• 한국수자원학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.11-24
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• 2007

우리나라는 미계측 유역이 많아 유출현상을 분석하는데 어려움을 주고 있으며, 도시화로 인한 지형적 특성의 변화 또한 유출현상 분석을 복잡하게 하고 있다. 이에 본 연구는 최근 수공학 분야에서 보편화되고 있는 GIS(Geographic Information System)와 셀 유출량(cell funoff)을 도입시켜 유출현상을 신속하고 효과적으로 모의할 수 있는 방법을 연구하였다. 본 연구에서는 위천유역의 6개 수위관측지점의 자료를 적용하여 VMS를 통한 유역의 매개변수를 모의하고, 토지이용별 최소면적을 기준으로 격자를 구성하여 수치표고 모델을 구성하였다. 셀 유출량은 6개 수위관측소 지점의 관측자료로부터 획득한 연평균 유량 자료와 일 최대 유량자료의 평균을 적용한 면적 가중법(Area Weighted Method)에 의해 산정되었고, 흐름방향 분석과 함락공 제거를 통해 유역내 임의의 지점에 대한 유출율을 모의하였다. 실측되어진 유출율과 모의된 유출율의 비교 분석결과, 소유역으로 분할한 유량자료를 적용하여 모의한 유출율의 결과가 효과적임을 확인할 수 있었으며, 한 유역에 있어 향후 변화 가능한 지형정보를 예측하여 모의함으로써 이수와 치수 목적에 필요한 유출모의를 신속하고 효과적으로 이루어지게 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제34권6호
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• pp.503-512
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• 2020

Identifying the water circulation status is one of the indispensable processes for watershed management in an urban area. Recently, various water circulation models have been developed to simulate the water circulation, but it takes a lot of time and cost to make a water circulation model that could adapt the characteristics of the watershed. This paper aims to develop a water circulation state estimation model that could easily calculate the status of water circulation in an urban watershed by using multiple linear regression analysis. The study watershed is a watershed in Seoul that applied the impermeable area ratio in 1962 and 2000. And, It was divided into 73 watersheds in order to consider changes in water circulation status according to the urban characteristic factors. The input data of the SHER(Similar Hydrologic Element Response) model, a water circulation model, were used as data for the urban characteristic factors of each watershed. A total of seven factors were considered as urban characteristic factors. Those factors included annual precipitation, watershed area, average land-surface slope, impervious surface ratio, coefficient of saturated permeability, hydraulic gradient of groundwater surface, and length of contact line with downstream block. With significance probabilities (or p-values) of 0.05 and below, all five models showed significant results in estimating the water circulation status such as the surface runoff rate and the evapotranspiration rate. The model that was applied all seven urban characteristics factors, can calculate the most similar results such as the existing water circulation model. The water circulation estimation model developed in this study is not only useful to simply estimate the water circulation status of ungauged watersheds but can also provide data for parameter calibration and validation.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권10호
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• pp.681-690
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• 2017

본 연구에서는 우리나라 전역에 대하여 인공신경망 기법을 사용하여 일최심신적설을 추정하였다. 인공신경망 모형 구조를 시행 착오법을 이용하여 설계한 결과, 입력자료는 일 최저 기온, 일 평균 기온, 강수량으로 정하였고, 은닉층과 노드의 수는 각각 1층, 10개로 정하였다. 관측값을 인공신경망의 입력자료로 활용하는 경우, 교차검증 상관계수는 0.87로 Ordinary Kriging기법을 활용하여 일최신심적설을 공간보간한 경우의 교차검증상관계수인 0.40보다 크게 높았다. 미계측 지역의 일최심신적설을 추정하는 경우의 인공신경망 모형의 성능을 알아보기 위하여 인공신경망 모형의 입력자료들을 Ordinary Kriging으로 공간보간하여 일최심신적설을 추정하였다. 이 경우 교차검증 상관계수는 0.49였다. 또한 해발 고도 200 m 이상의 산지에서의 인공신경망의 성능은 나머지 지역인 평지에서의 성능보다 다소 떨어짐을 확인하였다. 본 연구의 이러한 결과는 우리나라 전역에 걸친 정확한 적설량의 즉각적인 산정에 인공신경망 모형이 효과적으로 활용될 수 있음을 의미한다.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권4호
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• pp.234-252
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• 2020

