• 대한토목학회논문집
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• 제29권5B호
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• pp.441-452
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• 2009

본 연구에서는 IPCC DDC를 통해서 제공되는 월 단위 기후모형의 결과를 바탕으로 일 강수를 발생할 수 있는 일 강수 발생모형을 제안하고, 이를 이용해 기후변화가 일 강수빈도에 미치는 영향평가 기법을 기상청산하 서울지점을 대상으로 제시하고자 하였다. 본 연구에서 제안하는 일 강수발생모형은 2 state 마코브 체인 모형을 기반으로 개발되었으며, 강수를 발생시키는데 필요한 천이확률과 강수의 양을 결정짓는 Gamma-2 분포의 규모매개변수 및 형상매개변수는 회귀분석에 의한 월총강수량과의 관계를 통해서 산정되었다. 제시된 회귀분석 결과에 기후모형으로부터 K-NN방법에 의해서 서울지점으로 축소된 월 총강수량을 적용하여 기후변화가 고려된 일 강수를 발생시켰다. 기후모형으로는 BCM2모형을 사용하였으며, 20c3m 시나리오를 기준시나리오로 하여 A2 시나리오에서의 일 강우빈도의 차이를 산정하여 관측된 일 강우 빈도에 적용하였다. 빈도해석을 위한 분포형으로는 Gumbel분포를 선정하였으며, 매개변수 추정을 위하여 확률가중모멘트 방법을 적용하였다. 연구결과 미래 서울지역의 빈도별 일 강수량은 2020s에는 다소 감소, 2050s, 2080s 에는 다소 증가하는 것으로 예상 되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권8호
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• pp.509-520
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• 2023

가뭄은 강수량, 토양수분 그리고 유출량 등 여러 가지 요인으로부터 영향을 받으며, 가뭄의 상황 판단을 위하여 다양한 가뭄지수가 널리 활용되고 있다. 가뭄지수의 산정에 활용되는 수문기상학적 자료와 가뭄지수 산정공식에 따라서 지수값은 달라지며, 가뭄 상황에 대한 판단에도 차이가 발생 할 수 있다. 본 연구에서는 국내외에서 널리 활용되는 표준강수지수(SPI)의 산정과정에서 결정해야 하는 강수량의 자료길이, 누적기간, 확률분포 모형, 매개변수 추정기법 등을 불확실성 영향 요인으로 가정하고, 각각의 조합에 대한 불확실성을 평균제곱근오차와 선형혼합모형(LMM)을 활용하여 평가하였다. 평균제곱오차는 SPI 산정과정에 발생되는 전반적인 오차를 추정하며, LMM은 영향 요인들의 상대적인 불확설성을 평가하는데 활용되었다. 그 결과, SPI 산정에 활용된 자료의 기간과 누적기간이 길어질수록 평균제곱오차가 감소하였다. LMM을 통하여 불확실성 영향요인들의 기여도를 비교한 결과, SPI의 불확실성에는 자료기간의 영향이 가장 크게 나타났다. 또한, 자료기간이 증가하면, 자료기간에 의한 불확실성은 감소하고 누적기간과 매개변수 추정기법에 의한 불확실성이 상대적으로 증가하였다. 본 연구 결과, SPI 산정과정에서 발생되는 불확실성을 줄이기 위해서는 장기간의 자료 확보가 우선이며, 자료의 특성을 적절히 반영하는 확률분포모형과 매개변수 추정기법이 적용되어야 한다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권12호
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• pp.31-38
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• 2023

본 연구에서는 국내 소규모 산지유역을 대상으로 홍수 위험지역에 대한 예·경보 시스템을 구축하기 위한 기초연구로 유출 특성 분석을 수행하였다. 연구 유역은 충청북도 단양군에 위치한 단양1교 유역을 선정하였으며, 연구유역의 수치표고 모형(DEM)을 바탕으로 Q-GIS를 활용하여 유역특성인자를 산정하였다. 또한, 국가수자원관리종합정보시스템에서 제공하는 수문기상자료를 활용 하여 2020년부터 2023년 기간 동안 9개의 호우사상을 선정하였다. 소규모 산지유역의 유출특성을 분석하기 위하여 HEC-HMS 강우-유출모형을 활용하였으며, 9개의 호우사상과 산정된 유역특성인자를 반영하여 강우-유출 모형 모의를 수행하였다. 강우-유출 모형을 바탕으로 모의된 사상 중 오차율이 크게 발생한 6개의 호우사상을 대상으로 하여 매개변수 최적화를 수행 후, 소규모 산지 유역인 단양1교 유역에 적합한 매개변수 범위를 0.8~3.4로 산정하였다. 본 연구의 결과는 소규모 산지유역에 대한 홍수 예·경보 시스템 구축의 기초자료로 활용될 것이며, 추가적인 연구를 통하여 유역특성에 따른 매개변수 범위를 도출하고자 한다.

