• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.75-75
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• 2021

본 연구는 기후변화에 따른 강우현상의 극한화에 대응한 도시치수규모 설정 방안에 대한 연구이다. 발생가능한 모든 강우상태를 강우지속시간과 강우량 매트릭스로 구성하고 모든 강우상태에 대한 침수규모를 사전에 산정한 후 도시침수 상태를 추정하는 2변수(강우량, 강우지속시간) 회귀식을 개발하였다. 치수규모 결정을 위해서 지금까지 사용해 오던 "발생빈도" 기준의 극치통계의 개념적, 공학적 의미를 재해석하여 물리적으로 의미가 있는 "침수 특성치" 기준으로 대전환하자는 것이다. 기술적으로 가능해졌기 때문이다. 도시유역의 침수를 정량적(침수심, 침수면적)으로 모의할 수 있는 방법을 제시하기 위한 침수상태의 기준이 될 침수특성치로는 관로첨두유출량, 최대침수면적, 침수총량, 평균침수심, 특정지점의 최대침수심, 특정지점의 침수지속시간 등 6가지를 선정하였다. 우리나라에서 발생가능한 모든 강우상태에 대한 침수 발생 가능성을 점검하여 침수특성치를 분석하고 해당 유역의 "물리적/사회적 특성"을 고려한 "사회적 합의"에 의해 "감당할 수 있는 피해의 정도"에 맞춘 도시유역 치수계획규모를 설정하는 방안을 확립하는 것이다. 또 결과로 구해지는 다음과 같은 형태의 유역별 침수특성치 산정식(2변수 회귀식)을 각 유역별로 구해 놓으면 기상예보(강우지속시간-강우량)에 따라 유역의 침수 특성치를 쉽게 추정하여 사전에 확립해둔 방재대책을 시행할 수 있게 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.204-204
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• 2011

최근에 들어 도시화와 이상기후의 영향으로 유역에서의 유출특성과 오염물질 발생특성이 변화하고 있어 이에 따라 체계적인 유역 관리가 요구되고 있다. 우리나라는 하천 및 호소에 대한 수질 관리를 생활하수, 공장폐수 등 점오염원을 중심으로 수질관리정책 및 대책을 추진하여 왔으나, 오염물질의 상당량은 비점오염원에서 유발되고 있다. 또한 오염총량제의 실시 이후 국내에서는 비점오염원 관리의 중요성이 점오염원에 비해 상대적으로 높아짐으로서 유역수질모델링의 중요성을 인식하고 있으며, 비점오염원에 관련된 연구도 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 유역의 유출 및 수질 분석을 효율적으로 하기 위해 유역간 물질의 교환 및 전달이 유역 규모에 따라 얼마나 높은 정확성을 나타내는지를 분석하고 이를 검토하여 효과적인 유역수질모델링의 방법이 제시되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 통합적 수질관리의 필요성 증대에 따라, 유역 내 수문 순환 및 비점 오염원의 발생 거동을 정량적으로 분석할 수 있는 HSPF(Hydrologic Simulation Program - Fortran) 모형을 통해 오염총량 단위유역을 각각의 소유역으로 순차적으로 모의하여 검 보정을 수행 후 그 결과로 계산된 매개변수들을 단위유역 전체에 대한 분석에 입력하여 수행한 모의 결과와 비교 평가하였다. 또한, 이를 바탕으로 비점오염원에 의한 유역 내 하천 수질 영향도를 파악하였다. 유량 및 수질해석을 위하여 남강유역의 2004년부터 2007년까지 강우와 기상자료, 유량과 오염원 자료를 수집하여 입력 자료를 구축하였다. 또한, 대상유역에 해당되는 환경기초시설의 방류 유량 및 수질을 유입시킴으로써 HSPF모의가 진행되었다. 하천수질에 영향을 줄 수 있는 비점오염원은 강우 및 기상 관련 자료의 입력을 통하여 유역 내 유출 조건의 초기입력을 수행하였으며, 강우 입력에 따른 유출에 영향을 고려하기 위하여 토지이용 및 토양도를 고려하였다. 그리고 유역의 규모를 고려하였을 때 오염총량 단위유역의 유역 규모에 따라 모의를 실시한 결과를 바탕으로 HSPF 모형의 정확성 여부를 판단하여 정확성이 높은 방법을 선택할 수 있도록 하였다. 모의결과 소유역을 순차적으로 모의한 결과(CaseA)가 전체유역을 모의한 결과(CaseB)보다 실측치와 더 높은 상관계수를 나타냄을 알 수 있었다. 본 연구에서의 평가방법을 바탕으로 유역수질모델링이 이루어진다면 추후 비점오염원에 대한 효과적인 관리에 도움이 될 것이며, 모니터링 기법 및 GIS기반 유역관리모델 개발, 4대강 비점오염원 최적관리기법 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.759-763
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• 2008

