• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1172-1175
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• 2006

설계홍수량의 산정에 있어 일반적으로 유역의 강우와 수위자료, 유출량 자료를 이용하여 강우-유출모형을 이용하여 산정하는 방법을 사용한다. 설계홍수량을 산정하는 데 있어 수문자료의 부족으로 인하여 유역에 대한 대표단위도의 결정이 어려워 유역에 대한 지형특성 자료들을 이용하여 추정된 변수들을 이용하여 모형에 적용시켜 산정하고 있다. 모형을 이용하여 설계홍수량의 산정을 하는 것에 있어 각각의 모형의 입력변수들이 지형인자로 인해 산정되는것이나 기왕에 산정된 설계홍수량 자료들이 근본적인 자료인 유역의 특성인자와 어떠한 관계를 가지며 미계측 유역이나 하천정비기본계획이 수립되지 않은 유역에 있어 설계홍수량을 추정하는 데 있어 상당한 어려움이 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 설계홍수량을 추정하는 데 있어 기왕에 하천정비 기본계획에 의해 산정된 설계홍수량과 지형인자들이 어떤 상관성을 가지고 있는 가에 대하여 분석하여 지형특성자료와 확률강우량 자료를 이용한 설계홍수량 추정방안에 대하여 연구하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.369-369
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• 2017

농업용저수지는 이수 목적으로 비홍수기 농업용수 공급을 위한 용수 확보를 주요 목적으로 하고 있다. 한편, 농업용저수지가 홍수조절능력 또한 지니고 있음이 다수의 연구를 통해 제기되고 있으며, 이에 치수 목적으로 홍수기 홍수피해 저감을 위한 치수 대책 또한 수립할 필요가 있다. 현재 우리나라 농업용저수지의 홍수기 운영은 제한수위 방식을 기준으로 하되 필요에 따라 예비방류를 허용하는 조합 형태를 취하고 있다. 이러한 운영 방식은 홍수기 이후 상시만수위로 복귀하지 못하면 해당 년도 잔여 비홍수기 혹은 다음 년도 영농 시작 시기의 농업용수 공급에 차질이 생길 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 홍수기 농업용저수지의 운영은 홍수조절과 함께 상시만수 위로의 복귀를 동시에 고려하여 이루어질 필요가 있다. 가변 홍수기 제한수위 (Variable Restricted Water Level, VRWL) 방식은 홍수 발생빈도와 규모를 고려하여 단위기간별 (일별 혹은 순별) 제한수위를 차등 부여하는 방식으로, 한정된 저수공간의 효율적 재할당에 따라 이수와 치수의 효율을 증대시키는 방안이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 농업용저수지를 대상으로 저수지 유입량 빈도해석을 수행하고 순별 가변 홍수기 제한수위를 산정한 후 가변 홍수기 제한수위 적용에 따른 홍수조절효과를 평가하고자 한다. 연구대상지는 전국 110개 둑높이기 농업용저수지 중 가능최대홍수량 대상저수지 (유역면적 2,500 ha 이상, 총 저수량 500만 톤 이상) 12개소로 선정하였고, 저수지별 기상자료와 지형자료를 구축하였다. 저수지 유입량 모의를 위하여 장기유출량 산정 모형인 TANK를 이용하였으며, 구축된 저수지 유입량 자료를 토대로 순별 유입량 빈도해석을 수행하고 홍수기 저수지 유입량의 이론적 확률분포형을 선정하였다. 선정된 확률분포형을 토대로 초과확률 10%에 따른 순별 저수지 수위로서 가변 홍수기 제한수위를 산정하였다. 산정된 가변홍수기 제한수위 적용 효과를 분석하기 위하여 홍수조절용량을 산정하였고, 유역비 홍수량을 지표로 하여 홍수조절능력을 평가하였다. 향후 본 연구의 결과는 둑높이기 농업용저수지의 홍수기 제한수위 설정 및 관리, 운영 지침 개선에 있어 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.245-245
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• 2020

