• 한국수자원학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.53-62
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 짧은 시간에 많은 양의 강우가 내리는 집중호우의 발생빈도 또한 증가하고 있다. 집중호우는 짧은 시간에 많은 양의 유출량을 발생시켜 중소하천으로 합류되기 전, 산간지역 하류부분에 홍수를 발생 시킬 수 있다. 홍수로 인한 하류지역의 피해를 감소시키기 위해서는 집중호우에 대한 산지소유역 유출량 산정이 매우 중요하다. 하지만 현재 국내에서 가장 많은 분석을 진행하고 있는 하수관망 침수분석에서는 산지소유역의 강우유출량을 산정하기보다는 기존에 보유 데이터를 활용한 시간·면적법을 사용하고 있으며, 이는 지역의 토양 특성을 정확하게 적용하였다고 판단하기 어려운 실정이다. 이에 강우 발생 시 많은 유출량으로 인해 단시간 내에 하류지역의 침수를 발생시킬 수 있는 산지소유역에 대한 강우유출량 분석을 진행한다면, 보다 정확한 유출량 산정을 통해 하류지역에 발생될 수 있는 침수 특성을 분석의 정확도가 향상되어 하류지역의 주민 대피, 피해 범위의 산정을 위한 자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다. 산지소유역 강우유출량 산정을 위해 MIKE series 중 MIKE SHE를 활용하여 산지소유역 강우유출량을 산정하였고, MIKE 21 FM (Flow model)을 통해 하류지역의 침수 분석을 진행하였다. 본 연구를 통해 산지소유역에 강우 발생 시 발생 유출량 및 하류까지의 도달 시간을 확인할 수 있었으며, 이 분석 결과는 향후 강우 발생 시 하류지역에 사전 대피를 통한 인적·물적 자원을 보호하는데 활용 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.408-417
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• 2016

최근 국내에서는 이상기온으로 인한 국지성 폭우와 여름철 태풍과 집중호우로 인한 다양한 재해 유형 중 산악지역을 중심으로 토사재해의 피해가 증가하는 추세이다. 국내 지형의 특성상 국토의 65% 이상이 산지로 형성되어 있어 개발이 필요하며 급격한 도시화로 인해 급경사지 및 산지가 도심지와 인접해 있다. 지속적인 도시화 산업화로 인하여 주거지 및 산업단지에 대한 피해가 지속적으로 증가하고 있으며, 도심지 인구밀도가 높은 우리나라는 토사재해 발생 시 그 피해 규모가 외국과 달리 크게 발생하고 있다. 최근 10년간(2001~2010년) 연평균 인명피해 68명, 재산피해 1조 7,044억원과 비교해 볼 때 인명피해는 20%, 재산피해는 25%, 수준으로 감소하는 것으로 보이지만, 도심지의 피해는 오히려 증가하고 있다. 이와 같은 도심지 토사재해를 예방하기 위해서는 도심지의 건물 등을 고려하여 시뮬레이션이 가능한 토사재해 3D 시뮬레이터 개발이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 3D 시뮬레이터 개발을 위한 자료 수집 및 분석 및 현재까지 개발 된 시뮬레이터를 통해 실제 피해지역인 우면산의 피해상황을 가시화를 실시하여 시뮬레이터의 성능을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.255-259
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• 2005

