• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.133-133
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• 2020

갈수량이란 1년 중 355일은 유지되는 유량을 말하며 물 공급 계획 및 관리, 저수지 설계, 관개용수의 수량과 수질 관리, 생태계 보존 등에 있어서 갈수량의 크기와 빈도를 파악하는 것은 매우 중요한 과정이다. 갈수량 산정을 위해서는 오랜 기간의 관측 일유량 자료가 필요하지만 우리나라의 경우 관측 유량 자료의 결측자료가 많아 갈수량 산정에 필요한 장기간의 자료가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 전국 40개 중권역 유역을 대상으로 갈수 빈도별 갈수량 산정 회귀식 개발을 수행하였다. 갈수량 산정에 적용할 수 있는 18개의 유역인자와 4개의 수문 인자를 상관분석을 통해 다중공선성을 고려하였으며 상관분석 결과를 토대로 미계측 유역에 적용 가능한 인자를 선정하였다. 갈수 빈도 분석과 단계적 회귀분석을 통하여 미계측 유역에 적용할 수 있는 갈수 빈도별 갈수량 산정 회귀식을 개발하였다. 또한 계측 유역을 미계측 유역으로 가정하여 개발된 갈수량 산정 회귀식을 이용하여 갈수량을 산정하고 분석 결과와 실제 갈수량을 비교하여 개발된 회귀식의 적정성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.53-53
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• 2019

최근 지구온난화로 인한 기상 이변의 이유로 우리나라뿐만 아니라 세계 여러 국가에서 홍수 및 가뭄이 빈번하게 발생하고 있다. 특히 우리나라에서는 게릴라성 호우가 빈번히 발생하여 저지대 및 많은 지역에서 홍수가 발생하고 있으며, 연평균 총 강우량은 매년 비슷하나 게릴라성 호우와 같은 폭우의 빈도가 증가되고 있어 상대적으로 과거에 비해 가뭄의 발생기간도 길어지는 실정이다. 다시 말하면 게릴라성 호우와 같은 폭우는 잦아졌지만 강수량 자체는 감소하는 추세이다. 이는 홍수와 가뭄의 위험이 더 커졌다는 것을 의미한다. 이에 우리지역의 전체 물 이용 및 관리의 효율화가 필수적이며, 물 이용량의 약 50%를 차지하는 농업용수의 효율적 이용 및 관리가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 관개기에 필요한 물이 얼마나 사용이 되는지에 대한 작물의 생육시기별 필요수량을 산정하고, 산정된 필요수량의 갈수빈도분석을 실시하고자 한다. 갈수빈도분석을 통해 재현기간에 따른 작물의 순별 필요수량 따라 저류조에 유입되는 빗물의 양으로 얼마만큼 해결이 되는지 확인하여 빗물의 사용량을 산정하여 저류조의 적정 용량을 검토하고자 한다. 작물계수를 이용하여 작물별 필요수량은 HOMWRS　프로그램을 이용하여 산정하며, 작물별 생육시기에 따른 필요수량에 대한 갈수빈도분석은 수문 통계 분석과 적합도 검정을 통하여 GUM, PT3, GEV, GLO, GPA 및 GNO분포를 대상으로 적정 분포를 선정한다. 선정된 분포형을 통해 재배작물별 생육시기에 따른 필요수량 계열의 설계 필요수량을 산정한다. 이에 따른 필요수량과 갈수빈도분석 결과를 통해 재배작물의 순별 수요량을 추정한다. 재배작물의 순별 물 수요와 잠재적인 저류조의 높이를 통해 빗물을 얼마만큼 재이용할 수 있는지에 대한 수용 비율(sufficiency ratio)을 산정하고. 순별 수요량에 따른 밭 작물의 적정 빗물 저류조 용량을 결정하는 방법을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.102-102
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• 2015

