• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2019

우리나라는 대부분이 산지(약 65%)로 구성되어 있어 강우 시 그 공간적 분포의 변동성이 매우 큰 편이며, 특히 전형적인 산지지형인 댐 유역의 경우 고도 변화 등에 기인한 지형특성 등에 따라 강우의 형태 및 패턴과 이에 따른 유출변화가 큰 복잡한 특성을 갖는다. 이로 인해 단순히 지점강우들을 공간보간(평균)한 면적강우를 홍수 유출모의 등에 활용할 경우 그 신뢰도가 매우 낮은 경우가 많아, 수문모의에 있어 레이더에 기반을 둔 공간 분포형 강우 등의 도입 검토가 요구된다. 한편, 최근 기상청에서는 보다 정확한 레이더 강수량 추정 값의 제공을 위해 "레이더-AWS 강우강도(Radar-AWS Rainrates, RAR)" 산출 기술을 지속적으로 개선하고 있으며, 이는 지상 우량계 대비 상당한 정확도를 보이고 있다. 본 연구에서는 국내 산지지형을 대표하며, 타 댐 유역에 비해 비교적 수문(수위/유량)관측소와 자료가 많은 용담시험유역에 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)을 적용해 산지지형 댐 유역에서 강우의 시공간적 변동성과 이에 따른 홍수량의 정확한 분석을 통해 홍수 시 댐 유입량의 정확한 산정 등에 활용할 목적으로 홍수 유출모의를 수행하고자 한다. 모의에는 최근 5년(2014~2018년)동안 발생한 비교적 독립적인 1~2개(연도별)의 홍수사상을 적용하였으며, 모형은 분포형 강우를 적용할 수 있는 비교적 간단한 모형인 HEC-HMS를 활용하였다. HEC-HMS는 주로 집중형 수문모형(Lumped Hydrologic Model)으로 분류되어 레이더 강우와 같은 분포형 자료의 입력을 주로 적용치는 않고 있지만, HEC-GeoHMS와 ModClark 방법을 활용하면 격자단위의 분포형 강우를 적용할 수 있는 형태의 모델 구축이 가능하다. 모의 결과는 기존 유역평균 강우를 적용한 방법과 비교를 통해 그 개선점을 검토하고자 하며, 이를 통하여 산지지역 댐 유역의 홍수특성을 보다 더 정확하게 분석해보고자 한다. 한편, ModClark을 적용한 홍수 유출모의는 단순히 소유역별 도달시간의 격자별 비율을 고려한 홍수추적으로 그 해석상의 한계가 있어, 최근 개발된 하이브리드 수문모형(Hybrid Hydrologic Model, Distributed-Clark) 등도 동일유역에 대해 도입 적용할 계획에 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.59-59
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• 2019

최근 기후변화로 인해 대류성 집중호우가 빈번하게 발생하고 있으며, 이러한 강우 특성은 산지지역에 위치한 소하천유역에 상당한 피해를 야기한다. 대류성 집중호우는 규모가 작고 속도가 빠르기 때문에 중규모 이상의 유역에서 부분적으로 상이한 강우특성을 보인다. 아울러 이러한 호우패턴의 변화는 일시적인 현상이 아닌 하나의 기상 특성으로 자리를 잡아가고 있기 때문에 이에 대한 대책마련이 더욱 필요한 실정이다. 돌발홍수 예경보시스템에 예측강우 자료는 예측 선행시간의 한계를 가진다. 즉, 예측강우 자료자체가 가지는 편의와 불확실성으로 인해 예측 선행시간이 3시간을 초과하면 신뢰도가 급격히 하락하게 된다. 이를 해결하기 위해 우리나라에서는 지상관측치와의 편의를 보정하거나 예측강우자료 자체의 품질을 개선하려는 노력을 지속하고 있다. 본 연구에서는 예측 선행시간을 확장하고자 순차적으로 생산되는 예측강우를 가중평균하여 앙상블 예측치를 모의하는 기법을 개발하였다. 각 선행시간별 예측강우자료를 앙상블 멤버로 인식하여 이들의 공분산 구조를 파악하고, 분산과 공분산 수치를 이용하여 가중치를 결정하였다. 1, 2, 3시간 예측 선행시간에 대한 확장 가능성을 확인하고자 하였고, 최적의 앙상블 멤버 개수를 결정하여 적용 및 평가하였다. 본 연구에서는 2016년과 2017년에 발생한 주요 호우사상을 선정하고, 우리나라 전역에 걸쳐 예측강우 앙상블 생성 방법론을 적용하였다. 그 결과, 가중평균 앙상블의 예측치가 예측강우장 1개, 단순평균 앙상블 예측치에 비해 좋은 품질의 예측 성능을 보였으며, 예측치의 분산 또한 감소하여 예측에 대한 불확실성이 줄어듦을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.129-135
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• 2008

