• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.110-110
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• 2023

기후변화, 도시화 등 다양한 요인에 의하여 도시 침수 위험성은 더욱 커지고 있다. 높은 인구밀도와 더불어 학교, 병원 등 인프라가 집중된 도시지역의 경우 대규모 홍수가 발생할 경우 수많은 인적, 경제적 피해로 이어지게 된다. 도시지역 내 침수 위험성을 최소화하기 위해 정확하고 빠른 도시침수모형의 개발과 더불어 사전에 이를 최소화하기 위한 방재교육의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 가상현실 (Virtual Reality, VR) 기술은 높은 몰입감을 통해 사용자의 자발적 참여를 유도하여 기존의 교육매체 대비 높은 교육적 효과를 보이고 있다. 특히 침수 등 인명피해 위험성을 내재한 재해에의 VR 적용은 위험성을 동반하지 않아 더욱 효과적이다. 종래의 VR 기반 침수 방재교육은 침수의 동수역학적 거동과 대상 지역의 지리적 특성을 적절히 고려하지 못하여 방재교육에는 효과적이나 방재시스템으로의 활용엔 한계가 있다. 본 연구는 몰입형 파랑해석모형인 Celeris Base를 토대로 몰입형 도시 침수 수치모형을 개발하였다. Unity3D로 개발된 Celeris Base는 가상현실 장비인 HMD (Head Mounted Display) 기술을 이용하여 실시간 모의결과를 360도 가상현실 공간 내에 가시화할 수 있다. 도시지역 내 강우에 의한 침수를 모의하기 위해 연속방정식 내에 강우, 침투 항을 고려하였다. 침투모형으로는 도시지역 내 침수모의에 일반적으로 사용되는 NRCS-CN 방법을 사용하였다. 본 연구는 개발모형을 이용하여 2022년 8월 발생한 집중호우에 의한 강남역 일대 침수 사상을 수치적으로 재현하고, 이를 가상현실 모의환경 내에 가시화하였다. 모의결과는 집중호우 발생 시 지형적 특성에 따라 강남역과 역삼역 인근에서 집중적으로 침수피해가 발생하였음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.141-141
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• 2021

This study proposed an equation for Rainfall Threshold for Flood Warning (RTFW) for urban areas based on computer simulations. First, a coupled 1D-2D dual-drainage model was developed for nine watersheds in Seoul, Korea. Next, the model simulation was repeated for a total of 540 combinations of the synthetic rainfall events and watershed imperviousness (9 watersheds × 4 NRCS Curve Number (CN) values × 15 rainfall events). Then, the results of the 101 simulations with the critical flooded depth (0.25m-0.35m) were used to develop the equation that relates the value of RTFW to the rainfall event temporal variability (represented as coefficient of variation) and the watershed Curve Number. The results suggest that 1) the rainfall with greater temporal variability causes critical floods with less amount of total rainfall; and that 2) the greater imperviousness requires less rainfall to have critical floods. For validation, the proposed equation was applied for the flood warning system with two storm events occurred in 2010 and 2011 over 239 watersheds in Seoul. The results of the application showed high performance of the warning system in issuing the flood warning, with the hit, false and missed alarm rates at 68%, 32% and 7.4% respectively for the 2010 event and 49%, 51% and 10.7% for the event in 2011.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1913-1917
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• 2009

