• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.200-200
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• 2023

기후변화로 홍수 및 가뭄의 빈도 증가로 인해 수자원 부족 현상이 지속되고 있다. 하천유량은 기저유출과 직접유출으로 구성되어 있으며 갈수기의 유량의 대부분은 기저유출로 이루어져 있다. 기저유출의 감소는 어류의 서식지 감소, 수질 악화 등 부정적인 영향을 하천 환경에 준다. 하천의 유역별로 직접유출과 기저유출을 분리하여 기저유출량을 정량적으로 산정하고 그 변동성을 해석하는 것은 유역관리에 있어 반드시 필요하다. 기저유출 분리 방법 중 BFlow (Baseflow filter program)는 유역 단위 모형인 SWAT과 연계되어 장기유출에 대한 기저유출 특성을 파악하는데 사용되어 왔다. BFlow는 유역의 특성에 따라 총 3개의 filter 중 한 개를 선택하여 하천유량에 대한 filter의 통과량으로 기저유출을 계산하며 총 세 번의 filter값을 각각 pass 1 ~ 3로 표현한다. 기존의 연구에서는 pass 1, pass 2를 이용해서 기저유출을 산정하였으나 pass 2보다 pass 1의 첨두가 하천유출수문곡선의 하강부에 있는 변곡점에 접근하여 기저유출이 분리된다. 또한, BFlow에서 기저유출 분리시 단일 β parameter가 적용되며 수문곡선의 감수부에 민감도가 높은 변수이다. SWAT 모형을 통해 모의된 유출량은 실측자료를 기반으로 검,보정하였고 모의 결과의 기저유출량과 BFlow의 β parameter를 유황별로 적용한 pass 1의 기저유출량 결과를 비교하였다. 기존 SWAT 기저유출량보다 수정된 BFlow를 통해 하천유량에서 기저유량을 분리한 결과가 수문곡선감수부의 변곡점에 기저유출 첨두가 위치되는 것으로 분석되어 유황별로 β parameter를 적용시켜 감수부 특징을 반영할 수 있게 수정하였다고 판단된다. 본 연구의 결과는 하천 및 유역 환경 관련 정책 수립 시 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.155-155
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• 2020

최근 전 세계적으로 기후변화 및 이상기후로 인해 홍수, 가뭄과 같은 수자원과 관련된 재해들의 빈도가 증가하고 있는 추세이다. 가뭄은 발생 시작 및 종료 시기가 명확하지 않고, 그 피해가 광범위한 특징으로 인해 농업분야에 직접적인 피해를 주고 있으며, 농산물 생산성 및 안정적인 농업용수 확보에 큰 영향을 미치고 있다. 과거 가뭄을 해석하기 위해서는 일반적으로 강수량, 가뭄지수 등 단일지표를 활용하여 가뭄을 평가하였으나, 최근 선제적인 가뭄대응을 위해 다양한 인자들을 종합하여 판단하는 취약성 평가 (Vulnerability Assessment) 개념을 도입하였다. 농업가뭄 취약성은 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)에서 기상 및 수문학적 가뭄에 의한 작물 생산 피해 및 가축의 피해를 동반할 수 있는 가능성으로 정의한다. 본 연구에서는 농업용 저수지 중심의 농업용수 기반 취약성 평가 항목을 선정하여 농업가뭄 취약지도를 작성하였다. 민감도, 노출도 및 적응능력 개념에 적합한 대응변수를 활용하여 저수지의 저수율, 용수 부족 및 가뭄 대응능력 뿐만 아니라 사회·환경적, 기상학적 영향을 고려한 평가 항목 선정하였다. 항목별 단위 및 특성을 통합하기 위해 스케일 재조정 (Re-Scaling), Z-Score 등 다양한 방법을 활용하여 표준화를 실시하였으며, AHP (Analytic Hierarchy Process), 엔트로피 분석 등을 통해 항목별 가중치를 산정하였다. 또한 농업가뭄에 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 미치는 항목을 구분하여 대응변수를 적용하였다. 이를 바탕으로 농업가뭄 취약성을 평가하여 항목별 등급을 구분하였으며, 전국 167개 시군을 대상으로 농업가뭄 취약지도를 작성하였다. 본 연구의 결과는 시군별 맞춤형 농업가뭄 대응정책의 기초자료 활용 가능하며, 농업가뭄 취약지역/상습가뭄지역에 대한 정보 제공이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.324-324
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• 2017

