• 한국수자원학회논문집
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• 제43권11호
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• pp.967-976
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• 2010

우수관의 성능이 한계상태(performance limit state)에 도달할 확률을 정량적으로 산정할 수 있는 FORM(First-Order Reliability Model)의 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 신뢰성 모형을 개발하였다. 우수관망에서 각각의 관으로 유입하는 유량이 그 관의 허용 가능 배출량을 초과하여 성능한계상태에 도달할 때 이를 파괴상태(failure state)라 정의하여 신뢰함수를 수립하였다. 우수관거로의 유입량은 합리식, 유출량은 Manning의 공식을 적용하였다. 또한 신뢰성 해석을 위한 관련 확률변수들에 대한 통계적 특성과 분포함수에 대한 해석이 수행되었다. 강우자료의 불확실성 해석에서 우리나라 여러 중소도시에 대한 연 최대강우강도의 확률분포가 Gumbel 극치분포함수와 일치함을 확인하였다. 개발된 신뢰성 모형을 Y자형 우수관망에 적용하여 성능한계상태가 발생할 확률, 즉 파괴확률(probability of failure)을 정량적으로 산정하였다. Manning의 공식을 이용하여 우수관의 직경 변화에 따른 파괴확률의 거동특성을 분석하였다. 특히 문경과 대전의 50년 재현기간을 갖는 설계 강우강도에 대한 우수관의 파괴확률을 산정한 결과에 의하면, 관의 직경이 특정수치 이하일 경우 파괴확률이 급격히 커지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 실제 우수관의 유효직경이 설계직경에 가깝도록 항상 관내 불순물을 제거하는 것이 파괴확률을 줄이는 최선의 방법임을 의미하는 것이다. 또한 우수관 시스템의 경우 여러 개의 관이 모여 하나의 관으로 흘러 들어가는 경우가 많으며 이 경우 다중파괴유형(multiple failure mode)을 적용하여 시스템이 파괴상태에 도달할 확률을 정량적으로 산정하였다. 본 연구에서 개발된 신뢰성 모형은 우수관의 운용, 관리, 감독은 물론 설계에 활용이 가능 할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.5-11
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• 2015

비탈면의 안정성은 강우지속시간, 확률강우강도, 지반의 불포화특성, 지반강도 등에 의해 영향을 받는다. 최근 비탈면안정성 해석은 지반의 침투특성을 고려한 불포화해석을 수행하고 있으며, 불포화 토사비탈면에 대한 연구는 시간변화에 따라 지반의 변형과 응력분포해석을 고려할 수 있도록 하는 방향으로 진행되고 있다. 그러나 이와는 별개로 불포화사면의 침투특성은 강우강도나 지속시간 뿐만 아니라 비탈면의 지형여건과 녹화상태에 따라서도 침투정도가 다르지만, 이에 대한 영향은 고려하지 않고 있다. 본 연구에서는 비탈면경사 및 표면상태에 따른 침투를 고려하기 위하여 토양의 수리특성을 고려한 모형을 사용하고, 토사비탈면에 대한 불포화해석을 수행하여 비탈면 경사에 따른 영향을 파악하였다. 연구결과 비탈면 안정해석시 동일한 강우조건 하에서도 비탈면경사에 따른 침투율이 고려되어야 할 필요성을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.237-247
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• 2020

본 연구의 목적은 실제 침수 강우자료를 활용하여 설계강우 주요 요소인 강우량 및 우량주상도가 실측 침수사상을 적절히 반영하는지 분석하는 것이다. 대상지역은 홍수발생 시 피해액이 높은 대도시 7곳을 선정하였다. 확률 강우량과 실측 강우량 비교분석 결과 IDF 곡선을 통한 강우량은 실측 강우사상의 총 강우량보다 낮게 산정되는 경우가 57%로 실측 강우의 강우량을 적절히 반영하고 있지 못한다고 판단되었다. 이러한 경향은 재현빈도가 저 빈도이며 호우 유형이 태풍 또는 전선성 호우일 경우 심해지는 것으로 나타났다. 강우강도 식별 강우량 비교결과 단기간에서는 Talbot 식, 장기간에는 Japanese 식이 안정적인 것으로 나타났다. 우량주상도 비교 결과 최대강우강도는 Mononobe 방법이 형태는 Huff 방법이 가장 적절히 반영하는 것으로 나타났다.

