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글로벌 위성기반 수자원 데이터 활용 메콩지역 수리/수문모델 시범 구축 (HEC-RTS/HMS 모형 적용을 중심으로) (Establishment of hydraulic/hydrological models in the Mekong pilot area using global satellite-based water resources data (focusing on HEC-RTS/HMS model application))

  • 조영현;박상영;박진혁
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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    • pp.111-111
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    • 2021
  • 메콩지역은 최근 연 7%에 육박하는 경제성장률을 달성하며 아세안의 고성장을 지속 견인하고 있으나, 기후변화 및 급속한 도시화로 매년 가뭄·홍수 등 물 관련 재해 발생 빈도 및 강도 증가와 이에 따른 상·하류 국가간 물 분쟁 등으로 인해 메콩지역 지속가능 발전에 지장이 초래되고 있다. 이에 한국과 미국은 메콩우호국(Friends of the Lower Mekong, FLM) "메콩지역 수자원 데이터 관리 및 정보공유 강화에 관한 공동성명(2018년 8월)"을 계기로 메콩유역의 실시간 수자원 변동 모니터링 및 분석과 수자원 데이터 공동활용 역량을 강화하여 효율적이고 과학적인 수자원관리 지원과 함께 한국의 신남방정책과 미국의 인도-태평양 전략 시너지효과를 극대화하고자 메콩 주변국 재해경감 및 수자원 데이터 활용 역량강화를 위한 글로벌 위성기반 수문자료의 생산·활용 및 홍수·가뭄 등의 수재해 분석기술을 개발하고 있다. 여기에는 한국 K-water의 물관리 기술과 미국 NASA, USACE의 위성활용 및 수자원분석 기술을 접목하여 메콩지역의 체계적인 물관리 및 재해로부터 안전성 확보 기여에 목표를 두고 연구를 진행 중에 있다. 본 연구에서는 전 세계적으로 광범위하게 활용되고 있는 미공병단(USACE, U.S. Army Corps of Engineers)의 HEC software 프로그램을 메콩 시범지역(pilot area)에 적용하여 수리/수문모델 구축을 진행코자 한다. 구축되는 모형은 유역 상류 댐의 연계 모의운영 및 하류 홍수분석이 동시 가능한 HEC-RTS(Real-Time Simulation)로 이는 HEC-HMS, -ResSim, -RAS와 -FIA 모형이 순차적으로 결합된 수리/수문 모델링 시스템이다. 모형의 시범적용 지역은 현지 메콩위원회(MRC, Mekong River Comission)의 의견 등을 반영, 메콩강 하류지역(Lower Mekong) 본류 유역에 위성 자료 활용 및 준실시간(near real-time)으로 댐 모의운영 등을 고려할 수 있는 JingHong댐(중국 란창강 최하류)에서 라오스 Xayaburi댐(메콩강 최상류)까지의 구간을 선정하였다. 한편, 금번 연구에서는 HEC-RTS 중 HMS 모형 적용을 중심으로 가용한 위성자료(GPM IMERG)와 K-LIS 지표 모형 생산 자료를 활용하여 과거 홍수사상에 대한 모의를 고려하였다. 아울러, 연구에서 구축된 HMS 모형은 HEC-RTS에 포함되어 메콩 시범지역의 종합적 수리/수문분석에 적용될 예정이다.

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방조제 완공에 따른 호내부 수질변화 모의 (Simulation of Water Quality Changes in the Saemangeum Reservoir Induced by Dike Completion)

  • 서승원;이화영;유상철
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제22권4호
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    • pp.258-271
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    • 2010
  • 방조제 완공 후 반폐쇄형 하구호 특성을 가지는 새만금호의 동수역학 및 수질변화를 이해하기 위하여 EFDC 모형에 상세격자를 적용한 수치모의를 실시하였다. 본 연구에서는 선행연구의 제한사항을 개선하고 배수갑문의 운영을 고려하였으며 수체-저질/대기간의 3상 모의가 수행되었다. Lagrangian 입자추적모의를 통해 새만금호 내부의 혼합이 갑문운영에 따른 영향보다는 만경·동진강의 하천유량에 지배되고 있음을 확인하였다. 방조제 완공 후 해수소통이 저하되면서 동진 유입부에서는 표층과 저층간 DO 농도 차이가 유발되며, 정체된 인공호 특성상 SOD도 호내빈산소 현상을 유발시켜 수질을 저해시키는 요인으로 작용하는 것이 확인되었다. 부영양화 상태를 나타내는 TSI 평가에 따르면 만경수로에서는 끝물막이 전·후에 상관없이 부영양화 가능성이 높게 나타나며, 동진수로에서는 방조제 완공 이후에 부영양화 발생 가능성이 높게 평가되었다. 배수갑문 운영과 연계된 수치모의 결과에 따르면 무작위적인 갑문운영이 내부 수질에 영향을 미치는 유의할만한 차이를 확인 할 수 있었다. 따라서 내부 개발 방안에 따른 최적의 수질확보에는 적절한 갑문운영이 수질관리에 중요한 인자로 작용한다.

