• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.221-231
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• 2010

실시간 홍수예측모형의 구성에서 장래 강우 양상(지속기간, 강우강도 등)에 대한 가정으로 인하여 홍수예측의 신뢰성을 높이기 어려웠다는 점을 해결하기 위하여 현재까지의 강우, 수위 및 상류지역의 수위를 기반으로 장래 수위를 예측할 수 있는 회귀모형을 구성하였다. 대상유역인 대전광역시의 도심하천 구간에서 각 수위 및 강우관측소들 간의 자료들을 활용하여 최대 2시간 후의 수위변화를 예측할 수 있는 모형을 구성하였다. 각각의 선행시간에 대하여 예측한 결과 실체 실측치를 예측하는 과정에서 표준편차가 최대 5 cm, 평균 표준편차가 1~4 cm에 머무르고 있는 점 및 결정계수의 값이 대부분 0.95 이상을 나타내는 점 등을 살펴보면 전체적으로 예보모형이 안정적으로 운영이 되고 있음을 알 수 있었다. 다만 본 회귀모형의 특성이 유역반응의 정상성을 가정함을 감안한다면 어느 정도 기간까지 정상성을 유지할 수 있는가의 문제는 추후 연구가 더욱 필요할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권11호
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• pp.941-946
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• 2019

산불은 면적과 산불 강도에 따라 지역 수문환경을 중대하게 변화시킬 수 있는 중대한 요소이며, 따라서 측정자료와 모형모의를 통한 산불의 영향과 피드백을 이해하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 2019년 4월 4-5일에 대한민국 강원도에서 발생한 산불을 원격탐사자료(8-일 500-m MODIS 지표면 반사율 자료)를 사용하여 계산한 정규탄화지수의 차이(dNBR)를 이용하여 탐지하였다. 그 결과, 산불피해 총면적은 5개의 표준유역에 걸쳐 $29.50km^2$에 달하였고, 유역 면적의 1.00-6.19%를 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 원격탐사자료(8-일 500-m MODIS 증발산량 추산자료)를 사용하여 분석한 결과, 산불 이전(2004-2018년)과 비교하여 2019년의 연간 증발산량이 해당 5개 유역에서 0.05-1.56% 감소할 것이라고 추산하였다. 본 연구는 산불의 지역 수문 순환에 미치는 영향을 이해하는 데 중요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.76-76
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• 2021

물정보 중 가뭄 정보가 상대적으로 부족한 원인은 무엇을 가뭄으로 볼 것인지 정의하기 어렵기 때문이다. 특히 우리나라와 같이 댐 및 저수지, 광역상수도 등 수자원시스템 네트워크를 기반으로 물공급이 이루어지는 경우, 개별 요소만을 고려한 기존 가뭄모니터링 및 전망은 현실적이지 못하며, 가뭄 위험도 관리 측면에서도 부족한 부분이 있다. 가뭄 현상의 경우 기상학적 영향인 강수의 부족이 가장 큰 요소로 기여하지만 실질적으로 국민에 필요한 양보다 적은 양의 물이 공급될 때 국민들은 가뭄을 체감한다. 이러한 점을 보완하기 위하여 지역별로 사용하는 수원 및 물수급 시설 등을 세분화하고, 실적기반 분석을 통해 분석대상 지역의 가뭄을 정확히 판단하기 위한 합리적인 물수급 분석 모형 개발이 필요하다. 즉, 공간분석단위를 표준유역 단위 이하의 취방류 시설물을 기준으로 구성하고, 이들 시설물의 운영정보와 수문기상 빅데이터를 연계한 물순환 모형을 구현함으로써 댐, 저수지, 하천 등 다양한 수원을 가지는 유역 내 가용 수자원량을 준실시간 개념으로 평가하는 시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 하천을 중심으로 물수급 관련 수요·공급 시설의 위치를 절점으로 부여하고 연결하는 물수급 네트워크 알고리즘을 통해 빅데이터 기반 물수급 분석 모형을 개발하였다. 주요 모니터링 지점 및 모든 이수 시설의 위치를 유역분석 기법을 통하여 점(point), 선(line), 면(shape)으로 구성된 지형공간정보의 위상(topology) 관계를 설정하여 물수급 분석의 계산순서를 선정하고, 시계열 DB를 입력하여 지점별 물수급 분석 결과를 도출하였다. 권역별 주요 수위-유량관측소 1:1 Nash 계수를 검증한 결과 저유량에서 0.8 이상의 높은 재현 성능을 보이는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서 개발된 물수급 분석 모형은 향후 물관련 이슈 지역의 용수공급능력 평가 및 수자원장기종합계획 등 다양한 수자원 정책평가에 활용될 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4B호
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• pp.347-359
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• 2010

