• 한국지리정보학회지
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• 제21권4호
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• pp.191-201
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• 2018

최근 기후변화의 영향으로 호우의 발생빈도가 증가하고 있으며, 도시지역의 호우는 돌발적이고 국지적인 특성을 가지고 있어 인명과 재산피해 역시 증가하고 있다. 도시지역에서의 국지성호우에 의한 홍수는 예고없이 빠르게 발생하고 시 공간적으로 빈번하게 발생함으로써 인명과 재산피해를 증가시킨다. 결국 도시지역의 성공적인 홍수 관리는 얼마나 빠르고, 세밀하게 관측할 수 있느냐가 관건이다. 국지성 호우는 저층에서 형성되는 강우가 지배적이며, 기존의 대형레이더는 저층 강우의 탐지 및 변동성 관측에 취약하다. 이에, 도시지역에서의 국지성 호우를 신속하게 관측하고 예측함으로써, 도시홍수 대응체계를 고도화하고 관측 및 예측 정확도를 향상시켜 도시홍수 피해를 최소화하기 위한 기존과 다른 새로운 도시홍수예보 관리시스템 구축이 필요하다. 현재 수재해 정보플랫폼 융합기술 연구단에서 고해상도 수문정보를 강우예측 및 홍수 모형과 연계하여 신개념 수재해 대응기술 확보를 목표로 추진 중에 있으며, 국지성 호우 관측을 위하여 고정밀 수문레이더를 기반으로 국지성 호우 탐지 및 예측, 도시홍수 예측 및 운영기술을 개발 중에 있다. 이 연구를 통해 도시지역에 대한 고정밀 관측이 가능함으로써 도시홍수 경보 시스템이 보다 정확하고 상세화될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.985-994
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• 2005

수문시계열을 분석하기 위한 방법으로 낮은 차원에서 해석이 가능한 주성분분석 방법의 문제점을 검토하고 이를 보완할 수 있는 독립성분분석의 이론과 특성을 검토하였고 수문기상자료인 Nino지역의 해수면온도에 적용하여 El $\tilde{n}ino$-Southern Oscillation(ENSO) 사상과의 상관성을 평가하였다. 혼합자료를 사용하여 독립성분분석 방법의 주성분 분리 능력을 검토한 결과 독립성분분석이 기존 주성분분석에 비해 통계적으로 우수한 결과를 나타내었다. El $\tilde{n}ino$의 감시구역인 Nino+3.4지역의 $5^{\circ}{\times}5^{\circ}$(위도와 경도)의 총 20개 Global Anomaly SST 격자자료를 대상으로 분석을 실시하여 El $\tilde{n}ino$-Southern Oscillation(ENSO)사상의 발생시기와의 상관관계를 평가하였으며 한 개의 독립성분($86\%$)만으로 SST의 전체적인 거동을 표현할 수 있었으며 주요 ENSO 발생시기와 일치하는 결과를 나타내었다. 또한 국내 주요지점의 여름 강수량을 대상으로 독립성분분석을 적용한 결과 지역적인 특성을 고려하여 비교적 합리적으로 독립성분을 추출할 수 있었으며 IC-1과 IC-2에서 1970년대 이후로 여름강수량의 증가를 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.867-878
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• 2014

기상레이더의 관측 특성상, 지형클러터 등의 관측영역 한계로 인한 관측공백 지역이 발생한다. 이러한 레이더 빔의 차폐는 강우량의 과소추정 원인이 된다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 Hybrid Scan Reflectivity (HSR) 기법을 개발하고 기존 방법 결과와 비교하였다. 결과에 의하면, 기존 레이더 관측방법으로 지형에 의해 반사도 정보를 얻지 못하는 영역에 대하여 HSR 기법이 레이더 강우량을 추정할 수 있음을 확인하였다. 반사도 스캔기법과 빔차폐/비 빔차폐영역에서 모두 HSR 기법을 적용한 결과가 정확성이 가장 뛰어났다. 다음으로 각 방법별 레이더 추정 강우량을 HEC-HMS에 적용하여 홍수 유출량 추정 정확성을 평가하였다. HSR 기법에 의한 유출량은 RAR 산출 시스템과 M-P 관계식 대비 상관계수는 평균 7%와 10%, Nash-Sutcliffe Efficiency는 평균 18%와 34% 향상되었다. 따라서 정확한 홍수량 추정을 위해 수문분야에 HSR 기법에 의해 추정된 강우량을 활용할 필요성이 있는 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권12호
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• pp.929-940
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• 2011

