• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.123-123
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• 2018

가뭄은 홍수와 달리 진행속도가 비교적 느리기 때문에 초기에 감지한다면 피해를 최소화 할 수 있다. 국내에서는 가뭄전망을 위해 물리적 기반의 기상-수문연계해석 시스템을 구축하여 월 내지 계절전망을 수행하고 있다. 물리적 기반의 가뭄전망은 수치예보모델의 불확실성을 가지고 있으므로 예보 정확도 개선의 측면에서는 통계적 모델을 같이 활용하는 것이 바람직하다. 최근 국외에서는 통계적 방법인 AI (Artificial Intelligence) 기술을 사용하여 가뭄을 전망하는 연구가 활발히 진행 중이나, 아직까지 국내에서는 관련연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) 기반의 댐 유입량 예측 모델을 구축하고 SRI (Standardized Runoff Index)를 활용하여 수문학적 가뭄전망을 수행하였다. 대상유역은 국내 주요 다목적댐이 위치한 충주댐 유역과 소양강댐 유역을 선정하였다. 수문 및 기상자료는 국토 교통부 및 기상청의 관측 댐 유입량, 관측 강수량, 관측 기온 및 장기기상예보 자료를 사용하였다. ANFIS 모델 구축을 위한 훈련 및 보정기간과 검정기간은 각각 1987~2010년과 2011~2016년을 선정하였다. 수문학적 가뭄전망은 지속기간 3개월의 1개월 전망 SRI3를 활용하였으며, SRI3는 관측유입량과 예측유입량을 결합하여 산정하였다. 댐 예측유입량 및 수문학적 가뭄전망의 정확도 평가를 위해 상관계수, 평균제곱근오차를 활용하였다. 댐 예측유입량 평가 결과 예측값과 관측값의 상관계수가 높게 나타났으며, 평균제곱근오차는 낮아 예측성이 뛰어났다. SRI3의 경우 관측값과 예측값의 가뭄발생시기가 유사하여 가뭄을 적절하게 반영하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 통계적 기반의 수문학적 가뭄전망기법을 개발하였다는 측면에서 의의가 있으며, 향후 물리적 기반의 가뭄전망정보와 결합한다면 보다 실효성이 향상될 것으로 기대된다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제12권11호
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• pp.493-504
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• 2023

대한민국은 지진 판의 경계로부터 멀리 떨어진 지역에 있으며, 이러한 지역에서 발생하는 판 내부 지진은 판 경계부 지진과 비교하면 일반적으로 규모가 작고 발생빈도도 낮다. 그럼에도 불구하고 과거 2년부터 1904년 사이 한반도에서 발생했던 지진과 최근 한반도 지진을 관측한 이래에 발생한 지진을 조사 및 분석한 결과 진도 규모 9까지 이르는 것으로 나타났다. 본 논문에서는 한반도에서 발생한 지진과 통계적 자기 유사성과의 관계를 분석하기 위해서 국립기상연구소에서 발표한 「한반도 역사지진 기록 (2년~1904년)」을 이용한다. 또한 본 논문을 통해서 해결한 문제는 한반도에서 발생한 지진데이터와 통계적 자기 유사성과 시각화의 관계 연구를 처음으로 규명하였으며, 그 결과 한반도 지진의 자기 유사성 정도를 판단하는 3가지 정량적인 추정방법으로 측정한 결과 자기 유사성 파라메터 H 값(0.5 < H < 1)이 0.8이상으로 자기 유사성 정도가 높은 것으로 나타났다. 그리고 그래프의 시각화를 통해 지진이 어느 지역에서 많이 발생했는지를 쉽게 파악할 수 있고, 향후 지진 발생시 피해를 예측하고 재산과 인명 피해를 최소화할 수 있는 예측 시스템 개발과 지진 데이터 분석 및 모델링 연구에 활용될 수 있을 것으로 보인다. 뿐만아니라 본 연구결과를 토대로 자기 유사성 프로세스는 지진활동의 패턴과 통계적 특성을 이해하고, 유사한 지진 사건을 그룹화하고 분류하는데 도움을 줄 수 있으며, 지진 활동에 대한 예측, 지진 위험 평가 및 지진 공학 관련 연구에 활용될 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.305-309
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• 2012

