• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.276-276
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• 2021

최근 댐과 같은 수공구조물의 건설로 대규모 홍수피해는 급격히 줄어들었지만, 돌발홍수(flash flood)로 인한 저지대 침수 등의 도시홍수 발생빈도가 급증하고 있다. 2020년에는 최장의 장마가 관측되었으며, 전국적으로 홍수로 인한 침수피해가 발생하였다. 홍수에 선제적으로 대응하기 위해서 신뢰성 있는 홍수예·경보가 필요하며, 이를 위해서는 신속하고 정확성있는 강우예측이 선행되어야 한다. 이에 본 연구에서는 초단기 강우예측을 목적으로 둔 레이더 기반의 강우앙상블 예측모형을 개발하였다. 라그랑지안 지속성(Lagrangian persistence)을 기반으로 개발하였으며, 강우장의 이동 패턴은 이류특성을 활용해 추정하였다. 즉, 강우장의 예측정확도를 향상시키기 위해 공간적 규모별 캐스캐이드(cascade) 방법으로 분리해 이동 경로를 추정하였다. 예측시간에 따른 강우량은 각 캐스캐이드에 자기회귀모형을 적용하였다. 레이더 강우량은 2016-2020년 사이에 발생한 강우사상에 대한 환경부 홍수통제소에서 제공한 레이더 합성장을 이용하였다. 예측강우량에 대한 평가는 RMSE, Pearson's Correlation, FSS 등 통계치를 통해 수행하였다. 본 연구에서 소개된 강우예측 모형은 초단기 홍수예측에 정확도 높은 강우 정보를 제공할 수 있으며, 이에 따라 홍수피해를 저감하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.442-442
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• 2022

고해상도 시공간적 격자 형태의 레이더 강수는 돌발홍수(flash flood)와 같은 기상재해에 대비하기 위하여 실시간 예측정보로 활용된다. 그러나 대부분의 레이더 강수는 과소 추정되는 경향이 있어 정량적인 보정 과정인 QPE (Quantitative Precipitation Estimation)가 필요하다. 일반적으로 레이더 강수자료 보정은 지점 관측자료를 활용하지만, 본 연구에서는 지상 강수량 기반의 고해상도 격자 강수자료를 생산하여 레이더 강수자료와 직접적으로 비교하고자 한다. 이에 고도와 지형적 특성을 고려한 PRISM(Precipitation-elevation Regressions on Independent Slopes Model) 방법을 사용하여 고해상도 격자기반의 자료를 생성하였다. PRISM 방법은 고도와 지리정보를 독립변수로 갖는 회귀모형 기반의 기후인자 추정 모형이다. 생산된 고해상도 격자 강수자료와 레이더 강수자료를 QPF (Quantitative Precipitation Forecast) 모델의 입력자료로 사용하여 예측결과를 비교하였다. 해당 QPF 모델은 이류(advection)와 확률론적 섭동(stochastic perturbation)을 기반으로 하며, 강수 앙상블 자료를 생산한다. QPF 모델에 대해 투 트랙(two-track) 방법으로 생산된 예측정보를 통해 레이더 강수자료의 격자별 후처리 보정이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.15-15
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• 2011

