• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.24 no.12
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• pp.31-38
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• 2023

In this study, runoff characteristics analysis was conducted as a basic research to establish a forecasting and warning system for flood risk areas in small mountainous basins in South Korea. The Danyang 1 Bridge basin located in Danyang-gun, Chungcheongbuk-do was selected as the study basin, and the watershed characteristic factors were calculated using Q-GIS based on the digital elevation model (DEM) of the basin. In addition, nine heavy rainfall events were selected from 2020 to 2023 using hydrometeorological data provided by the National Water Resources Management Comprehensive Information System. HEC-HMS rainfall-runoff model was used to analyze the runoff characteristics of small mountainous basins, and rainfall-runoff model simulation was performed by reflecting 9 heavy rainfall events and calculated basin characteristic factors. Based on the rainfall-runoff model, parameter optimization was performed for six heavy rain events with large error rates among the simulated events, and the appropriate parameter range for the Danyang 1 Bridge basin, a small mountainous basin, was calculated to be 0.8 to 3.4. The results of this study will be utilized as foundational data for establishing flood forecasting and warning systems in small mountainous basin, and further research will be conducted to derive the range of parameters according to basin characteristics.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.3
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• pp.263-274
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• 2012

Recently, due to various climate variabilities, extreme rainfall events have been occurring all over the world. Extreme rainfall events in Korea mainly result from the summer typhoon storms and the localized convective storms. In order to estimate appropriate quantiles for extreme rainfall, this study considered the probability behavior of daily rainfall from the typhoons and the convective storms which compose the annual maximum rainfalls (AMRs). The conventional rainfall frequency analysis estimates rainfall quantiles based on the assumption that the AMRs are extracted from an identified single population, whereas this study employed a mixed distribution function to incorporate the different statistical characteristics of two types of rainfalls into the hydrologic frequency analysis. Selecting 15 rainfall gauge stations where contain comparatively large number of measurements of daily rainfall, for various return periods, quantiles of daily rainfalls were estimated and analyzed in this study. The results indicate that the mixed Gumbel distribution locally results in significant gains and losses in quantiles. This would provide useful information in designing flood protection systems.

• Journal of Wetlands Research
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• v.15 no.4
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• pp.535-541
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• 2013

The urbanization affects significantly on a natural water circulation system by increasing the imperviousness rate. It is also negatively affecting on urban temperature, environmental pollution, water quality, and aqua-ecosystems. The Korea MOE (Ministry of Environment) adapted a new environmental policy in order to reduce the impact of urbanization, which is the Green Stormwater Infrastructure (GSI) program. The GSI can be achieved by protecting conservable green spaces, enlarging more green spaces, and constructing more permeable pavements. The GSI is including many different techniques such as bioretention, rain garden, infiltration trench and so on. Also It is the infrastructures using natural mechanisms of soils, microorganisms, plants and animals on a water circulation system and pollutant reduction. In this research, a multi functional GSI technology with infiltration-filtration mechanisms has been developed and performed lab-scale tests to evaluate the performances about infiltration rate restoration and pollutant reduction. The most of pollutants including metals, organics and particulates were reduced about 50~90% due to water infiltration and storage functions. The clogging was found when the TSS loading rate was reached on $8.3{\sim}9.0kg/m^2$, which value is higher than the values in literatures. It means the new technology can show high performances with low maintenances.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.437-441
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• 2017

우리나라는 전 국토의 70%가 산지이고 하천경사가 다른 나라에 비해 상대적으로 급하여 홍수 관리에 매우 불리한 조건을 가지고 있으며, 특히 홍수기간의 집중호우 및 돌발홍수는 인명과 재산의 막대한 피해를 입히고 있다. 최근은 기후변화로 인하여 극심한 홍수, 가뭄 등 재해의 발생빈도가 증가하는 추세로 기후변화의 영향을 최소화할 수 있는 수재해 방재관리가 필요한 상황이다. 중 대하천의 경우에는 비교적 수재해 방재관리가 잘 이루어지고 있으나, 소하천(일부 중하천 포함)의 경우에는 취약한 구조를 보이고 있다. 특히 홍수기간(7월~9월)의 인명과 재산의 피해는 주로 소하천 위주로 발생하고 있으며, 사전 사후의 체계적인 대응이 이루어지지 못하고 있다. 수재해 방재관리를 위해서는 일차적으로 수문자료의 획득에 있으며, 그 이후 해당유역에 적합한 수재해 대응을 위한 체계적인 방법론과 방재시스템 개발 운영이 수반되어야 안전한 방재관리를 할 수 있다. 따라서 수재해 방재관리 체계를 구축하기 위해서는 중 소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중 소규모 유역 단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 차탄천 유역(유역면적 $190.64km^2$, 유로경사 0.96%, 경기도 연천군 소재)의 신뢰성 높은 2016년 관측자료를 이용하여 강우특성, 유출특성, 증발산량 등 수문특성을 분석하였으며, 과거 관측결과와 비교하였다. 강우특성 분석으로는 호우사상 분리, 주요 호우사상 분석, 지속기간별 최대강우량, 시간분포 등이 있다. 2016년은 2015년보다 최대 강우지속기간은 적게, 평균 강우지속기간은 크게, 최대 강우강도와 평균 강우강도는 모두 적게 나타나는 호우의 특징을 보이나, 설마천 유역과 같이 50mm 이상의 호우사상수의 증가에 기인하여 연 총강우량 증가로 유출률이 증가하는 유출특성을 보인다. 2016년의 하천유출률은 강우량 대비 39.6%(장진교, 유역출구)와 58.9%(보막교, 중간 소유역)로 과거 2012년~2015년의 평균 유출률 48.9%와는 다소 차이를 보인다. 2015년의 장진교 38.2%는 차이를 보이지 않으나, 보막교의 38.3%는 많은 차이를 보인다. 강우-유출특성 분석결과 강우량의 증가에 기인하여 2016년의 연간 하천유출량은 2015년보다 크게 증가 하였다. 그리고 2016년의 증발산량은 강우량 대비 장진교 50.1%, 보막교 35.4%로 2015년의 장진교 49.9%와 비슷한 값을 보이나, 2015년의 보막교는 54.9%로 약 19.5% 정도의 적은값을 보인다. 온도, 습도, 풍속, 일조시간에 영향을 받는 증발산량은 2015년보다 일평균 습도는 변화가 거의 없었으나, 일평균 풍속의 증가, 일평균 기온과 일조시간의 감소에 기인하여 적은 증발산량을 보이는 것으로 분석되었다. 이와 같이 산정된 수문자료는 수재해 방재를 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용되므로 지속적인 시험유역의 운영은 매우 필요하다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.54 no.1
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• pp.49-60
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• 2021

