• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.346-346
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• 2023

한국은 기상·수문정보의 예측이 기상 및 기후 측면에서 주도적으로 이루어지고 있다. 그러나 단기 및 중기 수자원 평가 및 분석을 위해 필요한 시공간적 규모, 정확도, 평가체계를 고려한 기상 기후 예측정보의 활용 방안이 마련될 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 미래 수자원 평가 및 분석을 위한 방안을 마련하고자 국내 경안천 유역을 대상으로 하천유량을 예측하고 평가하였다. 이를 위해, 우리는 세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO)에서 회원국을 대상으로 배포 중인 수자원 평가 도구인 동적수자원평가시스템(Dynamic Water resources Assessment Tool, DWAT)을 경안천 유역에 대하여 구축하고, 과거 관측 기상 및 유량 자료를 이용하여 매개변수를 보정하였다. 앙상블 하천유량 예측을 위해서 전지구적인 기후 패턴과 국내 기상 특성 간의 상관성 분석 후 이를 예측인자로 활용하여 다중회귀모형과 인공신경망 모형으로부터 생성된 1,000개의 앙상블 강우 및 기온 예측정보를 DWAT의 입력자료로 이용하였다. 2022년에 대한 앙상블예측정보를 DWAT의 입력자료로 사용하여 앙상블 하천유량이 예측되었다. 예측된 일-단위 하천유량은 실제 관측유량과 차이를 보이나 이는 예측된 앙상블 강우 및 기온정보의 오차에 기인하는 것으로 보인다. 이러한 결과는 수문 모형 결과의 오차는 강제 자료의 오차에 큰 영향을 받는 한계를 다시 한번 확인시켜준다. 따라서 단기·중기 수자원 평가 및 분석을 월-단위 하천유량으로 변환하여 월별 통계치를 분석하는 방향을 고려할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.285-285
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• 2022

기후변화가 현실화되면서 수자원평가 (Water Resources Assessment)에 대한 관심과 중요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 '주민공감 문제기획리빙랩' 대상지인 순천은 동천을 중심으로 홍수량을 정량적으로 분석하였다. 순천시의 가장 시급한 사안 중 하나인 범람 및 침수 문제로, 최근 3년(2018~2020)간의 집중호우로 인한 내수배제로 주택 및 도로침수, 산사태 등의 피해를 겪었다. 시기마다 고질적으로 반복되는 동천 인근 지역의 침수문제를 사전에 예방하고 피해의 빈도나 규모를 줄이기 위하여 분석을 수행하였다. 이에 본 연구에서는 환경부의 지원을 받아 한강홍수통제소와 한국건설기술연구원이 공동으로 개발한 동적수자원평가모형(DWAT, Dynamic Water Resources Assessment Tool)을 이용하여 정량적으로 홍수량 산정을 하고자 한다. 본 모형은 전 세계가 무료로 이용할 수 있는 수자원평가도구로 사용자의 편의를 위해 GIS전처리 기능을 포함하고 있어, 자동으로 유역 매개변수 및 면적 평균강우량을 Thiessen method를 사용하여 산정할 수 있다. 또한, 물의 순환과정을 투수 및 불투수지역으로 구분되며, 투수지역은 1개의 토양층과 1개의 불압대수층으로 구성되고, 유출기여역과 함양역으로 유역을 분할하여 적용할 수 있으며, 대수층을 통하여 지하수의 흐름을 산정할 수 있다. 기상청에서 제공하는 기상자료를 분석하여 과거 관측 강우사상 3개를 선정하여 검·보정을 수행하였으며, 그 결과 모형 효율계수(Nash-Sutcliffe efficiency) 및 결정계수(Coefficient of Determination)가 0.78~0.94, 0.82~0.94로 우수한 모의 결과를 산정할 수 있었다. 빈도별 확률강우량을 Huff 4분위법을 사용하여 확률홍수량을 산정하였다. 미래 홍수량 증감량 산정을 위하여 RCP(Representative Concentration Pathways) 기후변화 시나리오를 사용하였다. 관측값과 모의값의 누적확률분포 이용하여 모의값의 확률분포를 관측값의 확률분포에 사상시키는 방법인 분위사상법(Quantile Mapping)을 사용하여 시나리오자료를 보정하였다. 본 연구에서 산정한 홍수량을 바탕으로 침수피해를 막기 위한 구조적 및 비구조적 방안을 위한 기초자료로 사용될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.378-378
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• 2017

