• 한국지리정보학회지
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• 제11권3호
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• pp.52-67
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• 2008

최근 기상이변으로 인한 이상홍수의 빈번한 발생으로 인해 신속하고 정량적인 강우예측의 필요성이 대두되고 있으며 강우의 거동을 실시간으로 관측하여 예측이 가능한 강우레이더의 활용성이 높아지고 있다. 이와 더불어 1km 해상도의 격자형으로 제공되는 강우레이더를 효과적으로 활용하기 위해 격자단위의 분석이 가능한 분포형 수문모형의 활용이 증가하고 있다. 분포형 수문모형을 활용하기 위해서는 대상 유역에 대한 격자형 공간자료가 요구되며 유출모의의 신뢰도를 높이기 위해서는 현시성 있고 정밀한 자료의 활용이 필요하다. 본 논문에서는 유역면적의 약 2/3가 미계측 지역인 임진강 유역을 대상으로 물리적 기반의 $Vflo^{TM}$ 모형과 가 분포형(Quasi-distributed) 수문모형인 ModClark 모형을 이용하여 홍수유출 모의를 실시하고 결과를 비교하였다. 연구의 공간적 범위를 미계측 지역을 포함한 임진강 전 유역과 비교적 정확하고 현시성 있는 자료의 확보가 가능한 임진강 남한 유역으로 구분하였으며 각 유역에 대해 모의한 모형별 첨두유량과 지체시간을 비교하여 지형매개변수 및 토양매개변수의 불확실성이 유출모의에 미치는 영향을 분석하고 미계측 지역의 유출모의를 위한 효과적인 방안을 제시하였다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권11호
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• pp.925-936
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• 2015

본 연구의 목적은 이중편파 레이더 강우자료와 격자기반 분포형 강우-유출 모형인 KIMSTORM(KIneMatic wave STOrm Runoff Model)을 이용하여 유출해석을 수행하고, 침수실적자료와의 비교를 통해 레이더 강우자료의 효용성을 검토하는데 있다. 남강댐유역($2,293km^2$)을 대상으로, 2012년 4개의 강우 이벤트(집중호우, 카눈, 볼라벤, 산바)에 대하여 비슬산 레이더 강우자료를 사용하였다. 분포형 모형은 28개 지점 강우와 레이더 강우를 이용하여 보정되었으며, $R^2$(coefficient of determination), ME(model efficiency), VCI(volume conservation index)를 이용하여 적용성을 평가하였다. 모형의 보정결과, $R^2$, ME, VCI의 평균이 지점강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 1.09, 레이더 강우를 이용한 경우 각각 0.85, 0.78, 0.96의 결과를 보였다. 태풍 산바에 의한 하천범람 침수실적자료의 두 침수지역(신연지구와 문대/신기지구)과 레이더와 지상강우에 의한 유출분석 결과를 비교하였다. 신연지구와 문대/신기지구 두 침수지역에서 레이더강우가 지상강우보다 더 많은 지역강우를 발생시켜 지표유출량을 더 크게 모의하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 수위관측소가 존재하는 문대/신기지구의 경우, 지점강우보다 레이더 강우가 침수지역내 수위관측소의 실제 첨두유량에 가깝게 모의하였으며, 하천수위도 0.72m 높게 모의하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.3-12
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• 1998

호우의 강우강도는 홍수 수문곡선의 첨두유량이나 도달시간에 영향을 미치는 주요 인자이므로 그 영향을 강우-유출 모형의 매개변수나 모형의 지배방정식에 반영하는 것이 합리적이다. 본 논문에서는강우강도의 변호를 탱크모형 최상단 탱크의 유출공 승수 변화에 반영하는 방안을 연구하였다. 탱크의 구조는 표준4단 탱크에서 최상단 유출공의 승수를 같도록 하고 1,2단 탱크의 유출에 지체시간을 부여한 수정형태이다. 내린천 유역의 여러 홍수에 대하여 최상단 탱크의 유출공 승수와 강우강도의 관계를 분석한 결과 강우강도가 증가할 때 승수 a1도 증가하는 경향이 있으나 그 정도는 다소 약하였다.이 경향을 a1=kI$(I:강우강도,k,m:계수)의 근사식으로 작성하여 모형 검증에 사용하였다. 이때 평균강우강도 I(t)는 시각 t에서 몇 시간 전까지의 이동평균을 사용하고, 계산된 a1이 그 전 값보다 크면 a1의 a1을 갱신하여 처음부터 시각 t까지의 강우량으로 다시 유출을 모의하였다. 검증 결과 강우강도를 반영한 유출공 승수 a1의 적용이 고정된 값의 사용에 비하여 홍수모의 오차를 크게 축소할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권3호
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• pp.285-295
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• 2014

