• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.1
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• pp.27-38
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• 2021

Recently, many studies have been conducted to use the radar rainfall in hydrology. However, in the case of weather radar, the beam is blocked due to the limitation of the observation such as mountain effect, which causes underestimation of the radar rainfall. In this study, the radar rainfall was estimated using the Hybrid Sacn Reflectivity (HSR) technique for hydrological use of weather radar and the runoff analysis was performed using the GRM model which is a distributed rainfall-runoff model. As a result of performing the radar rainfall correction and runoff simulation for 5 rainfall events, the accuracy of the dual-polarization radar rainfall using the HSR technique (Q_H_KDP) was the highest with an error within 15% of the ground rainfall. In addition, the result of runoff simulation using Q_H_KDP also showed an accuracy of R2 of 0.9 or more, NRMSE of 1.5 or less and NSE of 0.5 or more. From this study, we examined the application of the dual-polarization radar and this results can be useful for studies related to the hydrological application of dual-polarization radar rainfall in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.97-97
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• 2018

기후변화로 악화되는 수문기상 환경에서 돌발홍수 예보, 짧은 지속기간(5분)의 확률강우량 생산 등을 위해서는 짧은 관측 주기의 강수량 생산 고려 필요하다. 지상강수량은 1분 간격으로 생산(기상청)하고 있으나 공간적으로 보다 정밀한 레이더 강수량은 기상청 10분, 국토교통부 2.5분 간격으로 생산하고 있는 현실이다. 연속으로 누적하여 강수량을 측정하는 강수량계와는 달리 레이더의 관측방식은 순간 관측 방식으로 회전 속도 혹은 주기에 따라 강수량이 달라질 수 있다. 특히 홍수예보를 위한 강수관측이 주목적인 국토교통부 강우레이더의 경우 최근의 돌발홍수 발생 빈도가 높아짐에 따라 초단시간(2분 이내) 강수량 생산의 필요성도 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 관측 주기에 따른 관측 강수량 오차(불확실도) 분석을 실시하였다. 이를 위해 샘플링 방법을 이용하여 10분까지의 레이더 관측주기에 따른 1시간 누적강수량을 산정하고, 이를 이용하여 관측 주기에 따른 지상강수량계(AWS)와의 상관계수(correlation coefficient) 및 정규화오차 정확도(1-NE)를 분석하였다. 분석결과 샘플링 주기의 증가에 따라 오차가 증가하는 것으로 나타나, 강수량 추정의 정확도가 중요한 홍수예보를 위해서는 짧은 주기의 관측(짧은 주기의 강우량 생산)이 정확도 확보 측면에서 유리할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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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.

• Water for future
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• v.45 no.8
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• pp.15-27
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• 2012

• Journal of the Korean earth science society
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• v.33 no.7
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• pp.596-607
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• 2012

The R-Z relationship is one of important error factors to determine the accuracy of radar rainfall estimation. In this study, we have explored the effect of the R-Z relationships derived from disdrometer data in estimating the radar rainfall. The heavy rain event that produced flooding in St-Remi, Quebec, Canada has been occurred. We have tried to investigate the severity of rain for this event using high temporal (2.5 min) and spatial resolution ($1^{\circ}$ by 250 m) radar data obtained from the McGill S-band radar. Radar data revealed that the heavy rain cells pass directly over St-Remi while the coarse raingauge network was not sufficient to detect this rain event. The maximum 30 min (1 h) accumulation reaches about 39 (42) mm in St-Remi. During the rain event, the two disdrometers (POSS; Precipitation Occurrence Sensor System) were available: One used for the reflectivity calibration by comparing disdrometer Z and radar Z and the other for deriving disdrometric R-Z relationships. The result shows the significant improvement with the disdrometric reflectivity-dependent R-Z relationships against the climatological R-Z relationship. The bias in radar rain estimation is reduced from +12% to -2% and the root-mean squared error from 16 to 10% for daily accumulation. Using the estimated radar rainfall rate with disdrometric R-Z relationships, the flood event was well captured with proper timing and amount.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.190-190
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• 2015

