• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.183-183
• /
• 2018

최근 국지성 호우와 홍수, 그리고 극심한 가뭄과 같은 기후변화로 인한 극치수문현상이 빈번하게 관측되고 있다. 이는 과거와는 다른 양상의 강우사상으로 광화문(2010), 강남역(2010), 청계천(2010), 청주(2017), 부산(2017) 등 주요 도심지역에 내수침수로 인한 막대한 인명, 재산 피해를 발생시켰으며, 피해의 빈도와 강도가 증가되고 있는 추세이다. 특히 기후변화에 따른 강우강도의 증가는 설계홍수량의 변화를 초래하며, 그로 인해 홍수 위험도 증가와 치수안전도 감소 등 수공구조물의 설계기준에 불확실성을 증가시키는 원인이 되고 있다. 최근 국내에서도 기후변화에 따른 수공시설물 설계빈도 상향에 대한 필요성이 대두되고 있으나 기후변화의 불확실성 및 기후시나리오의 한계로 인해 정량적 분석결과가 제시되지 않아 정책 수립에 반영하기 현실적으로 어려운 상황이다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 홍수특성에 대한 도시유역의 영향을 평가하기 위하여 서울 효자배수분구를 대상유역으로 선정하고, 과거관측자료 기준 S0 대비 상세화 기법(Downscaling) 및 편의보정(Bias Correlation)으로 생성된 RCP 4.5 기후시나리오 HadGEM3-RA(RCM)모델을 통해 생산된 S1, S2, S3 기간의 확률강우량의 변화를 평가하였다. 이때 확률분포형은 Gumbel, 매개변수 추정은 최우도법(ML)을 사용하였고, 도시유출모형을 이용하여 최대첨두홍수량 및 침수면적 산정하고 기후변화 기간별 변동성을 분석하였다. 평가 결과 대부분의 도시배수시설물의 설계빈도인 10년빈도를 3사분위값을 기준으로 할 때 50년과 70년 이상의 미래를 가정할 경우 각각 약 10%, 20%의 확률 홍수량이 증가가 예상되었다. 이러한 결과 현재 구축되어 있는 배수시스템의 설계빈도를 크게 상회하는 값으로 도시배수시스템에 많은 어려움을 줄 것으로 예상되며, 정량적 평가 결과가 기후변화 적응 대책 신규 시설물 설계시 참고할 수 있는 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean earth science society
• /
• v.37 no.7
• /
• pp.420-433
• /
• 2016

The purpose of this study is to improve the calibration matrixes of 2-D and 3-D convective rainfall rates (CRR) using the brightness temperature of the infrared $10.8{\mu}m$ channel (IR), the difference of brightness temperatures between infrared $10.8{\mu}m$ and vapor $6.7{\mu}m$ channels (IR-WV), and the normalized reflectance of the visible channel (VIS) from the COMS satellite and rainfall rate from the weather radar for the period of 75 rainy days from April 22, 2011 to October 22, 2011 in Korea. Especially, the rainfall rate data of the weather radar are used to validate the new 2-D and 3-DCRR calibration matrixes suitable for the Korean peninsula for the period of 24 rainy days in 2011. The 2D and 3D calibration matrixes provide the basic and maximum CRR values ($mm\;h^{-1}$) by multiplying the rain probability matrix, which is calculated by using the number of rainy and no-rainy pixels with associated 2-D (IR, IR-WV) and 3-D (IR, IR-WV, VIS) matrixes, by the mean and maximum rainfall rate matrixes, respectively, which is calculated by dividing the accumulated rainfall rate by the number of rainy pixels and by the product of the maximum rain rate for the calibration period by the number of rain occurrences. Finally, new 2-D and 3-D CRR calibration matrixes are obtained experimentally from the regression analysis of both basic and maximum rainfall rate matrixes. As a result, an area of rainfall rate more than 10 mm/h is magnified in the new ones as well as CRR is shown in lower class ranges in matrixes between IR brightness temperature and IR-WV brightness temperature difference than the existing ones. Accuracy and categorical statistics are computed for the data of CRR events occurred during the given period. The mean error (ME), mean absolute error (MAE), and root mean squire error (RMSE) in new 2-D and 3-D CRR calibrations led to smaller than in the existing ones, where false alarm ratio had decreased, probability of detection had increased a bit, and critical success index scores had improved. To take into account the strong rainfall rate in the weather events such as thunderstorms and typhoon, a moisture correction factor is corrected. This factor is defined as the product of the total precipitable waterby the relative humidity (PW RH), a mean value between surface and 500 hPa level, obtained from a numerical model or the COMS retrieval data. In this study, when the IR cloud top brightness temperature is lower than 210 K and the relative humidity is greater than 40%, the moisture correction factor is empirically scaled from 1.0 to 2.0 basing on PW RH values. Consequently, in applying to this factor in new 2D and 2D CRR calibrations, the ME, MAE, and RMSE are smaller than the new ones.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
• /
• v.36S no.4
• /
• pp.23-31
• /
• 1999