도시의 개발은 토지이용상태를 변화시키고 필연적으로 도시유역내에서 홍수량을 증가시키게 된다. 이에 따라 정부에서는 자연재해대책법에 근거하여 사전재해영향성검토 등의 협의수단을 마련하였고, 도시개발에 따라 증가된 홍수량을 저감하기 위한 방법으로 유역내 저류지를 설치할 것을 권장하고 있다. 본 연구에서는 유역내 저류지를 계획할 때 저류지의 위치와 규모를 산정하기 위하여 도시유출모형인 SWMM 모형과 비선형 최적화 기법인 유전자알고리즘(GA)을 연계하였다. 이렇게 구축된 연계모형의 결과는 유역내에 저류지의 최적 위치와 규모를 설정하기 위한 방안을 마련해 줄 것으로 판단된다. 따라서 기존에 임의로 저류지의 위치를 결정하고 규모를 산정하는 방법의 대안으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.582-582
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• 2015

최근 하천에서 발생하는 침수피해는 대규모 하천보다는 중소규모의 하천이 전체의 약 50%이상 발생하고 있으며, 기후변화에 따른 강우량의 증가와 도시화에 따른 불투수층의증가로 인하여 도시유역을 통과하는 중소규모 하천에서의 침수피해는 증가하고 있다. 특히, 도시를 통과하는 중소하천의 경우 강우발생시 짧은 도달시간으로 갑작스런 침수피해가 발생하며, 최근 급격한 인구의 증가, 산업화 및 도시화로 인한 불투수면적의 증가로 도시유역의 유출특성이 변화되고 있다. 기존의 선행된 하천 연구는 주로 유역단위의 연구가 진행되었지만 하천이 통과하는 도시유역의 경우 대부분 합류지점에 도시지역이 밀집되어 있어 하천유역을 기반으로 하는 도시지역의 구분은 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 하천분류인 국가하천, 지방하천, 소하천에서 침수피해가 발생하는 지방하천과 소하천사이의 중소하천에 대한 구분 기준을 제시하고 중소하천의 유역의 불투수면적뿐만 아니라 하천 선을 중심으로 하천폭에 대한 불투수면적에 대하여 비교 분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.400-400
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• 2011

영산강 유역은 한강, 낙동강, 금강과 더불어 우리나라 4대강 유역 중의 하나로 전라 남 북도에 걸쳐 위치하고 있어 우리나라 남서부의 수자원 공급 및 용수이용의 큰 비중을 차지하고 있다. 유역 특성상 나주평야와 같이 하천을 따라 평야가 발달되어 곡창지대를 이루고 있으며, 타 유역에 비하여 농경지의 비율이 높기 때문에 용수 이용에 있어 농업용수가 큰 비중을 차지한다. 따라서 영산 본류 및 지천 상류에는 농업용수의 안정적인 공급을 목적으로 제 1단계 영산강수계 대단위 농업종합개발사업에 의하여 4개의 농업전용 댐(장성댐, 나주댐, 담양댐, 광주댐)이 건설되었다. 이들 댐은 농업전용 댐으로 건설되었으나 댐의 규모와 저수 용량을 기준으로 장성댐, 나주댐, 담양댐은 대규모, 광주댐은 중규모의 댐에 속하기 때문에 농업용수의 안정적인 공급뿐만 아니라 시 공간적으로 유역 전체의 유출 변화에 영향을 미칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 유역모형인 SWAT-K 모형을 이용하여 영산강 유역의 댐 운영이 유역 유출 변화에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 장기간의 유출 분석을 바탕으로 모형의 댐 모의기작에 의하여 댐 모의를 제한하여 유역 내에 댐이 없는 상태를 가상으로 모의하여 유역의 자연유량을 산정하고, 이에 따른 유역의 전체 유출 변화에 댐이 미치는 영향을 시 공간적으로 분석하여 유역의 효율적인 수자원 관리에 도움이 되고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1033-1037
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• 2009