이수용량 확보를 위한 실시간 저수지 유입량 예측모형의 개발 (Development of Real-time Inflow Forecasting Models for Securing Reservoir Conservation Storage)

  • 장수형;윤재영;안재현;김원석;윤용남
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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    • pp.821-825
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    • 2005
  • 본 연구에서는 홍수조절 용 저수지의 예비방류 시행을 충분히 효과적으로 시행하고 강우종료 후에도 충분한 이수용량이 확보되도록 실시간 강우자료를 이용한 저수지 유입량 예측모형을 개발하였다. 사전예보(기상청 등)에 의한 총 예상강우량과 선행강우량, 현재 저수지 수위를 입력자료로 저수지 유입 총량과 수위변화량을 계산하여 홍수조절 응 저수지의 초기수위저하 및 하류 하도의 홍수방어를 사전에 대비할 수 있는 자료를 제시하였다. 또한, 유역을 하나의 통합시스템으로 구성하고 실제 강우가 시작되면 매시간 현시간 이후 강우가 중단된다는 가정 하에 현시점까지의 우량주상도를 통합시스템에 적용하여 이후 저수지 유입량을 예측하였다. 무한천 예당저수지에 적용하였으며 통합시스템의 구성은 저수지유역을 10개 소유역으로 분할하고 소유역별 홍수유출량은 Clark의 유역추적법, 하도구간은 Muskingum의 하도홍수추적 방법으로 계산되도록 하였다. 그리고 홍수유출시스템 내에는 강우관측소별 티센가중치에 따라 소유역별 평균강우량이 자동으로 입력되도록 하였으며, 예측정확도를 위해 현시간 이전까지 매시간마다 저수지의 수위변동과 실제 방류량으로부터 실측유입량을 산정하여 모형의 매개변수가 자동 보정되도록 하였다. 1995년 8월 23일$\~$8월 26일과 1999년 8월 2일$\~$8월 4일의 집중호우에 대하여 적용한 결과 모형의 예측정확도는 신뢰수준에 있었으며, 이와 같은 자료는 장수형 등(2005)이 제시한 효율적 저수지 운영관리 시스템과 하나로 통합되어 하류 하도의 통수능력을 고려한 홍수방어능력을 극대화한 예비방류의 시행과 강우종료 후에도 이수용량에는 손실이 없는 저수지의 관리방안의 지침이 되는데 효율적이라 판단되었다. 방법을 개발하여 개선시킬 필요성이 있다.>$4.3\%$로 가장 근접한 결과를 나타내었으며, 총 유출량에서도 각각 $7.8\%,\;13.2\%$의 오차율을 가지는 것으로 분석되어 타 모형에 비해 실유량과의 차가 가장 적은 것으로 모의되었다. 향후 도시유출을 모의하는 데 가장 근사한 유출량을 산정할 수 있는 근거가 될 것이며, 도시재해 저감대책을 수립하는데 기여할 수 있을 것이라 판단된다.로 판단되는 대안들을 제시하는 예비타당성(Prefeasibility) 계획을 수립하였다. 이렇게 제시된 계획은 향후 과학적인 분석(세부평가방법)을 통해 대안을 평가하고 구체적인 타당성(feasibility) 계획을 수립하는데 토대가 될 것이다.{0.11R(mm)}(r^2=0.69)$로 나타났다. 이는 토양의 투수특성에 따라 강우량 증가에 비례하여 점증하는 침투수와 구분되는 현상이었다. 경사와 토양이 같은 조건에서 나지의 경우 역시 $Ro_{B10}(mm)=20.3e^{0.08R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러나 진단 즉시 직접 좌

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실시간신호제어시스템에서의 버스우선신호 알고리즘 정립 (중앙버스 전용차로를 대상으로) (Establishment of Bus Priority Signal in Real-Time Traffic Signal Control)

