• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.48-48
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• 2017

도시지역에서는 이상강우, 돌발홍수와 더불어 급속한 도시화에 따라 침수 발생의 위험성이 증가하고 있다. 지자체에서는 빗물펌프장, 지하저류조 등을 이용하여 적극적으로 침수대책을 강구하고 있지만, 저지대 침수피해는 계속적으로 발생하고 있다. 2013년 7월 서울 경기북부 강원영서에 발생한 집중호우로 1명이 사망하고 피해액은 94,036백만원이 발생하였다. 춘천시 효자동 저지대지역의 주택침수는 인근 하천의 수위가 높아져 내수배제 및 하수도 처리 능력이 부족하여 침수가 발생하였다. 2014년 8월 경남지역에 발생한 집중호우로 2명 사망하였고, 피해액은 134,158백만원에 이르렀으며, 도시화 토지피복변화로 인한 홍수량이 증가하여 피해가 가중되었다. 이에 따라 도시 내 정확한 도시유출 및 침수해석을 통하여 과거 침수양상을 재현하고 앞으로 발생할 수 있는 침수피해를 방지할 수 있도록 침수 예 경보 시스템을 개발하여 도시침수에 대비하고 도시주민들의 인명과 재산피해를 경감하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 도시지역의 관망해석에 적합한 모형을 선택하여야 하며, 그 모형의 매개변수를 결정하여야 한다. 도시유출해석 및 관망해석을 위하여 SWMM 모형을 선정해서 유역분할조건, 매개변수에 대한 최적 검정과정을 제시하여, 1D-2D 연계모형을 통해서 침수지역예측의 정확도를 증대시키고자 한다. 본 연구에서는 서울시 강남역 주변 일대의 5개 배수분구을 대상으로 도시유출해석을 위한 최적화 모의를 위하여 1D-2D모형의 연계해석하였다. 실제 강우사상을 적용하여 매개변수와 소유역 개수를 달리하여 자동최적화기법인 PEST를 이용하여 최적인자를 도출하여, 실제 배수맨홀의 수위관측 자료를 이용하여 비교 보정을 하였다. 도시유출해석뿐만 아니라 내수침수시의 최적인자 도출을 위해 2차원 범람해석을 통하여 NDMS 자료를 이용하여 비교 보정을 한 뒤 다른 강우사상을 이용하여 검증을 하여 도시침수 해석의 정확도를 개선을 위한 최적인자들을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2018

메콩강 유역은 중국, 미얀마, 라오스, 태국, 캄보디아 및 베트남의 6개국이 공유하는 국제하천으로 각국의 안보, 경제성장 및 발전 등에 밀접한 영향을 주며 유역의 개발과정에서 국가별 개발전략 및 경제발전의 차이, 환경문제에 대한 입장의 차이로 인한 다양한 문제가 발생하고 있다. 특히 상류인 중국의 댐 건설 이후 갈수기에 메콩 강 하류지역의 수위가 매년 하락하는 현상이 발생하면서 중국의 수자원 무기화에 대한 우려가 심화되고 있다. 이와 같은 수자원의 통제는 메콩 강 하류 국가의 홍수나 가뭄조절에 대한 대응을 어렵게 하며 최근 급격한 기후변화로 인한 재난위험의 증가는 이에 대한 우려를 심화시키고 있다. 이에 대한 대응으로 하류 국가들 또한 메콩 강 곳곳에 댐을 건설하려는 계획을 수립하고 있어 메콩 강 유역의 무분별한 댐 건설에 대한 문제들이 제기되고 있다. 이러한 문제의 해결방안 마련을 위해서는 기후변화 또는 유역개발이 사회 경제 및 환경에 미치는 영향에 대한 사전분석이 매우 중요하며 기본적으로 강우-유출해석 시스템의 구축을 통한 사회 경제적 영향에 대한 예측 및 검토는 정책결정 및 수자원관리측면에서 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 메콩강 유역을 대상으로 준 분포형 모형인 SWAT 모형에 전 세계적으로 구축되어 제공되는 범용 공간정보자료 및 기후변화 시나리오를 이용하여 강우-유출해석 시스템을 구축하고 메콩강 유역의 2100년까지의 미래 유출변화를 분석하였다. 이를 위해 메콩강유역을 총 33개의 소유역으로 분할하고 HadGEM의 RCP45 및 RCP85 기후변화시나리오를 소유역별 과거자료를 이용한 임의보정의 과정을 거쳐 적용하였다. 본 연구의 결과는 미래 메콩강 유역개발 및 수자원 관리 및 다양한 시나리오 적용을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 앞서 밝힌바와 같이 현재 메콩 강은 댐에 의한 수자원 통제의 영향이 커지고 있음에도 불구하고 방류데이터 등의 비공개로 이에 대한 영향은 고려하지 못하는 한계가 존재하기에 향후 이와 관련한 시나리오의 적용 등 추가적인 연구 또한 필요하다고 판단된다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.583-592
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• 2018

