• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.111-111
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• 2018

본 연구의 목적은 조건부 합성 기법(Conditional Merging, CM) 기법을 활용하여 GPM(Global Precipitation Measurement) 위성 자료를 보정하고, 이를 격자기반 분포형 강우-유출 모형(KIneMatic wave STOrm Runoff Model2, KIMSTORM2)에 적용하여 보정된 자료의 효율성을 검토하는데 있다. 모형의 유출 해석은 남강댐 유역($2,293km^2$)을 대상으로 하였으며, 2016년 10월에 발생한 태풍 차바에 대하여 GPM 자료와 CM 기법을 적용한 GPM 자료를 각각 활용하여 결과를 비교하였다. 이 때, 강우자료의 보정은 유역 내 위치한 21개 지점의 지상강우자료를 활용하였으며, 각각의 위성강우자료에 유출 검보정은 남강댐 유역 내 3개의 수위관측 지점(산청, 창촌, 남강댐)을 대상으로 실시하였다. 유출 결과는 결정계수(Coefficient of determination, $R^2$), 모형 효율성 계수(Nash-Sutcliffe efficiency, NSE) 및 유출용적지수(Volume conservation index, VCI)를 이용하여 산정하였다. 지상강우자료와 CM 기법을 통해 보정한 강우자료는 대기의 많은 영향을 받는 위성자료의 특성을 보정하여 공간유출 및 첨두유출을 합리적으로 재현할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.145-145
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• 2015

본 연구에서는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 고랭지 농업 지역인 해안분지유역($63km^2$)을 대상으로 RCP 기후변화 시나리오에 따른 미래 수문순환 전망을 평가하였다. 모형의 보정(2009년-2010년) 및 검증(2011년)은 3지점의 실측된 유출량을 활용하여 실시하였다. 모형의 보정 및 검증 결과 결정계수($R^2$)는 X.XX-X.XX이고, Nash-Sutcliffe 모형 효율(NSE)는 X.XX-X.XX으로 분석되어 신뢰성 있는 유출량 모의 결과를 나타내었다. 미래 기후변화 시나리오는 기상청에서 제공하는 HadGEM3-RA 모형의 RCP 4.5 및 8.5 자료를 수집하였다. 다음으로 과거 13년(1999년-2011년, Baseline period)의 기상자료를 기준으로 편이보정(Bias Correction)기법을 이용하여 오차보정 후, SWAT 모형에 적용하여 2040s(2020년-2059년) 및 2080s(2060년-2099년) 기간에 대해서 분석하였다. 그 후, 수문요소인 증발산, 토양수분, 지표유출, 중간유출, 회귀유출 및 하천유출량의 변화량을 분석하여 고랭지 농업 유역의 기후변화에 따른 미래 수문순환을 전망하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.998-1002
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• 2007

본 연구에서는 HSPF 모형을 이용하여 유역 단위에서의 점원 비점원에 의한 분변성 대장균을 모의하였다. 대상유역으로는 경기도 화성시 발안면과 팔탄면에 위치한 발안저수지 유역의 HP#7 소유역으로 선정하였으며, 대상지구의 기상자료, 지형자료, 수문자료 및 대장균 자료를 구축하였다. 대장균 모의를 위한 실측자료는 현장에서의 샘플링 방법과 실험에 의한 오차, 대장균 실험의 경제성 등을 고려하여 실측자료의 상한값과 하한값을 두어 실측자료를 보정하였다. 모형의 매개변수 보정은 $2002{\sim}2003$년의 관측 자료를, 모형의 보정은 $2004{\sim}2005$년의 관측 자료를 활용하여 모형의 적용 타당성을 검토하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.431-431
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• 2015