The radar observation system in Japan is operated by two governmental groups: Japan Meteorological Agency (JMA) and the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (MLIT) of Japan. The JMA radar observation network is comprised of 20 C-band radars (with a wavelength of 5.6 cm), which cover most of the Japan Islands and observe rainfall intensity and distribution. And the MLIT's radar observation system is composed of 26 C-band radars throughout Japan. The observed radar echo from each radar unit is first modified, and then sent to the National Bureau of Synthesis Process within the MLIT. Through several steps for homogenizing observation accuracy, including distance and elevation correction, synthesized rainfall intensity maps for the entire nation of Japan are generated every 5 minutes. The MLIT has recently launched a new radar observation network system designed for flash flood observation and forecasting in small river basins within urban areas. It is called the X-band multi parameter radar network, and is distinguished by its dual polarimetric wave pulses of short length (3cm). Attenuation problems resulting from the short wave length of radar echo are strengthened by polarimetric wavelengths and very dense radar networks. Currently, the network is established within four areas. Each area is observed using 3-4 X-band radars with very fine resolution in spatial (250 m) and temporal (1 minute intervals). This study provides a series of utilization procedures for the new input data into a real-time forecasting system. First of all, the accuracy of the X-band radar observation was determined by comparing its results with the rainfall intensities as observed by ground gauge stations. It was also compared with conventional C-band radar observation. The rainfall information from the new radar network was then provided to a distributed hydrologic model to simulate river discharges. The simulated river discharges were evaluated again using the observed river discharge to estimate the applicability of the new observation network in the context of operations regarding flood forecasting. It was able to determine that the newly equipped X-band polarimetric radar network shows somewhat improved observation accuracy compared to conventional C-band radar observation. However, it has a tendency to underestimate the rainfall, and the accuracy is not always superior to that of the C-band radar. The accuracy evaluation of the X-band radar observation in this study was conducted using only limited rainfall events, and more cases should be examined for developing a broader understanding of the general behavior of the X-band radar and for improving observation accuracy.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권2호
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• pp.163-170
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• 2011

집중호우 및 돌발홍수로 인한 하천재해의 대부분은 지방하천과 소하천에서 발생하고 있으며, 소하천의 경우 주로 미 정비하천에서 피해가 발생하고 있는 것으로 나타났다. 최근 10년간(2001~2010)의 조사 결과는 소하천정비사업비가 증가함에 따라 소하천 피해 또한 변동성은 있으나 전체적으로 감소하는 경향을 보이는 것으로 나타나 소하천정비사업이 소하천의 재해예방에 효과가 있는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 재해예방을 위하여 위험도가 큰 소하천을 우선지원하고 산간지역이나 보존지역 및 농경지 구간과 같이 상대적으로 정비효과가 낮은 소하천은 정비사업 대상선정 시 제외하기 위하여 소하천정비사업 선정기준을 개발하였다. 개발된 선정기준 세부항목별 배점기준의 적정성을 검토하기 위하여 212개 소하천에서 수집된 현황자료를 구간별로 도시하고 구간별 분포를 분석하였는데, 대부분의 항목이 정규분포를 보이는 것으로 나타나 배점구간이 잘 결정되었음이 입증 되었다. 본 연구를 통해서 결정된 소하천정비사업 선정기준은, 재해위험이 높은 하천을 우선 선정함으로써 최소한의 소하천정비사업 비용으로 최대한의 재해예방효과를 거두기 위한 선정기준으로 활용이 가능하다. 더불어 소하천정비사업 선정시 홍수터조성을 위한 농경지 확보사업 지구는 특별선정대상 지구로써 우선순위를 부여함으로써 정비효과가 낮은 소하천에 대해서는 하천을 정비하지 않고 하류의 홍수피해를 최소화하는 방향으로 소하천정비를 유도할 수 있다.

• Journal of Multimedia Information System
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• 제5권4호
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• pp.235-244
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• 2018

Potential maximum soil moisture retention (S) is a dominant parameter in the Soil Conservation Service (SCS; now called the USDA Natural Resources Conservation Service (NRCS)) runoff Curve Number (CN) method commonly used in hydrologic modeling for event-based flood forecasting (SCS, 1985). Physically, S represents the depth [L] soil could store water through infiltration. The depth of soil moisture retention will vary depending on infiltration from previous rainfall events; an adjustment is usually made using a factor for Antecedent Moisture Conditions (AMCs). Application of the method for continuous simulation of multiple storms has typically involved updating the AMC and S. However, these studies have focused on a time step where S is allowed to vary at daily or longer time scales. While useful for hydrologic events that span multiple days, this temporal resolution is too coarse for short-term applications such as flash flood events. In this study, an approach for deriving a time-variable potential maximum soil moisture retention curve (S-curve) at hourly time-scales is presented. The methodology is applied to the Napa River basin, California. Rainfall events from 2011 to 2012 are used for estimating the event-based S. As a result, we derive an S-curve which is classified into three sections depending on the recovery rate of S for soil moisture conditions ranging from 1) dry, 2) transitional from dry to wet, and 3) wet. The first section is described as gradually increasing recovering S (0.97 mm/hr or 23.28 mm/day), the second section is described as steeply recovering S (2.11 mm/hr or 50.64 mm/day) and the third section is described as gradually decreasing recovery (0.34 mm/hr or 8.16 mm/day). Using the S-curve, we can estimate the hourly change of soil moisture content according to the time duration after rainfall cessation, which is then used to estimate direct runoff for a continuous simulation for flood forecasting.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.1239-1249
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• 2013