한국건설기술연구원의 주요사업인 "산지하천 유역의 홍수예측을 위한 수문조사(2011~2015년)"의 Test-bed 유역중의 하나인 설마천 유역(경기도 파주시 적성면)의 중류부에 위치한 사방교 수위관측소는 2011년 7월 중부지방의 집중호우에 의해 수위관측소가 유실되는 초유의 사태가 발생한 바 있다. 이에 따라 수위관측기기와 부대시설물이 모두 피해를 입었으며, 그 이후 수위관측소 운영이 중단되었다. 다만 유역출구인 전적비교 수위관측소는 일부분 피해가 있었으나, 정상적인 기능을 유지하여 결측이 없는 운영이 이루어졌다. 2011년 사방교 수위관측소의 수위관측 자료는 호우피해 발생 이전 관측자료 수집이 이루어진 2011년 7월 8일 13:30분까지 자료가 있으며, 그 이후는 호우피해에 의한 관측기기의 유실로 모두 결측이다. 따라서 본 연구는 2011년 7월 8일 13:30분 이후 관측이 이루어지지 못한 사방교 수위관측소의 유량자료를 모의 생성한 후 유역출구인 전적비교 수위관측소의 유량자료와 상 하류 유량 및 유출률 검토를 통하여 미관측기간의 결측자료를 최종 생성하였다. 최종 모의 생성된 유량자료는 2011년 이전의 유역의 수문학적 특성과 매우 유사한 경향을 보이므로 모의 생성된 결과는 매우 양호한 것으로 판단된다. 이러한 결과는 설마천 유역의 지속적인 운영과 아울러 6개 우량관측소의 우량자료와(2011년 7월 집중호우에 의해 1개 우량관측소 유실 발생), 유역출구인 전적비교 수위관측소의 신뢰성 높은 수위, 유량자료가 있었기에 가능한 일이다. 설마천 유역 수문자료는 홈페이지(http://seolmacheon.kict.re.kr)와 동시에 운영되는 '설마천-차탄천 수문정보시스템'을 통해 유역정보 및 자료를 저장하고 있으며, 제공을 통해 자료를 공유하고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.370-370
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• 2023

수자원이란 인간의 생활이나 경제활동 및 자연환경 유지 등을 하는데 이용할 수 있는 자원으로서의 물을 말하며 효율적인 수자원의 활용을 위해서는 수문조사가 필수적이라고 할 수 있다. 수문조사는 강수량, 수위, 유량, 유사량, 증발산량, 토양수분량을 측정, 조사, 분석하는 것이라고 할 수 있으며 이 중 유량은 강우-유출 관계 규명, 이수, 치수 등을 위해 높은 정확도의 관측자료가 필요하다. 그러나 하천유량은 장기간 연속적으로 관측하는 것이 어려우므로 특성 횟수의 유량조사를 통해 수위-유량관계곡선식(Rating curve)을 개발하여 수위로부터 연속적인 유량을 산정하여 활용하고 있어 이를 개선하기 위해 전자파표면유속계를 활용한 자동유량측정장치를 개발하였으며 측정자료 분석 및 알고리즘 고도화를 통해 신뢰도 높은 유량을 산정하고자 하였다. 운동하는 물체에 의하여 산란된 전자파의 주파수가 변하게 되는 현상을 도플러 효과라고 하며 이때의 주파수의 변화량을 도플러 주파수라고 한다. 전자파표면유속계는 하천 수면으로 전자파를 발사한 후 물 표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하는 것으로 전자파표면유속계를 교량 상류 방향으로 고정시켜 설치하였으며 측정된 자료는 유량관측 시스템에서 저장, 관리되고 물리적, 통계적 방법이 적용된 알고리즘을 통해 유량을 산정한다. 산정된 유량의 정확도 확보를 위해 바람 영향, 최적 환산계수 재산정, 통계분석 등을 통해 시스템의 유량산정 알고리즘 개선 방안을 도출하였으며 개선된 알고리즘이 적용된 유량은 NSE(Nash Sutcliffe Efficiency), PBIAS(Percent Bias), RSR(RMSE-observations standard edviation ratio)을 통해 평가하였다. 바람 영향은 유량 관측 고도화 매뉴얼(일본 토목연구소)의 경험식과 현장에서 관측된 풍향·풍속을 활용하여 분석하였으나 개선효과가 미미한 것으로 나타났으며 자동으로 관측된 유량자료에 포함된 무작위적인 변화량을 감소시키기 위해 경향성 분석을 병행하여 이동평균 방법을 적용하였다. 또한 ADCP 등을 활용한 유량측정성과와 수위-유량관계곡선식과의 비교·분석을 통해 수위별 최적 환산계수를 산정하여 유량산정 알고리즘에 적용한 결과 NSE는 0.980, PBIAS는 1.580, RSR은 0.142로 모두 Very Good(높은 상관성)으로 분석되어 유량자료의 정확도를 확보하였다.