• 한국습지학회지
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• 제14권3호
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• pp.385-397
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• 2012

격자 기반의 물리적 분포형 모형은 유역의 물리적 매개변수와 격자 형식의 공간 및 수문자료를 이용해서 유출해석을 수행한다. 본 연구에서는 격자 기반의 물리적 분포형 강우-유출 모형인 GRM(Grid based Rainfall-runoff Model)의 실시간 유출해석 모듈인 GRM RT(Real Time)를 이용해서 실시간 유출해석 시스템을 개발하였다. 실시간으로 수신되는 기상레이더 자료를 기상청의 실시간 AWS 자료를 이용하여 보정한 후 유출해석에 적용하며, 수위관측소 자료로부터 생성되는 유량자료를 이용해서 유출모형을 실시간 보정한다. 본 연구에서는 실시간 유출해석 시스템 구축을 위해서 필요한 데이터베이스를 설계 및 구현하였으며, 분포형 모형과 레이더 자료를 이용한 실시간 유출해석 절차를 정립하였다. 또한 개발된 시스템의 성능을 평가하고 실시간 모형보정에 대한 적용성을 평가하였다. 소양강댐 상류에 위치한 내린천 수위관측소 유역을 대상으로 실시간 유출해석 시스템을 적용하고 그 결과를 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.305-305
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• 2019

태풍에 의한 재해는 우리나라에서 발생하는 자연재해 중 발생빈도가 가장 높은 것으로 나타나며, 최근 들어 태풍 및 집중호우로 인한 홍수가 급증하고 있는 실정이다. 최근에는 치수증대사업으로 하천 범람의 재해가 감소하는 추세이지만, 도시지역의 경우 도시개발에 따른 내수 범람 피해가 증가하고 있고, 산지에서는 토석류 등의 토사 재해가 증가하고 있다. 이러한 홍수피해를 경감하기 위해서는 치수사업 등과 같은 구조적인 대책도 필요하지만, 정확한 홍수 예 경보를 통한 대비시간의 확보 등과 같은 비구조적인 대책도 중요하며, 홍수 예 경보를 통한 선행시간(Lead time)확보를 위해 강우 및 홍수예측 시스템 구축이 하나의 대안으로 대두되고 있다. 강우예측 기법으로는 레이더(Radar)를 통해 관측된 자료를 외삽하는 초단기 강우예측기법이 최근까지 많이 수행되어 왔다. 하지만 컴퓨터 계산 능력이 향상되면서 수치예보(Numerical Weather Prediction; NWP) 모델을 이용한 강우예측 및 수문학적 적용에 관한 연구들이 대두되고 있다. 본 연구에서는 수치예보모델을 이용하여 기상 및 수자원 간의 연계를 통한 강우 및 홍수 예측에 활용방안을 검토하기 위해 한국 기상청에서 제공하는 국지예보모델(LDAPS)과 예측 도메인에 한국을 포함하는 일본 기상청의 중규모 모델(MSM)을 이용하여 남강댐 유역 내 산청 유역에 대해 강우 및 홍수 예측 정확도를 평가하고 비교 검토하였다. 본 연구에서 적용한 LDAPS와 MSM은 사용하는 수치모델, 물리과정 매개변수, 자료동화 기법 및 지배 방정식 등이 다르기 때문에 직접적인 비교를 하는데 무리가 있지만 국내의 강우 및 홍수 예측 분야에서의 각 수치예보모델의 활용성을 검토하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.423-423
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• 2018

