• 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 2015년도 학술발표회
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• pp.37-37
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• 2015

본 연구는 남강댐 유역($2,293km^2$)을 대상으로 이중편파 레이더 강우자료와 격자기반 분포형 강우-유출 모형인 KIMSTORM(KIneMatic wave STOrm Runoff Model)을 이용하여 홍수추적을 수행하고, 침수실적자료와 비교하여 레이더 강우자료의 효용성을 검토하였다. 2012년 4개의 강우 이벤트(집중호우, 카눈, 볼라벤, 산바)에 대하여 한강홍수통제소로부터 보정된 비슬산 레이더 강우자료를 제공받아 사용하였다. 레이더 강우와 지점 강우를 비교하기 위해 면적평균강우량을 산정하여 분석한 결과, 유출량산정 지점별 면적평균 강우량은 대체적으로 레이더가 지점 강우보다 더 낮은 값으로 예측되었지만, 강우의 패턴은 상당히 일치하는 것으로 나타났으며, 평균 $R^2$는 0.97로 매우 우수하게 분석되었다. 이후 분포형 홍수추적을 위해 KIMSTORM을 이용하였으며, 격자크기 $500{\times}500m$ 해상도의 156행${\times}$137열의 총 21,372개의 셀로 모형을 구축하였다. 분포형 모형의 보정을 위해 지상강우를 적용하여 모형을 보정하고, 보정된 매개변수를 레이더강우에 그대로 적용하여 적용성을 평가하였다. 모형의 보정 결과, $R^2$(coefficient of determination), ME(model efficiency), VCI (volume conservation index)의 평균이 지점강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 1.09%, 레이더 강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 0.96으로 모의유량이 관측유량을 잘 재현하였다. 이후 태풍 산바에 의한 하천범람 침수실적자료의 침수지역(신연, 문대, 신기지구)과 레이더에 의한 침수지역 유출분석 결과를 비교하였다. 침수지역 호우 및 유출의 공간분포를 분석한 결과 레이더 강우가 침수지역 상류유역의 호우와 유출상황을 자세하게 재현하였으며, 침수지역의 침수기간 전 후를 분석한 결과 지점강우 보다 레이더 강우가 실제 첨두유량에 가깝게 우수하게 모의되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.191-200
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• 2011

제방의 붕괴로 인하여 인명 및 재산상의 막대한 피해가 발생한다. 제방의 붕괴는 월류 및 침식에 의한 붕괴가 대부분을 차지하고 있으나 이에 대한 분석이 제대로 이루어지지 않고 있다. 사행하천에서의 흐름특성은 하천제방과 관련하여 실용적인 관점에서 연구하여야 하는 하천 수리학에서는 중요한 주제이다. 사행하천에서는 회전방향이 교호적으로 바뀌는 나선형의 흐름(2차류)이 3차원적으로 발생하는 것으로 알려져 있다.. 이에 본 연구에서는 2차원 CCHE2D모형과 3차원 FLOW3D모형을 이용하여 하천 만곡부에서의 흐름특성을 분석하고자 하였다. 가상 하도에 대하여 수리모형 실험의 실측치와 비교하여 모형의 정확성과 안정성을 검증하였다. 그리고 모형의 적용성 검토를 위해 남강댐 하류에 대하여 만곡부의 흐름특성(유속분포 및 최대유속경로, 수위분포, 2차류 거동, 편수위, 전단응력 분포 등)을 분석하였다. 그 결과 하천 만곡부에서의 수리적 특성을 보다 정확하게 제시할 수 있었으며 하천의 제방 안정성 평가시 사행하천에 관한 수리적 특성을 효율적으로 활용하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권spc1호
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• pp.1149-1159
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• 2018

본 연구는 우리나라 113개 중권역에 대한 기후변화에 따른 미래 홍수 피해액의 예측을 위하여 26개 GCM 모형에서 생산한 강우자료와 1시간 최대 강수량, 10분 최대 강수량, 1일 강수량이 80 mm 초과한 일수, 일 최대 강수량, 연강수량, 유역고도, 시가화율, 인구 밀도, 자산 밀도, 도로와 같은 사회 간접 시설, 하천개수율, 하수도 보급률, 배수펌프시설, 유수지용량 및 과거 홍수 피해액 자료를 활용하였다. 구축된 자료에 대하여 구속 다중선형회귀 모형(Constrained Multiple Linear Regression Model)을 적용하여 홍수 피해액과 여타 입력자료 사이의 상관관계를 구축하고 RCP 4.5와 8.5에 대한 26개 GCM 모형 산정자료를 활용하여 미래 홍수 피해액을 예측하였다. 홍수피해에 주된 요인이 되는 연강수량, 극치 강우량 등 강우관련 요소들이 전반적으로 증가하며 이로 인하여 과거 홍수로 인한 피해액이 광범위하게 증가할 것으로 판단되고 특히 동해안 및 남강댐 유역에 미래의 홍수피해액이 높게 예측되는 경향을 보인다.

