• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.1188-1192
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• 2004

본 연구는 그동안 우리나라 강우-유출분석에 주로 이용되어 왔던 Clark 단위도를 선택하여 그 매개변수와 유역반응과의 관계를 고찰하였다. 대상유역으로 국제수문개발계획 시험유역 하나인 위천유역과 남강, 주암댐을 대상유역으로 선정하여, 실측강우-유출자료에 근거하여 최적화된 단위도를 유도한 후, Clark 단위도의 집중시간(Tc)과 저류상수(K)를 산정하였다. 본 연구를 수행한 결과, 유역에서의 각 홍수사상별 첨두홍수량에 대한 Clark 단위도의 매개변수인 집중시간, 저류상수와 유역반응과의 관계를 규명할 수 있었다. 집중 시간과 저류상수는 모두 작은 홍수사상에서는 지수적으로 감소하지만 어느 홍수량 크기 이상부터는 거의 일정한 집중시간을 가짐을 알 수 있었다. 이는 큰 홍수사상에서는 유역의 선형성을 재현하고 있음을 보여주는 것이다. 또한, 이를 통해 우리나라에서 홍수량 산정시에 사용되어 오고 있는 대표단위도 개념은 큰 홍수사상에 적용될 경우에는 과소한 홍수량을 산정하므로 새로운 개념의 단위도 적용이 필요하다고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.212-212
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• 2018

설계홍수량 산정요령(MLTMA, 2012)이 배포된 이후 실무에서는 홍수량을 산정할 때, Clark 단위도(Clark, 1945)를 적용하는 것으로 획일화되는 추세다. SCS 단위도(SCS, 1972)가 설계홍수량 산정요령에서 배제된 것은 Clark 단위도와 비교해서 도달시간 등 유역 매개변수를 같게 대입하더라도 홍수량이 과다 산정되는 경향 때문이다(e.g., Singh, 2000; Kilduff et al., 2010; Bhunya et al., 2011). 그럼에도 불구하고 SCS 단위도는 단변량 모형으로 적용 방법이 매우 간단하고, 실무에서 주로 사용되는 상용프로그램 대부분에 내재되어 있는 등 실무에서의 효용가치가 높은 편이다. SCS 단위도의 높은 첨두홍수량을 조정하고자 첨두시간 산정 공식을 수정한 SCS 방법이 제안되었으나(e.g., Ministry of Construction, 1992; Jung and Moon, 2001), 이는 첨두시간이 크게 산정되도록 하여 첨두홍수량을 낮추려는 시도로 도달시간, 기저시간 등 유역의 물리적인 특성을 왜곡한다. 반면에 SCS 단위도의 기울기(Peak Rate Factor; PRF)는 유역 경사에 따라 300에서 600 사이의 값을 갖게 되고 평균값으로 484가 제안되었으나(SCS, 1972), 이를 맹목적으로 사용하기에는 무리가 있다. 실험을 통해서 75-100, 284, 100-575 등 다양한 범위의 PRF 값이 제시되었고(e.g., Woodward et al., 1980; Wanielista et al., 1997), PRF에 직접 비례해서 첨두홍수량이 결정되는 SCS 단위도의 특성을 고려할 때, 유역의 조건에 맞는 적절한 PRF를 산정하는 것이 우선이다. 본 연구에서는 SCS 단위도의 첨두시간과 같은 종속변수 대신 PRF를 조정하는 방법에 주목해서 Clark 단위도로 산정된 홍수량과 서로 상호보완이 될 수 있도록 국내의 유역 환경에 적합한 SCS 단위도 적용 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.585-585
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• 2015

가능최대홍수량(PMF)이란 가능최대강수량(PMP)을 입력으로 한 강우-유출해석의 결과를 말한다. 즉, 대상유역의 가능최대강수량을 산정하여 시 공간분포를 고려한 가능최대호우를 결정한 후, 강우-유출관계를 이용하여 최대홍수량을 산정하는 것이다. 이러한 과정을 거쳐 산정된 가능최대홍수량은 실무에서 댐 설계를 위해 사용된다. 본 연구에서는 가능최대홍수량을 설계홍수량으로 채택하고 있는 국외의 강우-유출 해석 방법에 대해 조사하고, 국내의 경우와 비교하였다. 그 결과, 평균 개념의 Clark 단위도를 사용할 경우 홍수를 과소평가할 우려가 있으며, 큰 홍수사상을 모의하기 위해서는 최대 개념을 적용한 단위도의 도입이 필요하다고 판단하였다. 최대 개념을 적용한 기존의 연구들 또한 관측 기록년 이후에 기록된 수문량에 비해 월등히 큰 수문량이 발생할 때, 과거의 자료를 토대로 추정한 PMF의 신뢰성이 급격히 저감된다는 한계가 존재하므로, 국내 모든 유역에 적용할 수 있는 일관성 있는 단위도가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 특성 속도를 고려하여 빈도해석을 실시하였고, 이를 이용하여 최대 개념을 고려한 유역의 특성속도에 따른 Clark 단위도를 제시하였다. 아울러 단위도의 변화에 따른 가능최대홍수량의 변화를 검토하여, 단위도의 적용성을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1915-1919
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• 2007