본 연구는 도시에서 발생하는 홍수에 대응하기 위해서 홍수취약요인을 구성하고 홍수 위험성을 기반으로 취약지역과 정도를 도출하는 동적의사결정 모형 구성을 목표로 한다. 취약 요인은 인명피해에 초점을 맞추었으며 발생 가능한 홍수의 규모에 따른 취약 요인의 대응역량 등을 반영하여 동적의사결정 모형을 구성하고자 한다. 홍수위험성 산정에는 예상되는 홍수 시나리오를 반영한 SWMM 모델링 결과를 이용하였으며, 취약요인은 델파이기법으로 구성하였다. 구성한 모형은 빈번하게 내수침수가 발생한 지역인 도림천 유역을 대상으로 적용성을 검토하였다. 수립된 모형은 홍수 위험성의 정도에 대하여 발생 가능한 인명피해 지역을 공간적으로 파악할 수 있도록 하며 인명피해 예상 수치를 제공할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.286-286
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• 2016

기후변화를 고려한 위한 미래 수자원 계획은 신뢰성 있는 수문기상인자의 산정을 통한 수자원 영향 평가 결과로 수립되는 것이 중요하다. 본 연구에서는 DHSVM모형과 TOPLATS모형에서 생산된 결과를 가지고 제약조건을 가지는 다중선형회귀 모형을 통하여 2012년-2014년 동안의 한반도 유역에 대한 수문기상인자를 산정하였다(Fig. 1). 다중선형회귀 모형은 하나의 종속변수의 변화를 설명하기 위하여 두 개 이상의 독립변수를 사용하는 모형으로 일반적으로 다중선형회귀 모형의 회귀 계수는 음의 값을 가질 수 있으므로 본 연구의 적용을 위하여 검정지점에 대하여 산정된 음의 회귀계수 값이 그대로 적용될 경우 적합하지 않으므로 회귀 계수에 제약조건을 부여하였다. 제한된 회귀 계수의 범위는 0-1사이를 가진다. 동적 다중선형 모형의 구성은 광릉 GCK, GDK 지점자료를 활용하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.412-412
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• 2022

지속가능한 물관리를 위해서는 강우, 수문학적 반응의 동적 순환과 생공업 및 농업 기반시설과 같은 관리 조치에 사용되는 물을 포함한 가용수(Available Water)의 시공간적 영향을 파악할 수 있어야 한다. 가용수의 구성요소를 파악하기 위해 블루워터와 그린워터의 개념이 제안되었다. 블루워터는 강수로 인해 형성된 지표수, 지하수 및 호수·저수지의 저류량을 포함하며, 그린워터는 강수로부터 불포화 토양층에 저장된 토양수분과 수역, 초목에서 대기 중으로 방출되는 증발산을 말한다. 블루워터와 그린워터를 산정하기 위해서는 동적 수자원과 인적 요소에 의존되는 수자원을 정확하게 구별해야 하며 물 가용성 평가를 용이하게 하는 통합 기반 개념의 수문학적 모델이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 5대강을 대상으로 각 유역의 가용수량의 변화를 파악하기 위해 각 유역별 블루워터와 그린워터를 평가하고자 하였다. 5대강 유역의 장기간 변화와 광범위한 분석을 위해 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형의 수문모델링 결과를 활용하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 수문 검보정을 위해 전체 기간(2005~2020) 중 모형의 보정(2005~2009) 및 검증(2010~2017)기간을 설정하였으며, 각 유역의 다목적댐과 다기능 보의 실측방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였다. 검보정된 SWAT 결과를 활용하여 블루워터와 그린워터를 분류하였으며 가용수량을 평가하는 방법을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.349-353
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• 2006

