• 한국지리정보학회지
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• 제15권3호
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• pp.36-51
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• 2012

생태환경모델링, 수문모델링, 기후변화 영향평가 등 다양한 분야에서 정규 격자 형태의 기후자료에 대한 요구가 증가하고 있다. PRISM(Precipitation-Elevation Regressions on Independent Slopes Model)은 다양한 격자형태의 기후자료 생산방법 중 고지대의 강수량 추정에 유용한 방법이다. 그러나 국내에서는 이 모델의 매개변수 및 모델에 사용되는 수치표고모형의 공간해상도 최적화에 대한 논의가 충분하지 않았다. 이에 본 연구에서는 PRISM을 개발하였다. 그리고 SCE-UA(Shuffled Complex Evolution-University of Arizona) 기법을 이용하여 2000-2005년 1km 공간해상도의 남한 연평균 강수 격자자료를 생산하는 데 필요한 PRISM 매개변수 최적값 및 DEM의 적정 공간해상도를 추정하였다. 아울러 매개변수와 수치표고모형에 대한 PRISM의 민감도 분석을 수행하였다. 그 결과 PRISM 모델에서 관측소 최대 탐색반경(67km)과 최소반경(31km), 지형고도-강수량의 선형회귀식 산정에 필요한 최소 관측소 개수(4개), 수치표고모형의 적정 공간해상도($1{\times}1km$) 등을 결정하였다. 그리고 PRISM 모의 결과가 수치표고모형의 공간해상도에 매우 민감하다는 것을 확인하였다. 본 연구결과는 PRISM 기법을 국내에 적용할 때 정확도를 향상시키는데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.316-316
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• 2023

2022년 8월 수도권 이상폭우로 인해 서울 도심지역의 지하시설, 도로, 주택 등에 침수가 발생하면서 인명 및 재산피해가 발생하였으며, 특히 동서로 가로지르는 정체전선으로 좁고 긴 비구름이 집중되면서 국지적으로 피해가 집중되었다. 서울시의 경우 도시화에 따른 불투수지역 증가 및 내수배제 불량에 따른 빗물 역류로 인한 피해가 지속적으로 발생하고 있으며, 최근에는 기후변화에 따른 방재성능목표 강우량을 초과하는 빈도의 이상폭우로 인해 하천범람과 내수배제 불량에 따른 복합적인 원인으로 침수피해 가중되고 있는 실정이다. 또한 서울시의 경우 전체 자연적, 사회적, 경제적, 환경적 요인 등의 지역적 편차가 매우 큰 도시로 지형적인 특성뿐만 아니라 취약시설(병원, 학교 등), 수방시설물(하천, 배수시설, 빗물펌프장 등) 및 방재시설(대피소, 구호소 등) 밀도 등에 따른 침수 취약성 및 위험성 등의 편차가 매우 크기 때문에 지역특성에 대한 피해사례가 다원화 되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 30년 이상의 종관기상관측(ASOS)과 서울시 자치구별 20년 이상의 방재기상관측(AWS)자료를 기반으로 CMIP6 SSP(Shared Socioeconomic Pathways, 공통사회 경제경로)시나리오에 따른 극한기후 지수(강수강도, 호우일수, 지속기간, 1일 최대강수량, 95퍼센타일 강수일수 등)에 대한 재현성을 평가하고 공간자기상관분석 등 시공간적인 강우특성에 대한 변화를 전망하였다. 특히 여름철 강우의 경우 자치구별 편차가 크게 나타났고 이를 통해 대도시의 도심지역의 경우 세분화하여 지역의 정확한 강우특성을 파악하는 것이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 도심지의 방재성능 초과강우 정의와 기준을 수립하고, 장기적인 수자원 및 도시계획 차원의 대책을 마련하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 기후위기에 따른 기록적인 호우(지역별 방재성능을 초과하는 강우)에 따른 재해는 구조적인 대책을 통해 모두 저감할 수 없는 한계가 있다. 하지만 인명피해를 최소화하는 것을 목표로 기후위기에 대한 적응단계로 인식하고 수리·수문학적, 사회경제학적 등 지역특성에 따른 방재성능목표 강우량에 대한 재검토와 더불어 법제도(풍수해보험, 저류조설치 의무화 등), 개인별 재해예방, 취약계층 안전망 확보, 반지하주택 침수안전대책, 재해지도 개선 등 구조적/비구조적인 대책을 통합 수립 및 보완하는 것이 필요한 시점이다.

