• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.21 no.3
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• pp.254-265
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• 2009

The estimation of the extreme sea level is necessary in the design of offshore or coastal structures. In this paper, the storm surge data calculated numerically at 52 harbors around the Korean Peninsula are analyzed by using annual maximum series(AMS), peaks over threshold(POT) and empirical simulation technique(EST). The maximum likelihood method was used to estimate the parameters in both AMS and POT models. The Generalized Pareto distribution was used and Chi-square and Kolmogorov-Smirnov goodness-of-fit tests were performed with the acceptable significance level 5%. The extreme sea levels were also evaluated by EST including tide effect, showing similar results as given by Jeong et al.(2008).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.465-465
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• 2012

본 연구는 우리나라 전국 기상관측소 중 1973년부터 2011년까지 시 강수 자료가 구축되어 있는 기상관측소 61개 지점에 대해서 지속시간별(1, 2, 3, 6, 12, 24, 48, 72 시간) 연 최대 강수량의 발생특성 즉 발생 시기 및 정량적 특성의 변화를 지역특성에 따라 분석 제시하였다. 대상 기간을 전기(1973년-1992년)와 후기(1993년-2011년)로 나누어 극치 강수량과 발생시점의 변화를 비교하였으며, 지역 특성별 변화를 분석하기 위하여 고도별, 위도별, 경도별, 내륙/해안별, 유역별, 도시화별로 변화 특성을 분석하였다. 분석결과, 전체적으로 짧은 지속시간의 연 최대 강수량의 빈도는 대부분 7월에서 8월로 옮겨가는 추세를 나타났으며 장마철에 발생하던 짧은 지속기간 극치 강수현상이 태풍과 장마이후 집중호우 시 발생하는 것으로 판단되며 지속시간이 24시간 이상일 경우에는 8월에서 7월로 변하는 결과는 긴 지속시간의 극치 강수가 장마기간에 강수량 증가와 연관되어 나타나는 것으로 판단된다. 경도가 130도 이상인 지역에서는 7월과 8월에만 강수량이 편중되어 있지 않고 다양하게 나타났다. 또한 각 지점의 위치적 특성에 따라 분석한 결과에서는 지속시간별 강수량은 통계적 유의성을 가지지는 않지만 대체적으로 전기에 비해서 후기에 연 최대 강수량이 증가하는 경향을 보였다. 또한 각 월별 지역특성에 따른 연 최대 강수량의 평균에 대한 분석 결과에서도 일반적으로 7월과 8월에 연 최대 강수량이 다른 기간에 비해 큰 것으로 나타났다. 또한 전기 대비 후기에 양도 증가하는 지역들이 나타났으며, 전기에는 7월에 많은 강수량이 나타난 반면, 후기에는 8월에 많은 강수량이 나타나는 지역들이 나타남을 보였고 오히려 전기에는 8월에 많이 내리는 것으로 나타났으나 후기에는 7월에 많이 내리는 지역도 나타났다. 이러한 지역 특성별 극치 강수 발생 특성 분석 결과는 수자원 관리 및 수재해 예방을 위한 계획 수립 시 도움을 줄 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.338-338
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• 2019

설계강우량 산정시, 일반적으로 극치자료를 활용하여 정상성 가정하에 빈도해석을 수행하고 있다. 그러나 종종 정상성으로 가정했던 기존 극치강우자료가 정상성 빈도해석 모형에서 효과적으로 모델링되지 않는 비정상성 특성을 나타내고 있다. 또한, 대부분의 극치강우 분포는 해마다 다른 규모로 발생하는 홍수와 태풍 등의 강우요인으로 인해 두 개의 첨두를 갖는 혼합분포 형태를 보인다. 이에 본 연구에서는 혼합분포 기반 비정상성 빈도모델(mixture distribution based nonstationary frequency model, MDNF)을 제시하였다. 제안된 모형의 입력자료로 기후변수(e.g. SSTs and SLPs)를 사용하여 두 개의 분포형으로 구성되는 극치강우의 혼합비(mixing ratio)에 대한 영향을 분석하였으며, 극치강우 패턴이 특정 기후변수의 영향을 받는 것을 확인하였다. 최종적으로 Bayesian 기법을 MDNF 모형에 연계하여 각 첨두에 해당하는 분포형의 매개변수들에 대한 불확실성 구간을 정량적으로 제시하였다. 본 연구를 통해 강우 패턴의 변동은 설계 강우량 추정에 영향을 미치며, 특정 기후변수와 강우 패턴이 상관성을 가지는 것을 확인함으로써 합리적인 설계 강우량 산정을 위한 중요한 근거를 제공할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.335-335
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• 2018

