• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.47 no.9
• /
• pp.839-852
• /
• 2014

This study analyzed the applicability of a rainfall downscaling algorithm in space-time multifractal framework (RDSTMF) in Korean Peninsula. To achieve this purpose, the 8 heavy rainfall events that occurred in Korea during the period between 2008 and 2012 were analyzed using the radar rainfall imagery. The result of the analysis indicated that there is a strong tendency of the multifractality for all 8 heavy rainfall events. Based on the multifractal exponents obtained from the analysis, the parameters of the RDSTMF were obtained and the relationship between the average intensity of the rainfall events and the parameters of the RDSTMF was developed. Based on this relationship, the synthetic space-time rainfall fields were generated using the RDSTMF. Then, the generated synthetic space-time rainfall fields were compared to the observation. The result of the comparison indicated that the RDSTMF can accurately reproduce the multifractal exponents of the observed rainfall field up to 3rd order and the cumulative density function of the observed space-time rainfall field with a reasoable accuracy.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.236-236
• /
• 2017

본 연구에서는 강우의 시공간성을 파악할 수 있는 격자기반의 Average-point Tracking 프로그램을 이용하여 호우의 DAD(Depth-Area-Duration)를 분석하였다. IPCC 5차보고서에 따르면 1950년 이래로 다수의 극한 기상 및 기후 변화가 관측되었다. 그 중 일부는 인간의 활동과 관련된 것으로 많은 지역에서의 극한 호우 현상의 증가가 손꼽힌다. 이러한 극한 호우 현상 증가와 일부 저수지의 유출 증가 경향은 지역적 규모에서 홍수의 위험이 더 커졌음을 의미한다(Kim et al., 2016). 최근 이상기후 현상의 증가에 따른 강우양상의 변화로 게릴라성 집중 호우와 태풍의 빈도가 증가하고 있지만, 우리나라의 호우의 특성은 방위 및 진행방향에 따른 해석이 매우 복잡하여 강우를 정형화하기에 어려운 특징을 보인다. 또한 지속시간이 긴 호우의 경우에는 호우의 범위가 한반도 전체가 되는 특성 때문에 강우의 시 공간성과 관련된 관측 자료는 부족하며, 이러한 특성을 고려한 연구 또한 미진한 실정이다. 만약, 태풍과 같이 호우이동이 뚜렷한 경우, 기존의 적용되고 있는 유역중심의 DAD 분석 방법으로는 DAD 관계를 명확히 표현하기 어려우며 유역면적이 증가할수록 유역의 면적평균강우량의 오차도 증가하기 때문에 DAD 분석의 정확도는 낮아지게 된다. 따라서 본 연구에서는 호우의 형태와 이동을 고려하기 위해 시간에 따른 호우를 격자로 나누어 격자를 증가시키면서 면적평균최대강우량을 산정할 수 있는 Average-point Tracking 방법을 이용하여 DAD 분석을 실시하였다.

• The Journal of Engineering Geology
• /
• v.19 no.3
• /
• pp.331-344
• /
• 2009

Large landslides occurred since 1990 on natural terrain, Korea were reviewed with the existing data to characterize them in terms of the condition of rainfall, geology and geometry. Ten landslide areas over the nationwide are selected for this study. Among them, five areas consist of granite basement, four areas of granite and metamorphic rocks and the remaining an area of gabbro. The basement lithology on which landslides most dominantly occurred is granite, on which 58% of landslides among the total 3,435 are taken place, the next dominant one is metamorphic rocks where 24% of landslides are occurred, and the remaining 18% are on the areas of volcanic and sedimentary rocks which are partly distributed in some areas. The landslide occurrences may depend on the rainfall intensities rather than durations. We applied the theories of Caine's threshold and Olivier's final response coefficient to the Korean cases. The rainfall conditions at the landslide areas were all satisfied enough with the landslide triggering conditions suggested by Caine and Olivier. The triggering mechanism and type of landslides may largely depend on the weathering and geomorphic characteristics of basement lithology. The granite areas are characterized by being relatively shallow but consistent weathering profiles and almost no outcrop, and therefore, shallow translational slides are dominant. Whereas metamorphic areas are characterized by consisting of steep slope, weathered outcrops on ridges and partly on flanks and irregular weathering profiles, and relatively large debris flows are dominant.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.887-887
• /
• 2012

