• 대한토목학회논문집
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• 제29권3B호
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• pp.213-219
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• 2009

밀집도시에서 하수도, 건물, 제방 등과 같은 형상은 흐름이나 범람류의 전파에 영향을 미치므로 이러한 요소들은 도시지역의 범람 모델을 구축하는데 있어서 고려되어야 할 것이다. 도시지역의 2차원 범람모형은 현재 홍수범람 분야에서 가장 중요하게 적용되고 있지만, 이러한 모델은 지형적인 부정확한 변수 및 부정확하고 불충분한 자료 때문에 매우 제한적인 모델이라 할 수 있다. 본 연구에서는 시가지 침수심을 모의 계산하기 위해 유역 유출 모형, 2차원 시가지 모형 그리고 하수도 모형을 통합하여 2002년 침수피해를 입은 바 있는 삼척지역에 적용하여 건물 및 배수 펌프용량이 침수심에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 그 결과 침수심은 배수용량에 직접적으로 영향을 받으며 또한 0.2-0.6 범위의 건물 점유율에 대한 침수심은 약 20-30 cm가 증가되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2022

일반적으로 가뭄은 특정지역에서 평균 이하의 강수량이 발생되는 현상으로, 강수량이 감소되면 토양수분, 하천수 수위, 저수지 수위, 지하수위 등이 순차적으로 감소한다. 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄 및 농업 가뭄에 비해 늦게 발현되는데, 이는 강수량의 부족이 토양수분, 하천수량, 지하수 및 저수지 수위 등과 같은 수문학적 시스템에 전이되는 시간이 소요되기 때문이다. 따라서, 가뭄 피해를 경감하기 위해 지하수위 변동성을 이용하여 지하수 함양량을 추정함으로써 효율적인 수자원 관리의 필요성이 증대되고 있다. 지하수위는 농촌 지하수 개발, 가뭄 및 홍수 예측 등 다양한 분야에 활용되며, 강수량에 의한 변화가 지표수에 비해 느리게 나타나고 토양을 통과하는 특성으로 인해 단기 및 장기간의 변화 경향이 나타난다. 미국 지질조사국 (United States Geological Survey)에서는 지하수위를 월 단위로 보통 이하 (Below-normal), 보통 (Normal), 보통 이상 (Above-normal) 3단계로 구분하여 분포도를 작성하고 전체 관측기간 중 25% 이상에서 보통 이하 (Below-normal)로 나타나면 가뭄으로 판단한다. 우리나라의 경우 지형, 유역을 고려한 지하수 수위 및 수질 현황과 변동성을 파악하기 위하여 전국 지하수위 관측망 688개소를 설치하고 운영 중에 있다. 또한, 농촌진흥청에서는 전국 농업기상대와 연계하여 토양수분관측망 (soil moisture monitoring network)을 구축하였으며, 표토 10 cm에 토양수분센서를 전국 168 지점에 설치하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 강수량을 기반으로 산정한 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)와 지하수위를 기반으로 산정한 표준지하수위지수 (Standardized Groundwater Level Index, SGI), 토양수분관측망의 토양수분의 상관 분석을 수행하고자 한다. 밭작물 가뭄의 중요 요소인 토양수분 함량은 강수에 즉각적으로 반응하는 반면 지표수 및 지하수는 상대적으로 장기간의 강수에 영향을 받기 때문에, 본 연구의 결과는 향후 밭작물 지역의 가뭄 취약성을 관리하는 지표로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.483-483
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• 2022

