• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.98-98
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• 2021

동역학파 기반 순간단위도 (Dynamic wave-based Instantaneous Unit Hydrograph)를 이용하여 유역에서의 강우에 의한 유출을 예측하는 기법을 개발하였으며, 국내 실제 자연 유역에 적용하여 기법의 타당성과 적용성을 검증하였다. 본 연구에서 제시한 '동역학파 기반 순간단위도 방법'은 물리기반 수치모형인 동역학파 강우유출모형과 개념적 순간단위도 방법을 결합하여 사용함으로써 물리적으로 정확하면서도 빠르고 안정적으로 강우-유출을 예측하는 것을 목적으로 한다. 유역의 순간단위도는 유역의 지형, 조도계수와 동역학파 강우유출모형인 tRIBS-OFM을 이용하여 계산된 S-수문곡선을 수치적으로 미분함으로써 유도되며, 유도된 순간단위도는 강우강도에 따라 변화하므로 회선적분을 통한 유출수문곡선 예측 시 강우-유출 관계의 비선형성을 고려할 수 있다. 본 연구에서 유도된 순간단위도의 첨두 값과 첨두 발생시간은 강우강도 값과 각각 양과 음의 상관관계를 가졌으며 강우강도 값과 멱 함수 (power function)의 관계를 가졌다. 이는 Paik and Kumar (2004) 등 기존 연구들에서 밝힌 순간단위도의 특성과 일치하였으며, 본 연구에서는 더 나아가 멱함수의 지수를 산정한 후 임의의 강우강도 값에 대응하는 순간단위도를 멱함수 관계를 이용하여 보간할 수 있는 방법을 제시하였다. 실제 유역에 대한 적용은 강원도 인제군에 위치한 내린천 유역을 대상으로 수행하였다. 유역을 여러 개의 소유역으로 분할하여 강우의 공간적 분포를 고려하였으며, 각 소유역에서의 유출량을 동역학파 기반 순간단위도를 이용해 계산한 뒤 물리기반의 하도추적모형을 이용하여 전체 유역에서의 유출수문곡선을 예측했다. 예측된 유출수문곡선을 관측 유출 자료와 비교해본 결과 NSE (Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient)가 0.6 이상으로 측정되어 적절히 유출을 예측한 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2004.05b
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• pp.287-291
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• 2004

가능최대홍수량(PMF)은 가능최대강수량(PMF)을 입력으로 한 강우-유출해석의 결과이다. 대상유역의 가능최대강수량을 산정하여 시${\cdot}$공간분포를 고려한 가능최대호우를 결정한 후, 강우-유출관계를 적용하여 가능최대홍수량을 산정하는 것이다. 이러한 과정을 통하여 산정된 가능최대홍수량은 실무에서 댐설계를 위해 이용되어 오고 있다. 하지만, 댐설계기준(건설교통부, 2001)에 가능최대홍수량 산정을 위한 방법론은 제시되어 있지만, 이에 내한 이론적인 토의가 충분치 않다. 본 연구에서는 국내의 가능최대홍수량 산정절차에 대한 문제점을 제시하고, 이에 대한 논의를 하고자 강우분포와 강우-유출매개변수에 따른 가능최대홍수량의 변화를 검토하였다. 먼저, 강우의 시간분포방법으로 blocking 방법, huff 방법, mononobe 공식을 채택하여 그 문제점을 세시하고, 시간분포방법별 가능최대홍수량의 변화를 비교${\cdot}$검토하였다. 강우-유출 매개변수에 따른 가능최대홍수량의 변화를 검토하기 위해서, 먼지 평균개념의 기존단위도와 최대개념의 단위도에 대해 평가하였으며, 두 단위도 적용에 따른 가능최대홍수량의 변화를 비교${\cdot}$검토하였다. 최대개념의 단위도는 강우-유출관계의 적용을 위해 그동안 우리나라에서 주로 이용되어 왔던 Clark 단위도를 선정하였고, 실측강우-유출자료의 해석을 통해 가능최대홍수량의 개념에 부합되는 매개변수를 산정하였다. 또한, 가능최대강수량의 차이, 강우손실방법, 기저유량 고려유무에 따른 가능최대홍수량의 변화를 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1119-1123
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• 2010