본 연구에서는 금강유역 내 대청댐 및 용담댐유역을 대상으로 기상청에서 제공하는 공간해상도 27 km 지역규모의 A1B시나리오 기반의 RCM모형과 SWAT모형을 이용하여 미래 유출량 전망을 분석하였다. 기본적으로 GCM 및 RCM은 시공간적 스케일의 상이성으로 인해 수자원 영향 평가를 위한 자료로서 직접적인 이용은 현실적으로 곤란하다는 점에서 본 연구에서는 RCM 격자자료를 유역단위에서 강우관측소지점 단위로 공간적 다운스케일링을 실시하였으며 RCM 월자료에 대해서 일단위 자료로 시간적 다운스케일링을 수행하여 기후모델로부터발생하는 시공간적 스케일의 문제점을 극복하였다. 또한 유역단위의 상세수문시나리오를 생산하기 위해서 다지점 비정상성 다운스케일링 기법을 활용하여 기존 일강수량 모의기법에서 간과되었던 비정상성을 고려하여 미래 기후변화에 따른 강수사상의 변동성을 다양한 방법으로 검토하였다. 2001~2006년 기간 동안 SWAT모형을 이용하여 용담댐 및 대청댐 지점의 유입량과 SWAT의 최종방류부의 유출량 분석값을 비교한 결과 모의치와 실측치가 각각 90.1%, 84.3% 일치하는 것으로 나타나 적용성이 있음을 확인하였다. 기후변화 분석기간은 2011년부터 2090년까지 80년을 대상기간으로 선정하였으며, 분석결과 2011~2030년 사이 유출량이 6% 증가하는 것으로 전망되었고, 유출량의 계절적 변화는 여름철의 유출량이 감소하고, 가을과 겨울철의 유출량이 증가하는 것으로 나타나 지금과는 강우의 패턴이 변화될 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.969-978
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• 2004

수문학적 모델에 대한 연구보고에 의하면 유출량 모의 측면에서 집중형 모형은 분포형 모형보다 적용성이 좋다고 볼 수 있다. 분포형모형은 컴퓨터 계산환경 및 현장 실험이 허용하는 범위내에서 지형인자를 단순화하여야만 하기 때문에 양적인 오차를 가진다. 하지만 공간적 지형인자를 고려한다는 측면에서 분포형모형은 지표수 흐름을 분석하는데 더욱 효과적이다. 본 연구의 목적은 흐름의 특성을 결정짓는 최소한의 지형인자(흐름경사, 방향, 누적도)를 고려한 저류함수를 이용하여, 격자기반의 공간적 강우-유출모형을 개발하는 것이며, 이러한 작업의 과정은 개인용 컴퓨터에서 이루어진다 모형의 원형은 비교적 작은 유역인 횡성다목적댐을 대상으로 개발하여, 유역면적이 비교적 넓은 합천댐 유역을 대상으로 적용하였다. 댐지짐에 대한 유역유출 모의결과 Nash J.E. 와 Sutcliffe J.V.가 제안한 효율계수는 약 0.9를 상회하였으나, 유역내 상류 수위관측소에 대한 효율계수는 양호하지 못하였는데, 이러한 이유는 대상댐 유역에 대하여 산정된 수위-유량 곡선식의 고수위부분이 과추정 되었다고 판단된다. 본 연구결과 유역의 공간적으로 분포된 유역특성을 고려한 강우-유출모형은 GIS를 이용하여 손쉽게 구현할 수 있었다. 향후 강우레이더와 같이 공간적으로 분포된 강우량의 실시간 취득이 범용화되면, 본 연구의 분포형 모형을 직접 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권3호
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• pp.244-252
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• 2007

장기간에 걸친 증발량의 변화는 지표-대기간의 수문반응을 변화시키고, 농작물의 경작에도 영향을 미치며, 해안지방에서는 하천유입량 등의 변화로 생태계의 변화를 가져올 수 있다. 최근의 기후 상승에 따라 실제 증발량이 증가할 것으로 판단되나, 외국의 다양한 연구는 남반구와 북반구에 걸쳐 팬증발량이 감소하는 추세를 보여주었다. 이러한 현상은 기후 변화와 어느 정도 관련이 있을 가능성이 충분히 있으므로 외국의 연구 결과에 부응하여 우리나라에서도 팬증발량이 감소하는 추세를 보여 왔는가를 확인할 필요가 있다. 이 연구에서는 우리나라14개 지점에서의 1970년도부터 2000년도까지의 증발량 관측치를 선정하여 심도있게 분석하였으며, 우리나라 해안지역과 내륙지역의 팬증발량 변화를 비교하였다. 증발량 1차 추세선 분석 결과 14개의 지점 중 청주, 여수, 진주를 제외한 11개 지점이 감소하는 추세를 보여주었다. 14개 지점의 총 평균에서는 연간 1.6 mm/yr 감소하는추세를 보여주었으며, 이는 전체 자료의 기간인 30년 동안 연평균 팬증발량 약 50 mm의 감소한 것이다. 연평균증발산량의 값은 내륙지역에 비하여 해안지역에서 10% 가량 큰 값을 보이는 것으로 나타났으며, 증발산량의 연변화량은 내륙지방의 연간 -0.82 mm/yr에 비하여 해안지방에서 연간 -2.46 mm/yr으로 훨씬 빠르게 감소하는 경향을 보였다. Mann-Kendall trend test 결과는 95% 유의수준 내에서 4개 지점이 감소를 보여주며 10개 지점은 95% 유의수준 내에서 변하지 않는 것으로 나타났다. 그러나 전 지역에 대한 평균값은 감소추세를 보이는 것으로 나타났다. 이 결과는 외국의 기존 연구 결과와 일치하는 것으로 앞으로 우리나라 기후변화에 따른 다양한 연구에 기여할 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.336-340
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• 2007