하천관리 및 수공구조물의 설계 등을 위한 빈도별 홍수량 산정 시 이용되는 방법에는 Clark 단위도법, Snyder 단위도법, KICT 단위도법 등이 있다. 이 중 대표적인 합성단위도법인 Clark 단위도법은 실무에서 가장 많이 사용되는 방법으로 꼽을 수 있으나, Clark 단위도법 매개변수인 집중시간$(T_c)$과 저류상수(K)를 추정하는 것은 단순하지 않다. Clark 단위도법의 매개변수 추정은 계측 유역인 경우와 미계측 유역인 경우로 나눌 수 있는데 대부분의 경우 미계측 유역의 도달시간 및 저류상수를 추정하는 방법으로 홍수량을 산정하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 감천유역을 대상유역으로 선정하였으며, 김천수위표 지점을 유출지점으로 선정하여 홍수량을 산정하였다. 호우사상은 김천수위국의 수위-유량 곡선식으로 유출량의 검정이 가능한 년도를 고려하여 1998${\sim}$2005년 사이의 호우사상 중 분석이 가능한 것으로 판단되는 부항2와 김천 강우관측소의 시강우 자료를 선정하였다. 선정된 호우사상은 1999년, 2002년, 2004년에 대한 총 6개의 시우량 자료로 WAMIS(국가수자원종합정보시스템)와 한강홍수통제소(www.hrfco.go.kr)의 자료실에서 제공하는 한국수문조사연보 자료를 이용하였다. 선정된 호우사상과 WMS모형을 이용하여 산정된 유역면적 및 강우관측소 별 Thiessen 가중계수를 이용하여 HEC-1모형의 최적화기법으로 Clark 단위도법의 집중시간$(T_c)$과 저류상수(K)를 산정하였으며, 계측유역의 매개변수를 산정하는 방법 중 저류방정식을 이용하는 방법을 이용하여 저류상수를 산정하여 비교하였다. 집중시간의 경우 1999년과 2002년에 비해 2004년의 결과값이 작게 산정되었으며, 저류상수의 경우 2004년의 결과값이 크게 산정되었다. 그러나, 저류방정식을 이용하여 저류상수를 결정하는 방법으로 산정한 저류상수는 비교적 일관성 있게 산정되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2002년도 학술발표회 논문집(II)
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• pp.1334-1339
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• 2002

본 연구는 국내의 중소하천유역의 설계홍수량 산정을 위해 사용되고 있는 Clark 모형의 저류상수륵 실무자들이 쉽게 이용할 수 있도록 하는 데 목적이 있다. 이를 위해 과거의 강우-유출자료와 단위도를 바탕으로 대표단위도를 유도하고, 수문곡선 감수분석 개넘을 이용하여 Clark 모형의 저류상수를 산정하였다. 저류상수(K)는 Clark 방법의 매개변수 중 계획홍수량에 가장 큰 영향을 주는 인자이다. 따라서 본 연구에서는 실측자료가 없는 유역에서의 K값의 산정을 위해 유역면적, 주유로연장, 유역경사를 이용한 다중 회귀방정식을 제시하였다. 회귀분석결과 저류상수(k)는 지형학적 동질성이 있는 유역에서 뛰어난 상관관계를 나타내었으며 이를 이용하여 한강, 낙동강, 영산강, 금강, 섬진강 유역의 K에 대한 회귀분석식을 도출하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1491-1494
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• 2010

2000년 이후 국지성 호우로 인한 지역별 홍수량의 차이가 현저히 많이 나고 있다. 때문에 유역 내 주요시설물 및 인명피해를 줄이기 위해서는 유역의 특성을 최대한 반영한 홍수 분석이 필요하다. 본 연구에서는 충주댐 유역의 실측 강우량 및 유입량 자료를 이용하여 단위도를 유도하였다. 단위도 산정 방법은 강우자료의 모의기능을 추가한 Modified Clark 방법을 이용하였다. 단위도 관련 직접유출의 형태를 결정하는 주요 매개변수는 도달시간 $T_c$와 저류상수 K에 의하여 결정되며, 홍수량 산정 시 가장 중요한 매개변수라고 할 수 있다. 충주댐 유역의 2002년부터 2007년까지의 강우자료 중 대표 강우사상을 분리하여 강우사상별 매개변수를 추정하였다. 추정 결과 강우 사상별 형태에 따라 매개변수가 다르게 나타났다. 이는 강우의 패턴에 따라 댐에 유입되는 매개변수가 다르기 때문인 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.428-428
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• 2015