  • 한명주;이영인
    • 대한교통학회지
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    • 제24권7호
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    • pp.101-114
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    • 2006
  • 버스는 대중교통의 대표적인 수단으로 지하철보다 운영이 저렴하고 접근성이 뛰어나다는 장점을 가지고 있음에도 불구하고 일반차량과 도로를 공유하여 사용하기 때문에 도로혼잡의 직접적인 영향을 받고 있다. 이러한 버스의 정시성, 신속성, 쾌적성 등 버스서비스의 개선을 위해 버스우선신호의 도입이 요구되고 있다. 버스우선신호의 필요성 증대와 관련하여 서울시에서 운영되고 있는 실시간 신호제어시스템(COSMOS)은 버스우전신호에 대한 제어전략이 구축되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 교통상황에 대응하여 신호시간을 결정하는 실시간신호제어시스템에서 대중교통, 특히 버스의 효율성을 높이는 버스우선신호 알고리즘을 정립하여 그것의 효과를 평가하였다. 본 연구에서 제안한 알고리즘은 실시간 교통대응제어를 기반으로 버스우선신호를 제공하기 때문에 기존 버스우선신호에 비해 부도로의 교통상황을 고려할 수 있다는 장점이 있다. 도심의 신호운영에서 중요시되는 연동을 유지하면서 우선신호를 제공하기 위해 수정주기 개념을 도입하였다 모의실험 결과 실시간 신호제어시스템하의 버스우선신호를 실행한 경우 그렇지 않은 경우와 비교하여 총지체는 증가하나 이는 기존 버스우선신호보다는 비교적 총지체를 감소시킨 것으로 나타났다. 버스통행시간의 감소로 버스서비스의 개선이 예상된다. 또한 버스의 재차인원을 고려할 경우, 차량이 아닌 사람을 기준으로 지체를 계산하기 때문의 본 알고리즘의 효율성을 인정받을 수 있다.

실시간 물 관리 운영을 위한 유역 유출 모의 모형 개발 (Development of Basin-wide runoff Analysis Model for Integrated Real-time Water Management)

  • 황만하;맹승진;고익환;박정인;류소라
    • 한국농공학회:학술대회논문집
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    • 한국농공학회 2003년도 학술발표논문집
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    • pp.507-510
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    • 2003
  • The development of a basin-wide runoff analysis model is to analysis monthly and daily hydrologic runoff components including surface runoff, subsurface runoff, return flow, etc. at key operation station in the targeted basin. A short-term water demand forecasting technology will be developed taking into account the patterns of municipal, industrial and agricultural water uses. For the development and utilization of runoff analysis model, relevant basin information including historical precipitation and river water stage data, geophysical basin characteristics, and water intake and consumptions needs to be collected and stored into the hydrologic database of Integrated Real-time Water Information System. The well-known SSARR model was selected for the basis of continuous daily runoff model for forecasting short and long-term natural flows.

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PC기반의 발전소 시뮬레이터용 입출력 제어 시스템의 설계 (Design of Input Output Control System for Power Plant Simulator based on PC)

  • 조지용;곽귀일;이진기
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 D
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    • pp.2258-2260
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    • 2001
  • 최근 급속한 하드웨어 및 소프트웨어 기술의 발달로 인하여 PC기반의 분산제어 시스템들이 산업계에 모습을 보이고 있다. 발전소 시뮬레이터는 발전소의 모든 운영을 통제하는 중앙제어실과 똑같은 형태 및 동작특성을 갖춘 설비로 운전원들이 정상적 상황은 물론 가상적인 사고상황에서도 긴급 대응할 수 있도록 훈련에 이용되는 모의훈련 시스템이다. 본 논문에서는 제어 자동화 통신망으로 떠오르고 있는 필드버스와 함께 시뮬레이터 판넬에 설치된 수만개에 달하는 각종 입출력 신호들을 분산된 PC 시스템에서 수집하고 이 신호들을 실시간 통신기술을 이용하여 원격의 현장(시뮬레이션 컴퓨터)까지 송수신해 주는 입출력 제어 시스템의 설계에 관한 내용을 소개한다. 특히 분산된 PC 시스템 구조와 각 시스템에 탑재될 소프트웨어 모듈들 그리고 TCP/IP를 대신하여 사용하고 있는 필드버스 프로토콜 드라이버의 설계에 관한 내용을 중심으로 소개하고자 한다.

