• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.139-139
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• 2016

가능최대홍수량(Probable Maximum Flood, PMF)이란 대규모 수공구조물을 설계하고자 할 때 막대한 경제적 손실 및 인명피해 등을 막기 위해 기준으로 삼는 설계홍수량이며, 통계학적으로는 약 10,000년 빈도에 해당된다. 우리나라의 호우 특성은 방위, 진행방향 및 위에 따른 해석이 매우 복잡하여 강우를 정형화하기 어렵다. Kim and Won(2004)은 이동성 호우의 경우 강우의 깊이-면적-지속기간(Rainfall Depth-Area-Duration)의 분석결과에서 상당한 오차를 야기하는 문제점을 지닌다고 주장하였다. 따라서 오차를 포함한 DAD의 산정결과는 가능최대강수량(Probable Maximum Precipitation, PMP) 및 가능최대홍수량 산정에도 영향을 미치기 때문에 정확도 높은 DAD 분석을 통한 PMF 산정이 요구된다. 본 연구에서는 유역을 선정하고 각 지점의 시계열 강우 자료를 활용하여 공간분포화한 강우자료에 격자기반의 자동 강우장 탐색기법을 이용하여 DAD 분석을 실시하였다. 기존의 PMP 산정방법에서는 한반도 전역에서 발생했던 130 mm이상의 호우사상을 선정한 후에 각 호우의 범위에 있는 우량관측소의 강우자료를 이용하여 PMP를 산정한다. 그렇기 때문에 만약 상대적으로 긴 지속기간의 경우 호우의 범위가 우리나라 전역을 포함할 가능성이 크기 때문에 PMP 산정방법은 복잡하고, 기상이변이 잦지 않는 지역에서 산정된 PMP를 이용하여 PMF를 산정할 경우, 유역의 특성을 반영하지 않았기 때문에 과대산정의 우려가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 먼저 연구대상유역을 선정한 뒤, 유역 내에 발생했던 호우경보와 호우주의보를 기준으로 호우사상을 선정하여 DAD 분석 후 PMP를 산정하였다. 그 후, 강우-유출관계를 파악하여 PMF를 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.432-432
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• 2017

국내에서 설계홍수량 산정시, 실무 적용성이 높은 설계강우-유출 모형을 채택하고 유출모형으로는 단위도 방법을 적용하여 설계홍수량을 산정한다. 설계홍수량을 산정함에 있어 설계강우-유출관계 모형을 적용하기 위한 필수요소로 확률강우량 산정이 선행되어야 한다. 확률강우량은 유역면적이 25.9 m를 초과할 경우 면적평균확률강우량을 사용하여야하나 지점평균확률강우량을 주로 사용하고 있다. 이는 해당 유역 강우의 공간적 분포를 고려하고 있지 않기 때문에 각 강우관측소에서 관측되는 지점 강우자료를 면적평균확률강우량으로 산정하는데 매번 복잡한 자료처리과정을 거쳐야 하는데 있다. 따라서 비교적 산정이 간편한 지점평균확률강우량을 사용하여 면적평균확률강우량으로 손쉽게 전환할 수 있는 각 유역별 ARF(Areal Reduction Factor) 의 필요성이 대두된다.(이등, 정등 2002) 본 연구에서는 일반적으로 유역의 강우 빈도해석시 이용되는 면적고정형 방법을 사용하여 표본면적에 대하여, 설계홍수량 산정요령(국토부, 2012)에 제시 된 4대강 유역의 ARF와 제주도 한천유역의 수문학적 특성을 반영한 ARF를 산정하여 비교 하였다. 표본면적($100km^2$)에 대하여 기존 4대강 유역의 ARF와 본 연구에서 산정된 ARF 비교 결과 권역별, 빈도별, 지속시간에 따른 ARF는 제주 도심지 유역 기준 최대 18.63%(영산강유역) 작게 산정되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 향후 해당유역의 수문학적 특성 미반영으로 인해 설계홍수량이 과다 및 과소 산정되어 안정적인 수공구조물 결정을 저해하는 중요 요소로 작용 될 수 있어 제주도 전 유역에 적용 가능한 ARF 산정 및 기준 설정 등의 조치가 요구된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.123-123
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• 2021

