• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.211-211
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• 2011

지형은 강우에 의한 유역 유출응답을 결정하는 중요한 인자이다. 따라서 유역의 지형형태학적 인자를 수문해석에 이용하기 위한 시도는 긴 역사를 갖는다(Rodriguez-Itube and Valdes, 1979). 지형을 구성하는 대표적인 요소로 하천망과 사면을 들 수 있다. 당연히 이들이 어떤 방식으로 결합되는지에 따라 유출특성의 차이가 발생하게 된다(Zevenbergen and Thorne, 1987; Brierley and Fryirs, 2005). 이에 본 연구에서는 하천유역에서 사면과 하천망의 방향적 특성을 정량화하고, 그 둘 사이의 관계를 살펴보고자 한다. 만일 사면의 방향성과 하천의 방향성이 일정한 관계를 가지고 정량화될 수 있다면, 이러한 특성은 보다 간단히 강우-유출 모형에 고려될 수 있을 것이다. 일례로 확률밀도함수 형태로 제시되는 사면과 하천 방향성을 GIUH 이론에 근거하여 재해석할 수 있다. 궁극적으로는 호우 방향성에 의한 유출응답의 차이를 파악할 수 있게 된다. 본 연구에서는 내성천 유역을 대상으로 하였으며, 대상유역의 수치지형도를 수집하여 DEM을 구축하였다. 하천망 추출을 위해 ArcGIS의 Hydro Tool을 이용하였다. 이들 하천망의 방향성은 von Mises 분포에 적용하여 정량화하였으며, 이를 통해 하천유역에서 하천망의 방향적 특성을 살펴보았다. 추가로 하천망과 사면의 방향적 구조를 확인함으로써 이들 특성이 강우-유출 모형에 유연하게 고려될 수 있도록 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 고려한 von Mises 분포는 하천망의 방향적 특성을 적절히 표현할 수 있음을 확인하였다. 방위 기준으로 정리한 하천망의 방향성은 하나의 mode 특성이 뚜렷하고, 하천 합류점 하천을 기준으로 정리할 경우에는 두 개의 mode 특성이 뚜렷해짐을 알 수 있었다. (2) 하천망의 방향성은 사면의 방향성과 뚜렷한 관계를 갖는 것을 알 수 있었다. 하천망과 사면의 방향적 결합 구조는 유역의 특성을 보다 현실적으로 묘사할 수 있고, 이들 관계를 가정하고 하천망의 방향성이 정량화된다면, 강우-유출 모형에 이들 특성이 쉽게 반영될 수 있을 것으로 기대된다. (3) 하천망의 방향성은 고차 하천일수록 뚜렷한 mode 특성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 결과는 고차 하천일수록 그 방향성이 한반도의 주구조선과 잘 일치하는 것으로 기존 연구성과와도 일치하는 것이다. (4) 하천망의 주방향은 하천연장에 대한 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 이는 대상 하천유역의 유역응답에서 하천유출이 사면유출보다 상대적으로 큰 영향력을 갖기 때문이다. 강우-유출 모형에 하천망 방향성을 고려하기 위해서도 하천연장을 고려하여 이들 방향성을 정량화하는 것이 호우 방향에 보다 뚜렷한 유출반응 특성을 나타낼 것으로 보인다. (5) 본 연구에서 고려한 하천망의 방향성 정량화 방안을 이용할 경우 이들 결과는 유출모형에 고려될 수 있을 뿐만 아니라 유출응답 특성을 정량적으로 파악하는데 이용될 수 있다. 방위 기준으로 정리한 하천망 방향성은 실제 유역에 대한 유출모형에 적용이 가능하며, 하천 합류점을 기준으로 정리한 결과는 호우의 방향성에 대한 유출응답의 반응을 정량적으로 살펴보는데 이용될 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권8호
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• pp.515-529
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• 2019