• 한국습지학회지
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• 제12권2호
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• pp.13-23
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• 2010

지구온난화로 인한 기후변화에 관한 연구에 따르면, 최근 지구온난화의 징후가 매우 뚜렷하며, 강우의 강도는 증가할 것으로 예측되고 있다. 매해 발생하는 극한수문사상으로 인한 피해가 꾸준히 증가하고 있는 추세이며, 증가하고 있는 집중호우의 발생 빈도는 강우자료의 추세에 분명히 영향을 미치고 있다. 현재 수자원 계획이나 설계에 수행되고 있는 확률강우량 산정법은 강우자료가 정상성을 지니고 있다고 가정하여 빈도분석을 실시하고 있다. 이러한 정상성 확률강우량 산정방법은 최근의 관측강우의 증가 추세를 반영하지 못하여 기후변화에 따른 이상강우에 매우 취약할 수 있다. 본 연구에서는 강우시계열에서 나타나는 경향성의 시간적 변동 분석을 위해 현재 경향성이 나타나지 않는 강우관측소 51개 지점에 대하여, 강우 관측자료가 가지는 통계적 특성을 유지하면서 추계학적 시계열 모의발생기법을 이용하여 강우자료를 발생시킨 후 경향성 검정을 실시하였다. 그 결과 대상지점 51개 중 13개 지점에서 향후 10년 이내에 경향성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 강우의 변동 추이가 현재와 같이 계속 진행된다면, 비록 현재에는 정상 시계열로 판단되는 강우 시계열일지라도 향후 비정상성을 갖게 됨을 반증한다. 따라서 목표연도의 확률강우량을 산정할 경우 강우의 증가 경향성을 충분히 반영할 수 있는 비정상성 확률강우량 산정 방법이 적용되어야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.17-17
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• 2019

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) 기후변화 전망보고서에 따르면 RCP 4.5 시나리오 기준, 21세기 전 지구 평균기온은 $2.5^{\circ}C$ 상승(한반도 $+3.0^{\circ}C$)하며, 전 지구 평균강수량은 4.1% 증가(한반도 +16.0%)할 것이라 전망하고 있다(기상청, 2012). 최근 기후변화와 기상이변에 따른 도심지 폭우특성이 변화하고 있음을 많은 연구결과에서 말해주고 있으며, 그 발생 빈도와 강도가 점차 증가하고 있는 추세이다. 특히, 서울시의 경우 인구와 재산이 밀집해 있어 폭우 발생에 의한 시민의 인명과 재산 피해 우려가 크다. 따라서 본 연구에서는 서울시를 대상으로 근미래(~2050년) 기후변화 하에서의 재현기간에 따른 확률강우량 변화 특성을 분석하여 비교 평가한 후 설계 강우량 산정에 활용하고자 하였다. 관측자료 기반 강수량의 변동 특성 분석과 Non-stationary GEV방법을 이용한 비정상성 빈도해석을 수행하였으며, 근미래 폭우특성 변화분석을 위하여 CMIP5 (Coupled Model Intercomparison Project 5)에 참여한 GCMs(General Circulation Models)을 활용한 강우빈도해석을 수행하였다. Mann-Kendall Test와 Quantile Regression을 통한 서울지점 여름철 강수량(June to September)과 기준강수량 초과 강수(30, 50, 80, 100mm/hr), 연간 10th 최대 강수량(Annual Top 10th Precipitation) 등을 분석한 결과 최근 증가 경향이 뚜렷하게 나타났으며, 비정상성 빈도해석에 의한 확률강우량 분석의 가능성과 신뢰성을 확인하였다. 또한 19-GCMs을 통하여 모의된 일(Daily) 단위 강수량자료를 비모수통계적 상세화(Nonparametric Temporal Downscaling) 기법을 적용하여 시간(Hourly) 강우로 다운스케일링하였으며, 서울시 미래 확률강우량에 대한 IDF 곡선(Intensity-Duration-Frequency Curve)을 작성하여 비교?분석한 결과 지속시간 1시간 강우에 대하여 재현기간 30년, 100년 조건에서 확률강우량이 약 4%~11% 수준에서 증가하고 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 도심지 수공구조물의 설계빈도 영향을 진단하고, 근미래 발생가능한 확률강우량 변화에 따른 시간당 목표 강우량설정의 방법론을 제시하였다는데 의의가 있으며, 서울시의 방재성능목표 설정과 침수취약지역 해소를 위한 기후변화에 따른 수공구조물 설계 시 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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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.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권3B호
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• pp.269-276
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• 2010