일반적으로 유량을 계산하는 수문모형은 강우에서부터 유출에 이르는 수문현상을 해석하는 방법에 따라 하나 이상의 매개변수가 이용된다. 이러한 수문모형의 보정은 계산된 유량과 관측 유량을 비교하고, 계산된 유량이 관측유량을 잘 재현할 수 있도록 모형의 매개변수를 반복적으로 수정하는 과정을 통해서 이루어진다. 수문모형의 매개변수는 수문학적으로 의미가 있는 값을 가지며, 매개변수를 수정하기 위해서는 대상 매개변수가 모형내에서 수문학적으로 어떠한 의미를 가지에 대한 이해가 필요하다. 또한 하나의 매개변수는 다른 매개변수와 함께 복합적으로 유량계산에 작용하므로, 다수의 매개변수를 함께 추정하여 최적 계산결과를 도출하는 과정은 일반적으로 전문성과 함께 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 범용 매개변수 추정모형인 PEST와 GRM 모형을 연계하여 GRM 모형의 매개 변수를 자동으로 추정할 수 있는 모듈을 개발하였다. 개발된 모듈에서는 GRM 모형의 보정을 위한 PEST 모형의 입력파일을 자동으로 생성하고, PEST 혹은 병렬 PEST를 실행할 수 있다. 사용자는 GRM 모형의 추정대상 매개변수 선택, 관측자료 설정, 자동으로 생성된 PEST 입력파일을 확인 및 수정하며, 병렬 PEST를 실행할 경우에는 slave PEST 개수 등을 설정한다. 본 연구에서 개발된 모듈은 OpenGIS인 MapWindow GIS의 Plug-in으로 개발된 GRM(MW-GRM)에서 메뉴로 제공되며, GUI를 통해서 편리하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 물리적 분포형 모형인 GRM의 보정시 다수의 매개변수를 편리하게 추정할 수 있는 방안을 마련하였다. 본 연구의 결과는 강우-유출 해석 분야에서 GRM 모형이 좀 더 쉽게 활용되는 데 기여할 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.27-38
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• 2006

현재 국내의 홍수예보시스템의 예측 모형으로 저류함수모형을 사용하고 있다. 저류함수모형은 계산절차가 간편하고 홍수유출의 비선형성을 고려할 수 있는 방법이므로 선형모형보다 합리적이라고 알려져 있다. 그러나 저류함수모형을 실제 홍수사상에 적용하는데 있어 매개변수를 결정하는 것이 매우 어렵다. 저류함수모형의 매개변수 보정을 모형 운영자의 주관적인 판단아래 시행착오에 의한 수동보정 방법을 사용하여 왔다. 본 논문에서는 홍수통제소에서 사용하고 있는 저류함수 모형의 대표(평균) 매개변수와 시행착오법(Trial & Error Method) 그리고 최적화기법(Optimization Technique)에 의해 보정된 매개변수를 비교 분석하였다. 또한 모의효율을 평가하기 위하여 목적함수별, 보정방법별로 평가지표들을 산정하고 비교 분석하였다. 분석 결과, 최적화기법의 하나인 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm)이 목적함수에 따른 변동성이 가장 적었으며, 목적함수로는 SSR(Sum of Squared of Residual)이 가장 적합한 것으로 판단하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1752-1756
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• 2007

정교한 강우-유출 모의를 위해서는 적절한 매개변수의 추정이 필수적이며, 매개변수 추정 방법은 시행착오(trial and error)에 의한 수동보정법과 최적화방법을 사용한 자동보정법으로 구분할 수 있다. 모형의 매개변수의 수가 많은 경우 수동보정법에 의한 매개변수 추정은 매우 어렵다. 자동 보정법에 사용되는 최적화방법은 Rosenbrock 알고리즘, patten search, 컴플렉스(complex) 방법, Powell 방법 등과 같은 지역최적화 방법과 전역최적화 방법으로 나눌 수 있다. 그러나 기존 방법론들은 매개변수의 최적화를 추적하기 위한 알고리즘이 대부분이며 이들 매개변수에 관련된 불확실성을 평가하는데는 미흡한 단접이 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 강우-유출모형의 매개변수 추정에 있어서 불확실성을 평가할 수 있는 새로운 방법론을 검토하고자 한다. 매개변수와 관련된 불확실성을 평가하기 위한 방법은 여러 가지가 있으나 통계적으로 매우 우수한 능력을 보이는 Hierarchical Bayesian 알고리즘을 Probability-Distributed 강우-유출 모형에 적용하였다. 본 방법론은 최적화와 동시에 각 매개변수에 관련된 사후분포(posterior distribution)의 추정이 가능하므로 모형이 갖는 불확실성을 효과적으로 평가할 수 있다. 따라서, 수자원 관리에 있어서 불확실성을 고려할 수 있으므로 보다 수리수문학적 위험도를 저감할 수 있을 것으로 판단된다.

