• 한국농공학회논문집
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• 제57권6호
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• pp.79-90
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• 2015

유사는 오염물질을 저장 또는 운반하는 매개체로 하류 수체의 물리적, 화학적, 생물학적 과정에 큰 영향을 미친다. 따라서 유사 발생 및 운송 양의 추정은 수질개선을 위한 유역관리계획을 수립하는데 중요한 자료가 된다. 이러한 유사량 및 운송과정은 주로 모형에 의해 계산되고 모의되는데, 많은 유사운송모형들이 유사이송용량 (sediment transport capacity)식을 이용하여 유사 발생량, 이송량 및 퇴적량을 산정한다. 유출에 의한 유사이송용량을 산정하기 위한 기존의 식들은 각기 다른 목적과 환경에서 개발되어 보편적으로 적용할 수 있는 식은 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 유사이송용량을 계산하기 위해 사용되는 식들의 개발 목적과 환경을 검토하고, 경사, 유량, 유사입경 및 토성에 따른 민감도를 조사하여 각 식의 적용성을 평가하였다. 본 연구에서 적용한 8개의 유사이송용량 산정식은 모두 경사도에 가장 민감하게 변화하는 것으로 나타났다. Abraham과 Yalin식 이외의 산정식을 이용하여 계산된 유사이송용량은 경사도가 0.1 % 보다 작을 때는 0 mg/l, 경사도가 100 % 보다 클 때는 이론최대치인 2,650 mg/l 을 넘는 것으로 나타나, 이들 산정식의 적용 가능한 경사도 범위를 0.1 %-100 %로 추정할 수 있었다. Abrahams식은 유량에, Bagnold식은 유사입경 및 토성에 민감한 것으로 나타났다. Low, Rickenmann, 및 Schoklitsch식은 유량에 민감하게 반응하지 않았고, Low와 Schoklitsch식은 토성에도 민감하지 않은 것으로 나타나, 이들 식의 제한된 적용성을 확인하였다. 한편, Yang식은 계산식에 포함된 로그항으로 인해 그 적용범위가 제한되는 경우가 있었다. Abrahams과 Yalin식을 이용하여 산정된 유사운송용량은 모든 인자들에 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, Yalin과 Low식의 경우, silt와 clay에 적용되었을 때 유량이 클수록 유사운송용량이 다소 작아지는 경향을 보임에 따라, 전체적으로 Abraham식의 적용성이 가장 높은 것으로 평가되었다. 본 연구결과는 향후 모형을 이용한 유사량 모의 시 적용대상 지역의 특성에 가장 적합한 유사운송용량 산정식을 선정하는데 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1605-1609
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• 2010

CGCM3.1 SRES B1 시나리오의 2D 변수들을 입력값으로 인공신경망 모형을 이용한 스케일 상세화기법으로 강부식(2009)은 소양강댐 유역의 월 누적강수 경향분석을 실시하였다. 원시 GCM 시나리오를 스케일 상세화 시키기 위한 기법의 하나로 인공신경망 모형을 사용할 수 있는데, 이 경우 GCM에서 모의되는 강수플럭스, 해면기압, 지표면 근처에서의 일 평균온도, 지표면 근처에서의 일평균온도, 지표면으로부터 발생하는 잠열플럭스 등과 같은 22개의 변수를 잠재적인 예측인자로 사용하여 신경망을 구성하게 된다. 입력변수세트의 구성은 인공신경망의 계산 효율을 좌우하는 중요한 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 변수의 물리적 특성을 고려하여 순차적인 변수선택을 통한 신경망 입력변수 세트를 구성하고 입력세트 간의 학습성과 비교를 통하여, 최적 입력변수 선정 및 신경망의 학습효과를 높일 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 물리적 상관성이 높다고 판단되는 GCM_Prec, huss, ps를 입력변수로 하여 순차적인 케이스를 학습해본 결과 huss와 ps를 입력변수로 하는 케이스에 대해서 적은 오차와 높은 상관성을 보였다, 또한, 신경망의 학습 효과를 높이기 위해 홍수기와 비홍수기로 구분하여 학습한 결과 홍수기와 비홍수기로 구분하여 신경망을 구성하였을 경우가 향상된 모의값을 나타내었다. 기후변화모의자료는 CCCma(Canadian Center for Climate Modeling and Analysis)에서 제공되는 CGCM3.1/T63 20C3M 시나리오를 사용하였으며, 관측값으로는 AWS에서 제공된 일 누적강수를 사용하였다. 인공신경망의 학습기간은 1997년부터 2000년이며, 검증기간은 2001년부터 2004년으로 구성하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.363-363
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• 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.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.198-198
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• 2023

