• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.208-208
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• 2022

Recently, the frequency of abnormal weather due to complex factors such as global warming is increasing frequently. From the past rainfall patterns, it is evident that climate change is causing irregular rainfall patterns. This phenomenon causes difficulty in predicting rainfall and makes it difficult to prevent and cope with natural disasters, casuing human and property damages. Therefore, accurate rainfall estimation and rainfall occurrence time prediction could be one of the ways to prevent and mitigate damage caused by flood and drought disasters. However, rainfall prediction has a lot of uncertainty, so it is necessary to understand and reduce this uncertainty. In addition, when accurate rainfall prediction is applied to the rainfall-runoff model, the accuracy of the runoff prediction can be improved. In this regard, this study aims to increase the reliability of rainfall prediction by analyzing the uncertainty of the Korean rainfall ensemble prediction data and the outflow analysis model using the Limited Area ENsemble (LENS) and the Grid based Rainfall-runoff Model (GRM) models. First, the possibility of improving rainfall prediction ability is reviewed using the QM (Quantile Mapping) technique among the bias correction techniques. Then, the GRM parameter calibration was performed twice, and the likelihood-parameter applicability evaluation and uncertainty analysis were performed using R², NSE, PBIAS, and Log-normal. The rainfall prediction data were applied to the rainfall-runoff model and evaluated before and after calibration. It is expected that more reliable flood prediction will be possible by reducing uncertainty in rainfall ensemble data when applying to the runoff model in selecting behavioral models for user uncertainty analysis. Also, it can be used as a basis of flood prediction research by integrating other parameters such as geological characteristics and rainfall events.

• 한국습지학회지
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• 제17권1호
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• pp.80-90
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• 2015

기후변화로 인해 강우 패턴과 강우강도의 변동성이 커지고 있으며, 도시화 및 산업화에 따른 불투수면적의 증가로 인해, 집중호우에 따른 도시침수와 홍수피해가 심화될 것으로 예상하고 있다. 따라서 본 연구에서는 홍수방어 대안 설정을 위한 설계 강수량(design rainfall) 또는 확률강수량에도 변화가 예상되므로 지역빈도해석을 통해 미래 확률강수량을 산정 및 분석하고자 한다. 기상청 산하 30년 이상의 관측치를 갖고 있는 58개 지점을 대상으로 과거 관측자료를 수집하고, 기후변화를 고려한 미래 확률강수량 추정을 위해 대표농도경로(RCP) 시나리오에 의한 강수량 자료를 이용하여 지역빈도해석을 실시하였다. 기후변화에 따른 강수량 자료의 편의를 제거하기 위하여 분위사상법(Quantile Mapping) 및 이상치 검정을 실시하였다. Hosking and Wallis(1997)가 제시한 L-moment방법을 이용하여 지역빈도 해석을 실시하였으며, 80년, 100년, 200년 빈도에 대한 미래 목표기간별 확률강수량을 산정하였다. 그 결과 21세기 말에 전국의 확률강수량이 현재의 관측 확률강수량에 비해 25 ~ 27% 상승하는 것으로 예측되며, 특히, 제주도 지역이 가장 크게 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 미래 기후변화로 인한 강수량의 증가와 도시화에 따른 유출특성 변화로 자연재해 발생 및 피해는 더욱 증가할 것으로 예상되며, 미래 홍수안전도를 위한 대비책 마련이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권8호
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• pp.833-842
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• 2013

분위사상법(QM, Quantile Mapping)은GCM(Global Climate Model) 자료의 계통적 오차를 보정하여 보다 신뢰성 높은 자료로 재생성하기 위해 활용되고 있다. 이 기법은 사상(mapping)시키려는 대상(object) 자료의 통계분포모수가 정상적(stationarity)이라는 가정 하에 대상 자료의 누적확률분포(CDF, Cumulative Distribution Function)를 목표(target) CDF에 통계적으로 투영시키는 것이 일반적이다. 따라서 GCM에서 제공되는 미래 기후시나리오의 강우시계열과 같이 비정상성(non-stationarity)을 갖는 장기 시계열자료에 대한 적용에는 문제점을 보이고 있다. 본 연구에서는 비정상성을 갖는 장기시계열자료의 오차보정을 위해 통계분포모수에 경향성을 부여하는 비정상성 분위사상법(NSQM, Nonstationary Quantile Mapping)을 적용하였다. NSQM 적용을 위한 확률분포로 수문분야에서 광범위하게 쓰이고 있는Gamma 분포를 선정하였으며, 대상 시나리오는 CCCma (Canadian Centre for Climate modeling and analysis)에서 제공하고 있는 CGCM3.1/T63모형의 20C3M(reference scenario)과 SRES A2 시나리오(projection scenario)를 활용하였다. 한강유역 내 관측기간이 충분한 10개의 지상관측소로부터 강우량을 수집하였다. 또한 6월과 10월사이에 연 강수량의 65% 이상이 집중되는 한반도의 계절성을 반영하기 위해 홍수기(6~10월)와 비홍수기(11~5월)를 구분하였고, 기준기간(Baseline)은 1973~2000년, 전망기간(Projection)은 2011~2100년으로 구분하였다. 다양한 목표분포의 설정을 통하여 NSQM의 적용성을 평가하고자 하였으며, 전망기간은 FF시나리오(Foreseeable Future Scenario, 2011~2040년), MF시나리오(Mid-term Future Scenario, 2041~2070년), LF시나리오(Long-term Future Scenario, 2071~2100년)의 3개의 구간으로 설정하여 기준기간과 전망기간의 연평균 강우량에 대한 경향성분석을 실시하였다. 그 결과NSQM이 FF시나리오에서 330.1mm(25.2%), MF시나리오에서 564.5mm(43.1%), LF시나리오에서 634.3mm(48.5%)로 증가하는 전망결과를 나타내고 있었다. 정상성기법을 적용한 결과, 전망기간 중 전체적으로는 동일한 평균값을 갖는 목표통계모수를 사용한다고 하여도, 전망전반부에서 과다하고, 후반부에서 오히려 과소한 전망을 보여주고 있었다. 이러한 결과는 비정상성기법을 사용함으로써 상당부분 개선될 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.807-816
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• 2002