하천망과 유역 등 하천 네트워크 관련 공간자료는 각종 하천관리, 하천계획 및 설계, 수리수문학적 해석 등의 근간을 이루는 기초자료로 활용되고 있다. 기존 RIMGIS 등에서 제공하는 하천정보도 현행화 및 적절한 관리 부족으로 공간정보시스템간 불일치와 실제 하천지형과 이격이 나타나고 있는 실정이다. 또한, 고해상도 수치지형도(DEM)이 국가하천 주변 등 일부 지역에서만 제공되어, 저해상도 DEM으로부터 추출된 하천네트워크 정보의 신뢰도가 낮고 가용한 기수립 하천네트워크 정보와의 불일치는 DEM 기반 다양한 하천정보 추출 및 탄력적 활용을 저하시키고 있는 실정이다. 본 연구에서는 우선 국내 하천공간정보시스템이 제공하는 하천망 정보의 공간정확도, 정보체계간 일치성 등을 평가하고, 낮은 해상도의 DEM에 기수립된 하천망을 DEM에 강제로 각인시키는 방법으로 DEM을 개선하여 추후 하천망 혹은 유역 추출 시 기수립 하천망 혹은 유역대로 재현이 가능하게 하여 하천분야에 DEM의 활용성을 높일 수 있는 방법론과 소프트웨어(Forced river Network Striation and Delineation tool: FNSD)을 개발하고자 하였다. 개발된 FNSD는 ArcGIS의 ModelBuilder에서 순차적으로 관련 모듈을 연계시켜 자동화되도록 설계되었고, 한강수계의 섬강 유역에 시범 적용되었으며 항공사진 정보를 기반으로 수작업을 통해 도출된 하천망을 기수립 하천망으로 간주하여 30 m 저해상도 DEM에 각인시켜 하천망을 재추출한 후 주어진 기수립 하천망과 비교하여 재현 정확도를 검토하였다. 섬강유역에 적용한 결과 FNSD는 기수립 하천망을 정확하게 재현할 수 있음을 확인하였다. 이러한 검증결과는 각인된 DEM이 다양한 차수의 하천망 및 유역을 신뢰성 있게 재현할 수 있어 저해상도 DEM의 하천활용도를 높이는데 기여할 가능성이 있음을 의미한다.

• 한국측량학회지
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• 제20권3호
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• pp.255-264
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• 2002

지형은 강우시 유역의 유출반응을 결정하는 중요한 인자이다. 유역분석에서 하천망은 중요한 지형 매개변수이다. DEM격자 크기와 배수누적 행렬의 흐름누적 임계값은 격자 DEM를 이용하여 추출된 하천망에 영향을 미친다. 따라서 DEM에 의해서 추출된 하천망의 배수 밀도는 선택된 DEM 격자크기와 흐름누적 임계값에 따라 다양하다. 일반적으로 작은 흐름누적 임계값은 높은 배수밀도를 가지는 아주 세부적인 하천망을 만들어 내고, 큰 임계값은 조잡한 하천망을 만들어 낸다. 이 연구에서는 연구대상지역에서 총 하천길이가 각각의 DEM 격자크기에 대해 흐름누적 임계값을 계산하는데 이용되었다. 하천망은 흐름누적 임계값을 적용하여 각각의 DEM 격자크기에 대해 추출되었으며, 흐름누적 임계값과 각각의 DEM 격자크기에 연관성이 회귀방정식으로 도출되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.289-299
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• 2021

본 연구에서는 수원 유역 혹은 한계지지면적의 변동성 규모에 따른 하천망의 형상 변화를 추출하여 설마천 시험유역의 분기 특성에 대한 해석을 수행하였다. 수원 유역의 면적이 감소함에 따라 대상 유역의 내부에는 하천망의 분기 현상이 발생하며, 그 결과로서 하천망의 신장(총 하천 길이의 증가)과 함께 하천망의 확장(수원의 개수 증가)이 동시에 나타남을 볼 수 있었다. 하천망이 신장되는 경우 하천 구간의 길이가 증가하는 경향이 새로운 수원이 생성되는 경향보다 우세하게 나타나는 반면, 하천망이 확장되는 경우 반대 거동에 따라 배수망이 유역 내부의 공간을 채워가는 과정으로 나타남을 확인할 수 있었다. 이로부터 자연 유역의 하천망들이 가지는 규모 불변성은 수원 유역의 규모가 감소함에 따라 나타나는 하천망의 신장 특성과 하천망의 확장 특성이 상호 균형을 이루면서 발현되는 지형학적 특성으로 기술될 수 있었다. 설마천 시험유역의 분기 구조는 하천망의 신장 특성과 규모 불변성이 공존하는 형태로 판단되며 강우로 인한 유출 현상에 보다 지배적인 역할을 하는 요인에 대한 후속 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.612-612
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• 2012

