• 대한토목학회논문집
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• 제43권5호
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• pp.601-610
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• 2023

하천의 수위변화 특성에 대한 이해는 여러 수방활동 및 하천환경의 관리를 위하여 필수적이다. 본 연구는 각종 수방활동에서 종사하는 현장 엔지니어가 특정 지점의 홍수시 수위상승 특성을 간편하게 확인하고 활용할 수 있는 방법론을 제시하는 데 목적이 있다. 이를 위하여 한강수계의 홍수취약지구에 홍수정보를 제공하고 있는 45개 관측소의 2010년부터 2022년까지의 10분 단위 수위자료를 이용하여 홍수 사상에서 발생하는 시간적인 상승량을 단위시간을 통하여 정량화하고 분위화한 수위상승거동곡선(WRBC) 개념을 제시하였으며, 그 적용성을 검토하였다. 분석결과, 홍수시의 수위상승 거동은 평균적으로 초반 6.2시간 이내에 전체 수위상승량의 80% 이상이 상승하며 그 이후에는 점진적으로 상승하는 것으로 분석되었으며, 수위상승 이후에 일정한 평형상태에 도달하는 시간은 상류유역의 면적과 유출 특성에 따라 다른 것으로 나타났다. 이러한 WRBC는 홍수유출로 인하여 발생하는 수위상승의 평균적인 경향에 대해 통계적이고 직관적인 검토에 장점이 있으며, 하천변에 위치한 친수공간, 수리시설 등의 수방활동에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한교통학회지
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• 제18권5호
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• pp.7-16
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• 2000

본 논문은 고속도로사고의 시간-공간적 반복성을 검증하고 이러한 현상의 원인을 규명하는 연구이다. 이를 위해 중부고속도로를 대상으로 계절성 유무검증과 계절성인자의 요인분석을 위한 계절군집별 모형을 개발, 해석하였다. 먼저 자가조직지도와 사고지표(월평균 사고율과 월평균 대물피해환산치) 분석을 통해, 국내 고속도로사고의 계절성이 존재하는 것을 확인하였으며, 집합적 계층적 군집분석기법을 사용하여 적정 계절군집수를 분석한 결과 겨울군집 봄가을군집, 여름군집의 3개 군집으로 분리되었다. 또한 해당 군집의 대표값은 겨울군집이 사상 자수와 사고차량수는 적은 반면 사고의 치명도는 매우 높은 것으로 나타났으며, 여름군집은 사상자수와 사고차량수는 많은 반면, 사고의 치명도는 다소 낮은 것으로 나타났다. 또한 계절군집별로 회귀모형식을 개발하여 계절군집별 사고특성을 검토한 결과, 계절성 유발인자(교통량, 안개, 결빙일수, 강설량, 강우량)와 계절군집의 사고가 매우 밀접한 관계를 가지고 있었으며 이들의 차이에 따라 국외 또는 지역별로 계절성의 특성이 다소 달라지는 것으로 분석되었다. 아울러, 이러한 연구결과는 사고다발지점선정기법, 사고예측 및 기술 모형 개발, 안전 관리를 위한 재원의 배분문제 등의 사고안전관리계획을 합리화하는 기초자료로 활용되리라 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권11호
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• pp.1041-1052
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• 2013

