• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.136-136
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• 2017

본 연구의 목적은 이중편파 레이더 강우자료와 현재 실무에서 널이 이용되고 있는 레이더 강우보정 기법 적용에 따른 격자기반 분포형 강우-유출 모형인 KIMSTORM (KIneMatic wave STOrm Runoff Model)을 이용하여 유출해석을 수행하여 보정된 레이더 강우자료를 적용한 분포형 수문모형의 효율성을 검토하는데 있다. 남강댐 유역($2,293km^2$)을 대상으로 2014년 8월 태풍 이벤트(나크리), 2016년 10월 태풍 이벤트(차바)에 대하여 비슬산 레이더 강우자료를 사용하였다. 강우자료의 보정은 21개 지점 강우와 레이더 강우를 이용하여 조건부 합성 보정기법을 이용하였으며, 누적 강우량 그리고 면적 강우량 모두 관측치를 잘 재현함을 확인 할 수 있었다. $R^2$(coefficient of determination), ME (model efficiency), VCI (volume conservation index)를 이용하여 적용성을 평가하였다. 2016년 태풍 차바 이벤트에서의 유출 모형의 보정결과 조건부 합성 보정기법을 적용하기전 $R^2$, ME는 각각 0.75, 0.13으로 나타났고 조건부 합성 보정기법을 적용하였을 경우 각각 0.87, 0.82로 유출량 정확도가 크게 향상됨을 나타냈다. 다양한 국지성 집중호우 이벤트는 레이더 강우자료의 과대 및 과소추정을 유발하는 오차의 원인으로 조건부 합성 보정기법은 이러한 오차를 줄여 강우-유출 모형의 유출분석 결과 비교시 첨두유량 및 정량적인 면에서 실측 유량과 가깝게 모의되는 결과를 나타냈다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권4호
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• pp.67-74
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• 2023

열대성 저기압으로 인한 높은 파도와 폭풍해일은 해안지역에 큰 피해를 준다. 따라서 태풍이 내습하기 전에 정확하게 예측해야 하는데, 기상 강제력은 예측에 중요한 요소이다. 본 연구는 정확한 폭풍해일 및 파랑예측에 요구되는 기상 강제력을 위한 개선방안을 제시한다. 2016년 남해안을 강타한 태풍 차바를 사례연구로 하여, 기상예측모델(MPAS)로 태풍 트랙 및 기상 강제력, 즉, 기상장을 예측했다. 예측된 MPAS 태풍 트랙 정보를 기반으로 한 태풍의 대칭형 및 비대칭형 파라미터 와류 모델을 이용하여 기상 강제력을 생성하는 한편, 베스트 트랙 기반 동일 한 파라미터 모델을 이용하여 기상 강제력을 생성하여, 둘을 비교했다. 또한, MPAS 예측 태풍 트랙 정보 기반 대칭형/비대칭형 와류 파라미터 모델에서 생성된 기상장은 MPAS에서 예측한 기상장과 블렌딩하여 예측기상장을 만들었다. 이렇게 제작된 MPAS 기반 forecast 기상장 4종 및 베스트 트랙 기반 hindcast 기상장 2종을 ADCIRC+SWAN ADCIRC+SWAN에 입력하여 남해안의 파랑 및 폭풍해일을 예측/재현하고 관측치와 비교·검증했다. MPAS 기반 forecast 기상장을 이용하여 예측된 폭풍해일과 파랑은 관측치와 거의 일치했으며, 베스트 트랙을 사용하여 재현한 결과와도 견줄 만했다. 유의파고는, 6종의 기상장을 이용한 실험에서 MPAS 예측 태풍 트랙 기반 대칭형 와류 파라미터 모델로 생성된 기상장과 MPAS 예측 기상장을 블렌딩한 실험이 예측 정확도가 높았으나, 비대칭형 와류 파라미터 모델과 블렌딩을 사용한 경우보다 약간 높은 정도였다. 폭풍해일은, MPAS 예측 태풍 트랙을 이용한 비대칭형 와류 파라미터 모델에서 생성된 기상장을 이용한 실험이 예측 정확도가 높았다. 폭풍해일과 파랑을 정확하게 예측하기 위해서는, 정확한 태풍 트랙 정보와 이 정보가 반영된 비대칭형 와류가 고려된 기상장, 이 태풍 트랙을 생산한 기상장이 필요한 것을 볼 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.335-335
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• 2017