도시하천유역이나 복합유역 등 지역적 성향을 고려한 도달시간 산정에 관한 연구는 현재까지도 미흡한 실정이다. 소규모 유역의 홍수량을 산정할 경우 유하시간보다 유입시간 비중이 상대적으로 크다. 그러나 유하시간만을 고려하여 도달시간을 산정할 때, 소규모 유역의 경우 하도가 없고 유역면적이 5km² 내외 또는 하도의 저류 효과를 기대할 수 없는 경우 도달시간이 짧아 홍수량이 과대 산정된다. 이를 극복하고자 재해영향성평가등의 협의 실무지침에서는 도달시간 이외에 매개변수인 저류상수를 인위적으로 증가시키는 방법을 제안하고 있다. 하지만 이 방법 역시 유역의 물리적인 특성을 나타내는 변수를 왜곡한다는 근복적인 문제를 완전히 해결하지 못하였다. 이에 본 연구에서는 기존 중·대규모 하천을 대상으로 수행된 연구결과를 바탕으로 제안된 홍수 도달시간 산정방법의 한계를 극복하고, 유입시간이 지배적인 소규모 복합유역에 적용 가능한 도달시간 산정방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 실증실험을 통해 기존 유입시간 산정식을 개선하고, 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 정확성을 평가하고자 하였다. 먼저, 홍수도달 시간 측정을 위한 강우유출 실내 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 본체(길이3m×폭1.2m×높이0.8m)와 경사조절 장치(0~15도)를 포함하고 있다. 본체 전면부를 타공(ø10mm)하고 상·하단에서 지표와 기저유출을 집수하여 티핑버킷으로 유량을 측정하였고, 토체 내에는 토양수분센서를 설치하여 강우유출 발생시간 동안 토양수분 변화를 측정하였다. 본 연구에서는 하도흐름인 유하시간(Kraven 공식)을 계산하여 도달시간을 산정하기 보다 지표면 흐름인 유입시간(Kerby 공식)에 보정계수를 도입하여 도달시간을 산정하는 방안을 검토하였다. 실험 결과, 불투수 면적비율이 증가함에 따라 도달시간은 감소하고, 불투수 유역이 하류에 위치할수록 유출발생시간이 빨라졌다. 실증실험 결과를 바탕으로 도시수문 모니터링 시범유역에 적용하여 기존 유하시간과 저류상수를 보정하는 도달시간 산정방식(연속형 Kraven)과 유입시간을 보정한 도달시간 산정(수정 Kerby)으로 도출된 유출량을 실측 유량과 비교하였다. 그 결과 제안된 홍수도달시간 산정식에서 모의된 홍수량이 기존 방식과 유사하거나 우수한 첨두홍수량을 보였으며, 설계자 임의성이 배제된 일관성있는 해석값을 제시해 줄 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.58-58
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• 2022

