• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.515-515
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• 2015

토양유실량을 산정하기 위한 모델로 Universsal Soil Loss Equation(USLE)가 전 세계적으로 가장 많이 사용되고 있다. USLE 모형은 농경지에서 면상침식(Sheet erosion)과 세류침식(Rill erosion)을 모의할 수 있는 시험포단위 모형(Field-scale)으로 농경지에서 유실된 토양이 하류 하천으로 얼마나 흘러 들어가 하류 수계의 탁수발생과 이에 따른 수질악화에 얼마나 기여하는지, 즉, 유역단위의 토양유실량을 평가하는데 이용될 수 없다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) ArcView 시스템이 개발되어 사용되고 있다. SATEEC ArcView 시스템은 USLE모형의 입력자료와 DEM만으로 유역면적에 따른 유달률을 산정하여 유역에서 유실된 토양이 얼마만큼 하류로 유달되는지를 모의할 수 있으며, 유역 경사도에 의한 유달률도 산정할 수 있어 지형적인 특성을 좀 더 다양하게 분석 할 수 있게 개발 되었다. 그러나 ArcView는 출시한지 오래되어 사용자가 많지 않고, 프로그램상의 오류가 많고, 대용량의 데이터 처리가 가능한 64비트 운영체제에서는 설치가 불가능한 단점이 있다. 또한, ArcView의 프로그래밍 언어인 Avenue는 클래스를 정의한다거나 상속을 한다거나 하는 문법을 제공하지 않기 때문에 객체지향 언어로 보기에는 부족하다고 할 수 있다. 또한, 최근의 ArcGIS 기반의 많은 모델들이 서로 연계하여 사용하고 있으나, Avenue는 기타 다른 프로그래밍 언어와 연계하여 사용하기가 쉽지 않은 단점이 있다. 그러나 최근 ArcGIS 버전들의 프로그래밍 언어인 Python은 간결하고 확장성이 좋으며, 다른 언어와의 연계가 쉽다. 또한, ArcGIS 10.x버전부터 제공되는 arcpy 모듈은 사용자와의 접근성이 매우 향상되었다. 따라서 SATEEC ArcView 버전을 ArcGIS 10.1 기반의 Python 으로 재개발하여 기존의 불편한 접근성과 대용량 데이터의 처리가 불가능했던 부분을 개선하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.336-336
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• 2018

수문 모형에서 토지이용 자료는 수문해석에서 중요한 환경변수라고 할 수 있으며, 토지이용 자료의 정확도 및 해상도에 따라서도 수문해석 결과가 달라지기도 한다. 특히, SWAT 모형은 수문해석을 위한 알고리즘에서 고려하는 토지이용 관련 매개변수가 다양하며, 수문 모형의 적용성을 평가하는데 토지이용 관련 매개변수를 정확하게 추정하는 것이 중요한 요인이라 할 수 있다. 일반적으로 수문 모형의 검보정을 위해서는 각 년도에 맞는 토지이용자료를 이용하여야 하고, 각 년도별 매개변수를 달리하여 검보정을 실시하여야 하지만 토지이용 자료의 부족함과 수문모형 검보정의 편의성을 위해 특정년도의 토지이용 자료를 이용하여 고정된 매개변수를 이용하고 있다. 특히, 장래 수문변화를 고려하는 연구에서는 장래 토지이용 변화를 고려하여, 토지이용 변화에 따라 변화하는 매개변수를 고려하고 있으나 장래 수문해석에 있어 모든 매개변수를 토지이용 자료로만 추정할 수 없기 때문에 기 검보정에 사용한 매개변수를 일부 수용하여 적용하고 있는 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 모형의 검보정에 있어 고정된 매개변수를 사용한 경우 (a)와 토지이용 변화에 따라 변화하는 토지이용 특성과 매개변수 간의 상호 관계를 이용한 경우 (b)를 비교하여 토지이용 변화에 따른 매개변수 변화를 고려한 경우의 수문 모형의 수문모형 해석 결과를 검토하였다. 본 연구에서는 연도별 토지이용 자료를 생산하기 위해서 무료로 공개하는 위성영상 중 자료의 공간해상도와 분광해상도가 상대적으로 좋은 Landsat 위성영상 자료와 Sentinel 위성영상을 고려하였다. 또한 연구대상지는 토지이용 변화를 뚜렷이 확인할 수 있고 유역 말단 부분에 수문 모니터링 (혹은 유량 자료가 구축된 곳)이 이루어지고 있는 지역으로 선정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.237-240
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• 2017