유역 내 수자원 계획을 효율적으로 수립하기 위해서는 장기간에 걸친 수문 모델링 뿐만 아니라 미래 기후 시나리오에 따른 수문학적 기후변화 영향 분석도 중요하다. 이를 위해서는 관측 값에 기반한 고품질 및 고해상도 격자형 기상자료 생산이 필수적이다. 하지만, 우리나라는 종관기상관측시스템(ASOS)과 방재기상관측시스템(AWS)으로 이루어진 고밀도 관측 네트워크가 2000년 이후부터 이용 가능했기에 장기간 격자형 기상자료가 부족하다. 이를 보완하고자 본 연구는 가정적인 상황에 기반하여 만약 2000년 이전에도 현재와 동일한 고밀도 관측 네트워크가 존재했다면 산출 가능했을 장기간 일 단위 고해상도 격자형 기상자료를 생산하는 것을 목표로 한다. 구체적으로, 2000년을 기준으로 최근과 과거 기간의 격자형 기상자료를 딥러닝 알고리즘으로 모델링하여 과거 기간을 대상으로 기상자료(일 단위 기온, 강수량)의 공간적 변동성 및 특성을 재구성한다. 격자형 기상자료의 생산을 위해 우리나라의 고도에 기반하여 기상 인자들의 영향을 정량화 하는 보간법인 K-PRISM을 적용하여 고밀도 및 저밀도 관측 네트워크로 두 가지 격자형 기상자료를 생산한다. 생산한 격자형 기상자료 중 저밀도 관측 네트워크의 자료를 입력 자료로, 고밀도 관측 네트워크의 자료를 출력 자료로 선정하여 각 격자점에 대해 Long-Short Term Memory(LSTM) 알고리즘을 개발한다. 이 때, 멀티 그래픽 처리장치(GPU)에 기반한 병렬 처리를 통해 비용 효율적인 계산이 가능하도록 한다. 최종적으로 1973년부터 1999년까지의 저밀도 관측 네트워크의 격자형 기상자료를 입력 자료로 하여 해당 기간에 대한 고밀도 관측 네트워크의 격자형 기상자료를 생산한다. 개발된 대부분의 예측 모델 결과가 0.9 이상의 NSE 값을 나타낸다. 따라서, 본 연구에서 개발된 모델은 고품질의 장기간 기상자료를 효율적으로 정확도 높게 산출하며, 이는 향후 장기간 기후 추세 및 변동 분석에 중요 자료로 활용 가능하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.383-383
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• 2021

강수는 수자원 분석 및 지리학적 연구에 가장 핵심적으로 쓰이는 수문인자이며, 최근 기후변화와 방재 관련한 다양한 연구에서 정확한 강수자료의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 강수는 지표에서의 유출, 침투, 증발 등 다양한 수문현상으로 이어지므로, 수문순환, 물수지 분석에 있어 강우강도 등 강수 발생 양상과 유형에 대한 정확한 자료는 필수불가결하다. 강수량은 Automatic Weather Station (AWS)을 통해 비교적 정확하게 측정되고 있으나, 이러한 계측자료는 기상학적, 지형적 영향을 크게 받으며 대표성이 좁다는 단점을 가지고 있어 유출 및 기후 등 공간적 범위를 대상으로 한 연구에 활용하기에 한계점을 가지고 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 지상강우레이더를 통한 국지적 강수자료 및 인공위성 기반 전 지구적 강수 관측 자료가 활용되고 있다. 특히 인공위성을 활용한 강우 측정방법은 미계측 유역에서 수자원 측정 및 관리 계획을 세우거나 전 지구적으로 장기적 변화를 분석하는데 있어 가장 활용도가 높다. National Aeronautics and Space Administration (NASA)의 Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM)을 포함한 기존 강수측정 보조 위성에 더하여 2014년 Global Precipitation Measurement (GPM) 핵심 위성이 발사된 이후 다양한 기관에서 여러 인공위성을 결합한 강수 산출물들을 제공하고 있다(NASA-IMERG, JAXA-GSMAP, NOAA-CMORPH). 본 연구에서는 세 가지 위성 기반 강수 자료의 산출 알고리즘을 비교□분석하고, 강우강도에 따른 산출물들의 정확도를 평가하였다. 본 연구결과는 높은 강우강도 발생 시 나타나는 위성 강수자료의 불확실성을 개선하는 데 기여할 수 있을 것으로 판단되며, 이후 신뢰도 높은 다중 위성 융합 강수 산출물을 구현하기 위한 바탕이 될 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.105-116
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• 2011