본 연구에서는 범용 매개변수 최적화 모형인 PEST를 이용하여 분포형 수문모형인 GRM(grid based rainfall-runoff model) 모형의 매개변수 및 불확실성 범위를 추정하였다. 특히, 레이더 강우 및 지상 관측 강우를 각각 적용하여, 입력자료 차이가 매개변수 추정에 미치는 영향을 분석하였다. 자동 보정 모형은 GUI (graphic user interface)에 대한 접근 없이 모형구동이 가능하도록 개선된 GRM-MP (multiple projects) 버전과 병렬 PEST 버전을 결합하여 매개변수 추정에 소요되는 시간을 단축시켰다. 이를 낙동강 수계 금호강 유역과 감천 유역에 대해 적용하여, 초기 포화도, 지표면 조도계수 및 토양 투수계수의 보정계수에 대해 매개변수 최적화 및 불확실성 추정을 수행하였다. 강우자료 분석 결과, 레이더와 지상 강우의 유역평균 누적시계열은 비슷하거나 지상 강우가 조금 큰 경향을 보였으나, 공간분포에 있어서는 지상 강우에 비해 레이더 강우에서 큰 변동성이 확인되었다. 보정된 수문모의 결과는 레이더 강우 적용 시, 지상 강우에 비해 비슷하거나 더 나은 정확도를 보였다. 추정된 매개변수는 레이더 강우 적용 시, 토양 투수계수의 보정계수가 일관되게 1보다 작은 경향을 보였으며, 이는 강우강도가 강한 격자가 상당수 존재하기 때문으로 판단되었다. 초기 포화도 및 지표면 조도계수의 보정계수는 레이더 및 지상 강우에서 일정한 경향성을 보이지 않았다. 본 연구의 대상 유역 및 호우사상에 대한 PEST의 최적화 모의 결과, 동일 유역 및 호우사상에 대해서도 강우 추정 방법에 따라 서로 다른 최적 매개변수 값을 갖는 것을 알 수 있었으며, 이는 향후 레이더 강우 자료의 수문 모의 활용 시 유의해야할 점으로 판단된다.

• 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.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.355-362
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• 2009

Sound source localization method based on the time delay of arrival(TDOA) is applied to many research fields such as a robot auditory system, teleconferencing and so on. When multi-microphones are utilized to localize the source in 3 dimensional space, the conventional localization methods based on TDOA decide the actual source position using the TDOAs from all microphone arrays and the detection measure, which represents the errors between the actual source position and the estimated ones. Performance of these methods usually depends on the number of microphones because it determines the resolution of an estimated position. In this paper, we proposed the localization method using spatially mapped GCC functions. The proposed method does not use just TDOA for localization such as previous ones but it uses spatially mapped GCC functions which is the cross correlation function mapped by an appropriate mapping function over the spatial coordinate. A number of the spatially mapped GCC functions are summed to a single function over the global coordinate and then the actual source position is determined based on the summed GCC function. Performance of the proposed method for the noise effect and estimation resolution is verified with the real environmental experiment. The mean value of estimation error of the proposed method is much smaller than the one based on the conventional ones and the percentage of correct estimation is improved by 30% when the error bound is ${\pm}20^{\circ}$.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.39-39
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• 2011

하천에서 수공구조물을 설계시 구조물의 규모, 형식, 운영방식, 안정성 등을 검토하기 위하여 일반적으로 수리모형실험과 수치모형실험을 이용한다. 수리모형실험은 자연현상의 왜곡을 최소화하여 검토결과를 얻을 수 있다는 장점이 있지만, 많은 시간과 비용, 인력 및 공간이 필요하기 때문에 단기간에 다양한 검토가 필요한 경우에는 많은 제약이 따른다. 반면에 수치모형실험은 제한적인 조건에서 검토목적 및 용도에 따라 다양한 수치모의기법을 활용하여 상대적으로 낮은 비용과 신속하고 다양한 검토가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 수치모형실험은 어디까지나 자연현상에 대한 수학적, 물리적 기법을 활용한 분석이기 때문에 결과에 대한 신뢰성 확보가 매우 중요하다. 최근에는 컴퓨터의 계산능력 향상과 유체의 복잡한 동수역학적 거동 해석 기법의 다양화, 그리고 많은 적용성 검토 연구결과로 인한 신뢰성 향상 등으로 인해 수치모형실험에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 현재 금강에 건설 중인 금강보에 대하여 다차원 수치모형인 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)를 이용하여 하천 구조물 및 물리적 환경변화에 대한 정밀수리분석을 실시하기 위한 사전절차로, EFDC 모형을 하천수리해석에 적용할 경우 모형에 포함되어 있는 다양한 변수설정 및 제약조건들에 대하여 적용한계를 검토하고자 한다. 검토방법은 금강보가 건설되기 이전의 하천지형 상황에서 EFDC 모형과 HEC-RAS 모형을 이용한 수리분석을 수행하고, 수리거동 결과 들을 상호 비교 분석 한다. 수치모의 대상구간은 금강보 건설구간을 포함하여 약 20km 구간이고, 대상구간에 대하여 3차원 정밀지형자료를 구축하였으며, 과거 호우사상에 대한 구간 내 관측 수위 및 모형별 계산수위결과를 비교 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권12호
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• pp.1231-1244
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• 2008

