• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.174-174
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• 2018

현재 우리나라에서는 지속적으로 홍수 및 가뭄에 대한 예방사업을 진행하고 있음에도 불구하고 해마다 피해가 발생하고 있으며, 이에 따라 효율적인 이수 치수 계획이 절실히 필요한 실정이다. 하지만 우리나라의 경우, 강우의 발생 특성이 과거와는 다른 양상을 보이고 있다. 따라서 강우빈도해석 시 강우특성이 변화하지 않는다는 정상성(stationary)을 가정하는 기존의 방법론은 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 강우특성이 어떻게 변화하였는지 평가하는 방법론에 대하여 고찰하고자 한다. 우선, 대상 강우관측소의 과거 일강수량 자료를 수집하고 연도별 강우발생 천이확률(Markov Chain)과 강우량 확률분포(Gamma)의 매개변수를 산정한다. 그리고 일강우시계열의 경향성 분석(Mann-Kendall test) 결과와 함께 비교 검토하여 어떠한 방법론이 강우특성 변화를 더욱 잘 추정하는지에 대하여 평가한다. 본 연구를 통하여 우리나라 강우특성의 변화를 더욱 정확하게 추정할 수 있는 기틀을 마련할 수 있을 것이며, 향후 비정상성 기반의 기후변화 모의를 수행하기 위한 기초연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.123-123
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• 2019

최근 기후변화로 인해 중국, 한국, 일본, 몽골 등을 포함한 동아시아 지역은 태풍, 가뭄, 홍수와 같은 자연재해의 발생 빈도가 증가하고 있는 추세이다. 중국의 경우 2017년 극심한 가뭄으로 1,850만 (ha)의 농작물 피해가 발생하였으며, 몽골 또한 2017년 4월 이후 극심한 가뭄으로 사막화가 급속도로 진행되고 있다. 위성 기반의 강우 자료는 공간과 시간 해상도가 높아짐에 따라 지상관측소 강수량 자료의 대체 수단으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 Climate Hazards Groups InfraRed Precipitation with Station (CHIRPS), Precipitation Estimation From Remotely Sensed Information Using Artificial Neural Networks-Climate Data Record (PERSIANN-CDR), Global Precipitation Climatology Centre (GPCC) 강우 위성 자료를 활용하여 기상학적 가뭄지수인 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI)를 산정하였다. 시간 해상도는 월별 영상을 기준으로 2008년부터 2017년까지 지난 10년간의 데이터를 이용하였으며, 각각 격자가 다른 위성영상을 기존 기상관측소와 비교하였다. 피어슨 상관계수 (Pearson Correlation Coefficient, R)를 활용하여 강우 위성 영상과 지상관측소의 상관관계를 분석하고, 평균절대오차 (Mean Absolute Error, MAE), 평균제곱근오차 (Root Mean Square Error, RMSE)를 통해 통계적으로 정확도를 분석하였다. 인공위성 강수량 자료는 미계측 지역이 많은 곳이나 측정이 불가능한 지역에 효율성 측면에서 중요한 이점을 제공할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.288-288
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• 2017

최근 우리나라뿐만 아니라 세계에서는 기후가 변화함에 따라 다양한 문제들이 발생하고 있으며 복합적인 위험의 증가도 함께 나타났다. 이러한 기후의 변화로 인해 집중 호우가 발생하는 빈도가 많아지면서 여러 요인들의 의한 침수가 반복적으로 나타나고 있다. 침수의 요인으로는 크게 내수침수, 외수범람, 해수범람이 존재하게 된다. 내수침수의 경우는 펌프나 우수관 등의 문제로 제내지 배수 불량이 발생하여 물이 하천으로 배수 되지 못했을 때 발생하게 되고, 외수범람의 경우는 홍수나 폭우에 의해 하천의 수위가 높아져 제방을 월류할 때 발생, 해수범람은 해수위가 상승하여 발생하게 된다. 본 연구에서는 내수침수와 외수범람을 동시에 복합적으로 모의할 수 있는 2차원 동수역학모형인 HDM-2D(Song. 2011)를 확장하여 해수-외수-내수 연계 모듈을 개발하였다. 해수 유동 모의 결과를 별도의 입력 파일로 불러들여 ERG (Exponentially Growth Rate) 기법에 의한 내수침수 해석 모형과 Petrov 안정화 기법 기반 충격파의 해석이 가능한 외부 범람모형의 초기 및 경계조건으로 부여하여 동수역학적 연계 모듈을 구성하였다. 해수의 영향을 고려한 해수-외수-내수 연계 모의를 통해 시간에 따른 연안 도시 침수 발생 양상을 분석할 수 있었다. 본 연구는 기후변화에 따라 복합적인 침수가 많이 발생하는 연안도시 지역에서 침수의 복합원인을 찾아내고 침수 예상도를 작성하여 연안도시에 가해지는 피해를 분석하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.249-249
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• 2020