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오염원 산정단위를 고려한 새만금유역 수질모델링 (Developing surface water quality modeling framework for Saemangeum considering spatial resolution of pollutant load estimation using HSPF)

  • 성충현;황세운;이한동
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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    • pp.430-430
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    • 2017
  • 본 연구에서는 유역모델링 시 오염원 산정의 공간적 범위를 합리적으로 고려하기 위해서, 유역모델링을 위한 소유역 구분간의 공간해상도를 유역의 오염부하량 산정을 위한 공간단위 수준으로 설정하여 새만금호 유역수질모델링을 실시하였다. 모형 구축은 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 이용하였으며, 오염부하량 산정단위인 리 동의 행정경계, 수치표고모델(DEM), 농경지 배수로 등 구조물들을 고려하여 새만금 유역을 대상으로 804개의 소유역을 구분 적용하였다. 소유역 세분화에 따른 계산량을 고려하여 효과적인 모델 구동을 위해 만경유역 7개, 동진유역 7개, 연안유역 3개 (총 17개)의 서브모델로 모의시스템을 구성하여 상류에서 하류로 서브모델을 순차적으로 보 검정 및 모의하도록 구현하였다. 유량 보 검정은 14개소 수문측정자료(2009~2013)와 자동보정기법을 적용하여 수행하였다. 유량보 검정결과 NSE (Nash-Sutcliffe coefficient)가 0.66~0.97, PBIAS가 -31~16.5%, $R^2$는 0.75~0.98의 범위를 보여 모형의 적용성을 확인할 수 있었다. 한편, 수질 보 검정의 경우 29개소 수질측점을 대상으로 온도, DO, BOD, TN, TP의 항목에 대해 유량보정과 같은 기간에 대해 수동보정을 실시하였다. 수질결과는 일부 상류유역에서 갈수기시 모의값이 다소 불안정한 부분이 발견되나 대체로 각 측점의 수질에 대한 시간적 변동 패턴과 평균적 수질은 합리적으로 모의하는 것으로 나타났다. 공간세분화에 따른 모델링결과를 선행연구들과 비교한 결과, 유량부문에서 우수성을 보였으나 수질부문은 비슷한 수준으로 나타났다. 본 연구는 향후 유역 오염원, 수자원 운영 등에 관한 정밀 자료 확보 시 이를 고려하는 고도화된 수문 수질 모델링 개발 및 구축에 적용될 수 있는 시스템으로 활용성이 높을 것으로 판단된다.

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JANUS 모형을 이용한 전투 효율 분석 (Combat Efficiency Analysis Using JANUS Model)

  • 윤진석
    • 한국시뮬레이션학회:학술대회논문집
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    • 한국시뮬레이션학회 1998년도 추계학술대회 및 정기총회
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    • pp.178-181
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    • 1998
  • 워게임 모형을 이용하여 다양한 전장환경과 부대편제하에서 전투모의를 실시함으로써 개별 무기체계가 전투효율에 미치는 정도를 판단할 수 있다. 워게임은 부대간의 상호작용과 무기체계 효과, 전투력수준간의 비선형적인 요소들을 반영할 수 있다. 또한 모의 분석결과는 무기체계의 비용대 효과분석 및 소요 산출과 운영개념 정립 등에 활용될 수 있다. 특히, JANUS 모형은 개별 무기체계에 대한 상세한 특성자료를 반영하고 수십 미터 단위의 해상도를 갖는 수치지형자료를 사용할 뿐만 아니라, 세밀한 전투모의 논리로 구성되어 있기 때문에 지상 무기체계의 효과 분석에 매우 적합하다. 본 고에서는 JANUS 모형의 일반적인 특징과 모형 운용을 위해 필요한 입출력 자료를 소개하고 전투효율 분석 방법에 대해 설명하고자 한다.

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온라인 대역폭 평활화를 위한 태스크 스테줄링 기법 (Task Scheduling Technique for Online Bandwidth Smoothing)