하천으로 유입되는 합류식월류수(Combined Sewer Overflows, CSOs)는 하천의 수질 오염에 영향을 끼치게 되며 월류량은 차집관거의 설계용량에 따라서 결정되어진다. 따라서 차집관거의 기준 용량은 강우 유출의 특성 및 수질을 고려하여 합리적으로 결정되어야한다. 그러나 국내의 차집관거 기준 용량은 일괄적으로 시간최대오수량의 3배로 책정되어있으며, 강우-유출의 특성을 고려하지 않은 채 모든 지역에 대하여 균일하게 적용되어왔다. 따라서 본 연구에서는 강우유출 특성을 고려하여 강우 데이터에 대한 통계적 분석을 통하여 차집관거의 기준 용량을 결정하기 위한 기준 강우를 산정하였다. 서울지역의 평균개념의 확률강우량을 통하여 산정된 기준강우의 지속시간은 4hr이며 강우량은 재현기간 1.5년에 해당하는 6.76mm로 산정되었다. 또한 산정된 기준 강우를 적용하여 강우유출 특성 분석은 SWMM을 이용하였으며 이를 통하여 CSOs를 계산하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.358-358
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• 2021

자연재해 중 홍수는 전 세계적으로 가장 큰 인적 및 물적 피해를 발생시키고 있으며, 지구온난화로 가속화되고 있는 기후변화는 더욱 극심한 호우와 태풍 현상을 야기하고 있다. 최근 우리나라에서도 2020년 장마는 역대 가장 긴 장마로 기록되는 등 변화된 기상현상으로 인해 홍수피해의 빈도와 강도가 지속적으로 증가하고 있다. 따라서, 이상기후로 인한 홍수피해에 대한 대비와 적응을 위해 위험도 평가, 예·경보시스템, 대피체계 등과 같은 비구조적 대책의 수립이 필요하다. 그 중 홍수피해에 대한 위험도 평가는 과거 홍수피해자료를 바탕으로 지역별 피해양상이나 상대적인 피해위험도를 파악할 수 있으므로 홍수피해 저감대책 수립에 중요한 비구조적 도구로 인식되고 있다. 이에 따라 본 연구는 행정구역별 과거 강우특성 및 홍수피해자료를 분석하여 강우조건에 따라 예상되는 홍수피해위험도를 평가하는 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해 먼저, 국민재난안전포털에서 제공하는 재해연보에서 행정구역별 최근 20년 동안의 호우 및 태풍으로 인한 피해자료를 수집하여 인적 및 물적 피해특성 자료를 구축하고, 홍수피해가 발생한 기간에 대해 기상청에서 제공하는 시강우량 자료를 수집하여 홍수피해 사상별 다양한 강우특성자료를 구축한다. 구축된 자료를 이용하여 행정구역별 강우-피해 상관분석을 수행하고, 회귀분석 과정에서 이상치가 존재할 경우 회귀모형의 적합도를 향상시키기 위해 이상치를 제거하고 분석하여, 회귀식의 결정계수 및 유의성 검정결과를 바탕으로 3가지 원인별(호우, 태풍, 종합), 2가지 홍수피해별(인적, 물적) 강우-피해 최적 회귀함수를 선정한다. 최종적으로 강우조건에 따른 홍수피해 규모를 예측하고, 이를 통하여 행정구역별 상대적인 홍수피해위험도를 평가한다. 본 연구를 통해 행정구역별 강우조건에 따른 예상 홍수피해위험도를 분석하여 홍수피해에 대한 저감대책 수립에 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권7호
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• pp.55-64
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• 2006

