• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.5
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• pp.435-446
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• 2014

Various drought indices developed from previous studies can not consider the inherent uncertainty of drought because they assess droughts using a pre-defined threshold. In this study, to consider inherent uncertainty embedded in monthly streamflow data, Hidden Markov Model (HMM) based drought index (HMDI) was proposed and then probabilistic assessment of hydrologic drought was performed using HMDI instead of using pre-defined threshold. Using monthly streamflow data (1966~2009) of Pyeongchang river and Upper Namhan river provided by Water Management Information System (WAMIS), applying the HMM after moving-averaging the data with 3, 6, 12 month windows, this study calculated the posterior probability of hidden state that becomes the HMDI. For verifying the method, this study compared the HMDI and Standardized Streamflow Index (SSI) which is one of drought indices using a pre-defined threshold. When using the SSI, only one value can be used as a criterion to determine the drought severity. However, the HMDI can classify the drought condition considering inherent uncertainty in observations and show the probability of each drought condition at a particular point in time. In addition, the comparison results based on actual drought events occurred near the basin indicated that the HMDI outperformed the SSI to represent the drought events.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.11
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• pp.1051-1060
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• 2014

This study is attempted to realize an improved computation performance by combining the MPI (Message Passing Interface) Technique, a standard model of the parallel programming in the distributed memory environment, with the DHM(Diffusion Hydrodynamic Model), a inundation analysis model. With parallelizing inundation model, it compared with the existing calculation method about the results of applications to complicate and required long computing time problems. In addition, it attempted to prove the capability to estimate inundation extent, depth and speed-up computing time due to the flooding in protected lowlands and to validate the applicability of the parallel model to the actual flooding analysis by simulating based on various inundation scenarios. To verify the model developed in this study, it was applied to a hypothetical two-dimensional protected land and a real flooding case, and then actually verified the applicability of this model. As a result of this application, this model shows that the improvement effectiveness of calculation time is better up to the maximum of about 41% to 48% in using multi cores than a single core based on the same accuracy. The flood analysis model using the parallel technique in this study can be used for calculating flooding water depth, flooding areas, propagation speed of flooding waves, etc. with a shorter runtime with applying multi cores, and is expected to be actually used for promptly predicting real time flood forecasting and for drawing flood risk maps etc.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.521-521
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• 2012

우리나라는 산악지역이 국토의 대부분을 차지하고 있어 전체유역을 놓고 볼 때 대하천이 차지하는 부분보다는 중소하천이 차지하는 부분이 상대적으로 크고, 교량의 길이가 짧은 소교량이 수적으로 많은 부분을 차지하고 있다. 그중에서도 특히 중소하천의 유량은 시간적으로 매우 빠르게 변화하며 유속 또한 급속히 빨라져 하상의 변형이 순식간에 일어나고 있다. 이와 같은 시간적, 공간적인 호우특성과 지형특성으로 인하여 중소하천에 위치한 교량은 특히 세굴에 매우 취약함을 보여주고 있다. 하천에 건설되는 교량의 수명이나 안정성에 세굴이 미치는 영향은 매우 크며, 특히 우리나라와 같이 홍수 시 단기간에 걸쳐 유량이 급증하는 경우 유속에 의한 교량 기초의 급격한 세굴은 예상치 못한 교량 붕괴 사고를 초래할 수 있다. 현재 국내 소하천에 설치된 교량은 약 3,470개소(지방도 기준)로 다양한 하부구조로 설계되어 있다. 이렇게 하천 내에 세워진 교량과 같은 횡단 구조물들은 그 크기에 상관없이 하천의 형태에 영향을 미치게 된다. 그중에서 교량 세굴은 하천 횡단구조물로 인하여 발생되는 가장 중요한 문제 중의 하나로써 교량 건설 시 교각에 영향을 주는 세굴을 예측하고 방어하기 위하여 다양한 방정식을 통하여 신설교량의 교각세굴을 예측한다. 하지만 대부분의 교량 세굴 공식들은 실험실에서의 실험 결과를 토대로 개발되었기 때문에 이들 공식들이 산정한 국소 세굴량이 얼마나 정확한지는 실제 현장 관측 자료와의 비교를 통해서만 검증할 수 있다. 세굴 공식들의 산정 결과를 현장 실측자료와 비교하는 연구는 그 동안 다양하게 시도되었으나, 통일된 결론에는 도달하지 못하고 있다. 본 연구에서는 기존의 세굴깊이 산정 시 일반적으로 사용되어지고 있는 세굴공식들 중 소하천 교량 규모에 적용 가능한 공식들을 선별하고, 각 세굴심 추정공식에 속한 변수별 특성분석을 위하여, 5가지의 독립변수를 설정하여 국부세굴의 현장 측정값과 예측공식의 비교결과에 대하여 불일치율을 비교분석하였다. 그 결과, 모든 공식들의 불일치율의 기하 평균이 1보다 큰 것을 보여주고 있다. 즉, 모든 공식들이 과대 추정의 의미로 정확성면에서 우수한 공식들은 불일치율의 기하 평균이 1에 가깝고 기하 표준편차가 작은 공식들이 나타났으며, 이런 점에서 Froehlich 공식, Inglis-Poona II, Blench-Inglis I, Breusers 공식 등의 기하평균이 1에 가장 근접한 결과를 나타내었다. 각 세굴공식 세굴심 산정결과의 불일치율을 각각 5가지의 변수별로 도시하여 분석하였으며, 그 결과로 소하천에 대하여 적용 가능한 공식과 소하천에 적용 시에는 과다추정의 우려가 있는 공식으로 분류되어 면밀한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.217-217
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• 2019

