• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.273-273
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• 2018

하천유량을 산정하는 전통적인 방법은 수위-유량관계(stage-discharge relation)를 이용하는 것이며, 최근에는 하천특성에 따라 연속적으로 유속을 직접 측정하고 지표유속법(index velocity method) 또는 유속분포법(velocity profile method)을 이용하는 방법도 적용되고 있다. 연속으로 유속을 측정하는 방법에는 전자파 또는 영상이미지를 이용하여 표면유속을 측정하는 방법과 수중에 초음파 유속계를 설치하여 수중의 유속을 측정하는 방법이 있으며, 국내에서는 초음파 유속계를 이용하는 방법이 주로 활용되고 있다. 본 연구에서는 전자파표면유속계(MU2720)로 측정된 표면유속과 지표유속법을 이용하여 하천유량 산정방법을 검토하였다. 본 연구는 홍천강의 홍천군(반곡교)와 홍천군(홍천교), 한탄강의 철원군(한탄대교) 수위관측소에서 2016년도에 전자파표면유속계로 측정된 43개의 자료(평균유속 0.61~2.56m/s)를 이용하였다. 전자파표면유속계에 의한 유속측정은 한 지점에 고정하여 측정하지 않고 여러 개의 측선을 분할하여 표면유속을 측정하였으며, 단면 평균유속(Vm)과 가장 상관성이 높은 측선(지점)의 유속을 지표유속으로 하여 지표유속(vi)과 평균유속과의 관계식을 작성하고, 이를 통해 유량을 산정하였다. 여기서 평균유속은 전자파표면유속계로 측정한 유속을 이용하여 산정한 값이다. 그 결과 지표유속과 평균유속관계식의 결정계수($R^2$)는 0.9874~0.9976이었으며, 측정 평균유속과 지표유속관계식으로 산정된 평균유속과의 평균 편차율은 2.26~3.80%로 표면유속과 지표유속법을 이용한 유량산정 방법의 적정성을 확인할 수 있었다. 따라서 현재 국내에서 자동유량측정시스템에 초음파유속계만 상용화되고 있으나 향후에는 하천특성에 따라 전자파표면유속계를 이용하는 방법도 고려해 볼 필요가 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.273-273
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• 2019

우리나라 하천에는 33,893개의 보(국가어도정보시스템)가 설치되어 있는 것으로 조사된다. 다양한 형태 및 가동여부 등으로 인해 동일한 산정 방법을 적용할 수는 없으나, 각각의 특성을 파악하여 유량 산정이 가능하게 한다면 홍수 시 유량측정이 이루어지지 못한 하천의 유량을 추정 하는데 활용 할 수 있을 것이다. 횡단구조물을 이용한 유량산정 방법은 다양한 실험식이 존재하여 보의 형태 및 수집 가능한 정보를 고려한 적절한 선택이 필요하다. 본 연구에서는 북한강 지류인 화천천에 위치한 배머리보(폭 122m)를 이용하여 유량산정을 실시하였다. 배머리보 상류에는 2018년 유량측정이 이루어진 용신교 수위관측소(한국수력원자력(주))가 위치하여 연속적인 수두 측정이 가능하였으며, 자유 흐름 조건이 유지된 2018년 8월 29일~31일 홍수사상에 대해 보를 이용한 유량산정 적성성을 검토하였다. 배머리보 형태를 고려해 광정위어공식과 한국산업규격에서 제공한 유량계수를 적용($Q=2.026bh^{3/2}$)하였다. 배머리보를 이용하여 유량을 산정한 결과 유량 $200m^3/s$ 이상에서 수위-유량관계곡선식에 의한 유량과 광정웨어 공식을 이용하여 산정한 유량이 잘 일치하는 것으로 검토되었다. 유량 $200m^3/s$이상에서 유량편차가 $-13.96{\sim}14.02m^3/s$(절대편차 평균 $9.02m^3/s$)를 보였으며, 편차율은 -2.98~6.04%(절대편차율 평균 2.09%)를 보였다. 이러한 결과로 볼 때 실제 하천에서 보를 이용한 유량산정이 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.432-432
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• 2017