• 한국습지학회지
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• 제12권1호
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• pp.51-61
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• 2010

기후변화로 인하여 국지성 집중호우가 크게 늘어나고 그로인해 막대한 인적 및 물적 피해를 야기하고 있다. 따라서 강우의 시간적 공간적 특성을 파악하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 레이다 강우를 이용하여 시공간적 변동성을 고려한 격자형 면적강우량을 산정하기 위하여 추계학적 방법인 칼만필터 기법을 이용하여 지상 강우 관측망과 레이다 강우 관측망을 조합하여 면적강우량을 산정하였다. 또한 전통적인 지상 강우량을 면적강우량으로 전환하는 기법인 Thiessen법, 역거리법, 크리깅 기법을 이용하여 면적강우량을 산정한 후 칼만필터 기법에 의해 보정된 면적 레이다 강우와 비교하였다. 그 결과, 칼만필터 기법에 의해 보정된 레이다 강우는 실제 강우 분포와 유사한 공간분포를 가지는 원시 레이다 강우 분포를 잘 재현하면서도 강우 체적은 우량계 자료의 체적과 유사하게 나타났다. 그리고 안성천 유역을 대상유역으로 선정하여 칼만필터 기법에 의해 보정된 레이다 강우를 물리적 기반의 분포형 모형인 $Vflo^{TM}$ 모형과 준분포형 모형인 ModClark 모형에 적용하여 홍수유출을 모의하였다. 그 결과, $Vflo^{TM}$ 모형은 첨두시간과 첨두치가 관측 수문곡선과 유사하게 모의되었으며 ModClark 모형은 총 유출체적에서 좋은 결과를 나타냈다. 그러나 매개변수 검증에서는 $Vflo^{TM}$ 모형이 ModClark 모형보다 관측 수문곡선을 잘 재현하였다. 이를 통해 지상강우와 레이더 강우를 적절하게 조합하여 정확도 높은 면적강우량을 산정하고 분포형 수문모형과 연계하여 홍수유출모의를 실시할 경우 충분한 적용성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권10호
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• pp.17-30
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• 2009

지하에 공동을 건설하는 터널 공사의 경우 초기 응력의 집중 및 발파와 같은 시공단계에서의 과도한 에너지의 적용으로 인하여 주변 암반에 손상을 발생시킨다. 이러한 손상의 발생은 터널에 작용하는 하중 및 터널 주변 암반의 흐름조건에 상당한 영향을 끼친다. 이러한 이유로 터널 주변에 발생하는 손상구간에 대하여 다양한 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 유사암석으로 제작된 공동이 존재하는 절리모델의 이축압축실험을 통하여 공동주변의 손상발생을 연구하였다. 절리면은 수평면과 $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$의 조건으로 형성되었으며, 초조강시멘트 재료를 이용하여 유사절리모델을 제작하였다. 이축압축 실험결과 공동주변에서는 절리면에 수직한 방향으로 인장균열의 발생이 관측되었으며, 균열의 진행으로 인하여 암반블록이 형성되었으며, 진행하는 인장균열이 다른 절리면에 도달하여 암반블록이 완전히 형성된 경우 탈락하는 과정을 보였다. 이러한 인장균열의 진전은 절리면의 각도에 따라 상이한데 절리면의 각도가 클수록 안정적이며 진행성의 균열 진전 양상이 관측되었다. 이러한 인장균열의 발달은 절리면으로 구성된 암편을 보로 가정 할 경우 공동의 곡률로 인한 기하학적 형상의 불규칙성으로 인하여 모멘트가 작용하는 것으로 판단된다. 이상의 실험결과를 입자요소해석 방법을 기반으로 하는 PFC 2D를 이용하여 모사하였다. 해석결과 실험에서 관측한 바와 같이 절리면 각도가 작을수록 손상대의 폭은 넓어지며 인장균열의 진행에 의한 암반블록의 형성이 관측되었다. 또한 상호작용이 발생하는 균열을 조사한 결과 수치해석에서도 절리면의 각도가 작은 조건에서 진행성의 파괴가 나타났다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제1권2호
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• pp.75-83
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• 2001

본 연구에서는 자연형하천으로 정비된 소하천의 실태조사를 통해 정비현황의 문제점을 조사하였다. 수원천 수계에 포함된 창사천을 대상으로 현장관측을 실시하였다. 창사천에서 관측된 강우량, 유속, 수심 등의 자료를 이용하여 운동파 모형의 적용성을 평가하였으며, 실무에서 널리 사용되고 있는 SCS, Clark, RRL 모형과도 비교하였다. 운동파방정식을 창사천유역에 적용했을 때 실측치와 비교적 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.527-527
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• 2016