기후변화에 의한 강우패턴의 변화는 강우량 및 강우강도의 증가로 대표되며 국립기상연구소 (2011)에 의하면 현재와 같은 탄소배출이 줄어들지 않는다면 2050년 우리나라의 강수량은 16% 증가하고 일 강수량 80mm 이상의 호우발생일수가 60%이상 증가될 것으로 전망하고 있다. 이와 같이 기후변화로 인해 발생빈도가 증가추세인 집중호우는 산사태와 같은 2차 피해를 유발하고 있으며 강우의 예측 및 실시간 모니터링은 재해 예방 및 수자원관리, 국가 방재역량 강화를 위해 연구되어야 할 분야이다. 이에 본 연구에서는 광역적 강우자료로서 미국 NOAA의 기후예측센터에 의해 제공되는 글로벌 강우량 CMORPH와 지상 강우자료와의 비교 분석을 통해 CMORPH 자료의 수자원 분야 이용 가능성을 분석하는 것을 목적으로 한다. CMORPH는 고급의 시공간적 해상도를 가지며, 단기간의 기후 예측센터 모핑(morphing) 방법에 의한 "CMORPH"라 불리우는 강우평가 알고리즘과 새로운 위성 기반 기술을 이용하여 개발되었다. CMORPH 기술에 의해 생산된 글로벌 강우 추정은 저궤도 위성 수동 마이크로파(passive microwaves, PMW) 관측으로부터 유도되고, 그 형태는 전적으로 정지궤도 위성(geostationary satellite) 적외선(IR) 데이터로부터 얻어진 공간적 전파 정보 (모션 벡터)를 통해 전송된다. 이 기술은 PMW 데이터로부터 유도된 비교적 고품질의 추정 강우를 전파하기 위하여 30분 간격의 정지궤도 위성 IR 이미지로부터 파생된 모션 벡터를 이용하며, 때때로 레이더보다 더 나은 성능을 보이기도 하고(Apip 등 2010), CMORPH의 지역적 제공범위는 $60^{\circ}N-60^{\circ}S$이고 2002년 12월부터 제공하고 있다. 본 연구에서는 CMORPH 자료 중 2002년 12월부터 제공하는 3시간 누가강우 자료를 수집하였고, 자료의 정확도 분석은 갑천유역을 대상으로 하였다. 3시간 누가 강우량을 1일 누가 강우량으로 변환한 후 금강홍수통제소의 갑천 유역 강우관측소 5곳의 강우자료를 티센 평균에 의한 유역 평균강우자료와 비교하였다. 2009년 1년간의 지상관측자료와 CMORPH자료를 비교한 결과 가 0.34 정도로 분석되었으나 추가 연구를 통해 마이크로 웨이브 강우자료 및 3시간 강우자료, 그리고 30분 강우자료의 분석을 통해 다양한 형태의 강우자료 확보뿐만 아니라 광역적인 강우특성 분석도 가능하여 연구 결과의 동아시아지역 등으로 확대 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.363-363
• /
• 2011

무분별한 개발사업으로 인하여 발생되는 토양 침식 피해를 최소화시키기 위해서는 정확한 토양 침식량을 추정해야 한다. 현재 토양 침식량을 추정하기 위한 공식으로 Wischmeier와 Smith(1997)가 발표한 범양 토양손실공식(RUSLE, Revised Universal Soil Loss Equation)을 주로 사용하고 있다. RUSLE 공식의 매개변수 중 하나인 강우침식능 인자 R은 실무에서는 단일강우 확률강우량의 시간분포 강우량에 대하여 강우침식능을 산정하는 방법을 널리 사용하고 있으나, 연평균 강우침식능을 사용하는 경우도 많다. 국립방재연구소(2009)는 전국 53개소의 1960년대~2008년까지의 1시간 강우자료를 이용하여 연평균 강우침식능을 산정한 바 있고, 본 연구에서는 국립방재연구소의 자료(2009)에 23개소를 추가 하고 2009년~2010년 강우자료를 추가하여 강우침식능을 산정하였다. 강우침식능 산정 시 사용되는 강우 운동에너지 공식은 국내외에서 여러 가지 공식이 제안되고 있으나, 본 연구에서는 RUSLE와 USLE에서 추천하고 있는 식과 노재경 등(1984)의 식, van Dijk(2002) 식을 이용하여 각각의 연평균 강우침식능을 산정하고 전국 연평균 강우침식도를 재산정하였다. 연평균 R값의 76개 지점평균은 RUSLE 식 4890, USLE 식 5538, 노재경 식 4608, van Dijk 식 5444 MJ/ha mm/hr로 산정되었다. 에너지식에 따라 값은 최대 930 MJ/ha mm/hr 차이를 보였으나, 분포 양상은 경북 지역을 제외한 모든 유역에서 비슷함을 알 수 있었다. 노재경 식은 서울과 수원의 관측자료를 이용하여 제안된 식으로 타 식에 비하여 우리나라의 강우특성을 비교적 잘 고려한다고 판단되지만, 시간 및 공간적으로 제한된 데이터를 이용하여 제안된 식이므로 실무 적용을 위해서는 추가적인 검정이 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.341-345
• /
• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.694-698
• /
• 2005