본 연구는 1981-1991년 농업과학기술원 라이시미터에서 수집한 결과를 이용하여 집중강우시 경사지 밭토양의 물유출 특성을 구명하였다. $7\~9$월 집중강우시 토양 침투수나 지표 유거수는 농업지역에서 환경으로 물질이 이동하는 주요 경로이며 특히 경사지 밭토양에서 지표 유거수는 토양유실의 주원인 중 하나이기 때문에 이에 대한 이해는 매우 중요하다. 이를 위해 강우량, 지표 유거수량, 지하 침투수량 측정 자료 중 호우주의보가 발령되는 일강우량 80mm이상일 때를 대상으로 하여 토성과 경사도에 따른 강우량과 유거수, 침투수의 관계를 분석하였다. 강우량이 적을 때 강우에 대한 침투수와 유거수의 비율은 강우시 표토의 토양수분함량에 많은 영향을 받는다. 이는 표토의 토양수분함량에 따라 유출 또는 침투 발생 유효강우량이 결정되기 때문이다. 강우량이 적을 때의 유거수량과 침투수량을 판단하기 위해 범용토양유실예측공식(Universal soil loss equation, USLE)에서는 0.5 inch 즉, 12.5 mm 이상의 강우를 유출에 대한 유효강우로 가정하고 있으며 많은 모형에서 토양의 침투속도, 포장용수량, 강우시점의 토양수분함량의 함수로 유출 또는 침투 유효강우량을 산정하고 있다. 그러나 강우량이 클 때는 강우에 대한 침투수와 유거수에 비율에 토양수분함량이 미치는 영향이 비교적 적기 때문에 토양의 수분함량에 대한 고려없이 강우와 침투수, 유거수에 대한 관계를 평가하는 것이 가능하였다. 경사도 $10\%$, 경사장 15m, 피복작물 콩인 양토를 기준으로 할 때 강우량과 침투수의 관계는 $I_{10}(mm)=0.44R(mm)+5.8(r^2=0.55)$이었다. y절이 발생한 이유는 이전 강우에 의해 침투되고 있는 물이 있음을 함축하며 기울기 0.40은 강우의 $40\%$가 지하로 침투하였음을 의미한다. 침투수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 1.12로 가장 컸고, 식양토 0.94, 식토 0.91로 평가되었다. 이는 토성간의 침투속도 및 투수속도의 경향이 반영된 것이다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 지수적으로 감소하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $I(mm)=I_{10}{\times}1.17{\times}e^{-0.0164s(\%)}$로 나타났다. 같은 조건에서 강우량과 유거수의 관계는 $Ro_{10}(mm)=5.32e^{0.11R(mm)}(r^2=0.69)$로 나타났다. 이는 토양의 투수특성에 따라 강우량 증가에 비례하여 점증하는 침투수와 구분되는 현상이었다. 경사와 토양이 같은 조건에서 나지의 경우 역시 $Ro_{B10}(mm)=20.3e^{0.08R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.

• 지질공학
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• 제28권3호
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• pp.489-499
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• 2018

본 연구에서는 급경사지 모형토조 실험을 통해 집중강우에 의한 표층거동 특성 및 체적함수비 변화 특성을 분석하였다. 화강암 풍화토를 대상으로 강우강도(100, 200 mm/hr) 및 초기 지반상태(VWC 7, 14, 26%) 조건에 대한 지표변위 및 체적함수비를 측정하고 영상분석을 위해 실험 전 과정을 비디오 카메라로 촬영하였다. 실험결과 표층붕괴는 후퇴성 붕괴, 전진형 붕괴, 국지적 붕괴의 세가지 형태가 주를 이루며, 후퇴성 붕괴와 전진형 붕괴의 경우 토사가 비탈면 하부까지 퇴적되는 특징으로 인해 상대적으로 큰 피해가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 체적함수비는 초기 조건에 관계없이 일정한 값에서 붕괴가 발생하였으며 건기 시의 지반 조건과 자연상태 조건에서는 체적함수비 증가양상을 통해 표층붕괴를 예측가능한 것으로 나타났다. 강우강도가 큰 경우에 전진형 붕괴가 우세하였으며, 일정 수준이상의 강우강도는 습윤전선 전이에 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다.

• 융합정보논문지
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• 제10권10호
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• pp.115-122
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• 2020

기후변화에 의해 전례없는 폭우가 빈번하게 내려 도심지에서는 인명 및 재산 손실 등의 침수피해를 반복적으로 겪고 있다. 도심지 침수의 두가지 주요 인자는 하천범람과 내수침수이다. 그러나, 기존 대부분의 연구에서는 침수의 두가지 주요 인자에 의한 복합적인 기작을 무시하고 각 결과를 단순 선형합으로 침수 영향을 산정하여 부정확한 결과를 도출하였다. 본 연구에서는 내수침수와 하천범람을 동시에 모의하여 분석하였다. 하천범람 해석을 위해 Petrov 안정화 기법을 적용하여 충격파의 전달을 정확하게 포착할 수 있도록 하였으며, Flux-blocking 알고리즘을 탑재하여 마름/젖음을 안정적으로 모의하였다. 또한 EGR 기법에 의한 생성/소멸항을 천수방정식에 추가하여 내수침수 해석 모듈을 반영하였다. 내수침수와 하천범람을 동시에 모의하는 경우 침수와 범람에 의한 흐름의 상쇄효과와 중첩효과를 보다 정밀하게 반영할 수 있으므로, 개별합으로 산정한 결과에 비해 정확한 결과를 도출할 수 있었다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.299-299
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• 2017