최근 집중호우, 홍수를 비롯한 이상 기후현상들이 과거 발생 시기와 그 규모를 크게 벗어나는 일들이 빈번하게 일어나고 있다. 이러한 기후변화의 영향으로 특정지역에서 극한강우로 인한 도시침수 피해가 급격하게 늘어나고 있으며 그 횟수 또한 증가하였다. 가장 최근에는 2016년 10월 5일 울산시에서 태풍 차바로 인해 시간당 130mm의 최고치에 달하는 강우를 기록하며 4,000건에 달하는 피해를 발생시켰다. 이는 극치사상의 발생빈도와 강도가 증가하고 있음을 나타내며 한반도의 기후변화에 대한 취약성이 높다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 강우사상의 변동을 예측하기 위해서 울산 중구 침수구역에 레이더 예측강우를 사용하여 침수분석을 진행하였다. AWS강우를 사용한 2차원 침수분석과 레이더 예측강우를 사용한 2차원 침수분석과의 결과비교를 통해 레이더 예측강우의 적정성을 판단해보고자 한다. 그 결과, 태풍 차바에 의한 주요침수 발생지점과 침수량이 유사하게 발생하였다. 결과적으로, 정량적 정확도가 확인된 레이더 예측강우를 사용한다면, 실시간 도시홍수예보를 통한 인명 및 침수피해 저감에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.321-321
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• 2018

태풍은 단시간동안 인류활동에 막대한 영향력을 미치는 저기압 시스템 중 하나로 인류에 중요한 수자원을 공급하여 물 부족 현상을 해소하거나, 열대해역에 축적된 과잉 에너지를 수송하여 에너지 균형을 유지하고, 해양 및 대기 정화로 인한 생태계를 활성화하는 긍정적인 면과 육지에 상륙함에 따라 심한 강풍과 폭우를 동반하여 인적 경제적 피해를 주는 부정적인 면을 동시에 지니고 있는 중요한 대기현상이다(Lee, 2006; Wang, 2010; Xu, 2013; Delphine et al., 2013). 2002년 루사, 2003년 매미, 2012년 볼라벤, 2013년 하이옌 그리고 2016년 차바와 같이 세력이 강한 태풍으로 인해 동아시아 지역은 매년 막대한 인명 및 재산피해가 야기되고 있는 실정임에 따라, 태풍으로 인한 재해를 최소화하고 태풍이 가지는 긍정적인 혜택을 적극 활용하기 위해서는 태풍의 활동 및 호우 예측 및 경향성에 대해 보다 정량적인 연구가 필요하다(Oh et al., 2011; Kim and Jain, 2011; Li and Zhou, 2012; Son et al., 2013). 따라서, 본 연구에서는 Son et al.(2014)이 제시한 태풍의 경로 및 규모를 고려한 태풍 추출기법을 적용하여 한반도에 영향을 미친 태풍 및 태풍강우를 추출하였으며, 이를 과거 1977-1994년(Period 1)과 1995-2012년(Period 2) 두 기간으로 분류하였다. 또한, 태풍의 최대풍속을 기준으로 3단계(35-64kt, 65-94kt, 95kt이상)로 구분하여 과거 시기별 태풍 활동(최대풍속, 최소중심기압, 발생빈도, 발생지점, 전향점, 경로) 특성을 분석하고, 과거 시기별 태풍강우(시간 최대 태풍강우량, 총 태풍 강우량)의 변화 분석을 수행하였다. 본 연구의 결과는 향후, 태풍과 관련하여 수질개선 및 수자원확보 등과 같은 태풍 활용방안과 태풍 피해저감을 위한 치수대책 수립 등에 대한 기초자료로 활용가능하며, 기후변화로 인해 야기될 수 있는 태풍의 활동 및 강우 특성 변화를 파악하는 데 이용가능 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.268-268
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• 2019