본 연구에서는 우리나라 5대강 유역에 대한 홍수예경보시스템의 홍수추적방법으로 이용되고 있는 물리적인 모형인 저류함수법의 한계점을 극복하고, 영산강 유역의 본류를 대표하는 나주지점과 황룡강 유역을 대표하는 선암지점에 대하여 유역의 수문학적 구조를 나타내지 않는 인공신경망 이론을 이용하여 강우-유출 과정의 비선형 모형을 개발하였다. 또한, 신속한 홍수유출량 예측과 예측 결과에 따른 현장 적용이 가능하도록 CS(Client-Server) 기반에서 인공신경망에 대한 원시코드(source code)를 GUI(Graphical User Interface)화하여 홍수예측시스템(Flood Forecasting System : FFS)을 개발하였다. 본 연구결과 나주지점에서는 Model II의 ANN_NJ_9 모형이 선암지점에서는 Model III의 ANN_SA_9 모형이 강우-유출 특성을 가장 잘 반영하였다. 또한, 본 연구에서 개발한 GUI_FFS에 대하여 기 확보된 2004년도 강우 및 유출량 적용한 결과 0.98이상의 $R^2$값을 보임으로서 향후 수자원 및 하천계획 수립과 그에 따른 운영 및 관리에 효율성을 더할 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.1799-1803
• /
• 2010

도시하천에서 실제적으로 비점오염원 유입에 의한 수질오염은 분석이 용이하지 않기 때문에 본 연구에서는 강우사상에 따른 도시하천의 수질변화에 대한 연구를 통해 수질오염을 분석하고자 하였다. 본 연구는 도시하천에서의 강우사상이 수질오염에 막대한 영향을 끼친다는 기본적인 개념을 바탕으로 강우사상에 따른 수질변화를 분석하는 것이 목적이다. 대상지역은 이미 도시화가 많이 진행되어 도시하천의 특성을 가진 인천에서 시작해 김포에서 끝나는 굴포천 유역을 대상지역으로 설정하였으며 XP-SWMM을 이용하여 1994년~2009년의 유출량을 모의하고 교차상관분석(Cross Correlation)을 통해 수질과 유량의 상관성을 분석한 결과 6개월 간격으로 강한 음의 상관성을 갖는 것을 알 수 있었다. 또한, 최근 우리나라에서도 적용하기 위해 검토 중인 수질오염총량제에서 적용하는 TMDL(Total Maximum Daily Load)의 기본개념을 이용하여 오염원의 총량을 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2005.05b
• /
• pp.1234-1238
• /
• 2005