Due to the climate changes in Korea, the numbers of both torrential rain events and drought periods have increased in frequency. Water management practice against water shortage and flooding is one of the key interesting for field crop cultivation, and groundwater often serves as an important and safe source of water to crops. Therefore, the objective of this study is to evaluate the effect of groundwater table levels on soil water content and soybean development under two different textured soils. The experiment was conducted using lysimeter located in Miryang, Korea. Two types of soils (sandy-loam and silty-loam) were used with three groundwater table levels (0.2, 0.4, 0.6m). Mean soil water content during the soybean growth period was significantly influenced by groundwater table levels. With the continuous groundwater level at 0.2m from the soil surface, soil water content was not statistically changed between vegetative and reproductive stage, but the 0.4 and 0.6m groundwater table level was significantly decreased. Lower chlorophyll content in soybean leaves was found in shallow water table treatment in earlier part of the growing season, but the chlorophyll contents were non-significant among water table treatments. Groundwater table level treatments were significantly influenced on plant available nitrogen content in surface soil. The highest N contents were observed in 0.6m groundwater table level. It is probably due to the nitrogen loss by denitrification as the result of high soil water content. The length and dry weight of primary root was influenced by groundwater level and thus the highest length and dry weight of root were observed in 0.6m water table level. This result showed that soybean root growth did not extend below the groundwater level and increased with the depth of groundwater table level. The results of this study show that the management of groundwater level can influence on soil characteristics, especially on soil water content, and it is an important practice of to reduce yield loss caused by the water stress during the crop growing season.

• 한국지리정보학회지
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• 제16권3호
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• pp.115-125
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• 2013

계절 및 지형 등 다양한 환경요인으로 인하여 하천관리 전반에 대한 체계적인 관리가 어려워지고 있으며, 특히 여름철 집중호우와 하천개발사업 등 자연적 인위적인 요소에 의해 하천지형이 급격히 변화하는 특성을 보이고 있다. 이렇듯 변화하는 조건에서 효율적이고 능동적인 하천유지관리를 위해서는 하천지형 조사를 통한 데이터의 주기적인 획득과 조사 자료의 지속적인 관리업무지원을 위한 선진 하천유지관리체계 구축이 필요하다. 따라서 국가하천의 통합적인 정보제공 기반인 하천관리지리정보시스템(RIMGIS)의 기능개선 및 고도화를 통한 효율적인 체계구축의 필요성이 제기되고 있다. 본 연구에서는 신규 하천지형 조사 자료의 체계적인 관리와 하천동적변화 관련 데이터의 효율적인 활용을 위하여 데이터베이스 및 시스템을 설계하여 하상변동 자료관리 프로그램을 개발하였다. 하천의 다양한 동적변화를 관리 및 분석하는 기능을 제공하고 있으며, 주요기능으로 하천조사자료 구축현황 조회, 하천 종 횡단면 모니터링, 하상변동 자료 분석 기능을 제공하여 하천 유지관리업무에 활용할 수 있도록 기반 아키텍처를 구성하였다. 하천동적변화와 관련된 유지관리업무에 본 프로그램을 활용함으로써 하천지형 조사 자료를 체계적으로 관리하고 효율적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국공간정보시스템학회 논문지
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• 제12권1호
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• pp.57-65
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• 2010