국내에서도 최근 이상기후 현상이 빈번하게 발생하고 있고, 이로 인해 매년 봄가뭄과 여름홍수가 반복적으로 발생하여 효율적 수자원 관리의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 최적 저수지 운영을 통한 효율적인 수자원 이용으로 과다한 무효 방류와 같이 낭비되는 수자원을 절감시켜 신규 수자원 개발과 유사한 효과를 획득하고, 기존 시설에 의한 지역 용수의 안정적인 공급으로 신규 수자원 개발 억제에 의한 비용 절감의 필요성과 유역의 수자원 변화를 평가하기 위한 모형의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 저수량 확보, 생활.농업.공업.하천유지용수 공급, 홍수조절, 수력발전 등의 다양한 목적들을 적절히 고려하고, 사용자의 요구에 따라 목적별 우선권을 변경할 수 있도록 적절한 membership 함수를 구축하여 fuzzy DP 모형을 개발하였다. 또한, 개발된 fuzzy DP 모형에 소양강 다목적댐의 기왕의 수문자료를 도입한 모형의 최적화 운영결과와 기왕의 실적자료를 비교 검토하여 최적화 운영의 우수성을 확인하였다. 본 연구의 결과는 향후 저수지의 효율적인 운영을 위한 지침으로 사용될 수 있을 것이며, 유역의 수자원 영향 평가에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.322-322
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• 2021

유역에서 나타나는 수문학적인 작용과 사회가 이에 대응하는 과정에서 발생하는 사회수문학적 상호작용을 이해하고자 하는 연구가 지속적으로 진행되고 있으나, 주로 개념적으로 정성적인 분석에 그치고 있다. 본 연구에서는 홍수-경제-기반시설로 구성되는 시스템의 동적거동을 정량적으로 평가하기 위하여 미분방정식 기반의 동적해석시스템을 제시하고 이를 수치해석적으로 해석할 수 있는 방안을 제시하였다. 즉, 제내지에서 인간의 활동, 제내지에서 거주지 확장 및 쇠퇴 등 사회수문학적 관점에서 인문 시스템과 수문 시스템 사이 상호작용을 연구하고 범람원의 동적 변화에 미치는 영향의 개념화 모형과 함께 수치해석적 접근 방법을 제시하였다. 양재천 사례를 중심으로 사회기반시설로서 제방을 고려하였으며, 제방에 투자되는 비용에 따라 세 가지 시나리오로 나눠 양재천의 홍수위험도와 지역사회의 사회수문학적 변화를 모의하였다. 본 연구 방법과 결과로 사회수문학 연구의 중요성을 보여줌으로써 추후 사회수문학의 연구 방향성을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1994.02a
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• pp.361-366
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• 1994

저수지 운영방안 정책결정에 있어 보다 효과적으로 적용할 수 있는 방법론의 개발이 여러측면에서 이루어져 왔다. 이중 동적계획기법의 Explicit 및 Implicit 해에 의한 최적운영방안의 검토가 한강수계의 충주댐을 대상으로 이루어졌다. 이들 방법은 한정된 과거 기록치로부터 합성유량을 발생하여 동적계획기법에 의한 충주댐 최적 운영모형에 적용하여 얻어진 상태변수 및 결정변수의 상관관계를 기준으로 도출한 운영율에 기초하여 모의운영모형을 개발할 수 있다. 개발된 모형중 Explicit 기법은 조건확율에 따른 전단계의 이산화된 유입량 조건별 운영단계의 월초저류량을 기준으로 월말 저류량은 결정하는 방법이며, Implicit 기법은 전단계 저류량 및 유입량, 운영단계 저류량 및 유입량을 대상으로 조합에 의한 회귀분석후 상관성이 우수한 운영율 방정식을 개발하게 된다. 본 연구에서는 이렇게 개발된 두가지 운영율을 기준으로 다목적 운영정책 결정을 위한 저수지 모의운영 모형을 개발하여 모형의 이행도를 평가하였다. Explicit 및 Implicit 기법에 기초한 모의모형의 평가방법은 모의치와 과거 운영실적을 비교하는 것으로 하고 Explicit 기법의 적용에서 홍수기 수문사상의 불확실성에 따른 저수지 운영 효율개선을 위하여 수정 방류량 결정방법을 도입하여 가장 적절한 저수지 운영모의모형 개발방법을 제시하고 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.166-166
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• 2022

