• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.437-441
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• 2017

우리나라는 전 국토의 70%가 산지이고 하천경사가 다른 나라에 비해 상대적으로 급하여 홍수 관리에 매우 불리한 조건을 가지고 있으며, 특히 홍수기간의 집중호우 및 돌발홍수는 인명과 재산의 막대한 피해를 입히고 있다. 최근은 기후변화로 인하여 극심한 홍수, 가뭄 등 재해의 발생빈도가 증가하는 추세로 기후변화의 영향을 최소화할 수 있는 수재해 방재관리가 필요한 상황이다. 중 대하천의 경우에는 비교적 수재해 방재관리가 잘 이루어지고 있으나, 소하천(일부 중하천 포함)의 경우에는 취약한 구조를 보이고 있다. 특히 홍수기간(7월~9월)의 인명과 재산의 피해는 주로 소하천 위주로 발생하고 있으며, 사전 사후의 체계적인 대응이 이루어지지 못하고 있다. 수재해 방재관리를 위해서는 일차적으로 수문자료의 획득에 있으며, 그 이후 해당유역에 적합한 수재해 대응을 위한 체계적인 방법론과 방재시스템 개발 운영이 수반되어야 안전한 방재관리를 할 수 있다. 따라서 수재해 방재관리 체계를 구축하기 위해서는 중 소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중 소규모 유역 단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 차탄천 유역(유역면적 $190.64km^2$, 유로경사 0.96%, 경기도 연천군 소재)의 신뢰성 높은 2016년 관측자료를 이용하여 강우특성, 유출특성, 증발산량 등 수문특성을 분석하였으며, 과거 관측결과와 비교하였다. 강우특성 분석으로는 호우사상 분리, 주요 호우사상 분석, 지속기간별 최대강우량, 시간분포 등이 있다. 2016년은 2015년보다 최대 강우지속기간은 적게, 평균 강우지속기간은 크게, 최대 강우강도와 평균 강우강도는 모두 적게 나타나는 호우의 특징을 보이나, 설마천 유역과 같이 50mm 이상의 호우사상수의 증가에 기인하여 연 총강우량 증가로 유출률이 증가하는 유출특성을 보인다. 2016년의 하천유출률은 강우량 대비 39.6%(장진교, 유역출구)와 58.9%(보막교, 중간 소유역)로 과거 2012년~2015년의 평균 유출률 48.9%와는 다소 차이를 보인다. 2015년의 장진교 38.2%는 차이를 보이지 않으나, 보막교의 38.3%는 많은 차이를 보인다. 강우-유출특성 분석결과 강우량의 증가에 기인하여 2016년의 연간 하천유출량은 2015년보다 크게 증가 하였다. 그리고 2016년의 증발산량은 강우량 대비 장진교 50.1%, 보막교 35.4%로 2015년의 장진교 49.9%와 비슷한 값을 보이나, 2015년의 보막교는 54.9%로 약 19.5% 정도의 적은값을 보인다. 온도, 습도, 풍속, 일조시간에 영향을 받는 증발산량은 2015년보다 일평균 습도는 변화가 거의 없었으나, 일평균 풍속의 증가, 일평균 기온과 일조시간의 감소에 기인하여 적은 증발산량을 보이는 것으로 분석되었다. 이와 같이 산정된 수문자료는 수재해 방재를 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용되므로 지속적인 시험유역의 운영은 매우 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1996년도 제4회 수공학웍샵 교재
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• pp.1-95
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• 1996