댐과 저수지의 운영 최적화를 위한 수문학적 예보는 현재 수동적인 댐 운영이 주를 이루면서 활용도가 높지 않다. 불확실한 기후변화나 기후재난 상황에서 우리 사회에 악영향을 최소화하기 위해 선제적으로 대응/대비할 수 있는 댐 운영 방안이 불가피하다. 강우량 예측 기술은 기후변화로 인해 제한적인 상황이다. 실례로, 2020년 8월에 섬진강의 댐이 극심한 집중 강우로 인해 무너지는 사태가 발생하였고 이로 인해 지역사회에 막대한 경제적 피해가 발생하였다. 선제적 댐 방류량 운영 기술은 또한 환경적인 변화로 인한 영향을 완화하기 위해 필요한 것이다. 제한적인 기상 예보 기술을 극복하고자 심화학습이나 강화학습 같은 인공지능 모델들의 활용성에 대한 연구가 시도되고 있다. 따라서 본 연구는 섬진강 댐의 시간당 수문 데이터를 이용하여 댐 운영을 위한 심화학습 모델을 개발하고 그 활용도를 평가하였다. 댐 운영을 위한 심화학습 모델로서 시계열 데이터 예측에 적합한 Long Sort Term Memory(LSTM)과 Gated Recurrent Unit(GRU) 알고리즘을 구축하고 댐 수위를 예측하였다. 분석 자료는 WAMIS에서 제공하는 2000년부터 2021년까지의 시간당 데이터를 사용하였다. 입력 데이터로서 시간당 유입량, 강우량과 방류량을, 출력 데이터로서 시간당 수위 자료를 각각 사용하였으며. 결정계수(R2 Score)를 통해 모델의 예측 성능을 평가하였다. 댐 수위 예측값 개선을 위해 하이퍼파라미터의 '최적값'이 존재하는 범위를 줄여나가는 하이퍼파라미터 최적화를 두 가지 방법으로 진행하였다. 첫 번째 방법은 수동적 탐색(Manual Search) 방법으로 Sequence Length를 24, 48, 72시간, Hidden Layer를 1, 3, 5개로 설정하여 하이퍼파라미터의 조합에 따른 LSTM와 GRU의 민감도를 평가하였다. 두 번째 방법은 Grid Search로 최적의 하이퍼파라미터를 찾았다. 이 두가지 방법에서는 같은 하이퍼파라미터 안에서 GRU가 LSTM에 비해 더 높은 예측 정확도를 보였고 Sequence Length가 높을수록 정확도가 높아지는 경향을 보였다. Manual Search 방법의 경우 R2가 최대 0.72의 정확도를 보였고 Grid Search 방법의 경우 R2가 0.79의 정확도를 보였다. 본 연구 결과는 가뭄과 홍수와 같은 물 재해에 사전 대응하고 기후변화에 적응할 수 있는 댐 운영 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제15권4호
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• pp.595-607
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• 2013

본 연구에서는 기상청 산하 30년 이상의 관측치를 갖고 있는 기상관측소 58개 지점을 대상으로, 과거 관측자료 및 대표 농도경로(RCP) 시나리오에 의한 강수량 자료를 이용하여 극치통계분석 및 확률강수량을 산정하였다. 기후변화 시나리오 자료의 편의를 제거하기 위하여 분위사상법(Quantile Mapping) 및 이상치 검정을 실시하였다. 이를 통해 보정된 시나리오 값을 이용하여 ETCCDI 극한지수 중에서 강수관련 지수를 이용한 극치통계분석을 실시하였고, 빈도해석을 통한 미래 목표기간별 확률강수량의 변화율을 살펴보았다. 미래 기후변화에 따른 2090년대에는 한반도 전체에서 비가 오지 않는 날은 증가하였으며, 하루에 80mm 이상 비가 오는 집중호우가 발생하는 기간 또한 3~7% 증가하는 경향을 나타낼 것으로 분석되었다. 즉, 미래의 강수 특성은 현재에 비해서 가뭄 및 집중호우 또는 폭우와 같은 형태로 발생할 확률이 증가한다는 의미로 해석할 수 있다. 기후변화에 따른 미래 확률강수량은 지속시간 24hr의 경우 현재에 대비하여 80년 빈도는 17.7%, 100년 빈도는 18.2%, 200년 빈도는 19.6% 이상 증가 하는 것으로 분석되었다. 미래 기후변화로 인한 강수량의 증가와 도시화에 따른 유출특성 변화로 자연재해 발생 및 피해는 더욱 증가할 것으로 예측된다. 이에, 본 연구에서 제시한 극치통계분석 및 확률강수량 자료는 미래 홍수 안전도 및 방재시설물 설계기준을 수립하는데 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권10호
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• pp.881-890
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• 2006

SWAT 모형을 이용하여 대전 3대 하천 유역의 수문 분석 및 도시화에 따른 영향을 평가하였다. 물수지 분석결과에 의하면, 전체적으로 총 유출량 중 지하수 유출량이 44%정도, 중간 유출량이 6% 그리고 지표유출량이 50%이다. 도시화 영향 분석 결과 전체적으로 1975년에서 2000년까지 갑천유역의 약 5%가량의 도시화는 총 유출량의 변화에 있어서는 현저한 차이를 보이지 않았으나, 도시화 율이 32%정도 증가한 소유역의 경우 유출 성분 분석에서 첨두 유량의 경우 $25{\sim}66%$의 증가를 보였고, 지하수 유출량의 경우 $68{\sim}73%$의 감소를 확인 할 수 있었다. 그리고 도시화의 영향으로 토양수분량은 건기를 제외한 모든 시기동안 감소한 반면 침투량은 모든 시기동안 감소하였다. 도시화의 영향은 강우량이 적고, 증발량이 많은 갈수년에 더 크게 나타났다. 이 결과로부터 도시화의 영향으로 풍수기 동안의 홍수피해 폰가 및 갈수기 동안의 하천의 건천화 문제를 유추 할 수 있을 것이다. 결론적으로 본 연구에서 수행한 수문분석 및 도시화 영향분석 결과는 향후 대천 3대 하천의 생태하천복원을 위한 물순환 정상화 대책마련 및 하천의 유량확보방안 마련을 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.39-46
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• 2022