• 한국지형학회지
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• 제18권4호
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• pp.271-282
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• 2011

본 연구는 용늪의 강우에 대한 유출 패턴을 알아보기 위한 것으로 용늪의 수문곡선을 증수부와 감수부로 나누어 지표수의 유출 반응을 파악해 보았다. 그 결과 다음과 같은 사실을 얻어냈다. 강우강도와 증수부 기울기와의 상관관계에 있어 제1증수부보다는 제2, 제3증수부의 기울기가 더 높은 상관관계를 갖고 있는 것으로 나타나 증수부 시작점의 유출량이 양자 간의 관계에 크게 작용하고 있는 것으로 밝혀졌다. 또한 감수부의 유량감소량은 변곡점의 유량 값이 10ℓ/sec 이상일 경우 첨두유량으로부터 변곡점까지의 경과시간과 유량감소량 사이에 높은 상관관계를 지니고 있는 것으로 조사되었다. 관측기간 동안의 용늪의 평균유출률은 0.54, 평균 직접유출률은 0.14로 분석되었다. 또한 선행강우일수가 짧을수록 기저유량은 크게 나타나고 있었으며 기저유량이 클수록 유출률도 크게 나타났다. 용늪에서 1년간 유출된 지표수량은 41만톤이었으며, 월 최고유출량은 총 유출량의 21.5%를 차지한 9월에, 그리고 월 최저유출량은 1.9%를 차지한 3월에 나타났다. 계절별 최고유출량은 총유출량의 37.7%를 차지한 여름에, 계절별 최저유출량은 9.4%인 겨울에 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_2호
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• pp.1819-1827
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• 2021

최근 도시화로 인한 토지피복의 변화로 불투수층이 증가함에 따라, 강수의 자연적인 지하수 함양이 방해되어 도시홍수와 같은 재난 문제가 발생하고 있다. 따라서 토지피복의 변화에 따른 강수와 지하수위 간 상관관계를 규명하기 위해 본 연구는 소규모 도심지역인 부산광역시 연제구를 대상으로 교차상관분석(Cross-correlation function, CCF) 및 이동평균분석(Moving average method, MA)을 통해 강수와 지하수위간 지연시간을 산정하였다. 지연시간을 산정하기 위해 자기상관분석, 교차상관분석, 이동평균분석을 수행하였으며 피어슨 상관함수를 목적함수로 설정하여 강수량과 지하수위 간 가장 높은 상관계수를 가지는 시차 값을 지연시간으로 결정하였다. 관측공 반경 250 m 내 토지피복형태와 지형은 토지피복지도와 수치지형도를 이용하여 Arc-GIS를 통해 분석하였다. 연구결과 토지피복형태가 도심영향이 많은 불투수층으로 이루어진 GW01, GW03, GW05 (Urban: 71-96%)의 경우 지연시간이 길게 나타났으며(CCF: 42-71일, MA: 148-161일) 식생영향이 많은 투수층으로 이루어진 GW04 (Urban: 35%)는 짧은 지연시간(CCF: 4일, MA: 67일)을 보였다. 토지경사도에 따른 지연시간의 차이는 보이지 않았으며 이는 토지피복형태가 강수와 지하수위 간 지연시간에 영향을 강하게 미치는 요소이기 때문에 토지경사도에 따른 영향이 작용하지 못한 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 부산 연제구의 토지 이용에 따른 지하수위와 강수량의 지연시간을 규명함으로써 도시 내 강수의 자연적인 지하수 함양을 위한 도시 녹지공간 조성과 수문학적 재난 예방을 위한 관리계획의 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제19권1호
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• pp.30-36
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• 2017