풍화 사면은 지속적인 강우로 인하여 얕은층에서 파괴가 일어나고 있다. 이러한 파괴들은 주로 강우 침투로 지표면에서의 습윤대의 형성과 이로 인한 흡수력의 감소에 기인한다. 본 연구에서는 대표적인 풍화사면인 화강 풍화토 및 편마풍화토에 대한 함수특성곡선의 건조-습윤 이력과 선행강우 조건을 활용하여 시간에 따른 불포화 침투 해석을 인공적인 강우 강도와 지속시간을 설정하여 실시하였다. 그 결과 풍화 사면의 불포화 침투는 깊이별로 선행 강우에 의한 초기 흡수력과 이력에 따른 불포화 투수계수에 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 화강풍화토가 편마풍화토 보다 상대적으로 작은 공기 함입값, 잔류 흡수력, 그리고 습윤 전면 흡수력을 가지고 있으며 이력 loop가 작아서 침투에 대한 흡수력의 변화 반응이 매우 빠름을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.266-266
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• 2021

산업의 발달로 지표면의 포장면적이 증가하여 지표의 유출량은 증가하고, 지하수계로의 함양량은 감소하고 있다. 또한, 기후변화로 강우의 패턴이 변화하여 강우 강도가 증가하고 있으며, 무강우일수 또한 증가하여 지표면으로 유출되는 수자원의 양은 증가하고 있다. 대수층으로의 함양량은 줄어들어 지하수자원의 양은 점차 감소하고 있다. 지속가능한 지하수자원의 활용을 위해서는 지하수자원 관리 방안을 적용하고, 지하수자원 관리 계획을 수립해야 한다. 효과적인 관리방안의 적용을 위해서는 상대적으로 지하수자원이 중요한 지역을 대상으로 지속 가능한 지하수자원의 활용을 도모해야 한다. 지하수 이용량이 많고 지하수자원에 대한 의존율이 상대적으로 높은 지역을 우선적으로 진행해야 한다. 본 연구에서는 우리나라의 4대강 유역을 대상으로 지하수자원의 중요도에 대한 평가를 진행하였다. 지하수자원 이용 중요지역 선정을 위해서는 지하수 이용량과 관련된 자료를 분석하여 선정하였다. 총 5개의 지표가 선정되었으며 지하수 이용량, 수자원 이용량 중 지하수 이용량 비율, 지하수 이용 관정 개수, 지하수 이용 관정 당 취수량, 면적대비 지하수 취수량을 통해 평가를 진행하였다. 추후 유역을 좁혀 지하수 이용에 대해서 정밀 평가를 진행해야 할 필요가 있으며, 지형 특성 인자, 기후 특성 인자 등을 추가하여 평가한다면 지속가능한 지하수자원의 이용을 위한 관리 계획 수립의 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권12호
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• pp.45-58
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• 2019

본 연구에서는 강우의 침투에 따른 토사사면의 파괴에 대한 강우강도-지속시간의 강우기준을 평가하기 위하여 수치해석에 의한 파괴시간의 확률론적 해석 절차를 제안하였다. 취약도 곡선은 시간에 따른 강우의 침투해석 결과를 반영하며 지반의 역학적 특성의 불확실성을 고려한 MCS에 의한 확률론적 사면 안정해석의 결과로부터 강우강도-지속기간의 함수로 생성하였다. 확률론적 해석에서 한계상태함수를 계산하기 위하여 강우의 침투해석과 연동된 사면 안정해석을 수행하였다. 생성된 사면의 취약도 곡선들을 기반으로 확률론적 사면 파괴분포 분석을 수행하여 지반의 불확실성을 고려한 사면 파괴 유발 강우기준을 평가하였다. 제안된 사면 파괴분포 분석법은 강우의 침투로 인한 사면 파괴의 과정을 분석하고 사면 파괴가 발생할 수 있는 시간을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
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• pp.379-382
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• 2006

