• 한국수자원학회논문집
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• 제49권2호
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• pp.121-132
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• 2016

본 연구에서는 DAMBRK 모형을 2002년 태풍 루사로 인해 붕괴된 남대천 유역의 장현저수지와 동막저수지에 적용하여 붕괴상황을 재현하였다. 두 저수지는 병렬로 위치하고 있으며, 이 두 저수지의 붕괴 모의를 위해 Relaxation 기법을 DAMBRK 모형에 추가하였다. 그리고 ASDSO (2005)에서 제안한 흙댐 붕괴지속시간과 첨두붕괴유량 산정을 위한 Froehlich 등의 경험공식을 활용한 저수지의 붕괴지속시간 추정 방법을 제안하였다. 제안 방법으로 선정된 붕괴지속시간으로 장현저수지 단일붕괴와 장현 및 동막저수지 연속붕괴에 대해 적용하여 붕괴유출 수문곡선을 계산하였다. 계산된 붕괴유량이 하류로 전파하면서 예상되는 홍수량 및 홍수위를 주요 하도지점에서 계산하고, 유량이 감쇠되는 특성을 해석하였다. 그리고 계산 홍수위와 현장 조사된 홍수위와의 비교를 통해 적용 모형의 매개변수 및 정확성을 검증하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.69-76
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• 2009

침투는 지표면에서 토양속으로 물이 침입하는 현상으로 지하수위 및 강우시 지표면 유출량에 영향을 미친다. 도시화가 진행됨에 따라 침투량은 감소한다. 이러한 침투량의 감소는 하천수량의 감소 또는 하천 건천화의 원인이 되기도 한다. 본 연구에서는 한경대학교 교내 3지점에서 침투량 측정을 통하여 침투능 및 누가침투량 관계식을 결정하였다. 침투량 실험용 투수성 보도블록을 3종류로 제작하여 지표면 3개 지점에서의 보도블록에 관한 침투능 및 누가침투량 관계식을 결정하였다. 3종류의 보도블록 중 하나의 침투능은 지표면 침투능과 거의 동일하게 관측되었다. 각 지점의 침투능 및 누가침투량 관계식은 Kostiakov 형식으로 유도하였다. Kostiakov 형의 종기침투능을 근거로 하여 Horton형 침투능 및 누가침투량을 결정하였다. 또한 Horton 형 침투능 관계식에서 토양의 종류를 반영하는 매개변수 값을 결정하고 토양의 종류를 추정하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.75-89
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• 2023

강우-유출 해석은 하천 홍수예경보, 댐 유입량 산정 및 방류량 결정 등 수자원 관리 및 계획수립에 있어 중요한 과정이며, 밀도높은 강우관측망으로부터 수집된 강우 자료는 정확한 강우-유출 해석을 위한 가장 중요한 기초 자료로 활용된다. 본 연구 대상 지역인 메콩강 유역은 국가공유하천으로 강수 자료수집이 어렵고, 구축된 자료의 양적, 질적 품질이 국가별로 상이하여 수문해석 결과의 불확실성을 높일 우려가 있다. 최근 원격탐사 기술의 발달로 격자형 글로벌 강수자료의 획득이 용이해졌으며, 이를 활용한 미계측 유역 또는 대유역에서의 다양한 수문해석 연구들이 수행된 바 있다. 본 연구에서는 미계측 대유역 수문해석에 있어 격자형 강수자료의 적용성을 평가하기 위하여 3개의 위성 강수자료(TRMM, GSMaP, PERSIANN-CDR)와 2개의 지점 격자형 강수자료(APHRODITE, GPCC)를 수집하고, APHRODITE를 관측값으로 합성곱 신경망 모형인 ConvAE 알고리즘을 이용하여 위성 강수자료의 시·공간적 편의보정을 수행하였다. 또한, 메콩강 본류의 주요지점인 Luang Prabang, Pakse, Stung Treng, Kratie 4개 수위 관측소를 선정하여 SWAT 모형의 매개변수를 보정(2004~2011)하고 지점 격자형 강수자료 및 위성 강수자료의 보정전·후의 유출모의(2012~2013) 결과를 비교·분석하였다. 그 결과 원시위성 강수자료 및 GPCC는 APHPRODITE에 비해 정량적으로 과소 또는 과대추정되거나 공간적으로 매우 상이한 패턴을 나타낸 반면, GSMaP과 ConvAE를 이용하여 보정된 위성 강수자료의 경우, APHPRODITE에 대한 시·공간적 상관성이 개선된 것으로 분석되었다. 또한 유출모의의 경우, 모든 지점에 대해서 ConvAE로 보정된 위성 강수자료를 이용한 유출모의 결과가 원시 위성강수자료를 이용한 유출결과 보다 정확도가 향상된 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 제시하는 격자형 위성 강수자료 보정기법과 연계한 강우-유출 해석은 향후 다양한 위성 강수자료를 활용한 미계측 대유역 수문해석에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.161-168
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• 2009

