• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.6
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• pp.949-960
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• 2003

The resolution issue of wetness index with relaxation of the steady state assumption is explored on the platform of Digital Elevation Model (DEM). The variabilities of the quasi-dynamic wetness index and the dynamic wetness index are discussed on the base of the spatial and statistical aspects depending upon resolutions of DEM and the drainage time. The organization patterns of the wetness index can be observed upon various drainage times and pixel size. The transient behaviour of wetness patterns of the Sulmachun watershed are shown in the relatively short drainage time. The statistical analysis of the quasi-dynamic and dynamic wetness analysis provide the convergence of analysis results to the steady state characteristics later than 10,000 hours drainage time. The probability density functions of the quasi-dynamic and the dynamic wetness index shows the existence of the threshold pixel size of DEM which provide stability and consistency in the computation result of these two wetness index.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.321-321
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• 2022

유역 모델링은 유역에 강우의 유출 과정을 재현할 수 있는 과정이다. 과거 유역 모델링은 1차원 수준에서 유출과정을 모의하는데 그쳤으나, 기술이 발전함에 있어 입력하는 매개변수 수가 증가함에 따라 모의값의 신뢰성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 다양한 매개변수 중 공간매개변수로써 널리 활용되고 있는 수치표고모델의 신뢰성과 범용성을 확인하고자 한다. 유역모델링 연구에 있어, 수치표고모델 정확성은 결과값의 신뢰성을 좌우하는 중요한 인자 중 하나이다. 수치표고모델이란 실제 지형이 나타내는 표고 정보를 수치화 하여 격자 안에 담은 형태의 파일로 대표적으로 DEM(Digital Elevation Models)과 DSM(Digital Surface Models)로 나눌 수 있다 DEM의 경우 해당 지형의 고도정보만을 담고있으며, DSM은 지표면 상의 나무, 건물 등 포함한 지표면의 고도를 담고 있다. 현재 NASA에서는 전 지구의 30m격자 크기로 SRTM-DSM을 제공하고 있으며, 우리나라 국토지리정보원에서도 90m 격자크기의 DEM을 제공하고 있다. 본 연구에서는 남한강 유역의 수치표고모델을 세 가지 Case로 나눠서 유출량 변화 검토를 진행하였다. 산지가 많은 남한강 유역의 10개의 소유역을 선정하였고, 다음과 같이 3개의 Case를 적용하였다. Case1, DEM 자료를 입력했을 경우, Case2, DSM 자료를 입력했을 경우, Case3 DSM+DEM 자료를 입력했을 경우, 각 Case에 대해 유출량을 산정하였고, 그 결과값을 분석하였다. 해당 유역에 세 가지 Case 모두 유출량의 변화량의 큰 차이를 보이지 않았으며, 공간매개변수 적용에 있어 타당성을 보였다. 따라서 본 연구는 인공위성을 통해 산출된 수치표고모델의 신뢰성을 확인 하였고, 활용가능성을 검토 하였다. 이에 따라 향후 연구에 수치표고모델 적용에 있어 미계측유역에도 활용가능한 연구로 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.249-253
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• 2008

최근 국내에서 사용되고 있는 격자분포형 강우-유출 모형 $Vflo^{TM}$을 실무에 효율적으로 적용하기 위하여 매개변수값의 결정과 그 민감도를 분석하고, 중랑천 유역의 토지이용 및 지형특성을 고려한 적정 크기의 격자에 대한 연구를 수행하였다. 연구대상유역으로는 토지이용현황이 상이한 중랑천 상류(자연유역), 우이천(복합유역) 및 청계천(도시유역) 유역을 선택하였다. $2003{\sim}2006$년까지 5개 호우사상의 실측자료로부터 매개변수값의 최적화를 실시하였으며 수치모의된 결과로 부터 조도계수, 투수계수, 초기함수비 등의 매개변수에 의한 계산치의 민감도를 분석하였다. 검토결과 지표면 조도계수가 가장 예민했으며, Green-Ampt식에 적용되는 투수계수의 영향이 큰 것으로 분석되었다. 또한, 수문학적 지형특성 반영을 위한 적정 격자크기는 자연유역(중랑천 상류)과 복합유역(우이천)에서는 100과 200 m에서 관측 유출수문곡선과 대체로 일치하나, 격자크기가 300 m에서는 지형특성을 반영하지 못해 유출수문곡선이 왜곡되는 경향을 나타내어 불투수율 80% 이하인 자연 및 복합유역에서는 DEM 격자크기를 $200{\sim}300\;m$이하로 적용하는 것이 적정하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1787-1791
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• 2006

