• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.341-345
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• 2018

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 해당 유역에 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 2017년 관측자료를 이용하여 강우특성, 유출특성, 증발산량 등 수문특성을 분석하였으며, 과거 관측결과와 비교하였다. 강우특성 분석으로는 호우사상 분리, 주요 호우사상 분석, 지속기간별 최대강우량, 시간분포 등이 있다. 2017년은 2016년보다 최대 강우지속기간과 평균 강우지속기간은 크게, 최대 강우강도는 작게, 평균 강우강도는 크게 나타나는 호우의 특징을 보이고 있다. 2017년의 하천유출률은 강우량 대비 53.1%(장진교, 유역출구)와 60.4%(보막교, 중간소유역)로 과거 5년간의 평균 유출률인 장진교(52.4%)와 4년간의 평균유출률인 보막교(58.8%)와 비슷한 값을 보인다. 강우유출특성 분석결과 연간 강우량은 다소 적었지만, 평균 강우강도의 증가에 기인하여 2017년의 연간 하천유출량은 2016년보다 장진교는 약 39.5%의 증가와 보막교는 약 2.9% 감소가 하였다. 수문학적 동질성 갖는 유역에서 하천유출량의 차이는 강우량 발생 시기(2016년의 경우는 10월에 215.7mm의 강우량 발생)와 토지이용(중 하류부 농경지 발달)의 차이에 기인한다고 볼 수 있다. 그리고 2017년의 증발산량은 강우량 대비 장진교는 38.4%, 보막교 35.1%로 2016년 장진교의 50.1%보다는 감소하고, 보막교의 35.4%와는 비슷한 값을 보인다. 온도, 습도, 풍속, 일조시간에 영향을 받는 증발산량은 2016년 대비 기온(일최고/일최저)의 감소(90.6%) 습도(일최대/일평균/일최저)의 감소(98.5%), 일평균 풍속의 감소(54.7%)에 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 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2222-2227
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• 2008

금강 본류에 위치하고 있는 공주, 금남 지점은 복잡한 하도 형상과 지점특성으로 인하여 수문관측에 어려움이 많은 지점으로 유출분석 결과가 좋지 못하기 때문에 정밀한 유량측정을 통하여 신뢰도 높은 유량값을 제시하여야 할 필요가 있는 지점이다. 본 연구에서는 2007년 금남, 공주 지점의 수문관측 자료 및 유량측정성과를 이용하여 수위-유량관계곡선식을 개발하고 기존 성과(2006년) 및 상류에 위치하고 있는 갑천, 미호천등의 지점들과 연유출률, 상 하류 유출, 평 저수시 동시유량 등의 유출특성을 검토하였다. 금남 지점의 수위자료는 2007년 1월${\sim}$9월 20일까지의 수위자료를 이용하였으며 이 기간의 순 유출률은 57.6%이고, 공주 지점의 수위자료는 2007년 수위자료를 이용하였으며 순 유출률은 58.6%로 적절한 상 하류유출률을 보이고 있다. 본 연구에서 수행한 금남, 공주 지점의 측정성과를 이용한 유출특성 분석 결과, 기존의 성과에 비하여 좋은 결과를 얻은 것으로 판단되지만, 본 연구에서 수행한 유량측정에서도 많은 문제점이 발생하였기 때문에 이런 경험과 기술들을 지속적으로 축적한다면 향후 더 정밀한 유량측정성과를 확보할 수 있을 것으로 판단되며, 효과적인 치수 및 이수계획의 수립 등 수자원 개발에 가장 기초가 되는 정확한 수문분석 자료의 확보를 위한 기반을 마련할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1885-1890
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• 2007