최근들어 방사형 집수정 방식의 대용량 강변여과수 개발에 따른 배후지의 지하수위 강하에 대한 우려가 존재하고 있다. 본 연구에서는 안성천의 방사형 집수정을 대상으로 Modflow를 활용하여 수평정의 취수량에 따른 배후지의 수위 강하를 예측하였으며, 이 데이터를 기반으로 배후지 수위 강하가 최소가 되는 수평정별 취수량을 결정하는 다층퍼셉트론 기반의 인공신경망 모델을 개발하였다. 하천 방향으로 굴착된 수평정 HW-6의 취수량을 높이는 것이 OW-7 및 OB-11 관측정의 지하수위를 높게 유지하는데 필요한 것으로 평가되었다. 또한, 모델 입력 자료의 수 및 훈련과 검증 자료의 분류는 인공신경망 모델 결과에 영향을 미치므로 유의하여야 한다. 향후 현장의 실제 운영 자료와 수치모델의 비교를 통하여 인공신경망 모델을 보완한다면 배후지의 지하수 관리에 기여할 것으로 본다.

• 융합정보논문지
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• 제10권12호
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• pp.236-244
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• 2020

본 연구에서는 하천실험센터에서 부유 물질 실험을 수행하여 부유 물질의 거동 및 확산을 관찰하고 이를 입자분산모형을 통하여 그 이동을 구현하고자 하였다. 규사를 물과 믹서기를 이용하여 혼합한 후 실규모 크기의 실험수로에 인위적으로 투입하고 레이저부유사측정기(LISST)를 이용하여 부유 물질의 농도를 측정하였다. 실험에서 드론 이미지 및 부유사 측정기 관측 데이터와 입자 분산 모형을 통해 부유 물질의 거동을 모의하여 비교한 결과, 비교적 실험 결과가 구현이 잘 된 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 입자 분산 모형의 적용성은 물론, 높은 강우량으로 인한 유량 발생 시 부유 물질 예측 활용성을 기대할 수 있게 되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.258-265
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• 2022

국내에서 수행된 대부분의 항만구조물에 대한 월파량 산정 실험은 구조물 전면 바닥 경사가 일정한 조건 또는 전면경사면이 설치되지 않은 상태에서 수행되었다. 금번 실험에서는 직립식 호안도로 전면의 수심을 단면수로에 재현하고 외해에서 파랑 내습시 월파량을 계측하였다. 월파량의 계측은 수리실험이외에 OLAFoam을 적용하였다. 계측결과는 기존 연구성과인 EurOtop과 비교하였다. 실험 결과비교를 통하여 직립식 구조물의 경우 전면 경사면의 영향이 매우 큰 것을 알 수 있었으며, 향후 EurOtop 등의 적용시 이에 대한 검토가 필요할 것이다. 또한 OLAFoam을 활용하여 복잡한 지형을 갖는 구조물에 대해서도 월파량 예측이 가능할 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.7-14
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• 2006

