• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.5
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• pp.301-309
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• 2021

In this study, we tried to improve the performance of the existing U-net-based deep learning rainfall prediction model, which can weaken the meaning of time series order. For this, ConvLSTM2D U-Net structure model considering temporal consistency of data was applied, and we evaluated accuracy of the ConvLSTM2D U-Net model using a RainNet model and an extrapolation-based advection model. In addition, we tried to improve the uncertainty in the model training process by performing learning not only with a single model but also with 10 ensemble models. The trained neural network rainfall prediction model was optimized to generate 10-minute advance prediction data using four consecutive data of the past 30 minutes from the present. The results of deep learning rainfall prediction models are difficult to identify schematically distinct differences, but with ConvLSTM2D U-Net, the magnitude of the prediction error is the smallest and the location of rainfall is relatively accurate. In particular, the ensemble ConvLSTM2D U-Net showed high CSI, low MAE, and a narrow error range, and predicted rainfall more accurately and stable prediction performance than other models. However, the prediction performance for a specific point was very low compared to the prediction performance for the entire area, and the deep learning rainfall prediction model also had limitations. Through this study, it was confirmed that the ConvLSTM2D U-Net neural network structure to account for the change of time could increase the prediction accuracy, but there is still a limitation of the convolution deep neural network model due to spatial smoothing in the strong rainfall region or detailed rainfall prediction.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.429-429
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• 2015

면적감소계수(ARF)는 면적강우에 대한 지점강우의 비로 정의되며, 과거 면적확률강우량 산정시 유역 내의 여러 지점강우량을 티센기법, Kriging 기법 등을 통해 공간보정을 실시하고 면적강우량을 산정하였다. 하지만 이러한 방법은 강우의 시공간분포 특성을 정확히 반영하지 못하는 단점이 있기 때문에, 최근에는 많은 연구에서 레이더 강우를 활용한 ARF를 산정한다. 기존의 연구에서 이중편파레이더를 사용하여 낙동강 유역의 호우중심형 ARF를 산정한 바 있기 때문에, 본 연구에서는 산정된 ARF 값을 적용한 설계홍수량은 분석해보고자 한다. 대상유역은 낙동강 유역내의 유역들을 대상으로 하고자 한다. 낙동강 유역에는 약 $175km^2{\sim}2000km^2$의 다양한 면적의 유역들이 존재함을 확인하였다. 따라서 면적별로 대표적인 유역을 선정하여 설계홍수량을 산정하기에 적합한 지역이라 판단된다. 설계홍수량을 산정하기 방법으로는 강우-유출 모형을 이용하고자 한다. 이용할 모형은 호주에서 개발된 IHACRES 모형으로써, 개념적인 모형으로 장기 및 단기 강우사상을 모두 모의할 수 있는 특징을 갖고 있다. 따라서 낙동강 내의 선정된 유역들을 실제 강우자료를 통해 각 유역의 매개변수를 산정하고, 확률강우량과 Huff분포를 이용한 지속시간 24시간의 설계강우량을 산정하고자 한다. 산정된 설계강우량에 앞서 소개한 이중편파레이더 ARF를 적용하여 설계홍수량을 산정하고, ARF를 적용하지 않고 산정한 설계홍수량, 두 값의 차이를 통해 ARF를 통해 감소된 설계강우량의 비와 ARF 적용 유무에 따른 설계홍수량 차이의 비를 비교하여 이중편파레이더 ARF가 면적별로 미치는 영향을 알아보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.120-120
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• 2022

