• 한국수자원학회논문집
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• 제52권11호
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• pp.941-946
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• 2019

산불은 면적과 산불 강도에 따라 지역 수문환경을 중대하게 변화시킬 수 있는 중대한 요소이며, 따라서 측정자료와 모형모의를 통한 산불의 영향과 피드백을 이해하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 2019년 4월 4-5일에 대한민국 강원도에서 발생한 산불을 원격탐사자료(8-일 500-m MODIS 지표면 반사율 자료)를 사용하여 계산한 정규탄화지수의 차이(dNBR)를 이용하여 탐지하였다. 그 결과, 산불피해 총면적은 5개의 표준유역에 걸쳐 $29.50km^2$에 달하였고, 유역 면적의 1.00-6.19%를 차지하는 것으로 나타났다. 또한, 원격탐사자료(8-일 500-m MODIS 증발산량 추산자료)를 사용하여 분석한 결과, 산불 이전(2004-2018년)과 비교하여 2019년의 연간 증발산량이 해당 5개 유역에서 0.05-1.56% 감소할 것이라고 추산하였다. 본 연구는 산불의 지역 수문 순환에 미치는 영향을 이해하는 데 중요하다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.65-74
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• 2020

지속가능한 하천수 관리를 위해서는 연속적이고 정확한 하천수 사용량 계측자료가 필요하다. 하천수 사용지점별로 적용가능한 계측 방법이 상이하나, 일정규모 이상의 주요 개수로 지점에서는 보다 정밀한 직접 계측방법이 요구된다. 하천수 사용자는 사용량 계측을 위해 적정한 직접 계측방법을 선정해야 하는데, 이에 대한 표준 및 검증 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 만경강 상류의 시험유역에 직접 계측방법인 수위-유량관계법, 초음파법, 전자파법을 적용하였고, 계측방법별로 산정된 유량자료간의 절대오차 비교를 통해 계측자료의 정확도를 비교 평가하였다. 점단위 산정유량 비교시 초음파법이 실측값에 가장 근사한 결과를 보였다. 연속적인 계측을 통해 일단위와 월단위의 총량을 비교하였고, 초음파법과 전자파법이 정확도가 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과를 토대로 초음파법과 전자파법이 수위-유량관계법에 비해 비교적 높은 비용이 투입되는 것을 감안하여 하천수 사용시설의 중요도에 따라 적정한 직접 계측방법을 선정할 수 있기를 기대한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.183-183
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• 2021

Deep learning methods and their application have become an essential part of prediction and modeling in water-related research areas, including hydrological processes, climate change, etc. It is known that application of deep learning leads to high availability of data sources in hydrology, which shows its usefulness in analysis of precipitation, runoff, groundwater level, evapotranspiration, and so on. However, there is still a limitation on microclimate analysis and prediction with deep learning methods because of deficiency of gauge-based data and shortcomings of existing technologies. In this study, a real-time rainfall prediction model was developed from a sky image data set with convolutional neural networks (CNNs). These daily image data were collected at Chung-Ang University and Korea University. For high accuracy of the proposed model, it considers data classification, image processing, ratio adjustment of no-rain data. Rainfall prediction data were compared with minutely rainfall data at rain gauge stations close to image sensors. It indicates that the proposed model could offer an interpolation of current rainfall observation system and have large potential to fill an observation gap. Information from small-scaled areas leads to advance in accurate weather forecasting and hydrological modeling at a micro scale.

• 한국물환경학회지
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• 제26권5호
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• pp.802-809
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• 2010

An automatic calibration tool of Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF), Parameter Estimation (PEST) program, was applied at the Imha lake watershed to get optimal hydrological parameters of HSPF. Calibration of HSPF parameters was performed during 2004 ~ 2008 by PEST and validation was carried out to examine the model's ability by using another data set of 1999 ~ 2003. The calibrated HSPF parameters had tendencies to minimize water loss to soil layer by infiltration and deep percolation and to atmosphere by evapotranspiration and maximize runoff rate. The results of calibration indicated that the PEST program could calibrate the hydrological parameters of HSPF with showing 0.83 and 0.97 Nash-Sutcliffe coefficient (NS) for daily and monthly stream flow and -3% of relative error for yearly stream flow. The validation results also represented high model efficiency with showing 0.88 and 0.95, -10% relative error for daily, monthly, and yearly stream flow. These statistical values of daily, monthly, and yearly stream flow for calibration and validation show a 'very good' agreement between observed and simulated values. Overall, the PEST program was useful for automatic calibration of HSPF, and reduced numerous time and effort for model calibration, and improved model setup.