전국에 산재한 수위관측지점의 관측개시 이후의 모든 홍수위 자료를 구성하고 주요 지점의 개별 홍수사상에 대한 단위도를 유도하여 지점별 대표단위도를 작성하였다. 또한 유도된 대표단위도를 이용하여 미계측 지점에 대한 단위도와 첨두홍수량을 추정하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 1991년과 1992년에 이어서 1993년에도 홍수위자료의 수집과 정리에 역점을 두어 관업을 수행하였으며 조선하천조사서, 조선하천조사연보, 한국수문조사연보 등의 각종 문헌에 수록되어 있는 주요 홍수사상의 수문곡선을 판독하여 전국 220개의 수위관측지점에 대하여 총 5,735개 사상의 홍수위 자료를 구축하였으며 이를 자료집으로 구성하였다. 홍수사상에 대한 단위도를 유도하기 위하여 시우량자료는 기상청 자료를 중심으로 구성하였으며 효율적이고 안정적인 능형회귀방법을 이용한 단위도 유도 방법을 적용하여 사용자가 화면을 통해서 홍수사상과 유도된 1mm-1hr 단위도를 보고 적합한 단위도를 선택할 수 있도록 단위도 유도 프로그램을 개발하였다. 대부분의 홍수사상이 지정홍수위 이상인 범위만이 정리되었는데 지정홍수위 이하의 부분은 일수위로부터 읽은 값을 참고로 하고 대수보간을 하여 자료를 구성하도록 하였다. 개발된 단위도 유도 프로그램을 사용하여 지점별 홍수사상별로 단위도를 유도하여 유역별로 총 65개 지점에 대하여 952개의 단위도를 유도하였는데 한강 유역은 16개 지점에서 263개의 단위도를 유도하였고 낙동강 유역은 28개 지점에 460개 단위도를, 금강 유역은 7개 지점 82개 단위도를, 영산강 유역은 7개 지점에서 88개 단위도를, 섬진강 유역은 7개 지점에서 59개의 단위도를 유도하였다. 유도된 단위도들을 지점별로 평균하고, 이를 참고로 하여 Nash 모형을 이용한 지점별 대표단위도를 유도하여 정리하였다. 또한 유도된 대표단위도를 유역에 따라서 지점별로 비교하여 상하류간의 관계를 분석하였으며 신뢰할만한 결과로 판단되었다. 유도된 대표단위도의 첨두유량 및 첨두시간을 유역면적 등과 비교하여 그 관계를 검토하였다. 유역면적과 첨두유량 및 유역면적과 첨두시간의 관계는 비교적 일정한 경향을 보여주었으며 이를 이용하여 미계측 유역의 1mm-1hr 단위도를 추정하였다. 2년 빈도의 설계강우량에 대해서 유역면적이 50, 100, 1,000, 10,000, 20,000$\textrm{km}^2$인 경우 첨두홍수를 추정하였으며 유출률을 0.9로 할 때 4장에서 분석, 제시된 지점별 평균연최대홍수와 비슷한 값을 보여주었다. 따라서 미계측 유역에서는 설계강우량만 주어진다면 본 연구에서 추정된 미계측 유역의 단위도 추정 방법을 이용하여 첨두홍수를 추정할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 단위도 유도 대상 지점은 전국의 수위관측지점이었으나 5대강을 제외한 기타 수계에 있어서는 수위자료뿐만 아니라 유량측정성과도 미비하여 단위도 유도를 하지 못하였다. 또한 유역면적 500$\textrm{km}^2$ 이하에서는 홍수위 자료는 있어도 유량측정성과가 없는 지점이 많았고 육량측정성과가 수 회에 불과한 지점이 대부분이었기 때문에 단위도를 유도할 수 없었다. 따라서 분석된 결과를 소유역으로 연장하는 것은 다소 무리가 따르며 대략 어느 정도가 될 것이라는 참고자료로 이용하는 것이 바람직하다고 본다. 현재의 여건에서는 소유역의 유량측정성과를 확충하는 일이 급선무일 것이다. 유역면적이 작은 수위 관측 지점에 대한 지속적인 유량측정이 절실히 요구된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권3호
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• pp.221-230
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• 2011

최근 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 기후변화에 따른 국지성 호우의 증가로 피해가 증가하고 있고 그에 따른 대책으로 단기예보의 중요성이 높아지고 있다. 우리나라의 기상청에서는 전구 모형인 GDAPS와 지역 모델인 RDAPS를 이용하여 정량적 예보인 수치 예보를 하고 있다. RDAPS 모델을 이용하여 생성된 자료는 3시간의 누적 강수량으로 48시간에 대한 예측 자료를 12시간 간격으로 00UTC와 12UTC를 생성한다. 본 연구에서는 2005년의 RDAPS의 결과를 9가지의 경우에 대하여 일강수량으로 변환하였으며, 금강유역을 대상으로 면적평균강수량 (MAP)을 산정하였다. 또한, 기상청 강우관측소의 관측강우량과 절대상대오차평균 (AARE)을 산정하여 가장 정확한 변환의 방법을 제시하고 적용성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.361-361
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• 2018