본 연구에서는 팔당댐 지점을 중심으로 상류에 위치하고 있는 소양강, 충주 다목적댐 운영에 따른 빈도홍수량의 거동변화를 분석하고자 하였다. 이를 연구하기 위해서는 동일기간의 댐운영 여부에 따른 두 계열(조절유량, 비조절 유량)의 홍수량 자료를 합리적으로 획득하는 것이 무엇보다 중요하다. 홍수량 산정을 위해서는 단기 강우-유출모형을 이용해야 하지만, 계산의 어려움과 유역의 비선형으로 인해 그 결과를 증명하기 매우 어려운 현실이다. 따라서 상대적으로 유역면적이 클수록 일유량과 홍수량의 관계가 비교적 일정한 경향을 보인다는 점에 착안하여, 장기유출모형인 SWAT-K를 이용하여 댐운영 여부에 따른 두 계열의 일유량을 모의하였다. 일유량과 홍수량의 상관관계로 모의된 일유량을 홍수량으로 유도한 후, 댐운영 여부에 따른 빈도홍수량의 변화특성을 파악하였다. 홍수빈도분석을 위해 사용된 분포는 Extreme Type-I이며, 매개변수 추정은 L-moment 방법을 이용하였다. 연구결과에 따르면, 소양강, 충주 두 다목적댐 운영이 이루어지지 않은 상황에 대한 팔당댐 지점에서의 100년 빈도홍수량에 비하여, 소양강댐, 충주댐, 소양강과 충주댐의 운영유무에 따른 3가지 시나리오에 대한 빈도홍수량은 각각 91, 83, 71 % 규모로 분석되었다. 본 연구는 유역면적이 상대적으로 넓은 유역에서 댐운영 여부에 따른 빈도홍수량의 변화를 파악할 수 있는 새로운 시도였다. 이는 일유량 자료의 이용 및 분석에 있어 이수적인 측면뿐만 아니라 치수적인 측면에서의 활용성을 높일 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권8호
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• pp.51-62
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• 2015

지반공학적으로 제방(또는 댐) 월류에 대한 근거를 제시하기 어렵다. 수문학적인 안정성 평가에서 댐의 초기수위(만수위)를 고정시키고 강우량을 계산하기 때문에 월류 가능성은 매우 희박하다. 그러나 Copula 함수를 사용하여 초기수위가 고정된 댐의 만수위가 아닌 변동성 있는 확률수위를 적용해서 국내 40년간의 빈도를 고려할 때, 월류 가능성을 확인할 수 있었다. 수문학적 댐의 위험성 분석은 다양한 불확실성 인자 중 댐 초기수위에 대한 모의기법 개발이 필요한 복잡한 수문학적 해석을 요구한다. 본 연구에서는 기존 댐 위험도 분석 시 초기수위는 상시만수위 또는 홍수기 제한수위로 가정하지만, 이러한 보수적인 가정에 의한 연구는 기상변동성 및 기후변화의 영향을 고려하지 못하며, 댐의 월류확률 및 이에 따른 붕괴확률을 추정하는데 있어서 지반공학적인 접근이 필요하다. Copula 함수를 이용하여 댐 특성에 맞는 초기수위를 결정하였으며, HEC-5 모형을 활용하여 강우-유출 모형 매개변수의 사후분포를 정량적으로 추정하여 댐 월류확률을 산정하였다. 지반공학적인 측면에서 댐 안정성 해석은 상류사면(upstream)의 수위급강하(drawdown)에 대한 안전율과 하류사면(downstream) 월류상태에서의 불안정성을 비교하여 지반공학적 위험도를 비교 분석하였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권2호
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• pp.5-20
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• 1992

