• 한국수자원학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.285-300
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• 2003

기상레이더와 지형정보 시스템을 이용한 홍수사상에 기초하고, 운동역학적이며, 초과강우가 고려된 분포형 강우-유출 유역모형이 개발되었다. 이 유역모형에서 강우로 인한 지표면 유출 및 지표면 흐름과 관련된 각종 변수의 공간적 변동성과 불확실성을 인식하고 설명한다. 개발된 모형은 래스터 지형정보시스템과 공간적ㆍ시간적으로 변하는 강우자료와 호환된다. 몬테칼로 모의와 우도값이 이 모형의 검정을 위하여 이용되었으며, 검정 모형으로부터 반응되는 시스템의 가능범위가 허용되었다. 레이더-강우 추정에 대한 보정으로 강우계가 이용되고, 복잡한 토지이용 상태인 미국 덴버시 도시배수홍수조절 구역내에 있는 두 개 유역들(Ralston Creek와 Goldsmith Gulch 유역)의 제한된 기왕 홍수사상에 이 모형이 적용되었다. 제한된 수의 몬테칼로 모의들과 고려된 홍수사상들을 근거로 관측수문곡선과 계산수문곡선을 비교하여, Nash와 Sutcliffe 효율점수의 범위를 얻게 되었으며, 그 범위는 Ralston Creek과 Goldsmith Gulch 유역에 대한 검정모형들로부터 각각 -0.19∼0.95와 -0.75∼0.81이다. 또 한, Ralston Creek과 Goldsmith Gulch 유역의 Nash와 Sutcliffe 효율점수는 유출용적에 대해 각각 0.88과 0.1, 첨두유량에 대해 0.14와 0.71, 첨두유량 도달시간에 대해 0.99와 0.95로 평가되었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.13-23
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• 2021

본 연구는 위성영상자료를 이용한 지형자료의 신뢰도를 평가하고자 하였다. 실제 계측자료와 위성영상자료를 이용한 지형자료를 구축하고 강우-유출 모형인 S-RAT에 적용하여 유출 분석을 실시하였으며, 지형자료와 유출량 자료를 비교 분석하였다. 실제 계측자료는 국가수자원관리종합정보시스템(Water Resources Management Information System, WAMIS)의 계측지형자료를 수집하였으며, 위성영상자료는 Terra 위성에 탑재된 MODIS 관측센서의 영상자료를 수집하였다. 분석대상지역은 한강유역에서 산지가 80%이상인 하천 2개 유역과, 도심지가 7%이상인 하천 1개 유역을 대상으로 선정하였다. 분석결과 도심지가 많은 하천에서는 유출량의 차이가 첨두홍수량의 경우 최대 50%, 홍수총량의 경우 최대 17%로 계측자료와 위성영상자료의 차이가 크게 나타났으나, 산지가 많은 하천에서는 유출량의 차이가 첨두홍수량의 경우 최대 13%, 홍수총량의 경우 최대 4%로 나타났다. 영상자료에서 가장 큰 차이를 보이는 것은 Landuse로 도심 하천에서는 MODIS 위성영상이 WAMIS 계측자료에 비해 최대 60% 이상 도시로 인식하는 경향을 보이고 있으나, 산림지역에서는 MODIS 위성영상이 WAMIS 계측자료의 오차가 5% 이내로 나타나고 있어 산지하천에서의 적용성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.65-71
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• 2024

소동물용 양전자방출단층촬영기기(positron emission tomography, PET)의 고분해능과 고민감도를 달성하기 위해 매우 가늘고 긴 섬광 픽셀을 사용하여 검출기를 구성한다. 이러한 섬광 픽셀의 구조로 인해 시스템의 관심 시야 외곽에서 공간분해능 저하 현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 반응 깊이를 측정하여 공간분해능을 향상시키고, 준블록 섬광체를 사용하여 민감도를 향상시킬 수 있는 검출기를 설계하였다. 12.6 mm x 12.6 mm x 3 mm 크기의 준블록 섬광체를 네 층으로 배열하고, 모든 옆면에 광센서를 배치하여 감마선과 섬광체가 상호작용하여 발생된 빛을 수집하도록 설계하였다. 설계한 검출기의 성능 평가를 위해 DETECT2000 시뮬레이션을 수행하였다. 각 층별 섬광체 내에서 1.3 mm부터 11.3 mm까지 1 mm 간격으로 감마선 이벤트를 발생시켜 평면 영상을 획득하였다. 11 x 11 배열의 평면 영상에서 각 위치별 공간분해능과 피크 간 거리를 측정하였다. 측정된 공간분해능의 평균은 0.25 mm였으며, 피크 간 거리의 평균은 1.0 mm였다. 이를 통해 모든 위치가 서로 분리됨을 확인할 수 있었다. 또한 모든 층은 빛의 신호가 서로 분리되어 측정되므로 감마선과 상호작용한 섬광체의 층을 완벽히 분리해낼 수 있었다. 설계한 검출기를 소동물용 PET 시스템의 검출기로 사용할 경우, 우수한 공간분해능과 민감도를 달성하여 영상의 질을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.407-424
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• 2004