전세계적으로 집중호우, 홍수, 가뭄 등 기상이변이 빈번히 발생하고 있으며, 홍수기와 갈수기가 뚜렷해지고, 이에 따라 수자원 확보에 애로사항이 발생하고 있다. 이를 해결하기 위하여 정부는 "물의 재이용촉진 및 지원에 관한 법률"을 재정하여 효율적인 빗물 관리에 주력을 하고 있으나, 체계적인 빗물관리는 미흡한 실정이다. 즉 수자원을 효율적으로 보관하고 관리할 시스템 구축이 필요하다. 본 연구에서는 재배 작물에 대한 농업용수 확보를 위한 빗물저류조를 시공 및 모니터링을 하기 위하여 먼저 보은군 회인면 오동리의 기상 및 수문특성 조사를 실시하였고, 확률강우량을 산정하기 위해 보은기상관측소의 지속기간별 강우 자료를 수집하여 확률분포를 선정하고 매개변수를 산정하였다. 이에 따른 적합도 검정 결과 최적 확률분포형을 산정하였다. 분석한 결과를 통해 대상지역의 집수되는 면적에 내리는 유출량을 산정하였으며, 집수되는 유형은 지붕으로서 그에 대한 면적은 $120.0m^2$로 측정되었고, 지붕에 대한 유출계수로서 0.9의 값을 적용하였다. 지붕에서 집수되는 유출량의 값을 산정하였으며, 6월의 50년 빈도에서 부족한 9.4톤은 집수된 유출량으로 보충할 수 있는 것으로 판단된다. 따라서 50년 빈도의 10톤을 저류할 빗물은 저류조에서 30%의 여유율을 두어 13톤으로 저류조를 설계하는 것이 적정할 것으로 판단된다. 현재 빗물자원의 대부분은 바다로 유입되어 소모되거나, 하수로 유입되어 불필요한 고도처리공정이 진행되고, 하수처리장 용량에 과부하를 발생시키는 등 막대한 예산이 투입되고 있다. 갈수기시 농가에서 용수를 확보하기 위한 용수 운반장치 등 기반구축과 인력 부족으로 정상적인 용수공급의 어려움을 해결하기 위해서는 빗물자원을 용수로서 효율적으로 활용하기 위한 시스템의 구축이 필요할 것으로 사료된다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.73-86
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• 2017

환경 자료는 M&S(Modeling and Simulation)에서 실험 결과의 신뢰도를 높이는데 중요한 역할을 한다. 특히 국방 M&S에서는 극한 기상 현상들이 가상훈련 및 실험에서 중요하게 활용될 수 있다. 그러나 환경 자료는 여러 기관에 분산되어 있고, 방대하다. 이 때문에 M&S 운영자들이 실제 환경 자료에서 극한 기상 현상이 발생한 일자와 지역을 선정하여 획득하는 것은 어려운 일이다. 퍼지논리 기반의 환경 자료 검색 기술은 환경 시나리오 발생기 개발의 핵심 기술 중 하나이다. 연구결과 4개의 주요 매개변수(RV, MF, FRA, MRV)로 구성된 퍼지 검색 알고리즘을 제시하였다. 이 연구는 강풍을 동반한 호우 발생 일자를 검색하기 위해 RV는 풍속과 강수량을 위해 각각 14 m/s와 80 mm/d, FRA는 0.2, MRV는 1, 그리고 MF는 시그모이드를 활용할 것을 제안한다. 이 연구에서 제안하는 알고리즘은 국방 M&S에서 필요로 하는 극한 기상 현상들이 발생한 일자를 검색하는데 매우 유용할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.427-427
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• 2023