The physical-based and lumped-parameter hydrologic groundwater flow model for predicting the rainfall-triggered rise of groundwater levels in hillside slopes is developed in this paper to assess the risk of landslides. The developed model consists of a vertical infiltration model for unsaturated zone linked to a linear storage reservoir model(LSRM) for saturated zone. The groundwater flow model has uncertain constants like soil depttL slope angle, saturated permeability, and potential evapotranspiration and four free model parameters like a, b, c, and K. The free model parameters could be estimated from known input-output records. The BARD algorithm is uses as the parameter estimation technique which is based on a linearization of the proposed model by Gauss -Newton method and Taylor series expansion. The application to examine the capacity of prediction shows that the developed model has a potential of use in forecast systems of predicting landslides and that the optimal estimate of potential 'a' in infiltration model is the most important in the global optimum analysis because small variation of it results in the large change of the objective function, the sum of squares of deviations of the observed and computed groundwater levels. 본 논문에서는 가파른 산사면에서 산사태의 발생을 예측하기 위한 수문학적 인 지하수 흐름 모델을 개발하였다. 이 모델은 물리적인 개념에 기본하였으며, Lumped-parameter를 이용하였다. 개발된 지하수 흐름 모델은 두 모델을 조합하여 구성되어 있으며, 비포화대 흐름을 위해서는 수정된 abcd 모델을, 포화대 흐름에 대해서는 시간 지체 효과를 고려할 수 있는 선형 저수지 모델을 이용하였다. 지하수 흐름 모델은 토층의 두께, 산사면의 경사각, 포화투수계수, 잠재 증발산 량과 같은 불확실한 상수들과 a, b, c, 그리고 K와 같은 자유모델변수들을 가진다. 자유모델변수들은 유입-유출 자료들로부터 평가할 수 있으며, 이를 위해서 본 논문에서는 Gauss-Newton 방법을 이용한 Bard 알고리즘을 사용하였다. 서울 구로구 시흥동 산사태 발생 지역의 산사면에 대하여 개발된 모델을 적용하여 예제 해석을 수행함으로써, 지하수 흐름 모델이 산사태 발생 예측을 위하여 이용할 수 있음을 입증하였다. 또한, 매개변수분석 연구를 통하여, 변수 a값은 작은 변화에 대하여 목적함수값에 큰 변화를 일으키므로 a의 값에 대한 최적값을 구하는 것이 가장 중요한 요소라는 결론을 얻었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권spc1호
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• pp.1091-1103
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• 2018

한반도는 계절 및 지리적 위치에 따라 강수특성이 상이하여 수자원 관리 및 계획수립 시 홍수, 가뭄을 사전에 대비하는 것이 매우 중요하다. 더욱이 기후변화로 인한 강수 및 기온의 변화는 홍수 및 가뭄 등 수재해의 변동을 더욱 심화시킬 것으로 예상된다. 본 연구에서는 남한 5대강(한강, 낙동강, 금강, 섬진강, 영산강)을 대상으로 기후변화에 따른 우기(7~9월)와 건기(10~3월)에서의 미래 하천유량의 변화를 전망 및 분석하고자 한다. 이를 위해 CMIP5의 핵심실험인 2개 RCP 시나리오(RCP4.5, RCP8.5)를 이용하였으며, 적정 GCM (INMCM4 모형)을 선정하였다. 5대강 유역의 유량을 전망하기 위해 상세화된 기후변화 시나리오를 장기 강우-유출모형(PRMS 모형)의 입력으로 하여 유량해석을 수행하였다. 장기간의 자료를 활용하여 PRMS의 모형 매개변수를 추정하였으며, 과거기간(1976~2005년) 대비 미래 3기간(2025s, 2055s, and 2085s)에 대한 우기 및 건기시의 유량변화를 분석하였다. 평가결과, 건기에서의 유출량 감소는 RCP8.5 시나리오 대비 RCP4.5 시나리오에서 더 크게 나타났으며, RCP4.5 시나리오 하에서 2025s, 2055s 기간의 유출량은 -7.23%, -3.81% 감소하는 것으로 나타나 가까운 미래(2025s) 기간에서의 유출량 감소가 더욱 클 것으로 전망되었다. 먼 미래(2085s) 기간의 경우, 북부지역은 유량이 증가, 남부지역은 유량이 감소하는 것으로 나타났다. 한편, RCP 8.5 시나리오 하에서는 남부지역을 포함한 대부분의 지역이 가뭄에 대한 취약성이 높아지는 것으로 나타났다. 우기에서의 유출량 변화는 2개 RCP 시나리오 및 미래 전 기간에서 지역에 따라 유량이 증가(북부 및 서부지역) 또는 감소(남부)하는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.90-97
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• 2019