본 연구의 목적은 고전적 순간단위도 모형 중의 하나인 Nash 모형의 매개변수와 하천망의 동적 Fractal 차원 사이의 관계를 체계적으로 분석하여 해당 매개변수의 수문학적 의미를 추론해 보는 것이다. Nash 모형의 경우, GIUH 이론과의 결합을 통하여 Horton 비를 기반으로 한 두 매개변수의 지형학적 추정 방법이 일찍부터 제안되어 왔다 (Rosso, 1984; Bhunya, 2008). 특히 Liu(1992)는 2차원 자유 Euclidean 공간 내에서 percolation cluster 모형의 응집구조와 유역의 배수구조 사이의 비교를 통하여 하천망의 Fractal 차원을 정적 Fractal 차원과 동적 Fractal 차원으로 구분하고 양자의 수문학적 의미에 대하여 강조한 바 있다. 본 연구에서는 문헌 조사 (Morisawa, 1962; Marani et al., 1991; Rosso et al., 1991)를 통하여 수집한 비교적 신뢰성 있는 국외 하천망들에 관한 정보를 기반으로 Nash 모형의 매개변수와 하천망의 동적 Fractal 차원 사이의 관계를 분석해 보았다. 주요한 결과로서 Nash 모형의 형상 매개변수와 하천망의 Fractal 차원 사이에는 밀접한 상관관계가 존재함을 알 수 있었으며 이를 통하여 하천망의 Fractal 차원을 이용하여 해당 매개변수를 직접 추정할 수 있는 관계식을 제시할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 분광 차원과 Nash 모형의 첨두 좌표 사이의 관계를 통하여 겉보기에서로 다른 유역들 사이에 존재할 수 있는 수문학적 상사성을 평가할 수 있는 기준의 수립 역시 본 연구과정을 통하여 제시할 수 있으로 판단된다. 후속 연구로서 국내외 다수 유역들에 대한 지형분석을 통하여 본 연구에서 얻은 결과의 보편성을 검정하고 수문학적 자료들에 대한 검증을 통하여 Nash 모형을 기반으로 한 다양한 수문학적 모형들의 개선 방안을 제시해 보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.8-8
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• 2018

전통적인 빈도해석은 정상성 가정을 기초로 단일 확률분포를 강우 및 홍수량 자료에 적용하는 과정을 통해 확률수문량을 추정하는 것을 목적으로 하고 있다. 그러나 전지구적인 기상학적 변동성 및 기후변화로 기인하는 극치수문량의 발생 빈도 및 양적 크기의 변화는 확률통계학적 관점에서 서로 다른 분포특성을 가지게 된다. 대표적인 기상변동성인 엘니뇨가 발생하는 경우 지역에 따라 홍수 및 가뭄이 발생 발생하게 되며, 이러한 극치수문량은 일반적으로 나타나는 홍수 및 가뭄의 분포특성과는 상이한 경우가 많다. 즉, 2개 이상의 확률분포 특성이 혼재된 혼합분포의 특성을 가지는 경우가 나타내게 되며 이를 고려한 빈도해석 기법의 개발 및 적용이 필요하다. 혼합분포를 활용한 빈도해석에서 가장 중요한 사항 중에 하나는 개별 분포에 적용되는 가중치를 추정하는 것으로서 통계학적 관점에서 자료의 특성에 근거하여 내재되어 있는 은닉상태(latent process)를 추정하는 과정과 유사하다. 이와 더불어 앞서 언급된 기상학적 변동성을 빈도해석에 반영하기 위한 비정상성 해석기법의 개발 및 적용도 필요하다. 본 연구에서는 혼합분포를 활용한 비정상성빈도해석모형을 개발하는데 목적이 있으며 개별매개변수의 동적거동 뿐만 아니라 가중치에 대한 시간적인 종속성도 고려할 수 있는 모형으로 동적모형으로 다양한 실험적 해석이 가능하다. 본 연구에서는 개발된 모형을 기반으로 엘니뇨와 같은 기상변동성에 따른 강우 및 홍수빈도해석 측면에서 은닉상태에 변화, 이로 인한 확률분포의 특성 및 설계수문량의 동적변동성을 평가하고자 한다.