평상시 및 홍수시 하천에 유출되는 토사로 인한 SS(Suspended Solid)농도는 실측을 원칙으로 하여야 하나, 환경영향평가, 하천기본계획 등에서와 같이 각종 개발사업에 따른 SS농도의 변화를 제시하기 위해서는 실측이 아닌 추정이 필요하지만 추정 방법이 규정된 바 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서 RUSLE법에 의한 토사유출량과 특정 빈도 홍수량 산정결과를 이용하여 하천내의 SS농도를 추정하는 수문학적 방법에 대한 제안을 하고자 한다. SS는 실트 점토질 토사 및 콜로이드 입자 등이 해당된다. 그러나, 본 연구에서는 토사유출량 중에서 일반적으로 부유토사에 해당하지 않는 모래를 제외하고, 실트 또는 점토질의 토사에 한해 부유사 기준으로 설정하였다. 농도 추정을 위한 유량은 평상시 유량은 1~2년, 홍수시 유량은 30~100년을 기준으로 하였다. 한편, 확률강우량 분석 소프트웨어는 Fard2006을 사용하였는 바, 2년빈도 미만에 대해서는 강우데이터와 Gumbel분포형 빈도계수를 이용하여 산정하였다. 위와 같은 방법에 의해 실트 및 점토의 토사유출량과 홍수량에 의한 유출용적을 이용하여 SS농도를 추정한 결과, 개발전 자연상태 및 개발중 나대지 상태에서의 SS농도는 유의한 수준을 보이는 것으로 판단된다. 특히, 유로경사에 따라 토사유출량의 차이가 큰 점에 착안하여 SS농도를 유로경사로 나눈 값은 지형인자가 다르더라도 비교적 일정한 범위로 나타남을 확인할 수 있었다. 따라서, 향후 보다 많은 유역에 대하여 연구가 진행된다면 SS농도 추정방법에 대한 지침으로 발전시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.51-60
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• 2019

본 연구에서는 Cosmic-ray 토양수분량 관측시스템 구축 시 필요한 검증 네트워크 설계 기법 개발에 목적을 두고 유전율식(dielectric constant) 장비인 Frequency Domain Reflectometry (FDR)와 연계하여 Cosmic-ray 검증시스템을 구축 운영하였다. Cosmic-ray 검증시스템 평가에 필요한 시범지역은 기존 계측 장비와의 연계성과 다양한 수문자료의 활용성을 고려하여 설마천 유역에 구축하였다. 시범지역은 Cosmic-ray 장비와 FDR 센서(10개소)로 구축하였으며 2018년 7월부터 현재까지 운영되고 있다. 본 연구에서는 검증시스템의 신뢰도를 높이기 위해 코어법(soil core sampling method)을 통해 산출한 용적수분함량(volumetric water content)을 유전율식 장비와 정기적으로 검증하였다. 연구기간 중 수행한 코어법과 FDR 센서를 검증한 결과, 두 자료의 통계량이 $bias=-0.03m^3/m^3$과 $RMSE=0.03m^3/m^3$의 유의한 값을 보였다. 또한 연구기간 동안 FDR 센서의 시계열 특성은 모든 강우에 정상적으로 반응하였다. 그러나 일부 지점에서는 낙엽 및 캐노피의 차단과 상부사면의 유출 등으로 인해 상이한 특성을 보였다. Cosmic-ray 영향원(influence line) 내 FDR 센서의 대표성 분석은 시간 안정성 해석법(temporal stability analysis, TSA)을 이용하여 토심별(10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm)로 분석하였다. 10개소에 대한 토심별 토양수분량의 대표성을 TSA로 분석한 결과, 토심 10 cm에서는 FDR 5, 토심 20 cm에서는 FDR 8, 토심 30 cm에서는 FDR 2, 토심 40 cm에서는 FDR 1에서 가장 우수한 대표 특성을 보였다. 본 연구의 시범지역 운영 기간이 짧다는 한계는 있지만 지금까지의 분석 결과를 토대로 하여 볼 때, Cosmic-ray 관측시스템 구축 시에는 검증 장비로는 유전율식을 활용하고, Cosmic-ray 영향원 내 토양수분량의 대표성 분석은 TSA 방법으로 수행하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.1-17
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• 1982