실시간 홍수예측시스템의 구성에서 장래 강우 양상(지속기간, 강우강도 등)에 대한 가정으로 인하여 홍수예측의 신뢰성을 높이기 어려웠다는 점을 해결하기 위하여 현재까지의 강우, 현재수위 및 상류지역의 수위를 기반으로 홍수를 예측할 수 있는 간단한 웹기반모형을 구성하였다. 대상유역인 대전광역시의 도심하천 구간에서 각 수위 및 강우관측소들 간의 자료들을 활용하고, 현재까지의 관측 자료들을 이용하여 최대 2시간 후의 수위변화를 예측할 수 있는 회귀분석 모형을 구성하였다. 자료의 전송은 MS-Excel 2007을 기반으로 하여 금강홍수통제소와 국가수자원관리 종합정보홈페이지의 강우 및 수위자료를 실시간으로 읽어오는 방식으로 자료를 연결하였다. 각각의 선행시간에 대하여 예측한 결과 실제 실측치를 예측하는 과정에서 표준편차가 최대 5 cm, 평균 표준편차가 1~4 cm에 머무르고 있는 점 및 수정 결정계수의 값이 대부분 0.95 이상을 나타내는 점 등을 살펴보면 전체적으로 예보모형이 안정적으로 운영이 되고 있음을 알 수 있었다. 다만 본 회귀모형의 특성이 유역반응의 정상성을 가정하여 구성된 것을 감안한다면 어느 정도 기간까지 정상성을 유지할 수 있는가의 문제 및 시계열분석 기법의 적용은 추후 연구가 더욱 필요할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권5호
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• pp.337-345
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• 2020

지하수자원의 적절한 관리를 위한 정보제공을 위해서는 강수량과 지하수 취수가 지하수위에 미치는 영향분석이 필요하다. 본 연구에서는 제주도 남동쪽 표선유역 중 산간지역 9개 지하수위 관측정 지점을 대상으로 정규화된 표준편차에 의해 변환된 시계열자료와 교차상관계수를 이용하여 강수량-지하수위 및 지하수취수량-지하수위 간의 상관성을 비교분석하였다. 먼저 일단위 원시 시계열자료를 이용하여 강수량-지하수위의 교차상관계수를 산정한 결과 최대 0.3의 낮은 교차상관계수를 가졌으나 정규화된 표준편차를 이용한 결과는 최대 0.8의 교차상관계수를 얻음으로써 더욱 명확한 상관성을 확인할 수 있었다. 또한 강수량의 변동성과 지하수위의 변동성은 대부분 양의 교차상관계수를 가졌으나, 취수량의 변동성과 지하수위의 변동성은 대부분 음의 교차상관계수를 가짐으로써 본 연구 대상지역의 지하수위는 취수량의 영향은 거의 받지 않고 강수량의 영향을 크게 받음을 확인하였다. 마지막으로 성판악과 교래 강우관측소가 관측정 지하수위에 미치는 상대적인 영향을 비교분석한 결과 상대적으로 하류쪽에 위치한 교래 강우관측소의 강수량이 더 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 사용한 지하수위 변동분석 방법은 향후 다른 지역의 강수량과 지하수 취수량이 지하수위 변동성에 미치는 영향분석에 간편하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권8호
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• pp.685-692
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• 2016