기후변화로 인해 집중호우의 강우 특성은 과거와는 다르게 변화하고 있으며 불확실성 또한 크게 증가하고 있다. 이에 더해 도시개발, 인구집중 등의 변화는 홍수피해를 가중시키고 있다. 대다수의 도심지 침수 원인은 복합적이므로 해당 지역의 여건들을 고려하여 적절한 침수방어계획을 수립하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 정부는 지자체별로 방재성능목표라는 기준을 수립하고 있다. 2010년 처음 방재성능목표 개념이 제시된 이후, 몇 차례 설정 기준 등이 변화하였지만 전체적인 기술, 방법론, 절차 등은 유지되어 왔다. 따라서, 본 연구에서는 도시 방재성능목표 설정 및 전반적인 평가방법에 대한 고찰을 위해 계량정보분석(Scientometric Analysis) 방법을 활용하여 도시 방재성능과 관련된 연구 및 기술을 검토하였다. 계량정보분석은 논문, 문헌 등의 자료를 기반으로 해당 분야의 트렌드를 확인하고 새로운 지식 및 정보를 도출하는 방법으로, 본 연구에서는 1990년부터 2021까지 최근 약 30년동안 Web of Science의 관련 방재성능과 관련된 논문을 수집하였다. 계량정보 분석 소프트웨어인 Citespace를 활용하여 인용분석을 포함한 저자, 연구기관, 국가 및 연구동향 등을 파악하였다. 분석결과, 도시 방재성능의 기술적인 부분 외에도 자산 평가 개념 도입 등 의사결정에 필요한 고려요소들이 파악되었다. 향후 핵심키워드를 구체화하여 각 기술별 방재성능평가에 대한 고찰을 실시한다면 국내의 평가기준 및 절차를 고도화 할 수 있을 것이라 기대된다.

• 식물병연구
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• 제17권3호
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• pp.351-357
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• 2011

전남지역에서 벼 줄무늬잎마름병에 대한 연구를 2008년부터 2011년까지 4년간 수행하였다. 전남지역 벼에서 벼 줄무늬잎마름병 발생은 서남해안지역인 진도, 완도, 신안, 해남, 무안에서 2008년부터 2009년까지 피해가 심하였으나, 2010년은 거의 피해가 없었다. 월동 애멸구의 벼 줄무늬잎마름바이러스 보독율은 2008년부터 2011년까지 연도별로 각각 4.7%, 11.3%, 8.7%, 12.8%이었으며, 진도, 완도, 신안 등 서남해안 지역에서 보독충율이 높게 나타났다. 동력흡충기를 이용한 논에서 $m^2$ 당 월동 애멸구 밀도는 3월에 높았고, 4월에는 낮아지는 경향이었으며 이는 4월에 경운에 의해 밀도가 낮아지는 것으로 추정되었다. 논에서 애멸구 $m^2$당 평균밀도는 3년동안 7.7, 5.4, 4.0마리였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권8호
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• pp.635-640
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• 2009

1960년대 이후 연강수량의 변동 폭이 커짐에 따라 유량조절을 통해 가뭄과 홍수를 방지하기 위한 댐이 건설되었다. 이러한 댐의 경우, 일정 저수량이 되면 수량을 조절하기 위해 수문을 개방하여 저수지 내 많은 양의 물을 방류하게 되는데 이 때 강 또는 강 주변의 주민 및 행락객들의 생명과 재산 등의 큰 피해가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 피해를 예방하고 알리기위해 울리는 경보방송은 방류소음이나 주변의 환경적인 요인에 영향을 받지 않고 사람들에게 명료하게 전달될 수 있어야 하지만 지금까지 별다른 연구없이 경험적으로 설치하다보니 경보방송이 효과적으로 전달되지 못하고 그 전달거리 또한 정확히 알수 없었다. 이러한 관점에서 본 연구는 다목적 댐 중의 하나인 대청댐의 방류소음과 경보방송의 거리별 측정 및 분석을 통하여 주파수별 특성과 음압레벨을 파악해보고 이를 토대로 Cadna-A라는 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 추가 경보방송지의 적정위치를 예측해 보았다. 이러한 결과는 향후 경보방송의 설계 및 설치시 유용한 자료를 제공할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.283-291
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• 2016