설계홍수량의 결정은 하천기본계획, 댐 설계 등 수리·수문학적으로 중요한 변수 중 하나이다. 설계홍수량 산정을 위해서는 확률강우량 산정 및 강우-유출 모형의 일련의 과정을 통해 이루어지며, 홍수량 산정 표준지침(2018)에 자세히 수록되어 있다. 그러나 국내외 다양한 연구에서는 빈도별 확률홍수량의 경우 계측된 유량자료를 활용하여 직접 홍수빈도해석을 수행하는 것이 가장 정확한 방법이라 알려져 있지만, 홍수빈도해석을 위한 자연유량이 부족할 뿐만 아니라 홍수수문곡선(hydrograph)을 얻을 수 없는 단점이 있다. 더불어 우리나라의 경우 주요지점을 제외하고는 계측이 잘 이루어지지 않고 있으며, 수위-유량관계곡선(rating-curve)을 통해 산정된 유량자료를 활용하고 있어 자료의 신뢰성이 낮은 문제가 있다. 이러한 이유로 우리나라에서는 강우-유출 모형을 활용하여 빈도별 홍수량을 산정하고 있으며, 확률강우량의 시간분포를 입력자료로 하여 홍수수문곡선을 취득하고 있다. 그러나 확률강우량의 우량주상도 변환시 국내에서는 일반적으로 Huff 4분위법을 활용하지만, 실제홍수사상과 비교했을 때 과소 및 과대 추정하는 경우가 많다. 더불어 분포된 우량주상도를 면밀히 살펴보면 빈도해석된 확률강우량과 비교하였을 때 상당히 낮은 강우 빈도를 가지고 있다. 즉, 우량주상도는 특정 지속시간의 확률강우량을 Huff 분포를 활용하여 얻어지지만, 관측소별로 산정된 확률강우량의 빈도개념이 무너진다는 것이다. 이러한 결과로 인해 확률홍수량은 확률강우량과의 빈도개념의 상이하다고 할 수 있으며, 홍수빈도해석과의 비교에서도 차이를 보이고 있어 우량주상도의 개선 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 일관적으로 사용되어지는 Huff 3분위 50%를 지양하고, Huff의 다양한 분위(quartile)과 Blocking 방법 등을 비교·검토하여 보다 국내 실정에 부합하는 확률강우량의 우량주상도를 제공할 수 있는 연구를 진행하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.285-285
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• 2022

기후변화가 현실화되면서 수자원평가 (Water Resources Assessment)에 대한 관심과 중요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 '주민공감 문제기획리빙랩' 대상지인 순천은 동천을 중심으로 홍수량을 정량적으로 분석하였다. 순천시의 가장 시급한 사안 중 하나인 범람 및 침수 문제로, 최근 3년(2018~2020)간의 집중호우로 인한 내수배제로 주택 및 도로침수, 산사태 등의 피해를 겪었다. 시기마다 고질적으로 반복되는 동천 인근 지역의 침수문제를 사전에 예방하고 피해의 빈도나 규모를 줄이기 위하여 분석을 수행하였다. 이에 본 연구에서는 환경부의 지원을 받아 한강홍수통제소와 한국건설기술연구원이 공동으로 개발한 동적수자원평가모형(DWAT, Dynamic Water Resources Assessment Tool)을 이용하여 정량적으로 홍수량 산정을 하고자 한다. 본 모형은 전 세계가 무료로 이용할 수 있는 수자원평가도구로 사용자의 편의를 위해 GIS전처리 기능을 포함하고 있어, 자동으로 유역 매개변수 및 면적 평균강우량을 Thiessen method를 사용하여 산정할 수 있다. 또한, 물의 순환과정을 투수 및 불투수지역으로 구분되며, 투수지역은 1개의 토양층과 1개의 불압대수층으로 구성되고, 유출기여역과 함양역으로 유역을 분할하여 적용할 수 있으며, 대수층을 통하여 지하수의 흐름을 산정할 수 있다. 기상청에서 제공하는 기상자료를 분석하여 과거 관측 강우사상 3개를 선정하여 검·보정을 수행하였으며, 그 결과 모형 효율계수(Nash-Sutcliffe efficiency) 및 결정계수(Coefficient of Determination)가 0.78~0.94, 0.82~0.94로 우수한 모의 결과를 산정할 수 있었다. 빈도별 확률강우량을 Huff 4분위법을 사용하여 확률홍수량을 산정하였다. 미래 홍수량 증감량 산정을 위하여 RCP(Representative Concentration Pathways) 기후변화 시나리오를 사용하였다. 관측값과 모의값의 누적확률분포 이용하여 모의값의 확률분포를 관측값의 확률분포에 사상시키는 방법인 분위사상법(Quantile Mapping)을 사용하여 시나리오자료를 보정하였다. 본 연구에서 산정한 홍수량을 바탕으로 침수피해를 막기 위한 구조적 및 비구조적 방안을 위한 기초자료로 사용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.36-36
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• 2016