최근 중소규모 하천은 하천수 및 하천변 지하수 이용의 증가와 토지이용변화 등 유역 내 수문인자의 특성 변화로 인해 하천의 건천화가 점증하고 있어 하천 환경이 악화되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 격자기반의 분포형 장기수문 모델(PGA-CC)을 이용하여 과거 수십년동안 토지이용변화에 따른 하천 건천화 영향을 평가하였다. 실제 건천화가 진행되고 있는 삽교천 상류유역($358.8km^2$)을 선정하였고 토지이용변화분석을 위해 과거 1975년 토지이용도(Past), 현재 2008년 토지이용도(Present)를 구축하였다. 각각의 토지이용 항목 중 변화율이 가장 높은 도시비율은 과거 토지이용도에서는 2.6 %였으며 현재 토지이용도에서는 11.3 %로 8.7 %가 증가하였다. 모델 검보정은 최근 7년(2005-2011)동안 최종유역출구지점에서 유출 검보정을 실시하였다. 그 결과 NSE (Nash-Sutcliffe model efficiency)은 평균 0.71로 유출량의 모의값과 실측값이 유효한 것으로 나타났다. 건천화를 평가하기 위해 시험유역에서의 5 WPs (Watching Points)를 선정하여 과거 및 현재 토지이용조건을 모의하고 유황분석을 통한 갈수 변화량 분석을 실시하였다. 건천화 빈도분석을 위해 GEV (Generalized Extreme Value) 갈수빈도분석을 실시하여 과거 토지이용 모의결과 산정된 평균 갈수량($m^3/s$) 이하로 낮아지는 유출량 일수를 계산하였다. 최종유역출구에서 과거 및 현재 토지이용도에서 모의된 평균갈수량은 각각 $3.27m^3/s$ 및 $3.11m^3/s$로 나타났다. GEV 갈수빈도분석결과 과거 토지이용조건에서의 평균갈수량은 $3.20m^3/s$(재현기간 2.33년)으로 나타났다. 도시증가에 따른 인구증가는 지하수 사용량에 증가를 가져온다. 이는, 건천화에 영향을 미치며 본 연구에서는 지하수이용량 자료(1998-2011)를 이용하여 도시면적과 지하수이용량의 선형회귀분석을 실시하여 과거 22년 지하수 사용량을 예측하였다. 그 결과 지하수사용량 증가는 토지이용변화와 복합적으로 상류유역에 하천의 변화를 가속시키는 것으로 나타냈다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1287-1291
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• 2009

최근 극심한 가뭄은 전년도 홍수기 이후 강수량이 예년 평균 강수량대비 약 60%정도이고 댐유입량은 예년 평균 유입량대비 약 30%로써 매우 극심한 가뭄을 겪고 있다. 따라서 강원도 태백지역을 비롯하여 전라 및 경상남도지역에 제한급수 등이 이루어지고 있는 실정이다. 또한 기상청 전망에서도 금년 홍수기전까지 가뭄이 지속될 것이라는 보도가 나오고 있어 향후에도 매우 어려운 상황이 지속될 것으로 예상된다. 따라서 이러한 악조건하에서 우리가 대체할 수 있는 방법중의 하나로서는 가용한 수자원량과 향후 예상되는 유입량에 대한 정량적 판단을 통해 수자원의 효율적인 관리일 것이다. 이에 본 연구에서는 이수기 저수지의 효율적 운영을 위해서 기존에 이용되고 있는 저수지에서의 빈도유입량 산정방법을 개선하여 보다 적정한 운영이 이루어질 수 있도록 하고자 한다. 현재 수자원공사에서는 이수기 유입량 빈도분석을 위해 연속된 수문량이 가지고 있는 주기특성을 반영한 수문량 누가방식(누가차분법)을 채택하여 실무에서 이용하고 있다. 그러나 해당방법은 누가기간에서 산정된 빈도값의 차분량 계산시 부분적으로 음(-)의 값이 산출되고 갈수빈도가 증가함에도 수문량이 증가하는 이상 현상이 발생할 뿐만아니라 빈도분석 초기에는 극한 가뭄이 오고 분석기 말에는 평년수준의 유입량이 유입되는 것으로 분석되어 효율적인 저수지 운영이 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상기 문제들을 해결할 수 있는 새로운 갈수빈도유입량의 분해방법을 제시하고 이에 대한 검증을 위해 금번 가뭄 패턴과 비교 분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.415-415
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• 2018

