, 이상자료가 발생하고 있다. 따라서 이러한 미계측 혹은 결측지점의 우량을 추정할 수 있는 방법을 비교, 분석하여 적절한 보정과정을 수행할 필요가 있다. 그간의 연구에서는 미계측 지점 혹은 산악지역에서의 점 강우량 보정방법에 대한 연구가 진행되었지만, 본 연구에서는 '도시홍수재해관리기술연구사업단'에서 운영 중인 도시하천 유역 특히 소배수구역에서의 결측 자료에 대해 여러 추정 방법을 비교, 분석하여 적절한 방안을 찾고자 한다. 이를 위하여 중랑천 유역의 3개 소배수 구역(월계1 배수구역, 군자 배수구역, 어린이대공원 배수구역)에 설치된 3개 우량관측소와 건설교통부 관할 우량관측소 2개소의 우량자료를 사용하였다. 본 연구에서는 결측치 보간을 위하여 널리 이용되고 있는 산술평균법(Arithmetic Average method), 역거리법(Reciprocal Distance Squared method), 거리고도비율법(Ratio of Distance and Elevation method), 인근관측소와의 관계식 이용, 크리깅방법(Simple Kriging method)을 비교, 검토 적용하였다. 중랑천 유역의 소배수구역을 대상으로 연중 발생하는 큰 호우사상에 대해 임의의 강우관측소를 결측지점으로 가정하고 주변의 강우관측소로부터 각각의 방법을 이용해 가중치들을 산정하여 결측지점의 강우량 값을 보정하고자 하였다. 또한 각각의 방법을 이용하여 얻어진 결과에 대해 실측값과 보정값의 오차정도를 평균절대오차법(Mean Absolute Error)과 제곱평균제곱근오차법(Root Mean Squared Error)에 의해 산정하여 보정 방법간의 효율성을 검토하고자 하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권10호
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• pp.853-862
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• 2018

본 연구에서는 적응적 분할격자기반 2차원 침수해석모형 K-Flood를 개발하였다. 분할격자기법은 흐름 특성을 기반으로 격자를 분할하여 흐름영역과 비흐름영역으로 구분하는 격자생성기법이며, 분할격자기법과 격자세분화기법을 동시에 활용하면 매우 적은 수의 격자로 복잡한 형상의 흐름영역을 표현할 수 있어 효율적인 모의가 가능하다. 특히 최근 도시홍수에 대해 매우 정밀한 해상도의 자료와 격자를 이용하여 보다 정확한 침수해석 또는 예보를 하고자 하는 시도가 늘어나고 있으며, K-Flood는 이러한 복잡한 흐름영역의 계산 시 적응적 분할격자를 활용하여 효율적인 격자생성이 가능하다. 공간 및 시간에 대해 2차 정확도의 유한체적 수치해법이 적용되었다. K-Flood의 검증을 위해 2차원 침수해석모형의 검증에 널리 사용되고 있는 1) 원형 실린더에 의한 충격파 반사 모의, 2) 도시홍수실험 모의, 3) Malpasset 댐붕괴 모의를 수행하였다. 모든 모의에서 관측자료 및 과거의 모의결과와 비교하여 성공적으로 K-Flood의 성능을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.221-221
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• 2022