본 연구에서는 기후조건, 토지이용 및 토양조건 등의 유역의 비균질성을 고려할 수 있는 SWAT 모형을 이용하여 홍수량 계산에 활용될 수 있는 유출곡선지수를 산정하는 방법을 제시하였다. 이 방법은 Hawkins 등(1993)이 제시한 점근 유출곡선지수 산정법을 기반으로 하되, 실측 홍수량 시간자료를 직접 이용하지 않고 SWAT에 의한 모의 지표 유출량 일자료를 이용하는 점이 특징이다. SWAT 모형이 지표유출성분량을 산정할 수 있고 소유역 분할에 따른 공간모의 및 유역의 비균질 특성을 반영할 수 있는 장점을 이용한 것이며, 또한 일자료를 이용함으로써 단기사상 자료의 오류에 따른 영향을 최소화할 수 있다. 이 방법에 의해 산정된 유출곡선지수는 모형에 의한 유출량 모의치와 관측치의 적합 과정을 거친 것으로 대상 유역의 유출 특징이 반영된 것이다. 본 제안 방법을 충주댐 상류유역에 대해 적용하여 전체유역 및 임의 소유역의 유출곡선지수를 산정하였고, 이를 강우량에 따라 지수함수형으로 감소하는 회귀식을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.879-879
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• 2012

강우현상의 공간적 변동성에 대한 해석은 수자원 계획 및 관리를 위해 중요한 관심사가 되고 있다. 일반적으로 우리가 얻을 수 있는 강우자료는 한 지점에 설치되어 있는 우량계에 의한 관측된 지점강우량자료이다. 기존의 집중형 수문모형이 유출과정의 공간적인 분포 및 변화를 유역단위로 평균화해서 취급하는 개념기반의 모형임에 반해서 분포형 수문모형은 유역을 수문학적으로 균일한 매개변수를 갖는 소유역 또는 격자망으로 구분하여 적용하는 것으로, 도시화 등 토지이용의 변화나 기타 유역내의 물리적인 특성의 변화가 수문과정에 미치는 영향을 잘 모의할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 Vflo$^{TM}$ 분포형 강우-유출 모형과 IDW, Ordinary Kriging, Thiessen 등의 강우 분포 기법을 이용하여 낙동강 제 1지류인 금호강의 동촌 수위관측소 유역($1,544km^2$)을 출구로 하여 강우-유출모의를 하였다. 이를 위하여 강우-유출에 영향을 주는 매개변수를 선정하고 동촌 수위관측소의 실측 유량자료를 바탕으로 하여 IDW, Kriging, Thiessen 등의 면적강우량 산정방법별로 모형의 보정(2007, 2009) 및 검증(2010)을 실시하였다. 모의 된 유출량과 실측유량의 상관성은 결정계수 $R^2$에서 IDW 과 Kriging의 경우 0.95 ~ 0.99의 상관성을 나타냈으며 Thiessen 의 경우 0.94 ~ 0.99의 값을 나타냈다. Nash-Sutcliffe 모형효율은 IDW의 경우 0.95 ~ 0.98, Kriging의 경우 0.94 ~ 0.99를 나타냈으며 Thiessen의 경우는 0.90 ~ 0.98의 모형효율을 나타내었다. 이때 포화투수계수와 조도계수가 전체 유량과 첨두시간에 영향을 주었다. 호우사상을 선정하여 검보정을 실시 한 결과, 유역의 유출 모의를 수행하였을 때 선행강우량에 따라서 토양의 침투능에 영향을 많이 주고 있기 때문에, 선행 토양함수조건(Antecedent Moisture Condition: AMC)으로 분류한 뒤에 AMC 조건에 따라서 유출-모의를 수행하는 것이 타당하다고 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권5_2호
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• pp.851-859
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• 2019

