• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.111-111
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• 2015

한 지점의 수문 반응을 결정짓는 주요 인자 중의 하나는 유역의 형상과 유역 내 하계망 구조이다. 유역의 형상과 하계망 구조는 지질시간 규모에 걸쳐 서서히 형성된 것으로, 주로 지반운동, 암석 및 지질구조, 그리고 이에 대응하는 지표 침식 정도에 의해 결정된다. 따라서, 암석 및 지질구조가 균질하다면, 유역의 특성은 지반운동과 지표 침식에 의해 좌우될 것이다. 본 연구는 지반운동의 시간적인 분포가 서로 다른 조건일 때 유역 특성이 각각 어떠한지를 수치지형발달모형(numerical landscape evolution model)을 이용한 모의실험을 통해 이론적으로 탐색해보았다. 구체적으로 모의 기간 동안의 총 지반융기량은 동일하더라도, 융기율이 전 기간동안 동일한 조건, 융기율이 특정 시점에 집중되는 조건, 그리고 융기율이 높았던 때와 낮았던 때가 반복되는 조건 등 세가지 시나리오를 실험하였다. 각 조건에 대해, 유역 형상과 하계망 구조는 어떻게 형성되는지를 살펴본 것이다. 모의결과 유역의 형태와 하계망 구조는 총융기량보다는 융기율의 시간 분포에 결정적인 영향을 받는다는 것을 확인하였다. 또한, 융기율의 시간분포는 유역의 전반적인 경사(하천 종단의 요형도)와 충적하상 및 기반암하상 하도의 분포 등에 큰 영향을 주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.296-296
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• 2011

유역의 폭 함수는 출구를 기준으로 동일한 거리에 위치한 link의 개수로 정의된다. 하천망을 구성하는 기본 성분 중의 하나인 link는 동일한 유역의 경우 유사한 평균길이와 직접배수면적을 갖는 것으로 알려져 있다. 이는 폭 함수가 흐름방향 축을 따라 정의되는 지점별 배수면적의 기여도와 동일함을 의미하는 것으로 유역의 형태학적 특성에 따라 조직되는 초기유량분포함수로 해석할 수 있다. 따라서 DEM을 기반으로 원점으로부터 동일한 거리에 위치한 pixel의 수를 계량할 경우 비교적 쉽게 유역의 폭 함수를 유도할 수 있게 된다. 또한 물 입자의 동적특성에 따라 폭 함수의 흐름방향 축을 시간 축으로 재조정할 경우 대상 유역에 대한 수문학적 응답함수로의 변환이 가능해 진다. 본 연구에서는 보청천 시험유역의 탄부수위표 지점을 출구로 하여 DEM으로부터 폭 함수를 작성하고 지면과 하천유속의 차에 따른 운동학적 확산효과만을 고려하여 재조정된 폭 함수를 다음 그림과 같이 유도하여 보았다. Figs 1, 2에서 주목되는 사항은 왜곡도의 반전으로 부왜도의 형태를 갖던 폭 함수가 정왜도의 형태를 갖는 수문학적 응답함수(순간단위도)로 변환되어 가는 과정을 시각적으로 확인할 수 있다. 이는 Mod-Clark 방법에 따른 준분포형 순간단위도의 유도과정과 유사한 것으로 이에 따라 선형저수지의 저류효과는 지면과 하천유속의 차에 따른 운동학적 확산효과와 동일한 거동을 보일 수 있음이 추론된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.415-415
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• 2011