We examined the flow characteristics by direct runoff and base flow in a headwater stream during observed 59 rainfall events of flood season (June~September) from 2017 to 2020 yrs. Total precipitation ranged from 5.0 to 400.8 mm, total runoff ranged from 0.1 to 176.5 mm, and runoff ratio ranged from 0.1 to 242.9% during the rainfall events. From hydrograph separation, flow duration in base flow (139.3 days) was tended to be longer than direct runoff (78.3 days), while the contribution of direct runoff in total runoff (54.2%) was greater than base flow (45.8%). The total amount and peak flow of direct runoff and base flow had the highest correlation (p<0.05) with total precipitation and duration of rain among rainfall and soil moisture conditions. Dominant rainfall events for the total amount and peak flow of base flow were generated under 5.0~200.4 and 10.5~110.5 mm in total precipitation. However, when direct runoff occurred as dominant rainfall events, total amount and peak flow were increased by 267.4~400.8 and 169.0~400.8 mm in total precipitation. Therefore, the unique aspects of our study design permitted us to draw inferences about flow characteristic analysis with the contribution of base flow and/or direct runoff in the total runoff in a headwater stream. Furthermore, it will be useful for the long-term strategy of effective water management for integrated surface-groundwater in the forested headwater stream.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.134-134
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• 2017

전 세계적으로 지구온난화로 인한 기후변화에 의해 다우지역의 집중호우 빈도 및 강도가 증가하여 치수 구조물의 설계 홍수 빈도를 초과하는 홍수 피해가 발생하고 있다. 이러한 피해를 경감하기 위한 홍수 예 경보의 선행시간 확보에는 정확한 강우 및 홍수예측이 필수적이다. 하지만 기존의 홍수예측 시스템은 관측 강우를 수문모형의 입력 자료로 사용하여 홍수 유출량을 계산하게 되는데, 태풍 및 국지성 집중호우 등과 같은 기상조건에서는 관측강우를 이용하여 홍수 예 경보 시스템을 운영할 경우 선행시간 확보의 어려움으로 인해 방재 효율성이 감소하게 된다. 이에 예측유량의 선행시간을 확보하기 위해서 정확한 강우예측이 선행되어야하며, 이를 위해서는 기상과 수자원 분야의 연계를 통한 홍수 예 경보 시스템 구축이 하나의 대안으로 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 최근 기후 변화로 인한 국내의 홍수기 강우의 시 공간적 집중 현상으로 인한 호우 피해와 관련하여 신속하고 정확도 높은 홍수 예보의 중요성을 인지하고, 이에 대해 단기간 수치기상예보 자료를 활용하여 국내에 그 적용성을 평가하였다. 수치예보자료는 일본 기상청의 수치기상예보 모델인 중규모 모델(Meso-Scale Model, MSM)을 이용하였으며, 수문 모형은 강우-유출-범람모델(Rainfall-Runoff-Inundation, RRI)을 사용하였다. 대전광역시의 도심지를 통과하는 갑천유역을 대상 유역으로 하였으며, 홍수경보가 발생했던 강우 사상에 대해 강우 및 홍수 예측 정확도를 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.276-276
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• 2023