멀티모달 최적화 알고리듬의 일종인 ISPSO와 불확실도 분석기법인 GLUE를 결합한 ISPSO-GLUE 기법을 TOPMODEL의 불확실도 분석에 적용하였으며, 그 결과를 GLUE 기법과 비교하였다. 두 기법 모두 같은 횟수만큼 모형을 실행하였을 때 ISPSO-GLUE 기법의 누적성능이 더 좋아지는 시점을 발견할 수 있었으며, 그 이후로도 ISPSO-GLUE 기법은 GLUE 기법과는 달리 점진적인 성능의 향상을 보여 주었다. 두 기법이 비슷한 모양과 양상의 95% 불확실도 구간을 생성하였다. 하지만 ISPSO-GLUE 기법이 약5.4배 더 많은 관측치를 포함하는 것으로 나타났으며 GLUE 기법에 비해 훨씬 적은횟수의 모형실행으로도 좋은 성능의 불확실도 구간을 얻을 수 있는 것으로 나타났다. ISPSO-GLUE 기법과 비교했을 때GLUE 기법이 최대 첨두유량의 감쇠곡선 부분에서 불확실도를 과대평가하였다. 이 시간대에 대해서는 GLUE의 경우 불확실도 를 줄이기 위해 더 많은 행동모형들을 찾을 필요가 있다. ISPSO-GLUE 기법이 정량적인 성능평가에서 훨씬 많은 관측치를 포함할 수 있었다는 것은 이 기법의 가능성을 잘 보여 주었다고 할 수 있으며, 특히 계산적으로 값비싼 수문모형에서는 보다 큰 성능의 차이를 보일 것으로 기대된다.

• 대한공간정보학회지
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• 제16권1호
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• pp.23-32
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• 2008

최근 기상이변에 따른 국지성 돌발 홍수의 빈번한 발생으로 인해 레이더 등을 이용한 초단기 강수예보의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 시공간 분포를 적절하게 표현할 수 있는 레이더 강우시계열자료와 GIS기반의 분포형모형을 연계하여 국내 댐유역에 적용해 봄으로써, 분포형모형의 홍수유출시 현업에서의 적용가능성을 검증하였다. 본 연구에서 사용한 물리적기반의 분포형모형으로는 $Vflo^{TM}$모형을 이용하였으며, 금강권역의 용담댐유역($930km^2$)을 시험유역으로 적용하였다. 입력강우로는 2005년 8월 국지성호우사상, 2007년 태풍 "에위니아"와 "빌리스"를 대상으로하여, 진도레이더로 부터 레이더강우 전처리프로그램인 K-RainVieux를 이용하여 모형의 격자해상도에 맞는 분포형 강우를 생성하여 지역편차보정한 결과 누적강수총량은 2%내외, 편이(bias)값은 $0.886{\sim}0.908$로서 양호한 결과를 보여주었다. GIS수문매개변수를 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본GIS자료들로 부터 추출, 물리적기반의 분포형모형($Vflo^{TM}$)의 매개변수로 사용하였으며, 3가지 강우사상에 대한 다첨두수문곡선 모의결과 총유출량 및 첨두유량 오차가 20%미만으로 나타나 실무에서의 사용시 홍수량 예측에 충분한 적용성이 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 성과는 향후 돌발홍수에 대응한 실시간 단기 강우유출예측시스템을 구축하기위한 기반이 될 것으로 기대된다.

• 한국환경농학회지
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• 제20권3호
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• pp.192-200
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• 2001

우리 나라의 농업지대 소유역에서 질소와 인의 부하에 대한 농업비점오염 모형 AGNPS의 적용 가능성을 검토하고자 경북 영천군 임고천 유역에서 조사된 실제 강우사상에 대하여 강우사상별로 실측치와 모형의 예측치를 비교하였다. CN 식에 대한 보정을 거친 모형을 적용한 결과, 첨두유량은 강우에 따라 다소 차이는 있었으나 예측치는 모형효율 0.97로 실측치와 거의 일치하였다. 이는 유역의 특성을 고려하여 CN 식을 수정하였고 유역의 동질성을 위해 격자망을 비교적 세분화하였기 때문으로 판단된다. 총 질소와 총인 농도의 경우의 실측치와 예측치를 비교하면 모형효율은 각각 0.93과 0.74였으며, 총인의 경우 총질소에 비해 결정계수가 비교적 낮은 것은 토지 이용에 따른 시비 및 생활 및 축산 오수 유입 등의 차이에 상대적으로 민감하게 영향을 받았기 때문으로 판단된다. 농업비점오염 부하를 예측하는 모형인 AGNPS는 적용 대상 유역의 특성을 잘 고려하여 매개변수들을 적절히 보정하고 정확한 입력자료를 확보하면 우리 나라 소규모 농업 유역에서도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.177-191
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• 1997