일반적으로 수자원가용량이라 하면 지표·지하·토양 등에 있는 모든 수자원의 양이라 할 수 있다. 정확한 수자원가용량의 평가를 위해서는 강수, 기온 등의 기상 예측의 정확도 확보가 우선되어야 하며, 지표 하에 보이지 않는 수자원의 양을 정확히 평가할 수 있어야 한다. 한국건설기술연구원은 2012년부터 세계기상기구(WMO, World Meteorological Organization)에서 수자원평가 부문 리더 역할을 수행하면서 회원국들에게 수자원가용량평가를 위한 '동적수자원평가시스템'의 개발을 제안하여 추진하였다. 그 결과, 동적수자원평가시스템(Dynamic Water resources Assessment Tool, DWAT)이 2017년 12월에 개발되었고, 2019년 5월에는 WMO 웹사이트 (https://public.wmo.int/en/water/dynamic-water-resources-assessment-tool)를 통해 193개 회원국에 보급되기 시작하였다. DWAT은 전 세계가 무료로 이용할 수 있는 수자원평가 도구로, 지하수, 용수이용 뿐만 아니라 지표수를 고려한 수자원계획 및 관리를 위해 중⋅소규모 하천 유역에 적용될 수 있다. 특히, 논 지역의 유출특성을 모의할 수 있는 모듈을 탑재하였으며, 고위도 및 고산지대의 수문학적 특성을 반영할 수 있는 융설 모듈이 포함되었고, 매개변수 최적화 기능도 포함되었다. WMO는 수자원분야 주요사업 중 하나인 "전지구 수문현황 및 전망 시스템(HYDROSOS, global HYDROlogical Status and Outlook System)" 사업을 추진하고 있다. 본 사업은 전지구 기상예보를 활용하여 주요 지점의 자연 유출량에 대한 현황과 예보를 수행하는 것을 목표로 한다. 2019년 6월 제18차 WMO 총회에서는 수자원분야 주요 사업인 HYDROSOS의 시범사업을 DWAT이 지원하는 것으로 의결되었다. 따라서 이러한 DWAT의 활용을 통해 대한민국의 수자원 평가 실무와 관련된 기술이 WMO 회원국에 지속적으로 보급될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권6호
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• pp.643-653
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• 2013

적절한 확률분포형을 결정하고 그에 따른 확률수문량을 산정하는 것은 빈도해석에서 가장 중요한 절차이며, 이를 수행하기 위해서는 경험적 확률분포에서 얻어지는 자료와 가정한 확률분포에서 얻어지는 자료의 일치 정도를 판별하는 적합도 검정을 거쳐야 한다. 지금까지 일반적으로 적용된 적합도 검정 방법은 분포형의 전체적인 적합정도를 판별하여 최근의 기상이변으로 인한 극치 사상에 대하여는 충분히 고려하지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 분포형의 극치 사상에 가중치를 주는 modified Anderson-Darling(AD) 검정 방법을 3변수 Weibull 분포형에 적용하여 검정통계량 한계값과 기각력을 살펴보았으며 이를 실제자료에 적용한 결과, modified AD 검정 방법이 다른 기존의 적합도 검정보다 더 우수한 기각력을 가지고 있음을 확인하였다. 이는 앞으로 3변수 Weibull 분포형을 이용한 극치 수문량 선정에 있어 modified AD 방법이 하나의 기준으로 작용할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.291-300
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• 2013

태풍시 발생하는 해상풍 산출을 위해서는 태풍 모의 기법을 이용하며, 이 경우 Holland 모델은 비교적 정확도 높은 태풍 모의가 가능하게 한다. 태풍 모의를 위한 가용 정보로는 JTWC(Joint Typhoon Warning Center, USA)와 RSMC(Regional Specialized Meteorological Center, Japan) 최적경로자료가 있으며, 두 자료는 매개변수 산정 방법과 제공하는 태풍인자가 약간 다르다. 본 연구에서는 RSMC 최적경로자료에서 제공하는 풍속 25 m/s와 15 m/s에 해당하는 반경을 Holland 모형에 각각 대입하여 구성되는 2개의 비선형 방정식을 구성하였으며, 구성된 방정식의 해에 해당하는 최대풍속반경은 Newton-Raphson 기법을 이용하여 산출하였다. 본 방법은 일본 기상청(JMA)에서 제공하는 태풍 풍속프로파일에 근거하여 산출된 결과로서 타 방법에 의하여 산출된 결과보다 태풍 매개변수의 공간적, 시간적 변화에 능동적으로 반응하여 태풍의 특성을 보다 잘 반영하는 것으로 나타났다. RSMC 최적경로 자료를 이용할 경우, 본 방법은 태풍모의 입력 자료의 일관성도 확보할 수 있기 때문에 최대풍속 반경 산출에 합리적일 것으로 판단된다.