지구온난화로 인해 세계 곳곳에서 기온상승이 관측되고 있으며, 이는 전지구적 기후시스템의 변화를 보여주는 대표적인 예이다. 온도를 비롯한 강수량, 풍속, 증발량 등의 기상학적, 수문학적 인자들이 각각 서로에게 영향을 주고 받으며 복잡하게 변화할 것이고, 그 변화폭도 점점 커질 것이다. 증발에 영향을 미치는 인자들은 크게 세 가지로 나뉘는데, 태양복사에너지, 온도, 바람, 기압, 습도와 같은 기상학적인자, 증발표면의 특성인자 그리고 수질인자로 분류할 수 있다. 증발에 영향을 주는 인자들은 예전부터 알려져 있지만 이들 간의 복잡한 상호작용에 대해 정확히 이해하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 댐유역의 증발량에 영향을 미치는 기상인자 파악을 위해 2008부터 2016년까지 관측된 낙동강수계 내 안동댐과 남강댐의 기상자료(기온, 강수량, 풍속, 상대습도, 기압, 일사량, 일조시간, 전운량)를 이용한 변화를 분석하였으며, 다변량 통계기법인요인분석을 통해 증발량과 상관성이 높은 인자들을 분류하였다. 안동댐과 남강댐 공통적으로 증발량과 기온, 기압이 같은 요인으로 분류되고 높은 상관성을 보였으며, 강수량, 일조시간, 일사량, 전운량이 같은 요인으로 분류되었다. 국내의 증발량 측정지점에 대한 추가적인 분석과 영향인자를 이용한 다변량회귀식과 인공신경망 통해 증발량 미측정 지점의 증발량 산정이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2184-2188
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• 2008

최근 도시의 발달은 하상공간에 대한 이용도를 높이는 방향으로 개발이 진행되어가는 추세이며, 하상도로 및 하상주차장의 이용은 이제 도시 내에서 이용 가능한 마지막 여유 공간으로 인식될 정도로 그 의존도가 높아져가고 있다. 그러나 하상공간의 활용도가 높아져갈 수록 도시홍수의 발생으로 인한 대피문제가 발생하게 되고 돌발홍수로 인하여 하상도로의 차단 혹은 하상 주차장에 주차된 차량의 소거가 늦어지는 경우 고스란히 피해를 보게 되는 등 그 부작용도 계속 증가되고 있다. 도시홍수의 특성을 살펴보면 국지성 돌발 강우에 의한 유량의 급격한 증가와 짧은 유하시간, 작은 유역면적 등에 의하여 주요 예보지점까지의 도달시간이 매우 짧아 수문학적 홍수예측 모형을 이용하여 홍수예측 업무를 수행하는데 선행시간을 충분히 확보할 수 없다는 단점을 지니고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존의 하천시스템에 대한 모의모형을 통하여 홍수 예경보를 발령하기에는 선행시간의 확보(대피시간의 확보)라는 측면에서 상당한 어려움을 지닐 수 있으므로 시시각각으로 측정되는 실시간 수위측정 자료 및 실시간 강우자료를 이용하여 모형의 수행과정을 생략하고, 하천의 수위변동을 직접 예측하여 대피할 수 있는 통계학적 모형 (회귀분석 기법) 기반의 수문모형을 개발하였다. 이를 위하여 각 관측 자료로부터 대상 지점(홍수 예보지점)의 수위를 간단한 입력 자료만으로도 직접 구할 수 있는 통계학적 기법을 활용하여 홍수예보 업무를 실시할 수 있도록 하였다. 이에 따라 강우강도 등의 강우정보, 하천 수위정보 등을 이용하여 간단한 홍수예보가 가능한 규칙을 제시하였고, 홍수예보 업무에 신속하게 대응할 수 있는 시스템을 구축하기 위하여 Visual Basic 6.0을 사용한 GUI 기반의 홍수예측 수문모형을 구성하였으며, 제어변수(control variable)로는 강우 관측자료, 수위 등 유출관측 자료로 구분하여 수문모형을 구성함으로써 실무자들이 쉽게 활용할 수 있는 홍수 예경보 시스템의 기본모형을 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.35 no.3
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• pp.321-330
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• 2002