유역내의 강우량을 통하여 유역 출구지점에서의 유출량을 예측하고, 그에 따른 대비를 세우는 것은 매우 중요하다. 유역내의 강우량은 유역내의 강우관측소에서 얻어지는 실시간 자료를 통하여 알 수 있지만, 강우 관측소의 강우 자료가 유역 출구지점에서의 유출량이나 하천 흐름의 특성에 어떠한 영향을 주는지는 알 수 없다. 유역 내에서 강우 관측소가 유출량 또는 하천의 흐름에 긍정적인 영향을 줄 수도 있지만, 부정적인 요소가 될 수도 있기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 유역 내 강우 관측소가 출구지점 유출량과 흐름특성에 어떠한 영향을 미치는지 판단하고 최적의 강우 관측소 조합을 찾아 내 하천 흐름의 특성과 유출량을 예측하였다. 본 연구에서는 갑천 유역 내의 6개 강우관측소와 유역 출구지점의 유출량과 하천 흐름에 영향을 줄 것이라고 판단되는 유역 주변의 강우 관측소 7개, 총 13개의 강우 관측소를 선정하였다. 13개의 강우 관측소에서 12, 11개씩 선택하여 총 90개의 부분집합을 구성하고, 유전자 알고리즘을 통하여 실제 유출량에 가장 비슷한 결과를 보이는 강우 관측소 조합을 찾아내고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.127-127
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• 2012

수자원분야에서 강우-유출의 정확한 해석은 홍수분석 및 수자원 이용의 측면에서 중요한 과제이다. 또한, 강우-유출 해석에서 유역의 지형인자 및 수문 매개변수의 산정은 홍수량 산정을 위하여 매우 중요하며, 이와 관련된 연구도 많이 진행되었다. 이에 비하여 홍수량 산정 시 첨두유량 및 첨두시간에 큰 영향을 미치는 소유역 분할에 관한 연구는 최근 들어서야 많이 진행되고 있으며, 다른 강우-유출해석 연구에 비하여 상대적으로 부족한 실정이다. 본 연구에서는 소유역 분할에 따른 유출변화를 분석하기 위하여 시험유역으로 평창강, 청미천, 안동댐 및 임하댐 유역을 선정하였으며, 유출분석 방법으로 집중형 모형인 Clark 방법과 준 분포형 유출모형인 ModClark(Modified Clark) 방법을 이용하여 강우-유출을 모의하였다. 또한, 소유역 분할이 첨두유량과 첨두시간에 미치는 영향을 판단하기 위해 유출 매개변수의 보정과정을 거치지 않고 강우-유출을 모의하였다. ModClark 방법으로 모의 시 관측된 강우 자료를 전 유역에 걸쳐 분포시키기 위하여 IDW(Inverse Distance Weighted) 방법을 사용하였고, 공간적으로 분포된 강우자료와 지형자료를 이용함으로써 모의결과에 대한 정확도를 높이는 한편, 강우-유출 모형에서 소유역의 분할 개수에 따라 모의된 유출 형태의 변화 양상을 검토하고 실측수문곡선과 비교하였다. 소유역 분할에 따른 유출모의 결과 대체적으로 분할개수가 증가함에 따라 첨두유량은 증가하고 첨두시간은 감소하는 경향이 나타났으나, 첨두유량 및 첨두시간 모두 각각 일정분할 개수 이상에서는 변동 경향이 감소하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.135-135
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• 2017