해안과 하천이 위치해 있는 낙동강하구의 담 염수 경계면 추적 연구에서 담 염수 경계면의 담수기원특성을 분석하기 위해서는 담 염수 경계면을 이루는 담수의 기원이 하천 혹은 지하수 인지를 규명하는 것이 매우 중요하다. 담 염수 경계면에 있는 담수는 일반적으로 하천과 지하수에 의한 것으로, 낙동강하구 일원을 대상으로 지하수공 내 해수침투 여부 파악을 위해 화학적(유기물) 분석을 실시하였다. 이와 아울러 낙동강하구 일원에서 담 염수 경계면에서 채취한 수질시료의 담수기원을 분석하기 위하여 K-water연구원 수질안전센터에 지하수공 7개지점(BH-1~7호공)의 심도별 물시료 2~4개지점(총 23개 지점), 하천(1개 지점), 해수 및 해안유출수(각 1개 지점)를 포함한 26개 시료를 LC-OCD(Liquid Chromatography-Organic Carbon Detector)로 분석하였다. LC-OCD 분석결과 특성은 기본적으로 유기물질이 물에서 유래한 aquagenic 혹은 토양층에서 유래한 pedogenic 유기물질 인지에 달려있다. 댐 또는 하천에서 pedogenic 유기물의 농도는 일반적으로 유역분지의 수문 또는 수리지질학적 경로에 의존한다. pedogenic 유기물들은 주로 상대적으로 작은 분자량을 갖는 친수성, 높은 사슬밀도 및 내화성 분자특성을 갖는 펄빅산으로 구성된다. aquagenic 유기물질은 수생 식물성 생물이나 플랑크톤의 분해 산물로서 세포벽에서 유래된 peptidoglycans와 고분자량의 polysaccharides 등을 포함한다(Chio & Jung, 2008; Buffle, 1988). 담 염수 경계면 추적을 위한 7개 관측공의 심도별 수질시료는 하천, 해수, 그리고 해안유출수의 용존유기탄소를 분석하기 위하여 LC-OCD로 정밀분석하였다. 그 결과, humic, 휴믹물질의 산화물질인 building blocks, 생물고분자 물질(bio-polymers), neutrals, acids로 분석되었으며, 일반적인 자연유기물질의 기원은 pedogenic과 aquagenic 유기물질로 분류된다. IHSS 표준물질 분석 등을 통한 SUVA 값으로부터 자연유기물질의 기원정보를 제공하는 HS-Diagram으로 도시한 결과, 2018년 11월 2일 조사한 26개의 원수시료 전체는 pedogenic fulvic acid〉aquagenic fulvic acid으로 하천의 기원이 우세한 것으로 분석되었다. BH-1호공과 BH-6호공의 특정 1개구간 GL.-6m를 제외한 모든 구간에서 aquagenic FA의 지하수 기원으로 분석되었으며, 나머지 지하수공(BH-2, 3, 4, 5, 7)과 하천 및 해안유출수는 유역분지 수문학적 경로인 pedogenic FA의 하천 기원의 담수인 것으로 분석된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.214-214
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• 2019