This study aims at the analysis of the geomorphological instantaneous unit hydrograph model (GIS-GIUH) with geographic information system for the rainfall-runoff analysis of watershed which is ungaged or doesn't have sufficient hydrologic data. The rainfall-runoff analysis was performed in Wi stream(Dongkok, Koro, Miseung, Byeungchun, Hyoreung, Museung) which is a representative experimental river basin of IHP. In the process of analysis of the GIUH model, developed GIS-GIUH model and Rosso-GIUH model were applied the study basin and computed hydrographs by these models were compared with observed hydrograph. The GiS-GIUH model shows more closely to the observed hydrograph than Rosso-GIUH model in the peak discharge of the hydrograph. For the development of the GIS-GIUH model, Gamma function factor N was given by N=3.25( $R_{B}$/ $R_{A}$)$^{0.126}$ $R_{L}$$^{-0.055}$, which is the relation of the watershed geomorphological factor, K was also obtained as K=1.50( $R_{A}$/( $R_{B}$. $R_{L}$))/$^{0.10}$.(( $L_{{\Omega}}$+ $L_{{\Omega}-1}$)/V)$^{0.37}$. As the results of analysis, it was found that GIS-GIUH model can be applied to an ungaged watersheds.eds.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.198-198
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• 2023

유역 내 수자원 계획을 효율적으로 수립하기 위해서는 장기간에 걸친 수문 모델링 뿐만 아니라 미래 기후 시나리오에 따른 수문학적 기후변화 영향 분석도 중요하다. 이를 위해서는 관측 값에 기반한 고품질 및 고해상도 격자형 기상자료 생산이 필수적이다. 하지만, 우리나라는 종관기상관측시스템(ASOS)과 방재기상관측시스템(AWS)으로 이루어진 고밀도 관측 네트워크가 2000년 이후부터 이용 가능했기에 장기간 격자형 기상자료가 부족하다. 이를 보완하고자 본 연구는 가정적인 상황에 기반하여 만약 2000년 이전에도 현재와 동일한 고밀도 관측 네트워크가 존재했다면 산출 가능했을 장기간 일 단위 고해상도 격자형 기상자료를 생산하는 것을 목표로 한다. 구체적으로, 2000년을 기준으로 최근과 과거 기간의 격자형 기상자료를 딥러닝 알고리즘으로 모델링하여 과거 기간을 대상으로 기상자료(일 단위 기온, 강수량)의 공간적 변동성 및 특성을 재구성한다. 격자형 기상자료의 생산을 위해 우리나라의 고도에 기반하여 기상 인자들의 영향을 정량화 하는 보간법인 K-PRISM을 적용하여 고밀도 및 저밀도 관측 네트워크로 두 가지 격자형 기상자료를 생산한다. 생산한 격자형 기상자료 중 저밀도 관측 네트워크의 자료를 입력 자료로, 고밀도 관측 네트워크의 자료를 출력 자료로 선정하여 각 격자점에 대해 Long-Short Term Memory(LSTM) 알고리즘을 개발한다. 이 때, 멀티 그래픽 처리장치(GPU)에 기반한 병렬 처리를 통해 비용 효율적인 계산이 가능하도록 한다. 최종적으로 1973년부터 1999년까지의 저밀도 관측 네트워크의 격자형 기상자료를 입력 자료로 하여 해당 기간에 대한 고밀도 관측 네트워크의 격자형 기상자료를 생산한다. 개발된 대부분의 예측 모델 결과가 0.9 이상의 NSE 값을 나타낸다. 따라서, 본 연구에서 개발된 모델은 고품질의 장기간 기상자료를 효율적으로 정확도 높게 산출하며, 이는 향후 장기간 기후 추세 및 변동 분석에 중요 자료로 활용 가능하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.10
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• pp.737-748
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• 2022

