• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.709-721
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• 2008

본 연구에서는 격자기반 운동파 강우유출모형 KIMSTORM을 개선한 ModKIMSTORM을 유역면적 $2,293km^2$의 남강댐 유역을 대상으로 적용성을 검토하였다. 공간해상도 500 m의 GIS 입력자료(DEM, 토지피복도, 유효토심도, 토양종류도 등)를 구축하였으며, 5개 태풍(2000년 사오마이, 2002년 루사, 2003년 매미, 2004년 메기, 2006년 에위니아) 및 2개 강우사상 (2003년 5월, 2004년 7월)을 적용하여 모형을 검보정하였다. 모형의 자동평가 기능을 이용하여 모의유량을 실측유량과 비교하였으며, 유역의 출구지점에 대한 매개변수 보정결과 결정계수($R^2$), 모형효율(E), 유출용적편차($D_v$), 첨두유량의 상대오차 ($EQ_p$), 첨두시간의 절대오차($ET_p$)의 평균은 각각 0.984, 0.981, 3.63%, 0.003, 0.48 hr로, 검정에서는 $R^2$, E, $D_v$, $EQ_p$, $ET_p$의 평균이 각각 0.937, 0.895, 8.08%, 0.138, 0.73 hr로 분석되었다. 매개변수와 관련하여 초기토양수분함량이 유출용적에 민감하였고, 하천조도계수가 첨두유량에 가장 민감한 변수로 나타났다. 호우기간동안의 공간적인 결과로부터 수문학적 요소의 작용을 살펴봄으로써 호우시 유역관리에 대한 정보를 얻을 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권4호
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• pp.648-657
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• 2006

Characteristics of water quantity and quality of the Anyangcheon were analyzed through many field measurements and the distributed hydrologic simulation model, Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Event mean concentrations (EMCs) and baseflow mean concentrations were calculated from the data and the daily runoff were simulated by SWAT. The runoff was divided into the direct runoff and the baseflow. Using those values and quantity and quality data of release from the wastewater treatment plant (WWPT), unit loads of BOD, COD, SS, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P were derived. EMCs of BOD and SS were even higher than the baseflow mean concentrations. The total runoff from October to April (7 months) of 2004 was just 13.5%, since the rainfall usually is concentrated in summer season. Futhermore BOD and SS were loaded during the event by 50.9% and 70.9%, respectively and over three quarters of total COD, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P were flowed into the Anyangcheon during the remaining period. Therefore, the efficiency of WWPT for COD, $NO_2-N$, $NO_3-N$, $NH_3-N$, and Dis-P should be intensified from Oct. to Apr. and the runoff quality management of BOD and SS should be planned during the summer season.

• Korean Journal of Hydrosciences
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• 제5권
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• pp.1-16
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• 1994

In this paper distributed models for simulating spatially and temporally varied moving storm in a watershed were developed. The complete simulation in a watershed is achieved through two sequential flow simulations which are overland flow simulation and channel network flow simulation. Two dimensional continuity equation and momentum equation of kinematic approximation were used in the overland flow simulation. On the other hand, in the channel network simulation two types of governing equations which are one dimensional continuity and momentum equations between two adjacent sections in a channel, and continuity and energy equations at a channel junction were applied. The finite difference formulations were used in the channel network model. Macks Creek Experimental Watershed in Idaho, USA was selected as a target watershed and the moving storm on August 23, 1965, which continued from 3:30 P.M. to 5:30 P.M., was utilized. The rainfall intensity fo the moving storm in the watershed was temporally varied and the storm was continuously moved from one place to the other place in a watershed. Furthermore, runoff parameters, which are soil types, vegetation coverages, overland plane slopes, channel bed slopes and so on, are spatially varied. The good agreement between the hydrograph simulated using distributed models and the hydrograph observed by ARS are Shown. Also, the conservations of mass between upstreams and downstreams at channel junctions are well indicated and the wpatial and temporal vaiability in a watershed is well simulated using suggested distributed models.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.529-536
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• 2013