강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 분석하는 것은 수문연구에서 중요한 주제 중 하나이며 댐유역에 대해 기상 및 유출자료를 사용하여 이를 상세히 분석함으로써 이수기에 필요한 수자원을 예측 및 확보하는 것은 중요하다. 강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 상세히 분석하기 위해서는 댐유역의 상류부터 하류까지 많은 유출관측지점의 자료를 사용해야 하지만 상류의 소유역들은 대부분 미계측유역이라는 문제점이 있다. 본 연구에서는 자료공간확장 방법을 사용하여 미계측유역의 유출자료를 생성하고 이 자료들을 분석함으로써 강우패턴이 유출반응에 미치는 영향을 자세히 분석하였다. 먼저 안동댐유역내 관측유역인 안동댐, 도산, 소천유역을 대상으로 1989년부터 2009년까지의 기간 중 20개의 사상에 대하여 분포형 모형인 GRM 모형의 적용성을 조사하였으며 전반적으로 0.5 Nash-Sutcliffe 계수 이상의 타당한 모형효율성 결과를 얻었다. 그 후 자료공간확장 방법을 사용하여 안동댐 상류에 위치한 47개의 미계측 소유역들의 유출자료를 생성하였으며 세 관측유역을 포함한 총 50개 유역의 유출자료를 연구에 사용하였다. 그리고 총 50개 유역의 평균강우량 시계열 자료를 생성하고 이동평균방법을 사용하여 이 평균강우량 자료를 강우강도-지속시간 곡선으로 변환하였다. 강우패턴과 유출반응간의 관계를 분석하기 위해 합리식의 유출계수와 강우강도비율을 사용하였으며 유출계수와 강우강도비율을 계산하기 위해 유역별 도달시간을 사용하였다. 여기서 강우강도비율은 강우강도지속시간 곡선을 사용하여 첨두강우강도를 도달시간에 해당하는 평균강우강도로 나눠준 값이다. 그리고 이 유출계수와 강우강도비율을 유역면적에 대해 도시함으로써 그 경향을 조사하였다. 그 결과 20개 사상은 유출계수, 강우강도비율과 유역면적을 사용하여 물리적으로 타당한 네 가지의 타입으로 분류될 수 있었다. 이 네 가지 타입은 강우의 이동 및 분포와 상관이 있었는데 첫번째 타입은 안동댐 유역전체에 강우가 거의 등분포하는 경우, 두 번째는 강우가 유역의 상류방향으로 이동하는 경우, 세 번째는 강우가 유역의 하류방향으로 이동하는 경우, 그리고 네 번째는 강우가 유역에 무작위로 분포하는 경우였다. 이것은 어떠한 사상에 대해서도 유출계수와 강우강도비율을 유역면적에 대해 도시함으로써 강우패턴과 유출간의 관계를 분석할 수 있다는 것을 나타낸다. 그리고 이 네 가지 타입에 대한 강우사상들의 비율은 각각 65%, 20%, 10%, 그리고 5% 였다. 이 타입별 강우사상의 비율은 향후 강우-유출관계에 의한 수자원 예측 및 확보에 활용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.888-888
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• 2012

본 연구는 3년(2008~2011년)간의 연구기간동안 저탄장에서 발생하는 유량과 수질농도를 분석하여 저탄장의 비점오염 유출특성을 파악하고자 하였다. 연구지점은 강원도 태백시에 위치한 가행 광산으로써 광산작업으로 인해 생산되는 비축탄(석탄과 광재)을 저장하는 대규모 저탄시설이다. 저탄장에는 강우로 인해 발생하는 강우유출수의 오염물질 배출량을 줄이기 위해 콘크리트 배수로와 침사지 시설이 설치되어 있다. 침사지를 거쳐 하천으로 유입되기 전에 강우유출수의 모니터링을 위해 모니터링 시설(유량계, 자동수질시료채취기, 강우량계)을 설치하여 유량과 농도를 측정하였다. 또한 정확한 강우량 측정을 위해 자기우량계를 설치하였다. 연구결과 강우에 의해 유출이 발생한 최저 강우량은 6.0 mm 인 것으로 나타났으며, 강우사상의 강우량은 6.0~248.4 mm의 범위로 나타났다. 이때 평균 강우강도는 0.6~13.1 mm/hr 인 것으로 나타났으며, 강우에 발생한 강우유출수의 유출률은 0.02~0.40으로 나타났다. 저탄장의 경우 저탄장의 표면을 비닐 캔버스로 덮어두기 때문에 불투수층이 많아 6.0 mm 정도의 적은양의 강우가 발생해도 유출이 발생하는 것으로 나타났다. 각 강우사상의 EMC 농도는 SS 6.5~712.3 mg/L, $COD_{Cr}$ 11.6~263.9 mg/L, $COD_{Mn}$ 3.4~106.8 mg/L, $BOD_5$ 1.0~56.0 mg/L, TN 0.145~5.600 mg/L, TP 0.101~2.526 mg/L, DOC 0.6~22.0 mg/L로 나타났다. 저탄장에서 측정된 수질농도는 기존 가행 광산에 관한 연구에 비해 SS 농도가 낮게 산정 되었으며, 이는 저탄장에 설치되어 있는 침사지 시설의 영향인 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 저탄장에서 발생하는 비점오염원의 유출특성을 파악하고, 모델링이나 환경정책에 필요한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 강우량, 면적, 피복율 또는 침사지 시설 등의 영향에 대한 추가적인 모니터링을 통한 다각적인 분석의 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.409-409
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• 2022