Due to the lack of flood data, the water engineering practice calculates the design flood using rainfall frequency analysis and rainfall-runoff model. However, the rainfall frequency analysis for arbitrary duration does not reflect the regional characteristics of the duration and amount of storm event. This study proposed a practical method to calculate the design flood in a watershed considering the characteristics of storm event, based on the bivariate rainfall frequency analysis. After extracting independent storm events for the Pyeongchang River basin and the upper Namhangang River basin, we performed the bivariate rainfall frequency analysis to determine the design storm events of various return periods, and calculated the design floods using the HEC-1 model. We compared the design floods based on the bivariate rainfall frequency analysis (DF_BRFA) with those estimated by the flood frequency analysis (DF_FFA), and those estimated by the HEC-1 with the univariate rainfall frequency analysis (DF_URFA). In the case of the Pyeongchang River basin, except for the 100-year flood, the average error of the DF_BRFA was 11.6%, which was the closest to the DF_FFA. In the case of the Namhangang River basin, the average error of the DF_BRFA was about 10%, which was the most similar to the DF_FFA. As the return period increased, the DF_URFA was calculated to be much larger than the DF_FFA, whereas the BRFA produced smaller average error in the design flood than the URFA. When the proposed method is used to calculate design flood in an ungauged watershed, it is expected that the estimated design flood might be close to the actual DF_FFA. Thus, the design of the hydrological structures and water resource plans can be carried out economically and reasonably.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.71-71
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• 2012

현재 전 세계적으로 극한강우의 발생빈도가 점차 높아지고 있으며 홍수량 또한 강도가 커지고 있는 것이 현실이다. 하지만 과거의 홍수발생 빈도에 따라 설계된 홍수방어시설들이 점차 한계를 보이고 있으므로 이를 대비하기위한 구조적 대책뿐만 아니라 홍수피해 발생 가능지역에 사전 예경보를 시행하는 비구조적 대책마련 또한 필요하다. 기존의 홍수예측은 확정적인 하나의 유량예측값만을 제공함으로써 신속하고 편리하였지만 이에 대한 불확실성이 큰 경우 예상치 못한 큰 인적 물적 피해를 가져올 수 있다. 이처럼 확률론적 홍수예측의 필요성이 대두되어 지면서 유럽이나 미국등 선진국에서는 EFFS(European Flood Forecasting System)과 NWSRFS(National Water Service River Forecast System)같이 이미 확률론적 홍수예측에 대한 연구 및 기술개발이 활발하게 진행되어지고 있다. 하지만 홍수예측의 확률론적 접근에 있어서는 많은 불확실성들이 내포되어 있으므로 예측시스템에서 생성된 앙상블 유량예측 결과의 신뢰도 분석과 올바른 불확실성 정보의 제공이 필요하다. 본 연구는 확률론적 홍수예측 방법을 국내에 적용시켜서 기상청의 예측시스템 KLAPS(Korea Local Analysis and Prediction System), MAPLE(McGill Algorithm for Precipitation Nowcasting by Lagrangian Extrapolation), UM(Unified Model) 그리고 MOGREPS(Met Office Global Regional Ensemble Prediction System)으로부터 생성된 기상앙상블을 현재 국토해양부 홍수통제소에서 사용하고 있는 강우-유출모형인 저류함수모형(Storage Function Method)의 입력 자료로 사용한다. 확률론적 홍수예측에서 오는 불확실성을 분석하기 위해서 첫 번째로 제공되는 기상예측 시스템의 시 공간적 스케일 및 대상유역의 공간특성에 따라 어떠한 형태로 전파되어지는지를 분석하였다. 두 번째는 각각의 예측시스템들이 선행기간(Lead time)에 따라 불확실성의 특성이 어떻게 나타나게 되는지를 확인하였다. 이러한 불확실성의 특성을 정확하게 파악하게 된다면 예측에 있어서 현재 갖고 있는 문제점들로부터 개선해 나가야 할 방향을 제시해주어 향후연구에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.270-274
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• 2005