하천정비나 유역종합 치수계획 등 수자원계획을 수립하는 과정에 있어 하천의 설계홍수량 추정은 필수적이며, 하천의 수공구조물의 안전성과 수문학적 위험도를 산정하는데도 활용되고 있다. 그러나 매년 관측되는 강우량 자료에 비해 유출량 자료의 길이가 비교적 짧아 신뢰성 있는 홍수량자료의 구축이 어려운 실정이며, 미계측 유역에 위치한 중소규모 하천의 설계홍수량과 같은 수문학적 자료는 매우 제한적이다. 이러한 이유로 본 연구에서는 기 수립된 하천정비기본계획의 자료들을 활용하여 유역의 특성(면적, 경사, 고도)이 고려되는 새로운 홍수량 산정식을 개발하였으며, Bayesian GLM(generalized linear method) 기법을 활용하여 미계측 유역의 지역화를 통한 홍수량의 추정이 가능하도록 하였다. 또한 Hierarchical Bayesian 기법을 활용하여 개발된 공식에 활용되는 매개변수의 불확실성을 구간을 산정하였다. Bayesian 기법의 도입으로 산정되는 홍수량의 불확실성 구간을 정량적으로 제시할 수 있었으며, 제안된 연구 결과는 미계측 유역의 홍수량을 추정하는 도구로서 활용성이 높을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.256-260
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• 2011

최근 들어 우기시 집중호우로 인한 홍수가 자주 발생하는 편이다. 이러한 현상은 우리나라를 지배하는 일정한 기후양상이 지구 온난화 등의 범지구적인 기후변화 양상에 의하여 변화된 영향으로 판단되고 있는 실정이다. 따라서 기후변화가 미치는 영향은 강우에 직접적으로 나타나며 이는 곧바로 홍수에도 변화가 나타남을 의미한다. 그러므로 "기후변화에 따른 한강유역의 Scaling Invariance와 NSRPM을 이용한 확률강우량 추정"에서 산정된 시나리오별 확률강수량을 적용하여 홍수 유출량을 산정하는 것은 매우 의미가 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 적용지역으로 우리나라의 대표적인 유역인 한강유역을 선정하였다. 유출량은 HEC-1을 이용하여 산정하였으며, 입력매개변수 중 강수인자는 선행연구에서 NSRPM으로 산정한 확률홍수량을 적용하였으며, 나머지 인자는 한강유역종합치수계획(2008)을 참조하였다. 산정방법으로는 Clark 단위도법을 적용하였으며, NRCS의 CN값을 사용하였다. 2010년을 기준으로 30년 간격으로 이동 구분된 7개의 기후변화 시나리오에 의거하여 홍수유출량을 산정 및 분석하였다. 또한 공간적으로도 도시하여 한강유역의 대표지점에서의 유출량 변화양상 또한 제시하였다. 이러한 산정결과는 향후 기후변화양상을 고려한 수문 설계시 편리하게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.511-511
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• 2015