본 연구는 유역의 물이용 취약성을 평가하는 지표 기반 접근법을 개발하고 이를 한강유역의 단위유역에 적용하였다. 평가 지표는 기후뿐만 아니라 사회 경제 환경적 측면을 고려하여 총 16개를 선정하였으며, 취약성 정의에 따라 노출, 민감도, 적응능력으로 구성하였다. 이는 다기준 의사결정기법(Multi-criteria Decision Making, MCDM) 중 TOPSIS (Technique for Order Performance by Similarity to Ideal Solution)를 적용하여 유역에 대한 취약성을 도출하였다. 지표 자료는 2010년을 기준으로 수집하였으며, 국가 통계 자료 및 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모형의 모의 자료를 활용하였다. 또한, 각 지표에 대한 가중치는 전문가 설문조사를 통하여 산정된 주관적 가중치(Subjective weight)와 자료 기반 엔트로피(Entropy) 개념을 활용하여 산정된 객관적 가중치(Objective weight)로 구분하여 적용하였다. 수도를 포함하고 있는 한강 유역에 대하여 표준단위유역별 취약성을 평가하고 우선순위 비교 및 순위상관 분석을 실시하였다. 취약한 유역들은 대부분 용수사용량이 많고 상수도 누수율이 높게 나타났다. 가중치 적용 방법에 따른 취약성은 일부 지역에서 차이를 보였으나, 전반적으로 북한강유역의 취약성이 가장 높았다. 본 연구 결과를 통하여 보다 신뢰도 높은 물이용 취약성 평가를 위해서는 다양한 가중치 방법론을 활용하는 것이 중요함을 확인할 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제18권4호
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• pp.432-447
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• 2016

기후변화로 인한 홍수와 가뭄 발생빈도의 증가는 전 세계적인 문제이다. 특히, 가뭄은 환경, 생태, 사회, 경제적인 측면에 영향을 미치는 심각한 재해로 인식되고 있다. 따라서 이에 대한 연구와 대책 마련이 필요하다. 본 연구에서는 한강유역의 기상학적 가뭄지수를 산정하여 기후변화가 가뭄에 미치는 영향을 분석하였다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)에서 제공하는 대표농도경로 시나리오(Representative Concentration Pathways, RCPs)를 사용하여 기후변화에 따른 한강유역의 기상학적 가뭄 발생 횟수 변화를 일반적인 가뭄과 극심한 가뭄으로 구분하여 분석을 수행하였다. 1973 - 2010년을 현재 분석기간으로 선정하였으며, 시나리오 자료를 사용하여 미래기간(Target I : 2011 - 2039, Target II: 2040 - 2069, Target III : 2070 - 2099)을 구분하였다. -1.0과 -1.5보다 작은 표준강수지수의 발생횟수를 SPI 3, 6, 12 별로 각각 분석 하였다. 분석결과를 살펴보면, 한강유역의 강우의 경향성은 현재보다 증가할 것으로 예측되었고, 가뭄의 발생횟수는 미래로 갈수록 감소할 것으로 예측되었다. 그러나 장기가뭄으로 갈수록 가뭄발생횟수는 증가하는 것으로 분석되었고, 극심한 가뭄보다는 보통 가뭄의 발생횟수 역시 더욱 크게 산정되었으며, 한강유역의 미래가뭄분석의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.925-932
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• 2021