최근 제주도는 극한사상의 기상발생빈도가 점차 증가하여 집중호우, 태풍 등에 의한 홍수피해가 점자 증가하고 있는 실정이다. 따라서 지역특성에 적합한 단위유랴도 산정은 실제 하천설계 및 치수방재를 위해 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 외도천유역의 유역특성을 반영한 최적 단위유량도를 산정하기 위해 강우-유출모형은 HEC-HMS모형을 이용하였으며 적용한 단위도는 Clark, Sndyer, SCS 합성단위유량도법으로 각 사상마다 실측 유량자료와 비교 분석하였다. 일원분산분석 결과는 각 단위도의 첨두유량과 첨두시간에 대한 p-value가 유의수준 0.05보다 크기 때문에 귀무가설이 성립이 되며 각 단위유량도의 방법별 첨두유량 및 첨두 시간의 유의적 차이는 없다고 분석되었다. 오차율로 비교하면 Clark 합성단위도가 대상유역인 외도천의 유역특성을 가장 잘 반영하는 것으로 판단되며 Clark 단위유량도의 오차율은 0.02 ~ 1.93%로 타나났으며 첨두시간에 대한 오차율은 0 ~ 2.74%으로 나타났다. 향후 홍수유출량 산정하기 위해 장기간 지속적으로 유량관측자료 확보 및 구축이 필요하며, 이러한 제주형 유도식 개발 및 최적의 매개변수와 단위도를 적용한다면 신뢰도 높은 유출 특성 결과를 도출 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.439-449
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• 2016

유역의 지형학적특성을 이용한 합성단위도법을 제시하였다. 합성단위도 산정을 위하여 19개 유역에 대하여 6개 지형학적 인자를 사용하였으며, 전체유역을 유역면적 $ 200km^2$을 기준으로 2개의 군집으로 분류하였다. 19개 유역을 대상으로 군집별로 표준화된 지형학적 인자와 유역별 대표단위도의 첨두비유량 및 첨두시간과의 회귀식을 제시하였으며, Nash와 Clark 단위도를 유도하였다. 합성단위도의 모의정확도 검증을 위해 추가적으로 선택한 6개 유역에서 2010-2011년에 발생한 145개 강우-유출사상에 적용하여 경험식을 사용한 Clark모형의 적용결과와 비교하였다. 검증결과 기존의 합성단위도법에 비해 높은 정확도를 나타내었으며, 이러한 결과는 미계측 유역에서의 적용 가능성을 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.454-454
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• 2015

본 연구에서는 댐 유역의 설계홍수량을 산정할 시 발생할 수 있는 대표 매개변수의 불확실성에 대하여 분석하였다. 설계홍수량 산정 방법으로는 국내에서 가장 일반적으로 활용되고 있는 강우-유출모형 중 Clark 단위도를 활용하여 확률강우량을 동일 빈도의 홍수량으로 변환하는 방식을 적용하였다. 대상 유역으로는 수문학적 안전성평가가 수행된 국내 댐 유역 중 비교적 실측 호우사상 자료 수가 많은 3개 유역을 선정하였다. 또한 단위도 매개변수 결정 시 자료의 부족으로 최적화 매개변수에 대한 신뢰도 문제가 발생할 수 있으므로 가용 자료수가 증가함에 따른 불확실성의 영향을 분석하기 위해 대상 유역 간의 시간응답 특성을 분석하였다. 이를 통해 상사성이 있는 것으로 판단되는 유역의 호우사상 매개변수를 통합하여 무차원화된 저류상수 $K_x$를 구하였다. 이 $K_x$값을 표준정규분포로 변환하고 Monte Carlo Simulation을 통해 난수를 발생시켜 100개의 무차원 저류상수 $K_x$를 산정하였다. 이 값을 사용하여 설계홍수량을 산정하기 위한 대표 매개변수의 불확실성 분석을 실시하였다. 그 결과 상사성이 있는 것으로 판별된 유역의 호우사상을 통합하는 경우 양질의 호우사상을 다수 확보하고 있는 유역이 추가되면 홍수량 산정결과가 개선되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.159-170
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• 2007

본 연구에서는 관측자료에 나타난 Clark 단위도의 매개변수를 검토하고 그 변동성을 평가하였다. 여기에는 강우-유출과정에 영향을 미치는 유역 및 기상 특성인자들을 확률밀도함수를 적용하여 정량화하고, 이를 바탕으로 하여 관측 강우-유출 사상 중 평균적인 사상을 분류하며, 마지막으로 선별된 강우-유출 사상에 대해 Clark 단위도의 평균적인 매개변수를 유도하는 과정이 포함된다. 이러한 과정을 통해 얻은 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 유역을 대표하는 유출특성(즉, 집중시간 및 저류상수)의 결정에는 관측 강우-유출사상의 수가 어느 정도 확보된다고 하더라도 여전히 높은 불확실성을 피하기 힘들다. (2) 집중시간의 경우는 그 분포가 상당히 왜곡된 형태여서 단순한 산술평균은 상당히 왜곡된 추정치를 제시할 가능성이 높다. 즉, 정규분포에 근거한 평균값인 산술평균은 더 이상 집중시간에 대한 대표값의 역할을 하지 못한다. 오히려 최빈값의 경우가 보다 대표성을 갖는 것으로 판단된다. 반면에 저류상수의 경우는 거의 대칭인 분포를 하고 있으므로 산술평균이 어느 정도의 대표성을 확보한다고 판단할 수 있다. 본 연구의 대상유역의 경우 집중시간은 대략 7시간 정도가, 저류상수는 대략 22시간 정도가 적절한 것으로 판단된다.