국가적 측면에서 수자원의 효율적 관리는 국민의 안전 등 중요한 요소이며, 이를 위하여 수자원 장기 계획을 필요로 한다. 설계홍수량의 적정성 판단 및 첨두홍수량의 파악은 수자원 계획에 꼭 필요한 요소이다. 이를 산정하기 방법으로는 "설계홍수 추정 지침서(1993, 국토교통부)"에서 제시한 비유량법을 활용한 추정공식을 제시한 바 있다. 하지만, 기존에 제시된 비유량 산정 공식의 경우 유역면적 하나만을 매개변수로 하는 회귀식이기 때문에 급변하고 있는 강우 패턴 등의 반영이 어려울 것으로 판단되었으며, 특히 도시화 및 기후변화의 영향으로 인한 불투수면적의 증가와 집중호우 등의 극치수문사상이 발생됨에 따라 기존의 비유량법에 의해 첨두홍수량을 추정할 경우 많은 차이가 있을 것으로 예상된다. 또한, 하천기본계획 및 소하천정비종합계획 등 대부분의 하천관련 정비계획에서는 단위도법에 의해 산정된 홍수량을 계획홍수량으로 결정하고 있으며 비유량법에 의한 첨두홍수량은 계획홍수량의 적정성 검증 정도로만 활용하고 있으며 신뢰성에 의문이 제기되고 있는 실정이다. 따라서 도시유역을 대상으로 최근 수립된 하천기본계획 등의 계획홍수량 자료를 수집하고, 기존 비유량공식을 적용한 결과를 비교 검토하여 비유량 적용의 적정성을 판단하며 개선방안을 모색하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1915-1919
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• 2007

하천관리 및 수공구조물의 설계 등을 위한 빈도별 홍수량 산정 시 이용되는 방법에는 Clark 단위도법, Snyder 단위도법, KICT 단위도법 등이 있다. 이 중 대표적인 합성단위도법인 Clark 단위도법은 실무에서 가장 많이 사용되는 방법으로 꼽을 수 있으나, Clark 단위도법 매개변수인 집중시간$(T_c)$과 저류상수(K)를 추정하는 것은 단순하지 않다. Clark 단위도법의 매개변수 추정은 계측 유역인 경우와 미계측 유역인 경우로 나눌 수 있는데 대부분의 경우 미계측 유역의 도달시간 및 저류상수를 추정하는 방법으로 홍수량을 산정하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 감천유역을 대상유역으로 선정하였으며, 김천수위표 지점을 유출지점으로 선정하여 홍수량을 산정하였다. 호우사상은 김천수위국의 수위-유량 곡선식으로 유출량의 검정이 가능한 년도를 고려하여 1998${\sim}$2005년 사이의 호우사상 중 분석이 가능한 것으로 판단되는 부항2와 김천 강우관측소의 시강우 자료를 선정하였다. 선정된 호우사상은 1999년, 2002년, 2004년에 대한 총 6개의 시우량 자료로 WAMIS(국가수자원종합정보시스템)와 한강홍수통제소(www.hrfco.go.kr)의 자료실에서 제공하는 한국수문조사연보 자료를 이용하였다. 선정된 호우사상과 WMS모형을 이용하여 산정된 유역면적 및 강우관측소 별 Thiessen 가중계수를 이용하여 HEC-1모형의 최적화기법으로 Clark 단위도법의 집중시간$(T_c)$과 저류상수(K)를 산정하였으며, 계측유역의 매개변수를 산정하는 방법 중 저류방정식을 이용하는 방법을 이용하여 저류상수를 산정하여 비교하였다. 집중시간의 경우 1999년과 2002년에 비해 2004년의 결과값이 작게 산정되었으며, 저류상수의 경우 2004년의 결과값이 크게 산정되었다. 그러나, 저류방정식을 이용하여 저류상수를 결정하는 방법으로 산정한 저류상수는 비교적 일관성 있게 산정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2021