우리나라 친환경 에너지 생산의 주요 축을 담당하고 있는 양수발전댐의 홍수 시 정교한 수계운영을 위한 방안으로 강우-유량-댐 수위 매트릭스(이하, PDH Matrix)를 개발하고 양수발전소상-하부댐 연계 운영에 따른 홍수 영향을 분석하였다. 연구 대상지역은 강원도 양양군 서면에 위치하고 있는 국내 최대 양수발전소인 양양양수 발전소로 총 저수용량 92만 m³의 콘크리트 중력식댐으로 유역면적은 약 125 km²이다. 양양양수 발전댐의 수계운영을 위한 PDH Matrix는 지속기간별 강수량 규모에 따른 홍수량 및 댐 최고수위 추정치를 판단할 수 있는 조견표로 강우규모 30 - 360 mm (30분 간격, 12개 강우규모) 및 지속기간 1-24시간 (1시간 간격, 24개 지속기간)인 총 288개의 강우조건별 홍수수문곡선을 개발하였다. 개발된 홍수수문곡선을 입력자료로 기존 댐 운영 방식인 AutoROM을 적용하여 저수지 홍수추적을 HEC-ResSim 모형으로 수행하고 최종적으로 개별 강우사상에 대한 강수량-유량-댐 수위 테이블을 작성하였다. 홍수기 댐 운영에 따른 최고수위는 초기 댐 수위조건에 따라 변동되므로 초기 댐 수위 조건(EL. 115 - 117 m, 1 m 간격)별 PDH Matrix를 각 각 개발하였다. 또한, 양수발전소의 특성상 상부댐으로 양수 또는 발전 방류에 따라 홍수 시 댐의 치수안전성에 미치는 영향이 크므로 상, 하부댐 운영에 따른 홍수영향 분석을 수행하였다. 구체적으로 하부댐에서 상부댐으로 양수 시 시간에 따른 하부댐 저수지의 수위변화 양상을 추정하였으며 극한적 홍수상황을 고려하기 위하여 상부 저수지가 만수인 상황에서 불가피하게 하부댐으로 방류가 필요한 상황에 대비한 홍수기 운영방안을 제안하였다. 본 연구는 하부댐-상부댐을 연계하여 운영하는 양수발전댐의 홍수기 수계 운영 방안을 수립한 첫 연구로 향후 연구에서 개발한 강우-유량-댐 수위 매트릭스(PDH Matrix) 작성 기법을 타 양수발전소 수계 운영 시 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.638-643
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• 2005

농촌지역의 하천 상류부에는 대부분 관개구역에 용수를 공급하기 위한 농업용 저수지가 존재한다. 농업용 저수지는 비관개기에 저수지 유역으로부터의 유출량을 저장하고 관개기에는 관개구역에 용수를 공급하는 역할을 한다. 농업용수의 공급을 위해 농업용 저수지를 설치$\cdot$운영함으로써 저수지 하류부 하천의 유출특성에 영항을 미치게 된다. 본 연구에서는 농업기반공사 농어촌연구원에서 시험유역으로 운영중인 이동시험유역을 대상으로 농업용 저수지에 의한 강우-유출특성의 변화를 분석하였다. 분석 결과, 강우에 의한 유출은 농업용 저수지에 의해 영향을 받았으며, 농업용 저수지가 없을 경우 유출량에 비하여 용덕저수지의 경우 $73.3\%$, 미산저수지의 경우 $64.5\%$정도가 방류되는 것으로 나타났다. 또한 시기별 유출특성은 저수지의 유역면적에 대한 저수량의 비에 많은 영향을 받는 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.1470-1473
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• 2006

연속된 두 장의 레이더 반사도(합성 CAPPI)를 이용하여 설정된 두 윈도우 사이의 최대 상관계수를 찾아 냄으로써 강수의 움직임을 파악하는 기존의 TREC(Tracking Radar Echoes by Correlation) 기법은 단지 통계적인 상관법을 이용하여 산출된 TREC 벡터를 외삽하기 때문에 강우 시스템의 이동양상을 물리적으로 표현하는데 한계를 가질 뿐만 아니라 강수가 직선운동을 하는 것처럼 묘사될 수밖에 없는 기법의 한계성을지니고 있다. 본 연구에서는 도플러 레이더로부터 생산되는 시선속도를 이용하여 바람장을 산출하고 이를 TREC 벡터와 연계시켜 단시간 예보모형을 개선하고자 하였다. 시선속도는 레이더로부터 멀어지거나 다가오는 물체의 속도성분이며, 이를 이용하여 강수 영역 내의 바람장을 산출할 수 있다. 이러한 바람장 정보와 연계한 TREC 벡터의 개선은 단시간 강우 예보모형의 개선을 통하여 짧은 시간에 급격한 발달하는 집중호우 등에 대한 보다 정확한 예보를 가능하게 한다.