환경부 홍수통제소의 경우는 전국단위의 강수량(지상, 레이더), 하천수위, 유사량 관측과 국부적으로 증발산량과 토양수분 관측이 이루어지고 있는 상황이며, 기상청 및 다른 공공기관도 각 목적에 맞게 수문기상관측이 이루어지나 유역(또는 지역) 단위의 물순환 과정(강우량, 유출량, 증발산량, 지하수함양량, 토양수분량 등 포함)을 규명하는 조사·연구는 매우 미비한 실정이다. 개별적인 물순환 성분별 수문조사에서 벗어난 전체적인 관점을 고려한 유역단위의 물순환 과정을 규명하는 것은 매우 중요하다. 즉 물순환 성분별 명확한 수문량 산정 결과는 수자원 개발과 물환경 보전에 중요한 정보를 제공할 수 있다. 따라서 물순환 성분별 명확한 분석을 위해서는 중·소규모 유역 단위를 대상으로 지속적이고 신뢰성 있는 자료의 획득과 축적이 중요하므로 중·소규모 유역 단위의 대표성 있는 시험유역의 운영은 매우 의미가 있다고 볼 수 있다. 본 논문에서는 한국건설기술연구원에서 운영하는 설마천 유역(전적비교 수위관측소 기준, 유역 면적 8.48km², 유로연장 5.59km, 유로경사 2.15%, 경기도 파주시 적성면 소재)의 2021년 수문관측자료를 이용하여 지표수 물순환 성분인 강우량, 하천유출량, 증발산량을 산정하였다. 기본 관측자료인 강우량은 각 지점강우량의 관측자료의 비교·검토 등 품질관리를 통해 자료를 확정하고 유역평균강우량을 산정하였다. 하천수위는 기준수위표와의 검토를 통해 자료를 확정하였으며, 하천유출량은 기존의 유량측정성과와 단면검토를 통해 수위-유량관계곡선식을 개발하고, 확정된 수위자료를 적용하여 산정하였다. 그리고 증발산량은 유역인근 2개 관측소(동두천 파주)의 기상관측자료를 이용하여 잠재증발산량을 산정하여 추정한 값이며, 그 외 지하수 함양량은 관측 지하수위자료의 결측으로 산정에서 제외하였다. 각 물순환 성분별로 생성된 2021년의 설마천 유역(전적비교 수위관측소 기준)의 총강우량은 1,103.6mm이며, 하천유출량은 620.1mm(총강우량 대비 56.2%), 실제증발산량(잠재증발산량 추정값)은 443.0mm(40.1%)이며, 그 외는 유역 손실량이다. 이와 같이 산정된 물순환 성분별 자료는 유역의 물순환 과정 규명을 위한 기초자료로 매우 유용하게 활용될 수 있으며, 유역 물관리를 위한 의사결정 과정에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.783-783
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• 2012

본 연구에서는 낙동강 임하댐 유역을 대상으로 엔트로피 이론(혼합분포 적용)과 관측소의 공간적 분포를 동시에 고려하여 강우관측망을 평가하였다. 일반적으로 혼합분포를 이용하는 강우관측망 평가는 연속분포를 이용하는 경우 비해 강우의 시공간적 간헐성을 고려할 수 있다는 장점이 있다. 아울러 유역의 면적평균강우량을 산정시 강우관측소는 균등하게 설치된 경우가 가장 이상적이며, 이를 최근린 지수(Nearest neighbor index)를 이용하여 강우관측소 간에 공간적 분포를 등급화하였다. 최근린 지수는 임의의 점에 가장 가까운 인접 점들 간의 거리 특성을 이용하는 방법으로 점의 분포를 보다 지리적으로 파악할 수 있다. 본 연구에서는 엔트로피의 최대 정보전달량 및 강우관측소의 등급을 동시에 고려하기 위해 유클리디언 거리를 이용하여 2개의 목적함수를 통합하였으며, 이를 MOGA(Multi Objective Genetic Algorithm)를 이용하여 최적관측망을 선정하였다. 그 결과 MOGA를 이용하여 관측망을 평가한 경우 엔트로피 이론만을 적용했을 때보다 최적관측소가 보다 분산됨을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.215-226
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• 2006