• 한국물환경학회지
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• 제36권5호
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• pp.373-384
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• 2020

Hydrological models are based on a combination of parameters that describe the hydrological characteristics and processes within a watershed. For this reason, the model performance and accuracy are highly dependent on the parameters. However, model uncertainties caused by parameters with stochastic characteristics need to be considered. As a follow-up to the study conducted by Choi et al (2020), who developed a relatively simple semi-distributed hydrological model, we propose a tool to estimate the posterior distribution of model parameters using the Metropolis-Hastings algorithm, a type of Markov-Chain Monte Carlo technique, and analyze the uncertainty of model parameters and simulated stream flow. In addition, the uncertainty caused by the parameters of each version is investigated using the lumped and semi-distributed versions of the applied model to the Hapcheon Dam watershed. The results suggest that the uncertainty of the semi-distributed model parameters was relatively higher than that of the lumped model parameters because the spatial variability of input data such as geomorphological and hydrometeorological parameters was inherent to the posterior distribution of the semi-distributed model parameters. Meanwhile, no significant difference existed between the two models in terms of uncertainty of the simulation outputs. The statistical goodness of fit of the simulated stream flows against the observed stream flows showed satisfactory reliability in both the semi-distributed and the lumped models, but the seasonality of the stream flow was reproduced relatively better by the distributed model.

• 방사성폐기물학회지
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• 제10권4호
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• pp.281-294
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• 2012

현재까지 개발된 고준위폐기물 심지층처분장의 열-수리-역학적 복합거동 해석을 위한 전산 코드의 현황을 조사하고, 문헌에 보고된 각 코드에 의한 계산치와 현장실험 측정치의 비교 결과를 이용하여, 기존 전산 코드들의 신뢰도를 분석하였다. 개발된 전산코드들은 완충재가 없는 처분장에서는 붕괴열에 따른 암반의 열-수리-역학적 거동을 비교적 잘 모사하였으나, 포화 경암층에 위치한 완충재가 존재하는 처분장의 공학적방벽시스템 내에서 일어나는 열-수리-역학적 복합거동의 예측은 만족스럽지 못하였다. 현재 제안된 열-수리-역학적 복합거동 해석모델을 고준위폐기물 처분장 공학적방벽시스템의 거동 해석에 적용하기 위해서는 완충재 내의 수분함량 및 전 압력 분포를 보다 정교하게 모사할 수 있도록 수학적 모델의 개선이 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제26권3호
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• pp.166-180
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• 2016

본 연구에서는 TOUGH-FLAC 연동 해석기법을 이용하여 호주 오트웨이 실증프로젝트 염수층 내 이산화탄소 주입을 수치적으로 모델링하고 주변 지층에 야기되는 수리-역학적 거동 특성을 살펴보았다. 대상 부지의 물리검층, 시추코어 분석 및 지구통계기법을 통해 구현된 3차원 추계학적 지질모델을 바탕으로 해석모델을 작성하였으며, 이산화탄소의 주입과 이에 따른 수리-역학적 연계거동을 분석하였다. 총 30,000톤의 이산화탄소를 200일 동안 주입하는 경우, 주입공 주변의 압력 변화는 0.5 MPa 이하로 나타났으며, 주입 5일 경과 시 압력이 수렴하는 경향을 보였다. 지층 내 역학적 거동에는 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단되며, 주변 단층대로의 유동도 미미한 수준으로 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권4호
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• pp.525-536
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• 2014