본 연구는 수분최대화방법(Moisture-maximizing method)를 기반으로 PMP(Probable Maximum Precipitation)을 산정하는 방법론을 평가하는 것을 목적으로 수행되었다. 수분최대화 방법은 특정 호우사상의 대기 수분 조건을 극대화하여 PMP 를 산정한다. 여기서, 대기 수분 조건은 대기 표면부터 상층부의 총 수분량으로부터 얻어지는 가강수량(Precipitable water, PW)으로 표현된다. PW 는 라디오존데로부터 직접 관측 및 수집되지만, 장기간 수집이 어렵고, 수집된 자료는 다수의 이상치 및 결측치를 포함한다. 이에 따라, WMO(World Meteorological Organization)에서는 표면 이슬점을 이용하여 위단열 가정(Pseudo-adiabatic assumption)하에PW 를 간접적으로 산정하는 방법론을 기반한 PMP 산정을 권고한다. 본 연구는 일본의 다수의 지역을 대상으로 실제 PW 를 이용하는 방법과 표면 이슬점을 이용하는 방법을 기반으로 산정된 수분최대화방법의 변수들의 편차를 분석하였다. 그 결과, 따듯한 기후 특성을 나타내는 일본의 남부지역은 두 방법의 편차가 매우 작았지만, 추운 기후 특성을 나타내는 일본의 북부지역은 표면 이슬점으로 산정된 PW 가 실제 PW 에 비해 과소 산정되어 PMP 를 과대 산정시켰다. 특히, 이불확실성은 호우 발생 시 표면 이슬점이 18℃ 이하일 때, 두드러지게 나타났다. 본 연구는 이불확실성을 밝히기 위해 실제 라디오존데로부터 관측된 대기 상층부의 대기 프로파일 검토하였다. 그 결과, 표면에서 가까운 대기 상층부의 위치에서 불규칙적으로 이슬점이 증가하는 패턴을 나타냈지만, 위단열 가정은 이를 묘사하기 어려웠다. 이는 결국 실제 PW 에 비해 이슬점을 이용하여 산정된 PW 가 과소 산정되는 결과로 이어졌다. 결과적으로, 호우 발생 시 표면 이슬점이 18℃ 이하로 낮은 지역에서 산정된 PW 를 적용하는 수분최대화방법으로 산정된 PMP 는 낮은 신뢰도를 나타낸다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.632-636
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• 2006

본 연구에서는 레이더 강수를 산정하는 기법을 비교.분석하고자 하였다. 레이더 강수산정기법의 비교는 레이더 반사도를 강우강도로 변환시키는 두가지 Z-R 관계식 산정방법을 기준으로 구분하여 수행하였다. Z-R 관계식 산정방법 중 첫번째는 지상강우계와 대응되는 레이더 격자 사이의 관계를 통해서 Z-R 관계식을 산출하여 레이더 강수를 산정하는 Least-Square Fitting 방법이고, 두번째 방법은 강우량계에서 관측된 강우량과 이에 근접한 영역에서 얻은 레이더 반사도 자료 각각의 확률밀도함수를 대응시켜 Z-R 관계식을 산출하는 WPMM(Window Probability Matching Method)을 적용하는 방법이다. 이 두 방법의 비교를 위해 2003년 6월에서 8월사이의 두 강우사상을 선택하여 Z-R 관계식을 산정하였으며, 산정된 Z-R 관계식으로 추정된 레이더 강수의 기상학적 검증을 통해 정성적.정량적으로 검토하였다. 한반도 전역에 대하여 산정된 레이더 추정강수를 검토한 결과 대체적으로 정확도 및 상관성 측면에서 WPMM 방법이 Least-Square Fitting 방법보다 정확한 것으로 나타났다. 또한, 도시 유역의 홍수예경보에 적합한 레이더 강수산정기법을 파악하고자 중랑천 유역의 레이더 강수를 수문학적으로 분석한 결과 WPMM 방법이 보다 유효한 것으로 검토되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.373-378
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• 2008

기존에는 잠재위험도와 해당지역 하나의 강우관측소에서의 기왕최대강우량을 이용하여 계획빈도를 결정하였다. 그러나 기왕최대강우량은 이미 발생한 최대강우량이기 때문에 안전치를 고려해 산정한 계획빈도를 따라가지 못하였고, 잠재위험도에 따른 계획빈도의 범위가 매우 작은 문제점이 있었다. 따라서 본 연구에서는 문산천 유역의 기왕최대강우량과 잠재위험도를 이용하여 계획빈도를 산정하는데 필요한 가중치를 결정하였다. 본 연구에서는 수도권지역 6개의 기상청 강우관측소 강우량 자료를 사용하여 크리깅기법으로 공간분포를 시키고자 하였다. 또한, 기왕최대강우량으로 계획빈도를 연결시키는데 있어서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 계획빈도의 가중치를 산정하고자 하였다. 문산천 유역에 잠재위험도 산정에 따라 계획빈도를 결정한 결과, 크리깅기법으로 문산천 유역에 기왕최대강우량에 해당하는 계획빈도는 160년 정도이며, 회귀식으로 각 소유역별로 계획빈도를 산정한 결과 약 110년에서 120년까지 분포하였다. 이렇게 산정된 계획빈도를 공시지가와 홍수량으로 가중치를 구하여 소유역별로 분포시킨 계획빈도 값은 대략 100년에서 200년으로 산정되었다. 잠재위험도와 피해액 산정기법을 이용하여 문산천에 최적 홍수방어대안을 선정하고자 하였다. 최적 대안을 선정하기 위한 방법론을 제시하고 이에 따라 잠재위험도를 산정하고 유역 분담량을 결정하여 적합한 구조적 홍수방어시설물을 Decision Tree라는 의사결정을 통하여 계획하고 조합하여 3개의 적정 홍수방어대안을 선정하였다.