금강 본류에 위치하고 있는 공주 지점은 복잡한 하도 형상과 지점특성으로 인하여 수문관측에 어려움이 많은 지점으로 유출분석 결과가 좋지 못하기 때문에 정밀한 유량측정을 통하여 신뢰도 높은 유량값을 제시하여야 할 필요가 있는 지점이다. 본 연구에서는 2006년 공주 지점의 수문관측 자료 및 유량측정성과를 이용하여 수위-유량관계곡선식을 개발하고 기존 성과(2005년) 및 상류에 위치하고 있는 금남 지점과 연유출률, 상 하류 유출, 평 저수시 동시유량 등의 유출특성을 검토하였다. 산정된 순 연유출률은 2006년 수위자료를 이용하였을 경우 금회 86.2%, 기존 48.3%, 2005년 수위자료를 이용하였을 경우 금회 81.9%, 기존 52.5%로 산정되었다. 금남 지점의 연 유출률은 2006년 수위자료를 이용하였을 경우 121.4%, 2005년 수위자료를 이용하였을 경우 77.4%로 공주 지점과 같이 다소 크게 산정되었다. 또한 공주 지점 상류 측에 위치한 금남 지점과 적절한 상 하류 유량 관계가 유지되었다. 본 연구에서 수행한 공주 지점의 측정성과를 이용한 유출특성 분석 결과, 기존의 성과에 비하여 좋은 결과를 얻은 것으로 판단되지만, 본 연구에서 수행한 유량측정에서도 많은 문제점이 발생하였기 때문에 이런 경험과 기술들을 지속적으로 축적한다면 향후 더 정밀한 유량측정성과를 확보할 수 있을 것으로 판단되며, 효과적인 치수 및 이수계획의 수립 등 수자원 개발에 가장 기초가 되는 정확한 수문분석 자료의 확보를 위한 기반을 마련할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.219-219
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• 2017

상대적으로 유역의 관측 자료가 충분하지 못하거나 검증되지 않았을 경우 미계측 유역으로 정의되며 수문모형의 매개변수 검정을 할 수 없으므로 다른 방법을 고안해야 한다. 이를 위해 기존 연구에서는 지역적 특성을 고려한 지역회기분석을 통해 미계측 유역의 유량을 산정하였는데, 대부분 유역의 특성과 연 평균 유출량 자료의 관계를 이용한 회귀식으로 실시간 유량의 변화를 고려하기 어려웠다. 본 연구에서는 개념적 강우-유출모형으로 많이 사용되고 있는 개념적 수문모형인 GR4J의 매개변수에 대해 미계측 유역의 특성을 고려한 변수들을 이용하여 회귀식을 구하고 그 적용성을 평가하였다. 이를 통해 미계측 유역의 유량 시계열 자료를 생성할 수 있었다. 또한 IPCC에서 발간한 AR5의 RCP 4.5 시나리오를 적용하여 미래 유출량을 산정하였다. 우선 지역회귀분석을 적용하기 위해 수문모형을 이용한 계측 유역의 유출량을 구하였으며 22개의 전국 댐 상류 지점을 기준으로 SCE 알고리즘을 이용하여 GR4J의 최적 매개변수를 구하고 각 유역별로 물리적, 지형적, 기상학적 특성을 고려하여 11개의 변수를 선택하였다. 각 변수간 다중공선성(Multicollinearity)를 고려하기 위해 VIF(Variation Inflation Factor) test를 적용하여 최종 7개의 변수를 선정하고 단계별 회귀방법(Stepwise regression)을 이용하여 GR4J의 매개변수별 회귀식을 생성하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1178-1182
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• 2004

시계열 자료의 분석과 예측은 수문학분야에서 매우 중요하면, 최근 들어 특정한 수문시계열에서 카오스 특성이 발견되고 있다. 카오스 특성을 갖는 수문시계열의 예측에 있어, 기존의 거의 모든 연구는 시스템의 특성을 파악한 뒤 예측을 실시하는 표준접근법이 채택되어왔다. 그러나 Phoon 등은 시스템의 특성분석에 앞서 예측을 실시하고, 상태공 매개변수가 시스템의 특성분석단계가 아닌 예측단계에서 평가되는 가역접근법을 제안하였다. 본 연구에서는 Phoon 등이 제안한 가역접근법과 기존에 널리 적용되어온 표준접근법을 실제 일유출량 자료에 적용함으로써, 가역접근법의 적용성을 검토하고 카오스 시계열의 특성을 파악하였다. 본 연구에서 사용한 비선형 예측 기법으로는 카오스이론이 적용된 부분근사화 기법을 이용하였다. 카오스 특성분석을 통해, Bear 강 일유출량 시계열 자료에서 카오스 특성이 나타남을 알 수 있었다. 표준접근법과 가역접근법을 이용하여 Bear 강의 일유출량 자료에 대하여 예측을 실시한 결과, 카오스 특성을 갖는 일유출량 시계열 자료의 단기 예측의 우수성을 알 수 있었으면, 가역접근법이 표준접근법에 비해 좋은 결과를 나타내었다. 특히, 가역접근법은 예측단계에서 예측시간(T)에 대하여 예측매개변수를 최적화시킴으로써 보다 정밀한 예측을 할 수 있었으며, 시스템에 대한 정보손실이 발생하였을 경우 예측에 대한 상태공간 매개변수를 다시 추정해야 하는 표준접근법에 비해 실제적 적용성이 매우 우수하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1245-1249
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• 2009