본 연구는 지형 기후학적 단위유량도(Geomorphoclimatic Unit Hydrograph, GCUH)가 산악지역의 유출량과 돌발홍수 기준우량을 산정하는데 적절한지를 검토한 것으로, 우선 산악지역의 유출량을 산정하는데 적절한 방범인지를 덕천강 유역에 대해 확률강우량으로 지형기후학적 단위유량도의 첨두유량과 기존 보고서의 착률 홍수량 자료를 비교하는 방법과 실측 호우사상을 HEC-HMS(Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System) 모형과 지형기후학적 단위유량도에서 산정된 첨두 유량을 태수지점의 실측자료와 비교함으로써 지형기후학적 단위유량도의 타당성을 검증하려했고 지형기후학적 단위유량도와 NRCS(Natural Resources Conservation Service) 방법을 이용하여 돌발홍수 기준우량을 산정함으로써 산악지역의 돌발홍수 기준우량 산정 방법을 제시했다. 덕천강 유역에 대해 확률강우량으로 첨두 유량을 비교한 경우 표 11과 같이 대체로 30년 빈도를 제외하곤 비율이 1.1을 초과하지 않았고, 실측 호우사상으로 첨두유량을 비교한 경우 표 12와 같이 지형기후학적 단위유량도 결과가 HEC-HMS 모형보다 모두 크게 나타났고 태수 수위표의 실측치와 대체로 유사하게 나타났다. 따라서, 본 연구에서 지형기후학적 단위유량도를 이용한 산악지역의 유출량 산정이 타당함을 확인했고 이를 이용해 덕천강 유역의 돌발홍수 기준우량을 산정한 결과 한계유출량이 95.59 $m^3$/sec일때, 최초 10분 동안에 12.96 mm가 발생하면 위험한 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.409-425
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• 2013

본 연구에서는 백두산 분화 전 지반 균열 및 거동에 의한 천지못 지반 붕괴 시나리오 별 천지못 유출수의 이동경로와 홍수 피해영향범위를 시계열로 예측하였다. 지형 지표 기상 환경 자료를 기반으로 다방향 흐름기법, 지표토양에 의한 흡수율과 초기저장량, 화구 및 분지 지형의 부피(저장공간)를 함께 고려할 수 있는 지리정보시스템 기반의 수문분석 알고리즘을 개발하였다. 백두산 지역의 화산군 분포와 지형적 특성을 고려하여 4가지 경우의 천지못 지반 붕괴 지점을 가상으로 선정하고, 개발된 알고리즘을 적용하여 천지못 유출수의 확산패턴과 시간 변화에 따른 피해영향범위를 산정하였다. 시나리오 1과 2(천지못 전체/남쪽 경계 지반 붕괴)의 경우 천지못 유출 약 3시간 경과 후부터 중국쪽 마을에 홍수피해가 발생한 반면 북한 영토는 천지못 남동쪽에 위치한 산봉우리의 지형적 특성으로 인해 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 반면 시나리오 2의 조건에 천지못 남동쪽 산봉우리를 붕괴시킨 시나리오 3과 4의 경우에는 천지못 유출 약 3시간 경과 후부터 중국뿐만 아니라 북한 영토쪽 마을에도 1,500만톤 이상의 홍수 피해를 발생시키는 것으로 분석되었다.