수문학 또는 하천유출은 크게 기후학적은 인자 (온도, 바람, 상대습도 등)나 지형학적 인자 (지표면 경사, 흙의 종류, 하천의 면적, 하천의 길이 등)들에 의해 결정된다. 지형학적 인자들 중인 하천의 면적 그리고 주하천의 길이에 의한 영향은 비첨두홍수량의 과 수문곡선의 모양에 크게 관여되어 있다. 일반적으로 유역형상이 좁고 주하천의 길이(유로연장)가 긴 하천의 경우 단위면적당 유출량과 시간과의 그래프에서 수문곡선은 넓고 낮은 형태 모습을 지니지만 유역의 형상이 넓고 주하천의 길이기 짧은 하천은 수문곡선이 좁고 높은 형태의 모습을 가진다. 이러한 유역형상의 차이에 따라 Horton (1932)은 유역의 면적과 주하천의 길이의 비로 형상계수 (Shape Factor)의 공식을 제시하였다. 유역면적에 비해 유로연장이 길면 형상계수가 작아지고 첨두홍수량이 작아지는 반면 유역면적에 비해 유로연장이 짧을수록 형상계수가 커져 첨두홍수량이 커지는 형상을 발견할 수 있다. 형상계수와 비첨두홍수량의 상관관계를 알아보기 위하여 상수 전용댐 안전성 대책 및 치수능력 증대 방안연구 (2008) 보고서에서 적용한 유역들을 비교하였다. 이 보고서에 있는 38개의 유역들 중에서 형상계수가 0< <1 인 유역들을 선택한 후 형상계수와 지속시간별 비첨두홍수량의 관계 그리고 유역면적과 지속시간별 비첨두홍수량의 관계를 도시하였다. 추세선에 의한 결정계수인 $R^2$ 의 값을 비교하여 형상계수와 비첨두홍수량과의 관계를 조명하였다. 또한, 형상계수에 따른 순간단위도의 첨두시간 및 첨두유량을 비교하기 위하여 유역면적이 $300m^2$내외이며, 서로 다른 형상계수를 갖는 유역을 선정하여 연구를 진행하였다. 대상유역의 관측값을 이용하여 Nash모형을 적용한 순간단위도를 산정하였으며, 형상계수에 따른 첨두시간 및 첨두유량의 비교분석을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.188-192
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• 2009

2002년의 태풍 루사와 2003년의 태풍 매미 이후 수공구조물의 설계기준에 대한 관심이 커지고 있는 가운데, 댐 설계기준인 가능최대강수량 및 가능최대홍수량 산정의 일관성에 대한 문제가 제기된 바 있다. 그러나 이러한 문제들은 우리나라의 전반적인 기후, 강수형태, 지형 등을 종합적으로 고려하고, 장기간에 걸쳐 진행되어야 할 연구로 단기간 내의 분석을 통한 해결책 제시는 어렵다고 할 수 있다. 본 연구에서는 가능최대강수량의 공간분포 시 등우선 배치에 따른 가능최대강수량의 면적별 감소율을 분석하여 제시하고자 한다. 이를 위해 우리나라의 대표 유역인 한강 유역, 낙동강 유역, 금강 유역의 수자원단위유역을 기준으로 유역면적과 배치된 등우선 면적간의 차에 대한 가능최대강수량의 감소율을 분석하였다. 이때 대상유역별 가능최대강수량은 국토해양부에서 제공하는 가능최대강수량도에서 값을 읽었고, 가능최대강수량의 포락방법에 따라 기존 방법 및 Horton 경험식과 spline식을 이용하는 경우로 구분하여 공간분포 방법을 적용하였다. 그 결과 기존에 사용하고 있는 포락방법을 적용하여 가능최대강수량을 산정한 경우에는 한강, 낙동강, 금강 유역의 지속기간별 면적차에 대한 감소율을 회귀식의 형태로 도출할 수 있었으나, Horton 경험식과 spline 방법을 이용하여 포락을 수행한 경우에는 PMP의 감소량 및 감소율은 지속기간, 면적차 또는 면적차비율에 대해 뚜렷한 경향성을 나타내지는 못하는 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1491-1494
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• 2010