수공 구조물 설계를 위한 설계홍수량의 산정은 실측홍수량의 빈도해석을 통해 빈도별 설계 홍수량을 결정하는 것이 가장 바람직하나, 관측 홍수량 자료의 부족으로 인해 대상 유역의 강우량을 강우-유출 모형에 입력하여 설계 홍수량을 구하는 것이 일반적이다. 이러한 목적을 위해 이용되는 강우-유출 모형의 효과적인 적용을 위해서는 적절한 모형 매개변수의 결정이 매우 중요하며, 이를 위해 주로 이용되는 GIS 프로그램의 경우에는 적절한 격자 크기의 결정이 매개 변수 및 홍수량의 산정에 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 분포형 강우-유출 모형인 TOPMODEL을 이용한 분석을 실시하였으며, 격자 크기의 변화에 따른 홍수량의 변화를 실측 홍수량과 비교 분석하였다. 분석 결과 괴산댐 유역 의 경우 격자 크기 $100{\times}100m$일 때 추출된 지형학적 매개변수를 이용해서 모의한 유출량이 실측 유량과 가장 근접한 것으로 분석 되었으며, 격자 크기에 따른 홍수량의 변화를 파악할 수 있었다. 추후 대상 유역을 확대한 연구를 통해 유역특성에 따른 격자 크기 결정 기준이 수립된 다면 분포형 강우-유출 모형의 신뢰성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.2
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• pp.251-261
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• 2003

The resolution issue of various soil moisture prediction parameters such as wetness index and curvatures is addressed. The sensitivities of various index are discussed on the base of the statistical aspects. The statistical analysis of three flow determination algorithms on the DEM is performed. The upslope area associated with SFD algorithm appear to more sensitive than the parameters of the other algorithms(MFD, DEMON). The wetness index shows relatively less variation both in resolution and the calculation Procedures.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2003.09a
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• pp.447-453
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• 2003

연구지역은 경남 양산시 상북면 삼삼리 일원으로 양산단층과 인접하며 급한 경사의 자연사면으로 이루어져 있다. 수치지형자료를 이용하여 고도값을 갖는 자료층을 추출한 후 10m$\times$10m 크기의 격자별로 DEM으로 변환하고, 이로부터 단위 격자의 경사도, 경사방향도, 음영도를 작성하고 흐름분배 알고리즘을 이용하여 설정된 격자별로 상부사면의 기여면적과 습윤지수를 산정하였다. 높은 습윤지수를 보이는 지역은 북서-남동 방향의 선형구조로 나타나며, 국소지역의 전단단열 특성과 일치한다. 한편 연구지역에서 전기비저항 탐사를 실시하여 높은 습윤지수를 나타내는 지역과 저비저항 이상대의 분포를 비교한 결과 습윤지수가 높은 지역은 모두 낮은 전기비저항 이상대로 관찰된다. 즉 습윤지수는 암석의 화학적 풍화를 수반하는 파쇄대의 분포와 일치하며 이를 토대로 국소지역에서 파쇄대의 예측과 암석의 안정성을 예측하는 방법으로 이용될 수 있다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.44 no.2
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• pp.122-145
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• 2009