본 연구에서는 우리나라 수문기상인자의 특성변화 분석의 필요성을 지각하여 국내 기상관측소 중 관측년수가 30년 이상인 관측소 63개 지점에 대한 수문기상인자 중 연평균기온, 연평균상대습도, 연강수량, 연증발량, 연일조시간, 연강수계속시간, 연강수일수, 연적설일수, 연신적설일수 등의 자료를 수집하고 기본통계량에 해당하는 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 통하여 수문기상인자의 경년적 변화를 파악하였다. 또한 각종 통계학적 기법을 이용하여 이들 수문기상인자의 경향성, 주기성, 변동성 등을 분석하였으며, 그 결과는 우리 나라를 대표할 수 있는 서울지점을 중심으로 정리하였다. 기본통계량을 분석한 결과 연강수량, 연강수일수, 연강수계속시간의 표준편차와 변동계수가 다른 수문기상인자 비해 상대적으로 큰 것으로 나타나 강수관련 인자들의 경년별 변화가 두드러짐을 알 수 있다. 또한 선형회귀분석과 5년 이동평균 결과 연강수량과 연평균기온은 증가, 연평균상대습도, 연일조시간, 연강수일수, 연증발량은 감소하는 경향을 보였다. Mann-Whitney Test, Wald-Wolfowitz Test, Hotelling-Pabst Test, Wavelet Method와 같은 통계학적기법으로 동질성, 독립성, 검정, 경향성 검정을 수행한 결과 연강수량, 연증발량, 연강수계속시간, 연강수일수, 연적설일수, 연신적설 일수 인자가 각각의 검정에서 동질성 및 독립성을 보였고, 경향성 검정에서는 연평균기온, 연평균상대습도, 연적설일수 인자가 신뢰수준 내에서 유의함을 보였고, 주기성 검정결과 본 연구에 채택한 9개의 수문기상인자들의 연속된 주기성은 나타나지 않았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.59-59
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• 2020

온실가스 증가로 전구평균기온은 지속적으로 상승하고 있으며, 이러한 지구시스템 변화는 수자원의 시·공간적인 변동을 증대시킬 것으로 전망된다. 보다 적극적인 기후변화 대응을 위해 2015년 파리협정이 채택됨에 따라 전 세계에서는 온실가스 감축을 실천하고 있으며, 선진국에서는 산업화 이전 대비 1.5℃ 및 2.0℃ 전구기온상승에 따른 분야별 영향평가 및 적응방안을 마련하고 있다. 그러나 국내의 경우 아직까지 전구기온 상승에 따른 수자원 영향평가가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 AR5 기후변화 시나리오를 기반으로 1.5℃ 및 2.0℃ 전구기온 상승으로 인한 국내 수자원 변화 특성을 분석하였다. 이를 위해 몬순특성을 고려하여 적정 5 GCMs을 선정하였으며, 시간샘플링 기법을 활용하여 1.5℃ 및 2.0℃ 전구기온 상승시기를 추정하였다. 통계적상세화 기법을 적용하여 상세 기후변화 시나리오를 생산하고, 수문모형(VIC)에 적용하여 미래 수문변화를 전망하였다. 과거 대비 1.5℃, 2.0℃ 전구기온 상승에 따른 수문기상인자의 변화를 분석한 결과 연평균 강수량 및 유출량은 전구기온상승에 따라 증가하며, 계절별 변동성은 심화될 것으로 전망되었다. 유출량의 변화는 강수량 변화경향과 대체로 일치하였으나, 강수량 대비 전망결과의 불확실성이 크게 나타났다. 한편, 수문순환은 전 지역에서 가속화되는 것으로 확인되었으며, 모든 GCM의 전망결과에서 동일한 경향을 보였다. 수문기상인자(강수량, 증발산량, 유출량)의 강도별 발생빈도 및 총량은 저강도 구간에서 감소, 고강도 구간에서 증가하는 것으로 분석되었다. 이러한 특성은 강수량 및 유출량의 극대값 증가에 기여하여 수자원 관리의 어려움을 가중시킬 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1235-1239
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• 2008