가뭄이 '심함' 단계 이상 도달 시에는 매주 수문분석을 수행하여 가뭄전망을 수행하여야 한다. 이를 위해서는 기상청의 강수량과 기온 등의 기상예측 자료가 필요하다. 현재 기상청에서는 3개월 기상전망으로 월단위 강수량과 평균기온을 매월 제공하고 있다. 1개월 전망에서 4주의 강수량합과 평균기온을 제공하고 있다. 하지만, 향후 4주간을 전망하는 1개월 전망에서는 1주단위의 강수량과 평균기온이 아닌, 4주간의 강수량합과 평균기온을 1주일 단위로 업데이트해 WINS에 제공하고 있다. 1주단위의 강수량과 평균기온을 취득하기 어려워, 평년 일단위 강수량과 평균기온 자료를 사용하여 4주간의 자료를 1주 단위로 분할하는 방법을 사용하였다. 주간단위 수문자료의 처리를 위해 국제표준기구(ISO)에서 제시하는 기준(ISO 8601)에 따랐다. ISO 8601은 월요일부터 일요일까지를 1주로 정의하며 현재 사용하고 있는 날짜체계와 1대1로 대응되도록 하였다. 예를 들면 1981년 2월 22일은 '1981-W07-7' 또는 '1981W077'로 표시한다. 표시된 형식은 1981년 7번째 주 일요일을 뜻한다. 이 기준에 따라 수문자료를 정리할 수 있도록 프로그램을 개발하였다. 주간 단위 잠재증발산량 계산은 월잠재증발산량 프로그램을 1주단위로 계산할 수 있도록 수정 및 보완하여 개발하였다. 수정 및 보완한 부분은 외기복사(外氣輻射)량 계산부분이다. 외기복사량은 지구가 태양을 1년 주기로 공전하므로 특정 위도에서 특정날짜에 따라 복사량이 달라지므로 주간단위의 월요일부터 일요일에 해당하는 날짜의 외기복사량을 각각 계산하고 이를 평균하여 주간단위 대푯값으로 사용하도록 하였다. 계산된 주간단위 외기복사량과 최고 최저기온을 입력하여 Hargreaves식에 의해 잠재증발산량을 계산한다. 융적설을 포함한 주단위 강우-유출 모형의 매개변수를 추정하기 위해 전국 24개 지점의 수문자료를 사용하였다. abcd 모형과 융적설모듈의 초기값 포함 11개 매개변수를 SCE-UA 전역최적화 알고리즘으로 추정하였다. 추정된 유역의 매개변수는 토양배수, 토양심도, 수문지질, 유역특성인자를 사용한 군집분석 결과에 의해 113개 중권역에 할당하였다. 개발된 주간단위 강우-유출 모형은 비교적 단기 가뭄전망을 위해 사용된다. 계산된 유량은 자연유량이며, 전국 취수장 수량, 하수처리장 방류수, 회귀수를 반영하여 지점별 유량을 계산하여 가뭄전망에 사용되고 있다.