• 한국습지학회지
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• 제18권2호
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• pp.121-131
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• 2016

타당한 설계홍수량의 결정은 하천관리에서 홍수에 의한 재해를 조절하는데 가장 중요한 사항이다. Clark 모형에서 집중시간과 저류상수는 첨두홍수량의 크기와 수문곡선의 형상에 영향을 미친다. 모형의 매개변수는 관측자료에 의해 보정되어야 하지만 관측자료의 부족으로 인하여 경험공식에 의하여 결정되고 있다. 본 연구는 안성천의 공도수위관측소 지점에서 실측수문자료에 의한 집중시간과 저류상수를 제시코자 하였다. 이를 위하여 관측치와 계산치의 평균제곱근오차 및 잔차를 산정하는 5개 기준을 제시하였다. 공도관측소지점에서 3개의 강우-유출사상으로부터 집중시간과 저류상수를 구하고 5개 기준에 의거 실측 수문곡선과 관측 수문곡선을 근거로 한 평균제곱근오차와 잔차를 산정하였다. 이를 통하여 관측수문자료와 Clark모형에 의한 결과를 근거로 집중시간과 저류상수를 결정하는 기준을 제시코자 하였다. 또한 도달시간-누가면적곡선식의 지수 값은 유역의 형상이 반영되는 값으로 결정하여야 함을 보여 주었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권4_1호
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• pp.107-119
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• 1992

1990년 9월 9일부터 12일까지 한반도의 중부지방에 집중호우(集中豪雨)가 내렸으며 특히 1986년 완공된 우리나라 초대규모의 수자원 사업인 충주댐 유역에는 대홍수가 발생하였다. 홍수시 댐지점에 최대 유입량이 약 $21,000m^3/sec$에 달하였으며, 이는 설계 당시의 기준에 의하면 500년에서 1000년 빈도의 대홍수에 상당한다. 홍수후 현지조사를 포함한 광범위한 수문분석(水文分析)이 수행되었으며, 현지조사 결과 유역내에 위치한 22개소의 Telemetering 자동우량계 중 6개가 당시 호우동안에 정상적으로 작동되지 않았음이 확인되었다. 결측되었거나 오측된 6개 지점에 대한 Kriging 보간법(補間法)에 의한 강우보정(降雨補正)과 수수기(受水器) 높이에 따른 강우보정 결과유역 강우량이 206mm에서 665mm로써 유역평균 강우량은 458.6mm에 이르렀다. 년간 홍수량에 대한 경향분석(傾向分析) 결과 설계 홍수량을 증대시켜야 됨을 알 수 있었으며 충주댐의 운영 및 관리를 위해서 각 빈도에 따른 새로운 설계 홍수량을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권10호
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• pp.661-671
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• 2017

본 연구의 목적은 하천의 조도계수와 유량의 불확실성을 고려하여, 부정류 흐름에서 홍수위 해석에 미치는 영향을 정량적으로 분석하는 데 있다. 본 연구에서는 GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) 기법을 적용하여 조도계수와 유량의 불확실성이 홍수위 해석에 미치는 영향을 분석하고, 강우사상의 크기와 불확실성과의 관계를 분석하였다. 조도계수의 불확실성은 하천기본계획을 참고하여 0.025~0.040의 범위에서 분석하였다. 유량의 불확실성은 수위 h일 때의 유량을 Q라고 할 때, $Q=A(h-B)^C$로 표현되는 수위-유량관계식의 회귀계수 A, B, C를 통해 분석하였다. 수위-유량관계식의 회귀계수를 비선형 회귀분석을 통해 추정하였으며, 회귀계수는 t 분포를 가정하여 95% 신뢰도로 상한과 하한의 범위를 산정하였다. 산정된 회귀계수의 범위는 A는 5.138~18.442, B는 -0.524~0.104, C는 2.427~2.924로 산정되었다. 범위 내에서 10,000개의 매개변수 세트를 추출하여 HEC-RAS (Hydrologic Engineering Center's River Analysis System)에 적용하여 Monte Carlo 모의를 수행하였다. 강우사상 1~3에서 모의된 홍수위의 95% 신뢰구간의 평균적인 범위는 각각 0.39 m, 0.83 m, 0.96 m이며, 첨두 홍수위가 발생했을 때의 범위는 각각 0.52 m, 1.36 m, 1.75 m로 산정되었다. 또한 이천관측소의 1986~2015년의 일 강우에 대한 빈도해석을 수행하였으며, 수행 결과 GEV (Generalized Extreme Vlaue) 분포일 때 강우사상 1~3의 재현기간은 각각 1년, 10년, 25년 빈도에 해당되었다. 본 연구를 통해 강우사상의 크기와 불확실성의 관계를 분석하였으며, 향후 다양한 강우사상에 적용하여 검증한다면 홍수위의 불확실성을 예측하여, 하천관리 등을 위한 구조물의 계획 및 설계 시 의사 결정에 실질적인 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권5_3호
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• pp.1095-1107
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• 2020