최근 GIS를 이용하여 수리 수문학적인 지형인자를 생성할 수 있는 Arc Hydro 등의 다양한 GIS 기반 툴들이 개발되어 왔다. 예를 들어 Arc Hydro는 격자형 고도자료인 수치표고모델(Digital Elevation Model)을 통해 수자원에서 필요로 하는 유로연장, 유역경사 등의 지형인자를 산정할 수 있는 기능을 제공해 주고 있다. 하지만 기존의 GIS 기반 툴에서는 Manning의 평균유속 공식 등 하천수리학에서 매우 중요한 인자인 하천경사를 하천망을 따라 산정하고 표출하는 기능이 부족하였다. 또한 하천경사 산정에 사용되는 여러 GIS 툴을 통해서 제공되는 셀 경사 등 지형인자들의 기계적인 적용으로 정확한 하천경사의 산정에 문제가 있어왔다. 본 논문은 이러한 지형인자들의 적용성을 평가하고 다양한 이론적 하천경사 산정법을 GIS 상에 적용하여 상호 비교하여 최적화된 하천경사 산정방법을 제시하고자 한다. 연구 대상유역으로는 제주도를 선정하였으며, 대상 하천은 Arc Hydro를 이용하여 산정된 하천망의 형태를 수자원관리정보시스템(WAMIS), 위성사진 등과 비교한 후 시범 하천(한천)을 선택하여 여러 하천경사 산정법을 적용해 보았다. 적용된 산정법은 총 4가지로 첫 번째 방법은 수치표고모델의 주변 표고를 고려하여 산정된 기울기를 Arc Hydro를 이용하여 산정된 하천을 따라 산술평균하는 방법이며, 나머지 3가지 방법은 하천망을 따라 흐름방향의 거리와 수치표고모델의 표고를 수집한 후에 단순경사방법, 등면적경사방법, 등가경사방법에 적용하는 방법이다. 산정된 하천경사를 상대비교를 하여 대상유역에 대한 비교검토를 실시하였다. 모든 과정은 프로그램 개발을 통해 자동화 시켜 향후 다른 유역의 적용과 변화 가능한 지형정보를 신속하고 효율적인 예측을 가능할 수 있도록 하였다. 또한 주어진 하천망의 두 지점 사이의 종방향 경사를 산정하여 표출하는 기능을 추가하여 하천 경사의 표출방식을 향상시켰다. GIS를 이용하여 산정되어진 하천경사의 적용성이 충분하다면 Manning의 평균유속 공식에 적용할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 하천분석이 용이해 질 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.320-320
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• 2011

하천 유사량은 유량과 마찬가지로 충적 하천의 기본적인 자료로서 하상변동 예측, 저수지 퇴사량 추정, 유사 유출량 추정, 하도 계획과 설계, 유사조절 계획 수립 등에 다목적으로 활용된다. 선진 외국의 경우는 유사량관측망을 구축하여 일찍이 유역관리 및 하천관리, 하천시설물관리 및 댐 관리 등을 위한 자료를 생산하고 있으나, 국내의 경우는 유사량 측정 기반 및 실측된 유사량 자료가 부족한 관계로 단순한 가정이나 경험식에 의한 추정치들의 활용 빈도가 높다. 본 연구에서는 국내 특성에 맞는 관측망을 구축하기 위해서 국내외 관측망 구축 사례 등을 조사 분석하였으며, 이를 토대로 유사량관측망 구축 방법을 개념화하였다. 개념화된 유사량 관측망 구축방법은 유역관리, 하천관리, 하천시설물 관리, 댐 관리 측면을 포괄하는 방법으로 관련계획 및 설계기준 검토, 유사량조사 현황 검토, 설계대상 수위관측소 선정, 현장조사 등의 과정을 필요로 한다. 본 연구에서는 관측망 구축대상 지점을 국가수위관측망(643개소)로 하였으며, 이를 통해 총 138개소의 유사량관측망을 목적별로 구축하였다. 권역별로는 한강권역 44개소, 낙동강 권역 37개소, 금강 권역 33개소, 섬진강 권역 12개소, 영산강 권역 12개소로 구축되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1174-1178
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• 2010

확산-유추를 기반으로 한 지형학적 순간단위도의 유역의 동역학적 매개변수인 특성유속과 확산계수를 실제수문사상과 수치지형도상의 실제 하천망(Blue line)을 이용해 전역최적화 기법인 Shuffled Complex Evolution(SCE-UA)을 적용하여 산정하여 이를 하천망의 해상도에 따른 유역의 수문응답의 특성을 살펴본 결과 동일한 산정된 유속조건하에서 하천망의 해상도가 커짐에 따라 첨두시간과 지체시간은 작아지는 반면 첨두유량은 커지는 현상을 보였으며, 순간단위도의 형상을 결정짓는 유하시간 분포의 분산은 동수역학적 분산에 비해 지형학적 분산에 지배적인 영향을 받음을 알 수 있었다.