계측기기만을 이용한 현장 상황대응의 재래적 방식에서 벗어나 온라인 '첨단기술(Hi-Technology)'과 오프라인의 '직관적 경험(Hi-Experience)'을 융합한 하이브리드(Hybrid) 재해관리 기법의 유효성을 검증하였다. 이를 위해 대상 현장에 매설된 상시 계측기 GNSS(RTK) 5대를 지상기준점(Ground Control Point, GCP)으로 사용하였다. 또한, 인근 지점에 크기 불변 특징점(Scale Invariant Feature Transform, SIFT) 4곳을 추출하여 검사점(Control Point, CP)으로 활용하였다. 이를 통해 현장 실측치와 드론기반 3차원 측정 결과치와의 정확도를 각 좌표값의 차이의 평균제곱근오차(Root Mean Square Error)를 이용하여 분석하였다. 결과적으로 드론에 의해 획득된 3차원 수치 모델을 정밀하게 후처리 분석함으로써 피사체의 모든 지형지물이 변위추적의 객체로 활용할 수 있음을 확인할 수 있었다. 포인트 클라우드(Point cloud) 기반의 3-D 수치 영상은 현장 그대로의 모습을 초실감, 고정도 가시화 함으로서 직관적인 경험에 공감할 수 있는 친화적인 솔루션을 제공하며, 단순 신호처리 기반의 계측기기 하드웨어 중심의 재해관리를 탈피해 인명피해/예산 절감 등 비탈면 유지관리에 최적의 플랫폼을 제공할 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 특정 위치에 설치된 특정지점(Pin-point) 센서에 의존한 국지적인 정보의 한계를 뛰어넘어 기술생산 중심에서 재난관리의 중심으로 신속하게 전환될 수 있는 매개체가 될 것으로 기대한다.

• 한국습지학회지
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• 제21권spc호
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• pp.28-38
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• 2019

한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난 그리고 무분별한 산림벌목과 개발로 인해 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 또한 북한지역은 정치적·사회적인 영향으로 미계측 지역으로 분류되어 있어 수문분석에 필요한 충분한 수문자료를 구하기 어려운 지역이다. 또한 기후변화에 대한 관심이 높아 지면서 각종 수리시설물 및 재해대책에 기후변화를 고려한 연구가 한반도를 대상으로 활발히 진행되고 있지만 북한을 대상으로 수행된 연구사례는 극히 드물다. 따라서 본 연구에서는 관측 수문자료를 획득하기 어려운 북한지역을 대상으로 지역화 모형을 적용기 위해 획득하기 쉬운 유역특성변수를 선정하고 남한의 16개 댐 유역의 기상학적, 지형적 특성을 기반으로 매개 변수 추정식을 산정하였다. 그리고 오십천, 강릉남대천, 남강댐, 영강유역에 적용하여 산정된 매개변수 추정식의 적용성을 검토한 결과 북한지역에 매개변수 추정식의 적용성이 매우 높을 것으로 판단되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권10호
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• pp.801-810
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• 2005

자연 하천으로부터 홍수유출을 추정할 경우, 반드시 고려해야 할 중요한 인자들 중의 하나는 지체시간이다. 지체 시간은 집수형상디스크립터로 표현될 수 있는 유역의 형태적 특성의 영향아래 있음이 잘 알려져 있다. 본 논문에서는 Moussa(2003)에 의하여 제안된 등가타원의 기하학적 특성에 대한 개념을 유역 출구에 대한 지형학적 순간단위도 (GIUH)의 지체시간 산정에 적용한다. 강우-유출 관측 자료에 대한 지체시간은 Nash(1957)가 제안한 적률법을 이용하여 산정하고, GIUH 유도에는 지형학에 기초한 절차가 적용된다. 국내 3개 유역에 대한 적용사례를 통하여, 유역의 형태적 특성과 수문학적 응답사이의 관계를 고찰한다. 또한 상류지역으로부터 하류지역까지 등가타원 형상의 변화양상이 시험된다. 그 결과, 수문학적 응답특성과 디스크립터 사이에는 비교적 우수한 관계가 존재함이 확인되었고 타원의 형상은 하류방향을 따라 원의 형태로 접근해 감을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 미계측 유역으로 확대 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권9호
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• pp.695-706
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• 2004

본 연구는 실측자료가 확보된 중규모 하천유역에서 최대 첨두유량을 발생시키는 설계강우의 시간분포모형을 밝혀내고, 결정된 시간분포모형을 바탕으로 하여 유역특성과 임계지속기간의 관계를 규명하는 것이다. 50-5,000$\textrm{km}^2$의 44개 유역을 통하여 수문분석을 실시하였으며, SCS 유효우량 산정방법으로 결정된 유효우량을 사용하여 최대 첨두유량을 발생시키는 시간분포모형은 Huff의 4분위 시간분포모형으로 나타났다. 유역면적 50-600$\textrm{km}^2$인 유역에서는 24시간 강우지속기간의 첨두유량과 임계지속기간의 첨두유량은 유사한 값을 보이며, 유역면적 600-5,000$\textrm{km}^2$인 유역에서는 48시간 강우지속기간의 첨두유량과 임계지속기간의 첨두유량이 유사한 값을 보였다. AMC III 조건의 유효우량에 대하여 높은 상관성을 지니는 유역면적과 임계지속기간의 관계식을 유도하였으며, 유역면적 50-5,000$\textrm{km}^2$이 중규모 하천유역에서 임계지속기간을 결정하는데 유용한 식으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 단위도 특성치를 이용한 무차원 회귀식을 유도하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1B호
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• pp.47-55
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• 2011