최근 지구온난화가 가속화되면서 전 세계적으로 기록적인 기상재해가 급증하고 있다. 특히 강우패턴의 변화로 인하여 강우강도가 증가하여 집중호우의 발생빈도가 높아지고 있다. 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 강우패턴의 변화를 반영하여 목표연도 확률강우량을 산정하는 비정상성 강우빈도해석법을 제안하였다. BCM2 모형(A2 시나리오)과 NCEP 자료를 K-NN 축소기법을 사용하여 축소시킨 연 총 강우량을 이용하여 연 최대 강우량 평균, 연 최대 강우량 평균과 매개변수 간 통계학적 관계를 분석하여 목표연도 확률강우량을 산정하였다. 분포형은 Gumbel 분포를 사용하였으며 매개변수 추정법은 확률가중모멘트법을 사용하였다. 국내에서 가장 긴 관측 강우자료를 가진 서울지점을 대상으로 모형의 적합성 검증을 실시하였으며, 2006년 현재 통계학적으로 증가경향성을 가진 7개의 강우관측지점에 적용한 결과를 분석하였다. 기후변화 시나리오에 따른 지역적 연 총 강우량의 변화는 미래 확률강우량의 증감에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1850-1854
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• 2006

본 연구에서는 Huff(1967) 방법의 국내유역 적용을 위한 개선방안으로서 유역내.외 관측소의 호우사상별로 점우량 25.4mm이상과 면적우량 12.7mm이상의 자료를 사용하는 방법을 제시하였다. 본 연구의 분석결과 강우지속기간 등급별 최빈분위의 대부분이 면적우량과 같은 분위가 선택되어 유역의 대표성을 갖는 것으로 분석되었다. 건교부(2000) Huff 방법과 본 연구의 방법으로 시간분포 시킨 결과 지속기간별 첨두강우강도의 크기는 본 연구의 방법으로 산정된 값이 컸으나, 지속기간에 따라 일관된 경향을 나타내지는 않았다. 전술한 두 방법에 의해 시간분포 시킨 지속기간별 확률강우량을 입력으로 하여 유입수문곡선을 모의하였다. 첨두강우강도의 경우와는 달리 지속기간별 첨두홍수량의 값은 지속기간 12시간을 기준으로 지속기간이 증가됨에 따라 두 방법에 의한 값의 차이가 커졌다. 특히, 임계지속기간을 고려한 첨두홍수량에서 큰 차이를 보였으며, 이는 지속기간별 첨두홍수량 차이에서도 유사한 특성으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제시한 방법은 지속기간에 관계없이 하나의 누가곡선을 이용해왔던 기존방법에서 탈피해 지속기간별로 누가곡선을 구분함으로써 지속기간별 강우의 시간분포 특성과 유역의 대표성을 갖는 무차원 누가곡선 작성방법으로 효과적일 것으로 기대되었다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제4권
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• pp.77-86
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• 1986