영춘 지점의 유출량이 1,000CMS에서 9,000CMS로 나타난 강우사상을 이용하여 레이더 관계식을 산정하였다. 레이더 강우량의 정확성을 높이기 위하여 소유역별 보정계수를 산정하였다. 레이더 관계식, Thiessen, 등우선, 역거리법을 이용하여 유역의 강우량을 비교하였다. 유역의 하천망을 형성 할 수 있는 HEC-GeoHMS 모형을 구축하고, 유출모형인 HEC-HMS 모형의 입력 인자로 이용하였다. 레이더 관계식으로 산정된 강우량을 적용한 유출모의가 가장 좋은 결과를 보였다. 기후 변화로 인한 집중 호우시 레이더관계식을 이용한 유출량 예측시 신속하고 정확한 것으로 판단된다. 레이더 관계식을 이용하여 충주댐 유역의 강우량 산정할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.416-416
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• 2022

RCP(Representative concentrate pathways) 기후변화 시나리오에서는 2100년까지 연강 강수량과 강우지속시간이 지속적으로 증가할 것으로 예측하고 있다. 이에 도시지역의 하천 범람 및 내수 침수 예방을 위해 방재성늑목표의 상향조정과 방재 인프라의 설계년수 재조정 등에 대한 논의가 진행되고 있다. 하지만 수재해 예방을 위한 강우설계기준에서는 무강우 지속시간의 설정을 확보할 수 있는 최대 규모의 모집단을 통해 산정하는 방식으로 제시되고 있어 최근 기후변화로 인한 강우특성의 변화가 반영되기에 어려움이 있다. 본 연구에서는 부산광역시 강우자료의 모집단을 10년, 20년, 30년으로 구분하여 자기상관계수(Autocorrelation coefficient, AC) 분석, 변동계수(Coefficient of variation, CV) 분석, 연평균 강우사상 발생 개수(Average annual number of rainfall event, NRE) 분석 방법을 적용하여 비교 분석을 수행하였다. 그 결과, 자기상관계수 분석 방법과 변동계수 분석 방법에서는 모집단의 규모가 클수록 튀는 자료를 상쇄하여 안정적인 결과를 나타내는 반면, 연평균 강우사상 발생 개수를 확인 하였을 때는 대상기간에 큰 영향을 받지 않는 것으로 확인되었다. 또한, 모집단의 규모가 클수록 무강우 지속시간이 길어지는 것으로 분석되어 기후변화로 인한 최근의 강우특성을 반영하기 위해서는 모집단의 규모를 크게 잡는 것이 효과적이지 않을 수 있다는 점을 확인하였다. 이는 강우자료 분석 시 분석방법 및 모집단의 규모를 달리하여 무강우 지속시간을 산정해보고, 설계 목적에 따라 적정한 의사결정이 필요함을 시사한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.247-262
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• 2000

본 연구에서는 낙동강유역의 주요 수위표지점중 진동수위표지점에서 홍수위를 예측하기위한 신경망모형인 WSANN모형이 제시되었다. WSANN모형은 모멘트방법, 초기조건의 개선 및 적응학습속도에 의해 보완되어진 개선된 역전파훈련 알고리즘을 이용하였고, 본 연구에 사용된 자료는 훈련자료와 테스팅자료로 분할하였으며, 최적 은닉층 노드수를 결정하기 위하여 은닉층노드와 임계학습횟수로부터 경험식이 유도되었다. 그리고 WSANN모형의 보정은 4개의 훈련자료에 의해 실시되었으며, WSANN22와 WSANN32모형이 모델의 검증에 사용될 최적모형으로 결정되었다. 모형의 검증은 훈련되지 않은 2개의 테스팅자료를 이용하여 모형의 적합성을 평가하기 위하여 이루어 졌으며, 통계분석의 결과를 통하여 홍수위를 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 결과를 기본으로 신경망기법을 이용한 실시간 홍수예경보 시스템의 구축 및 홍수위의 제어에 관한 지속적인 연구가 필요것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.193-193
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• 2011

