• 한국수자원학회논문집
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• 제44권11호
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• pp.875-887
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• 2011

본 연구에서는 우리나라에 적합한 한계유출량 산정기법을 제안하고 이를 평가하고자 한다. 대상유역은 한강유역이며, 유역의 하도구간을 산지소하천 자연하도, 인공하도 그리고 본류하도의 3구간으로 구분하였다. 산지소하천의 경우 산지계곡의 야영객 및 등산객들의 피해를 방지하기 위해 0.5 m 수위상승을 기준으로 한계유출량을 산정하였다. 산지소하천 자연하도의 한계유출량은 유역 및 하도 매개변수 간의 지역적 회귀분석을 통해 소유역별 한계유출량을 계산하였다. 산지소하천 인공하도의 경우에는 유역 및 하도특성인자들의 지점정보를이용하여 지점별 한계유출량을 산정하였다. 반면 하천 본류구간에서는 고수부지를 이용하는 이용객들의 인명피해를 방지하고자 하천본류구간의 경계홍수량을 기준으로 지점별 한계유출량을 산정하였다. 산정된 한계유출량의 검증을 위해 3개의 돌발홍수사례를 수집하였으며, SCS 유효우량 방법을이용하였다. 지속시간 1, 3, 6시간에 해당하는 유효우량이 한계유출량보다 상회하는 값을 지닌 것으로 나타나 본연구에서 제시한 한계유출량 산정방법이 적절한 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.553-561
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• 2002

본 연구의 목적은 돌발홍수예경보 시스템의 개념을 국내에 도입하고 미소유역 규모의 한계유출량을 산정할 수 있는 시스템을 개발하는데 있다. 입력자료 설정에서 돌발홍수예보 입력파일 생성 등 총 9단계로 구성된 한계유출량 산정 GUI 시스템은 약 5 $\textrm{km}^2$ 규모로 소유역을 구분하며, 구분된 각 미소유역별 수문특성인자, 제방월류유량, 단위도 첨두유량 및 한계유출량을 산정한다. 개발된 시스템을 평창강 유역에 적용한 결과, 지속시간 1시간의 토양이 포화된 상태에서 소하천이 범람하는데 요구되는 유효강우량을 나타내는 한계유출량은 18.72~81.96 mm의 범위를 갖으며, 평균값은 46.39 mm인 것으로 나타났다. 평창강 유역의 미소유역별 산정된 한계유출량을 국외의 타 연구 사례와 비교한 결과 평창강 유역에서 산정된 결과는 적절한 것으로 판단된다. 본 연구에서 구축된 ArcView/Avenue 기반의 한계유출량 산정 GUI 시스템은 국내 타 유역에도 적용 가능할 것으로 판단되어 향후 국내 돌발 홍수예경보 시스템의 일부로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.153-157
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• 2004

본 인구는 돌발홍수 예경보시스템의 수문학적 주요 구성요소인 한계유출량을 한강유역에 내해 산정하는 것이 주목적이다. 이를 위해 Landsat TM 영상자료로 추출된 DEM 자료로부터 미소 소유역($0.01\~56.7km^2$) 및 하천도를 추출하고, 자연하도 및 소유역 매개변수의 지역적 회귀분석을 통해 Manning의 제방월류 유량($Q_{bf}$) 및 GIUH의 단위도 첨두유량($q_{pR}$)을 계산하였다. 이러한 결과를 활용하여 한강유역 headwater 유역에 대한 1시간 단위의 한계유출량을 계산한 결과, 그 값이 $0.01\~1.29inch(0.25\~32.77mm)$의 범위를 보였으며, 상류쪽 유역이고 유역면적이 작은 소유역일수록 한계유출량이 작게 산정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.319-319
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• 2012