최근 연속적인 호우사상으로 인해 홍수가 발생하고 있으며, 이로 인한 재산 및 인명피해가 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 연속적인 호우사상 발생 사례를 바탕으로 거대강우 시나리오와 거대홍수를 정의하였다. 경안천 유역의 100년 빈도 확률강우사상이 연속적으로 발생한다는 가정하에 거대강우 시나리오를 생성하였으며, 거대홍수량을 산정하기 위하여 SSARR(Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation)모형을 이용하였다. 또한, 보다 합리적인 유출해석을 수행하기 위하여 SCE_UA기법을 통해 매개변수를 추정하고, SSR(Sum of Squared of Residual)과 첨두유량 모의에 유리한 WSSR(Weighted Sum of Squared of Residual)의 목적함수를 이용하여 모형의 보정 및 검증을 수행하였다. 이를 통해 적합성 검토를 수행하였다. 그 결과, 경안천 유역의 100년 빈도 강우사상의 연속발생으로 인한 거대홍수량은 4,802㎥/s로 산정되었고, 경안천하천정비기본계획(2011)에서 산정한 100년 빈도 단일 강우사상에 의한 홍수량은 3,810㎥/s으로 산정되었다. 따라서 거대홍수량이 단일 호우사상에 의한 홍수량 보다 약 992㎥/s 만큼 증가하는 것으로 확인되었으며, 이는 향후 거대홍수를 고려할 경우, 경안천 유역의 치수방어대책 수립시 참고자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.893-909
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• 2010

지하수의 지속가능개발량을 산정하기 위해서는 유역 내에서 지하수 개발에 따라 시공간적으로 끊임없이 변화하는 하천과 대수층의 상호흐름을 포함한 물 순환계의 유동을 모의하여야 한다. 유역 단위의 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 특성을 모의하기 위한 강우-유출모형으로 탱크모형과 SWMM 모형을 선정하였다. 토양저류구조 표준3단 탱크모형을 하천과 대수층의 상호흐름을 모의할 수 있도록 개선하였다. 오차의 비등분산성을 고려하기 위한 분산함수를 가진 최우도추정법을 적용하고, 전역 최적화 기법인 Simulated Annealing 방법을 적용하여 탱크모형과 분산함수의 매개변수를 동시에 추정하였다. 하천-대수층 상호흐름을 개선한 SWMM-GE모형은 도시하천에 적용되어 검증을 받은바 있다. 금강의 지류인 갑천 유역에 하천-대수층 상호흐름을 개선한 탱크모형(TANK_GS)을 적용한 결과 개선 전 보다 모형성능평가가 더 나았으며, SWMM-GE 모형과 동일하게 지하수 함양 및 하천-대수층 상호흐름 현상을 잘 모의하고 있었다. 향후 권역 수자원 계획 등에 활용이 용이한 탱크모형(TANK_GS)을 이용하여 지하수의 지속가능 개발량 산정이 가능하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권9호
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• pp.929-941
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• 2008

본 연구의 목적은 다양한 하수관망과 하천을 포함하는 복잡한 토지이용으로 구성된 도시유역으로서는 비교적 유역면적이 큰 유역의 홍수예보모형으로 수문모형과 수리모형을 연계하는 방법을 제안하고, 이를 유역면적이 약 $300km^2$에 해당하는 중랑천 유역에 적용하여 적용 가능성을 평가하고자 한다. 본 연구에서 수문모형으로는 SWMM과 수리모형으로서는 HEC-RAS 모형을 선정하였으며, 적용대상유역인 중랑천 유역은 25개의 소유역으로 구분되었다. SWMM모형은 각 소배수구역의 지표흐름 및 하수관망 흐름 해석을 수행하며, HEC-RAS 모형은 하천에서의 부정류 흐름 해석을 수행하였다. 또한, 이들 각 모형의 입출력과 모형의 원활한 연계운영 및 효과적인 결과 표출을 위하여 GUI 시스템을 구축하였다. 구축된 시스템은 적용대상지역의 실측자료를 이용하여 모형 매개변수를 추정하였으며, 또한 모형의 적용성을 검증하였다. 적용대상지역의 주요 두 지점에 대해 모형의 적용성을 검토한 결과, 상관계수는 0.82-0.98, 모형 효율성 계수는 0.60-0.92의 범위를 나타내었다. 또한 본 연구에서는 맨홀의 초과유출과 하천 종 횡 단면의 수면곡선으로 맨홀 월류로 인한 내수침수 및 하천저수호안의 예측 가능성을 제시하였다. 본 연구에서 제안한 시스템은 중규모 이상 대규모 도시유역의 홍수예보 수문모형으로 활용 가능한 것으로 판단된다.