최근 강우-유출 모형은 물리적 현상에 근거한 확정론적 모의 모형과 물리적 성분으로 설명할 수 없는 내용에 대해 통계적으로 접근하는 추계학적 모의 모형 등이 계속 연구되고 있어 자연현상에 가까운 결과를 기대할 수 있게 되었다. 하지만 우리나라의 경우 많은 연구에도 불구하고 돌발성 집중호우, 여름철 집중되는 강우 등으로 인해 재난이 반복적으로 발생하고 있어 모형의 정확성에 대한 논의가 지속되고 있다. 동일한 유역에 동일한 입력자료를 사용하더라도 사용하는 모형에 따라 유출 분석결과는 상이하며 이는 유출 해석에 대한 불확실성으로 작용한다. 본 연구에서는 앙상블 및 블랜딩 기법을 사용하여 각 강우-유출 모형의 불확실성을 고려하여 최적 유출량을 산정하고자 한다. 대상 유역으로는 한강 수계에 있는 중랑천 유역을 선정하였으며, Distributed 모형인 Vflo 모형과 Lumped 모형인 저류함수 모형, SSARR모형, TANK 모형을 이용하여 유출 분석을 실시하였다. 그 후, Multi-Model Super Ensemble(MMSE), Simple Model Average(SMA), Mean Square Error(MSE) 방법 등의 blending 기법을 이용하여 하나의 통합된 형태의 유출 분석 결과를 제시하였으며, 최적 유출량 산정을 위한 blending 기법을 선정하였다. 본 연구를 통해 동일한 강우 시나리오에 대한 여러 강우-유출 모형에 대한 정확도를 확인하였으며, 앙상블 및 블랜딩 기법을 사용하여 유출 분석에 대한 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.80-84
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• 2005

본 연구에서는 지점강우를 이용하여 크리깅 기법을 통해 공간적으로 분포된 강우자료를 생성하였으며, HEC-GeoHMS 모형을 이용하여 대상유역의 지형자료, 수문매개변수를 격자크기에 따라 공간적으로 분포시켰다. 유출해석은 공간 분포된 강우의 적용을 용이하게 하기 위하여 준 분포형 접근방법인 Modified Clark 모형을 적용하였으며, 공간 평균된 강우는 Clark 모형을 적용하여 유출 모형을 수행하였다. 정규크리깅과 일반크리깅 기법에 의해 산정된 강우를 이용하여 격자크기에 따른 유출해석을 수행한 결과를 토대로 지점강우량을 공간분포 시킬 경우의 격자크기에 따른 유출 수문곡선의 변화를 파악하였다. 공간 분포된 강우와 공간 평균된 강우를 이용한 유출 모의 결과를 토대로 공간 분포 강우의 적용성을 평가하는데 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1063-1067
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• 2009

강원도 홍천군에 위치한 기타광물질 지역의 유출과 수질농도의 특성을 파악하기 위하여 연구를 수행하였다. 연구기간동안 13회의 강우사상에 대하여 모니터링을 실시하였다. 13회의 강우모니터링 기간동안 발생한 강우량은 6.5 ${\sim}$ 149.0 mm의 범위를 나타냈고, 유출계수는 0.28${\sim}$0.98의 범위를 나타냈다. 유출률은 수리, 수문,지형 및 지질학적 특성 등 여러 가지 요인에 의하여 변화할 수 있다. 어느 한 지역의 강우사상에서 강우량과 강우강도 그리고 선행무강우일수 등의 수리, 수문학적 특성은 유출량과 유출율의 크기에 큰 영향을 준다. 강우량과 선행무강우일수 그리고 강우강도와 유출율의 상관관계에서 유출률은 강우량과 강우강도가 증가할수록 선행무강우일수가 감소할수록 증가하는 경향을 나타냈다. 또한 유출율과 강우량, 선행무강우일수, 평균강우강도 그리고 최대강우강도의 Pearson 상관계수는 0.75857, -0.36346, 0.68323 그리고 0.74594로 나타났으며, 강우량, 평균강우강도, 최대강우강도는 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의하며 유출율과 강우량의 관계가 가장 큰 것으로 나타났다. 기타광물질 지역의 수질농도들 사이의 상관관계는 $COD_{Cr}$과 $COD_{Mn}$에서 0.81097로 가장 큰 상관계수가 나타났으며, 유기물질인 $COD_{Cr}$, $COD_{mn}$, BOD 그리고 TOC는 통계적으로 유의한 상관 계수를 갖는 것으로 나타났다. 하지만 유기물을 제외한 다른 수질항목은 큰 관계가 없는 것으로 나타났다. 기타광물질 지역의 유출수와 수질농도의 특성을 더 신뢰성있고 과학적으로 검증하기 위한 장기적인 연구와 노력이 더욱 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.09a
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• pp.440-445
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• 2004