본 연구에서는 다양한 토지이용의 불교란 토양칼럼 시료를 대상으로 토양 물리화학 특성 및 자연강우에 대한 토양배수 양상을 분석하였다. 공극률은 토양컬럼에서의 유효공극률과 투수계수 및 자연강우에 대한 배수율과 대체로 정의 상관관계를 보인다. 미국 통일분류법에 따라 토양을 분류하였을 때 소성성이 낮은 실트질 토양과 점토질 토양은 유효공극률이 낮으면서 배수율도 낮고, 소성성이 없는 실트질이 섞인 자갈(유구-논)과 실트질 모래는 유효공극률이 비교적 높으면서 배수율이 다소 높았다. 불교란 토양컬럼을 완전 포화상태에서 자연배수할 때 대부분의 토양은 50시간 전후로 거의 다. 배수되며 $150{\sim}200$시간 경과되면 거의 모든 토양에서 완전배수가 되었다. 일부 500여시간이 경과되어도 지속적으로 배수되는 토양이 있는데 이는 토양수분보유특성에 기인하는 것으로 사료된다. 배수량으로 가정한 함양량 실측실험에서는 오송(전의)임야 > 무주-밭, 무주-논 > 유구-임야 > 김해-밭 > 유구-논, 유구-밭 순으로 높았으며 이들 시료들의 함양률은 50% 이상이었다. 토성에 따른 자연강우 배수상태를 보면, 소성성이 낮은 실트질 토양의 배수율이 낮고, 실트질 모래는 다양한 배수상태를 보이나 대체로 배수율이 높다. 그리고 1차, 2차 실험에서 선행 강우 5mm 미만은 토양배수에 영향을 미치지 않았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.456-456
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• 2012

한강유역에 위치한 247개의 강우계에서 관측된 강우 자료를 분석하여 Modified Bartlett-Lewis Retangular Pulse Model (MBLRPM)의 매개변수들을 산정하고, 이들의 지도를 작성한 후, 이들의 정확도 및 매개변수들의 시/공간적 변화 유형을 분석하였다. 이를 위한 첫번째 과정으로, 각 강우 게이지에 대해 MBLRPM의 매개변수에 사용되는 통계치 (각 달에 대한 1, 3, 12, 24시간 누적 수준에서의 평균, 분산, 자기 상관계수, 무강우 확률)들을 계산한다. 이 후, 격자화된 한강유역의 각 셀에 대하여 앞서 계산된 강우 통계치를 Ordinary Kriging 공간 보간법을 통하여 할당한다. 이 후, 각 셀에 할당된 강우 통계치를 사용하여 MBLRPM의 매개변수들을 산정하여 각 매개변수들의 지도를 각 달에 대하여 얻는다. 매개변수 지도를 사용하여 MBLRPM에 의해 생성된 강우 데이터들은 관측치의 통계치를 정확성있게 재현하였으며, 시/공간적 경향성을 분석한 결과, 강우세포의 지속기간과 관련된 매개 변수를 제외한 나머지 5개의 매개변수들은 확연한 공간적 경향성을 보인 한 편, 시간적 경향성은 잘 나타나지 않았다. 본 연구 결과는 매개변수 산정이 힘든 MBLRPM의 특성을 극복하게 해주어 가상 강우 생성을 용이하게 함으로써 강우에 영향을 받는 여러 종류의 연구 주제에 대해 불확실성 분석을 할 수 있게 한다는 점에서 의미를 가질 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.276-276
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• 2021

최근 댐과 같은 수공구조물의 건설로 대규모 홍수피해는 급격히 줄어들었지만, 돌발홍수(flash flood)로 인한 저지대 침수 등의 도시홍수 발생빈도가 급증하고 있다. 2020년에는 최장의 장마가 관측되었으며, 전국적으로 홍수로 인한 침수피해가 발생하였다. 홍수에 선제적으로 대응하기 위해서 신뢰성 있는 홍수예·경보가 필요하며, 이를 위해서는 신속하고 정확성있는 강우예측이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 초단기 강우예측을 목적으로 둔 레이더 기반의 강우앙상블 예측모형을 개발하였다. 라그랑지안 지속성(Lagrangian persistence)을 기반으로 개발하였으며, 강우장의 이동 패턴은 이류특성을 활용해 추정하였다. 즉, 강우장의 예측정확도를 향상시키기 위해 공간적 규모별 캐스캐이드(cascade) 방법으로 분리해 이동 경로를 추정하였다. 예측시간에 따른 강우량은 각 캐스캐이드에 자기회귀모형을 적용하였다. 레이더 강우량은 2016-2020년 사이에 발생한 강우사상에 대한 환경부 홍수통제소에서 제공한 레이더 합성장을 이용하였다. 예측강우량에 대한 평가는 RMSE, Pearson's Correlation, FSS 등 통계치를 통해 수행하였다. 본 연구에서 소개된 강우예측 모형은 초단기 홍수예측에 정확도 높은 강우 정보를 제공할 수 있으며, 이에 따라 홍수피해를 저감하는데 도움이 될 것으로 판단된다.