기상레이더의 발전과 더불어 국내외적으로 정밀한 기상레이더를 이용한 토네이도, 돌발홍수 등의 돌발적인 기상현상에 대한 기상데이터 분석 및 기상현상 예측 기술 등의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그에 반해 레이더 자료에 대한 시각화 및 표출 방법에 대한 관심이 증가하고 있지만, 현재까지의 기상과 관련한 각 국가 기관 등에서는 단순히 표출된 레이더영상을 GIS 데이터에 사상하여 해석하는 데 급급한 실정이다. 본 논문은 저고도에서 일어나는 국지성, 기습성 기상변화를 관측하고 효과적으로 대응하기 위해, 시 공간적고해상도를 갖는 기상레이더로부터 관측된 데이터 자료를 효과적으로 표현하기 위해 다양한 GIS 플랫폼에서 서비스할 수 있는 고해상도 기상관측 데이터의 표현 기법을 제안한다. 제안 기법에서는 기상레이더로부터 획득된 데이터를 이용하여 래스터 및 벡터 형태의 고해상도 자료구조로 변환하여 GIS 플랫폼 상에서 정확한 좌표위치와 고도에 직관적으로 인지할 수 있도록 하기 위한 방법을 제시하였다. 실험결과 GIS 플랫폼과 융합된 고해상도 기상데이터를 이용함으로써 돌발성 기후변화, 국지성 폭우, 토네이도 등의 정확한 위치와 고도 등의 정보를 포함하여 기상상황을 직관적으로 인지하고, 상세히 분석할 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.191-200
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• 2009

기상 이변과 해수 온도 상승으로 인한 국지성 집중 호우 및 돌발홍수, 대형급 태풍 빈발 등에 대비하기 위하여 홍수예보와 방재 대책에 가장 기본이 되는 각 유역 특성별 수문 기초자료의 축적 및 분석이 더욱 필요하게 되었다. 특히 홍수시 큰 피해를 가져오는 도시지역의 수문 모니터링이 부족한 실정을 고려한다면 도시하천별, 소배수구역별 수문 관측 및 제공이 필요하다. "도시홍수재해관리기술연구사업단"에서는 도시하천 유역의 수문현상 규명을 위한 기초정보 축적을 위해 중랑천 유역에 시험배수구역(신내1 배수구역, 군자 배수구역, 어린이대공원 배수구역)을 운영하여 수문 관측 및 자료 분석을 수행하였다. 본 연구에서는 실시간으로 관측되고 있는 도시하천 시험배수구역 중 주로 상가지역 및 주택지역으로 구성되어 있는 군자 배수구역에서 합류식 하수관거를 통해 유출되는 유량자료를 주간별, 요일별로 분석하여 일일하수량과 강우 발생시 직접유출량을 산정하였다. 이를 통해 도시하수 유출의 특성 분석이 가능하며 하수관거 관리 대책 수립에 유용한 자료로 활용될 것으로 판단된다. 또한 산정된 직접유출량은 강우-유출 모형(SWMM) 모의를 통해 모의값과 비교, 분석되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권9호
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• pp.679-686
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• 2022