• Journal of Korean Society of Transportation
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• v.18 no.5
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• pp.43-56
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• 2000

본 연구의 목적은 우리 나라의 주요 간선도로상에서 운영되고 있는 좌회전 ·유턴 공용차로에 대한 적절한 보정계수를 산정하는 것이다. 이에 본 연구에서는 좌회전 2차로(1차로 유턴공용) 3개 지점 및 좌회전 ·유턴 공용 1타로 3개 지점에 대해서 연구를 수행하였으며, 유턴 전용차로 2개 지점에 대해서도 연구를 수행하였다. 좌회전 유턴 공용차로에서의 유턴 비율에 따른 포화교통류율의 변화를 분석하였으며, 회귀모형을 도출하였다. 본 연구의 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 중앙분리대로 분리된 유턴 전용차로를 대상으로 분석한 유턴 포화교통류율은 2,105(pcphgpl)로 산정되었다. 둘째, 좌회전 2차로(1차로 유턴공용)에 대하여 3개지점을 대상으로 유턴 비율에 따른 포화교통류율의 살펴보고 적절한 보정계수를 산정하였으며 각 차로별 좌회전 포화교통류율은 1차로는 2,105(Pcphgpl), 2차로는 2,023(Pcphgpl)이 산정되었다. 또한 유턴 비율과 포화교통류율에 따른 회귀모형을 산정하였다. 셋째, 좌회전 ·유턴 용 1차로에 대하여 3개지점을 대상으로 유턴 비율에 따른 포화교통류율의 변화를 살펴보고, 적절한 보정계수를 산정하였으며, 좌회전 포화교통류율은 2,143(Pcphgpl)으로 산정되었다. 또한 유턴 비율과 포화교통류율에 따른 회귀모형을 산정하였다. 넷째, 회귀모형의 산정결과 좌회전 ·유턴 공용차로에서는 유턴 비율에 따라서 포화교통류율이 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구의 기대효과로는 유턴 비율에 따른 좌회전 유턴 공용차로의 포화교통류율 감소에 대하여 용량분석시 적용할 수 있는 보정계수를 제시함으로서 보다 정확한 신호교차로의 운영분석을 할 수 있다고 판단된다. 또한 신호시간 설계시에도 유턴 수요에 따른 적절한 설계에 도움을 줄 수 있으며 따라서 신호교차로의 운영효율을 증대시키는데 기여할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1284-1288
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• 2010

부자의 보정계수를 결정하는 방법은 크게 다음과 같이 현행 방법과 WMO 제안 방법으로 구분할 수 있다. 현재 국내에서 적용하고 있는 방법으로 표면부자부터 4.0m부자까지 사용된 부자의 종류에 따라 사전에 정해진 보정계수를 적용한다. WMO에서 제안하고 있는 방법은 해당 하천의 수심과 사용된 부자 흘수(吃水)의 상대적 비로부터 산정되는 보정계수를 적용하는 방법이다. 본 연구는 국내 유량측정기술의 개선을 위한 선행연구로, '07~'08년의 국토해양부 부자 측정성과(86개 지점 788개 유량측정성과)를 현행 방법 및 WMO 제안 방법을 적용하여 산정된 유량을 비교 분석하였다. 분석 결과, WMO 방법을 이용하여 산정된 유량은 각 측정성과별로 현행 방법을 적용하여 산정한 유량 대비 -7.69~+7.20%의 차이를 보였으며, 평균 1.57% 작게 산정되었다. 각 수계별로 한강은 -5.90~+2.55% 범위에서 평균 -2.11%, 낙동강은 -7.69~+7.20% 범위에서 평균 -2.45%, 금강은 -7.39~+7.03% 범위에서 평균 -0.52%, 영산강은 -6.50~+2.58% 범위에서 평균 -1.59% 로 산정되었다. 또한 각 성과에 대해 각 지점의 주요 인자들과의 상관성을 검토한 결과, 산정된 유량의 차이는 지점의 수심에 매우 큰 상관성을 가지는 것으로 나타났다. 저수심에서는 WMO 방법이 상대적으로 크게 산정되었으며, 고수심에서는 현행 방법을 적용하여 산정한 유량이 상대적으로 크게 나타났다. 특히 약 8m 이상의 수심에서는 보다 큰 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.268-272
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• 2012

