• 한국지리정보학회지
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• 제22권4호
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• pp.39-58
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• 2019

본 연구에서는 GPM 위성자료 및 분포형 강우-유출 모형 KIMSTORM2(KIneMatic wave STOrm Runoff Model2)을 이용하여 용담댐 유역(930㎢)을 대상으로 유출모의를 수행하였다. 모형의 유출해석은 2014년 08월 25일 05:00~17:00, 2017년 09월 11일 01:00~12:00, 2018년 06월 26일 23:00~06월 27일 10:00 총 3개의 집중호우 기간으로, 4가지 공간자료: (a) 7개의 지상관측소 강우를 Kriging 기법으로 공간내삽한 자료, (b) 원 GPM 자료, (c) 조건부합성(Conditional Merging, CM)으로 보정한 GPM(CM-GPM) 자료, (d) 지리적편차(Geographical Differential Analysis, GDA)로 보정한 GPM(GDA-GPM) 자료를 각각 준비하였다. 유출 보정은 유역내 3개의 수위관측지점(천천, 동향, 용담댐)을 대상으로 실시하였으며, 4가지 공간자료에 대하여 모형의 매개변수인 초기 토양수분량, 하천 Manning 조도계수, 유효투수계수를 각각 보정하였다. 보정결과는 결정계수(Determination coefficient, R²), Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE) 및 유출용적지수(Volume Conservation Index, VCI)를 산정하였다. 그 결과, 3개의 강우에 대한 Kriging, GPM, CM-GPM 및 GDA-GPM의 평균 NSE는 0.94, 0.90, 0.94, 0.94, R2는 0.96, 0.92, 0.97, 0.96, VCI는 1.03, 1.01, 1.03, 1.02로 보정되었다. R², NSE 및 VCI에 있어, CM-GPM과 GDA-GPM이 원 GPM보다 첨두유출량 및 유출용적에 있어 보다 잘 보정되었다.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.105-116
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• 2011

최근 몇 년간 기후변화에 의해 기상이변이 발생하고 있으며 이에 따른 집중호우로 인한 홍수피해가 심각하게 증가하고 있다. 이러한 피해를 저감하기 위한 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 이에 본 연구에서는 레이더강우 격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였으며, 가-분포 강우-유출 모형인 ModClark 모형을 이용하여 강원도 인제군의 내린천 유역을 대상으로 광덕산 레이더자료를 이용하였다. ModClark 모형 구성을 위한 GIS 지형공간 자료는 30m, 150m, 250m, 350m 격자크기의 DEM을 사용하였으며, 2006년 7월 14일부터 7월 17일까지의 관측레이더 강우자료를 500m, 1km, 2km, 5km, 10km 사용하여 유출모의를 실시하고, 각각의 격자해상도에 따른 모의 결과를 비교하기 위해 유출 수문곡선을 작성하고 유출량 변화를 모의하였다. 분석 결과 첨두유량 및 유출체적에 대해서는 DEM 30m~150m, 레이더강우 500m~2km 크기의 격자일 때 가장 최적의 유출 모의를 한 것으로 분석되었으며, 통계적 분석에 의한 분석결과에서는 모든 DEM 격자는 레이더강우 격자가 500m인 경우, 모든 레이더강우 격자는 DEM 30m인 경우에 모형의 적합성이 높은 것으로 나타났고, 민감도 산정 결과 지수 등급이 높은 DEM이 분포형 모형의 결과 값에 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 최근 집중형 모형에서 분포형 모형을 이용한 강우-유출해석이 이루어지고 있기에 모델링 구성을 위한 효율적인 의사결정의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Spatial Information Research
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• 제3권1호
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• pp.1-18
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• 1995

호소나 하천들의 오염은 일반적으로 점원 오염과 비점원 오염으로 구분할 수 있다. 연구 대상지역인 충주호주변은 호소 주위 도시들의 하수나 공장폐수에 의한 점원 오염뿐만 아니라, 강우에 의한 토양 침식 등에 의하여 야기되는 비점원 오염이 수년전부터 아주 중요한 오염원으로 등장되고 있다. 본 연구에서는 충주호주변의 이러한 비점원 오염을 GIS를 이용하여 정량적으로 분석하였으며, 대상 환경정보들을 데이타베이스화하여 GIS지도모형연구를 실시하였다. 지표 유출량 분석이 이루어진 후, 토양 유실량 계산과 원격탐사기법을 이용한 호소의 녹조류 분석 등이 실시되었으며, GIS 를 이용하여 구현된 환경지질정보시스템에 의하여 종합 분석되었다. 본 연구는 한국자원연구소 환경지질연구그룹에서 시행하고 있는 환경지질도작성 연구사업의 일부이며, 금번 연구결과를 토대로 차년도의 목표에서는 호소주변 개발에 따른 자연환경 오염 최소화의 개발적지 선정과 호소주변 도시들의 확장, 발달에 의한 호소 환경오염 방지 대책이 연구될 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제7권3호
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• pp.57-66
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• 2005