국내 산업 및 기능적 측면에서 중추역할을 수행하고 있는 부산 울산 인천 등 전체 도시의 40%를 이루고 있는 해안도시들이 하천범람과 같은 홍수피해, 해일피해 등에 대한 체계적인 대비가 전무한 실정으로서 본 연구는 모형화 기법을 이용하여 해안도시홍수 경보발령 기준안을 도출하고 이를 실 수문관측 자료를 이용한 검정을 통해 경보발령 기준안의 문제점을 파악하여 그 개선방향을 제시하였다. 대상유역은 대표적 해안도시하천의 특성을 지니고 있는 부산시 온천천유역으로 강우-수위 관측 모니터링 시스템을 구축, 운영을 통해 10분 간격 강우 및 수위 자료를 구축하였으며, 수위 자료는 수위 유량 관계곡선을 이용하여 유량으로 환산하였다. 미계측 상태에서의 수리 수문 모형화를 통해 도출된 경보발령기준안에 대한 평가 및 문제점 도출을 위해 본 연구는 유역내 실시간 수문관측을 통해 얻은 강우 및 유출 특성 자료를 이용하였다. 대상 유역내 경보발령 지점인 세병교 지점의 20분 누가기준 경보발령 기준우량은 한계수위 $H_{c1},\;H_{c2},\;H_{c4}$인 경우 각각 4mm, 5mm, 6mm로서 20개월 동안 이러한 기준을 이용하여 관측된 강우사상 중 경보발령 기준안의 평가가 가능한 26개의 강우사상을 분류할 수 있었다. 그 결과 약 60%의 강우사상(case_1)이 성공한 경보발령 기준우량 임을 관측할 수 있었으며 이러한 발생강우에 대해 $20{\sim}150$분의 대피여유시간을 확보할 수 있었다. 그러나. 경보발령에 실패한 40%의 강우사상은 발생 강우의 총강우량이 대체적으로 적은 경우 및 지속기간 동안 경보발령기준에 준하는 강우를 발생하였으나 수위에 영향이 미비하여 한계수위에 도달하지 못한 경우(case_2), 20분 누가강우는 기준에 도달하지 않았으나 강우 지속시간이 길어 이미 선행강우로 인해 경보발령 이전에 한계수위를 넘어서는 경우(case_3)로서 분석되었다. 이러한 실패한 경보발령의 경우에 대한 원인분석 결과, 기존의 모형화를 통해 고려되지 못하였던 해안도시 홍수의 특성 중 총강우량에 대한 고려, 선행강우 여부 및 강우 지속시간, 지속시간 내 강우집중도 그리고 선정지점 내 조위의 영향과 유역내 합류식 하수관거 시스템의 영향 등 자연유역과는 다른 다소 복잡한 요소를 고려한 해안도시홍수 경보발령 기준에 대한 개선이 필요함을 확인할 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권2호
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• pp.88-98
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• 2016