산업의 발전에 따라 기반시설 및 인구 등이 대도시에 밀집되어, 도시홍수방어는 인명피해 뿐만 아니라 재산피해 저감 차원에서도 매우 중요한 문제가 되었다. 요즘은 이러한 도시유역의 유출해석을 보다 정확하게 하기 위해 시강우나 분단위의 강우자료를 활용하고 있다. 하지만 기후변화 시나리오와 같은 미래 강우시나리오는 현재 일단위 수준으로 제공되므로 미래 강우에 대한 확률빈도 해석에 제한이 있다. 이에 본 연구에서는 추계학적 기법을 이용해 일강우 자료를 시강우 자료로 분해하고자 하였다. 일자료를 시자료로 분해하기 위해 과거 시강우 자료를 기반으로 Gram Schmidt 변환과 K개의 최근접 표본 중 하나를 재추출하는 비모수적인 기법(KNNR)을 적용하였다. 이 방법은 연유출량을 월유출량으로 분해하기 위해 개발된 것이다. 하지만 강우자료는 유출량 자료와 달리 확률밀도가 작아 일강우를 시강우로 분해하는 데 직접 적용하는 경우 결과가 실제와 유사한 통계 패턴을 갖는다고 보기 어려웠다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 분해하고자 하는 일자의 전일과 후일을 포함한 3일 강우패턴을 7개로 구분하고 동일 패턴을 가진 자료들만 분해에 이용하도록 하여 강우자료에 대한 적용성을 높였다. 과거 52년간의 서울기상관측소 시강우 자료를 이용하여 강우자료의 분해에 대한 결과를 분석한 결과, 분해된 시강우 자료가 관측된 시강우자료와 통계적으로 매우 유사한 것을 확인하였다. 향후 기후변화자료의 시강우 분해 등에 활용하여 보다 정확한 도시유출에 대한 빈도해석 등에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.71-71
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• 2011

지난 세기동안 지구 평균 기온이 상승함에 따라 대기 중에 차지하는 수증기 함유량 또한 증가 추이를(7%/$^{\circ}C$) 보이고 있으며, 이는 전 세계적으로 수문 순환 패턴의 변화를 초래한다(IPCC, 2007). 그 중에서도 강수 특성의 변화는 궁극적으로 유출량의 변화를 초래하며, 이는 수자원 총량의 변화로 이어지게 된다. 특히, 여름철에 대부분의 강수 현상이 집중되는 우리나라의 경우 육지의 70% 정도가 산악 지형으로 이루어진 복잡한 지리적 영향으로 집중호우 시 홍수가 일시에 유출되어 이에 따른 인적 물적 피해가 해마다 되풀이 되고 있다. 수자원은 인간 생활과 밀접한 관계에 있기 때문에 이러한 극심한 기후변화에 의한 피해를 최소화하기 위해 수계단위의 효율적인 물관리가 필수적이다. 따라서 한반도 내 주요 강(한강, 금강, 영산강, 섬진강, 낙동강)을 중심으로 수계별 강수량 및 유출량의 장기 특성 변화를 살펴보고자 한다. 장기간의 자료를 보유하고 있는 기상청 산하 27개 지점의 시간 강수량 자료 및 국가 수자원관리 종합정보시스템에서 제공하는 장기유출 자료를 수집하여 수계 평균값을 산정하고, 각 수계별 강수량 및 유출량의 장기 추이 및 변동성, 상관도를 알아보고자 하였다. 최근 36년 동안(1973~2008년) 모든 수계에서 연총강수량이 증가하는 추이를 보였으며, 한강 수계에서 유의수준 5% 내에서 가장 높은 증가율(약 10 mm/yr)을, 섬진강 수계에서 가장 낮은 증가율(약 4 mm/yr)을 나타냈다. 여름철 집중호우(20 mm/hr 이상) 빈도 분석 결과, 모든 수계에서 호우 빈도의 증가 경향이 뚜렷함을 볼 수 있다. 특히, 최근 10년간(1999~2008) 호우빈도의 변화를 살펴보면 섬진강 수계의 경우 총 60번으로 가장 많았고 상대적으로 낙동강 수계에서 35번으로 가장 적었다. 여름철 무강수일수(강수량이 0.1 mm 미만인 일수)의 경우 모든 수계에서 거의 완만한 감소추세를 보임을 확인할 수 있었다. 1970~2001년간 연총유출량의 경우 한강 및 금강 수계의 경우 증가하는 경향을 나타내는 반면 섬진강 수계의 경우 오히려 감소하며, 영산강 및 낙동강 수계에서는 뚜렷한 변화를 볼 수 없었다. 월별 유출량의 경우 모든 수계에서 7월, 8월, 9월에 집중되며, 한강 수계에서 8월, 그 외 수계에서는 7월에 가장 높은 값을 보였다. 향후 장기적인 관점에서 바라 본 강수량과 유출량의 관계에 관한 추가적인 연구를 통하여 신뢰성 있는 기후변화에 따른 수자원 영향 평가에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.