이상기후 등 전 지구적 기후 변화로 인하여 해수면 상승과 태풍에 의한 해일고 증가로 인하여 해안지역의 침수 재해 발생빈도가 증가되고 있다. 우리나라도 지난 2002년 발생한 태풍 '루사' 와 2003년 발생한 태풍 '매미' 뿐만 아니라 2016년 태풍 '차바'로 인해 부산 및 울산 등 남부 해안지역 침수되는 등 막대한 재산과 인명피해 발생 빈도가 증가하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 해수면 상승 또는 해일로 인하여 해안도시가 침수되는 현상을 모의하기 위하여 천수방정식을 지배방정식으로 하고 유한체적법과 well-balanced 기법이 적용된 2차원 수치모형을 개발하여 침수 모의 결과에 대한 적절성을 검토하였다. 또한 개발된 모형을 이용하여 해수침수 저감을 위한 월파 방지벽의 설치효과를 수문학적/경제학적으로 분석하여 최적의 대안을 제안하고자 하였다. 모의결과의 검증을 위해서 2003년 발생한 태풍 '매미'로 인하여 침수가 발생한 창원시의 침수흔적과 모의결과를 비교검토하였다. 또한 해수면 상승에 대한 방어적 기법으로 월파방지벽을 선정하고 다양한 월파방지벽의 높이에 따른 시공적 침수규모에 대한 분석과 함께 피해액과 시공비를 고려한 경제성 분석을 통하여 최적의 월파방지벽 규모와 그 효과를 분석하였다. 본 연구결과는 지점별 침수규모 및 최대 침수심 발생시간을 제공함으로써 침수에 따른 중장기적 구조적 대응방안 수립은 물론 초단기적 예상 해수면 상승에 따른 대피경로의 효율적 운용 등 비구조적 수재해 대응 기법을 제시하는 기초자료 제공에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.100-100
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• 2018

본 연구에서는 집중호우에 대한 레이더기반 초단기 강우예측 시스템의 정확도를 향상시키기 위해 초기장 개선 연구를 수행하였다. 집중호우에 적합한 강우를 추정하기 위해 층운형, 대류형, 열대형의 Z-R관계식과 반사도 조건에 따라 층운형과 적운형을 구분하여 Z-R 관계식을 적용하였으며, 이를 초단기 강우예측 시스템의 초기장으로 활용하였다. 또한 2016년 10월 5일 태풍 차바(Chaba)에 의한 집중호우 사례에 대해 지상관측 강우자료와 레이더 추정 및 예측 강우자료와의 비교를 통해 정확도를 정성적 정량적으로 평가하였다. 레이더 강우추정에 대한 분석 결과, 복합형 타입의 Z-R 관계식의 상관계수와 평균제곱근오차가 비슬산레이더의 경우 각각 0.8207, 9.22 mm/hr, 면봉산 레이더의 경우 각각 0.8001, 10.53 mm/hr로 가장 좋은 성능을 보였다. 강우 예측에 대한 분석 결과, 집중호우 사례에 대해 강우강도 공간분포 및 이동 패턴은 평균적으로 잘 모의하였으며, 초단기 강우예측 결과의 평균적으로 POD는 0.97이상, FAR는 0.21 이하로 다소 정확하게 예측하는 것으로 분석되었다. 정량적 평가 결과, 비슬산 레이더의 경우 상관계수가 예측시간 60분까지 0.545이상, 면봉산 레이더의 경우 0.379 이상으로 비교적 좋은 상관성을 보였으며, Z-R관계식 유형에 따른 차이는 작은 것으로 확인되었다. 평균제곱근오차의 경우 열대형과 복합형의 Z-R관계식이 높은 정확도를 가지는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과, 초기장 정확도의 개선을 통한 레이더 기반 초단기 강우예측 모형의 정확도 개선 가능성을 확인할 수 있었으며, 향후 지속적인 사례연구 및 검증을 통하여 강우추정 및 강우예측 알고리즘 개선의 노력이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.213-213
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• 2019