본 논문은 도시유역에서의 강우-유출을 해석하기 위한 설계조건으로서 강우 공간분포와 소유역의 분할이 결과치에 미치는 영향을 9개 도시유역에 대하여 SWMM으로 평가한 것이다. 도시유역을 상류 2개 권역으로 구분하는 각각 Huff의 4개 분포형을 조합하여 적용한 결과는 기존의 Huff2 분포로 균일하게 적용한 경우보다 첨두유량에서 -54.68~18.77% 의 편차를 보여주었다. 따라서 설계홍수량산정에서는 공간분포의 고려는 홍수위험도의 경감에 기여할 것으로 판단된다. 또한 소유역의 분할에 따른 유출특성의 영향은 유역의 경사, 불투수면적비 등에 따라 다르게 나타나나 전반적으로 분할 수가 많을수록 실측치에 접근함을 보여주었다. 그러나, 왜곡도와 면적비를 고려한 소유역 폭의 산정방법을 적용함으로써 유역분할 수가 적어도 정확도의 개선에 상당한 기여를 기대할 수 있었다. 유역면적이 약 10$\textrm{km}^2$이내인 도시유역에서는 소유역 분할 수가 3개 이상이면 약 25% 이내에서 실측치에 근사할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.423-429
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• 2014

도로는 높은 포장율과 자동차 운행으로 인하여 건기시 다양한 오염물질이 축적되며, 강우시 유출되어 수계에 환경수리학적 영향을 끼친다. 특히 도로노면은 아스팔트 또는 콘크리트로 포장되면서 거친 정도에 의한 오염물질의 축적과 유출정도가 다르다. 따라서 본 연구는 포장 재료에 따른 강우시 비점오염물질 유출특성을 분석하기 위하여 2012년도에 신규 개통한 구간에서 모니터링이 수행되었다. 강우 초기에 비점오염물질이 집중적으로 유출되는 초기강우현상은 포장재료와 관계없이 발생되는 것으로 나타났다. 그러나 노면과 자동차 타이어와의 마찰력이 큰 콘크리트 포장에서는 모든 수질오염항목에서 첨두농도가 높게 나타났다. 이러한 영향으로 인하여 TSS, 유기물과 영양염류의 유량가중평균농도(EMC, Event Mean Concentration)도 콘크리트 포장에서 높게 나타났다. 본 연구결과는 도로 포장방법이 수문학적 유출특성, 도로의 물리적 디자인 및 자동차의 운행대수 등과 함께 오염물질 유출에 크게 영향을 끼치는 중요한 인자라는 것을 보여준다.

• 한국농공학회지
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• 제37권3_4호
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• pp.34-47
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• 1995

It is experienced fact as a regular annual event that the structure to he designed on unreasonable flood for the agricultural structures including reservoirs have been brought not only loss of lives, but also enormous property damage. For the solution of this problem at issue, this study was conducted to develop an optimal runoff hydrograph model by comparison of the peak flows and time to peak between observed and simulated flows derived by linear time-invariant and linear time-variant models under the condition of having a short duration of heavy rainfall with uniform rainfall intensity at nine small watersheds which are within the range of 55.9 to 140.7 square kilometers in area in Han, Geum, Nagdong and Yeongsan Rivers. The results obtained through this study can be summarized as follows. 1. Storage constants and Gamma function arguments were calculated within the range of 1.2 to 6.42 and of 1.28 to 8.05 respectively by the moment method as the parameters for the analysis of runoff hydrograph based on linear time-invariant model. 2. Parameters for both linear time-invariant and linear time-variant models were calibrated with nine gaged watershed data, using a trial and error method. The resulting parameters including Gamma function argument, N and storage constant, K for linear time-invariant model were related statistically to watershed characteristic variables such as area, slope, length of main stream and the centroid length of the basin. 3. Average relative errors of the simulated peak discharge of calibrated runoff hydrographs by using linear time-variant and linear time-invariant models were shown to be 0.75 and 5.42 percent respectively to the peak of observed runoff hydrographs. Correlation coefficients for the statistical analysis in the same condition were shown to be 0.999 and 0.978 with a high significance respectively. Therefore, it can be concluded that the accuracy of a linear time-variant model is approaching more closely to the observed runoff hydrograph than that of a linear time-invariant model in the applied watersheds. 4. Average relative errors of the time to peak of calibrated runoff hydrographs by using linear time-variant and linear time-invariant models were shown to be 16.44 and 19.89 percent respectively to the time to peak of observed runoff hydrographs. Correlation coefficients in the same condition were also shown to be 0.999 and 0.886 with a high significance respectively. 5. It can be seen that the shape of simulated hydrograph based on a linear time- variant model is getting closer to the observed runoff hydrograph than that of a linear time-invariant model in the applied watersheds. 6. Two different models were verified with different rainfall-runoff events from data for the calibration by relative error and correlation analysis. Consequently, it can be generally concluded that verification results for the peak discharge and time to peak of simulated runoff hydrographs were in good agreement with those of calibrated runoff hydrographs.