TOPMODEL은 이론적으로 $500km^2$ 정도의 면적을 갖는 유역에 적용 가능한 모형으로 국내연구의 대부분이 단일 홍수사상과 소유역에 적용하여 이루어졌다. 본 연구에서는 유역면적이 $289.8km^2$인중규모의 천천유역에 적용하여 연속유출의 모의와 중규모 유역에 대한 적용 가능성을 분석하고자 한다. HyGIS-TOPMODEL을 이용하여 연도별(2002${\sim}$2005년)로 모의된 수문곡선은 유출 패턴이 관측치와 유사하였고, 첨두유량과 첨두시간 모두 적절한 결과를 나타냈다. 유출용적 오차율은 -32.70${\sim}$4.59%로 모의유량이 다소 적게 산정되어 평갈수기와 홍수기로 구분하여 비교한 결과 평갈수기의 유출오차가 -65.49%로 전체 유출량에 영향을 주는 것으로 분석되었다. 그러나 정확성을 분석한 결과 일치도는 0.84${\sim}$0.96, 상관계수는 2004년을 제외하면 0.82 이상으로 관측치와 근접하게 모의했다. HyGIS-TOPMODEL을 중규모인 천천유역에 적용하여 모의한 결과 연속유출에 대한 수문곡선의 전체적인 패턴이 양호하고 통계분석결과 재현성이 우수하였다. 대상유역 고유의 매개변수 산정에는 추가 연구가 필요할 것으로 검토되며, 국내의 중규모 유역에 대한 적용도 가능하다고 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.317-317
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• 2012

본 연구에서는 Kwater에서 개발한 RRFS를 기반으로 인도네시아의 Citarum 유역에 대하여 장기유출모형을 구축하여 보았다. Citarum 유역은 전체면적이 $13,600km^2$이며 유역의 중심부에 3개의 다목적 댐(Saguling, Cirata, Juanda)이 운용 중에 있는 대규모 유역으로서 Fig. 1과 같이 크게 3개의 권역(C-region, I-region, J-region)으로 구분하여 살펴볼 수 있다. 중심부의 C-region은 유역전반에 걸쳐 형성된 수지상의 하천망이 한 개의 유출구로 수렴하여 자바해로 배수되는 일반적인 배수구조를 갖는다. 하지만 이의 좌우에 위치한 I-region과 J-region은 병렬적으로 분포된 중소규모 유역들이 각기 개별적인 유출구를 통하여 독립적으로 자바해로 배수하게 된다. 또한 Juanda 댐의 하류부에는 대상유역의 좌우에 위치한 도심지 및 농경지에 대한 용수공급을 위해 3개의 대규모 인공수로(West Tarum Canal, East Tarum Canal, North Tarum Canal)가 연결되어 있다. 따라서 본 연구에서는 Citarum 유역의 이러한 복잡한 배수특성을 고려하여 우선 C-region에 대하여 RRFS를 이용하여 독립적인 유출모형을 구축하고 여기에 3개의 인공수로를 자연하천망의 분기와 같은 형태로 취급하여 해당 시스템을 확장하여 보았다. 이에 따라 I-region과 J-region은 각기 West Tarum Canal과 East Tarum Canal을 본류로 하는 배수구조를 갖게 되며 병렬적으로 위치한 중소유역들은 이들 인공수로에 대한 측방유역과 같이 취급할 수 있었다. Fig. 2는 본 연구에서 구축한 시스템을 이용하여 Saguling 댐의 유입량을 모의한 결과를 예시한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.914-918
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• 2012