국내에서 설계홍수량 산정시, 실무 적용성이 높은 설계강우-유출 모형을 채택하고 유출모형으로는 단위도 방법을 적용하여 설계홍수량을 산정한다. 설계홍수량을 산정함에 있어 설계강우-유출관계 모형을 적용하기 위한 필수요소로 확률강우량 산정이 선행되어야 한다. 확률강우량은 유역면적이 25.9 m를 초과할 경우 면적평균확률강우량을 사용하여야하나 지점평균확률강우량을 주로 사용하고 있다. 이는 해당 유역 강우의 공간적 분포를 고려하고 있지 않기 때문에 각 강우관측소에서 관측되는 지점 강우자료를 면적평균확률강우량으로 산정하는데 매번 복잡한 자료처리과정을 거쳐야 하는데 있다. 따라서 비교적 산정이 간편한 지점평균확률강우량을 사용하여 면적평균확률강우량으로 손쉽게 전환할 수 있는 각 유역별 ARF(Areal Reduction Factor) 의 필요성이 대두된다.(이등, 정등 2002) 본 연구에서는 일반적으로 유역의 강우 빈도해석시 이용되는 면적고정형 방법을 사용하여 표본면적에 대하여, 설계홍수량 산정요령(국토부, 2012)에 제시 된 4대강 유역의 ARF와 제주도 한천유역의 수문학적 특성을 반영한 ARF를 산정하여 비교 하였다. 표본면적($100km^2$)에 대하여 기존 4대강 유역의 ARF와 본 연구에서 산정된 ARF 비교 결과 권역별, 빈도별, 지속시간에 따른 ARF는 제주 도심지 유역 기준 최대 18.63%(영산강유역) 작게 산정되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 향후 해당유역의 수문학적 특성 미반영으로 인해 설계홍수량이 과다 및 과소 산정되어 안정적인 수공구조물 결정을 저해하는 중요 요소로 작용 될 수 있어 제주도 전 유역에 적용 가능한 ARF 산정 및 기준 설정 등의 조치가 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.109-109
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• 2022

유효가뭄지수(Effective Drought Index, EDI)는 현재 기후에 대한 과거, 미래 기후에서의 상대적인 가뭄 특성 변화를 평가하기 위해 최근 30년간의 일 강수량 자료를 고정된 기준치로 사용한다. 이에 따라 장기간에 걸친 다양한 기후변화에 대한 인간 사회의 적응을 고려하며 가뭄의 영향을 평가할 때에는 한계점이 있다. 이 연구에서는 EDI의 기능을 확장하기 위해 자가교정 유효가뭄지수(self-calibrating EDI, scEDI)를 제안하고 그 성능을 평가하였다. 기존 EDI와는 다르게 scEDI는 관측시점을 기준으로 30년씩 이동하며 시간에 따라 변화하는 기후값을 기준치로 사용한다. 우리나라 서울관측소에서 1777년부터 2020년까지 누적된 244년간의 일 강수량 자료를 바탕으로, scEDI와 3개의 서로 다른 기후 기준치를 가진 기존 EDI를 계산하여 평가된 가뭄들의 특성을 비교하였다. 그 결과, 기후 기준치에 따라 서로 다른 가뭄 특성들을 보인 기존 EDI와 달리, scEDI는 변화하는 기후를 고려하여 분석기간에 걸쳐 가뭄의 특성을 일관되게 평가할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 1807년부터 1907년까지 가뭄과 관련된 조선왕조실록의 기록과 scEDI가 평가한 과거 가뭄 사례들과 비교해 본 결과, scEDI가 탐지한 가뭄 사례들과 실제 조선왕조실록의 가뭄 기록이 비교적 잘 일치하여, scEDI가 과거의 사회적 가뭄을 잘 탐지하는 것으로 나타났다. 또한, 최근의 사회적 가뭄에 대한 scEDI의 탐지 능력을 평가하기 위해 구글과 네이버에서 2016년부터 2018년까지 수집된 가뭄 관련 검색어 소셜 빅데이터를 사용하여서 비교하였다. 그 결과, 과거와 마찬가지로 현재에서도 scEDI가 평가한 가뭄의 변화와 소셜 빅데이터에서 나타난 가뭄에 대한 사회적 반응이 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.411-411
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• 2022