하천형태학적(河川形態學的) 특성(特性)은 유역(流域)의 수문학적(水文學的) 특성(特性) 및 수리학적(水理學的) 특성(特性)과 밀접(密接)한 관계(關係)를 가진다. 본(本) 연구(硏究)에서는 하천형태학적(河川形態學的) 특성(特性)과 빈도유량(頻度流量) 및 수리기하(水理幾何)의 관계(關係) 그리고 빈도유량(頻度流量)과 수리기하학적(水理幾何學的) 특성간(特性間)의 상관성(相關性)을 금강수계(錦江水系)를 대상(對象)으로 분석(分析)하였으며, 이들 연구(硏究)의 목적(目的)은 미계획지점(未計劃地點)에 대한 이수계획(利水計劃)을 수립(樹立)하는데 필요한 자료(資料)를 제공(提供)하는데 있다. 금강수계(錦江水系)의 하천형태학적(河川形態學的) 특성분석(特性分析)은 Horton의 하천차수개념(河川次數槪念)을 이용(利用)하여 하천지형(河川地形)의 3대법칙(大法則)에 의거 분석(分析)하였으며 분석결과(分析結果)는 Horton의 법칙(法則)과 잘 일치(一致)하였다. 금강수계내(錦江水系內)의 5개(個) 수위표지점(水位標地點)에서 생기빈도(生起頻度) 0.1~0.9의 유량자료(流量資料)를 사용(使用)하여 얻은 각(各) 지점(地點)의 유량빈도곡선(流量頻度曲線)은 대체(大體)로 지수관계(指數關係)로 표시(表示)할 수 있었다. 하천형태학적(河川形態學的) 특성(特性)을 연속적(連續的)으로 표시(表示)하기 위하여 비례하천차수(比例河川次數)를 도입(導入)하였으며 이를 이용(利用)하여 유량(流量)-생기빈도(生起頻度)-비례하천차수간(比例河川次數間)의 관계(關係)에 대한 수학적(數學的) 모형(模型)을 정립(定立)하였다. 유역(流域)의 하천형태학적(河川形態學的) 특성(特性)을 매개변수(媒介變數)로 하여 빈도유량(頻度流量)과 수리기하학적(水理幾何學的) 인자간(因子間)의 관계(關係), 유역면적(流域面積)과 수리기하학적(水理幾何學的) 인자간(因子間)의 관계(關係)를 분석(分析)하여 각각(各各)에 대한 수학적(數學的) 모형(模型)을 제안(提案)하였다.

• 한국조경학회지
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• 제48권1호
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• pp.25-34
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• 2020

유역의 토지이용과 하천에 인접한 수변림은 하천의 수질을 결정하는 중요한 요인이다. 특히 유역의 개발지역은 불투수면을 증가시키고, 강우유출 특성과 비점오염물질 거동을 변화시켜 하천의 수질을 악화시킨다. 한편, 수변림은 다양한 수문학적, 생화학적 및 생태학적 작용을 통해 유역의 토지이용이 수질에 미치는 영향을 완화시키는 것으로 보고되어 왔다. 하천의 수질은 다양한 요인들에 의해 영향을 받기 때문에 요인들 간 인과관계를 이해하는 것이 중요하다. 본 연구는 인과관계를 분석할 수 있는 구조방정식모형을 통해 하천환경 특성, 유역의 개발지역 면적, 수변림의 공간적 구조가 총질소 농도에 미치는 구조적 관계 분석에 목적을 두고 수행되었다. 연구 대상지는 낙동강 대권역으로 선정하였으며, 수질 자료는 2012년 환경부의 「전국 하천 수생태계 현황 조사 및 건강성 평가」 결과를 이용하였다. 환경부의 토지피복도에서 수변림과 개발지역 데이터를 추출하여 SPSS Amos 프로그램을 통해 구조방정식모형을 추정하였다. 모형 추정 결과, 개발지역은 고도에 의해 결정되며 수변림의 공간적 구조는 개발지역 면적에 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한, 개발지역 면적은 총질소 농도에 직접적인 영향과 수변림의 공간적 구조를 통해 간접적인 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 개발지역은 수변림의 LDI와 총질소 농도를 증가시키고 LPI와 PLAND를 감소시키며 LDI와 PLAND는 총질소 농도를 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 유역의 개발지역이 하천의 총질소 농도에 직간접적으로 영향을 미치나, 수변림이 공간적으로 안정적인 구조를 갖고 식생이 풍부할 경우, 개발지역이 하천 수질에 미치는 부정적인 영향을 상당히 완화시킬 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 중장기적인 유역 관리 계획 수립 시, 하천의 수질 회복을 위해서는 유역의 개발지역 비율을 최소화하는 것이 중요하며, 유역 개발에 의한 하천 수질의 영향을 완화하기 위해서는 수변림의 양과 구조의 복원 및 관리가 필요하다.