소하천으로 지정된 작은 규모의 하천은 '소하천정비종합계획'에 따라 지정된 빈도 유량 내에서 범람에 의한 침수 피해를 예방하기 위해 주기적으로 정비되고 있다. 소하천으로 지정되지 않은 하천의 경우에는 하천 정비와 관련된 법이 없으므로, 하천 정비 및 하천 관련 자료들이 미흡하다. 경상남도 양산시 물금읍 증산리의 증산 배수펌프장 유역은 2016년 10월 5일 태풍 '차바'의 호우로 인해 그 일원(농경지 및 주거지)이 침수되었다. 증산 배수펌프장 유역에는 소하천으로 등록되지 않은 새도랑천과 새도랑천의 시점부로 합류되는 이름 없는 하천(무명천)이 있고, 해당 하천의 단면 및 침수 모의에 필요한 자료가 없거나 오차가 큰 경우가 있다. 본 연구의 목적은 침수 모의에 필요한 자료들이 부족한 소규모 하천 유역에 대하여 기초 자료를 구축하는 과정과 이를 이용한 침수 모의 결과를 제시하는 것이다. 증산 배수펌프장 유역에 대해 침수 모의 시 필요한 자료는 강우량, 펌프 유량, 펌프장 유수지 제원, 지반고, 하천 단면, 농수로 단면, 인근 도시 지역의 하수관거 제원 등이다. 증산 배수펌프장 유역은 유역 내 하천수의 대부분을 펌프장을 통해 배수가 가능하다. 이와 같은 유역특성을 활용하여 유수지 제원, 하천 단면, 지반고 자료는 유수지 및 하천에 있는 물을 배수해서 무인항공기 측량으로 구축하였다. 증산 배수펌프장 유역의 침수모의는 준2차원 침수 모의가 가능한 CHI 사의 PCSWMM을 이용하였다. 침수 모의를 위한 모형에서 펌프장 모의 시 입력한 수심-양수량 관계 자료는 펌프 가동 일지를 참고하여 시행착오법으로 추정하였다. 침수 모의 결과 평균 침수심은 0.226 m, 최대 침수심은 0.800 m, 침수면적은 $0.562km^2$이다. 태풍 '차바'로 인한 침수 상황에 대하여 탐문조사 결과는 침수심이 약 0.2 ~ 0.3 m이었으며, 모의된 평균 침수심이 조사결과에 부합하는 것으로 판단된다. 증산 펌프장을 통하여 양수된 양에 대한 기록 자료와 모의 결과의 차이는 펌프 모의 운영 종료 시점까지 약 0.5%이다. 본 연구의 검증 자료는 인위적인 펌프 운영 일지 및 침수 상황의 사진으로 검증했다는 한계가 있다. 그러나 무인항공기 측량 및 현장조사, 펌프 운영 일지를 활용한 수심-양수량 관계의 추정으로 생산된 입력자료를 이용하여 모의한 결과는 실제 상황에 부합하는 결과가 도출된 것으로 판단된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.248-266
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• 2020