국제사회의 분위기와 더불어 국내에서도 에너지 자원의 지속적인 개발과 이용에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중 수자원의 지속적인 확보와 개발은 가장 현실적이고 우선적인 문제로 인식되고 있으며 수자원확보/환경/개발 및 이용 등의 여러 분야에서 그간의 정량적 성과가 하나 둘씩 도출되어 적용 단계에 이르기도 하였다. 하지만 지하수의 경우 기초자료의 미흡과 불확실성, 함양량 및 개발가능량에 대한 산정기법의 적용성 문제, 체계화된 개발 및 이용에 대한 인식이 부족한 실정이다. 특히, 도시지역의 경우는 인구의 증가로 인하여 지하수이용량이 급격하게 증가하고 잠재적 지하수오염 가능성이 높아져 지하수환경의 악화를 초래하고 이로 인하여 하천 환경에도 영향을 미칠 수 있기 때문에 지하수개발가능량의 평가 및 체계적인 이용과 관리가 반드시 필요하나 지하수함양에 결정적인 영향을 미치는 토지피복상태가 지속적으로 변화하여 지하수함양량에도 매년 변화가 있으며 이에 따라 개발가능량도 변하고 있어 지하수 개발과 관리 및 이용에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 본 논문에서는 부산광역시 수영구 일대를 대상으로 도시화 현상으로 변화하는 토지피복상태를 분석하고 그 결과를 반영하여 1961년부터 2007년까지의 지하수함양량 및 함양률을 산정하였다. 연구대상지역의 토지피복상태는 1975년 이전까지는 시가화지역이 18.6%, 농업지역이 30.0%, 산림이 48.8%, 초지가 0.1%, 나지가 2.0%, 수역이 0.5%를 차지하고 있었으나 1980년${\sim}$1985년에 농업지역이 18.3% 감소하고 시가화지역이 15.0% 증가하는 큰 변화가 나타났으며 1995년${\sim}$2000년에도 농업지역이 5.5% 감소하고 시가화지역이 5.4% 증가하는 변화를 나타냈다. 전 연도에 걸쳐 산림지역과 초지, 나지, 수역에서의 변화는 크지 않았다. 연구대상지역의 평균 강우량은 1509.3mm이고 지하수평균함양량은 216.0mm이며 지하수평균함양률은 14.3%로 나타났다. 연최대함양량은 강우량이 2138.1mm인 1970년에 408.9mm이며 연최대함양률은 강우량이 1492.6mm인 1984년에 19.8%이다. 연최소함양량은 강우량이 901.5mm인 1988년에 71.9mm이며 연최소함양률은 같은해에 8.0%로 나타났다. 또한 연도의 증가에 따라 강우량은 증가하였으나 지하수함양량은 감소하는 경향을 나타내었다.

• 한국환경과학회지
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• 제25권1호
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• pp.99-105
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• 2016

In this paper, a groundwater hydrological study of the Gyeongju well during the Silla period is conducted to investigate how sufficiently the Gyeongju well supplied water demand at the time. It is assumed that the current geology and soil condition in Gyeongju remain similar to the Silla period. Also, the land use and land coverage during the Silla period is estimated based on the current land condition in Gyeongju. Precipitation during the Silla period is analyzed using precipitation data from 1984 to 2014 provided by Gyeonju weather station. Precipitation analysis is applied based on 3 different scenarios; precipitation intensity during the Silla period was Case (1) the same as, Case (2) 30% more, and Case (3) 30% less than the precipitation intensity of the last decade (2005~2014). Furthermore, to observe the use of the well in Gyeongju during droughts, the following condition(Case (4)) is also considered; ten year drought during the Silla period was the same as the ten year drought from 1984 to 2014. Available amount of groundwater development is analyzed using NRCS-CN method. The results show that the potential amount of groundwater in Gyeongju during Silla era was for Case (1) $62,825,272m^3/year$, Case (2) $93,606,567m^3/year$, Case (3) $32,277,298m^3/year$, and Case (4)$32,870,896m^3/year$. Also, it has been shown that $45,260,000m^3$ of groundwater were required to supply to all households in Gyeongju during Silla era. Therefore, if the precipitation intensity during Silla era was similar with the last decade, the groundwater would provide enough supply to all households in Gyeongju. However, in the case that the precipitation intensity during Silla era was 30% less than the last decade or a ten year drought happened, it is predicted that the water use in Gyeongju would have been limited.

• 한국물환경학회지
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• 제34권4호
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• pp.382-390
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• 2018