본 연구에서는 경안천 유역에 대해 초단시간 강수예보모델인 VSRF(Very Short Range Forecast of precipitation) 모델에서 생산되는 예측강우량의 검증을 실시하고, 이를 NWSPC(National Weather Service PC) 강우-유출 모형에 적용하였다. 강수는 기상학적 검증과 수문학적 검증으로 구분하여 검증하였다. 기상학적 검증은 유역 내에 존재하는 AWS 강수량과 VSRF모델 강수량의 정성적 관계를 객관적으로 제시하였고, 수문학적 검증은 AWS 면적 가중치를 고려한 유역평균 강우량과 VSRF유역평균 강우량과의 정량적 검증결과를 제시하였다. 또한 예보모델에서 생산된 6시간 예측강수량을 NWSPC 모형에 적용해 강수예보모델의 수문연계 가능성을 검토해 본 결과 0.6 이상의 높은 상관관계를 보여 예보모델의 수자원 활용 가능성을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.351-351
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• 2023

강우 자료는 수문 모델링에서 중요한 입력 요소 중 하나이다. 강우의 공간적 가변성은 모델링 불확실성의 중요한 원인으로 알려져 있다. 강우 관측자료는 많은 경우 유역을 대표하는 평균 면적강수량 (Mean Areal Precipitation, MAP)을 계산하여 수문모형에 입력된다. 선행 연구에서는MAP 예측 결과의 신뢰도를 개선하기 위하여 다양한 보간 방법이 개발되었다. 하지만, 강우특성의 동질성를 고려한 대표 기상 관측소 선정이 MAP 예측과 유출량 모의 결과에 미치는 연구는 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 유역의 MAP 예측에 있어 강우특성의 동실성을 고려한 강우 관측소 선정이 수문 모델링 성능 개선에 미치는 영향을 평가하고자 한다. 본 연구에서는 종관 기상관측(ASOS) 74개 지점과 방재기상관측(AWS) 400여개 지점에서 2003~2022년 기간에 대한 일강수량 자료를 수집하였고 강우특성이 동질한 지역을 구분하였다. 또한, 강우특성 동질성의 고려 유무에 따른 MAP를 계산하였다. 이후, 5개의 매개변수로 이루어진 개념적 강우-유출 모형FPHM을 사용하여 우리나라 전역 41개 유역을 대상으로 MAP 계산 결과가 모형 성능에 미치는 민감도를 조사하였다. 분석 결과, 강우특성의 동질성을 고려한 강우 관측소의 선택은 MAP 보간 방법 이상으로 중요한 요소임을 확인할 수 있었다.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.585-593
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• 2013

본 연구는 강우 시 지표수의 관거 내 재유입을 고려할 수 있는 이중배수체계 모형을 활용하여 청주시의 설계 강우량에 따른 도시 유역의 침수를 모의하고 설계 강우량의 재현기간 변화에 따라 달라지는 침수특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 청주시의 LiDAR 데이터로부터 $1m{\times}1m$ 해상도의 지표고도모델을 구축하여 입력 자료로 활용하였으며, 재현기간별 설계 강우량을 수문 입력 자료로 활용하였다. 분석 결과, 재현기간이 증가함에 따라 홍수량은 선형적인 증가를 보이지만, 침수면적은 재현기간 30년 이후 증가율이 완화되는 것으로 나타났으며, 평균 침수심의 경우 재현기간 30년 설계 강우량과 재현기간 200년 빈도 설계 강우량을 사용한 경우에 큰 폭의 증가가 발생했다. 한편 대상지역 내 주요 지점에 대한 통수부족량 산출 결과, 재현기간 10년의 설계 강우량을 활용한 경우에는 모두 통수 부족이 발생하지 않았으나 그 이상의 설계 강우량부터 통수부족이 발생하였다. 대상 지역 전체에 대한 통수 부족량 산출 결과, 재현기간 10년 이상의 설계 강우량부터 통수 부족량이 큰 폭으로 증가하나 설계 강우량의 재현기간이 50년을 넘어가면 통수 부족량의 증가율이 둔화되는 것으로 나타났다.