기후변화로 인하여 강우특성이 변화하여 기존 치수시설물의 설계능력을 초과하는 홍수사상이 빈발하고 있다. 특히, 도심지내의 하천변 저지대는 대표적인 침수취약지역으로 강우사상이 설계빈도를 상회하는 경우 침수피해를 입을 수 있는 지역이다. 기후변화로 인하여 강우특성이 변화하는 상황에서 기존 빗물펌프장의 치수능력 증대 또는 신규시설의 설치가 필요하지만, 부지확보의 어려움으로 신규사업의 진행이 어려움을 겪고 있는 상황이다. 이와 같은 문제점에 대비하여 기존 빗물펌프장 설계단계에서 고려하지 않고 있는 요소의 추가적인 검토가 필요하다. 빗물펌프장의 유수지 용량 설계단계에서는 유입되는 우수의 수문곡선과 펌프의 최대토출량을 비교하여 잔류하게되는 우량수문곡선을 적분하여 설계용량을 산정한다. 그러나, 빗물펌프장의 실제 운영단계에서는 유수지 내의 수위와 하천의 수위를 고려하여 단계적으로 펌프를 가동하기 때문에 설계단계의 가정과 차이가 발생하게 된다. 또한, 빗물펌프장은 넓은 부지에 유입구와 흡수정을 설치함에 있어서 배치에 따른 유수지내의 흐름특성을 고려하지 않고 있다. 흡수정 설계단계에서는 흡수정으로 유입되는 흐름 특성이 토출성능에도 영향을 미칠 수 있으므로 이에 대한 분석이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 빗물펌프장의 유수지 및 흡수정 형상과 펌프운영 기준을 반영하여 2차원 수치해석을 수행하고 유수지내의 흐름특성을 재현하였다. 수치모의결과, 유수지 형상에 따라서 흐름특성이 상이하고 흡수정 인근의 흐름특성이 유수지와 흡수정 배치에 영향을 받음을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.465-480
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• 2009

본 연구에서는 다중회귀분석을 이용하여 산악효과를 야기하는 지형인자와 강수와의 관계를 파악하였다. 섬 전체가 산악지형인 제주도의 연평균강수량과 지수홍수법으로 산출한 확률강우량을 강수자료로 사용하여 산악효과를 야기하는 지형인자로 선정한 고도, 위 경도와 회귀모형을 구성하였다. 회귀분석 결과 연평균강수량과 고도와의 선형관계가 확률강우량에서도 동일하게 나타났으며, 고도이외에 위도, 경도를 각각 추가인자로 고려할 경우 강우량과 더욱 강한 상관성을 보였다. 또한, 고도와 위도, 경도를 모두 고려한 회귀모형을 이용한 지형공간분석 결과 제주도의 실제 강수특성과 마찬가지로 남동부로 편중된 강수형태를 보여 모형의 적합성을 증명하였다. 그러나 지속시간 및 재현기간과 무관하게 높은 고도에서 회귀식의 유효성이 감소하므로, 높은 고도에서의 추가적인 산악효과인자의 강수량에 대한 영향이 존재될 것으로 판단되므로 추후 연구가 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.263-274
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• 2012

최근 다양한 기후변동성으로 인해 전 세계적으로 극한호우사상이 동시다발적으로 일어나고 있다. 우리나라의 극한호우사상은 주로 여름철 태풍으로 인한 호우와 국지성 집중호우에 의해서 발생한다. 극한호우사상에 대한 적절한 확률강우량을 추정하기 위해서, 본 연구에서는 연최대치일강우를 태풍으로 인한 강우와 집중호우로 인한 강우로 구분하여 확률적 거동을 고려하였다. 일반적인 강우빈도해석법은 연최대치강우가 단일 모집단을 이룬다고 가정하여 단일 분포함수를 적용하여 확률강우량을 추정하는 반면, 본 연구에서는 연최대치강우를 구성하는 두 가지 호우의 통계적 특성을 수문빈도해석에서 고려하기 위해, 혼합 분포함수를 적용하였다. 비교적 긴 관측강우자료를 보유한 15개 지점을 선정하여, 일강우량에 대한 확률강우량을 산정하고 비교분석을 실시하였다. 혼합 검벨분포모형에 의한 확률강우량은 단일 검벨분포함수를 적용한 확률강우량과 비교하여 지역에 따라 증감이 나타났으며, 이러한 결과는 홍수방어시스템의 계획 및 설계에서 유용한 정보를 제공할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.630-630
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• 2015

기존의 내배수시설에 대한 모의 및 시스템 운영과 관련하여 기존의 연구들은 강우의 설계빈도 및 제한적 호우 시나리오에 국한된 침수의 모의 및 대응에 기반을 하고 있다. 이러한 연구들의 경우 해석에 따른 모의결과에 기반하고 있기 때문에 도시지역에 실시간으로 발생하는 수문현상을 적절하게 반영하지 못하고 있으며, 이에 따른 내배수시설의 효율적 운영 및 침수발생 지점의 예측에 대한 불확실성이 크다고 볼 수 있다. 본 연구에서는 도시하천에서의 외수위 변화 예측에 따른 단기간 내 펌프 조기가동의 효과를 검토에 따른 향후 내수침수 위험성을 감소시키고자 한다. 인공신경망을 이용하여 보다 정확한 단기간 내 외수위 변동성에 대한 분석을 실시하였으며, 상하류 관측수위 기반 펌프 조기가동에 대한 운영 알고리즘을 개선하고자 한다. 이를 위해 최근 몇 년간의 하천의 홍수사상들 중 교차상관계수($R^2$) 값이 비교적 높은 다수의 수문 관측 사상들을 수집 및 적용이 필요하다고 판단되었으며 도림천 유역 내에 위치한 펌프장들에 대한 외수위 관측자료들을 수집하여 연구에 적용하였다. 인공신경망 구성을 위해 입력값으로는 상류지점의 관측 수위지점 자료를 지정하여 입력을 실시하였으며, 출력값으로는 하류단 수위지점 자료를 지정하여 수위 예측을 실시하였다. 다만 수위예측의 경우에 있어 수위를 가장 잘 대변할 수 있는 수위관측소를 선정하는 것이 매우 중요하다고 판단되었으며, 해당 연구에서는 주요 빗물펌프장들의 외수위 자료를 대표 적용하였다. 선정된 지점과 하류의 수위예측지점을 연계하여 운영할 경우 효율적인 수위 예측이 가능하기 때문이다. 결과적으로 수위관측소 지점이 빗물펌프장임을 감안하여 상류단 빗물펌프장의 유역특성이 반영된 유출특성 및 토출특성으로 인하여 하류의 수위 변동에 영향을 미치며 이는 펌프장의 방류수문 개폐시기 및 조기가동의 시점을 선정하는데 있어 밀접한 연관이 있다고 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제7권3호
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• pp.75-85
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• 2005