방재성능목표란 홍수, 호우 등으로부터 재해를 예방하기 위한 방재정책 등에 적용하기 위하여 처리 가능한 시간당 강우량 및 연속강우량의 목표로, 각 지자체별로 지역특성 및 경제여건 등을 고려하여 지역별 방재성능목표를 설정한다. 지역별 방재성능목표 기준을 설정하기 위해 전국을 168개 티센망으로 분류하고 69개 지점 확률강우량을 활용하여 지방자치단체별 확률강우량을 산정하고, 지방자치단체별 티센면적 비율을 감안하여 각 지자체별 방재성능목표 설정 기준을 마련한다. 이때 확률강우량 산정에 기상청에서 제공하는 종관기상관측(ASOS) 자료를 이용하는데, 종관기상관측(ASOS, Automated Synoptic Observing System)이란 종관규모의 날씨를 파악하기 위하여 정해진 시각에 모든 관측소에서 같은 시각에 실시하는 지상관측으로, 종관규모는 일기도에 표현되어 있는 고기압이나 저기압의 공간적 크기 및 수명을 말하며, 해당 지역의 현재 기상 실시간 제공 및 기상예보에 활용한다. 그러나 ASOS 자료로 산정한 확률강우량을 토대로 설정한 지역별 방재성능목표는 지배관측소개소 및 면적 비율에 따라 강우량이 실제 해당 지역에 내린 강우량에 비해 작거나 크게 산정되어 실제 강우량을 반영하지 못하는 문제가 발생한다. 이에 지진·태풍·홍수·가뭄 등 기상현상에 따른 자연재해를 막기 위해 실시하는 지상관측인 방재성능관측(AWS, Automatic Weather System)을 1997년부터 약 510여개 지점에 설치하여 기상관측자료를 구축하고 있으나, 관측자료가 30년 미만이므로 자료의 일관성 및 신뢰도 확보 등의 문제로 이용하고 있지 않다. 실제로 ASOS 관측소와 AWS 관측소의 시간 강우량 최댓값 차이가 큼에도 불구하고 행안부는 지역별 방재성능목표 수립을 위한 강우량 산정에서 AWS 관측소의 기록은 반영하지 않고 ASOS 관측소 기록만 적용하여 실제 해당 지역의 강우량을 반영하는 방재 대책을 수립하지 못하는 실정이다. 따라서 소규모 유역 및 재해영향평가 등의 경우 인근 지역에 AWS 관측소가 있을 경우, 해당지역의 기상 특성을 대변하는 자료로 보유관측년수가 30년 이상인 AWS 자료의 적극적인 활용이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.327-333
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• 2016

최근 우리나라는 지구 온난화에 의한 기후 변화로 지역별 기후 변동뿐만 아니라 극한 기상 발생의 규모와 빈도가 커지고 있다. 2013년 장마 전선이 주로 중부지방에 위치하여 중부지방에서 강수일수 최고값을 기록하였으며, 남부지방은 강수일수 최저값을 기록하였다. 이러한 강우의 공간적, 시간적 집중 현상으로 호우 피해가 발생하여 치수의 중요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 홍수기 신속한 홍수 방재를 위하여 예측 강우 자료를 활용하고자 한다. 이를 위해 수치 예보 자료의 적용 가능성을 지상 관측 강우 및 유입량을 이용하여 분석하였다. 지상 관측 강우와 정량적 비교를 위해 상관계수, 최대 강우강도 퍼센트 오차 및 총 강우량 퍼센트 오차 등을 이용하였으며, 유입량은 상관계수, Nash-Sutcliffe 효율계수, 표준화된 RMSE를 사용하였다. 모의 결과 6시간까지의 상관계수는 0.7 이상으로 높은 상관성을 나타내었으며, Nash-Sutcliffe 효율계수는 6시간까지 양수를 나타내어 예측 강우의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제21권4호
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• pp.305-311
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• 2019

최근 전 지구적인 기후변화는 예측이 어려운 이상 기후를 발생시키며 기존의 기후에 맞추어 수립된 재해 대응 방안으로는 충분한 방어 및 완화조치가 이루어지지 않고 있다. 특히, 반복되는 집중호우는 견고하게 구성되었던 도심지 홍수방어 체계에서도 피해를 발생시키고 있다. 따라서 본 연구에서는 강우의 공간적인 분포와 도시 특성을 고려하여 유출량의 변화를 분석하였으며, 이는 특정 지역에 집중되는 강우 양상과 불투수층이 많은 도시의 유출특성에 대한 연구이다. 서울 지역에서 한 곳에 집중되는 강우의 경우, 유역의 유입량 및 유출량 계산이 정확하게 이뤄지기 위해서는 유역에 내린 강우를 정확하게 측정해야 한다. 본 연구는 서울 기상청에서 제공 하고 있는 종관기상관측장비(Automated Surface Observing System, ASOS)와 방재 기상관측장비(Automatic Weather Stations, AWS)로 관측된 강우자료를 이용하여 서울 용답 빗물펌프장 유역과 가산1빗물 펌프장 유역에서의 유출량을 EPA-SWMM 모형을 사용하여 산정하고, 비교·분석을 하였다. 빗물펌프장 유역은 불투수 면적이 대부분인 작은 도시 유역이므로, ASOS 자료를 사용할 경우에는 유역과 강우 관측 지점의 거리가 멀어, 유역 내 내린 강우와 상이한 강우 자료를 이용하여 유출량을 계산하게 되는 경우가 많다. 본 연구에서는 유역 근처에 위치한 AWS에서 관측한 강우자료와 유역에서 멀리 떨어진 ASOS에서 관측한 강우자료의 차이를 분석하고, 이에 따라 달라지는 유출량을 계산하였다. 이를 통해 정확한 강우량을 사용하여 빗물펌프장을 운영하거나 도시 홍수 홍수 예보 등을 수행해야 한다는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 연구의 결과는 설계강우량 산정 및 유출량 계산에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1105-1114
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• 2022

