최근 20년간(1996년 12월~2016년 2월)의 자료를 사용하여 우리나라와 일본 서해안의 풍속 분포 특성을 분석하였다. 우리나라 서해안의 관측점 3곳 중에서 2곳(군산, 목포)의 풍속은 시간의 흐름과 함께 약해지는 추세를 보인다. 풍속이 약해지는 추세는 목포보다 군산이 더 크다. 일본 서해안의 관측점 3곳 중에서 1곳(Akita)의 풍속은 시계열 분포 상 큰 변화 없이 일정한 상태를 유지하나 2곳(Kanazawa, Tottori)은 풍속이 시간의 흐름과 함께 약해지는 추세를 보인다. 관측점별로 차이는 있으나 전체적으로 풍속이 시간의 흐름과 함께 약해지는 추세가 있음을 확인하였다. 특히, 우리나라 서해안의 경우가 일본 서해안의 경우보다 그 추세의 정도가 더 크다. 일본 서해안의 풍속은 우리나라 서해안의 풍속보다 강한 특성을 보인다. 이는 겨울철 동해의 해상이 서해보다 더 거칠고 그에 따라 선박 운항 상의 위험도가 더 높다는 것을 의미한다.
시간 영역과 주파수 영역을 사이의 공간을 뜻하는 부분 푸리에 영역으로 (fractional Fourier domains) 선형 시간-주파수 분포의 옮김 불변 특성을 일반화한다. 다른 선형 사주파수 분포와 달리 짧은 시간 푸리에 변환은(short time Fourier transform: STFT) 부분 푸리에 영역에서 크기 (magnitude-wise) 옮김 불변을 지니는데, 이 짧은 시간 푸리에 변환을 쓰면 분포를 좀더 쉽게 해석할 수 있다. 특히, 부분 푸리에 영역에서 크기 옮김 불변인 선형 분포는 짧은 시간 푸리에 변환뿐이라는 것을 밝힌다.
통신 수신기 구현에 있어 채널의 특성을 파악하여 그에 적합한 수신 신호 처리를 수행하는 것은 수신 성능 향상을 위해 매우 중요하다. 무선 채널은 전력 지연 분포(power delay profile)에 따라 다양한 시간 지연 특성을 가지며, 추정된 채널의 전력 합산을 통해 시간 지연 정도를 판별 시, 채널 적응적인 수신 구조 구현이 가능하다. 본 논문에서는 전력 지연 분포의 합산을 통해 시간 지연의 상대적인 크기에 따른 채널 군으로 분류하는 경우에 있어 채널 판별 오류 확률을 closed-form 수식으로 유도하고, 다수 번의 추정 결과를 누적하여 활용 시 얻어지는 성능 이득을 제시한다.
최근 전세계적으로 발생하고 있는 이상기후 현상과 각종 개발 사업으로 인한 불투수면적의 증가로 극한 홍수의 발생빈도가 높아가고 있다. 특히 내수배제 불량으로 인한 도시지역의 침수로 매년 많은 인명과 재산상의 손실이 크게 증가하고 있으며, 홍수피해 저감 및 복구대책으로 많은 국비가 지원되고 있으나 아직까지 예방보다는 복구비에 치중하고 있는 실정이다. 국내에는 상습침수 위험지구가 점차적으로 증가하는 추세이며 이를 점진적으로 해소해나가기 위해서는 도시방재성능 목표 설정에서 목표강우량을 상향으로 설정할 필요가 있다고 본다. 이를 위하여 본 연구에서는 목표강우량을 상향 조정하여 침수해석을 실시하고 침수심을 기준으로 실제호우사상에 대한 침수심과 비교 검토하여 적정성을 확인하려고 한다. 또한 확률강우량의 시간분포는 도시별 유역 규모 및 유출특성, 강우강도 특성 등에 따라 상이한 결과를 보일 여지가 다분하여 실제 침수를 일으킨 강우와 가장 유사한 강우분포를 찾고자 한다. 기존 실무에서 주로 사용되는 Huff 분포와 함께 교호 블럭법, Huff와 교호블럭법을 혼합한 시간분포를 서울지역에 적용하여 대상지역에 적합한 시간분포를 선정하였다. 선정된 시간분포를 바탕으로 내수침수해석을 실시하여 그 결과인 침수심을 기준으로 상향된 목표강우량을 제시하고 도시지역의 적합한 설계강우의 시간분포를 도출하였다. 본 연구를 통해 도시지역의 적합한 강우 시간분포와 방재성능 목표를 설정하는데 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.