수공구조물을 설계하기 위해서는 다양한 지속기간에 대한 설계수문량을 추정해야 한다. 국내의 경우도 기후변화로 인한 이상기후의 발생으로 1~2시간 동안 강우강도가 큰 집중호우가 발생하여 도시홍수를 발생시키며 직접 또는 간접적으로 피해를 주고 있다. 특히 북한 지역은 강우관측소가 존재하지 않은 지역이 많아 수공구조물 설계에 필요한 설계수문량을 추정하기에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 하향스케일링(down-scaling)을 이용하여 북한 지역의 24시간 이내의 확률강우량을 추정하고자 한다. 이를 위하여 미계측 유역인 화천댐 상류유역의 지역빈도해석과 군집분석을 수행하여 수문학적 동질성을 확보하였고, 한강유역을 4개의 동질지역으로 구분하였다. 스케일 성질은 동일한 분포형을 가정하므로 수문학적 동질성이 확보된 기준 지속기간의 자료로부터 임의이 지속기간에 대한 확률강우량 추정이 가능하다. 따라서 북한지역의 짧은 지속기간에 대한 확률 강우량 추정을 위하여 동일한 지역 내의 지역 스케일 지수와 스케일 인자를 이용하여 하향스케일링을 적용할 수 있으며, 단기 혹은 장기에 해당하는 지속기간에 대한 확률강우량을 추정할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.64-64
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• 2021

댐의 중요 구성요소 중 하나인 여수로 구조물은 관행적으로 단위길이당 100m³/s 정도의 유량이 흐를 수 있도록 설계를 하고, 이를 초과할 때는 여수로 구조물에 피해가 가지 않도록 공기혼입 장치를 설치하거나 콘크리트의 설계강도를 증가시키는 대책을 사용하는 것이 일반적이다(댐설계 기준·해설, 2011) 그러나 건설된 지 오래된 댐의 경우 여수로 콘크리트 구조물의 설계강도가 낮고(최저 16.7MPa) 수문방류 횟수가 많아 최근에 건설된 댐 여수로 보다 상대적으로 많은 손상이 발생되어 있어 잦은 보수보강이 요구되고, 점차 유지관리 비용이 증대되고 있어 노후된 여수로 구조물일수록 기능을 유지하면서도 유지관리 비용을 절감할 수 있는 방안의 수립이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 𐩒𐩒𐩒댐 여수로를 대상으로 2020년 홍수기 전·후의 여수로 바닥슬래브의 손상상태를 3D드론 매핑, 육안조사 및 내구성 조사결과 등을 이용한 정밀분석을 통해 수문방류시 여수로 바닥슬래브에 가장 큰 손상을 일으키는 손상메커니즘으로 유수에 의한 부상(uplift)에 의한 파손 메커니즘(Flow-driven uplift failure mechanism)을 제시하였으며, 여수로 바닥슬래브의 가장 일반적 손상원인으로 간주되고 있는 공동현상(cavitation)이 공동지수(cavitation index)가 0.3이상인 경우에도 발생할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 관찰 및 분석결과는 보다 많은 사례를 통하여 보완될 경우 향후 여수로 구조물의 설계 뿐만 아니라 보수보강 방법이나 유지관리, 더나아가서는 종합적 댐시설물 자산관리 계획을 수립하는데 매우 유용한 자산이 될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.305-305
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• 2021

XP-SWMM은 EAP-SWMM의 Runoff 기능을 보완하고 2D 해석 기능을 새롭게 추가하여 만든 외산(XP Solutions) 프로그램으로 도시유역 유출량 산정, 우수관거 추적 등과 같은 모의가 가능한 종합 모형이다. 그 중 2차원 분석 기능(2D XP-SWMM)은 연산 결과를 Tu-Flow 모형에 대입한 도시침수 해석모형으로 실무에서 주로 사용되고 있다. 그러나 XP-SWMM은 수량 부분 외에도 수질 부분의 다양한 모형이 통합되어 있어 라이센스 가격이 상당히 높고, 국내 환경에 적합한 모형 수정 등 기술지원을 받기 어렵다는 단점을 갖고 있다. 또한, 실무 활용성이 높은 2차원 분석기능의 경우 모의에 소요되는 시간이 크다는 한계점을 갖고 있다. 2D XP-SWMM 연산의 소요시간이 큰 주요 원인은 계산 시간간격마다 큰 셀수의 행렬 계산을 반복하기 때문이며, 격자를 촘촘하게 설정할수록(행렬의 수가 증가할수록) 수치해석에 소요되는 시간은 기하급수적으로 늘어나게 된다. 2D XP-SWMM 연산은 편미분방정식을 계산하는 모형으로 반복법을 채택하고 있기 때문에 짧은 시간내에 침수해석을 진행해야하는 웹기반 초단기 홍수예경보 시스템 등에 활용하기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 2D XP-SWMM 보다 연산속도를 향상시킨 2차원 도시침수 모형을 개발하였다. 기존 XP-SWMM 중심의 실무 적용성을 유지하고자 XP-SWMM과 동일하게 EPA-SWMM 엔진을 활용하였고 DEM 기반의 지표수 흐름방향 결정 알고리즘을 결합하였다. 본 연구에서 개발한 도시침수 모형 결과를 울산광역시, 청주시 등 도심지에서 발생한 과거 침수피해의 양상과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.315-315
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• 2022