홍수예보에 활용하기 위해 강우레이더의 시공간적 관측 장점을 살려 지상강우량과 정합성 높은 QPE 추정을 위한 지형적, 수문학적 관측 환경의 한계를 극복하기 위한 방법에 대한 연구와 이러한 한계 조건으로 인해 집중호우 관측의 정량적 불확실도를 홍수해석 측면에서 규명하여야 한다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 비슬산(BSL), 소백산(SBS), 가리산(GRS), 모후산(MHS), 서대산(SDS) 강우레이더 각각에 대하여 2016년 22개 주요 호우사상을 분석하여 관측 거리와 고도에 따른 관측의 불확실도를 정량화하고 오차지도를 유도하였다. 분석결과 강우레이더 평균적으로 100 km까지는 대략 10% 이하, 150 km 이상에서는 30%를 초과하는 것으로 나타났다. 고도에 대한 오차는 레이더 운영 고도각 평균을 기준으로 2번째 고도각까지는 대략 10% 이하, 3번째 이상에서는 20%, 4번째 고도각 이상에서는 50% 초과하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권12호
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• pp.981-993
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• 2016

본 연구는 서울 삼성 1분구에 대하여 구축된 홍수 예, 경보 시스템의 한 부분인 침수면적 GIS 데이터베이스의 구축과정을 다룬다. XP-SWMM 모형을 대상 연구지역에 대하여 구축하였으며, 유역 출구에 위치한 관로에서 관측된 수위 시계열을 집중시간 산정 및 XP-SWMM 모형의 매개변수 교정에 활용하였다. 유역의 도달시간인 40분을 첫 20분, 나중 20분 두 개의 시간단계로 나누고, 가능최대강수량인 200 mm/hr 이하의 범위를 5 mm/hr 간격으로 나누어 침수를 일으키는 가능한 모든 강우 시나리오를 생성한 후, 이를 XP-SWMM 모형의 입력값으로 사용하여 침수면적의 GIS 데이터베이스를 구축하였다. 침수면적 데이터베이스의 분석을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다: (1) 동일한 강우의 증가분에 대하여서도 침수면적이 급격 혹은 완만하게 증가할 수 있는데, 이는 홍수시 지표흐름이 지형과 관망의 공간적 분포에 큰 영향을 받기 때문이다; (2) 동일한 침수면적을 가진 경우라 할지라도 강우가 시간적으로 어떻게 분포하느냐에 따라 침수범위의 차이가 클 수 있다. (3) 동일한 설계강우량이라도 시간적 분포가 다르다면 침수면적 및 침수범위가 크게 다를 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권11호
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• pp.905-913
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• 2015

본 연구에서는 소규모 지역 내 6대의 우량계를 설치하여 조밀한 강우 관측망을 구축하고 이를 통하여 소규모 지역에 대한 강우의 공간적 변화도를 분석하고자 하였다. 우량계는 60m의 동일한 간격으로 배치하고 총 54일간의 강우관측을 수행하였다. 이물질로 인하여 오작동을 일으킨 1대 우량계를 제외한 5대의 우량계를 이용하여 50일간 강수량에 대하여 분석을 수행하였다. 각 우량계에 관측된 50일간 누적강우량 비교결과 최대 약 38.5mm의 차이를 나타내었다. 상관성 분석결과 일강우량은 소규모 지역에서 매우 일관성 있는 자료를 보여주고 있으나 1시간 이하 강우량 시계열에서는 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 공간 변화도 분석결과, 변동계수가 시강우량의 경우 최대 약 224%, 일강우량의 경우 최대 약 91%로 나타났다. 면적강우량 불확실성 분석결과, 4대의 우량계만을 이용할 경우 대상지역에 대하여 95% 이상의 정확도를 확보하기 힘든 것으로 나타났다. 향후 보다 신뢰성 있는 홍수예보와 효율적인 유역관리를 위해서는 점 중심의 강우 관측이 아닌 면적 강우 관측방법의 개발이 필요할 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권9호
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• pp.761-771
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• 2016