본 연구에서는 댐 건설에 따른 댐 하류 유황의 변화에 대해 살펴보고자 하였다. 이를 위해 대청댐이 위치해 있는 금강유역을 대상으로 하였으며, 댄 건설 전후의 인공위성 영상자료를 분석해서 댐 하류 수표면의 변화를 평가하였고, 유황변화에 대한 분석을 위해서는 대청댐 하류에 위치한 공주 수위관측소의 자료를 이용해서 댐의 건설에 따른 하류 유황변화를 분석을 실시하고 그 영향을 평가하였다. 또한, 댐의 홍수조절에 따른 홍수량 규모의 변화를 살펴보기 위해 대청댐 하류의 공주와 규암지점의 연 초과치 계열에 대한 빈도해석을 실시하고 그 변화를 분석하였다. 이를 통해 댐이 하류하천의 유황을 개선하고 일정하게 유지해서 안정적인 수자원 공급을 가능하게 해주는 역할과 첨두유량의 감소로 홍수피해를 저감시켜주는 역할을 동시에 담당하고 있음을 알 수 있었으며, 수자원의 관리 및 이용측면에서 이·치수에 기여하는 댐의 긍정적인 효과를 다시 한번 확인할 수 있었다.

• 한국데이터정보과학회:학술대회논문집
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• 한국데이터정보과학회 2006년도 PROCEEDINGS OF JOINT CONFERENCEOF KDISS AND KDAS
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• pp.163-169
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• 2006

This paper deals with the comparison of parameter estimation methods in a 3-parameter Kappa distribution which is sometimes used in flood frequency analysis. The method of moment estimation(MME), L-moment estimation(L-ME), and maximum likelihood estimation(MLE) are applied to estimate three parameters. The performance of these methods are compared by Monte-carlo simulations. Especially for computing MME and L-ME, ike dimensional nonlinear equations are simplied to one dimensional equation which is calculated by the Newton-Raphson iteration under constraint. Based on the criterion of the mean squared error, the L-ME is recommended to use for small sample size $(n\leq100)$ while MLE is good for large sample size.

• Communications for Statistical Applications and Methods
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• 제12권2호
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• pp.285-294
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• 2005

This paper deals with the comparison of parameter estimation methods in a 3-parameter Kappa distribution which is sometimes used in flood frequency analysis. Method of moment estimation(MME), L-moment estimation(L-ME), and maximum likelihood estimation(MLE) are applied to estimate three parameters. The performance of these methods are compared by Monte-carlo simulations. Especially for computing MME and L-ME, three dimensional nonlinear equations are simplified to one dimensional equation which is calculated by the Newton-Raphson iteration under constraint. Based on the criterion of the mean squared error, L-ME (or MME) is recommended to use for small sample size( n$\le$100) while MLE is good for large sample size.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.452-452
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• 2017