보는 수로나 하천의 수위를 조절하고 취수 등의 편의를 제공하기 위해 건설되는 하천 구조물이다. 일반적인 보(고정보)는 상시 담수 되어 농업용수, 생활용수, 공업용수 등의 취수원으로 활용되지만, 최근에 설치되는 보(가동보)들은 수문을 설치하여 필요에 따라 수위를 조절할 수 있게 되어 있다. 이와 같은 보의 운영은 보 상류의 유속, 수심, 흐름 특성, 하천 형상 등의 변화를 발생시킨다. 특히 하류 보는 운영현황에 따라 하천 흐름에 직접적인 영향을 주기 때문에 하천 흐름 특성에 핵심적인 요소로 볼 수 있다. 따라서 이에 대한 모니터링이 필요하며 이에 따른 수위-유량관계를 규명할 필요가 있다. 본 연구에서는 함평천 유역에 위치한 함평군(영수교)관측소를 대상으로 하류 약 1.3km에 위치한 개량형 공압식 가동보의 2021년 기립각도 변화에 대한 보 모니터링을 실시하여 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 2021년에는 가동보의 기립각도 변화 및 취수조건에 따라 총 37회의 수위관측 및 유량측정을 하였으며 총 29회의 가동보의 기립각도를 계측하였다. 2021년 전반기에는 부분개방1, 부분개방2, 부분개방3, 완전개방, 취수조건으로 기간 분리되었고 후반기에는 완전개방, 부분개방3, 부분개방4, 부분개방5 조건으로 가동보의 기립각도에 따라 총 6개의 기간분리가 발생하였다. 결과적으로 본 연구에서는 하류 가동보 운영현황에 대한 보 모니터링과 흐름 특성이 변화하는 기간의 유량측정성과 확보를 통해 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.16-16
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• 2021

전자파표면유속계(Microwave Water Surface Current Meter)를 이용한 홍수기 유량측정은 교량과 같은 구조물을 이용하여 안전 및 측정위치의 흐름조건 등의 이유로 측정의 한계가 발생한다. 이런 문제점을 개선하기 위해 전자파표면유속계를 드론(Drone)과 결합하여 하천에서의 유량측정에 이용하였다. 전자파표면유속계는 비접촉식 유속측정 장비로 하천의 표면유속을 측정하고 유량산정을 위해 환산계수 0.85를 적용하여 평균유속을 산정하고 있다. 환산계수 0.85는 하천의 각 횡측선 수심-유속분포를 일반적인 분포로 가정하고 표면유속에 0.85를 곱하여 평균유속을 산정한다(Rantz, 1982). 그러나 하천의 측정위치 및 흐름특성에 따라 유속분포가 변화하기 때문에 국외 많은 연구에서 환산계수의 범위를 0.72에서 1.72까지 제시한 바 있다(Johnson and Cowen, 2017). 따라서 환산계수 0.85의 일률적인 적용은 부정확한 유량산정을 초래할 수 있어 측정위치에 적절한 환산계수 산정이 필요하다. 본 연구에서는 2020년 금강의 지류인 봉황천에 위치한 금산군(황풍교) 관측소에서 드론과 전자파표면유속계를 이용해 측정한 표면유속과 ADCP를 이용하여 동시 측정한 평균유속의 비교를 통해 환산계수를 산정하여 평균유속 산정의 정확도를 높이고자 하였다. 전자파표면유속계로 측정한 6개 성과 중 ADCP와 동시 측정한 4개의 성과를 분석하여 환산계수를 산정하였다. 측정성과별 측선수는 16~17개로 홍수터로 월류하여 비정상흐름이 발생한 측선은 제외하고 측선별 환산계수는 0.66에서 1.09의 범위로 나타났고, 성과별 환산계수의 평균치는 0.90에서 0.93 범위로 산정되었다. 환산계수가 일반적인 수치보다 높게 산정된 것은 측정위치 하류 약 600m에 위치한 콘크리트 고정보의 영향이 홍수 시 흐름의 수위-유속분포에 영향을 미쳐 높게 산정된 것으로 판단된다. 따라서 유량산정에 있어 환산계수는 4개 성과에서 산정된 환산계수의 평균치인 0.92를 적용하여 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.18-18
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• 2021