• Environmental and Resource Economics Review
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• v.7 no.1
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• pp.119-150
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• 1997

1990년 동북아 23개 지역의 이산화황 총배출량은 14.7백만톤이었다. 이중 중국동북부가 81%, 한국이 12%, 일본이 5%, 그리고 북한이 2%를 배출하였다. 기본시나리오하에서 동북아지역의 이산화황 배출은 2020년에 40.5백만톤에 이를 것으로 추정되고 있다. 중국에서 배출된 장거리 월경성 대기오염물질은 한반도와 일본으로 이동하며 특히 산성강우는 중국으로부터의 이산화황 배출에 크게 영향을 받고 있다. 산성강우는 자연생태계와 농작물에 피해를 줄 뿐 아니라 인간의 건강에도 심각한 피해를 준다. 따라서 미래의 산성강우 피해를 줄이기 위해서는 자국뿐 아니라 인접국의 이산화황 및 질소산화물 배출도 함께 감소되어야 한다. 동북아지역 국가들은 경제발전단계 및 환경협력 논의에서의 우선순위가 다르기 때문에 가까운 시일내에 환경협력을 위한 다자간 협약을 체결하기는 어려울 것이다. 따라서 ESCAP, APEC 등 기존의 지역협력기구를 이용하거나 IBRD, ADB 등의 다자간 외부금융기관이나 공적개발원조 (ODA) 등을 통해 개선된 환경기준을 준수하도록 하고 지역환경개선을 위한 협력사업을 추진하는 것이 바람직하다. 또한 산성비와 관련한 동북아 환경협력은 과학적 조사를 통해 객관적이고 신뢰할만한 정보를 획득하는 것으로부터 시작하여 단계적으로 추진되어야 하며, 정치, 경제, 과학, 외교 등 여러 분야에 걸쳐 중앙정부 뿐만 아니라 지방정부와 NGO도 포함하는 다차원적, 포괄적으로 추진되어야 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.295-299
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• 2011

자연계에서 토양의 침식 및 퇴적 반복적 과정은 매우 복잡한 형태로 발생하며, 호우로 인한 토사유출은 유역의 지형 및 지질학적 특성과 수문기상학적 특성 등에 의해 매우 민감하게 반응한다. 즉, 토양 침식 및 퇴적은 유역의 형상, 토양종류, 토지 이용 및 피복상태, 강우사상 등에 따라 시 공간적 분포가 다양하게 변화한다. 따라서 유역내 침식 및 퇴적의 시·공간적 변동성을 분석하기 위해서는 지형학적 특성인자와 수문기상학적 특성인자에 따른 유역내 수문학적 응답을 이해해야 한다. 본 연구에서는 분포형 강우-유사-유출 모형을 이용하여 용담댐 상류 천천유역을 대상으로 Strahler 하천차수구분법에 의해 유역을 차수별 소유역으로 구분하고, 지형학적 특성인자(유역면적, 지표흐름 이동거리, 국부경사)와 수문학적 특성인자(총 강우량)에 따른 침식 및 퇴적의 공간분포 변화에 대하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1242-1246
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• 2010