본 연구는 준분포형 강우-유출 모델인 SWAT 모형을 섬강시험유역에 적용하였다. 대상기간 강우-유출모의에 앞선 선행모의 기간에 따른 유출량의 변화는 나타났지만 선행모의 기간에 따른 총 유출량의 변화는 크지 않았다. 선행모의의 필요성은 없는 것으로 판단된다. 토양이용도 사용층의 개수에 따른 총 유출량의 변화가 다소 있었지만, 층수의 사용개수에 따른 총 유출량의 변화는 크지 않았다. 유출량을 지배하는 7가지 매개변수(CANMX, $CN_2$, ESCO, GW_REVAP, SOL_ALB, SOL_AWC, SOL_K)의 확인과 민감도 분석을 실시하였다. SWAT-CUP 모형의 SUFI-2 알고리즘을 이용하여 SWAT 모형의 최적매개변수를 도출하였다. 모의값과 실측값과의 비교분석결과 NS, $R^2$은 각각 0.92, 0.98로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 모형의 불확실도를 나타내는 지표 P-factor와 R-factor는 각각 0.85, 0.06으로 모형의 신뢰성이 높게 나타났다. SWAT-CUP의 SUFI-2에 의해 산정한 매개변수의 적용결과에서 RMSE의 개선이 있어 모형의 적용성이 높은 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.155-166
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• 2020

본 연구에서는 국내 산지지형을 대표하며, 타 댐 유역에 비해 비교적 수문(수위/유량)관측소와 자료가 많은 용담시험유역에 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)을 적용해 산지지형 댐 유역에서 강우의 시공간적 변동성과 이에 따른 홍수량의 정확한 분석을 통해 홍수 시 댐 유입량의 정확한 산정 등에 활용할 목적으로 홍수 유출모의를 수행하였다. 모의에는 최근 5년(2014~2018년) 동안 발생한 비교적 독립적인 총 8개의 홍수사상을 적용하였으며, 모형은 HEC-GeoHMS와 ModClark 방법을 통해 분포형 강우를 적용할 수 있는 비교적 간단한 모형인 HEC-HMS를 활용하였다. 아울러 이 과정에서 레이더 강수량의 모형적용을 위해 NCL 및 Python 기반의 자료처리 스크립트 프로그램을 개발하여 활용하였다. 연구 결과로서 기상레이더 강수량 추정 값(RAR)이 관측에 비해 다소 과소 추정(R² 0.86)된 것을 알 수 있었고, 기존 지점관측 기반 유역평균 강수량을 사용한 방법과의 비교에서는 레이더 강수량을 적용한 모형이 유역의 강우-유출 도달시간 등과 관련된 매개변수 값의 큰 조정 없이도 홍수유출을 효율적으로 (8개모의 평균 E_NS 0.863, R² 0.873, 그리고 PBIAS 7.49%) 잘 모의하는 것을 파악할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.402-402
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• 2021

다목적댐의 유입량은 댐 저수지 관리 및 운영에 있어 중요한 고려사항으로, 정확한 유입량을 사용하는 것이 필수적이다. 댐 저수지 유입량은 유역의 물수지분석, 홍수조절 의사결정 등 이·치수적 측면에서 활용도가 높으며, 특히 기후변화로 인한 홍수나 가뭄의 발생이 빈번해진 최근의 상황에서 위기경보 운영 등 재난관리 측면에서도 그 중요성이 높아지고 있다. 현재 우리나라에서는 댐 저수지 유입량 산정에 방류량과 저수지 수위를 활용한 물수지방정식에 의한 방법을 공식적으로 활용하고 있다. 그러나 물수지방정식을 이용하여 계산된 유입량은 평수기와 갈수기 오차가 크고 음의 유입량 값이 발생하는 등 지속적인 개선의 필요성이 제기되었다. 이를 보완하기 위해 댐 저수지 직상류부 하천의 수위 측정치로부터 수위-유량곡선을 통해 유량을 산출하고, 그 값을 활용하여 댐 방류량을 추정하는 방법이 제시되었다. 그러나 직상류부 수위 측정이 불가능한 저수지에는 활용이 어렵기 때문에 다양한 지점에 적용할 수 없다는 한계가 있다. 본 연구에서는 기존 댐 저수지 유입량 산정방식의 한계를 보완하기 위해 수위계측이 어려운 지점에서도 유량 계산이 가능한 분포형 강우-유출모형 GRM(Grid based Rainfall-runoff model)을 연구에 활용하였다. 한강권역 내 K-water 운영 다목적댐인 소양강댐, 횡성댐, 충주댐 직상류부 유량과 분포형 강우-유출모형으로 계산된 유량을 비교하여 모의 유량자료의 활용성을 검토하였다. 다음으로 댐 유입지점-상류 관측지점 간 유량의 상관관계를 분석하였으며, 이를 통해 상류 하천에 흐르는 유량으로부터 댐 유입량을 계산할 수 있는 관계곡선식을 도출하였다. 본 연구에서 제시한 댐 유입량 산정방식은 관측지점의 다양성과 결과의 정확도를 향상시킬 수 있다는 측면에서 기존 방식 개선에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 분석 절차의 표준화나 결과에 대한 다양한 검증이 이루어진다면, 홍수 및 가뭄의 위기경보 발령에 대한 참고자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.157-170
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• 2013