최근 GIS의 발달로 지리정보를 정확하게 분석한 후 각종 수리 해석에 활발히 적용되고 있다. 수문지형학(Hydrogeomorphology)은 Rodriguez-Iturbe(1971)가 유역의 지형학적 인자를 기초로 하여 순간단위도를 유도하는 방법을 제시하는 것을 시작으로 Rodriguez-Iturbe와 Gonzalez-Sanabria(1982)가 지형학적 순간단위유량도(GIUH, Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph) 매개변수와 유효우량만으로 함수를 표시하는 지형기후학적 순간단위유량도(GcIUH, Geomorphoclimatic Instantaneous Unit Hydrograph)를 유도하여 오늘날까지 발전해 오고 있다. GIS를 활용한 돌발홍수 및 지형학적 지형 기후학적 순간단위도 유도 및 한계유출량에 관한 연구에서 Sweeney(1992)는 돌발홍수능의 표준적인 산정 알고리즘을 제시하였고, Carpenter 등(1999)은 GIS와 연계하여 돌발홍수능을 산정하는데 중요한 한계유출량 산정방법에 관해 연구하였으며, 국내에서는 김운태 등(2002)은 GIS를 이용한 미소유역 규모의 한계유출량 산정 시스템을 개발한 바 있으며, 황보종구(2007)는 국내 유역에 적합한 GcIUH 산정방안에 관한 연구를 수행한 바 있다. 본 연구에서는 한국건설기술연구원에서 1995년부터 운영해 온 설마천 유역에 대하여 GIS 기법을 활용하여 강우-유출 해석시 GcIUH의 매개변수를 산정하여 유역에 적합한 돌발홍수 기준우량을 산정하는 것을 목적으로 하였다. GIS 기법의 적용결과를 통해 산정된 설마천 유역의 지형학적 특성은 <표 1>과 다음과 같다. 한편, 돌발홍수의 개념에서 한계유출량( )은 소하천의 제방을 월류하기 시작하여 홍수를 일으키기 시작할 때의 유효우량으로 정의되며, 유역전반에 걸쳐 균등하게 내리는 단위유효우량으로 인해 발생하는 직접유출 수문곡선이므로 제방이 가득 찬 상태의 유량 즉, 제방이 월류하기 시작할 때의 유량은 등류상태의 흐름을 해석하는 Manning의 공식으로부터 산정할 수 있으며(Chow et al., 1988), 설마천 유역의 경우 50년 빈도 홍수량에 해당하는 수위와 한계유량을 산정하였다. 향후 2011년 홍수 분석을 통해 한계유량 및 기준우량의 적합성을 평가하고 이를 바탕으로 설마천 유역의 돌발홍수예측을 위한 기준우량의 산정 등을 통해 산지 특성을 고려한 돌발홍수예측시스템 프로토타입을 개발하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.403-403
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• 2012

최근 단시간 동안에 특정지역에 집중되는 국지적 호우에 의한 돌발홍수가 빈번히 발생하고 있으며, 이에 따른 위험과 손실이 증가하고 있는 추세이다. 현재 국내에서는 이러한 피해를 최소화하고자 돌발홍수 예측모형을 개발하고 예 경보 시스템을 구축하여 다양한 비구조적 대책을 마련하고 있다. 그러나 활용되는 예측모형의 경우 개념적 유출량인 한계유출량으로부터 돌발홍수능(Flash Flood Guidance, FFG)을 결정하여 예측 강우와 상대적인 대소 비교를 통해 돌발홍수의 발생가능성 유무를 판단하게 되는데, 문제는 산정되는 한계유출량은 개념적이기 때문에 검증이 어렵고 산정방법도 다양하여 불확실성이 높다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 돌발홍수 예측 방법이 아닌, 수문모형 Nesting 기법을 이용한 돌발 홍수 예측 방법을 개발하였다. 저해상도의 대유역 기반의 유출량이 큰 영역의 경계값이 되고, 대유역을 이루고 있는 소유역을 고해상도의 작은 영역이라 할 때, 경계값인 대유역의 기반의 유출량을 참고 유출량으로 하여 소유역의 유출을 물리적 혹은 개념적으로 보다 타당하게 모의하는 방법이 수문모형 Nesting 기법이다. 이러한 기법에 필요한 강우-유출 모형으로는 대유역의 경우, SURR 모형(Sejong University Rainfall-Runoff model)을 선택하였으며, 대유역을 이루는 소유역의 유출모의는 물리적 기반의 분포형 모형인 CASC2D 모형을 이용하였다. 또한 실시간 활용을 위해서는 CASC2D 모형의 매개변수를 자동으로 추정하는 기술이 요구되며, 본 연구에서는 매개변수 전역 최적화 방법인 SCE-UA(The Shuffled Complex Evolution, University of Arizona) 기법을 활용하였다. 본 연구에서 사용한 수문모형의 적용성을 평가한 결과 대상유역에 대한 적용성이 높은 것으로 나타났으며, 연계된 두 모형의 유출거동이 유사하게 나타난 것으로 확인되었다. 본 연구에서는 Nesting 기법을 이용하여 0.5m 하천 수위의 상승 여부에 따라 돌발홍수의 발생 가능성을 예측하는 기법을 제안하였으며, 돌발홍수 사례와 일반호우사상으로부터 이 방법의 적용성을 평가하였다. 실제 돌발홍수가 발생한 유역을 선정하고 연계된 두 모형을 대상 유역에 적용한 결과 Nesting 기반의 돌발홍수 예측방법은 기존의 한계유출량 산정 방법에서 반영하지 못한 사상을 적절히 반영한 것으로 나타났다. 본 연구에서 개발한 Nesting 기법을 이용한 돌발홍수 예측모형은 일반적인 강우량 비교의 돌발홍수 예측방법에서 벗어나 새로운 돌발홍수 예측방법을 제안한 측면에서 큰 의미가 있다고 사료되며, 이러한 연구 결과는 실시간 돌발홍수 예측 시스템의 기본 모형으로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제14권4호
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• pp.571-580
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• 2012