미국의 열대저기압(tropical cyclone)은 강풍, 폭우, 해일 등의 위험을 동반하는 기후와 관련된 자연재해다. 여러 연구에 따르면 열대저기압이 동반하는 강우는 해안과 내륙지역에서의 홍수로 이어지며 인명피해 및 경제적 손실의 주원인인 것으로 조사되었다. 최근 열대저기압이 동반하는 강우와 해안지역에서 열대저기압의 이동 특성과 관련하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 또한, 열대폭풍(tropical storm)은 열대저기압에 비해 바람세기의 등급은 낮지만 비교적 많은 양의 강우를 동반하는 경우가 많았다. 따라서, 본 연구에서는 미국 남동부에서 1979년부터 2021년 사이에 발생한 열대폭풍이 동반한 극한강우와 열대폭풍의 이동 특성을 관련지어 분석하였다. 열대폭풍 보다 높은 등급의 사상에 대한 이동 경로, 거리, 속도 등의 자료를 얻기 위해 HURDAT2를 이용하고, 열대폭풍의 이동과 중심반경에 따른 강우자료를 얻기 위해 NLDAS-2와 시공간분석을 수행하였다. 분석결과, 2000년도를 기준으로 과거기간(1979-2000년)과 현재기간(2000-2021년)에 대하여 열대폭풍의 해안과 내륙지역 이동에 따른 극한강우의 경향성과 변동추세 및 강우 특성을 확인할 수 있었다. 본 연구는 열대폭풍의 이동에 따른 극한강우의 특성을 이해하는데 유용한 정보로 활용될 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.114-114
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• 2016

토양유실에 영향을 미치는 기후 인자로는 강우, 기온, 바람, 습도 및 태양열 복사 등이 있다. 이들 중 강우는 토양침식에 직접적인 영향을 미치는 인자로 토립장의 이탈로 인한 토양침식을 유발한다. 토양침식을 예측하는데 있어 강우의 영향을 나타내는 지표의 설정은 매우 중요하다. 이러한 강우침식인자는 각 강우사상에 대한 강우에너지와 30분 최대 강우강도의 곱의 합으로 정의된다. 강우침식도를 정확하게 계산하기 위해서는 다년간 측정된 분단위 강우자료가 필요하며, 강우자료 획득의 제한과 강우의 분류 및 계산과정 등이 복잡하여 실무적으로 산정하기 어려운 점이 있다. 본 연구에서는 1분 상세강우자료를 이용하여 개정범용토양유실공식(RUSLE)의 강우침식도 R의 추정을 위해 2001년부터 2015년까지 15년간 전국 61개 기상청 관측소의 강우 자료를 수집하여 지점별로 새롭게 계산한 연 강우침식도 및 경험식을 산정하였으며 남한전체($99,720km^2$)를 대상으로 연 강우침식량의 공간분포맵을 작성하였다. 지점별 산정된 경험식은 연평균 강우량과 1분 강우자료로부터 산정된 강우침식도와의 상관관계로 회귀식을 도출하였다. 1분 강우자료로 계산된 강우침식도와 연평균 강우량의 상관관계로부터 도출된 경험식과의 결정계수($R^2$, determination coefficient)는 0.70 ~ 0.98로 높은 상관관계를 나타냈으며 또한, 기존의 국내에서 적용된 경험식과 비교하여 평균 $R^2$가 0.59에서 0.80로 실측값과의 정확성이 높게 개선됨을 알 수 있다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.6B
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• pp.531-539
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• 2011

It has been widely acknowledged that climate system associated with extreme rainfall events was difficult to understand and extreme rainfall simulation in climate model was more difficult. This study developed a new model for extracting rainfall filed associated with extreme events as a way to characterize large scale climate system. Main interests are to derive location, size and direction of the rainfall field and this study developed an algorithm to extract the above characteristics from global climate data set. This study mainly utilized specific humidity and wind vectors driven by NCEP reanalysis data to define the rainfall field. Geometric first and second moments have been extensively employed in defining the rainfall field in selected zone, and an ellipsoid based model were finally introduced. The proposed geometric moments based ellipsoid model works equally well with regularly and irregularly distributed synthetic grid data. Finally, the proposed model was applied to space-time real rainfall filed. It was found that location, size and direction of the rainfall field was successfully extracted.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.11
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• pp.1107-1119
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• 2012

The objectives of this study are to develop the flow nomograph for real-time flood forecasting and to assess its applicability in restored Cheonggye stream. The Cheonggye stream basin has the high impermeability and short concentration time and complicated hydrological characteristics. Therefore, the flood prediction method using runoff model is ineffective due to the limit of forecast. Flow nomograph which is able to forecast flood only with rainfall information. To set the forecast criteria of flow nomograph at selected flood forecast points and calculated criterion flood water level for each point, and in order to reflect various flood events set up simulated rainfall scenario and calculated rainfall intensity and rainfall duration time for each condition of rainfall. Besides, using a rating curve, determined scope of flood discharge following criterion flood water level and using SWMM model calculated flood discharge for each forecasting point. Using rainfall information following rainfall scenario calculated above and flood discharge following criterion flood water level developed flow nomograph and evaluated it by applying it to real flood event. As a result of performing this study, the applicability of flow nomograph to the basin of Cheonggye stream appeared to be high. In the future, it is reckoned to have high applicability as a method of prediction of flood of urban stream basin like Cheonggye stream.