최근 급증하는 이상기후 등으로 인하여, 가뭄 및 홍수 등의 자연재해가 반복적으로 발생하는 등 수자원관리에 어려움이 증대되고 있다. 본 연구는 토양수분량, 강우량, 수위관측 및 증발산량 관측이 수행되고 있는 용담-구량천 유역을 대상으로, PDM 토양저류 함수 모형을 습윤(6월~9월) 및 건조(10월~5월)기로 분리 적용하여 기간에 따른 유역 유출 특성을 분석하였다. 습윤 및 건조기의 유출률(유량/총강우량)은 각각 0.61~0.65와 0.31~0.42으로 서로 다른 유출 특성을 나타내고 있다. 2014~2015년 유역의 관측 토양 수분 자료(심도 100~200mm)와 PDM 토양저류 함수를 활용한 모의 결과가 습윤기에서 유사한 경향성을 보이고 있다(R2=0.9). 이를 바탕으로 용담-구량천 유역의 토양 저류 및 유출 특성을 분석한 결과, 기간을 습윤기 및 건조기로 분리하여 각각의 유역 유출 모형을 구축하는 것이 필요하다고 판단된다. 향후 단기 홍수 사상의 분석을 통한 홍수 유출 및 토양 저류 분석을 위한 모형을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.335-335
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• 2020

기저유출 분리 기법은 하천에서 관찰되는 총 유출을 직접유출과 기저유출로 분리하는 기술이다. 기저유출 분리 기법은 도식적(graphical) 방법, 디지털 필터(digital filter) 방법, 통계학적 방법, 해석적 방법 등 다양하다(Valent와 Bulík, 2016). 금회 연구에서는 이 가운데 도식적 방법을 이용한 기저유출 분리 방법에 대한 적용성을 평가하였다. 금회 연구에서 수행된 도식적 기저유출 분리 방법은 HYSEP 프로그램에 포함되어 있는 local minimum method(LMM), fixed interval method(FIM), sliding interval method(SIM)이고(Sloto and Crouse, 1996), 각각의 방법은 대리 수위관측소의 관측 일 유량(2013년~2017년)에 적용되었다. 분석에 사용된 세 가지 방법은 동일하게 유역면적의 함수인 기저유출 분리에 사용되는 간격(2N∗)만으로 기저유출을 분리하므로 객관적인 적용이 가능하다. 각각의 분석 방법에 의한 기저유출 분리의 적절성 평가를 위해 2017년의 유황곡선을 이용하여 검토하였다. 구체적으로 유황 곡선의 지표 유량인 풍수량, 평수량, 저수량을 기준으로 각각의 지표 유량 이하에 대한 관측 유량과 추정된 기저유량의 결정계수를 산정하였다(Table 1). 이는 유량의 규모가 작을수록 지표유출 보다는 기저유출의 영향이 커짐을 고려한 것이다. 분석 결과, SIM이 모든 지표 유량 기준에서 가장 좋은 결과를 보였다. 또한, 기저유출 지표(base flow index; BFI)에서도 SIM과 FIM은 약 0.46으로 유사한 반면, LMM은 0.23으로 분석되어 두 방법과 큰 차이를 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권3호
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• pp.251-264
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• 2008

본 연구에서는 비동질성 Markov 모형을 이용한 시간강수량의 모의발생을 수행하였다. 즉, 대상유역을 선정하고 시간강수량을 모의하여, 모의된 시간강수량을 이용한 확률강수량 및 확률홍수량을 산정하여 관측자료와 비교함으로써 비동질성 Markov 모형의 적용성을 평가하였다. 모의발생된 강수자료와 관측강수자료의 통계적 특성은 매우 유사한 것으로 나타났으며, 특히 모의년수가 증가할수록 극치값이 증가하는 경향을 나타냈다. 또한, 모의자료를 이용해 산정한 확률홍수량은 관측강수량을 이용해 산정한 결과보다 큰 재현기간에서 관측유입량 자료를 빈도해석하여 산정한 확률홍수량과 더 근사한 결과를 보였다. 따라서, 비동질성 Markov 모형을 이용하여 보다 신뢰성 있는 수공구조물의 설계수문량 산정 등에 많이 활용될 수 있을 것으로 판단되며 수자원 개발시 불확실성 분석을 위한 입력 자료인 강수자료로도 활용이 가능할 것으로 판단된다.