분포형 강우-유출모형의 모의결과는 지형, 토지피복 및 토양 특성에 영향을 받는다. 그 중에서 지형과 관련하여 하도에 위치한 셀의 경사는 첨두 유출량의 도달시간과 매우 밀접한 관계가 있다. 분포형 강우-유출모형에서 하도의 지형적 특성은 모든 하도 셀마다 입력되어야 하는데 셀이 위치한 지점별로 실제 하천측량을 통해 입력하는 것이 가장 정확한 방법일 수 있으나 시간과 많은 비용이 소요되므로 DEM(Digital Elevation Model)으로부터 산정된 경사 값을 주로 적용한다. 본 연구에서는 충주댐유역의 2006~2008년 수립된 13개 하천의 하천정비기본계획을 참고하여 1,100개 횡단측점에 대한 하상경사를 구축하고 유역의 흐름경로길이와의 관계를 분석함으로서 분포형 강우-유출모형의 하상경사를 적용할 수 있는 산정공식을 개발하였다. 4개 강우사상에 대하여 적용하여 DEM으로부터 산정된 경사를 적용한 경우와 비교한 결과 첨두유량이 증가하고 첨두유출 발생시간이 단축되는 결과를 나타내었다.
최근 우리나라는 기후변화 등으로 국지성호우가 발생하여 수공구조물의 피해 규모가 점점 커지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 서울지점의 시자료를 이용하여 비정상성 강우빈도해석을 함으로써 기후변화를 고려한 확률강우량을 산정하였으며, 여러 시간분포방법을 비교, 분석하여 우이천유역과 같은 도시 하천의 강우분포 및 지형특성에 알맞은 강우의 시간분포 방법을 선정하고자 하였으며, 도시유출모형인 SWMM을 이용하여 비시나리오기반 기후변화에 따른 향후(2020~2030년) 재현기간 50년 빈도의 첨두유출량을 예측하였다. 분석결과 2020년의 경우 지속시간 1시간의 경우 Yen-Chow방법이 393.02CMS로 가장 높은 첨두 유출량을 보였으며, 지속시간 2시간, 3시간의 경우 Mononobe방법이 439.8149CMS, 503.5989CMS로 가장 높은 첨두 유출량을 나타내었다. 또한 2030년의 경우 지속시간 1시간의 경우 Yen-Chow방법이 416.75CMS로 가장 높았으며, 지속시간 2시간, 3시간의 경우 Mononobe방법이 470.13CMS, 533.7CMS로 가장 높은 첨두 유출량을 나타내었다.
삼각함수형 선형 수동 RC분포회로의 전압전달함수의 모든 극점은 s-평면상에서 부의 실축상에 존재하므로 unit step input에 대한 과도응답은 단조한 특성을 갖는다. 이러한 특성은 집중정수회로에 적용하였던 Elmore의 상승시간 및 지연시간 계산방법을 RC분포회로에도 적용시킬 수 있는 충분한 조건이므로 본 논문에서는 삼각함수형 RC분포회로의 과도응답특성해석을 위의 방법으로 시도하였다. 그 결과 이 회로의 상승시간 및 지연시간은 시정수 및 거리각 θ의 증가와 더불어 이들 시간도 증가함을 확인하였다.