갈수관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 하천유량을 예측할 수 있는 방안을 마련하는 것이 중요하다. 하천유량 예측을 위해서는 강수량에 대한 예측 값을 활용하는 방안이 가장 적합하다고 할 수 있으나 강수량 예측에 대한 불확실성은 하천유량 예측의 정확도 확보에 있어 한계로 작용하고 있다. 강수량 예측에 대한 불확실성 극복을 위해서는 다양한 강수 시나리오를 설정하여 활용하는 방안을 검토할 수 있으며, 유량 예측을 하고자 하는 유역에 대해 과거 발생했던 강수량이 반복된다는 가정 하에 유량 예측을 제한적으로 수행하고 있는 상황이다. 이와 함께 강수 시나리오의 다양성 확보 차원에서 하천유량을 예측하고자 하는 유역에 대해 가뭄빈도 강수량을 사전에 산정한 후 유량 예측 과정에 활용하는 방안도 고려해볼 수 있는 방안이다. 이에 본 연구에서는 2016년 수립된 수자원장기종합계획(국토교통부, 2016)에서 제시된 중 권역별 일 강수량 자료를 이용하여 중권역별로 월 강수량을 산정한 후 월별 가뭄빈도분석을 수행하였다. 1966~2015년까지의 기간에 대한 월 강수량 자료를 이용하여 월별로 가뭄빈도분석을 수행하였으며, 빈도분석 방법으로는 확률가중모멘트법을 이용하여 적정 분포형 결정 및 갈수빈도별 강수량을 산정하여 제시하였다. 이때 빈도 강수량의 재현기간은 총 7가지 빈도(2년, 5년, 10년, 20년, 50년, 80년, 100년)를 고려하였다. 산정된 빈도 강수량을 이용하여 월 유출모형에 적용함으로써 월 유출 전망 자료 생산이 가능하며, 금강수계의 용담댐유역에 시범 적용하여 그 결과를 검토하였다. 검토 결과, 중권역별로 산정된 월별 가뭄빈도 강수량을 활용한 하천유량 예측 방법은 갈수예보에 있어 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.356-356
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• 2017

최근 국토교통부 홍수통제소에서는 가뭄대응을 위해 1, 3개월 갈수예보를 시범적으로 운영하고 있다. 국가재난 위기경보단계(관심, 주의, 경계, 심각)에 따라 분류된 기준유량과 예측유량의 비교를 통해 갈수상황을 판단하며, 그 중 기준유량은 일본의 정상유량 산정 기법에 의해 계산된다. 그러나 우기 건기에 따라 상이한 유입량 및 물 사용량이 정상유량 산정에 고려되지 않았고, 각 위기단계별 물 부족상황이 재현되지 못하였다. 또한, 하천유량 부족은 가뭄과 관계가 밀접함에도 불구하고, 가뭄상황과의 연계분석이 이뤄지지 않았다. 본 연구에서는 갈수빈도와 정상유량산정 모델을 이용하여 기준유량을 재설정하고 가뭄상황을 분석하였다. 대상유역은 영산강유역으로 선정하였고, 보고된 하천수사용허가량, 댐 용수 공급량 및 10년 이상 장기간 관측된 관측소별 일 유량자료를 활용하였다. 일 관측유량을 7일 이동평균으로 변환한 후, 유황분석을 통해 $Q_{90}$을 산정하였으며, 빈도별 $Q_{90}$을 계산하였다. 정상유량 산정 모델에서 입력 자료(자연유량, 댐 공급량 및 하천수 허가량)에 가중치를 두어 양을 조절하고 각 빈도에 맞는 관개기 및 비관개기 기준유량을 산정 하였다. 가뭄지수로는 국내 활용성이 높은 Standardized Precipitaion Index (SPI) 및 Standardized Runoff Index (SRI)를 선정하였고, 이를 지속기간 1, 3, 6, 12개월에 따라 일별로 계산하였다. 7일 평균 관측유량이 기준유량 이하일 때, 이시점을 전 후로 가뭄지수의 시공간적 특성과 가뭄의 지속기간 및 심도를 분석하여 가뭄상황을 제시하였다. 본 연구의 결과는 갈수예보 시 하천유량 부족에 따른 물수지 및 가뭄상황에 대한 직관적인 판단과 갈수기 효율적인 하천수 조정 협의에 기여할 것으로 본다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.829-833
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• 2006

갈수량(low flow)은 과거 자연상태 하천에서 갈수기에 흘렀던 유량으로서 자연과 사람이 공유할 수 있는 최소한의 유량이며, 이수측면에서 하천수의 공급능력을 평가하여 취수량을 설정하는 기준 유량이다. 일본과 국내에서는 지금까지 일유량의 유황곡선(flow duration curve)을 분석하여 평균갈수량, 기준갈수량 등을 결정하고 이를 갈수량의 지표로 이용하여 왔다. 그러나 미국과 영국 등에서는 7일 동안의 유량을 통계분석하여 만든 10년빈도 7일 최저유량$(7Q_{10})$을 갈수량 지표로 사용하고 있다. 본 연구에서는 위의 두 지표를 실험을 통해 비교하여 서로의 장단점을 우선 고찰하여 보았다. 갈수량 산정을 위해서는 과거의 관측 유량자료가 필요하나 국내에는 수위 관측시설이 한정되어 있을 뿐 아니라 홍수기에 비해 갈수기 자료가 턱없이 부족하여 갈수량 산정에 많은 어려움을 겪고 있다. 국내에서는 대부분 유역면적을 이용한 비유량법으로 계측유역으로부 터 미계측유역의 갈수량을 산정하고 있다. 본 연구에서는 미계측유역(ungauged basin)의 갈수량을 산정하기 위한 방법으로 지역회귀기법(regional regression method)을 국내에 적용하여 보았다. 이를 위해 9개 수위관측소 유역과 7개 댐 유역의 과거 유량자료를 이용하였으며, 교차검증(cross validation)을 통해 갈수량 산정결과의 정확도 검증을 실시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1356-1360
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• 2009