• 환경영향평가
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• 제23권6호
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• pp.432-444
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• 2014

수동보정으로 수질모델링을 수행할 때는 연구자의 주관이 개입되어 해당 연구의 객관성에 영향을 줄 소지가 있기 때문에 자동보정에 관심을 갖게 된다. 본 연구에서는 WASP7 모형의 수질 매개변수 보정을 위해서 유전알고리즘과 영향계수법을 적용하였다. 이 방법에서는 대상 호수의 BOD, DO, 인, 질소, 식물성플랑크톤에 큰 영향을 미치는 매개변수를 대상으로 최적 수질 매개변수를 산정한다. 성층현상이 일어나는 대상 호수의 수온과 수리적 특성을 정확하게 계산하기 위해 3차원 수리모형인 EFDC를 적용하였고, 이 모형의 결과는 본 연구에서 이용한 호수수질모형인 WASP7 모형과 연동해서 적용되었다. EFDC와 WASP7의 적용을 위해 동일한 격자망을 구성하였다. WASP7의 보정결과 5개 보정 대상 수질변수 중에서 DO, TN, CBOD에 대한 실측치와 계산치의 상대오차제곱합은 비교적 적었다. 따라서 이 세가지 수질에 대한 보정은 적절히 수행되었으나, TP와 Chl-a에 대한 보정결과는 비교적 정확도가 낮았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.971-975
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• 2009

본 연구에서는 격자강우량과 GIS와 연계한 격자기반의 공간수문자료들을 모형의 입력매개변수로 활용하고, 수계망을 통하여 유역 출구까지 운동파(kinematic wave)이론에 의해 유출량을 물리적으로 추적해 나가는 격자기반의 분포형 강우-유출모형인 K-DRUM(Kwater Distributed RUnoff Model)을 개발하였고, 지표유출량에 가장 큰 영향을 주지만 실제 관측 및 적용이 용이하지 않은 유역의 초기토양함수상태에 대한 자동보정기법을 개발하였다. 개발된 자동보정기법을 이용하여 남강댐유역을 대상으로 적용가능성을 평가하였다. 연구에서 사용한 강우사상은 남강댐 유역에 큰 영향을 준 태풍 루사 (2002년 8월 31일 01시$^{\sim}$9월1일 23시), 태풍 매미 (2003년 9월 12일 01시$^{\sim}$9월13일 23시), 2004년의 대류성강우 (2004년 7월14일 01시$^{\sim}$7월 16일 10시) 및 태풍 에위니아 (2006년 7월 8일 18시$^{\sim}$7월11일 12시)의 총 4개의 사상을 대상으로 하였다. 개발한 유역의 초기토양함수상태 자동보정기법에 의한 유출모의의 적용성을 검토하기 위하여 모의에 사용된 매개변수 중 토지피복도에 의해 결정되는 조도계수와 토양도에 의해 결정되는 유효토심, 흡인수두계수, 공극률 및 투수계수는 4개의 강우사상에서 모두 동일한 조건으로 설정하였고, 유역내 토양 내부 수분함유량 산정을 위한 초기 기저유출량은 검토대상 기간 시점부에서 관측된 유출량으로 설정하였다. 초기토양함수상태 자동보정기법 적용을 통한 유출해석의 정확도는 체적오차 백분율(VER)과 첨두 유량 오차 백분율(QER)을 이용하여 평가하였으며, 이를 통해 본 모형이 유출량에 대한 정확성을 확보하고자 하였다. 본 연구에서 개발된 자동보정 기법을 적용한 결과, 초기토양조건을 설정하는데 있어서 기존의 시행착오법으로 인해 소요되는 시간과 유역내 토양 특성과 지형형상을 고려하지 않는 설정으로 인해 발생될 수 있는 문제점을 해결할 수 있었으며, 유출계산 결과도 유량의 크기와 첨두시간 모두 관측값과 비교적 잘 맞는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제54권2호
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• pp.137-145
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• 2012