호우기간 동안 내리는 빗방울의 타격에 의해 흙 입자는 침출수와 함께 이동하여 지표 아래 공극을 막는다. 다져진 지표면은 유출과 토양 유실의 원인이 된다. 발생원으로부터 유실되는 토양을 Polyacrylamide(PAM)과 지표피복재를 이용하여 저감하는 연구를 하였다. PAM은 토양 입자의 결합력을 강화시키고 이탈을 방지하여 토양 유실을 감소시키는데 효과적이다. 이 연구의 목적은 PAM을 덧붙인 볏짚거적, 볏짚거적+톱밥, 볏짚거적+왕겨 등을 이용하여 인공강우 동안 토양 유실을 저감하는 효과를 조사하는 것이다. 실험은 1시간 동안 강우를 모의했으며, 실험 도중에 6~7회 수질 샘플을 채취하였다. 초기유출시간은 총 4차 실험중에 2차를 제외한 나머지에서 볏짚거적+왕겨+PAM이 가장 느리게 유출되었다. SS와 탁도 항목에서 1차 실험을 제외한 나머지 실험에서 볏짚거적+톱밥+PAM이 효과적이었다. 단순히 PAM을 사용하는 것보다 잔여물(residue)을 같이 혼합한 피복재료가 토양 유실과 유출을 저감하는데 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 농촌지역에 토양 유실저감에 필요한 자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.17 no.1
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• pp.15-31
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• 2001

The relationship between GMS-5 IR1 brightness temperature (CTT:cloud top temperature) and AWS (automatic weather station) rainfall is investigated on a heavy rain event over the mid-western part of Korea for August 5-6, 1998. It is found that a temporal variability of the heavy rain can be described in detail y the time series of rain area and rain rates over the study area that are calculated from AWS accumulated rainfalls for 15 minutes. A time period of 0030-0430 LST 6 August 1998 is chosen in the time series as a heavy rain period which has relatively small rain area (20~25%) and very strong rain rates(6~9 mm/15 min.) with a good time continuity. In the heavy rain period, CTT of a point and AWS 15-minute rainfall beneath that point are compared. From the comparison, AWS rainfalls are shown to be not closely correlated with CTT. In the range of CTT lower than -5$0^{\circ}C$ where most AWS with rain are distributed, the probability of rain is at most about 30%. However, when the satellite images are shifted by 2~3 pixels southward and 3 pixels westward for the geometric correction of images, AWS rainfalls are shown to be statistically correlated with CTT (correlation coefficient:-0.46). Most AWS with rain are distributed in the much lower CTT range(lower than -58$^{\circ}C$), but there is still not much change in the rain probability. Even though a temporal change of CTT is taken into account, the rain probability amount to at most 50~55% in the same range.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.267-272
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• 2011

수문학적인 물의 순환은 여러 기상인자들과 영향을 주고 받으며 복합적으로 발생하는 자연현상이다. 바로 이 물의 순환과정을 통해 물의 이동은 시간 및 공간적인 변동성을 가진다. 강수량이 많을 때는 하천의 통수능력을 초과함으로써 홍수를 발생시키기도 하며, 반대로 장기간에 강수가 전혀 없어 하천유출이 중단되어 가뭄을 발생시키기도 한다. 이에 따라 본 연구에서는 강우 자료의 확보가 용이하고, 과거로부터의 관측자료의 신뢰성이 높은 기상청 자료와 2007년부터 2010년 동안의 낙동강 본류와 주요지점을 대상으로 강우특성 및 강우량에 의한 첨두홍수량 비교분석, 지점별 강우에 따른 유출률변화 특성을 비교분석을 실시하였다. 대상지점의 자료는 유량조사사업단 실시한 낙동강유역의 실측된 유량자료를 이용하였다. 강우특성에 의한 낙동강 본류 주요지점을 선정하여 첨두홍수량을 비교 하였으며 유출률 비교를 위해 선정된 지점은 연속적인 수위-유량관계곡선식이 개발되어 안정적인 시계열자료를 산출할 수 있는 지점으로 낙동강권역의 유역특성을 대표할 수 있는 낙동강하류에 위치한 진동 지점과 도시하천의 특성을 나타내는 금호강유역에 위치한 동촌 지점 및 남강댐 하류에 위치하여 댐방류량에 의한 하천유지유량이 발생하는 정암 지점을 선정하여 유출률분석을 실시하였다. 세 지점의 유출률은 해당연도의 강우량에 따라 변화 되는 양상을 보였다. 이는 저 평수기 토양 침투 및 증발에 의한 자연적인 손실과 가용하천유량이 적어짐에 따른 취수량의 유출량에 대한 양적 비율의 증가가 원인으로 예상된다.