초음파 도플러 유속계(ADCP)는 초음파를 이용하여 하천의 유속 및 수심을 측정하는 장비로 기존의 지점식 유속계와는 다르게 수심방향 유속분포와 수심을 한번에 측정하게 되며, 보트를 이용하여 하천을 횡단하게 되면 기존의 유속-면적법을 이용하는 방식보다 간편하고 빠르게 한 단면의 유량을 측정할 수 있다. 이와 같은 이점으로 인해 국내뿐만 아니라 해외에서도 대하천에서부터 중·소규모의 하천까지 다양한 범위에서 유량을 측정하는 장비로서 사용되어지고 있다. ADCP의 측정 유량은 유량관측소에서 수위-유량관계식을 구축할 때 사용하고 있으며, 이렇게 제공되는 유량은 하천의 중·장기 계획 수립, 수공구조물의 설계 및 수문·수리분야의 연구에 활용되고 있다. 하지만 ADCP의 유량측정은 ADCP의 미측정 영역의 유량 추정, ADCP 잠김깊이의 정확도, 하안에서의 고정 측정시간 등 ADCP의 측정 과정이나, 유량 추정 방법에 따라 영향을 받게 되며. 이외에도 하천의 수심, 하상의 상태와 같은 측정 조건에 따라서도 정확도의 변화가 발생할 수 있다. 측정결과의 정확성을 향상시키고, 신뢰도가 높은 자료를 제공하기 위해서는 ADCP의 유량 측정결과에 대한 불확도를 발생시키는 요인들에 대한 분석과 이를 감소시킬 수 있는 방법을 찾는 것이 중요하다. 1993년 ISO, BIPM, IFCC 등 6개 기구에서는 측정불확도를 산정하기 위한 측정불확도 산정 지침서(GUM, Guide to the expression of Uncertainty of Measurement)를 제시하였다. GUM 표준안은 측정과정에서 발생하는 다양한 불확도 요인들을 불확도 전파법칙을 통해 전체 불확도를 산정하는 방식으로 WMO와 ISO의 유량 측정분야에서도 GUM 표준안을 측정불확도 산정 기준으로 공인하여 사용하고 있다(JCGM 100, 2008; ISO 25377, 2020). 이에 본 연구에서는 GUM 표준안을 이용하여 ADCP로 측정된 유량의 측정불확도를 산정하는 방법을 개발하고 각 요인들에 대한 실험 및 분석을 진행하였다. ADCP의 측정 정확도를 분석하기 위한 실험은 자연에 가까운 형상을 모의하고 있고, 소하천 규모를 갖고 있는 하천연구센터에서 수행하였으며, 요인들에 대한 분석 방법 및 총 불확도를 계산하는 방법에 대하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.80-80
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• 2022