• 한국물환경학회지
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• 제34권6호
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• pp.591-601
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• 2018

Optimized BMP plans for controlling water quality using the Pareto trade-off surface curve in upper basin of Namgang Dam is proposed. The proposed alternatives consist of BMP installation scenarios in which the reduction efficiency of non-point pollutants is maximized in a given budget. The multi-objective optimization process for determining the optimal alternatives was performed without direct implementation of a watershed model such as SWAT analysis, thereby reducing the time taken. The shortening of the calculation time further enhances the applicability of the multi-objective optimization technique in preparing regional water quality management alternatives. In this study, different types of BMP are applied depending on the land use conditions. Fertilizer input control and vegetative filter strip are considered as alternatives to applying BMP to the field but only control of fertilizer input can be applied to rice paddies. Fertilizer input control and vegetative filter strip can be installed separately or simultaneously in a hydrologic response unit. Finally, 175 BMP application alternatives were developed for the water quality management of the upper river basin of Namgang dam. The proposed application alternative can be displayed on the map, which has the advantage of clearly defining the BMP installation location.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.306-306
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• 2023

인공강우 실험은 일반적으로 호우 기간 중 수행한다. 과거 연구(국립기상과학원, 2020)에서 설정된 인공강우 실험 기준은 "일 강우량 20 mm를 초과하는 경우"로, 이는 경험적으로 결정된 기준이다. 이에 본 연구에서는 가용한 장기간 관측자료를 수집하고 자료를 분석하여 인공강우 실험을 위한 댐 유역의 기상학적 조건과 수문학적 조건을 평가하였다. 인공강우 실험 조건 평가를 위한 대상 유역으로 한반도 남부지방에 위치한 보령댐, 용담댐, 남강댐, 안동댐, 임하댐 유역을 고려하였다. 기상학적 조건은 인공강우 발생 조건과 밀접한 연관이 있다. 기상학적 조건을 평가하기 위한 자료로 장기간 자료가 가용하며 수집이 용이한 일 강우량, 상대습도, 운량 등의 자료를 수집하였다. 강우량과 운량의 경우 상위 10%, 20%, 30%에 대응하는 기준치를 산정하고, 이를 초과하는 연 횟수를 비교하여 유역의 조건을 평가하는데 반영하였다. 상대습도의 경우 연중 80%, 85%, 90%를초과하는 횟수를 비교하고 추가로 이 기준치를 초과함에도 강우는 발생하지 않은 횟수도 고려하였다. 수문학적 조건은 인공강우의 필요성, 즉 수자원 공급량 차원에서 고려한 조건으로 볼 수 있다. 수문학적 조건을 평가하기 위한 자료로는 댐의 일 및 월 단위 저수용량을 수집하고, 댐의 총 저수용량과 유효저수용량에 대한 비를 산정하여 평가에 고려하였다. 댐 유역의 인공강우 실험 조건을 평가한 결과는 다음과 같이 요약된다. 기상조건을 고려한다면 보령댐과 용담댐이 적절한 것으로 판단되었다. 특히 보령댐의 경우, 상대습도가 90% 이상으로 매우 높음에도 대기중의 수증기가 응결되지 못하여 강우량이 발상하지 않는 경우가 있어 Seeding의효과가 극대화될 여지가 높은 것으로 판단된다. 수문학적 조건을 고려하는 경우, 보령댐 유역, 안동댐 유역, 임하댐 유역이 유효 저수율이 낮은 것으로 나타나 인공강우를 활용한 수자원 확보의 필요성이 높은 유역으로 평가된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4B호
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• pp.375-381
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• 2008

본 연구에서는 자체 개발한 물리적기반의 격자다층 분포형 홍수유출모형을 이용하여 남강댐유역을 대상으로 유출해석을 하고, 최적 매개변수 산정을 위하여 각 매개변수별 민감도 분석을 실시하였다. 그 중 유출량에 가장 큰 영향을 끼치는 유역의 초기 토양함수 상태 및 포화 투수계수를 중심으로 유출량에 미치는 영향의 정도를 파악하고자 하였다. 강우유출해석의 결과로부터 모형의 적합성을 평가하기 위하여 체적오차의 백분율(VER)과 첨두유량 오차의 백분율(QER)을 이용하여 모형을 평가하였으며, VER과 QER이 각각 16.7%, 6.7%로 나타나 매개변수 보정 전에 비해 약 6% 향상된 결과를 보였다. 매개변수 민감도 분석 결과, 개발된 분포형 모형에서 유출에 가장 큰 영향을 미치는 부분이 토양 조건 중에서 투수계수와 층 분할 비율이라는 것을 알 수 있었고, 분포형모형의 특성상 매개변수의 초기보정 없이도 유량의 크기와 첨두시간 모두 관측값과 비교적 잘 맞는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5D호
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• pp.749-757
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• 2008