본 연구는 최적화모형을 이용하여 관측된 단일 강우-유출 사상으로부터 최적단위도와 침투율 공식의 매개변수를 결정하였다. 단일 강우-유출사상으로부터 절대오차누계를 최소로 하는 선형계획모형을 정립하고, 황구지천 수직교 지점에서의 최적침투율과 단위도를 결정하였다. 침투율 공식의 섭동 단계에서는 시산법을 적용하여 Kostiakov, Philip, Horton 및 Green-Ampt 공식의 매개변수를 결정하였다. ${\Phi}$지표법에 의한 단위도 종거의 값은 유일하게 결정되지만 침투율 공식의 매개변수에 따라 단위도의 종거는 변한다. 본 연구에서는 관측된 단일 강우-유출사상에 관하여 제안된 모형을 적용하였으며 종래의 방법에 의한 오차보다 작은 단위도를 구할 수 있었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제24권1호
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• pp.45-55
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• 2008

The impact on streamflow and groundwater recharge considering future potential climate and land use change was assessed using SLURP (Semi-distributed Land-Use Runoff Process) continuous hydrologic model. The model was calibrated and verified using 4 years (1999-2002) daily observed streamflow data for a $260.4km^2$ which has been continuously urbanized during the past couple of decades. The model was calibrated and validated with the coefficient of determination and Nash-Sutcliffe efficiency ranging from 0.8 to 0.7 and 0.7 to 0.5, respectively. The CCCma CGCM2 data by two SRES (Special Report on Emissions Scenarios) climate change scenarios (A2 and B2) of the IPCC (Intergovemmental Panel on Climate Change) were adopted and the future weather data was downscaled by Delta Change Method using 30 years (1977 - 2006, baseline period) weather data. The future land uses were predicted by CA (Cellular Automata)-Markov technique using the time series land use data of Landsat images. The future land uses showed that the forest and paddy area decreased 10.8 % and 6.2 % respectively while the urban area increased 14.2 %. For the future vegetation cover information, a linear regression between monthly NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) from NOAA/AVHRR images and monthly mean temperature using five years (1998 - 2002) data was derived for each land use class. The future highest NDVI value was 0.61 while the current highest NDVI value was 0.52. The model results showed that the future predicted runoff ratio ranged from 46 % to 48 % while the present runoff ratio was 59 %. On the other hand, the impact on runoff ratio by land use change showed about 3 % increase comparing with the present land use condition. The streamflow and groundwater recharge was big decrease in the future.

• 한국측량학회:학술대회논문집
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• 한국측량학회 2010년 춘계학술발표회 논문집
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• pp.239-243
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• 2010

본 연구에서는 유역내 토사유실을 효과적으로 저감하기 위한 GIS 기반의 식생지수분석 방법을 제시하였다. 토사유실은 강우, 토양, 지형 그리고 식생의 피복상태가 복합적으로 작용하여 발생하는 것으로 이를 저감하기 위해서는 비용 및 시간적 측면을 고려해야한다. 본 연구에서는 다양한 자료원으로 유역내의 지형인자, 토양인자, 식생지수등을 비교분석 하여 GIS기반의 DB를 구축하여 향후 활용 가능성에 대해 분석하였다. 본 연구에서 활용한 자료는 토사유출구간의 토양 및 식생정보, GPS 식생 측점에 의한 측점별 식생정보, KOMPSAT-2 위성영상을 활용한 NDVI 식생지수 정보 등을 활용하여 연구를 진행하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.849-858
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• 2014

유효강우량을 산정하는 NRCS-CN 방법의 선행토양함수조건을 결정하기 위하여 일반적으로 선행5일강수량이 사용된다. 본 연구에서는 유역의 유출특성을 고려하여 선행5일강수량의 기준값을 재설정하기 위해서 선행5일강수량의 기준값을 변화시키면서 실제 관측 직접유출고와의 오차에 대한 비교 분석을 실시하였다. 그 결과, 전체 18개 대상유역에서 본 연구에서 재설정한 기준값을 적용하여 산정한 직접유출량의 평균오차(RMSE = 27.3 mm)는 일반적으로 적용되는 기준값을 적용하여 산정한 직접유출량의 평균오차(RMSE = 35.2 mm)보다 감소하는 것으로 확인되었다. 또한, 향상 지수를 바탕으로 유역별 선행5일강수량의 기준에 대한 효율성을 평가한 결과, 본 연구에서 재설정한 선행5일강수량의 기준값을 활용하여 직접유출량을 추정하였을 경우, 평균적으로 약 30% 정도의 정확도가 향상되는 것으로 확인되었다. 이와 더불어 본 연구에서는 미계측 유역에 대한 선행5일강수량의 기준값을 재설정하기 위하여 지형지표를 활용한 선형회귀모형을 제안하였다. 회귀모형을 이용하여 재조정된 선행5일강수량의 기준값을 적용할 경우, RMSE가 감소(최소 0.4 mm에서 최대 15.1 mm)함과 동시에 Nash and Sutcliffe의 효율성 계수는 최대 0.33까지 증가하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.779-789
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• 2016