도시하천유역이나 복합유역 등 지역적 성향을 고려한 도달시간 산정에 관한 연구는 현재까지도 미흡한 실정이다. 소규모 유역의 홍수량을 산정할 경우 유하시간보다 유입시간 비중이 상대적으로 크다. 그러나 유하시간만을 고려하여 도달시간을 산정할 때, 소규모 유역의 경우 하도가 없고 유역면적이 5km² 내외 또는 하도의 저류 효과를 기대할 수 없는 경우 도달시간이 짧아 홍수량이 과대 산정된다. 이를 극복하고자 재해영향성평가등의 협의 실무지침에서는 도달시간 이외에 매개변수인 저류상수를 인위적으로 증가시키는 방법을 제안하고 있다. 하지만 이 방법 역시 유역의 물리적인 특성을 나타내는 변수를 왜곡한다는 근복적인 문제를 완전히 해결하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존 중·대규모 하천을 대상으로 수행된 연구결과를 바탕으로 제안된 홍수 도달시간 산정방법의 한계를 극복하고, 유입시간이 지배적인 소규모 복합유역에 적용 가능한 도달시간 산정방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 실증실험을 통해 기존 유입시간 산정식을 개선하고, 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 정확성을 평가하고자 하였다. 먼저, 홍수도달 시간 측정을 위한 강우유출 실내 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 본체(길이3m×폭1.2m×높이0.8m)와 경사조절 장치(0~15도)를 포함하고 있다. 본체 전면부를 타공(ø10mm)하고 상·하단에서 지표와 기저유출을 집수하여 티핑버킷으로 유량을 측정하였고, 토체 내에는 토양수분센서를 설치하여 강우유출 발생시간 동안 토양수분 변화를 측정하였다. 본 연구에서는 하도흐름인 유하시간(Kraven 공식)을 계산하여 도달시간을 산정하기 보다 지표면 흐름인 유입시간(Kerby 공식)에 보정계수를 도입하여 도달시간을 산정하는 방안을 검토하였다. 실험 결과, 불투수 면적비율이 증가함에 따라 도달시간은 감소하고, 불투수 유역이 하류에 위치할수록 유출발생시간이 빨라졌다. 실증실험 결과를 바탕으로 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 기존 유하시간과 저류상수를 보정하는 도달시간 산정방식(연속형 Kraven)과 유입시간을 보정한 도달시간 산정(수정 Kerby)으로 도출된 유출량을 실측 유량과 비교하였다. 그 결과 제안된 홍수도달시간 산정식에서 모의된 홍수량이 기존 방식과 유사하거나 우수한 첨두홍수량을 보였으며, 설계자 임의성이 배제된 일관성있는 해석값을 제시해 줄 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권9호
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• pp.627-635
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• 2017

최근 기후변화에 효과적으로 대응하기 위해서 신뢰성 높은 설계홍수량을 산정할 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 홍수빈도해석법과 설계강우-유출 관계 분석법으로 산정되는 확률홍수량의 차이를 분석하였다. 우리나라의 경우 관측유량 자료가 부족하여 설계홍수량을 결정할 때 설계강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량을 이용하고 있다. 관측 유량 자료를 활용한 홍수빈도해석법의 결과를 참값으로 가정하여 분석한 결과, 설계강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량은 홍수빈도해석법으로 산정된 확률홍수량에 비해 약 79% 과대 산정되는 것으로 나타났다. 따라서, 본 연구에서는 설계강우-유출 관계 분석법으로 산정된 확률홍수량을 보정하는 회귀곡선식을 개발하였다. 이를 위해 우리나라 8개 댐유역의 강우와 유량자료를 획득한 후, 비선형 회귀분석을 통하여 보정식을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 보정식을 적용할 경우, 설계강우-유출관계 분석법으로 산정된 확률홍수량보다 평균적으로 정확도가 약 65.0% 향상되었다. 또한, 유역의 크기를 고려하면, 유역의 크기를 고려하지 않았을 때보다 평균적으로 정확도가 약 2.1%p 증가하였다.