본 연구에서는 주요 수문 변수인 유출량, 저수위, 유량 등의 관측 자료가 부재한 미계측 유역에 대한 수문학적 가뭄 평가 및 감시를 위해 원격 탐사 자료를 활용하는 방법론을 최근 심각한 가뭄 피해를 입은 지역인 남한강상류 유역에 적용하였다. 수문 변수의 관측 자료가 부재한 지역에 대해서는 원격 탐사를 이용하여 수문 변수보다 추정이 용이한 강수량, 증발산량 등 기상 변수의 추정을 통해 물 수지에 기초하여 가뭄상태에 대한 정보를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 2002-2013년의 기간에 대하여 원격 탐사 자료를 이용하여 대기의 온도를 추정하고, 이로부터 증발산량을 도출하여 강수량과 증발산량 차의 백분위가 유량 백분위와 가지는 상관성을 분석하였다. Aqua위성에 탑재된 MODIS 센서의 $1{\times}1km$ 공간 해상도의 지표면 온도와 $5{\times}5km$ 공간해상도의 대기 연직 온도 자료를 이용하여 월별 최고 및 최저 대기 온도를 추정하였으며, Hargreaves 방법을 이용하여 증발산량을 추정하였다. 미국몬태나주립대학교에서 Penman-Monteith 방법을 이용하여 추정한 기존 자료(MOD16)의 잠재 증발산량과 비교한 결과 상대적으로 결정계수는 더 작았으나 상당히 작은 오차를 보였다. 남한강상류 유역에 대하여 TRMM 위성으로부터 도출한 강수량과 함께 1, 3, 6, 12개월 시간 척도의 P-PET(강수량 증발산량) 백분위를 구해 유량 백분위와의 상관관계를 분석하였다. 남한강상류 유역은 여름철(r = 0.89, tau = 0.71)과 가뭄 평가에 중요한 가을철(r = 0.63, tau = 0.47)에 1개월 P-PET 백분위가 유량 백분위와 95% 신뢰도로 통계적으로 유의한 높은 상관관계를 나타냈다. 이 유역은 강수의 영향이 특히 크게 나타나는 지역으로 일반적으로 건조한 지역과는 달리 증발산량이 유량과 양의 상관관계를 보였다. 연구 결과로부터 원격 탐사 자료가 미계측 유역에서 수문학적 가뭄 평가 및 감시에 유용하게 활용될 수 있음을 보였으며 특히 공간적으로 분포된 높은 해상도의 추정 자료는 지역별로 차별화된 가뭄 대책 수립에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권12호
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• pp.975-984
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• 2019

하천수의 체계적이고 통합적인 관리를 위한 필수 전제로, 하천으로 공급되고, 하천에서 방류되는 유량 등의 기초자료 확보가 필요하다. 현행되는 하천수 사용 허가제도에 의하면 2017년 허가시설 중 59.1%는 유량 계측기기가 없는 것으로 확인되었고, 특히 농업용수의 경우, 보고량의 상당부분이 사용자의 자발적인 보고로 이루어져 신뢰성 있는 자료의 확보가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 양수장의 전력사용량을 통해 유량을 산정하는 간접 유량 계측방법을 적용하여 경제적이고 신뢰성 있는 유량자료의 확보에 대한 연구를 수행하였다. 특히, 전력량법에 의해 산정된 유량이 하천의 수위에 따라 실측 유량과 차이가 나는 점에 집중하여, 하천수위를 반영한 전력량법의 개선 및 유량자료의 정확도 향상에 대한 적용성 연구를 수행하였다. 하천수위를 고려한 전력량법으로 산정된 유량을 회귀분석, 백분율 차이, 평균 제곱근 오차 등의 상관성 분석 방법 등을 이용하여 분석한 결과, 기존의 전력량법과 비교하여 보다 더 실측 유량에 근사한 결과를 산정하는 것으로 확인하였다. 이를 통해, 양수장에서는 기존의 전력량법으로도 신뢰성 있는 유량 자료를 확보할 수 있지만, 하천의 수위 변동폭이 큰 지점에서 개선된 전력량법을 사용한다면, 보다 정확한 하천수 취수량 자료를 확보할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권2호
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• pp.89-96
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• 2020

환경부 산하 물관리 기관들은 주요 하천을 대상으로 양질의 기초 자료를 생산 및 축적하고 있다. 하지만 농경지를 많이 포함한 유역에서는 농업용수의 취수와 배수 등 인공적인 물의 순환 과정이 정량적으로 조사되지 못하고 있어 하천 수량의 통합적인 관리가 부진한 실정이다. 본 연구에서는 농업용수를 목적으로 하천변에서 취수되는 유량의 조사를 위해 사용되는 간접 유량 계측방법 중 가동시간에 따른 전력량법(가동시간법)을 적용 및 개선하여 저비용으로 높은 신뢰도의 결과자료를 얻을 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 가동시간법은 실시간 전력량 자료의 확보가 어려운 소규모 양수장에 적용하기 적합하다. 실측 유량과의 상관성 분석을 통해 자료의 신뢰성을 검증한 결과, 양수장의 흡입구가 연결된 하천의 수위를 반영하여 가동시간법으로 산정한 유량은 실측 유량과 상당히 일치하는 결과를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 본 연구에서는 최초 설비 설치시에 대한 투자 비용을 직접 유량 계측방법들과의 비교를 통해 저비용으로 양질의 유량자료를 생성하여 높은 효율성을 가지는 것으로 확인하였다. 가동시간법을 하천변에 위치한 크고 작은 양수장에 적용하여 유량 자료를 확보한다면, 보다 정량적이고 통합적인 하천수 관리의 시행에 있어 많은 영향을 미칠 수 있을 것이다.