가뭄-홍수 급변사상은 가뭄과 홍수가 중첩된 사상으로, 생태계뿐만 아니라 산업과 농업 그리고 사회경제까지 큰 영향을 미치기 때문에 가뭄이나 홍수의 개별 사상보다 대처하기 어렵다. 하지만 국내의 가뭄-홍수 급변사상에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 표준가중평균강수(SWAP) 지수를 사용하여 가뭄-홍수 급변사상의 특성들을 분석하였다. SWAP 지수는 일강수량에 시간 가중치를 적용한 가중평균강수(WAP) 지수를 표준화 것으로, 한강유역의 중권역별 면적평균강수량(1966-2018년)을 사용해 산정하였다. SWAP 지수는 가뭄·홍수의 단일사상 분석 뿐 아니라 가뭄-홍수 급변사상을 분석하는데 용이하고, 시간의 척도 측면에서도 유연하게 사용할 수 있다. 또한, 심각도 K를 사용해 가뭄-홍수 급변사상의 상대적인 심각도를 지역별로 분석할 수 있다. 연구 결과, 한강유역 30개의 중권역 중 20개의 중권역이 시간이 지남에 따라 가뭄-홍수 급변사상의 심각도가 상승하는 추세가 확인되었고, 중권역별 가뭄-홍수 급변사상의 발생 빈도와 심각도 등을 고려하여 위험지역을 확인할 수 있었다. 예를 들어, 한강유역 내 가뭄-홍수 급변사상으로 인한 위험지역은 남한강상류(#1001) 유역으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권5호
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• pp.451-458
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• 2016

본 연구에서는 미계측유역에서의 빈도홍수량을 추정하기 위해 지역홍수빈도분석의 표준방법인 지수홍수법을 이용하였다. 이를 위해 충주댐 상류유역을 대상으로 공간확장한 22개 지점의 연최대홍수량 자료을 활용하였으며, 구축된 다지점의 자료계열을 이용하여 지수홍수법의 주요인자인 평균홍수량의 지역화 과정를 수행하였다. 지역화를 위한 방법으로는 홍수량과 유역면적과의 관계가 멱함수 법칙(power law)를 따른다는 이론에 근거한 경험관계를 유도하였다. 충주댐 상류유역 전체를 하나의 그룹, 3개의 중권역을 각각 하나의 그룹으로 구분하여 분석하였다. 도출된 결과에 따르면 평균홍수량과 유역면적과의 관계를 멱함수 법칙으로 설명할 수 있었다. 또한, 미계측 지점의 홍수량 추정시에는 가까운 계측지점 즉, 직상하류 유역의 비유량의 관계를 사용하는 것이 타당함을 증명하였다. 따라서, 미계측 유역을 위한 지역빈도해석은 지역홍수빈도해석 절차 자체도 중요하지만, 지역의 세밀한 구분과 그에 따른 지역화 경험관계 개발과정도 중요한 절차임을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.86-86
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• 2017

기후변화에 따른 다양한 형태의 자연재해로 인하여 기존 설계기준을 능가하는 홍수가 발생하고, 막대한 국가적 손실이 발생하고 있다. 이러한 기후변화의 영향에 대비하기 위하여 IPCC(Intergovermental Panel on Climate Change) 5차 평가보고서 ($5^{th}$ Assessment Report, AR5)를 근간으로 국내 외에서 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 낙동강 유역을 대상으로 기후변화 시나리오 기반의 미래 강우자료를 이용하여 홍수 유출량을 산정하고, 이를 기존의 설계홍수량과 비교 분석하였다. 기상청은 IPCC 5차 평가보고서에 따른 국가표준 기후변화 시나리오를 산출하여 제공하고 있으며, RCP (Representative Concentration Pathways) 시나리오 중 온실가스 저감 정책이 실현되지 않는 RCP 8.5 시나리오를 이용하여 연구를 수행하였다. 낙동강 유역에서 설계홍수량 산정에 사용한 연최대 강우자료와 기후변화 RCP 8.5 시나리오에서 생산되는 강우자료를 이용하여 확률강우량을 추정하였고, 강우-유출 모형을 이용하여 홍수량을 산정하여 비교 분석하였다. 현재의 설계기준과 시나리오 기반의 미래 홍수 유출량의 비교 분석 결과는 기후변화 위험에 능동적으로 대응하고 보다 안정적인 수공구조물 설계를 위하여 활용될 수 있을 것으로 판단된다.