본 연구는 한강유역 (35,770 km²)을 대상으로 RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation)과 WATEM/SEDEM (The Water and Tillage Erosion Model and Sediment Delivery Model)의 유사이동식을 활용하여 인간활동과 기후변화로 인한 유사량을 평가하였다. 대상유역에 영향을 주는 16곳의 기상관측소에서 제공하는 분 단위 누적강수량 (2000-2019), 농촌진흥청 토양도, 국토지리정보원 DEM (Digital Elevation Model), 환경공간정보서비스 (EGIS) 2020년 세분류 토지이용도를 활용하여 RUSLE과 WATEM/SEDEM 유사이동식에 필요한 강우침식인자(R), 토양침식인자 (K), 지형인자 (L·S), 식생피복인자 (C), 그리고 보전관리인자 (P)를 구축하였으며, SWAT (Soil and Water Assessment Tool)으로 모의한 표준유역 단위 연도별(2000-2019) 유사량 결과를 기준으로 WATEM/SEDEM 유사량 계수 (KTC)를 검·보정하였다. 토양침식 산정 입력자료 중 강우량으로 산정하는 강우침식인자는 기후변화를 보여주는 인자, 토지피복에 따라 다른 식생피복인자와 보전관리인자는 인간활동을 나타내는 인자로 설정하였다. 강우침식인자는 2010년대 평균값을 활용하여 현재의 유사량을 평가하였으며, 분 단위 자료가 없는 과거의 경우 직접적인 계산에 어려움이 있어, 연평균 강수량과의 관계로 추정한 1980년대 평균값을 활용하여 기후변화로 인한 영향을 평가하였다. 식생피복인자와 보전관리인자는 1980년대 토지이용도를 활용하여 산정한 결과로 인간활동에 의한 유사량 평가에 사용되었다. 대상유역의 유사량은 RUSLE 모형의 토양침식량과 WATEM/SEDEM 유사이동량을 mass balance로 분석하며, 다른 인자들은 고정한 상태로 과거 강우침식인자, 식생피복인자와 보전관리인자를 적용하여 인간활동과 기후변화로 인한 유사량 변화를 분석하고자 한다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 2005.05a
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• pp.103-107
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• 2005

In order to investigate the velocity structure of the southern part of the Korean peninsula, exploded seismic signals were recorded for 120 s along a 294-km WNW-ESE line and 150 s along a 335-km NNW-SSE line in 2002 and 2004, respectively. Velocity tomograms were derived from inverting first arrival times. One-dimensional velocity models derived by joint analyses of teleseismic receiver functions and surface wave dispersion at several stations near the profiles were uesd to build initial models. The raypaths indicate several midcrust interfaces including ones at approximate depths of 2.0 and 14.9 km with refraction velocities of approximately 6.0 and 7.1 km/s, respectively. The deepest significant interface varies in depth from 30.8 km to 36.1 km. The critically refracting velocity varies from 7.8 to 8.1 km/s along this interface which may correspond to the Moho discontinuity. The velocity tomograms show (1) existence of a low-velocity zone centered at 6-7 km depth under the Okchon fold belt, (2) extension of the Yeongdon fault down to greater than 10 km, and (3) existence of high-velocity materials under the Gyeongsan basin whose thickness is less than 4.2 km.

• Journal of the Korean Geophysical Society
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• v.8 no.1
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• pp.45-48
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• 2005

In order to investigate the velocity structure of the southern part of the Korean peninsula, exploded seismic signals were recorded for 120 s along a 294-km WNW-ESE line and 150 s along a 335-km NNW-SSE line in 2002 and 2004, respectively. Velocity tomograms were derived from inverting first arrival times. One-dimensional velocity models derived by joint analyses of teleseismic receiver functions and surface wave dispersion at several stations near the profiles were uesd to build initial models. The raypaths indicate several midcrust interfaces including ones at approximate depths of 2.0 and 14.9 km with refraction velocities of approximately 6.0 and 7.1 km/s, respectively. The deepest significant interface varies in depth from 30.8 km to 36.1 km. The critically refracting velocity varies from 7.8 to 8.1 km/s along this interface which may correspond to the Moho discontinuity. The velocity tomograms show (1) existence of a low-velocity zone centered at 6-7 km depth under the Okchon fold belt, (2) extension of the Yeongdon fault down to greater than 10 km, and (3) existence of high-velocity materials under the Gyeongsan basin whose thickness is less than 4.2 km.