  • 김재욱;하란;차호정
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2000년도 봄 학술발표논문집 Vol.27 No.1 (A)
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    • pp.148-150
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    • 2000
  • 자원 예약을 보장하지 못하는 네트워크 상에서 실시간 멀티미디어 응용의 만족스러운 서비스를 위해서는 효과적인 종단 시스템의 운영이 필요하다. 이러한 운영 기술 중 버퍼를 이용한 응용 프로그램 수준의 대역폭 평활화 기술과 태스크 스케줄링 기법은 핵심적인 부분을 차지한다. 기존에 제안된 온라인 대역폭 평활화 기법은 동적 슬라이딩 윈도우와 공적 버퍼를 이용하여 네트워크에 적응할 뿐만 아니라 요구 대역폭 평활화를 통해 지터를 흡수, 완충시킴으로써 더 나은 서비스 품질을 보장한다. 그러나 응용 프로그램 수준에서 동작하기 때문에 프로그램의 수행 품질보장을 위한 시간 대역을 보장하지 못할 뿐만 아니라 지터의 발생 가능성이 높다. 본 연구에서는 효과적인 버퍼 관리를 통해 서비스 품질의 손실을 최소화하는 적응성 있는 온라인 대역폭 평활화 기법이 안정적으로 동작하기 위한 최적화된 태스크 스케줄링 기법을 제안한다. 먼저 태스크 스케줄링 기법은 멀티미디어 데이터의 생산과 소비를 적시에 보장할 수 있도록 하여 지터의 발생을 최소화하고, 만일 네트워크 지터가 발생하더라도 응용 프로그램 수준의 버퍼 관리를 통해 완충시킴으로서 서비스 품질의 손실을 최소화한다. 모의 실험에서는 제안된 기법이 온라인 대역폭 평활화 기법을 효과적으로 지원함을 보인다.

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강수진단모형을 이용한 실시간 저수지 일유입량 예측 (Daily Reservoir Inflow Prediction using Quantitative Precipitation Model)

  • 강부식;강태호;오재호;김진영
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.291-295
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    • 2007
  • 강수진단모형을 이용하여 저수지 이수운영을 위한 실시간 유량예측기법을 개발하였다. 강수진단모형은 현재 기상청 현업에서 수행중인 강우수치예보를 기반으로 상세 지역의 지형 효과에 의한 강수를 예측하는 정량강수예측모형(QPM; Quantitative Precipitation Model)으로서 부경대학교 환경대기과학과에서 개발된 모형이다. QPM은 중규모 예측 모형으로부터 계산된 수평 바람, 고도, 기온, 강우 강도, 그리고 상대습도 등의 예측 자료를 이용하고, 소규모 상세지형 효과를 고려함으로써 중규모 예측 모형에서 생산된 강수량 예측 값을 상세 지역의 지형을 고려한 강수량 예측 값으로 재구성하여 결과적으로 3km 간격의 상세지역 강우산출과 지형에 따른 강수량의 분포 파악이 용이할 뿐만 아니라 계산 효율성을 개선된 모형이다. QPM 검증을 위하여 기상학적 평가와 수문학적 평가를 수행하였다. 호우 사례별 일강수량의 시공간 분포로 부터, QPM을 활용한 시스템에 의한 예측결과가 원시자료 RDAPS 보다 고해상도의 예측 및 지형효과의 반영도가 높았으며, AWS의 관측자료와 비교하여 보다 높은 예측성을 보여 주었다. 대상기간인 2006년 1월 1일부터 6월 20일까지 관측강우는 총 391.5mm 였으며 RQPM은 실적강우에 비하여 119.5mm 정도 과소산정하고 있으나 분위사상과정을 거치게 되면 351.7mm로서 실적강우에 불과 10.2% 못미치고 있다. 이는 고무적인 결과로 볼 수 있으며 현업에서의 활용성이 기대되는 수준이라 볼 수 있다. 강우-유출모의를 위한 QPM신뢰도를 높이기 위하여 분위사상법(Quantile Mapping)을 이용하여 QPM모의에 존재할 수 있는 계통오차에 대한 추가적인 보정을 수행하였다. 수문학적 평가를 위하여는 장기연속유출모형인 SSARR모형을 기반으로 개발된 RRFS(Rainfall-Runoff Forecast System)을 이용하여 2006년 1월${\sim}$9월까지의 용담댐 유입량에 대하여 모의예측결과와 관측유입량 비교를 통한 검증을 수행하였다. 위 기간중 예측유입량의 RMSE(Root Mean Squared Error), COE(Sutcliffe Coefficient of Efficiency), MAE(Mean Absolute Error), $R^2$값은 각각 7.50, 0.68, 2.59, 0.69 값을 보이고 있다. 본 연구에서는 QPM에 의한 예측성의 향상 및 구축된 시스템에 의한 일강수량의 장기예측 가능성을 확인하였고, 향후 시스템을 현업에 활용하기 위해서 생산된 예측자료의 보다 장기적인 검증을 통한 시스템의 안정화가 필요할 것으로 사료된다.

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