본 논문에서는 Ka 밴드 위성시스템에서 가장 큰 신호감쇠 요인으로 작용하는 강우효과를 분석하고 그 보상 방안으로서 계층형 8-PSK 변조방식을 제안하였다. 동기복조를 가정한 이론적인 BER 성능과 국내 강우 데이터에 근거한 예상되는 수신신호 품질을 분석하고 기존의 계층형 16-QAM 변조방식과 제안한 계층형 8-PSK 변조방식간의 성능을 비교하였다. 강우강도 및 강우감쇠는 대수정규 분포함수를 이용하여 추정하고 수신신호 품질은 서비스 중단 확률, 평균 수신 SNR에 대해 분석하였다. 결론적으로 제안한 계층형 8-PSK 변조방식은 기존의 계층형 16-QAM 변조방식과 비교해서 전반적으로 매우 우수한 성능을 가짐을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.355-355
• /
• 2021

극한 폭염사상은 지난 20세기 이후 점점 더 빈번하게 발생하고 있으며, 더 광범위한 지역에서 발생하고 있다. 이러한 폭염사상은 다가오는 지구 온난화 시대에서 그 강도가 더 강해지고 지속기간이 길어질 것으로 예상되고 있다. 본 연구에서는 극한강우에 대한 강우강도-지속기간-빈도(intensity-duration-frequency, IDF)곡선의 개념을 폭염사상에 적용하여 미래의 극심한 폭염사상에 대한 발생확률, 강도 및 지속날짜(heat wave intensity-persistence day-frequency, HPF) 간의 관계를 확인해보고자 한다. 또한 해당 모델의 불확실성은 베이지안 기법을 이용하여 분석하였다. 우리나라 6개 주요 지역(대관령, 서울, 대전, 대구, 광주, 부산)에 대해 16개의 미래 일 최대 기온 앙상블 자료를 이용하여 비정상성 HPF곡선을 적용하였다. 미래 극한 폭염 앙상블 결과를 분석한 결과, 2050년을 기준으로 지속기간 2일에 대해 극한 폭염의 강도가 RCP 4.5 이하 시나리오 기준 1.23 ~ 1.69 ℃ 범위에서 상승할 가능성이 높은 것으로 나타났으며, RCP 8.5 이하 시나리오 기준의 경우 1.15 ~ 1.96 ℃ 범위로 나타났다. 또한 HPF 모델의 매개변수 추정으로 인한 불확실성의 경우, 다양한 기후 모델의 변동성으로 인한 불확실성보다 크게 나타났다. 모델의 매개변수 추정에 따른 불확실성을 반영한 결과, 2010~2050년에 해당하는 폭염의 강도에 대한 delta change의 95% 신뢰구간은 RCP 4.5 이하에서 0.53 ~ 4.94 ℃, RCP 8.5 이하에서 0.89 ~ 5.57 ℃로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.8-8
• /
• 2016