최근 몇 년간 기후변화에 의해 기상이변이 발생하고 있으며 이에 따른 집중호우로 인한 홍수피해가 심각하게 증가하고 있다. 이러한 피해를 저감하기 위한 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 이에 본 연구에서는 레이더강우 격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였으며, 가-분포 강우-유출 모형인 ModClark 모형을 이용하여 강원도 인제군의 내린천 유역을 대상으로 광덕산 레이더자료를 이용하였다. ModClark 모형 구성을 위한 GIS 지형공간 자료는 30m, 150m, 250m, 350m 격자크기의 DEM을 사용하였으며, 2006년 7월 14일부터 7월 17일까지의 관측레이더 강우자료를 500m, 1km, 2km, 5km, 10km 사용하여 유출모의를 실시하고, 각각의 격자해상도에 따른 모의 결과를 비교하기 위해 유출 수문곡선을 작성하고 유출량 변화를 모의하였다. 분석 결과 첨두유량 및 유출체적에 대해서는 DEM 30m~150m, 레이더강우 500m~2km 크기의 격자일 때 가장 최적의 유출 모의를 한 것으로 분석되었으며, 통계적 분석에 의한 분석결과에서는 모든 DEM 격자는 레이더강우 격자가 500m인 경우, 모든 레이더강우 격자는 DEM 30m인 경우에 모형의 적합성이 높은 것으로 나타났고, 민감도 산정 결과 지수 등급이 높은 DEM이 분포형 모형의 결과 값에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 최근 집중형 모형에서 분포형 모형을 이용한 강우-유출해석이 이루어지고 있기에 모델링 구성을 위한 효율적인 의사결정의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국습지학회지
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• 제14권2호
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• pp.159-168
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• 2012

도시화된 토지이용은 불투수율이 높고 강우시 다량의 비점오염물질이 유출되어 지표수 및 지하수에 영향을 끼친다. 이러한 포장지역의 비점오염물질로 인한 수질오염을 저감하기 위하여 환경부는 수질오염총량제도 및 개발사업에 대한 비점오염 저감시설 설치신고 제도를 도입하여 운영 중에 있다. 그러나 비점오염저감시설의 규모 및 저감기능 설계를 위해서는 유출특성 분석이 필요하나 현재 기초자료가 부족하여 원단위 산정 등의 애로점으로 남아있다. 따라서 본 연구에서는 원단위 산정 및 저감시설의 규모산정에 필요한 강우유출수 특성과 EMC를 제시하고자 한다. 모니터링은 도로 및 주차장에서 3년간 총 30개의 강우사상에 대하여 수행되었다. 초기강우 유출현상은 강우 시작 후 30분 동안 매우 분명하게 나타났으며, 유출수의 농도에 영향을 미치는 인자는 강우량, 유역면적, 토지이용, 지리 및 지형적 특성으로 분석되었다. 본 연구결과는 향후 포장지역의 원단위 산정 및 저감시설 설계시 기초자료로써 활용가능할 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권1호
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• pp.45-57
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• 2015