본 연구에서는 유역의 동수역학적 특성을 고려할 수 있는 합성단위도 방법을 제시하였다. 제시된 방법은 폭함수 GIUH 이론을 기반으로 하였으며 적용절차는 다음과 같다. 1) GIS에 의해 유역 각 격자 중심에서 유역출구점까지의 유하거리 분포도(폭함수) 산정, 2) 유역의 동수역학적 매개변수에 의한 유하시간 유하시간 분포도(재조정된 폭함수) 작성, 3) 재조정된 폭함수로 부터 순간단위도 및 지속시간 단위도 유도, 4) 기존 합성단위도와의 비교, 대상유역은 보청천 유역의 이평 및 탄부 유역을 선정하였다. 두 유역은 유사한 유역규모(유역면적)를 가지나, 배수구조(배수밀도 등)는 상이한 형태를 나타낸다. 따라서 두 유역은 동수역학적 특성에 따라 상이한 수문학적 응답함수를 나타낼 것으로 예상된다. 단위도 유도결과 기존 합성 단위도법은 두 유역에서 비슷한 형태의 형상을 나타낸 반면 제시된 방법은 상이한 형상의 수문학적 응답을 보였다. 실제사상의 적용결과 제시된 기법의 첨두유량은 기존 합성단위도법과 유사한 모의 양상을 나타냈으나, 첨두시간은 본 연구방법이 우수하게 모의되었다. 따라서 본 연구에서 제시된 방법과 합리적인 유속산정 방법이 결합된다면 미계측 유역의 단위도 합성에 유용한 도구가 될 것으로 기대된다.

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

SWAT is semi-distributed and continuous-time distributed simulation watershed model, which can simulate point and nonpoint source pollutants as well as hydrology and water quality. It was developed to predict the effects of alternative management decisions on water, sediment, and chemical yields with reasonable accuracy. It is able to predict and manage hydrology, sediments, nutrients, and pesticides with Best Management Practices (BMPs) in a watershed. SWAT model also has potential for use in ungauged basins to predict streamflow and baseflow from saturated source area in watersheds. According to various cultivation practices and climate change, SWAT model is available to analyze relative change in hydrology and water quality. In order to establish optimum management of water quality, both monitering and modeling have been conducted actively using SWAT model. As SWAT model is computer program to simulate a lot of natural phenomena, it has limitation to predict and reflect them with on hundred percent accuracy. Thus, it is possible to analyze the effect of BMPs in the watershed where users want to simulate hydrology and water quality only if model accuracy and applicability are assessed first of all and the result of it is well for the study watershed. For assessment of SWAT applicability, most researchers have used $R^2$ and Nash and Sutcliffe Efficiency (NSE). $R^2$ and NSE are likely to show different results according to a warm up period and sometimes its results are very different. There have been hardly any studies of whether warm up period can affect simulation results in SWAT model. In this study, how warm up period has a effect on SWAT results was analyzed and a appropriate warm up period was suggested. Lots of SWAT results were compared after using measured data of Soyanggang-dam watershed and applying various warm up period (0 ~ 10 year(s)). As a result of this study, when there was no warm up period, $R^2$ and NSE were 0.645, 0.602 respectively, when warm up period was 2 years, $R^2$ and NSE were 0.648, 0.632, and when warm up period was 4 years, $R^2$ and NSE were 0.663, 0.652 separately. Through this study, sensitive analysis of warm up period in SWAT model was conducted, and this study could give a guideline able to simulate hydrology and water quality for more accuracy than before as users change a lot of warm up periods as well as any simulation parameters.

• 한국습지학회지
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• 제22권2호
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• pp.106-112
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• 2020

습지는 수문, 환경, 생태학적으로 중요한 기능 및 역할을 하며, 특히 습지 내의 수위는 습지의 기능과 환경 등 다양한 분석을 위해 필수적인 자료이다. 그러나 습지는 수위자료를 측정하지 않는 미계측 지역이 많기 때문에, 수위 예측에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 습지의 수위를 예측하기 위해 다중회귀분석, 주성분회귀분석, 인공신경망, DNN을 활용하여 수위 예측모형을 개발하였다. 대상지역으로 경상남도 양산시에 위치한 금정산 산지습지를 선정하였고, 2017년 4월부터 2018년 7월까지의 수위 측정자료를 종속변수로 사용하였다. 수문자료와 기상자료를 독립변수로 사용하였다. 예측력 평가결과 최종 모형으로 선정된 DNN을 활용한 수위 예측모형의 예측력 평가결과 RMSE는 6.359, NRMSE는 18.91%로 비교적 산지습지의 수위를 잘 예측하는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 활용한다면 기존의 미비하였던 미계측 지점의 수위를 활용한 습지유지 및 관리 기법 개발에 기초자료로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.