최근 이상기후현상으로 지구상의 여러 지역에서 극치 수문 사상의 발생 빈도와 강도가 날로 증가하고 있는 추세이다. 이에 대해 수공구조물의 설계를 위한 극치강우사상의 빈도해석에 있어서 적절한 확률분포모형의 적용은 매우 중요하다. 이에 수문통계분야에서는 generalized extreme value(GEV), generalized logistic(GLO), Gumbel(GUM) 모형과 같은 극치 분포를 이용한 수문통계적 특성에 대한 접근이 주로 이루어지고 있다. 하지만 우리나라 강우 사상의 경우 GEV 분포와 GUM 분포가 비교적 적합한 것으로 알려져 있지만 하나의 형상매개변수를 가지고 있어 분포 모형이 표현할 수 있는 통계적 특성에 한계를 가지고 있다. 기존의 GEV나 GUM분포로는 적절히 재현되지 않는 자료들을 분석하기 위해서 두 개의 형상매개변수를 가지는 분포형에 대한 연구가 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 두 개의 형상매개변수를 가지는 Burr XII 분포형의 우리나라 극한 강우자료에 대한 적용성을 평가하였다. Burr XII 분포형은 gamma나 exponential 분포 모형처럼 양의 확률변수만을 가지고, Cauchy나 Pareto 분포 모형처럼 두꺼운 꼬리(heavy-tailed distribution) 형상을 나타내기 때문에 비교적 큰 확률변수가 빈번히 나타나는 극치사상에도 적합한 것으로 알려져 있다. 이를 위해 Burr XII 분포 모형을 이용하여 우리나라 강우자료에 대해 지점빈도해석 및 지역빈도해석을 수행하고 우리나라 강우자료에 비교적 적합하다고 알려진 분포인 GEV, GLO, GUM 분포형을 통해 산정된 결과와 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.418-418
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• 2015

산업화로 인하여 지구온난화가 가속화됨에 따라 전 세계적으로 경험하지 못한 자연재해가 발생하고 있다. 한반도 역시 집중호우와 같은 극치수문사상으로 인해 매년 막대한 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 2010년 9월 21일 발생한 호우는 상대적으로 지역적인 편차가 큰 국지성 집중호우 형태로 인하여 국가기관시설이 밀집한 종로구 광화문 일대에 내수침수를 야기한바 있으며, 2011년 7월 26일 이후에 발생한 집중호우의 경우 연 강수량의 30% ~ 45%를 차지할 만큼의 많은 양의 비가 내리면서 우면산 산사태, 강남역 및 도림천 침수를 발생시킨 바 있다. 특히, 치수대책을 고려하지 않은 무분별한 도시개발과 여름철의 강우 집중화(연강우량의 약 70%) 때문에 수자원확보 및 수방대책에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 보다 효율적인 이 치수 대책을 위해서는 한반도에 영향을 미치는 집중호우에 대한 정량적인 분석이 수행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 호우분리기법을 적용하여 집중호우만을 추출하고 한반도 집중호우의 극치사상을 시공간적인 특성 및 변동 및 경향 분석을 수행하고자 한다. 본 연구의 결과는 향후, 이 치수 대책을 고려한 도시계획 및 대책 수립에 대한 기초자료로 활용 가능 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.168-168
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• 2018

최근 기후변화로 인하여 전 세계적으로 과거 강우사상에서 확인되지 않는 극치사상이 빈번하게 관측되고 있으며 이에 따른 피해도 증가하고 있다. 미래의 기상학적 변동성 및 기후변화 영향은 지구순환모형 (General Circulation Models, GCM)을 통해 구체화되며 가장 일반적인 기후변화 전망자료로서 활용된다. 그러나 산정된 기후변화 시나리오마다 서로 그 특성에 차이가 있으며 이러한 이유로 다양한 원인으로 인해 큰 변동성을 가지는 미래 극치강우를 하나의 시나리오로 분석하기에는 무리가 있다. 또한 다양한 시나리오를 통해 분석한 결과값이 상이하며 이러한 시나리오별 산정 결과의 차이는 사용자에게 혼란을 야기할 수 있어 이를 하나의 결과로 나타낼 필요성이 있으나 정량적인 대푯값을 얻기 위해 특정 시나리오를 선택하는 것은 신뢰성에 문제가 있다. 본 연구에서는 시나리오들을 정량적 지표에 의거하여 혼합된 하나의 시나리오로 표출하고자 하였다. CORDEX-RCMs 시나리오 중 HadGEM3-RA, RegCM, SNU_WRF 및 GRIMs를 입력 자료로 하여 다중모형앙상블(Multi-Model Ensemble, MME)을 통해 낙동강 유역의 극치강우에 대한 하나의 최적 기후변화 시나리오를 도출하고자 하였으며 계층적 베이지안 (Hierarchical Bayesian Model, HBM) 기법을 통하여 기후변화 시나리오에 내제된 불확실성에 대한 정량적인 해석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.33-33
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• 2019