최근 기상이변 및 이상기후로 인해 예상치 못한 극치사상이 빈번하게 발생하고 있으며, 이로 인한 수자원관리 측면에 있어 많은 어려움을 겪고 있다. 특히 집중호우나 태풍 사상과 같이 단 시간 내에 많은 양의 강수량을 동반한 경우 댐과 같은 대형 수공구조물의 파괴로 인해 인명 및 재산피해의 가능성을 증가시키고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라에 발생하는 시간강수량에 대한 평가를 하기 위해 우리나라에 발생하는 시간강수량과 수문기상인자인 해수면 온도 및 습윤지수와의 상관관계 분석을 통해 수문기상인자가 우리나라 강수량에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 우리나라에 발생하는 극한강우를 발생 원인별로 태풍 사상과 집중호우 사상으로 구분하여 수문기상인자와의 상관성 분석 결과를 바탕으로 Empirical Simulation Technique 기법을 적용하여 집중호우와 태풍으로 발생하는 강우의 특성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1052-1056
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• 2009

본 연구에서는 대상 지점의 강우량자료와 유출수문곡선으로 전 기간에 대한 유출률과 특정기간을 갖는 유출률을 각각 산정하여 유출특성을 분석하였다. 본 연구를 수행하기 위해서 GIS 소프트웨어인 ArcInfo와 ArcView 등으로 대상유역의 유역도, 강우관측망도, 수위관측망도, 수계망도,티센망도 등을 생성하여 대상유역의 수계 특성을 파악하였다. 개발된 곡선식의 적정성을 판단하기위해 상 하류 간의 유출특성 등을 비교 분석하였으며, 유역 내 댐이나 저수지가 존재할 경우 이를 고려하였다. 유출률 산정결과, 이호대교(남한강 본류) 지점에서의 유출률은 방류량을 고려하지 않았을 경우 59.8%, 고려했을 경우 74.5%로 산정되었다. 흑천의 원덕교 지점에서는 67.1%, 경안천의 경안교 지점에서는 78.3%, 홍천강의 성포교와 남산교 지점은 각각 63.3%, 53.1%로 산정되었다. 따라서 개발된 수위-유량관계곡선식은 적정한 것으로 판단되며, 이에 근거하여 유출수문곡선은 양질의 수준인 것으로 평가되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1332-1336
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• 2009

본 연구에서는 지표수-지하수 상호작용을 모의할 수 있는 SWAT-MODFLOW 모형을 이용하여 수변지역의 토지이용 변화에 따른 혼합대의 수문학적 특성 변화를 분석하였다. 연구를 위해 선정된 시험유역의 불수투지역, 농경지 등 기존 수변 토지이용도가 초지, 갯버들 등의 식생이 식재된 지역으로 변경되는 상황을 가정하여 SWAT-MODFLOW 모형을 적용, 지표수-지하수 상호작용을 중심으로 하는 수문학적 특성 변화를 모의 분석하였다. 수변의 토지이용을 초지로 변경하였을 경우 혼합대의 지표수-지하수 교환량이 다소 증가하는 것으로 모의되었으며, 수변 지역 토양의 토양 수분량 또한 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 수변 지역에 갯벌들을 식재하는 경우 초지에 비해 지표수-지하수 교환량 및 토양 수분량의 증가폭이 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 분석 결과 SWAT-MODFLOW 모형은 수변 토지 이용의 변화에 따른 수문학적 특성 변화를 모의할 수 있는 것으로 판명되었으며, 향후 실측자료와의 비교 연구 등을 실시하여 정확도가 입증된다면, 각종 수생태 복원사업의 계획 수립 시 토지이용 변화에 따른 효과 분석 모의에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.