In this study, the LIDMOD3 was developed to design and evaluate low impact development (LIDMOD). In the same fashion, the LIDMOD3 employs a curve number (NRCS-CN) method to estimate the surface runoff, infiltration and event mean concentration as applicable to pollutant loads which are based on a daily time step. In these terms, the LIDMOD3 can consider a hydrologic soil group for each land use type LID-BMP, and the applied removal efficiency of the surface runoff and pollutant loads by virtue of the stored capacity, which was calculated by analyzing the recorded water balance. As a result of Model development, the LIDMOD3 is based on an Excel spread sheet and consists of 8 sheets of information data, including: General information, Annual precipitation, Land use, Drainage area, LID-BMPs, Cals-cap, Parameters, and the Results. In addition, the LIDMOD3 can estimate the annual hydrology and annual pollutant loads including surface runoff and infiltration, the LID efficiency of the estimated surface runoff for a design rainfall event, and an analysis of the peak flow and time to peak using a unit hydrolograph for pre-development, post-development without LID, and as calculated with LID. As a result of the model application as applied to an apartment, the LIDMOD3 can estimate LID-BMPs considering a well spatical distributed hydroloic soil group as realized on land use and with the LID-BMPs. Essentially, the LIDMOD3 is a screen level and simple model which is easy to use because it is an Excel based model, as are most parameters in the database. This system can be expected to be widely used at the LID site to collect data within various programmable model parameters for the processing of a detail LID model simulation.

• Journal of Multimedia Information System
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• 제5권4호
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• pp.235-244
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• 2018

Potential maximum soil moisture retention (S) is a dominant parameter in the Soil Conservation Service (SCS; now called the USDA Natural Resources Conservation Service (NRCS)) runoff Curve Number (CN) method commonly used in hydrologic modeling for event-based flood forecasting (SCS, 1985). Physically, S represents the depth [L] soil could store water through infiltration. The depth of soil moisture retention will vary depending on infiltration from previous rainfall events; an adjustment is usually made using a factor for Antecedent Moisture Conditions (AMCs). Application of the method for continuous simulation of multiple storms has typically involved updating the AMC and S. However, these studies have focused on a time step where S is allowed to vary at daily or longer time scales. While useful for hydrologic events that span multiple days, this temporal resolution is too coarse for short-term applications such as flash flood events. In this study, an approach for deriving a time-variable potential maximum soil moisture retention curve (S-curve) at hourly time-scales is presented. The methodology is applied to the Napa River basin, California. Rainfall events from 2011 to 2012 are used for estimating the event-based S. As a result, we derive an S-curve which is classified into three sections depending on the recovery rate of S for soil moisture conditions ranging from 1) dry, 2) transitional from dry to wet, and 3) wet. The first section is described as gradually increasing recovering S (0.97 mm/hr or 23.28 mm/day), the second section is described as steeply recovering S (2.11 mm/hr or 50.64 mm/day) and the third section is described as gradually decreasing recovery (0.34 mm/hr or 8.16 mm/day). Using the S-curve, we can estimate the hourly change of soil moisture content according to the time duration after rainfall cessation, which is then used to estimate direct runoff for a continuous simulation for flood forecasting.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권11호
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• pp.1053-1067
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• 2013

본 논문에서 소개되는 분포형 생태수문모형은 현실적으로 확보 가능한 입력자료와 최소한의 매개변수를 이용하여 유역의 수문, 식생, 지표온도를 모의하는 모형이다. 개발된 모형은 내성천 유역에 대해 적용하여 모형의 활용가능성을 살펴보았다. 우선적으로 매개변수에 대해 민감도 분석을 실시하여 모의결과에 많은 영향을 주는 매개변수를 선별해보았으며 이후 최적화 기법을 통해 모형의 매개변수를 추정하여 내성천 유역의 최근 10년간(2001~2010)의 수문, 식생, 지표온도 그리고 추적(routing)을 통한 하천유량 및 하천수온을 모의하였다. 최적화 기법을 통해 추정자료를 이용하여 매개변수를 추정하였으며 일부 격자를 제외한 대다수의 격자에서 적절히 모의된 것을 확인하였다. 하천유량 및 하천수온의 경우 단위 유역 말단 두 지점에 대해 검증을 실시하였으며 하천유량 및 하천수온 적절히 모의된 것을 확인할 수 있었다. 실제 유역인 내성천 유역을 대상으로 분포형 생태수문모형이 최소한(현실적으로 확보 가능한)의 입력자료와 매개변수를 이용함에도 불구하고 유역 수문순환 및 식생을 적절히 설명하고 있음을 살펴볼 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.294-294
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• 2012