2000년 이후 국지성 호우로 인한 지역별 홍수량의 차이가 현저히 많이 나고 있다. 때문에 유역 내 주요시설물 및 인명피해를 줄이기 위해서는 유역의 특성을 최대한 반영한 홍수 분석이 필요하다. 본 연구에서는 충주댐 유역의 실측 강우량 및 유입량 자료를 이용하여 단위도를 유도하였다. 단위도 산정 방법은 강우자료의 모의기능을 추가한 Modified Clark 방법을 이용하였다. 단위도 관련 직접유출의 형태를 결정하는 주요 매개변수는 도달시간 $T_c$와 저류상수 K에 의하여 결정되며, 홍수량 산정 시 가장 중요한 매개변수라고 할 수 있다. 충주댐 유역의 2002년부터 2007년까지의 강우자료 중 대표 강우사상을 분리하여 강우사상별 매개변수를 추정하였다. 추정 결과 강우 사상별 형태에 따라 매개변수가 다르게 나타났다. 이는 강우의 패턴에 따라 댐에 유입되는 매개변수가 다르기 때문인 것으로 보인다.

• Spatial Information Research
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• 제10권3호
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• pp.439-453
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• 2002

수자원분야에서 DEM을 활용한 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 특히 지형 및 수문분석의 기초가 되는 유역과 하천 추출은 GIS 분석에서 일반화되어 있다. 그러나 경사가 완만한 지형에서는 가늘고 긴 슬리버 폴리곤 형태의 유역이나 직선형태의 하천이 추출되므로, 활용측면에서 비 효율적이다 본 연구에서는 완경사지역에서 발생하는 비정상적인 유역과 하천을 효과적으로 추출하기 위해, 하천을 중심으로 완충구간을 설정한 후 점진적인 표고변화를 적용하였다. 특히 점진적인 표고변화를 부여하기 위해 보로노이 다이어그램(Voronoi Diagram)을 활용한 등거리 할당모형을 적용하였다. 또한 추출한 하천인식 DEM과 원시 DEM을 이용하여 유역 및 하천을 추출한 후, 완경사 지역에서의 유역 및 하천의 형태를 상호 비교함으로서 본 연구의 효용성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.197-197
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• 2012

본 연구에서는 대기 순환패턴 및 수문 환경변화에 영향을 미치는 주요인자인 El Ni$\tilde{n}$o-Southern Oscillation (ENSO)의 서로 다른 형태인 Warm-pool (WP) El Ni$\tilde{n}$o, Cold-tongue (CT) El Ni$\tilde{n}$o에 따른 한강유역의 봄철 (March~May)과 여름철 (June~August) 강수 및 유출의 특성을 분석하였다. 봄철 강수량의 경우, WP El Ni$\tilde{n}$o 시기에 증가추세를 보이며, 강수의 변동특성 또한 크게 나타났다. 여름철 강수량의 경우, CT El Ni$\tilde{n}$o 시기에는 평년보다 대체로 건조한 경향을 보이나, WP El Ni$\tilde{n}$o 시기에는 유역 전체에서 습한 경향을 보였으며 강수의 변동성은 매우 작은 것으로 분석되었다. 봄철 유출량의 경우, CT El Ni$\tilde{n}$o 시기와 WP El Ni$\tilde{n}$o 시기에 모두 평년치보다 크게 나타났으며, WP El Ni$\tilde{n}$o 시기에 한강 남부 대부분 유역에서 유출량이 통계적으로 유의한 증가 경향을 보였다. 여름철 유출량의 경우, CT El Ni$\tilde{n}$o 시기에는 대부분 유역에서 평년치보다 감소하나 수문 변량의 변동성은 큰 것으로 분석되었다. WP El Ni$\tilde{n}$o 시기에는 거의 모든 유역에서 유출이 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 13개 중권역에서는 유출의 변동성이 작고 통계적으로 유의한 증가패턴이 분석되었다. 따라서 본 연구는 서로 다른 두가지 형태의 El Ni$\tilde{n}$o패턴에 대하여 한강유역의 봄철과 여름철 수자원 변동성에 민감하게 영향을 미치고 있음을 확인하였으며 수자원의 효율적인 예측 및 관리와 안정적인 용수공급을 위한 수문기상인자와 수문자료간의 관계 규명에 유용하게 활용될 것으로 기대한다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.123-133
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• 2009