본 연구에서는 강우-유출 모형을 이용하여 소유역 분할에 따른 유출변화 특성을 파악한 후 다수의 시험유역에 대해 적합한 소유역 분할개수를 제시하였다. 강우-유출과정을 모의하기 위하여 HEC-HMS 내의 집중형 모형인 Clark 방법과 준분포형 모형인 ModClark 방법을 시험유역인 안동댐, 임하댐 및 평창강의 3개 유역에 적용하였다. 각각의 시험유역에 대하여 1개, 3개, 5개, 6개, 7개, 9개, 10개, 12개, 15개의 9가지 case로 등면적 분할을 하였으며, 모의된 첨두유량과 첨두시간을 실제 관측된 수문곡선과 비교 분석하였다. 시험유역에 대한 소유역 분할에 따른 유출모의 결과 소유역 분할 수가 증가할수록 첨두유량은 증가하였고 첨두시간은 짧아졌으며 이러한 경향은 일정 분할개수 이후 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 이러한 경향이 감소하기 시작하는 소유역 분할 수를 최소분할개수로 나타내었으며, 첨두유량 및 첨두시간을 종합적으로 고려하였을 때 안동댐 및 임하댐 유역은 최소분할개수가 5개, 평창강 유역은 7개로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.83-83
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• 2017

수자원공학에서 일강수량 모의기법은 다양한 목적으로 활용되고 있지만, 일반적으로 홍수와 가뭄의 영향을 고려할 수 있는 수공구조물의 위험도 및 신뢰성 평가 및 수자원 계획을 수립하기 위한 입력 자료생성을 목적으로 활용된다. 유역 단위의 분석시 단일 지점에 대한 강수 모의 기법을 적용할 경우 각각의 지점에서 관측된 강수 자료의 시계열 및 통계치 특성이 효과적으로 재현되지만 공간적으로 발생하는 즉, 지점 간의 종속관계를 재현하지 못하는 문제가 발생한다. 이러한 이유로 공간적인 전이 특성이 있는 가뭄 분석 및 유역내 유출량의 공간적 변동 특성 분석에 단일지점별 모의 결과를 이용할 경우 관측 자료와 상반된 공간적 변동성으로 인하여 잘못된 가뭄 및 유출 분석 결과가 도출되는 문제점이 있다. 따라서, 실제적으로 발생하는 강수 특성을 반영한 유역 단위의 홍수 및 가뭄 등의 수문 분석을 위해서는 지점간의 종속성을 반영할 수 있는 다지점 강수 모의 모형의 적용이 필수적이다. 본 연구에서는 다지점 모의에 있어서, Wilks 모형의 지점별 시변동 특성과 공간상관성 재현 능력, HMM 모형이 갖는 강수 사상별로 분포된 양적 분포 패턴 재현 능력을 복합적으로 나타낼 수 있는 새로운 다지점 일강수량 모의 모형인 기계학습 기반 범주화 기법을 이용한 다지점 일강수량 모의 모형(ML-MRS)을 개발하였다. 또한, 지점별 강수량에 적용되는 확률분포모형은 Gamma 분포로 구성된 혼합모형을 적용하여 단일 확률 분포 모형의 자료 적합 문제를 개선하였다. 모의를 통한 일강수량 시계열 자료는 일 강수자료의 통계량을 효과적으로 모의하였으며, 다지점 모형의 모의 결과를 적용한 가뭄 모의 결과 관측 자료에서 나타나는 공간적 패턴이 재현되었다. 본 모형은 시 공간적 사상을 효과적으로 재현함으로서 지역의 변동특성을 반영한 가뭄, 홍수, 기상 현상 분석 등 활용도가 매우 높을 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권1호
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• pp.129-143
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• 2014