• Journal of Climate Change Research
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• v.4 no.1
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• pp.11-26
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• 2013

This study examined the applicability of robust decision making (RDM) over standard decision making (SDM) by comparing each result of water supply planning under climate change uncertainties for a Korean dam case. RDM determines the rank of alternatives using the regret criterion which derives less fluctuating alternatives under the risk level regardless of scenarios. RDM and SDM methods were applied to assess hypothetic scenarios of water supply planning for the Andong dam and Imha dam basins. After generating various climate change scenarios and six assumed alternatives, the rank of alternatives was estimated by RDM and SDM respectively. As a result, the average difference in the rank of alternatives between RDM and SDM methods is 0.33~1.33 even though the same scenarios and alternatives were used to be ranked by both of RDM and SDM. This study has significance in terms of an attempt to assess a new approach to decision making for responding to climate change uncertainties in Korea. The effectiveness of RDM under more various conditions should be verified in the future.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.3B
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• pp.285-293
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• 2010

Soil moisture is a key factor to control the exchange of water and energy between the surface and the atmosphere. In recent, many researches for spatial and temporal variability analyses of soil moisture have been conducted. In this study, we analyzed the spatio-temporal variability of soil moisture in Walnut Gulch Experimental Watershed, Arizona, U.S. during the Soil Moisture Experiment 2004 (SMEX04). The spatio-temporal variability analyses were performed to understand sensitivity of five observation sites with precipitation and relationship between mean soil moisture, and its standard deviation and coefficient of variation at the sites, respectively. It was identified that log-normal distribution was superior to replicate soil moisture spatial patterns. In addition, precipitation was identified as a key physical factor to understand spatio-temporal variability of soil moisure based on the temporal stability analysis. Based on current results, higher spatial variability was also observed which was agreed with the results of previous studies. The results from this study should be essential for improvement of the remotely sensed soil moisture retrieval algorithm.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.2
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• pp.542-550
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• 2020

A stream serve the functions of different water utilization, flood control, and the environment, and contributes to the development of national life and culture. On the other hand, it is difficult to efficiently evaluate various projects, such as effectiveness verification and comparison between projects, because the evaluation procedures and evaluation techniques of projects are not uniform and different for each institution. Therefore, a standardization technology was developed for a post-assessment of stream projects that can recognize stream problems and comprehensively evaluate stream-related projects. To this end, various projects, such as project evaluation techniques, national R&D projects, and social welfare projects, were compared and analyzed, and the standardization stages of the project were first suggested. In addition, based on the standardization stage, the evaluation indices for each stage were derived to develop an evaluation table that can evaluate stream-related projects comprehensively. Finally, it is possible to prevent the repeated use of failure factors in the planned projects.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.2
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• pp.131-140
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• 2020

The purpose of this study is to analyze the possibility of future droughts by calculating the Standardized Groundwater level Index(SGI) after predicting groundwater level using Long Short Term Memory (LSTM) model. The groundwater level of the Kumho River basin was predicted for the next three years by using the LSTM model, and it was validated through RMSE after learning with observation data except the last three years. The temporal SGI was calculated by using the prediction data and the observation data. The calculated SGI was interpolated within the study area, and the spatial SGI was calculated as the average value for each catchment using the interpolated SGI. The possibility of spatio-temporal drought was analyzed using calculated spatio-temporal SGI. It is confirmed that there is a spatio-temporal difference in the possibility of drought. Through the improvement of deep learning model and diversification of validation method, it is expected to obtain more reliable prediction results and the expansion of study area can be used to respond to drought nationwide, and furthermore it can provide important information for future water resource management.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.6
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• pp.471-479
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• 2018

This study analyzed the peak time of drought severity and drought period using meteorological and hydrological drought indices. Standardized Precipitation Index (SPI) using rainfall data was used for meteorological drought and Streamflow Drought Index (SDI) and Standardized Streamflow Index (SSI) using streamflow data were used for the hydrological drought. This study was applied to the Cheongmicheon watershed which is a mixture area for rural and urban regions. The rainfall data period used in this study is 32.5 years (January of 1985~June of 2017) and the corresponding streamflow was simulated using SWAT. After the drought indices were calculated using the collected data, the characteristics of drought were analyzed by time series distribution of the calculated drought indices. Based on the results of the this study, it can be seen that hydrological drought occurs after meteorological drought. The difference between SDI and SPI peak occurrence time, difference in drought start date and average drought duration is greater than SSI and SPI. In general, SSI shows more severe than SDI. Therefore, various drought indices should be used at the identification of drought characteristics.