현재 임진강 상류 지역을 포함한 한강수계의 일부분이 북한에 속해있다. 북한의 경우 현지조사가 필수적인 계측자료를 구축하는 것이 현실적으로 어렵기 때문에 수문자료를 활용한 강우-유출 분석에 큰 어려움을 갖고 있다. 임진강 유역의 정확한 홍수량 분석은 앞으로 수행될 수문학적 연구에 필수적인 요소이며 북한의 황강댐 무단방류로 인한 남한지역에의 피해 발생 등으로 그 중요성이 더 부각되었다. 최근 레이더 자료를 활용한 수문량 분석에 관한 연구가 많이 수행되고 있다. 레이더 자료의 경우 수문자료의 획득이 어려운 미계측 유역에 대하여 적용성이 기대되고 있다. 본 연구에서는 임진강 유역의 레이더 강우 자료의 활용성을 검증하기 위하여 한탄강 유역을 대상으로 레이더 자료를 이용한 강우-유출 분석을 수행하였다. 레이더 자료의 경우 임진강 레이더 및 광덕산 레이더를 사용하여 그 적용성을 비교하였고, 각 레이더의 강우자료를 HEC-HMS에 적용하여 홍수 유출량을 산정한 후 지점 강우량을 활용한 유출량 자료와 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1317-1321
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• 2010

기후변화의 영향으로 국지성 집중호우가 증가함에 따라 토석류 발생면적과 피해규모는 지속적으로 증가추세에 있다. 강우는 토석류의 유발 뿐 만 아니라 토석류 발생규모에 직접적인 영향을 미치므로 유발강우에 대한 분석은 향후 토석류 대응을 위한 경보기준이나 대책의 설계목표를 설정하는데 있어 매우 중요한 정보를 제공하며(김경석, 2008) 누가강우량, 강우강도, 강우지속시간 및 선행 강우량 등의 강우 특성과 토석류 발생과의 관계를 제시하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 토석류를 유발하는 강우 특성을 레이더 강우와 분포형 수문모형을 이용하여 분석하였다. 특정 격자안에 토석류 발생부가 많이 포함될수록 강우에 의한 영향이 컸을 것이라는 가정을 바탕으로 항공사진을 이용해 취득한 발달 단계별 토석류 맵핑 결과를 활용하였으며 지점강우를 이용하여 조건부 합성방법으로 보정된 1 km 해상도의 레이더 보정강우와 GIS와 연계된 분포형 강우-유출 모형인 HyGIS-GRM을 이용하여 격자별 강우량을 산정하고 강우특성을 비교하였다. 연구결과 토석류는 흐름누적수가 0인 능선부위에서 대부분 발생하였으며 발생부 포인트가 많이 포함될수록 2~3시간 동안의 강우강도가 매우 크게 제시되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.181-181
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• 2018

설계홍수량 산정 시 지점확률강우량을 대상유역 내 면적강우량으로 환산하기 위하여 면적우량 환산계수(areal reduction factor, ARF)를 적용한다. ARF 산정방법은 크게 면적고정형 방법과 호우중심형 방법으로 나뉜다. 면적고정형 방법은 현재 국내 하천설계기준에서 설계강우량 산정 시 활용하고 있는 방법이지만, 동 시간에 발생한 강우사상을 활용하지 않고 지점강우량과 면적강우량의 독립적인 빈도해석을 통해 산정되므로 비현실적인 값이라고 볼 수 있다. 본 연구에서는 강우사상의 공간분포 특성을 효과적으로 반영할 수 있는 레이더 강우 자료를 활용하여 한강권역의 호우중심형 ARF를 활용하였다. 호우중심형 ARF는 지속기간 1, 3, 6, 12, 24시간에 대하여 산정하였으며, 재현기간은 강우 사상의 규모에 따라 총 다섯 구간(0-10, 10-20, 20-50, 50-80, 80-100년)으로 분류하였다. 지속기간 및 재현기간에 따른 호우중심형 ARF는 강우 사상마다 산정되므로 다양한 값이 산재(scattered)되어 있는데, 대푯값을 선정하기 위하여 Weibull 분포의 비초과확률 95%의 값을 추출하였다. 두 가지 방법으로 산정된 ARF는 지속기간에 대하여 로그형태로 증가하였으나, 재현기간에 따른 관계에서는 차이를 보였다. 면적고정형 ARF는 재현기간에 대한 민감도가 매우 낮았으나, 호우중심형 ARF는 재현기간에 따라 감소하였다. 또한 호우중심형 ARF는 지속시간이 길수록 재현기간에 대한 민감도가 점차 낮아졌으며 지속기간 24시간 이후로는 일정한 값을 보였다. 이러한 차이는 레이더 실 강우를 활용한 호우중심형 ARF 산정 시에 면적고정형 ARF 산정과정에서 고려되지 않는 강우의 시 공간적 특성을 반영하기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 설계홍수량 산정 시 호우중심형 ARF를 적용한다면 보다 현실적인 값을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.7
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• pp.625-634
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• 2016