우리나라의 경우 매년 인구증가와 도시화로 인한 용수부족으로 국지적인 제한 급수를 실시하는 등 점차 물 문제가 중요한 사회 문제로 떠오르고 있는 가운데 새로운 대체 용수원의 개발이 시급하게 대두되어지고 있다. 이 가운데 지하댐(Ground-Water Dam) 건설에 의한 지하수 자원의 개발이 제안되고 있다. 수자원의 계절적 편중에 의한 수자원 최적화 활용을 위해 지하댐 최적 운용기법의 개발이 필요한데 이를 위해 본 연구에서는 지하댐 운영지표(Groundwater Dam Operating Index, G.O.I)를 제안하였다. 이를 위해 쌍천 유역의 수문학적 자료와 강수의 경향, 지하수위 그리고 지하댐 운영 자료를 이용하여 강수와 지하수위 상관관계를 비교 분석하였다. 분석한 결과 일강우량 90일 이동평균의 대수값이 지하수위 변동특성과 가장 높은 상관도를 보였다. 이 결과 값을 G.O.I 로 정의 하였으며 G.O.I 지표가 1보다 작은 구간과 지하댐 운영시 제한급수가 실시되었던 구간이 거의 일치하는 것으로 나타났다. 따라서 G.O.I 를 이용한 지하댐 실시간 의사결정 시스템 구성이 가능할 것으로 판단하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.456-456
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• 2011

국내에서는 1999년부터 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS) 구축 및 운영을 통해 물관리정보화사업을 추진하고 있으며 기초정보분석 중심에서 수자원 계획 수립과 정책 결정을 지원할 수 있는 시스템으로 확대하여 대국민 수자원 정보 제공과 홍보를 활성화하려고 노력하고 있다. 하지만 지금까지 국내에서는 수자원 현황을 평가하기 위해 상수도보급율, 하천개수율 등을 이용하여 수자원의 단편적인 분야만을 평가하여 왔으며 이들 개별지표들만으로 국내 수자원 상황에 대해 국민들이 체감하는데 한계가 있어 이들 사업의 성과를 지수화하여 수자원 정책과 사업의 효과를 국민들에게 적극적으로 홍보할 필요가 있다. 이를 지원하기 위해 2007년부터 2009년까지 수자원 각 분야별 수자원계획수립 업무지원체계를 구축하였으며 수자원 현황 평가를 위해 분야별 평가지수를 개발하고 수자원 통합지수를 선정하여 중권역별로 산정한 바 있다(건설교통부, 2007; 국토해양부, 2008, 2009). 보다 합리적인 수자원 평가를 위해서는 분야별(물이용, 치수, 하천환경) 평가 지수의 공간적 범위 확대 및 세부지표를 추가 고려함으로써 과거에서부터 현재까지의 분야별 변화 패턴을 파악해야 한다. 이를 통해 수자원 관련 정책 및 사업의 성과를 평가하고 구축된 기초자료 및 분석정보를 제공해 줄 수 있는 도구의 개발이 무엇보다 중요하다고 하겠다. 따라서 본 연구에서는 기 개발된 분야별 평가지수 산정 결과와 분야별 현황과의 비교 분석을 통해 지수의 현장 적용성을 검토함으로써 기 개발된 지표의 취약점 및 한계점을 제시하였다. 보다 합리적이고 타당한 분야별 평가를 위해 세부지표를 추가로 선정하였으며 선정된 분야별 세부지표를 PSR 구성체계에 맞추어 구성하였다. 또한 분야별 현황 및 특성을 평가할 수 있는 분야별 평가지수를 개발하였으며 물이용 특성을 평가할 수 있는 지수를 '물이용안전성지수', 치수 특성을 평가할 수 있는 지수를 '홍수안전성지수', 하천환경 특성을 평가할 수 있는 지수를 '하천환경건강성지수'라 명명하였다. 또한 분야별 평가지수를 통합하여 수자원 현황을 평가하고 관리할 수 있는 수자원 통합지수인 '물만족지수'를 개발하여 제시하였다. 분야별 평가지수를 구성하는 각 세부지표의 특성을 파악하여 지표 산정 범위를 점, 선, 면으로 확대하여 제시하였으며 세분화된 공간단위별로 기초자료를 조사, 수집하여 시계열 DB를 구축하였다. 개발된 분야별 평가지수 및 물만족지수를 연도별 표준유역별로 구축된 DB를 이용하여 산정하고 비교 분석하였으며 상대적인 분야별 안전성 및 건강성을 평가하여 지수의 적용성을 검토하였다. 지표 관련 기초자료 및 분석을 통해 생성된 정보자료는 수자원정책 수립과정에서 매우 유용한 정보를 제공해 줌으로써 정책결정을 지원할 수 있고, 일반인과 관련 전문가들에게 수자원 관련 다양한 정보를 제공할 수 있다.