본 연구에서는 최근 활발하게 보급되고 있는 고해상도 영상과 GIS 기술을 활용하여 광역적 자연재해 피해 조사를 위한 피해조사시스템을 개발하였다. 연구 대상지역은 2008년 7월 집중호우로 인해 큰 피해가 발생한 경상북도 봉화군으로 선정하였으며, 시스템 시범적용을 위해 대상지역 중 가장 피해가 큰 춘양면 약 $60km^2$을 중심으로 GIS DB를 구축하였다. GIS DB는 춘양면 일대의 피해 전, 후 항공사진 및 위성 영상과 1:5,000 수치지형도, 1:1,300 연속지적도를 편집 가공하였다. 피해조사시스템은 VB.NET 2005와 공간 연산을 위해 ArcObject 컴포넌트를 이용하여 개발하였으며, MS-SQL을 사용하여 정보전송 및 동기화를 위한 방안을 마련하였다. 세부 프로세스는 피해 전, 후 항공 위성영상을 비교하여 피해지역을 파악하고, 제반 DB와 중첩분석을 통해 해당 피해항목의 피해규모와 피해추정액을 자동으로 산출되도록 하였다. 고해상도 영상기반의 자연재해 피해조사시스템은 광역적 피해지역에 대하여 객관적이고 정확한 피해정보를 소수의 전문 인력을 통해 신속하게 산출할 수 있으며, 이에 따른 복구예산의 조기편성 및 응급대응책 마련에 효율적이다. 또한 피해정보의 손쉬운 관리와 전산화된 데이터를 통해 피해예방계획 수립에 있어서도 활용 가능 할 것이라 생각되며, 궁극적으로 IT 기반의 유비쿼터스 방재시스템 개발에 효율적으로 활용 가능할 것이라 사료된다. 추후 더욱 효율적인 시스템 운영을 위해서 산출된 피해정보의 전자재해대장 연계를 통한 지속적인 방재 DB 구축 방안 마련이 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권8호
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• pp.857-871
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• 2013

최근 국지성 집중호우, 돌발홍수와 같은 급격한 기상변화로 인한 피해가 증가함에 따라, 레이더와 위성영상 등 원격탐측 방법을 사용한 강우 예측 및 관측에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 자료지향형 모형의 하나인 뉴로-퍼지기법(ANFIS : Adaptive Neuro Fuzzy Inference System)을 사용하여 유역 유출량을 산정하였고, 레이더 단기 강우예측 모형인 MAPLE(McGill Algorithm for Precipitation Nowcasting by Lagrangian Extrapolation; Germann et al., 2002, 2004) 강우예측자료를 입력변수의 하나로 사용하였다. 뉴로-퍼지기법 및 레이더 강우예측자료를 사용한 홍수량 산정의 적용성 평가를 위해 충주댐 상류유역의 2010년 및 2011년 홍수기에 발생한 6개의 강우사상을 사용하여 모형 생성 시 사용한 강우자료의 종류에 따른 결과를 비교하고, 입력변수 조합에 따른 15개 모형을 구성하여, 모형 구성과정의 군집화 방법을 변화시키며 이에 따른 결과를 비교 분석하였다. 연구 결과, 기 발생한 홍수사상 중 가장 큰 홍수사상을 사용하여 모형을 생성할 경우 홍수량 산정의 정확도가 높아지는 것으로 나타났고, 모형의 생성이 가능한 범위 안에서 비교적 clustering 반경이 클수록 홍수량 산정의 정확도가 높아지는 것으로 나타났다. 충주댐 유역의 홍수량 예측에서는 t+6~t+16시간의 예측에서 MAPLE 강수예측자료를 사용한 모형의 홍수량 산정 결과의 정확도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권3호
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• pp.341-351
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• 2008

최근 지구 온난화로 인한 이상기후의 영향으로 게릴라성 집중호우의 피해가 증가하고 있으므로 대하천뿐만 아니라 중 소하천에서도 홍수 예 경보의 중요성이 높아지고 있다. 기존의 홍수 예 경보 체계의 경우 유출량을 계산하는 전처리과정과 주 계산과정을 거치는 동안 많은 오차들이 발생하고, 누적되어 그 결과물(예측된 유출량) 속에 오차들이 내포되어 있다. 또한 유출모형의 적용에 필요한 매개변수들을 추정하기 위해서도 많은 실측자료가 필요하고, 많은 불확실성이 내재되어 있다. 본 연구에서는 기존의 홍수 예 경보 시스템의 문제점과 불확실성을 최대한 감소시키기 위해 ANFIS(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference) 기법을 사용하였다. ANFIS는 신경회로망 기법을 사용한 data driven 모형으로 기존의 물리적 모형의 구축과정에서 필수적이었던 방대한 양의 물리적 자료를 배제하고 유역의 강우자료와 수위자료만으로 모형을 구축하고 수위 예측을 실시할 수 있다. 입력자료로는 시계열 강우자료와 수위자료를 사용하였고, 모형을 통하여 t+1, t+2, t+3 시간 후의 수위를 예측하였다. 탄천유역의 2003년부터 2005년까지의 강우사상을 이용하여 모형의 적용성과 타당성을 검토하였고, 2006년 실제 강우에 모형을 적용한 결과 실제 수위를 큰 오차 없이 모의할 수 있었다.