지금까지는 주로 대기질 기준을 근거로 24시간 평균 TSP(total suspended particulates), PM$_{10}$, PM$_{2.5}$를 측정하여 왔다. 대기 에어로졸의 농도나 입경분포에 영향을 미치는 배출량, 기온, 상대습도, 풍향, 풍속, 혼합고 등이 12~24시간 이내의 스케일로 변한다(Shen et al., 2002). 그러므로, 대기 에어로졸의 일변화 특성을 파악하기 위하여 실험실에서 사용되던 실시간 에어로졸 입경분포 측정기가 대기 에어로졸 모니터링에 활용되고 있으며(배귀남 등, 2003; Woo et at., 2001; Laitinen et al., 1996), 최근에는 대기 에어로졸을 모니터링을 목적으로 개발된 제품이 시판되고 있다.(중략)략)
일반적으로 도시 우수 관망의 계획에 대부분 합리식 등을 이용하여 첨두유량만 검토하였기 때문에 설계 강우의 시간 분포 방법은 고려되지 않았다. 하지만 최근에는 집중 호우로 인한 침수 피해가 많이 발생함에 따라 하수도 시설물들의 연계를 통한 침수 해결이 요구되었고, 첨두 유출량뿐만 아니라 홍수 수문 곡선도 산정 할 수 있는 강우-유출 모형을 설계에 도입해야 할 필요성이 제기되었다. 그러나 현재까지 우수 관망 등 하수도 시설물에 대한 분석에 적합한 강우의 시간 분포 방법은 제시되지 않고 있다. 이에 본 연구는 실무적으로 널리 이용되고 있는 Huff 4분위 방법과 중 소규모 배수 시설물의 계획에 합리적이라고 알려져 있는 ABM(alternating block method) 방법을 비교 검토하여 도시 우수 관망 해석에 적합한 강우의 시간 분포 방법을 제시하는 것에 목적이 있다. 이를 위해 동해 기상 관측소의 관측 강우자료를 이용하여 강우-빈도 해석을 수행하였고, 다양한 유역 규모에 대한 적용을 위해 임의의 13개 유역을 대상으로 SWMM을 이용하여 홍수량을 분석하였다. 도시 유역의 우수 관망 계획에 적합한 확률 강우의 시간 분포 방법을 결정하기 위해 실제 강우 현상의 재현성, 소규모 배수 구역에 대한 첨두 홍수량 산정의 정확성, 우수 관망의 연속성을 고려한 계획의 3가지 관점에 대하여 검토하였다. 우선, 실제 강우 현상의 재현에 있어서 실제의 시간 최대 강우량의 발생분위가 대부분 강우의 지속기간 중 40~50% 사이에 위치하는 것을 감안할 때, ABM의 시간 분포 형태와 유사한 것으로 검토되었다. 두 번째 첨두 홍수량 산정의 정확성 면에서는 시간 단위 자료를 이용하여 유도되어 시간 단위 이하의 지속기간에 대한 확률 강우량 산정에 불확실성이 큰 Huff 방법보다는 ABM에 의한 시간분포 방법이 보다 적절한 것으로 분석되었다. 세 번째로 우수 관망의 연속성을 고려한 계획에서는 소규모 배수 구역 내에 존재하는 다수의 관거를 동시에 고려해야 하는 도시 우수 관망의 특성 상, 동일 지속기간의 확률 강우량에 대한 시간 분포를 적용하는 것이 합리적이다. 이에 배수 면적별로 임계 지속기간이 상이한 Huff 방법보다는 홍수량이 수렴하는 ABM의 24시간 시간 분포를 이용하는 것이 적용에 유리한 것으로 판단되었다. 본 연구의 결과는 합리적인 도시 우수 관망 설계 기술을 구현하는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
강우량의 시간분포 특성에 관한 강우상태 분석은 소유역의 계획홍수량을 결정한다거나 도시지역의 배수망 설계를 위한 설계유량 산정을 위하여 대단히 중요하다. 서울 지역의 과거 기록치로부터 총강우량이 20mm 이상 되는 약 400개의 호우자료를 이용하여 5분간격 강우의 시간분포를 해석하였다. 총강우량에 대한 백분율을 총강우시간에 대한 백분율과 연관시키고 획득된 자료를 강우 최대치가 발생되는 위치 따라 4개의 그룹으로 분류 분석하여 그 결과를 제시하였다. 또한 강우와 강우간의 변화성을 정량적으로 나타내기 위하여 시간분포 특성을 빈도 확률에 따라 분석하였다. 분석결과로 얻어진 강우의 시간분포 관계는 설계유량 수문곡선 결정에 사용되는 설계강우의 우량주상도를 얻는데 사용될 뿐만 아니라 주어진 유역에서의 강우형상을 파악하는데 적용될 수 있다. 또한 수문해석 문제를 위한 강우의 모델을 형성할 수 있으며 공간적 분포 이외의 강우특성 및 매개변수 등과 같은 자료와 연관시킬 수 있다. 분석결과 제2구간 강우의 빈도가 가장 높았으며 제4구간 강우의 빈도가 가장 낮았다. 이와 같은 분석 결과인 시간분포의 특성을 누가 강우시간 백분율과 누가 강우량 백분율의 항으로써 확률별로 표시하였으며 각 구간별 강우의 시간분포 양상 및 그에 따른 우량주상도를 도표화하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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