본 연구는 대천 유성지역 유성천 소유역에서 강우시 유출수문곡선으로부허 기저유출성분과 강우성분을 분리하여 동적 평형에 의한 강우의 지하수 함양률을 추정하기 위해서 수행되었다. 보존적인 산소동위원소(18O) 추적자를 이용하여 2성분(기저유출성분과 강우성분) 유출수문곡선 분리하였으며 이로부터 추정된 지하수 함양률은 강우의 0.13이었다. 추적자를 이용한 유출수문곡선분리는 지하수 함양률을 정량적으로 나타낼 수 있다는데 의의가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.110-110
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• 2019

유역 강우-유출 과정의 물리적 특성과 비선형성을 반영하여 유출을 예측할 수 있는 새로운 방법을 제시한다. Dynamic wave 이론 기반의 강우-유출 모형과 유역의 지형적, 수문학적 특성을 이용하여 유역의 순간단위도를 S-수문곡선 방법을 통해 유도하였으며, 비선형성을 고려한 유출수문곡선 산정을 위해 순간단위도의 회선적분 시 강우강도별로 달라지는 순간단위도를 반영하였다. 기존 선형 가정에 근거한 단위도 방법이나, kinematic wave 이론 기반의 순간단위도 방법들에 비해 유역 반응의 물리적 특성과 비선형성을 잘 반영할 수 있었으며, 수치 시뮬레이션을 통한 강우유출 예측 방법에 비해 예측에 소요되는 시간이 짧다는 이점을 가졌다. 본 연구에서 제시한 방법에 대한 이상적 유역, 실제 유역에 대한 검증을 진행하였으며 실제 관측결과와 비교해 본 결과 유역의 강우-유출 관계를 정확히 예측하였다는 결론을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.285-285
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• 2011

우리나라의 하천 상류지역의 유역들은 신뢰할 수 있는 수문자료의 미비로 인하여, 관행적으로 모형의 변수를 산정하여 강우유출모형을 적용하고 있다. 그러나 상류지역의 빈번한 홍수 피해 및 수자원관리의 문제발생 등으로 인하여 이러한 상류지역의 중소유역의 신뢰할 수 있는 홍수량산정 방법이 요구되고 있다. 이는 영국의 국가 홍수량 산정 표준방법(Flood Estimation Handbook)과같이 강우유출모형의 지역화를 통하여 해결 할 수 있다. 지역화를 위한 강우유출모형의 선정을 위하여 9개의 개념적 강우유출모형을 충청북도 미호천 상류 7개의 소유역에 적용하여 모형의 성능을 평가하였다. 이는 유효우량 산정을 위한 3개의 개념적 토양저류함수 모형(Soil Moisture Accounting: Modified Penman Type Model(MP), Catchment Wetness Index Model(CWI), Probability Distribution Model(PDM))과 3개의 유역유출을 위한 3개의 개념적 유출모형(Routing: 2-Conceptual Reservoir Model(2PAR), 3-Conceptual Reservoir Model(3PAR), Marcropore Model(2PMP))의 조합으로 총 9개의 모형을 검토하였다. 이를 검정기간(2004.01.01-2007.12.31) 과 검증기간(2008.01.01-2009.12.31)의 장단기 유출성능을 Nash Sutcliffe Efficiency 로 평가한 결과, 시간 단위의 단기모의에서는 CWI-2PMP와 PDM-2PMP모형이, 일 단위의 장기모의에서는 CWI-3PAR와 PDM-2PMP가 우수한 성능을 보이고 있다. 향후 금강 상류유역의 기본 강우유출모형으로 PDM-2PMP모형을 선정한다.