댐 및 보, 농업용저수지 등은 저류공간을 활용하여 홍수기 유량을 조절하거나, 가뭄시 용수를 공급하는 등 지표수를 탄력적으로 조절하기 위한 대표적인 저수지 시설이다. 가뭄은 그 원인 및 영향 등에 따라 기상학적, 수문학적 가뭄 및 농업 가뭄 등으로 구분할 수 있으며, 강수 등 기상학적 영향을 가장 먼저 고려할 수 있다. 반면, 기상학적 가뭄이 예상되어도 저수지 시설을 통해 충분한 용수가 확보된 경우 실질적인 물부족은 발생하지 않으며, 따라서 국내에서는 용수 확보 상태를 바탕으로 가뭄을 판단하기 위해 댐 등 저수지 시설의 특성을 고려한 가뭄단계 판단기준을 마련하여 적용하고 있다. 저수지 시설의 가뭄은 기본적으로 과거 기후조건 및 용수 사용량을 반영한 통계적 접근으로 판단할 수 있으나, 유형별 용수이용목적 및 운영기준 등이 상이하여 상세한 가뭄단계 판단기준은 각 저수지 시설의 관리 방안을 반영한 방법론을 통해 수립되고 있다. 본 연구에서는 다목적댐 및 농업용저수지 등 국내 저수지 시설별 가뭄단계 판단기준 적용성을 비교 분석하였으며, 특히 과거 가뭄피해 발생 사례를 바탕으로 각 시설의 가뭄판단 정확도를 평가하였다. 본 연구 결과는 향후 댐 및 저수지 시설을 활용한 효과적인 가뭄대응방안 마련에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.278-280
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• 2007

우리나라는 지난 94년간 1.5도 상승하여 전지구 온난화추세를 상회하였다. 기온뿐만 아니라 강수량 역시 변화하였는데 변동폭이 크기는 하나 장기적으로 증가하는 경향으로 20세기초에 비해 상대적으로 기온이 높고 강수량도 많은 특성을 보인다. 평균적인 기후변화추이와 더불어 특히 최근 10년($1996{\sim}2005$년)은 1850년 이후 지구평균기온이 가장 높았던 기간으로, 세계적으로 열파, 홍수, 가뭄, 태풍 등 기상이변에 의한 인명과 재산 피해, 생물종의 멸종 등 사회경제적 피해가 막대하였다. 우리나라 역시 폭염, 호우등의 빈번한 출현으로 급격해지는 온난화추세 영향을 반영하였는데 이러한 기후 변화양상을 파악하기 위하여 우리나라의 최근 10년간 기후 특성과 계절별 현상일수의 변화를 분석하였다. 최근 10년(1996-2005년) 우리나라 기후변화의 특성을 보면 우리나라(15개 관측지점자료)는 평균기온이 과거 30년$(1971{\sim}2000)$ 평균대비 $0.6^{\circ}C$ 상승하였다. 계절별로 봄은 평년대비 $0.7^{\circ}C$, 여름은 $0.4^{\circ}C$, 가을은 $0.6^{\circ}C$, 겨울은 $0.7^{\circ}C$ 상승하여 봄과 겨울의 상승폭이 가장 크다. 연강수량은 30년 평균대비 최근 10년 강수량은 11% 증가하였고 특히 여름은 증가폭이 가장 커서 18% 증가하였다. 계절에 따라 다양한 기상현상의 변화도 나타났다. 3월 이후에 나타나는 늦서리의 종료일은 평균적으로 3월 말경에 나타났는데 최근 10년에는 3월 중순으로 2주 앞당겨졌고 이 추세는 특히 1993년 이후 뚜렷하다. 늦서리의 발생일수도 평균 4일 정도 줄었다. 일평균기온 $20^{\circ}C$이상인 날은 평년에 비해 최근 10년 동안 약 2일 증가하여 여름 시작시기가 빨라지고 있음을 알 수 있다. 일최저기온이 25도 이상인 열대야는 평년대비 최근 10년간 연간발생일수가 1.3일 증가하였으나 일최고기온 $35^{\circ}C$ 이상인 날의 수는 오히려 감소하는 경향을 보인다. 이것은 여름철 강수량이 증가하고, 호우발생빈도, 특히 8월의 강수일수가 증가하고 있다는 것과 밀접한 관련이 있다. 여름과 가을에 우리나라에 영향을 미치는 태풍의 수는 뚜렷한 추세를 보이지 않으나, 2002년 루사, 2003년 매미로 인하여 각각 6조원, 4조원 이상의 막대한 피해가 발생하였다. 태풍에 의한 피해액은 GDP 대비 약 0.9%(태풍 루사)로 최근 경제상장률과 비교해 보면, 상당한 비율을 차지한다. 우리나라에 영향을 미치는 태풍은 연근해의 해수면 온도가 높아지면 세기가 강해질 가능성이 높다. 폭설과 한파일수도 평년대비 최근 10년 감소하였고 일최저기온이 영하 $10^{\circ}C$ 이하인 날도 연간 발생일수가 감소하였다. 최근 10년간 우리나라 기후의 변화특성은 기온상승과 더불어 서리종료일이 앞당겨지고 열대야가 증가하고 폭설, 한파, 겨울철 일최저기온 영하 10도 이하인 날의 감소 등이 나타나고, 여름철 재해의 원인인 호우일수는 증가하는 추세이다. 앞으로 지구온난화는 가속화될 것으로 전망되고 이로 인한 피해규모도 커질 것으로 예상된다. 최근 우리나라에서 나타나는 기후변화의 추이를 감안할 때, 기후변화에 대한 장기적인 대비책을 마련하여 이로 인한 부정적인 영향을 감소시키기 위하여 국가차원의 체계적인 대응이 필요하다.