• 한국습지학회지
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• 제6권3호
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• pp.71-81
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• 2004

최근 증가하고 있는 집중호우로 인해 피해 규모가 대형화 되어가고 있는 추세로 수공구조물 설계 시 보다 정확한 수문분석을 요구 하고 있다. 강우의 시간분포는 정확한 수공구조물의 설계 시 첨두홍수량 산정에 가장 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 대전지역의 기상학적, 지형학적 특성에 맞는 적절한 강우분포형을 제시하고자 한다. 본 연구는 대전지역의 강우관측이 시작된 1969년부터 2002년까지 34년 중 강우가 집중되는 기간인 5월부터 10월사이의 강우자료를 바탕으로 강우분석을 실시하였다. Huff 방법에 의한 강우분포의 형태는 초기에 호우가 집중되는 1분위로 나타났고, 본 연구에 의한 방법은 Huff방법의 3분위에 속하는 53%에서 호우가 집중되는 양상으로 나타났다. 즉, Huff 방법과 본 연구에서 제안한 방법으로 호우사상의 시간분포를 결정하였는데 그 형태가 다르게 나타났다. 이는 Huff 방법이 호우사상별로 분위를 결정 하는 반면 본 연구에서는 지속시간별 강우량을 누가하고 지속시간별 분포형태를 무차원화하여 결정하였다. 강우의 시간분포 형태가 다른 두 가지 방법으로 실제 유역인 갑천유역에 적용하여 홍수량을 산정하였다. 유효우량 산정 시 토양의 특성을 고려한 SCS방법을 사용하였고, 홍수량 산정은 단위도법에 의해 추정하였다. 홍수량 추정결과 100년 빈도, 지속시간 24시간 첨두홍수량은 Huff 방법의 경우 $3421.20m^3/sec$로 나타났고, 본 연구 방법의 경우는 $3493.38m^3/sec$로 나타났다. 이처럼 첨두홍수량의 차이가 나타난 이유는 강우의 시간분포와 홍수도달시간이 서로 상이하여 다른 결과를 보였고, 본 연구 방법으로 강우를 분포시켰을 때 첨두홍수량이 Huff 방법보다 $72.18m^3/sec$ 정도 커짐을 알 수 있었다. 유효우량 산정 시 초기의 강우량이 크면 손실우량도 커지고, 강우의 시간분포 형태에 따라 첨두홍수량도 차이를 보이게 되므로 강우의 시간분포 결정시 신중을 기하여야 할 것으로 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제37권3호
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• pp.189-196
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• 2018

본 연구에서는 비점오염 모델에 강우의 질소 농도를 현실적으로 반영하기 위하여 국내 문헌과 3년 동안 관측한 강우 질소 농도를 분석하여 1개시(서울시), 9개도(경기도, 강원도, 충청남/북도, 전북남/북도, 경상남/북도, 제주도) 6개 광역시(부산, 인천, 대전, 울산, 대구, 광주)의 강우시 $NO_3{^-}$, $NH_4{^+}$ 및 T-N의 대표 농도를 제시하였다. $NO_3{^-}$와 $NH_4{^+}$의 평균 농도는 각각 1.88 mg/L와 0.96 mg/L 였으며, T-N은 2.84 mg/L 였다. 이는 환경부에서 제시하고 있는 2015년 전국 $NO_3{^-}$와 $NH_4{^+}$의 평균 농도인 1.98 mg/L와 1.05 mg/L와 비슷한 것으로 나타나 본 연구에서 제시된 각 행정구역별 농도는 타당한 수치로 사료된다. 본 연구결과 행정구역별로 질소농도의 차이가 있는 것으로 나타나 해당지역에 적합한 질소농도의 적용이 필요한 것으로 나타났다. 따라서 비점오염 모델 적용시 다양한 구축자료(수문인자, 지형인자 및 영농활동 인자 등)와 더불어 모델 적용지역의 강우 특성을 적절히 반영하여 오염부하량을 추정하는데 활용이 가능할 것으로 판단된다.