지속가능한 물관리는 필요한 용수(생활 공업 농업 유지)를 안정적으로 공급하기 위한 이수측면과 홍수피해를 최소화하기 위한 치수측면을 포함한 수량관리와 맑은 물 공급, 친수환경 조성, 생태계 보존을 위한 수질환경관리로 구분된다. 지속가능한 물관리를 실현하기 위해서 필수적으로 분석되어야 할 과학적 요소는 물순환과 관련된 각종 인자들의 변동성이며, 물순환은 크게 인간의 할동으로 인한 변화요소와 기후적인 변화요소에 의해 급진적으로 또는 점진적으로 변화된다. 본 연구에서는 청미천 유역을 대상으로 하여 홍수에 관한 잠재적 위협요인의 분석을 위한 RCP 4.5 및 8.5 시나리오 극한강우 사상의 통계적 특성 분석, 기후변화 시나리오에 대한 가뭄예측을 위한 수문순환 모형을 구축 및 수문학적 가뭄의 분석, 미래 수질을 모델링을 위한 기초자료 수집 및 매개변수 보정과 같은 연구를 수행하였다. 특히 본 연구에서는 극한강우사상을 이용하여 청미천 유역에서 발생될 수 있는 확률홍수량을 정상성 및 비정상성 빈도분석을 이용하여 파악하였으며, 이를 활용하여 기후변화 시나리오가 고려된 청미천 유역에서의 홍수량을 분석하여 그 결과를 비교 분석하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권6호
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• pp.81-92
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• 2019

The objective of this study is to evaluate hydrologic impacts of climate change according to downscaling methods using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model at watershed scale. We used the APCC Integrated Modeling Solution (AIMS) for assessing various General Circulation Models (GCMs) and downscaling methods. AIMS provides three downscaling methods: 1) BCSA (Bias-Correction & Stochastic Analogue), 2) Simple Quantile Mapping (SQM), 3) SDQDM (Spatial Disaggregation and Quantile Delta Mapping). To assess future hydrologic responses of climate change, we adopted three GCMs: CESM1-BGC for flood, MIROC-ESM for drought, and HadGEM2-AO for Korea Meteorological Administration (KMA) national standard scenario. Combined nine climate change scenarios were assessed by Expert Team on Climate Change Detection and Indices (ETCCDI). SWAT model was established at the Mankyung watershed and the applicability assessment was completed by performing calibration and validation from 2008 to 2017. Historical reproducibility results from BCSA, SQM, SDQDM of three GCMs show different patterns on annual precipitation, maximum temperature, and four selected ETCCDI. BCSA and SQM showed high historical reproducibility compared with the observed data, however SDQDM was underestimated, possibly due to the uncertainty of future climate data. Future hydrologic responses presented greater variability in SQM and relatively less variability in BCSA and SDQDM. This study implies that reasonable selection of GCMs and downscaling methods considering research objective is important and necessary to minimize uncertainty of climate change scenarios.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.465-480
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• 2009

본 연구에서는 다중회귀분석을 이용하여 산악효과를 야기하는 지형인자와 강수와의 관계를 파악하였다. 섬 전체가 산악지형인 제주도의 연평균강수량과 지수홍수법으로 산출한 확률강우량을 강수자료로 사용하여 산악효과를 야기하는 지형인자로 선정한 고도, 위 경도와 회귀모형을 구성하였다. 회귀분석 결과 연평균강수량과 고도와의 선형관계가 확률강우량에서도 동일하게 나타났으며, 고도이외에 위도, 경도를 각각 추가인자로 고려할 경우 강우량과 더욱 강한 상관성을 보였다. 또한, 고도와 위도, 경도를 모두 고려한 회귀모형을 이용한 지형공간분석 결과 제주도의 실제 강수특성과 마찬가지로 남동부로 편중된 강수형태를 보여 모형의 적합성을 증명하였다. 그러나 지속시간 및 재현기간과 무관하게 높은 고도에서 회귀식의 유효성이 감소하므로, 높은 고도에서의 추가적인 산악효과인자의 강수량에 대한 영향이 존재될 것으로 판단되므로 추후 연구가 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권4호
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• pp.277-288
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• 2017

본 연구에서는 발생가능한 홍수시나리오를 기반으로 하천제방의 복합위험도를 산정하고자 하였다. 이를 위해 불확실성을 고려한 수문학적/수리학적/지반공학적의 위험도를 각각 MCMC (Markov Chain Monte Carlo), MCS (Monte Carlo Simulation), FOSM (First-Order Second Moment) 기법을 활용하여 해석하였으며, 이들 각각의 확률을 연계하여 결합확률 형태로 나타내었다. 적용대상 유역은 낙동강에 위치한 강정고령보를 기점으로 상 하류 12.5 km 구간으로 선정하였으며, 구간내의 총 6구간의 제방이 포함된다. 수문시나리오는 제방 월류가 발생하는 100년/200년 빈도 신뢰구간 상한치(97.5%)의 홍수량이 사용되었고, 이에 따른 홍수위 해석을 수행하여 월류위험도를 산정하였으며 월류가 발생하지 않는 구간에서는 침투, 사면안정, 수위급강하 등 제방의 지반공학적 위험도를 산정하였다. 기존 결정론적 위험도 해석보다 확률론적 위험도 해석에 의한 복합위험도가 제방설계에 보다 안정적, 경제적인 상승효과를 가져올 수 있을 것이며, 향후 수변구조물 설계에 지표로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.