기후변화로 인한 돌발홍수의 발생 빈도 증가에 따라 X밴드 레이더를 이용한 보다 빠르고 정확한 강수 관측이 중요해지고 있다. 이에 환경부는 삼척과 울진에 2기의 이중편파 X밴드 레이더를 설치했다. 본 연구에서는 차폐 효과를 최소화하기 위해 설치된 2기의 각 레이더에서 2개의 고도각 관측을 수행한 뒤 얻어진 관측자료를 합성하여 정량강우를 산정하였다. 정량강우산정을 위해서 먼저 품질관리(QC) 기법을 적용한 뒤 비차등위상차(K_DP)를 산출하고 하이브리드 고도면 강수추정(HSR) 기법을 적용하였다. 본 연구에서는 산출된 K_DP를 이용해 R-K_DP 관계로 불리는 강우강도와 비차등위상차의 관계식을 적용하여 얻어지는 정량적 강우추정(QPE)의 정확도 상승을 위해 해당 관계식의 매개변수를 추정했다. 매개변수 추정을 위해서 여러 개의 강우량계와 레이더 자료를 바탕으로 경험적 방법을 개발하였다. 새로 제안된 매개변수를 이용한 관계식(R = 27.4K^0.81_DP)은 관측된 강수량에 대해 추정된 강수의 상관계수를 선행연구대비 1% 정도 약간 상승시켰다. 마찬가지로, 제곱평균 제곱근오차는 3.88 mm/hr에서 3.68 mm/hr로 감소했고 편차는 -1.72에서 -0.92로 상관계수보다 유의미하게 감소해 정확도가 상승했음을 보였다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.9-15
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• 2021

최근 급증하는 이상기후의 영향으로 산지 지역의 돌발홍수의 발생 빈도가 증가하고 있으며, 이로 인하여 인명 및 물적 피해가 증가하고 있다. 이에 다양한 재해저감 대책방안을 수립하고 있으나 국립공원과 같이 자연보호를 최우선으로 하는 계곡 및 하천부는 제방 증고 및 하상 정리 등과 같은 인위적인 대책이 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 우리나라 국립공원 중 계룡산 국립공원을 대상으로 유역내 계곡 및 하천부에 대하여 WMS(Watershed Modeling System) 강우유출모형을 활용한 침수 위험도 평가를 수행하였다. 분석 결과, 계룡산 국립공원 중 3개 소유역(지석골, 수통골, 동학사)에서 재현빈도 50년 이상의 강우 발생 시, 침수가 발생하는 것으로 모의 되었으며, 탐방객이 이용하는 탐방로 및 시설물에 위험성이 높게 나타남을 확인하였다. 본 연구 결과를 통하여 국립공원 내 탐방로에 대한 위험성을 정량적으로 제시하였으며, 이를 바탕으로 향후 국립공원의 안전한 관리 방향을 제시하고자 한다.

• 대기
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• 제14권1호
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• pp.24-43
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• 2004

This paper describes the detailed characteristics of heavy rainfall events occurred in Chungcheong province on 15 and 16 April and from 6 to 8 August 2002 based on the analysis of raingauge rainfall rate and radar reflectivity from the METRI's X-band Weather Radar located in Cheongju. A synoptic analysis of the case is carried out, first, and then the analysis is devoted to seeing how the radar observes the case and how much information we obtain. The highly resolved radar reflectivity of horizontal and vertical resolutions of 1 km and 500 m, respectively shows a three-dimensional structure of the precipitating system, in a similar sequence with the ground rainfall rate. The radar echo classification algorithm for convective/stratiform cloud is applied. In the convectively-classified area, the radar reflectivity pattern shows a fair agreement with that of the surface rainfall rate. This kind of classification using radar reflectivity is considered to be useful for the precipitation forecasting. Another noteworthy aspect of the case includes the effect of topography on the precipitating system, following the analysis of the surface rainfall rate, topography, and precipitating system. The results from this case study offer a unique opportunity of the usefulness of weather radar for better understanding of structural and variable characteristics of flash flood-producing heavy rainfall events, in particular for their improved forecasting.