최근 반복적인 도시침수 피해가 발생하고 있으나 다양한 강우 및 홍수 자료를 이용하여 실시간으로 침수분석을 실시할 수 있는 기술력이 부재한 실정이다. 한정된 시나리오에 따라 다양한 강우패턴에 의한 침수지역 파악에 어려움이 있으며, 불필요한 자료의 사용으로 인해 짧은 시간에 발생하는 도시침수에 대해 실시간으로 대응하는 데에 한계가 있다. 본 연구에서는 다양한 강우패턴과 극치강우 사상을 반영하기 위한 강우시간 분포법을 나타내고자 하였으며, 강우-유출 자료에 대한 최적의 자료조합을 선정하는 정량적 기준을 제시하고자 하였다. 지역 특성에 따른 극치강우사상의 시간분포에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔지만, 기존의 강우시간분포는 다양한 강우의 집중현상을 나타내기에는 한계가 있음을 보였다. 따라서 본 연구에서는 기존 강우시간분포 기법의 단점을 보완하고 극치강우사상의 집중지속시간 특성을 반영한 강우시간분포 방법과 Huff에 의한 강우시간 분포법을 사용하여 다양한 강우시나리오를 생성하였다. 본 연구에서는 부산 및 울산 연구대상지역의 도시유출해석의 입력 자료로서 사용하였다. 강우 및 유출 자료의 상관성 분석과 불확실도 분석을 기반으로 추후 홍수예측을 위한 최적의 입력 자료를 선정하고자 하였다. 위의 과정들을 통해 다양한 강우조건에 따른 연구대상 지역에서의 침수예상도를 분석할 수 있었으며, 선정된 극치강우사상을 통해 다양한 강우의 집중현상을 나타낼 수 있었다. 1차원 도시유출해석을 실시하여 구축한 강우-유출 데이터베이스의 최적화를 위해 불확실도 분석을 실시하였으며, 수리학적 특성이 고려된 입력 및 출력자료에 대한 사용자의 합리적인 판단을 위해 정량적 기준을 제시하고자 하였다. 더욱이 제시된 방법론을 이용함에 따라 지속적으로 나타나는 국지성 호우와 급변하는 수재해 양상에 능동적으로 대처하는데 도움을 줄 수 있는 기초자료를 제공할 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.10
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• pp.817-830
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• 2015

This study performed prediction of extreme rainfall uncertainty and its frequency analysis based on climate change scenarios by Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) for the selected nine-General Circulation Models (GCMs) in the near future (2011-2040) over the Korean Peninsula (KP). We analysed uncertainty of scenarios by multiple model ensemble (MME) technique using non-parametric quantile mapping method and bias correction method in the basin scale of the KP. During the near future, the extreme rainfall shows a significant gradually increasing tendency with the annual variability and uncertainty of extreme ainfall in the RCP4.5, and RCP8.5 scenarios. In addition to the probability rainfall frequency (such as 50 and 100-year return periods) has increased by 4.2% to 10.9% during the near future in 2040. Therefore, in the longer-term water resources master plan, based on the various climate change scenarios (such as CMIP5 GCMs) and its uncertainty can be considered for utilizing of the support tool for decision-makers in water-related disasters management.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.16 no.3
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• pp.130-141
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• 2004

For a coastal or harbor structure design, one of the most important environmental factors is the appropriate design wave condition. Especially, the information of deepwater wave height distribution is essential for reliability design. In this paper, a set of deep water wave data obtained from KORDI(2003) were analyzed for extreme wave heights. These wave data at 67 stations off the Korean coast from 1979 to 1998 were arranged in the 16 directions. The probability distributions considered in this research were the Weibull, the Gumbel, the Log-pearson Type-III, and Lognormal distribution. For each of these distributions, three parameter estimation methods, i.e. the method of moments, maximum likelihood and probability weighted moments, were applied. Chi-square and Kolmogorov-Smirnov goodness-of-fit tests were performed, and the assumed distribution was accepted at the confidence level 95%. Gumbel distribution which best fits to the 67 station was selected as the most probable parent distribution, and optimally estimated parameters and 50 year design wave heights were presented.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.1B
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• pp.13-20
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• 2011

The spatio-temporal pattern in precipitation is a significant element in defining characteristics of precipitation. In this study, a new scheme on regionalization utilizing temporal information was introduced on the basis of existing approaches that is mainly based on simple moments of data and geographical information. Given the identified spatio-temporal pattern, this study was extended to characterize regional pattern of annual maximum rainfall over Korea. We have used circular statistics to characterize the temporal distribution on the precipitation, and the circular statistics allow us to effectively assess changes in timing of the extreme rainfall in detail. In this study, a modified K-means method was incorporated with derived temporal characteristics of extreme rainfall in order to better characterize hydrologic pattern for regional frequency analysis. The extreme rainfall was reasonably separated into five categories that considered most attributes in both quantitative and temporal changes in extremes. The results showed that the proposed approach is a promising approach for regionalization in term of physical understanding of extreme rainfall.