홍수 발생 시 위성영상을 활용하여 침수된 지역을 추출하는 것은 홍수 발생 기간 내의 위성영상 취득과 영상에 나타난 침수구역의 정확한 분류 등에서 많은 어려움이 존재한다. 딥러닝은 전통적인 영상분류기법들에 비해 보다 정확도가 높은 위성영상분류기법으로 주목받고 있지만, 광학영상에 비해 홍수 발생 시 위성영상의 취득이 용이한 SAR 영상의 분류 잠재력은 아직 명확히 규명되지 않았다. 본 연구는 대표적인 의미론적 영상 분할을 위한 딥러닝 모델인 SegNet과 U-Net을 활용하여 동남아시아의 라오스, 태국, 필리핀의 대표적인 홍수 발생지역인 코랏 유역(Khorat basin), 메콩강 유역(Mekong river basin), 카가얀강 유역(Cagayan river basin)에 대해 Sentinel-1 A/B 위성영상으로부터 침수지역 추출을 실시하였다. 분석결과 침수지역 탐지에서 SegNet의 Global Accuracy, Mean IoU, Mean BF Score는 각각 0.9847, 0.6016, 0.6467로 나타났으며, U-Net의 Global Accuracy, Mean IoU, Mean BF Score는 각각 0.9937, 0.7022, 0.7125로 나타났다. 국지적 분류결과 확인을 위한 육안검증에서 U-Net이 SegNet에 비해 보다 높은 분류 정확도를 보여주었지만, 모델의 훈련에 필요한 시간은 67분 17초와 187분 19초가 각각 소요되어 SegNet이 U-Net에 비해 약 3배 정도 빠른 처리속도를 보여주었다. 본 연구의 결과는 향후 딥러닝 기법을 활용한 SAR 영상기반의 홍수탐지 모델과 실무적으로 활용이 가능한 자동화된 딥러닝 기반의 수계탐지 기법의 제시를 위한 중요한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.19-33
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• 2018

본 연구에서는 도시유역에서의 실시간 홍수예경보 목적으로 shot noise process 기반의 강우-유출모형을 제안하였다. 제안된 모형은 각 소유역 별 첨두치, 감쇄상수 및 지체시간으로 결정되는 shot noise의 합으로 표현되며, 기존 강우-유출 모형과는 달리 각 소유역 별 유출량이 독립적으로 유역 출구에 도달하는 구조를 가지고 있다. 제안된 모형의 매개변수는 통상 경험식을 가지고 결정하는 소유역의 집중시간과 저류상수 및 관로에서의 도달시간과 저류상수를 이용하여 쉽게 결정될 수 있는 것으로 확인되었다. 본 연구에서 제안된 모형은 중동 빗물펌프장 배수유역, 구로1 빗물펌프장 배수유역, 대림2 빗물펌프장 배수유역에서 관측된 총 3개의 호우사상에 적용하여 그 성능을 평가하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 본 연구에서 제안된 shot noise process 기반 단위 응답함수는 기존 단위 응답함수와 달리 강우 지속기간에 관계없이 동일한 모양을 갖는다. (2) 제안된 모형의 특성상 강우의 시간간격이 짧을수록 수렴된 결과를 얻을 수 있다. 따라서 도시유역의 특성을 감안할 때 1분이 가장 적절한 것으로 판단된다. (3) Shot noise process 기반 1분 단위 응답함수를 실제 호우사상에 적용하여 유출해석을 수행한 결과, 모의된 유출 수문곡선과 관측 값이 매우 유사한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 도시유역에서의 유출해석을 수행하는데 있어 제안된 유출모형이 충분한 적용성이 있다는 것을 보여준다.