천리안(COMS, Communication, Ocean, and Meteorological Satellite) 위성은 한반도를 15분마다 촬영하지만, 관측 채널의 한계로 강우 추정 시 과소 추정하는 경향이 있어 풍수해 발생시 활용하기 어려웠다. 따라서 본 연구에서는 천리안 위성과 GPM(Global Precipitation Measurement) 위성자료를 함께 이용하여 한반도 풍수해 발생시 활용할 수 있는 위성기반 강우추정 기술을 개발하였다. 천리안 위성과 GPM 위성의 시간 공간 해상도를 일치시키고 GPM 위성의 IMERG 자료를 통해 강우추정 정확도를 향상시킨 결과, 종관기상 관측값(ASOS)간의 상관계수가 0.7 이상으로 나타나 기존 천리안 위성 자료만을 이용한 강우추정 기술보다 정확한 결과를 도출하였다. 향후 천리안 위성의 후속 위성인 천리안 2A호(GK-2A)를 활용할 경우 보다 정확한 기상정보가 제공될 예정이므로, 미계측 지역에 대한 재난관리 활용성이 확대될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.310-310
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• 2017

홍수추적 모형의 적절성을 결정하는 중요한 요소 중 하나는 모형의 매개변수이다. 특히 자연하천에 관한 부정류 계산모형의 매개변수인 조도계수는 하상재료의 특성에 따라 좌우되는 표피마찰뿐만 아니라 하상의 굴곡 등 단면형의 변화에 따른 형상손실 및 하천의 사행에 따른 손실 효과 등을 포괄적으로 내포하고 있기 때문에 모든 하천구간에 대하여 일반적으로 적용할 수 있는 조도계수의 값을 하나로 결정하기는 어렵다. 또한 조도계수는 흐름조건, 즉 유량 또는 수위의 변화에 따른 가변성을 갖고 있기 때문에, 흐름이 시간 및 공간적으로 변화하는 부정류 계산모형에 있어서는 더욱 그러하다. 그러므로 본 연구에서는 조도계수의 가변성과 다수 지점의 관측치를 고려한 모형보정의 결과로부터 얻은 파레토 최적화와 최소최대 후회도 방법(Minimax regret approach, MRA)을 결합하여 부정류 계산모형의 안정적인 매개변수를 선정할 수 있는 방법을 제안하였다. 여러 지점의 관측치를 고려한 모형의 보정은 다목적 최적화 문제로서, 여러 지점에 대한 가중치를 결합하여 얻은 하나의 목적함수에 대하여 여러 번의 개별 최적화를 수행함으로써 다수의 파레토 최적해들을 구할 수 있는 통합접근법을 적용하였다. 이때 유량에 따른 조도계수의 가변성을 나타내는 두 개의 매개변수로 구성된 관계식을 이용하여 두 구간에 대한 매개변수들을 모형의 추정 대상 매개변수로서 최적화하였다. 이 후 각기 다른 홍수사상에 대해 보정과 검증을 수행하였으며 각각에 대한 평가지표의 후회도를 정량화하였고 최종 안정적인 매개변수를 추정하기 위해 MRA를 이용하여 종합적인 순위를 도출하였다. MRA는 완전히 불확실한 의사결정 상황에서 유용한 방법으로 알려져 있는데 가장 나쁜 순위가 가장 좋은 것을 선택할 수 있게 하는 보수적인 의사결정기법이다. 계산결과 추정된 모형의 가변조도계수와 그로부터 얻은 두 개 지점에서의 평가지표인 RMSE는 두 지점에 대한 가중치의 조합에 따라 선택되는 매개변수 값에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은 수문 및 수리모형의 다수의 관측지점의 자료를 이용한 매개변수 산정문제에 있어서 안정적인 해를 도출할 수 있다.