본 연구는 충주댐 유역($6,625.8km^2$)을 대상으로 지점강우와 소백산 이중편파 레이더강우자료를 격자기반 분포형 강우-유출 모형인 KIMSTORM(KIneMatic wave STOrm Runoff Model)에 적용하여 홍수추적을 수행하여 레이더의 적용성을 검토하였다. 2012년 4개의 강우 이벤트(집중호우, 카눈, 볼라벤, 산바)에 대하여 한강홍수통제소로부터 보정된 소백산 레이더 강우자료를 제공받아 사용하였다. 레이더 강우와 지점 강우를 비교분석한 결과, 41개 지점의 지상강우보다 레이더의 면적평균강우량을 비교한 결과, 강우의 시공간적 패턴은 상당히 일치하였고 지상강우에 대한 레이더 강우의 비율은 0.97로 분석되었다. 이후 분포형 홍수추적을 위해 KIMSTORM을 이용하였으며, 격자크기 $500{\times}500m$ 해상도의 198행${\times}$231열의 총 45,738개의 셀로 모형을 구축하였다. KIMSTORM 모형의 보정 결과, 평균 $R^2$(coefficient of determination), ME(model efficiency), VCI(volume conservation index)는 지상강우의 경우, 각각 0.83, 0.68, 1.10로 분석되었고, 레이더강우의 경우는 각각 0.80, 0.62, 1.08의 결과를 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.991-995
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• 2009

최근 기후변화 등으로 우리나라의 경우 강수일수는 감소한 반면 집중호우의 발생빈도는 증가하고 있다. 실제 가뭄과홍수와 같은 극치사상의 피해가 증가될 가능성과 이러한 재해로부터 인명 및 재산을 보호하고 효율적인 수자원 활용을 위해서는 장기간 강우-유출과정의 정확한 해석이 필수적이다. 본 연구는 미호천 유역을 대상으로 장기유출을 모의하기 위해 개념적 강우유출모형을 적용하였다. 본 연구의 개념적 강우유출모형은 PDM(Probability Distributed Model)으로 유역을 한 개의 단위구역으로 사용한 집중형(lumped) 모형이고, 분포형 모형에 비하여 간단 (parsimonious)하며 영국의 수자원 및 홍수 관리 목적으로 널리 사용되고 있다. 모형의 검정은 MC(Monte Carlo) 방법과 SCE-UA(Shuffled Complex Evolution-University of Arizona) 방법을 적용하였으며, NSE(Nash Sutcliffe Efficiency) 목적함수를 사용하여 모형의 성능을 검토하였다. 그 결과, MC 방법과 SCE-UA 방법 모두 NSE의 값 0.9 이상으로 만족할 만한 모의성능을 나타내었다. 분포형 모형에 비하여 적은 수문자료 및 검정변수를 갖는 PDM 모형을 수문자료의 취득이 용이하지 않은 중 소규모 유역에 적용하여 모형의 검정 및 유량산정에 있어 우수함을 확인하였다. 이에 우리나라 전역에 걸쳐 다양한 유역을 대상으로 PDM 모형의 검토가 요구되고, 향후 우리나라의 홍수량 산정 및 수자원 관리에 적용될 수 있다고 판단된다.