강우-유출 모의 과정에서 유효강우는 토양수분을 고려하여 산정되며, 이러한 토양수분을 강우-유출 모형에 반영하기 위해서는 직접 관측된 자료를 활용하거나, 모형 내부에서 간접적으로 산정한다. 본 연구에서 사용한 강우-유출 모형은 유역의 기온에 따른 유역습윤지수(Catchment Wetness Index, CWI)를 산정하고, CWI와 강수량의 조합을 통해 산정되는 토양수분지수(Soil Moisture Index, SMI)를 직접 활용하여 유효강우 및 유출량을 계산하는 IHACRES 모형을 사용하여 연구를 수행했다. 합천댐 유역을 대상으로 CWI와 유효강우 간의 관계가 장기 유출 산정에 미치는 영향에 대해 연구한 결과, CWI와 유효강우는 비선형적인 관계를 가짐을 확인하였으며 이러한 비선형 관계는 장기 유출 모의에 있어 홍수기 보다 비홍수기에서 더 많은 영향을 미침을 확인하였다. CWI가 장기 유출에 미치는 영향을 자세히 분석하고자, 보정기간(2002~2004년)과 검정기간(2005~2007년)으로 나누어 가변 CWI와 일정 CWI 조건하에서 유황에 따른 유출모의성능을 분석하였다. 분석결과 전반적으로 가변 CWI의 결과가 일정 CWI의 결과에 비하여 우수하게 나타났다. 풍수기에서 결정계수는 평수기나 갈수기에 비하여 높은 값을 보이고 있으나 가변 CWI와 일정 CWI간에 차이는 크지 않았다. 이는 강수량이 많은 시기의 유출의 경우 기온에 따른 증발 및 토양수분에 대한 민감도가 상대적으로 작다는 것을 의미한다. 반면, 풍수기에 비해 유출량이 적은 평수기와 갈수기에서는 가변 CWI의 평가지표가 더 우수한 결과를 보이고 있어, 평갈수량을 포함한 장기유출모의시 기온을 고려한 증발과 이에따른 토양수분의 고려가 유출량 산정에 상당한 영향을 미침을 확인할 수 있다. NSE의 경우 풍수기가 평갈수기보다 다소 떨어지는 경향을 볼 수 있으나 NSE가 이상치의 영향을 크게 받는 지표이므로 유량 절대값이 큰 풍수기에서는 당연한 결과라 볼 수 있으며, 그럼에도 전체적으로는 0.9이상의 양호한 수치를 보여주고 있다. 풍수기에는 기온에 따른 CWI가 크게 영향을 미치지 못하지만, 유출량이 적은 평 갈수기에서 CWI의 활용이 장기 유출 모의 정확도를 개선할 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.279-288
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• 2000

흐름분산 알고리즘에서 경사도에 따른 흐름분산 정도의 가중치를 고려하기 위해 구배멱급수의 분포적 적용을 시도하였다. 경사도의 변화에 따른 구배멱급수의 적용기준을 선형, 지수형, 멱수형으로 설정하여 지형지수를 산정하였다. 대상유역은 위천 대표 시험유역의 동곡 소유역으로 설정하였고, 격자간격 20m, 30, 40m, 50m에 대한 수치고도모형(DEM)을 구축하여 분석에 활용하였다. 지형지수 산정방법과 격자크기가 계산 결과에 미치는 영향을 통계적, 공간 분석적인 관점에서 검토하였다. 구배멱급수의 분포적 적용은 단일값 적용의 경우에 비해 흐름의 분산과 수렴효과를 지형에 따라 가변적으로 표현할수 있는 것으로 나타났다. 또한, 지형인자 추출과 관련된 유출모의의 영향을 전체적으로 검토하기 위해 난수발생기법을 통한 유출모의를 실시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권10호
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• pp.895-906
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• 2005

최근 국내외적으로 수문관측 자료의 다양성 및 지형정보시스템의 발달로 분포형 유출모형의 개발이 활발히 진행되고 있다. 그 대표적인 모형 가운데 하나인 TOPMODEL은 소유역에서만 적용될 수 있는 적용 유역면적의 제약성을 내포하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 공간적 제약성을 극복하기 위해서 준분포형 TOPMODEL를 개발하였으며, 개발된 모형은 소유역의 토양수분 변화 및 유출해석을 할 수 있는 유역 유출모형과 각 소유역들을 연결하여 상류에서 하류로 하도 홍수추적을 할 수 있는 운동파 하도 홍수추적 모형으로 구성하였다. 개발된 모형의 적용 대상지역은 $2,703km^2$의 소양강 댐 상류유역을 선정하였고, 과거 주요 호우사상을 선택하여 1990년 일단위 사상은 모형의 매개변수 추정에 사용하였으며, 기타의 사상은 모형의 검증에 이용하였다. 그 결과 선택된 호우사상에 대해서 관측유량과 계산유량의 상관계수가 0.9 이상으로 비교적 정확한 결과를 제시하였다. 따라서, 본 연구에서 개발된 준분포형 TOPMODEL은 대유역의 홍수해석에 유용하게 응용될 수 있을 것으로 판단된다.