Terrain parameters calculated from digital elevation models (DEM) have become increasingly important in current spatially distributed models of earth surface processes. This paper investigated how the ability of upslope area for predicting the spatial distribution of soil properties varies depending on the selection of spatial resolutions of DEM and algorithms. Four soil attributes from eight soil-terrain data sets collected from different environments were used. Five different methods of calculating upslope area were first compared for their dependency on different grid sizes of DEM. Multiple flow algorithms produced the highest correlation coefficients for most soil attributes and the lowest variations amongst different DEM resolutions and soil attributes. The high correlation coefficient remained unchanged at resolutions from 15 m to 50 m. Considering decreasing topographical details with increasing grid size, we suggest that the size of 15-30 m may be most suitable for soil-landscape analysis purposes in our study areas.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1717-1721
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• 2008

집중호우로 인한 도시 내수배제 능력의 부족으로 월류가 발생하거나 하천의 제방붕괴, 통수능의 부족 등으로 인하여 범람이 발생하는 경우, 재해 예방차원에서 가장 근본적인 것은 침수의 양상을 파악할 수 있어야 한다. 즉, 어느 지역까지 침수지역이 확장될 것인가, 얼마나 빠르게 범람된 흐름이 흘러갈 것인가, 그리고 언제 홍수위가 감소할 것인가를 파악하는 것이 매우 중요하다. 그러므로 국내 도시지역 지형특성에 적합한 침수예측 모형의 개발이 필요하며, 이를 이용하여 다양한 범람 조건을 좀 더 합리적으로 모의할 수 있게 된다. 또한 물리적인 모형과의 비교를 통해 매우 복잡한 지형을 가진 도시침수계산 등이 이루어질 수 있으며, 침수구역에 대한 적절한 예 경보 및 피난대책의 수립이 가능하게 된다. 본 연구에서는 기존의 DEM 기반 침수해석 모형에서 계산시간이 오래 걸린다는 단점을 보완하기 위해 Sub-Grid를 적용한 침수해석 모형을 개발하였다. 하나의 격자는 $e_1$, $e_2$, $e_3$, $e_4$의 표고를 가지는 4개의 보조격자로 구성하였다. $25m{\times}25m$의 Sub-Grid를 갖는 $50m{\times}50m$의 격자에 대한 침수해석 결과와 Sub-Grid가 없이 $25m{\times}25m$ 및 $50m{\times}50m$ 격자로 구성된 대상유역에 대한 침수해석 결과를 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.27-27
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• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• Journal of Environmental Science International
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• v.16 no.4
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• pp.523-532
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• 2007

This study utilized the 1/25,000 topographic map of the upper area from the Geum-ho watermark located at the middle of Geum-ho river from the National Geographic Information Institute. For the analysis, first, the influence of the size of critical area to the hydro topographic factors was examined changing grid size to $10m{\times}10m,\;30m{\times}30m\;and\;50m{\times}50m$, and the critical area for the formation of a river to $0.01km^2{\sim}0.50km^2$. It is known from the examination result of watershed morphology according to the grid size that the smaller grid size, the better resolution and accuracy. And it is found, from the analysis result of the degree of the river according to the minimum critical area for each grid size, that the grid size does not affect on the degree of the river, and the number of rivers with 2nd and higher degree does not show remarkable difference while there is big difference in the number of 1st degree rivers. From the results above, it is thought that the critical area of $0.15km^2{\sim}0.20km^2$ is appropriate for formation of a river being irrelevant to the grid size in extraction of hydro topographic parameters that are used in the runoff analysis model using topographic maps. Therefore, the GIUH model applied analysis results by use of the river level difference law proposed in this study for the explanation on the outflow response-changing characters according to the decision of a critical value of a minimum level difference river, showed that, since an ogival occurrence time and an ogival flow volume are very significant in a flood occurrence in case of not undertow facilities, the researcher could obtain a good result for the forecast of river outflow when considering a convenient application of the model and an easy acquisition of data, so it's judged that this model is proper as an algorism for the decision of a critical value of a river basin.