본 연구는 유역의 침수특성치를 기준으로 하여 치수계획규모를 설정하는 방법을 연구한 것이다. 본 연구에서는 2010년 9월 21일 광화문 일대에 발생한 침수피해를 이용하여 XP-SWMM 2010 모형을 검증한 후 침수예상도를 산정하였다. 확률강우량은 Huff의 4분위법으로 분포시켰으며, 침수특성치(관로첨두유출량, 평균침수심, 특정지점의 최대침수심, 최대침수면적, 침수총량, 특정지점의 침수지속시간)를 기준한 유역치수계획규모를 설정하는 새로운 방법을 제시하였다. 모의 결과 출구점에서의 첨두유출량은 각 빈도별 최대값/최소값이 1.11~1.22로 거의 동일하게 구해지는 반면, 평균침수심, 특정지점의 최대침수심, 최대침수면적, 침수총량, 특정지점의 침수지속시간 등의 침수특성치는 1.59~7.44로 큰 차이를 보였다. 이와 같은 결과로, 유역 내에 발생하는 침수피해규모를 통한 임계지속시간이 계획규모설정에 더욱 적합하다 판단하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.588-592
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• 2005

강우는 시간적인 분포특성과 함께 공간적인 분포특성이 매우 다양하게 나타나는 기상현상이다. 강우 발생의 특성을 파악하기 위해서는 시간적인 분포특성에 대한 분석과 함께 공간적인 발생양상에 대한 분석이 수행될 필요가 있다. 본 연구에서는 강우 Coverage 개념을 이용하여 공간규모의 분포특성에 대한 분석을 수행하였으며, 지속기간의 변화에 따라 공간규모 분포가 어떠한 변동특성을 나타내는 지 분석하였다. 분석을 위한 대상유역으로 한강유역을 선정하였으며, 한강유역 내에 위치한 39개 강우관측소의 시간강우자료를 이용하였다. 강우의 지속기간별 공간규모 변동양상을 파악하기 위하여 10가지 경우의 지속기간(1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 48시간)에 대해 자료를 구성한 후 분석을 수행하여 그 결과를 비교하였다. 분석을 통해 강우 공간규모의 발생양상에 대해 개략적인 파악이 가능하였으며, 지속기간 변화가 공간규모에 미치는 영향을 파악할 수 있었다. 또한 유역면적을 3가지 경우로 나누어 동일한 분석을 수행함으로써 면적 변화에 따른 공간규모변동을 개략적으로 파악할 수 있었다. 따라서 본 연구의 결과를 통해 강우발생 시의 공간규모에 대한 보다 명확한 분석을 위한 기초적인 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.982-986
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• 2006

본 연구에서는 비교적 대규모 유역인 충주댐 유역에 대해 SWAT 모형을 구축하여 모형의 보정과 검증을 수행한 후, 이를 적용하여 대상유역에서의 유역 규모 및 식생에 따른 유사 및 오염부하량 발생 특성에 대해서 검토함으로써, 분포형 모형을 이용한 유사 및 오염부하량 발생의 공간적인 특성과 대상유역의 오염부하량 발생 특성에 대해서 살펴보았다. 모형 보정 및 검증 결과, 유출에 대해서는 모형효율지수 0.6 이상의 비교적 안정적인 결과를 얻을 수 있었으며, 유사와 인에 대해서는 대략적인 정성적 경향만 파악할 수 있었다. 반면 질소에 대해서는 정성적인 모의뿐만 아니라 어느 정도 정량적인 모의도 가능한 것으로 나타났다. 모형 결과를 이용하여 각 하도구간별 배수면적 크기별로 비유사량을 검토한 결과 일정한 관계를 도출할 수 있었으며, 식생 형태별 단위면적당 침식량 및 오염부하량을 비교함으로써, 식생별 침식 영향 및 오염부하량 발생 특성을 판단할 수 있는 개략적인 평가를 할 수 있었다.