홍수위험도 추정에 있어서 불확실성은 수리, 수문, 구조, 환경 및 사회경제적인 불확실성과 관련 있으며, 수리 수문학적 불확실성은 주로 수리 수문학적 현상과 그 과정에 대한 불완전한 지식, 그리고 그 과정에 포함된 매개변수들에 대한 불완전한 지식과 관련이 있다. 이러한 여러 가지 불확실성은 홍수위험도 추정에 있어서의 불확실성에 중요한 요인으로 작용하므로 불확실성을 설명하기 위한 통계적 정보는 신뢰성 있는 홍수위험도 추정에 있어서 선행조건이라 할 수 있다. 이러한 불확실성 요인중 강우의 공간분포에 대한 신뢰성 있는 추정은 수자원 해석 및 설계에 있어서 필수적인 요소이다. 강우장의 공간변동성에 대한 고해상도 추정은 홍수, 특히 돌발홍수의 원인이 되는 국지성 호우의 확인 및 분석에 있어서 중요하다. 또한 강우의 공간 변동성에 대한 고려는 면적평균강우량 추정의 정확도를 향상시키는데 있어서 중요하며, 강우-유출모델의 모의결과에 대한 신뢰도를 향상시키는데 큰 영향을 미친다. 최근 공간자료에 대한 공간분포예측에 있어서 공간상관성을 고려할 수 있는 공간통계학적 기법의 적용이 증가하고 있으며, 이러한 공간통계학적 기법의 적용에 있어서 신뢰성 있는 모델 매개변수의 추정 및 불확실성 평가는 공간분포 예측결과에 대한 신뢰성을 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 외국의 경우 공간분포예측 및 모의, 매개변수의 불확실성 평가 등과 관련하여 활발한 연구가 이루어지고 있는 반면 국내 수자원 분야에서는 아직까지 활발한 연구가 이루어지고 있지 않은 실정이다. 국내의 수문설계실무에서와 같이 확률홍수량을 강우빈도분석과 강우-유출모델을 이용하여 추정할 경우 확률홍수량 추정에 있어서 확률강우량 및 공간분포에 대한 불확실성과 강우-유출모델에서의 불확실성이 확률홍수량 추정에서의 불확실성에 영향을 미치며, 이후 연피해기대치 추정과 같은 홍수위험도 추정의 불확실성에도 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 강우공간분포의 불확실성을 고려한 홍수량 추정을 위하여 공간추계모의 기법인 CEM을 적용하여 강우공간분포의 불확실성을 정량화하고 강우-유출모델의 입력 강우량에 대한 확률분포를 추정하였다. 강우-유출해석의 경우 유효우량 및 홍수수문곡선 산정을 위하여 국내 수자원 실무에서 가장 많이 적용되고 있는 NRCS CN 기법, Clark 및 Muskingum 모델을 적용하였다. 이로부터 강우공간분포의 불확실성 추정, 소유역별 입력 강우량에 대한 확률분포의 추정 및 재현기간별 확률홍수량의 불확실성 정량화 방안을 제시하였다. 이러한 결과들은 풍수해저감대책, 유역종합치수대책 등 각종 수자원 계획 및 설계실무에서 확률홍수량 및 홍수 또는 재해위험도 추정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 방법론적 대안으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 지질공학
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• 제29권2호
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• pp.99-112
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• 2019

강수가 불포화대를 통해 침투하는데 관여되는 요소는 지형, 지질, 토성, 강우강도, 기온, 식생 등의 영향을 복합적으로 받으므로 실제 발생하는 침투현상은 시 공간적으로 큰 차이를 보인다. 토양의 침투능력은 지하수의 함양량 및 지표수의 이동 유출을 파악하는데 중요한 인자이고, 특정 유역 또는 지역에 따른 토성과 지질의 유형 및 토지이용형태에 따라 침투능이 다르게 나타난다. 본 연구에서는 제주도 중산간 지역인 EL. 50~300 m 임야 및 농경지를 대상으로 강우가 토양을 통해 지하수로 함양되는 중산간 지역에서 토양침투시험을 실시하였으며, 분석결과를 이용하여 Jeong et al. (1995) 및 NAS (2007)가 제시한 4개의 토양군에 따른 투수성을 분석한 결과 NAS (2007) 분류법이 제주도 중산간 지역에서는 신뢰성이 높은 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제주도 중산간 전 지역에 대한 토양별 침투실험을 실시하여 기존의 분류 방법과 비교, 검토함으로서, 향후 제주도의 지표 함양량 평가, 수리특성 평가 시 참고 지침이 될 것으로 기대한다.