기상청에서 운영하고 제공하는 전지구 계절예측시스템 GloSea5 (Global Seasonal forecasting system version 5)자료를 활용하여 용담댐유역에 적용하고자 하였다. GloSea5는 예측자료(Forecast; 이하 FCST)와 과거재현자료(Hindcast; 이하 HCST)로 제공되며 공간 수평해상도는 N216 ($0.83^{\circ}{\times}0.56^{\circ}$)으로 중위도에서 약 60km이다. 이를 유역단위 물관리에 활용하기 위해서는 시 공간적인 상세화가 필요하므로 통계적 상세화 기법을 수행하여 변수가 갖는 계통적인 지역 오차를 보정함으로써 자료의 신뢰도를 향상시키고자 하였다. HCST자료는 앙상블 형태로 주어지며 용담댐 유역의 앙상블 평균에 대한 6번 격자의 통계적인 상관성($R^2=0.60$, RMSE=88.92, NSE=0.57)이 가장 높게 나타났다. 또한 계절분석시 여름철의 경우 원시 GloSea5 강우량이 600.1mm로 관측값인 816.1mm 대비 -26.5%로 가장 많은 차이를 보였으며 상세화 후 GloSea5 강우량은 -3.1%의 오차율을 보였다. 대부분의 과소 모의된 결과가 여름철 홍수기에 해당되는 강우로 상세화 이후 강우가 회복되는 매우 중요한 결과를 보였다. 계절별 Moran's I 지수를 이용한 공간적 자기상관분석 결과 역시 통계적으로 유의성 있는 공간적인 분포를 나타냄으로써 자료의 불확실성을 개선하고 시 공간적인 정확도와 타당성을 입증하였다. HCST기간에 대한 GloSea5의 앙상블 강우에 대한 신뢰도를 향상시킴으로써 수문학적인 영향을 평가하기 위한 자료로서의 충분한 가능성을 확보하였으며 이러한 시 공간적인 재현성에 대한 평가결과는 향후 유역단위 물관리를 위한 기초자료로서 매우 중요한 역할을 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.900-906
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• 2010

물에 대한 중요성은 인구가 많아지고 산업이 발전됨에 따라 계속 높아지고 있으며, 이와 더불어 국민이나 기관 및 국가가 필요로 하는 지점에 충분한 품질을 가진 수문기초자료에 대한 수요 역시 지속적으로 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 국가차원에서 홍수 예보, 수자원 공급과 관리계획, 생태 및 환경 등의 목적을 위한 국가수위관측망을 구축하여 그 근간자료가 되는 하천 수위(또는 수위-유량 자료)자료를 제공함으로써 불필요한 수문조사 중복 등을 방지하고 효율적인 수문조사의 기반을 구축하고자 하는 것이다. 수위관측망 설계는 원하는 목적에 따라 수집된 수문자료의 경제적 가치를 최대화 하는 것이 기본이지만 이러한 방법론은 실제적으로 거의 드물다. 오히려 수문자료의 경제적 가치 최대화를 위한 관측망보다 경제적 관측망 구축을 위한 방법론을 개발하거나 선택하는 것이 보통이다. 본 연구에서는 국내와 일본, USGS(미지질조사국)와 WMO(세계기상기구) 등의 선진국에서의 수문관측망 구축 사례와 이론을 먼저 검토하고, 국가수위관측망으로서의 목적과 구축방법을 마련하였다. 우리나라는 이미 전 국토에 걸쳐 여러 목적의 수위관측소들이 설치되어 있으므로, 국가수위관측망으로서 관리와 자료제공이 가능한 수위관측소를 대상으로 현황 및 현장조사를 실시하고, 기존 관측망에 대한 수리 수문학적, 사회 경제적 중요성 검토 등의 과정을 통해 국가수위관측망으로 재설계할 수 있도록 하였다. 본 연구를 통해 우리나라에서 처음으로 국가차원의 수위관측망을 구축할 수 있게 되었으며, 이 후 국가수위관측망의 실제 구축 및 국가수위관측망의 운영방안 등의 연구를 지속하여 신뢰할 수 있고 공간적으로도 충분한 전국 하천의 수위자료를 제공할 수 있도록 할 예정이다.