설마천 유역의 범륜사 사면에서 2010년 3월26일에서 동년 11월 30일까지 측정된 토양수분자료를 이용하여 사면에서의 저류 특성을 산정하고 분석하였다. 측정지점들을 위치와 특성에 따라 A, B 단면 C 지역으로 구분하여 저류변수들을 계절별로 분석하였으며, 지점별 초과유출과 저류상수도 계산하였다. 설마천의 측정된 토양수분자료를 이용하여 저류량의 시공간적 변화를 분석하였다. 시간적인 저류량의 변동양상은 봄철에 식생의 활동으로 저류량이 낮게 나타났고, 여름철에 강우사상에 의한 증가를 보이다가 가을철과 겨울철에 건조기간으로 인해 감소현상이 나타났으며, 공간적인 저류량의 변동양상은 상부사면은 충전효과가 거의 없는 것으로 나타났고, 중부사면은 상부사면보다 높은 초기 저류량을 가지며 일정량을 유지하는 특성이 나타났고, 하부사면은 강우사상에 의한 증가폭이 크며 감쇄는 완만하게 나타나 상부로부터의 기여와 충전을 확인할 수 있었다. 토양수분과 증발산으로 추정된 유량과 하부지점인 전적 비교에서 관측된 유량을 비교하였을 때 계절별, 위치별 상이한 연관성이 나타났다. 하부지점으로 갈수록 상관 관계가 높게 나타났고 완충지점인 C단면에서 비교적 높은 연관성이 나타났다. 계절별로는 여름철과 하부지점에서 계산된 유량이 높게 나타난 것을 알수 있는데 이는 하부지점이 사면유출발생 지점이 될 수 있음을 보여주고 것이다. 이와 같은 지점별 유량의 발생은 시간적인 요인보다는 공간적인 특성에 제어되고 있다고 판단된다. 유역의 특성을 고려하여 저류상수 K의 거동은 계절별로는 여름철과 가을철에 높게 나타나고 있다. 이는 여름철에 많은 강우량으로 인해 저류상수가 높게 나타났고 가을철에 저류상수가 높게 나타난 것은 가을철 토양수분의 충전현상이 발달된다는 것을 알 수 있었다. 지점별로 하부지점으로 갈수록 저류상수 값이 증가 하였다. 이는 상부사면으로부터의 기여와 충전으로 설명될 수 있다.

• Spatial Information Research
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• 제20권3호
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• pp.39-50
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• 2012

본 연구는 금강유역을 대상으로 과거 약 30년간의 기상 수문시계열자료들을 수집해 다양한 통계분석을 수행하여 기후변화의 영향을 정량적으로 파악하고자 하였다. 기상자료로 금강유역 기상관측소 8개소의 37개년(1973~2009)의 기온, 강수량, 상대습도 자료를 수집하였고, 하천수위자료는 수위자료와 수위-유량관계곡선의 신뢰성 문제, 이후 수행될 장기유출분석을 고려하여 공주, 규암 수위관측소의 36개년(1973~2008)의 자료를 이용하였다. 수집된 자료의 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 산출하여 연 계절별로 수문기상인자의 경년변화를 파악한 결과 기상인자 중 강수량의 변동성이 가장 크게 나타나 경년별 변화가 큰 것으로 분석되었다. 수문학적 지속성 분석을 위해 Run 검정, Turning Point 검정, Anderson Exact검정을 이용하여 시계열자료에 주기성이 있는지 분석한 결과 기온과 강수는 무작위성, 상대습도, 하천수위는 지속성을 가지는 인자로 분석되었고 지하수위는 관측소별, 기간별로 무작위성과 지 속성이 혼재되어 있는 것으로 나타났다. 또한, 경향성 분석을 위해 단순 선형 회귀분석과 Mann-Kendall 검정법을 이용한 결과 기온은 연 계절 모두 증가경향이 나타났고, 강수량은 여름에만 증가경향이 나타났으며, 상대습도는 뚜렷한 감소경향을 보였다. 본 연구의 결과는 기후변화로 인해 발생될 수 있는 수자원의 영향을 평가하고 미래 물 관리 적응기술 개발 및 계획 수립을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권10호
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• pp.1029-1040
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• 2013

본 연구에서는 유역의 공간상관성을 고려한 다지점 일단위 강수량을 동시에 모의할 수 있는 일강수량 모의기법을 개발하였다. 기존 Hidden Markov Chain Model(HMM)은 단일지점 강수모의에 적용되어 왔으나 관측지점간의 유역상관성을 충분히 고려하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 Chow-Liu Tree (CLT) 모형을 적용하여 다변량(multivariate) 형태로써 유역내에 위치한 강우관측소간의 상호종속성을 고려하기 위하여 기존의 동질성 HMM 강우모의기법과 CLT 알고리즘을 결합한 동질성 CLT-HMM 모형을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 동질성 CLT-HMM 모형을 사용하여장기간의수문자료를보유하고있는기상청산하의한강유역강수네트워크에대해서 적합성을 검토하였다. 동질성 CLT-HMM 모형을 적용하여 모의된 결과를 보면 일강수량의 계절적 특성뿐만 아니라 일강수량모의 시 강수시계열의 통계적인 특성들까지 우수하게 모의하였다. 추가적으로 상관행렬(correlation matrix)을 이용하여 기상관측소간의 공간상관 재현성을 검토한 결과 관측지점들 사이의 공간상관성도 비교적 우수하게 재현하는 것을 확인할 수 있었다.