본 연구에서는 산지하천 유역인 설마천 유역에 대하여 GIS기법을 이용한 지형기후학적 순간단위도(GcIUH)를 유도하고, 돌발홍수 예측을 위한 기준우량을 산정하는 것을 목적으로 하고 있다. GIS기법을 적용하여 GcIUH를 유도하였으며, 유효우량을 산정하기 위한 NRCS-CN값을 산정하였다. 산정된 GcIUH를 이용하여 2011년 주요 호우사상에 대하여 분석하였다. 그 결과 전적비교의 경우 한계유출량을 초과하지 않는 것으로 분석되었으며, 사방교의 경우 모의된 첨두유출량이 약 $149.4m^3/s$로 한계유출량을 초과하는 것으로 분석되었다. 기준우량을 산정하기 위하여 50년 빈도의 설계홍수량에 해당하는 수심을 한계수심으로 설정하고, 지속기간을 고려하여 돌발홍수 기준우량을 산정하였다. 향후에는 다양한 홍수사상에 대하여 분석하고 이를 통해 한계유출량 및 기준우량의 적합성을 평가하고자 하며, 이를 바탕으로 산지하천 유역의 특성을 고려한 돌발홍수예측시스템 프로토타입을 개발하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.151-160
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• 2006

본 연구에서는 돌발홍수 예경보시스템의 수문학적 구성요소인 한계유출량을 Manning의 제방월류 유량, 지형기후 학적 순간판위도 기법을 활용하여 한강유역을 대상으로 산정하였다. 한강유역의 3" DEM자료를 이용하여 미세소유 역 구분($1.02\~56.41km^2$), 하도 및 하도경사를 GIS로부터 추출함으로써 한계유출량 산정을 위한 유역 매개변수를 구축하였다. 또한 유역 및 하도간의 지역적 회귀분석을 위해 실측 소하천 하도단면자료를 수집하여 통계학적으로 최적의 회귀식을 추정하고, 이를 통해 한계유출량 계산의 하도 입력자료를 생성하였다. 이러한 유역 및 하도 매개변수를 통해 한강 headwater 유역에서 산정된 한계유출량은 $2mm/h\~14mm/6hr$의 범위를 보이며, 지속시간 1시간인 경우 $97\%$가 8m보다 작은 값이고 6시간인 경우 $98\%$가 14mm보다 작은 값으로 산정되었다. 계산된 한계유출량과 유역 및 하도 매개변수사이의 민감도는 유역면적과 같은 유역의 지형인자보다는 하도경사, 하폭, 마찰경사와 같은 하도 지형인자에 비교적 큰 변동성을 보이는 것으로 나타났다. 이러한 한강유역 한계유출량을 국외의 타 연구사례와 비교 한 결과 그 계산결과가 적절한 것으로 판단된다.