본 연구는 비선형 단위도인 지형형태-기후학적 단위도(GCUH)와 하도추적을 포함한 GIS기반 지형수문유역모의 모형 ($G^{2}WMS$)을 개발하고 실강우사상과 계측 산악유역에 적용함으로써 미계측 산악유역의 적용가능성을 검토하는 것이다. 대상유역을 소유역은 설마천, 중유역은 안동댐 유역으로 선정하여 실측단위도 비교, 실측홍수사상 비교를 단일유역과 분할유역으로 구분하여 검정 및 분석에 이용하였다. 결과적으로, 중유역 안동댐은 비선형 GCUH기법과 하도추적이 적용된 분할유역이 선형 전통적기법만 적용된 단일유역보다 산악유역 강우-유출 특성을 잘 반영함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1154-1158
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• 2010

최근 전 세계적으로 GIS (Geographic Information Science) 및 RS (Remote Sensing) 데이터 등 디지털정보의 구축이 급속도로 진행되고 있고, 이들의 발달로 유역에 대한 정확하고 상세한 각종 수문매개변수 수집이 가능하여 유역을 부분유역으로 분할한 기존의 집중형 수문모형보다 유역내의 공간적인 유량변동을 보다 상세하게 고려할 수 있는 격자기반의 분포형 수문모형의 활용도가 높아지고 있다. 유역의 수문특성 및 지형특성을 동일한 매개변수로 적용하기 때문에 유역의 공간적인 수문 및 지형특성을 표현하기 어려운 집중형 모형과 달리 강우-유출해석에 있어서 분포형 모형은 실제 복잡한 유역에서의 유출과정 또는 물질의 수문순환과정을 잘 이해할 수 있고, 어떤 유역의 토지이용형태의 변화가 초래하는 영향과 효과를 사전에 예측할 수 있으며, 신뢰성 있는 과거의 수문자료가 없거나 부족한 유역에서의 유출 계산이 용이하다. 따라서 본 연구에서는 Fortran 90을 개발언어로 사용하여 GIS Data와 위성영상을 활용해 유출량을 모의하는 분포형 물수지 유출 모형을 개발하여 금강 상류유역인 용담댐 유역($930km^2$)을 대항으로 2000~2008년의 일 유출량을 모의하였다. 모형은 크게 3개의 모듈(유출량, 증발산량, 토양수분) 형태로 구성되었으며, 유출량은 강우 전 토양의 저류능을 추적하여 산정하였다. 모형의 결과는 셀별 값을 가지는 분포형으로 출력되며, 유역의 평균 수문자료가 Text file로 출력된다. 민감도 분석을 통하여 최적의 유출 관련 매개 변수를 선정하고 하류의 댐 유입량 자료를 바탕으로 모형의 보정(2001-2004) 및 검증(2005-2008)을 실시하였다. 유출량에 대한 Nash-Sutcliffe 모형효율은 0.78~0.93로 모의치가 실측치의 경향을 잘 표현하는 것으로 나타났다. 유출량 분포도는 강우량을 매우 잘 반영하였으며, 같은 강우조건하에서 토양의 배수조건에 따라 유출이 확연히 다르게 표현되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권7호
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• pp.469-480
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• 2020

본 연구는 레이더와 TM간 유역평균강수량 측정의 차이를 2018년 발생한 상당 규모의 호우시 한강과 낙동강의 51개 표준유역을 대상으로 분석하였다. 그 결과 레이더와 TM간의 유역평균강수량 값이 누적강수량은 -65.05~26.09%, 10분최대 강수량은 -82.00~3.80%의 차이가 발생하였다. 이러한 차이를 유역의 특성인 유역면적, 유역평균고도, 유역형상계수 등과 비교하였으나 뚜렷한 상관성을 찾기가 어려웠으며, 지점강수량도 유역평균강수량과 비슷한 경향을 보이는 것을 확인하였다. 따라서 강우형태와 같은 기상학적 조건과의 상관성을 확인하기 위해 고도별 레이더 반사도 값을 분석하였으며 이를 통해 레이더와 TM간 유역평균강수량 측정값의 차이는 유역특성과 같은 지형적 조건 보다는 기상학적 조건과 더 상관성이 있는 것을 확인할 수 있었다.