재현기간(再現期間)에 따른 단시간(短時間) 강우강도특성(降雨强度特性)을 분석고찰(分析考察)하여 도시하수도(都市下水道) 및 중소유역(中小流域)의 배수계획(排水計劃)과 같은 수리구조물(水理構造物)의 설계(設計)에 필요(必要)한 최적강우강도식(最適降雨强度式)을 대구(大邱)와 포항(浦項)을 대표지점(代表地點)으로 분석(分析)한 결과(結果) 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 1. 각종(各種) 확률강우강도식(確率降雨强度式) 산정(算定)에 있어서 대구(大邱)는 lwai 법(法), 포항(浦項)은 Gumbel-Chow 법(法)에 의한 결과치(結果値)를 확률강우강도(確率降雨强度)로 채택(採擇)함이 타당(妥當)하다고 생각된다. 2. 최적강우강도식(最適降雨强度式)을 유도(誘導)함에 있어서 표준편차비교결과(標準偏差比較結果) 대구(大邱)는 2.52~4.17, 포항(浦項)은 1.86~4.54로 공(共)히 Japanese 형(型) ($I=\frac{a}{\sqrt{t}+b}$)이 적합(適合)한 것으로 나타났으며, 재현기간별(再現期間別) 강우강도식(降雨强度式)은 다음과 같다. 대구(大邱) T : 200년(年) - $I=\frac{824}{\sqrt{t}+1.5414}$ T : 100년(年) - $I=\frac{751}{\sqrt{t}+1.4902}$ T : 30년(年) - $I=\frac{623}{\sqrt{t}+1.4017}$ T : 20년(年) - $I=\frac{580}{\sqrt{t}+1.3721}$ T : 10년(年) - $I=\frac{502}{\sqrt{t}+1.3145}$ T : 5년(年) - $I=\frac{418}{\sqrt{t}+1.2515$ 포항(浦項) T : 200년(年) - $I=\frac{468}{\sqrt{t}+1.1468}$ T : 100년(年) - $I=\frac{429}{\sqrt{t}+1.1605}$ T : 50년(年) - $I=\frac{391}{\sqrt{t}+1.1852}$ T : 30년(年) - $I=\frac{362}{\sqrt{t}+1.2033}$ T : 20년(年) - $I=\frac{339}{\sqrt{t}+1.2229}$ T : 10년(年) - $I=\frac{229}{\sqrt{t}+1.2578}$ T : 5년(年) - $I=\frac{257}{\sqrt{t}+1.3026}$ 3. 각(各) 지방(地方)에 따르는 재현기간별(再現期間別) 강우강도(降雨强度)를 쉽게 이용(利用)할 수 있도록 I.D.F. 상관도(相關圖)를 작성(作成)한 바 그 이용도(利用度)의 가치(價値)가 크게 있을 것으로 기대(期待)된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.71-71
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• 2012

현재 전 세계적으로 극한강우의 발생빈도가 점차 높아지고 있으며 홍수량 또한 강도가 커지고 있는 것이 현실이다. 하지만 과거의 홍수발생 빈도에 따라 설계된 홍수방어시설들이 점차 한계를 보이고 있으므로 이를 대비하기위한 구조적 대책뿐만 아니라 홍수피해 발생 가능지역에 사전 예경보를 시행하는 비구조적 대책마련 또한 필요하다. 기존의 홍수예측은 확정적인 하나의 유량예측값만을 제공함으로써 신속하고 편리하였지만 이에 대한 불확실성이 큰 경우 예상치 못한 큰 인적 물적 피해를 가져올 수 있다. 이처럼 확률론적 홍수예측의 필요성이 대두되어 지면서 유럽이나 미국등 선진국에서는 EFFS(European Flood Forecasting System)과 NWSRFS(National Water Service River Forecast System)같이 이미 확률론적 홍수예측에 대한 연구 및 기술개발이 활발하게 진행되어지고 있다. 하지만 홍수예측의 확률론적 접근에 있어서는 많은 불확실성들이 내포되어 있으므로 예측시스템에서 생성된 앙상블 유량예측 결과의 신뢰도 분석과 올바른 불확실성 정보의 제공이 필요하다. 본 연구는 확률론적 홍수예측 방법을 국내에 적용시켜서 기상청의 예측시스템 KLAPS(Korea Local Analysis and Prediction System), MAPLE(McGill Algorithm for Precipitation Nowcasting by Lagrangian Extrapolation), UM(Unified Model) 그리고 MOGREPS(Met Office Global Regional Ensemble Prediction System)으로부터 생성된 기상앙상블을 현재 국토해양부 홍수통제소에서 사용하고 있는 강우-유출모형인 저류함수모형(Storage Function Method)의 입력 자료로 사용한다. 확률론적 홍수예측에서 오는 불확실성을 분석하기 위해서 첫 번째로 제공되는 기상예측 시스템의 시 공간적 스케일 및 대상유역의 공간특성에 따라 어떠한 형태로 전파되어지는지를 분석하였다. 두 번째는 각각의 예측시스템들이 선행기간(Lead time)에 따라 불확실성의 특성이 어떻게 나타나게 되는지를 확인하였다. 이러한 불확실성의 특성을 정확하게 파악하게 된다면 예측에 있어서 현재 갖고 있는 문제점들로부터 개선해 나가야 할 방향을 제시해주어 향후연구에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.