본 연구에서는 2005년부터 2006년까지 충청남도 공주시 반포면에 위치한 봉곡천 유역의 경사지 밭을 포함하고 있는 산지하천에서 유출량, 총인, 총질소를 측정하였고 측정된 자료는 SWAT 모형을 통하여 장기간의 배출부하량 산정을 위해 모형의 보정 및 검정자료로 사용하였다. SWAT 모형의 보정 및 검정결과는 유출량은 일별자료를 이용하여 보정 및 검정을 실시하였다. 그 결과 결정계수 ($R^2$)가 0.80~0.83의 값을 보였으며 일별 T-N, T-P 부하량에 대한 보정 및 검정결과는 결정계수 ($R^2$)가 0.62~0.86의 값을 보였다. 모형의 보정 및 검정을 통해 결정된 최적매개변수를 적용하여 1997년부터 2006년까지 관측된 강우자료로 장기간의 유출량, T-N, T-P 배출부하량에 대한 SWAT 모형 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 이를 바탕으로 하여 산지와 밭에 대한 원단위를 산정하였으며, 그 결과 산지에 대한 T-N의 원단위는 3.29 $kg/km^2/day$이었고 T-P에 대한 원단위는 0.15 $kg/km^2/day$로 나타났다. 또한 밭에서의 T-N에 대한 원단위는 11.15 $kg/km^2/day$이었고 T-P에 대한 원단위는 0.70 $kg/km^2/day$로 나타났으며 강우의 시간 및 공간적 변화에 따른 유출량을 고려한 산지와 밭에서의 영양염류 배출부하량을 산정하는데 SWAT모형을 적용하는 것이 타당성이 있는 것으로 판단되었다.

• 응용통계연구
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• 제19권3호
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• pp.535-544
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• 2006

분산 성분 모형 하에서 분산 성분들의 함수에 대한 통계적인 추론, 특히 소표본 하에서의 신뢰구간에 대한 방법들은 오랜 기간에 걸쳐서 여러 가지 방법들이 개발되어져 왔다. 그 대표적인 방법이 Graybill and Wang(1980)에 의해 제안된 수정 대표본 방법에 의거한 신뢰구간 추정법이며 현재까지 다양한 실험계획 방법 하에서 분산 성분들의 여러 가지 형태의 함수들에 대하여 확장과 개량이 이루어져 왔다. 본 연구에서는 분산 성분 모형의 균형 실험 가정 하에서 분산 성분들의 선형 결합이 관심있는 모수일 때 분산 분석에 의해 얻어진 수정 대표본 신뢰구간의 실제 포함확률을 툴스트랩 보정을 이용하여 개선하는 방법에 대하여 논의한다. 붓스트랩 보정을 이용함으로서 신뢰구간의 포함 확률의 정도는 점근적 이차 차수까지 개선되며 특히 선형 결합의 계수들이 모두 양수이고 결합의 수가 증가할 경우 수정 대표본 신뢰구간의 포함확률이 주어진 신뢰계수보다 항상 커지게 되는 단점을 개선할 수 있음을 보인다. 제안된 붓스트랩 보정 신뢰구간의 효율을 소표본의 경우에 모의실험을 통하여 평가한다.