산업단지 조성은 포장율의 증가를 의미하며, 다량의 비점오염물질이 강우시 유출되게 된다. 이러한 비점오염물질의 처리 및 저감을 위해서는 저류지 건설 등이 대안이 될 수 있기에 최근 환경부는 홍수조절용 우수저류조를 비점오염물질 처리용 저류조로의 전환을 꾀하고 있다. 2005년도에 비점오염원 관리 방안이 법제화됨으로써, 향후 신규개발 지역에서는 비점오염물질 관리를 위한 최적관리방안이 필수화 될 것이다. 본 연구지역의 토지이용은 산업단지 조성지역으로 제 1차 제조업 및 금속산업, 섬유 및 화학제품 제조업 등의 업종이 주를 이루고 있다. 산업단지 조성은 인근 수계에 심각한 비점오염물질 부하량을 증가시킨다. 따라서 본 연구는 산업단지에서의 비점오염물질 처리 및 저감을 위하여 저류지 또는 습지 조성을 위하여 추진되었으며, 비점오염물질 관리를 위한 적정 저류지 용량 산정은 강우량 해석, 유출량 해석 및 비점오염물질 유출해석 등을 통하여 적정 용량을 산정할 수 있다. 연구지역의 일 평년, 최근 10년간, 최근 2년간 및 5년간의 강우량 자료를 통계 분석한 결과 초기 강우현상을 고려하지 않을 경우 발생빈도 80% 이상의 강우에 대한 적정 강우량은 10mm로 나타났다. 초기강우 현상을 고려하여 산정한 누적강우량 기준은 4-5mm 사이로 산정되었으며, 연구지역에서의 적정 저류지 용량은 안전율을 고려하여 $12,000m^3$으로 결정되었다. 연구지역에서 연간 유출되는 비점오염물질의 양은 TSS가 435ton/yr, COD가 238ton/yr, TKN이 8,518kg/yr 그리고 TP가 1,816kg/yr로 나타났다. 저류지에서의 비점오염물질 저감량은 TSS가 78.3ton/yr, BOD가 20.4ton/yr, COD가 128.6ton/yr, TKN이 4.6ton/yr 그리고 TP가 980kg/yr의 저감량을 보였다. 저류지의 연간 퇴적물량은 78.3ton/yr로 나타났으며, 연간 퇴적율은 $6.53kg/m^2-hr$로 산정되었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제6권3호
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• pp.69-76
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• 2006

본 연구에서는 침수위험이 큰 도시하천내에 건설된 도로의 침수로 인한 피해를 미연에 방지하고 적절한 교통통제계획, EAP 등을 수립하기 위한 수문, 수리학적 분석과정을 제시하였다. 연구대상지역으로 우리나라의 대표적 도시하천인 중랑천 유역의 좌우안에 위치한 동부간선도로를 선정하고 비상대처계획 수립을 위한 기초자료를 작성하였다. HEC-HMS에 의하여 유출 해석을 실시하였으며, UNET을 이용하여 주요 지점 및 구간별 침수특성을 분석하였다. 이문철교부근(하구에서 약 9.5 km)과 월릉교부근(하구에서 약 11.5 km)에서 침수위험이 가장 높아 이문철교부근은 10년 빈도시에, 월릉교부근의 좌안도로는 20년 빈도시에 각각 침수가 되는 것으로 나타났다. 누가강우량과 지속시간을 고려한 침수특성 분석결과 강우 지속시간 7시간 이하에서 누가강우량이 250 mm이상일 경우에는 월계1교지점의 위험홍수위(EL.17.84 m)를 초과하는 것으로 분석되었다. 한강의 배수위를 고려하지 않은 경우에는 C2(월계1교-중랑교, 좌안), C1(월계1교-중랑교, 우안), D(중랑교-군자교)구간순으로 침수위험이 높은 것으로 나타났으나 배수위를 고려한 경우에는 D2(중랑교-군자교, 좌안), E(군자교-용비교)구간의 침수위험이 오히려 높은 것으로 분석되었다.