Three leading agencies under different ministries - Korea Meteorological Administration (KMA) in the ministry of Environment, Han river control office in the Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT) and Weather Group of ROK Air Force in the Ministry of National Defense (MND) - have been operated radars in the purpose of observing weather, hydrology and military operational weather in Korea. Eight S-band dual-pol. radars have been newly installed or replaced by these ministries over different places by 2015. However each ministry has different aims of operating radars, observation strategies, data processing algorithms, etc. Due to the differences, there is a wide level of accuracy on observed radar data as well as the composite images made of the cross governmental radar measurement. Gaining fairly high level of accuracy on radar data obtained by different agencies has been shared as a great concern by the ministries. Thus, "an agreement of harmonizing weather and hydrological radar products" was made by the three ministries in 2010. Particularly, this is very important to produce better rainfall estimation using the cross governmental radar measurement. Weather Radar Center(WRC) in KMA has been developed an empirical method using measurements observed by Yongin testbed radar. This study is aiming to examine the efficiency of the empirical method to improve the accuracies of radar rainfalls estimated from cross governmental dual-pol. radar measurements. As a result, the radar rainfalls of three radars (Baengnyeongdo, Biseulsan, and, Sobaeksan Radar) were shown improvement in accuracy (1-NE) up to 70% using data from May to October in 2015. Also, the range of the accuracies in radar rainfall estimation, which were from 30% to 60% before adjusting polarimetric variables, were decreased from 65% to 70% after adjusting polarimetric variables.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.311-315
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• 2007

본 연구에서는 칼만필터(Kalman filter) 개념을 도입한 추계학적 편차보정 기법을 활용하여 실시간으로 레이더 및 관측강우에 대한 불확실성을 줄일 수 있는 레이더 최적강수 산정기법 개발에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 레이더 강우량 추정기법은 한강유역을 대상으로 적용되었으며, 여기서 사용된 레이더 자료는 기상청에서 수집한 레이더 합성 CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator) 자료이다. 자료기간은 2004년 7월 및 2006년 7월의 각 한달치 10분 간격의 레이더 자료가 사용되었고, 본 기간에 대응하는 약 130여개 지점의 기상청 AWS(Automatic Weather Station) 강우 관측자료가 편차보정을 위해 사용되었다. 매개변수별 편차추정 분석을 수행한 결과, 한강유역의 주어진 자료기간에 대한 적절한 편차추정을 위해 N=10, $i_T=2mm/h$의 매개변수를 선정하여 레이더 강수추정 오차에 대한 편차를 계산하여 개발 보정기법을 적용하였다. 그 결과 본 연구에서 개발한 추계동역학적 편차보정 기법은 Marshall-Palmer 기법의 높은 편차를 1에 가깝게 줄일 수 있는 것으로 나타났고, 홍수기 급박한 재해상황에서 보다 신속히 레이더 강수장을 제공할 수 있는 현업적 보정기법으로써의 유용성이 매우 높은 것으로 평가되었다.