우리나라의 수질오염에 대한 규제는 주로 호소 및 하천의 수질을 향상시키기 위하여 하수 및 공장폐수 등 점오염원을 중심으로 관리되어 왔으나 강우와 함께 대량 유출된 비점오염원은 수용하천의 자정능력을 감소시키고 있고 이로 인해 하천과 호소의 수질은 향상되지 못하고 있다. 또한, 농촌지역에서 배출되는 비점오염원은 정확한 기작의 분석이 안 되고 있으며, 비료$\cdot$농약의 사용 증가에 따라 영양염 및 유해물질에 의한 수질오염의 영향이 증가되고 있는 실정이다. 본 연구는 농촌지역의 강우-유출로 인한 비점오염물질의 유출특성 및 배출부하량을 조사하기 위하여 영산강권역의 외남천을 대상으로 조사하였다. 대상 유역의 토지용도 구분은 (1)논지역, (2)밭지역, (3)산지지역, (4)농촌주거지역, (5)복합지역(논, 산지)으로 구분하였다. 시료의 채취는 강우시 5회에 걸쳐 조사하였으며, 2L 용량의 무균채수병에 채취한 후, 아이스박스에 $4^{\circ}C$이하로 보관하여 24시간 이내로 실험실에 운반하여 실험하였으며, 매회 시료 채취 주기는 강우유출이 발생하기 전부터 강우 종료 후 유출량 변화가 없을 때까지 $9\~12$단계로 세분하여 유출량과 pH, DO, BOD, COD, SS, T-N, T-P의 농도를 측정하였다. 본 연구에서 조사한 결과 토지이용별 비점오염원의 SMC를 살펴보면 BOD의 SMC는 $4.38\~11.02mg/{\ell}$, COD의 SMC는 $7.07\~23.99mg/{\ell}$, T-N은 $1.57\~5.20mg/{\ell}$, T-P는 $0.11\~0.274mg/{\ell}$의 범위를 갖는 것으로 나타났으며, 전반적으로 논 지역에서 비교적 높게 나타났는데 이는 농작물의 경작에 따른 시비법의 영향으로 판단된다. 또한, 비점오염원의 유출특성을 보면 전반적으로 초기 오염물질 유출특성 갖는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2010.05a
• /
• pp.1686-1690
• /
• 2010

우리나라 면적의 약 67%에 이르는 660만ha의 산림 중 침엽수림은 혼효림을 포함하여 약 74%를 차지해 활엽수림보다 넓게 분포하고 있다. 이와 같이 넓은 산림은 가뭄, 홍수와 같은 수문현상과 관련이 있으며 강우에 따른 유출에의 기여하는 바가 클 뿐만 아니라 강우, 증발산, 침투 유출에 이르는 다양한 수문현상이 복합적으로 나타난다. 특히, 최근 임목밀도의 증가가 오히려 증발산량의 증가, 옆면에 의한 강우 차단량의 증가 등을 발생시켜 가뭄과 홍수 또는 산사태의 원인이 될 수 있으며, 수자원 함양을 저해하는 요소로 작용하고 있다는 우려의 목소리가 나오고 있다. 따라서 산림지역의 증발산과 관련 있는 토양수분의 지속적인 모니터링과 감쇄특성 및 토양수분 환경에 대한 연구는 중요한 요소 연구가 될 수 있다. 봄에서 여름으로 진행되는 시기에는 강우발생에 비해 수목의 생육이 활발하여 증발산에 따른 토양수분 변화 및 감소가 급격하게 일어나며, 여름에는 토양수분의 감소도 뚜렷한 반면, 강우사상도 많이 발생하여 이에 따른 변화폭이 크게 나타난다. 또한, 가을에서 겨울로 진행되는 시기에는 수목의 생육의 둔화와 기온 하강으로 인하여 토양수분 감쇄현상 및 변화가 적게 나타나 토양수분의 변화양상이 계절마다 다르게 나타난다. 이에 토양수분의 감쇄현상을 파악하면 곧 산림지역에서의 증발산량 및 토양수분 소비특성을 파악할 수 있기 때문에, 산림에서 실제 토양수분 모니터링과 이를 통한 시간별, 깊이별 토양수분 변화 및 감쇄현상을 파악하는 것은 중요하다. 따라서 본 연구에서는 침엽수 산림에서의 토층별 월별 토양수분의 감쇄특성을 분석하기 위하여 침엽수림에서 토양수분 장기 모니터링 시스템을 구축하여 시간별, 토층별 토양수분 모니터링을 실시하고, 이를 바탕으로 침엽수림에서의 토양수분 감쇄현상을 분석하였다. 또한 토양수분 데이터 및 기상자료를 활용하여 월별, 기간별 토양수분 감쇄곡선을 산정하고 감쇄상수를 비교하였으며, 감쇄특성에 대하여 비교 분석하였다.