본 연구에서는 인간의 물이용으로 인한 유량의 변동을 금강유역을 대상으로 시설물 현황, 유황분석, 홍수량의 변화 및 갈수량의 변화 특성을 통해 분석하였다. 분석결과 유황은 물이용을 위한 시설물 등으로 인해 고유량은 과거에 비해 감소하였으며, 물이용의 안정성 확보에 영향을 주는 저유량은 증가하는 것으로 분석되었다. 갈수량의 빈도해석 결과 평균갈수량(재현기간 2.33년)은 2배가량 증가하였으며, 기준갈수량(재현기간 10년)은 약 7배가량 증가한 것으로 분석되었다. 다만, 홍수량 빈도해석의 결과는 재현기간에 따라 다른 경향을 보여주고 있다. 이들 변화는 물이용을 위한 유황 변동에는 긍정적인 영향을 주고 있으나, 생태계의 다양성과 지속성 측면에서는 부정적 영향을 끼칠것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.4
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• pp.1125-1138
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• 2014

In this study, we applied an advanced non-parametric low-flow frequency analysis using boundary kernel by Representative Concentration Pathways (RCPs) climate change scenarios through Arc-SWAT long-term runoff model simulation at the Gwangdong storage reservoir located in Taeback, Gangwondo. The results show that drought frequency under RCPs was expected to increase due to reduced runoff during the near future, and the variation of low-flow time series was appeared greatly under RCP8.5 scenario, respectively. The result from drought frequency of Median flow in the near future (2030s) compared historic period, the case of 30-year low-flow frequency was increased (the RCP4.5 shows +22.4% and the RCP8.5 shows +40.4%), but in the distant future (2080s) expected increase of drought frequency due to the reduction of low-flow (under RCP4.5: -4.7% and RCP8.5: -52.9%), respectively. In case of Quantile 25% flow time series data also expected that the severe drought frequency will be increased in the distant future by reducing low-flow (the RCP4.5 shows -20.8% to -60.0% and the RCP8.5 shows -30.4% to -96.0%). This non-parametric low-flow frequency analysis results according to the RCPs scenarios have expected to consider to take advantage of as a basis data for water resources management and countermeasures of climate change in the mid-watershed over the Korean Peninsula.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.178-178
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• 2021

최근 들어 기후변화로 인한 극심한 가뭄 피해가 한반도에 발생하고 있다. 가뭄 상황에 대비하여 댐을 안정적으로 운영하기 위해서는 갈수빈도 유입량에 대한 분석이 필수적이다. 갈수빈도해석의 경우, 홍수빈도해석과 유사하게 확률밀도함수의 극값에 대한 확률값을 산정하며, 확률 분포형의 역함수에 비초과확률을 대입하여 산정한다. 그러나 홍수와 달리 가뭄은 지속기간이 긴 특성 탓에 자기상관을 고려해야하며, 댐 및 저수지 등 대규모 시설물의 경우 일반적인 하천과 달리 저류효과로 인해 누적 유량에 대한 고려가 필요하다. 이에 K-water는 자체 제작한 누가차분법 및 Disaggregation 두 가지 방법을 채택하여 실무에서 사용해왔다. 그러나 누가차분법을 사용할 경우, 빈도유입량이 지나치게 크게 산정되는 문제가 있으며, Disaggregation 방법을 사용하는 경우, 특정 빈도 이상의 극한가뭄에서 유입량의 차이가 유의미하지 않아 산정된 빈도유입량과 최근 발생한 극심한 가뭄의 실측유입량간 큰 차이가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 자기상관을 고려한 선형회귀모형에 근거하여 빈도유입량을 배분하는 방법을 제안한다. 또한, 앞서 서술한 네 가지 빈도유입량 방법(월빈도분석, 누가차분법, K-water Disaggregation, 자기상관 선형회귀모형)에 대한 수식적 비교를 수행하며, 국내 댐 유역에 적용 및 평가를 통해 자료 특성에 따른 적절한 빈도유입량 산정방식에 대한 기준을 제안한다. 본 연구를 통해 가뭄특성을 고려한 합리적인 댐 유입량을 산정함으로써 보다 유연한 수자원시설물의 가뭄대응이 이루어질 것으로 기대된다.