• Spatial Information Research
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• 제14권1호
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• pp.15-27
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• 2006

본 연구는 지형학적 단위도(geomorphoclimatic unit hydrograph, GIUH)로 미계측 소유역의 한계유출량을 산정에 관한 연구이다. GIUH는 수문특성예측에 많이 이용된다. 연구대상지역인 경북 감포지역에 대한 $5km^2$의 소유역으로 수문특성인자, 제방월류유량 및 합성단위도(Clark Nakayasu, S.C.S)에 의한 유출량도 함께 분석하였다. 그리고 지리정보시스템으로 지형인자를 추출하고 지형학적순간단위도에서 산정된 첨두유량을 감포지점의 실측자료와 비교함으로써 지형학적순간단위도의 타당성을 검증하였고, 이와 NRCS(Natural Resources Conservation Service)방법을 이용하여 돌발홍수 기준우량을 제시하기위한 한계유출량을 산정하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.324-324
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• 2020

기후변화에 따른 기상 요소별 추세 변화는 유역유출량의 변동성을 증가시켜 안정적인 수자원 확보 및 홍수 대비에 어려움을 줄 수 있다. 따라서 기후변화에 따른 유역 유출량 변화를 평가하기 위한 많은 연구가 이루어져 왔다. 기존에는 기후변화 자료의 공간적 해상도의 한계로 인해 중대유역을 중심으로 연구가 다수 이루어져 왔으나, 최근 들어, 기후변화 자료의 공간적 상세화 기법이 발달함에 따라 소유역별 유역 유출량 평가에 관한 연구가 증가하고 있다. 특히, 소유역의 경우 유역 특성에 따라 기후변화에 따른 유출량 변화 민감도가 높을 수 있으며, 유출 성분별 변화가 상이할 수 있다. 하지만 기존의 연구에서는 소유역을 대상으로 기후변화에 따른 유출 성분별, 예를 들어 직접유출량과 기저유출량을 구분하여 변화를 평가하는 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 따른 소유역의 유출 성분별 특성을 분석하기 위하여, RCP 4.5, 8.5 시나리오별 기후모델 10개에 대하여 모의한 유출량을 직접유출량과 기저유출량으로 구분하고 결과를 비교 분석하였다. 본 연구의 대상지역은 유역면적이 112.9 ㎢이며, 토지이용이 단순하고, 농경지의 비율(약 50%)이 높은 농업 소유역을 대상으로 하였다. 유출량을 모의하기 위한 모형으로는 농업 소유역 유출량 모의 연구에 다수 사용된 바 있는 SWAT 모형을 이용하였으며, 직접유출량과 기저유출량의 분리는 Recursive Digital Filter 방법을 이용하였다. 기후변화 자료는 기후모델의 연산능력의 한계나 복잡한 자연조건의 불완전한 반영 등의 이유로 지역 기후변화 예측 과정에서 발생하는 불확실성을 지니고 있으므로 RCP 4.5, 8.5 시나리오별 각각 10개 기후모델의 결과를 이용하여 유출 특성 분석에 활용하였다. 본 연구의 결과는 향후 소유역의 미래 유량특성을 파악하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.114-118
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• 2005

본 연구에서는 특정 유역의 토양수분 상태, 한계유출량(threshold runoff) 및 단기 기상예보 자료 등으로부터 돌발홍수능(Flash Flood Guidance, FFG)을 계산할 수 있는 실시간 돌발홍수 예경보시스템을 개발하기 위해 한강유역을 대상으로 DEM 자료를 이용하여 미세 소유역을 구분하고 하도단면 특성을 고려한 제방 월류 유량 개념을 기초로 고해상도 소유역 단위의 한계유출량을 산정하고, 중규모 TOPMODEL의 토양수분 모델을 통해 임의 상태의 토양수분을 추정할 수 있도록 개발하였다 또한, FFG 시스템의 기상학적 구성요소 개발을 위해 레이더 강우 추정을 편차보정 기법을 통해 계산하였다. 상술된 계산결과를 바탕으로 2003년 7월의 호우사상에 대한 유역 및 격자기반의 FFG를 산정하였고, 이들 결과는 기상청의 RDAFS(Regional Data Assimilation and Prediction System) 단기 수치예보 자료의 지속시간별 예측강수량을 활용하여 돌발홍수 발생에 대한 사례연구를 수행하였다.