최근 기상상태의 불안정으로 인하여 위험기상이 빈번히 발생하고 있다. 우리나라는 지리적으로 단시간에 매우 높은 강우강도를 유발하는 강우사상이 빈번하게 발생하여 홍수사상이 유발되기 쉽다. 기후변동으로 인하여 지난 30년 동안 극한강우의 발생 빈도는 점차 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 과거부터 현재까지의 강우패턴을 입력 자료로 사용하여 극단적으로 변화하는 강우사상에 대하여 면밀한 분석을 수행하였다. 본 연구에서는 극치강우사상을 분석하는데 있어 서로 다른 절점기준을 사용하였다. 첫째, 6시간 누적 강우량이 70mm를 초과하는 경우이며 두 번째는 1시간 누적 강우량이 30mm를 초과하는 경우로 구분하였다. 강우빈도 해석을 수행함에 있어 확률분포형의 매개변수의 불확실성을 보다 정량적으로 산정할 수 있는 Bayesian 기법을 적용하였으며, 또한 각각의 절점기준에 따라서 분류된 강우사상 발생시 종관기후학적 분석을 수행하였다. 이를 위해 미국 대기해양청 재해석자료를 활용하였다. 연구결과 산악지역의 극치강우 발생 증가를 확인하였으며, 동중국해 지역의 저기압 특성과 북태평양 고기압 특성이 우리나라 극치강우현상에 주로 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2004.05b
• /
• pp.500-505
• /
• 2004

인천지역은 지형이 낮은 관계로 배수가 원활하지 못한 지역이 있고 또한 서해안 특유의 높은 조석간만의 차이로 인하여 만조시에는 배수가 어려워 침수가 발생하는 지역이 많다. 이에 대하여 매립된 인천교 주변 하수관거의 통수능을 수치해석을 통하여 분석하고 배수 체계 및 인천교 주변의 내수 배제에 대한 문제점을 파악하여 침수 개선방안을 제시하므로써 인천교 주변 매립지의 침수피해를 경감시키고자 하였다. 통수능 분석을 위한 수치해석 프로그램으로 SWMM모형이 선정되었으며 보다 정확한 해석을 위하여 대상 유역을 수십 개의 소유역으로 구분하여 소유역의 유출을 계산한 후에 관로 내 흐름에 대하여 해석을 실시하였다. 소유역에서의 보다 정확한 유출량 산정을 위하여 평균유출계수(C값)를 사용치 않고 소유역마다 산출된 별도의 유출계수를 이용하였다. 유출량 산정을 위한 강우강도는 기존의 인천대공식과 최근의 강우량을 감안한 해석결과를 비교하여 기존의 인천대 공식 사용이 가능함을 판단하고 이를 사용하여 20년, 30년 빈도의 확률강우강도를 산정하였다. 설계빈도에 대하여 유역 내 침수 피해를 경감시키는 4개의 대안을 선정하여 각각의 대안에 대한 해석을 실시하여 침수피해 개선효과를 비교하여 최적의 대안을 판단하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.323-323
• /
• 2018

최근 기후변화에 대한 관심이 증대됨에 따라 미래 기후모델자료를 기반으로 연구가 다양하게 진행되고 있다. 기후변화가 적용된 자료는 미래 수자원관리, 방재를 위한 수공구조물의 설계 등 다양한 방식으로 실무에 적용되고 있다. 하지만 기후모델로부터 모의된 결과는 어느 정도 관측자료와 차이가 발생하게 되며, 이러한 계통적 오차는 모델 내부에서 해결하기가 쉽지 않다. 그렇기 때문에 기후모델로부터 모의된 결과를 보정하기 위해 편의보정 기법을 활용한다. 그리고 미래 기후모델자료는 불확실성을 내재하고 있기 때문에 다양한 편의보정 기법을 적용하여 불확실성의 범위를 확인해 보았다. 사용된 편의보정 기법으로는 Quantile Mapping(QM), Quantile Delta Mapping(QDM), Detrended Quantile Mapping(DQM), Delta Change Method(DCM)을 이용하였다. 편의보정에 적용한 확률분포형은 일반극치분포(GEV분포), Type-1 극치분포(Gumbel분포)를 사용하였다. GEV분포를 기본으로 하여 조건적으로 GEV분포를 사용할 수 없는 경우, Gumbel분포를 사용하였다. 본 연구에서는 독일의 전지구기후모델(Global Climate Model, GCM)인 MPI-ESM-LR에 RCP 8.5 사나리오를 강제장으로 하여 지역기후모델(Regional Climate Model, RCM)인 WRF를 이용하여 동역학적으로 다운스케일한 강우자료를 사용하였다. 강우자료 중에서 강릉, 인천, 부산, 목포지점에 해당하는 자료를 추출하여 연 최대 강우강도 시계열을 산정하고 4가지 편의보정 기법을 이용하여 편의보정을 하였다. 편의보정 수행된 연 최대 강우강도 시계열을 scale-invariance 기법으로 다운스케일하여 미래 IDF곡선을 유도한 뒤, 편의보정별로 유도한 IDF곡선의 비교를 통해 편의보정기법이 미래 IDF곡선에 미치는 영향을 분석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.54 no.11
• /
• pp.915-924
• /
• 2021