국제기구인 정부간 기후변화협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, 이하 IPCC)에서는 기후변화가 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량 및 유출량의 시공간적 분포의 변동 등을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망하였다. 또한 IPCC 4차 보고서에 따르면 21세기말 지구의 평균기온은 현재보다 최대 $6.3^{\circ}C$정도 더 상승할 것으로 전망하였다. 전구평균기온이 $3.0^{\circ}C$ 증가할 경우 아시아에서만 연간 700만 명이상이 홍수피해 위기에 직면할 것으로 예상되고 있다. 국내의 경우 기온은 전구평균기온에 비해 2배 이상 높은 $1.5^{\circ}C$ 정도 상승하였으며, 최근 50년간의 강우일수는 감소한 반면 일강수량이 80mm 이상인 호우일수의 발생빈도는 증가되고 있다고 보고되었다. 또한 최근의 물수지 해석과 관련하여 거시적인 관점에서 기온 및 강수량 증가에 따른 물순환 과정을 모의하고, 농업용수, 댐건설, 도시화, 토지이용의 변화 등 인위적인 환경 변화 및 기후변화에 따른 유출량의 변화를 정량화하려는 연구들이 수행되고 있다(한국건설기술원, 2007). 이를 위하여 단기적이 아니라 장기적인 측면에서 유출분석을 할 필요가 있으나, 현재까지 보유하고 있는 실측 자료의 한계 및 이러한 조사를 위해 요구되는 시간 및 비용의 한계 때문에, 유출해석 모형을 주로 이용하고 있다. 본 연구에서는 장래 건설예정인 미계측 호소의 유량과 수질을 모의하기 위하여 하천, 하구, 호소 및 해역에 고루 적용할 수 있는 3차원 수리 동력학적인 모델인 EFDC 모형과 시간의 변화에 따른 수질을 모의하는데 가장 널리 이용하는 WASP 모형을 도입하였다. 향후, 내성천의 영주댐 건설과 같은 큰 변화가 발생하였을 기후 변화의 영향을 파악하기 위하여 EFDC와 WASP모형을 이용하여 대상유역에 대한 유출량과 수온의 변화를 통하여 A2, B1 기후변화 시나리오별로 2020년, 2050년, 2080년의 수질(BOD, TN, TP)변화를 분석하여 보았다. 연구의 결과는 다음과 같이 나타났다. EFDC 및 WASP 모형의 연계를 통한 기후 변화 시나리오에 따른 미래의 저수지 수질예측 모의를 수행한 결과, BOD, TN, TP 등 수질농도 변화는 2020년에서 2080년도로 갈수록 BOD, TN 다소 증가하는 경향을 나타내었고, TP농도는 감소하였다. 시나리오별 변화 특성은 TN, TP 농도는 A2 시나리오가 다소 높고, BOD 농도는 B1 시나리오가 A2보다 높은 것으로 나타났다. EFDC와 WASP을 이용하여 미계측 호소에 대한 기후변화 시나리오별로 적용하여 수질변화를 예측하여 보았는데, 향후 기후변화에 따른 기온, 유량변화와 수질 항목간의 상간관계 정립 및 수질 모의의 불확실성 등에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권2호
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• pp.107-113
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• 2019

한국에서 현재 사용되고 있는 홍수예보모형은 집중형 강우-유출모형을 적용하여 유역의 유출을 계산하고 하도 및 저수지 추적모형 등을 활용하여 하천의 수위를 예측한다. 집중형 모형은 유역을 동질의 배수구역으로 가정한다. 따라서 유역내의 다양한 공간적 특성을 고려하지 못한다는 단점이 있다. 또한, 사용되는 강우자료도 지점강우를 활용하기 때문에 공간적인 분포를 자세히 고려하지 못한다는 한계가 있다. 따라서 홍수예보모형에 분포형 모형을 적용하기 위한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 GRM모형을 한국 홍수예보시스템에 적용하기 위해 모형의 다양한 해상도에 따른 유역유출의 결과의 차이를 분석하여 최적의 해상도를 결정하고자 한다. 모형의 격자가 너무 조밀한 경우 계산시간이 과다하게 되어 홍수예보모형에 적용하기에는 적합하지 않다. 너무 성길 경우에도 분포형 모형을 적용하여 공간적인 분포를 파악하고자 하는 목적에 맞지 않게 된다. 본 연구의 결과로 유역유출 예측의 정확성을 만족시키고 홍수예보에 적합한 계산속도가 나올 수 있는 최적 해상도를 제시하였다. 유출량 예측의 정확도는 Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient (NSE) 값의 비교를 통해 분석하였다. 본 연구에서 도출된 최적해상도 산정 결과는 분포형 유역유출모형을 홍수예보모형에 적용하기 위한 기초자료로 활용될 것이다.