연구목적: 본 연구는 재난유형별 체크리스트 작성을 통해 해당재난에 대한 적합한 대응체계 수립과 정확하고 신속한 의사결정을 위한 방안을 제시하고자 한다. 연구방법: 체크리스트 요인 도출을 위하여 태풍재난을 대상으로 과거 사례분석(태풍 루사(2002), 태풍 매미(2003), 태풍 차바(2016))을 진행하였다. 일반적인 현황(기후·기상)정보와 사례별 특징 등을 분석하여 체크리스트 요인 도출을 위한 그룹핑(grouping)을 진행하였다. 연구결과: 사례조사를 통해 크게 국가단위(National level)와 지자체 단위(county level)로 분류하였다. 국가단위의 항목으로는 기상예보, 태풍상륙여부, 태풍강도, 태풍반경, 중심기압, 호우동반 여부, 이동속도, 이동경로 총 8개를 도출하였고, 지자체 단위에서는 지역특성을 반영해야 항목들을 중심으로 과거 유사 태풍 유무(경로 등), 태풍상륙시점, 지역특성, 인구밀집 시기, 선행재난 복구 여부, 최근 재난발생 이력, 2차 피해, 예·경보 시스템으로 총 8개 항목을 도출하였다. 결론: 재난 발생 시 본 연구에서 제안한 체크리스트를 활용·적용한다면 보다 신속한 의사결정이 이루어 질 것으로 판단된다. 또한, 재난발생시 재난실무자들의 대응계획 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것이며 지역특성을 반영했기 때문에 좀 더 명확하고 신속한 재난 대비·대응이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.457-457
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• 2017

최근 기후변화에 따른 수문환경의 변화로 인해 도시지역에 침수피해가 빈번히 발생하고 있으며, 이는 도시화로 인한 인구밀도 증가 및 불투수율이 높아짐으로써 땅속으로 스며들지 못한 빗물이 지표면으로 유출되어 침수피해로 나타나고 있다. 또한, 복잡한 하수관망의 정비와 관리가 어렵다는 점이 침수를 유발하는 원인이 되기도 한다. 강남역과 울산 태화강 침수 피해를 대표적인 예로 들 수 있다. 강남역 일대는 대한민국의 대표적인 상업의 중심지라고 할 수 있으며, 2010년부터 3년간 내수침수가 발생하여 사회적인 이슈가 되었으며, 2016년 울산 및 제주도에서는 제 18호 태풍 차바(CHABA)의 한반도 상륙으로 하천이 범람하고 내수침수가 발생하여 많은 재산 피해를 입혔다. 이처럼 기후변화로 인한 태풍 발생 빈도 증가 및 국지성 호우는 도시지역에 많은 침수피해를 발생시키기 때문에 정확한 침수분석과 취약성 평가를 실시해야 한다. 따라서 본 연구에서는 서울시 강남역 일대를 대상으로 강우-유출모형을 구축하였으며, 기상청에서 제공하는 HadGEM3-RA(12.5km격자자료)를 이용하여 미래 기후변화에 따른 불확실성을 고려한 취약성 평가하였다. 이는 상습침수지역에 대한 근본적인 침수원인을 파악하고 사전에 예방할 수 있는 객관적 평가자료로 활용가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.193-193
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• 2020

집중호우로 인한 이재민 발생, 침수 등 많은 인명 및 재산 피해가 지속적으로 발생함에 따라, 홍수재해를 사전에 대응하는 다양한 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 레이더 반사도를 이용하여 강우의 이동방향과 이동속도를 추정하여 초단기 정량강우예측(QPF)이 가능한 기법을 개발하고, 2016년 태풍 차바 사상에 대하여 비슬산 레이더자료를 이용하여 분석을 실시하였다. 개발기법은 1단계 레이더 강우강도 앙상블 멤버 생성, 2단계 레이더 강우강도 이동속도 계산, 3단계 레이더 강우강도 앙상블 초단기 예보, 4단계 초단기 예보 검증의 과정으로 이루어진다. 본 연구결과물인 레이더 기반 초단기 강우예측자료는 수치예보기반 강우예측자료 및 다양한 레이더 기반 초단기예보자료들과 함께 강우예측율 향상에 기여할 것으로 판단된다.