• Korean Journal of Heritage: History & Science
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• v.46 no.3
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• pp.114-133
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• 2013

This study aims to identify the natural damage of the Samcheonsaji Temple Site in Bukhansan National Park and to suggest the plans to minimize damage for the remains. The types of natural damage are classified into direct vegetation damage, indirect topographical damage, and artificial damage. The most popular causes of damage to temple sites include the roots of trees as direct vegetation damage and the soil erosion by rain or stream as topographical damage. Direct vegetation damage includes burial remains damaged by the root of trees and vines, but it is often observed that some trees have contributed to protection against collapse. Indirect topographical changes have damaged the ruins by soil erosion caused by floods or typhoons. Vegetation changes due to topographical reasons have also caused damage. Artificial reasons of damage include forestry operations and compaction by hikers. Based on the analysis of the findings, the following could be suggested as plans to resolve these problems: 1. Natural damage occurs slowly due to negligence. Therefore, it could be reduced by forestry improvement, including forest density control through thinning, planting to prevent landslides, maintaining grasslands nearby. 2. Deciduous broadleaf trees can be planted to reduce soil erosion by rainfall. It is necessary to maintain the density of forests at around $0.02{\sim}0.18trees/m^2$. 3. It would be good to grow Quercus spp and Carpinus spp or weaken the community of Robinia pseudoacacia and Pueraria lobata which disturb the ecosystem. Samcheonsaji Temple Site is located in Mt. Bukhan National Park that is a publicly owned property. Therefore, it is constantly maintained for natural preservation and vegetation management could be considered for the preservation of historical remains.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.4
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• pp.327-333
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• 2016

Due to climate changes accelerated by global warming, South Korea has experienced regional climate variations as well as increasing severities and frequencies of extreme weather. The precipitation in South Korea during the summer season in 2013 was concentrated mainly in the central region; the maximum number of rainy days were recorded in the central region while the southern region had the minimum number of rainy days. As a result, much attention has been paid to the importance of flood control due to damage caused by spatiotemporal intensive rainfalls. In this study, forecast rainfall data was used for rapid responses to prevent disasters during flood seasons. For this purpose, the applicability of numerical weather forecast data was analyzed using the ground observation rainfall and inflow rate. Correlation coefficient, maximum rainfall intensity percent error and total rainfall percent error were used for the quantitative comparison of ground observation rainfall data. In addition, correlation coefficient, Nash-Sutcliffe efficiency coefficient, and standardized RMSE were used for the quantitative comparison of inflow rate. As a result of the simulation, the correlation coefficient up to six hours was 0.7 or higher, indicating a high correlation. Furthermore, the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient was positive until six hours, confirming the applicability of forecast rainfall.