최근 집중호우나 태풍에 의한 홍수피해가 급증하면서, 댐방류시 하류하천의 홍수범람지역에 대한 가시화 정보가 요구되고 있다. 본 연구에서는 남강댐 하류지역을 대상으로 홍수범람지역을 가시화할 수 있는 3차원 GIS 시스템을 개발하였다. 먼저, TextureMaker와 HeightMaker 모듈을 이용하여 NGIS 수치지형도에서 추출한 DEM과 IKONOS 위성영상을 iWorld 엔진에 탑재 가능한 형태로 최적화 하였으며, 홍수분석모형(COSFIM)과 FLDWAV 수리모델을 이용하여 예측한 하천 횡단측선별 실시간 홍수위정보를 기반으로 댐하류 지역에 대한 홍수범람지역을 효과적으로 추출할 수 있게 되었다. 이러한 홍수범람 가시화 정보는 실시간 댐운영에 필요한 침수취약지역 파악 및 신속한 홍수재해 대처계획 수립에도 효과적으로 이용될 수 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제15권3호
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• pp.97-109
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• 2010

하계 남강댐 방류수 유입에 의해 강하게 성층화된 남해 강진만에서 3차원 수치모델링 실험을 통해 태풍 통과시 염분장에 미치는 취송류의 영향과 성층 파괴에 대해 연구하였다. 조위와 유속장, 수온장, 염분장에 대해 각각 스킬 분석(skill analysis)을 이용하여 모델을 검증 하였고, 그 결과 대부분 90%가 넘는 재현율을 보였다. 모델은 조류, 담수유입에 의한 밀도류와 바람에 의한 취송류를 잘 재현했다. 대량 담수 유입이 있을 경우 바람의 영향은 강한 밀도류에 의해 상대적으로 큰 효과가 없으나, 담수유입이 감소하는 시기에는 바람이 수직 혼합작용을 촉진하여 바람을 부과하지 않은 모의 실험보다 2~3일 빠르게 성층을 파괴하였다. 담수 유입에 의한 성층과 바람에 의한 성층 파괴는 성층지수(Richardson 수(數), Ri)를 통하여 판단하였으며, 대량 방류시 성층지수는 급속도로 증가하여 Ri 수(數)가 7~20을 보였고, 방류가 중단된 이후에는 바람에 의한 혼합으로, 성층지수는 급격하게 감소하고 Ri 수(數)는 0~2까지 보였으며, 이 때 상하층간 염분은 일정하게 분포하였다.

• 한국습지학회지
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• 제1권1호
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• pp.29-44
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• 1999

습지생태계의 변화를 예측하고 적절한 보호 대책을 강구하기 위하여 경남 진주시 남강댐 상류의 습지에서 1997년 4월부터 1997년 11월까지 수생 및 습생 관속식물의 분포 및 군락 구조와 버들류의 생장 유형, 현존량, 양분 흡수량 등을 조사하였다. 분포하는 수생식물은 정수식물 27 종류, 부엽식물 4 종류, 부수식물 3종류, 침수식물 9종류 등으로 43종류이고, 습생식물은 241종류였다. 초본층에서 우점종은 여뀌였으며, 종다양도는 1.59~1.89이고 균등도는 0.87~0.96으로 매우 높았으며 군집유사도 지수는 0.35~0.83이었다. 관목층 및 아교목층에 분포하는 버들류(Salix spp.)는 선버들을 포함한 17종으로서, 조사지역에서 천이 초기의 개척식물로 추정되었다. 버들류의 단위면적 ($100m^2$) 당 밀도는 27.5개체이고, 수간에서 분지된 가지수가 개체당 평균 5.0개였다. DBH 분포는 2cm 미만의 유목과 함께 역J자형의 경사분포형으로서 자연적인 후계림을 기대할 수 있었다. 버들류의 단위면적 ($m^2$)당 기저면적은 $24.87cm^2$이고, 용적은 $12,008cm^3$였다. 조사지역 전체에서 버들류의 식물현존량은 12,894 ton으로서, 이는 $9,551ton/km^2$에 상당하는 양이었다. 버들류의 부위별 생물량 분포는 수간부 64.1%, 분지 및 소지 28.1%, 잎 7.8% 등으로서 수간부의 생물량이 가장 많았으며, 버들류에 흡수된 질소 및 인의 현존량은 각각 68,022 및 19,823 kg이었다. 습지대 식물군락을 이용하여 댐내 수질오염에 미치는 악영향을 감소하고 습지대 식물군락을 보존하기 위한 대책이 제시되었다.