사면스케일에서 토양수분의 시공간적 분포를 이해하기 위해서는 사면의 단면선(Transect line)에 따른 토양수분 분포 및 변동에 대해 기본적인 해석과 이해가 선행되어야 한다. 이에 단면선에 따라 설계된 여러 토양수분 측정지점으로부터 토양수분 자료에 대해 토양수분 특성인자를 고려하여 토양수분의 특성변동에 대해 이해하고자 하였다. 또한 사면의 위치 및 지형 그리고 토성의 공간적 분포의 토양수분 특성에 대한 영향도 분석하였다. 연구 사면에서 깊은 토양 층에서 평균적 토양수분의 공간적 분포는 지표 층에서의 공간적 분포 경향과는 많이 달랐으며, 사면의 지형 및 위치 그리고 토성의 공간적 분포는 토양수분의 시공간적 분포특징에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 상부흐름의 기여가 상당한 측정지점에서는 토양수분 변동의 안정화가 진행이 되는 것으로 나타나, 수문학적 경계(hydrologic Threshold)에 대한 추가 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다. 또한 토양수분의 불균질한 공간적 경향은 우선적 흐름의 영향과 관련이 있다고 보여진다.

• 물과 미래
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• 제14권1호
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• pp.39-49
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• 1981

하천 재해 방지 및 하천 유지의 관점에서 반드시 구명되어야 하는 하천 사행에 관한 연구는 자연 현상에 대한 관점에서 출발하여, 금세기초부터 체계적이고 과학적인 연구가 진행되어 왔다. 그 발생 원인은 정설이 확립되지 않은 가운데 복합적인 여러 요인에 의하여 사행은 생성, 발달되며, mechanism의 고찰과 함께 계량형태학적 분석으로 사행 특성이 일부 밝혀지고 있다. 본 연구에서는 유로연장 30km 이상의 67개 대상하천에서 사행특성인자인 사행파장(M$$)과 사행대(M$$) 등의 관계를 구명하여 유량과의 상관성을 분석하였다. 또한 하천의 기점에서 종점까지의 직선 거리에 대한 유로 연장의 비인 유로형상계수(L$$)를 처음으로 제안했으며, 유로 연장에 대한 만곡부연장의 비인 Tortuosity(t)와 더불어, 유로연장, 사행경사, Horton의 유역형상계수 등과 상관분석 및 복합회귀분석을 시행한 결과 L$$와 T가 하천사행의 한 척도가 됨을 밝혔다. 사행 유로부와 직유로부에서 유속과 수면경사, 하상굴곡도(degre of sinuosity)를 비교 검토한 결과, 사행 유로부가 직유로부보다 하상의 안정성이 높음을 알았다. 하천 수계별 사행파장과 사행대의 상관식은 각기 선형관계와 역함수관계로 대별되었으며, 남한강 수계의 경우에는 선형관계, 낙동강, 금강 수계의 경우에는 역함수 관계식을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권9호
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• pp.933-946
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• 2013

유역의 수문기상학적 특성을 분석하거나 수자원계획을 수립하는 과정에서 필수적인 사항은 증발산에 대한 정량적인 특성을 파악하는 것이다. 일반적으로 증발산량에 대한 정량적인 분석은 기온, 풍속 등 기상학적 인자를 바탕으로 잠재증발산량 또는 기준증발산량을 추정하는 방법을 이용하고 있으며, Hargreaves 공식은 기온자료를 이용하여 기준증발산량을 산정할 수 있는 간단한 경험식이라 할 수 있다. 본 연구에서는 Hargreaves 공식을 우리나라에 적용함에 있어 보다 정확한 기준증발산량 추정이 가능하도록 공식의 매개변수를 지역화하기 위한 연구를 수행하였다. 먼저 일사량 관측자료와 기온과의 관계를 검토하여 수정 관계식을 도출하였으며, 수정 관계식과 Penman-Monteith 방법에 의한 기준증발산량 산정결과를 이용하여 Hargreaves 공식의매개변수지역화를 수행하였다. 또한 매개변수와 기온과의 관계분석을 통해 기온자료로부터 Hargreaves 공식의 매개변수를 추정할 수 있는 관계식을 제안하였으며, 이에 대한 검증을 수행하였다. 연구결과, 우리나라에서 기존 Hargreaves 공식을 그대로 이용할 경우 Penman-Monteith 방법에 비해 과대 또는 과소 산정될 수 있음을 확인하였으며, 지역화된 매개변수를 이용할 경우 정확도가 크게 개선되고 있음을 확인하였다. 또한 기온자료로부터 Hargreaves 공식의 매개변수를 추정할 수 있는 관계식에 대한 검증을 통해 본 연구에서 제안한 관계식의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.