• 대한공간정보학회지
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• 제20권1호
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• pp.13-20
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• 2012

본 연구의 목적은 유역 하천망의 발달에 따른 수문응답함수의 변화양상 분석에 있다. 이를 위한 대상유역은 보청천의 탄부수위표를 출구로 하는 소유역을 선정하였다. 적용된 하천망은 Strhler 차수분류법에 의해 구성된 하천망과 유역 내 모든 격자가 하천 또는 지표면으로 구성된 경우로 총 10가지로 구성하였다. 각각의 경우에 대해 대상유역 내 모든 격자의 지표면과 하천 배수경로 길이를 산정하였으며 Nash 모형을 이용하여 수문응답함수를 결정하였다. 분석결과 하천망이 발달함에 따라 수문응답함수의 첨두유량은 크게 나타나며, 첨두시간은 작아지는 양상을 보였다. 또한 응답함수의 통계적 특성을 살펴 본 결과 하천망의 발달에 따라 유하시간의 평균(지체시간)과 분산이 지수적으로 감소함을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권3B호
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• pp.233-242
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• 2011

본 연구에서는 하천유역에서 사면과 하천망의 방향적 특성을 von Mises 분포를 이용하여 정량화하고, 그 둘 사이의 관계를 살펴보았다. 궁극적으로는 사면과 하천의 방향성이 일정한 관계를 갖는지, 이러한 특성이 강우-유출 모형에 고려될 수 있는지에 대해 살펴보았다. 대상유역인 내성천 유역에 적용한 결과, von Mises 분포는 하천망의 방향적 특성을 적절히 표현할 수 있음을 확인하였다. 또한 하천망의 방향성은 사면의 방향성과 뚜렷한 관계를 가지며, 고차 하천일수록 뚜렷한 mode 특성을 나타냄을 확인하였다. 본 연구의 결과는 하천과 사면의 방향성에 따른 유출응답 특성을 정량적으로 파악하는데 이용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.166-166
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• 2022

본 연구의 목적은 고전적 순간단위도 모형 중의 하나인 Nash 모형의 매개변수와 하천망의 동적 Fractal 차원 사이의 관계를 체계적으로 분석하여 해당 매개변수의 수문학적 의미를 추론해 보는 것이다. Nash 모형의 경우, GIUH 이론과의 결합을 통하여 Horton 비를 기반으로 한 두 매개변수의 지형학적 추정 방법이 일찍부터 제안되어 왔다 (Rosso, 1984; Bhunya, 2008). 특히 Liu(1992)는 2차원 자유 Euclidean 공간 내에서 percolation cluster 모형의 응집구조와 유역의 배수구조 사이의 비교를 통하여 하천망의 Fractal 차원을 정적 Fractal 차원과 동적 Fractal 차원으로 구분하고 양자의 수문학적 의미에 대하여 강조한 바 있다. 본 연구에서는 문헌 조사 (Morisawa, 1962; Marani et al., 1991; Rosso et al., 1991)를 통하여 수집한 비교적 신뢰성 있는 국외 하천망들에 관한 정보를 기반으로 Nash 모형의 매개변수와 하천망의 동적 Fractal 차원 사이의 관계를 분석해 보았다. 주요한 결과로서 Nash 모형의 형상 매개변수와 하천망의 Fractal 차원 사이에는 밀접한 상관관계가 존재함을 알 수 있었으며 이를 통하여 하천망의 Fractal 차원을 이용하여 해당 매개변수를 직접 추정할 수 있는 관계식을 제시할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 분광 차원과 Nash 모형의 첨두 좌표 사이의 관계를 통하여 겉보기에서로 다른 유역들 사이에 존재할 수 있는 수문학적 상사성을 평가할 수 있는 기준의 수립 역시 본 연구과정을 통하여 제시할 수 있으로 판단된다. 후속 연구로서 국내외 다수 유역들에 대한 지형분석을 통하여 본 연구에서 얻은 결과의 보편성을 검정하고 수문학적 자료들에 대한 검증을 통하여 Nash 모형을 기반으로 한 다양한 수문학적 모형들의 개선 방안을 제시해 보고자 한다.