In this study, the probability of exceeding capacity for 4 check dams in Muju mountain region have been estimated. From the results, optimum design of check dam and safety according to wild fire have been discussed. Reliability model has been established by using MSDPM for calculating debris yield to estimate the probability of exceeding capacity of check dam. Probability of exceeding capacity for 4 check dams has been estimated according to maximum rainfall intensity of return periods (10year, 50year, 100year, and 200year). It was found that 1 check dam of Samga-ri basin and 1 check dam of Jeungsan-ri basin were designed by overestimation and 61% and 47% of capacity should be reduced, respectively. Furthermore, probability of exceeding capacity according to burned area has been estimated and compared. It was found that check dam of Sanga-ri basin is the weakest for the wild fire effect in this study area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.64-64
• /
• 2022

이상기후로 인해 돌발적이고 국지적인 호우 발생의 빈도가 증가하게 되면서 짧은 선행시간(~3 시간) 범위에서 수치예보보다 높은 정확도를 갖는 초단시간 강우예측자료가 돌발홍수 및 도시홍수의 조기경보를 위해 유용하게 사용되고 있다. 일반적으로 초단시간 강우예측 정보는 레이더를 활용하여 외삽 및 이동벡터 기반의 예측기법으로 산정한다. 최근에는 장기간 레이더 관측자료의 확보와 충분한 컴퓨터 연산자원으로 인해 레이더 자료를 활용한 인공지능 심층학습 기반(RNN(Recurrent Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), Conv-LSTM 등)의 강우예측이 국외에서 확대되고 있고, 국내에서도 ConvLSTM 등을 활용한 연구들이 진행되었다. CNN 심층신경망 기반의 초단기 예측 모델의 경우 대체적으로 외삽기반의 예측성능보다 우수한 경향이 있었으나, 예측시간이 길어질수록 공간 평활화되는 경향이 크게 나타나므로 고강도의 뚜렷한 강수 특징을 예측하기 힘들어 예측정확도를 향상시키는데 중요한 소규모 기상현상을 왜곡하게 된다. 본 연구에서는 이러한 한계를 보완하기 위해 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network, GAN)을 적용한 초단시간 예측기법을 활용하고자 한다. GAN은 생성모형과 판별모형이라는 두 신경망이 서로간의 적대적인 경쟁을 통해 학습하는 신경망으로, 데이터의 확률분포를 학습하고 학습된 분포에서 샘플을 쉽게 생성할 수 있는 기법이다. 본 연구에서는 2017년부터 2021년까지의 환경부 대형 강우레이더 합성장을 수집하고, 강우발생 사례를 대상으로 학습을 수행하여 신경망을 최적화하고자 한다. 학습된 신경망으로 강우예측을 수행하여, 국내 기상청과 환경부에서 생산한 레이더 초단시간 예측강우와 정량적인 정확도를 비교평가 하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.399-399
• /
• 2018

지구온난화에 따른 기후변화로 인하여 설계빈도를 상회하는 집중호우가 증가하는 추세이며, 불규칙한 강우패턴 및 강우강도의 변화, 그리고 급격한 도시화는 도시지역의 침수피해를 가져오고 있다. 본 연구에서는 극한호우사상에 따른 도심지역 침수분석을 실시하기 위해 서울시 상습침수지역인 강남역 일대를 연구대상유역으로 선정하여 도시유출모형을 구축하였으며, 극한호우사상에 따른 강우시나리오 선정을 위해 기왕최대강우, PMP, 확률강우량을 분석하였다. 또한, 극한호우사상에 따른 도심지역 홍수피해액 산정을 위해 국내외 산정방법에 대해 조사하고, 방법에 따른 피해액 산정결과를 제시하였다.