현재 확률강우량을 산정할 때는 수문사상 자료계열이 정상성을 가지고 있다고 가정하고 산정하고 있다. 이는 경향성 검정을 통과하지 못한 비정상성을 가지는 자료계열이라 할지라도 이들 자료에 대해 해석을 할 수 있는 검증된 대안이 아직 없기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 강우의 증가경향성이 존재하여 경향성 검정을 통과하지 못한 비정상성을 가지는 지역에 대해서 경향성을 고려한 확률강우량을 산정하고, 기존의 방법에 의해서 산정된 확률강우량과 비교해보았다. 그리고 현재까지의 강우량 자료를 시계열분석을 이용하여 미래 강우량 자료를 예측하고 확률강우량을 산정함으로써 시계열분석을 통한 확률강우량 산정과 경향성을 고려하여 산정된 확률강우량을 비교했다. 우선 실제로 우리나라의 강우의 패턴이 변화하고 있는지 확인하고, 변화의 양상이 뚜렷한 지점에 대해서 시계열분석을 이용하여 가까운 미래의 확률강우량을 산정하였다. 그 결과, 2010년에 비해서 2020년의 확률강우량이 4~15%정도 증가하였다. 다른 방법과 비교해본 결과, 약 5%의 편차를 보였다. 본 연구에서는 최종적으로 우리나라 강우관측소 61지점의 경향성을 판별하여 전국 지도에 등고선으로 나타내어 경향성을 고려해야 할 지역들은 분류하였고, 이 지도를 활용하여 확률강우량을 산정함으로써 수공구조물의 계획 및 설계, 하천관리, 수자원 계획 등에 활용하고 전체적인 설계 빈도 상향조정으로 발생되는 예산 낭비 방지와 홍수피해 저감에 도움이 되고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.184-184
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• 2015

수공구조물의 설계 시 확률강우량의 산정은 매우 중요하다. 따라서 확률강우량 산정을 위한 강우지점의 선정 및 산정방법의 표준화는 매우 중요하다고 할 수 있다. 현재 확률강우량 산정시 대부분은 기상청의 지상기상관측지점과 국토교통부의 산하 지점의 시 단위 또는 일 단위의 강우자료를 활용하여 확률강우량을 산정하고 있다. 또한 면적확률강우량의 산정시에는 원칙적으로 해당 유역내 외에 다수의 관측소 존재 시 Thiessen 가중평균을 이용하여 동시간 임의시간 연최대치 면적강우량자료 계열을 작성하고 빈도해석을 실시해야하지만, 동시간 강우량자료의 수집의 어려움으로 지점 확률강우량을 산정하고 Thiessen 가중평균을 적용 후, 면적우량환산계수를 곱하는 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 서울의 도림천 유역을 중심으로 기상청의 지상기상관측지점(SSS, Surface Synoptic Stations)과 품질관리를 실시한 방재기상관측지점(AWS, Automatic Weather Stations)의 분 단위 강우자료를 활용하여 강우관측지점 선정과 자료기간에 따른 동시간의 면적확률강우량을산정하고 비교분석하였다. 이는 향후 면적확률강우량 산정방안의 개선 및 보완에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.