• 한국수자원학회논문집
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• 제40권6호
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• pp.447-458
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• 2007

본 연구에서는 해안 도시 하천의 범람으로 인한 홍수 재해 발생시 예상될 수 있는 피해에 대해 적절한 홍수예경보 및 피난대책을 수립하고자 대표적인 해안 도시 하천의 특성을 가지는 부산시 온천천 유역을 대상으로 수치지도에서 각종 지형자료를 추출하였고 수문 GIS 자료를 구축하였다. 강우 분석은 강우의 공간적 특성을 대상유역인 온천천에 티센망을 이용하여 고려하였으며 강우의 시간적 분포는 Huff의 2분위, 6차 회귀다항식을 이용하여 분석하였다. 홍수예경보 발령 기준을 설정하기 위하여 선정 지점 세 곳을 선택하여 위험수심을 선정하였다. 그리고, 하천 수리 분석을 위한 한계유출량 산정을 위해 HEC-RAS 모형을 이용 조위의 영향을 고려하여 홍수위 및 한계유출량을 산정하였고 도시 돌발 홍수 기준우량 산정을 위해 PCSWMM 2002를 이용하여 수문 분석을 실시하였다. 그 결과 온천천 유역의 홍수예경보 시스템과 이에 따른 홍수예경보 발령흐름도, 운영체계가 결정되었고 홍수예경보 발령 기준이 설정되었다. 본 연구를 통해 SWMM, HEC-RAS, ArcView GIS 모형을 연계하여 대상유역과 하도에 적용 통합적인 모의 기법을 제시하였으며 해안 도시 하천에서의 홍수 재해 발생시 이에 대한 대비책을 마련하게되었다. 앞으로 더욱 심도있게 연구하여 주요 해안 도시 하천에 대한 홍수예경보 시스템 구축이 절실히 요구된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1159-1172
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• 2020

본 연구에서는 강우예측을 위해 U-Net과 SegNet에 기반한 합성곱 신경망 네트워크 구조에 장기간의 국내 기상레이더 자료를 활용하여 심층학습기반의 강우예측을 수행하였다. 또한, 기존 외삽기반의 강우예측 기법인 이류모델의 결과와 비교 평가하였다. 심층신경망의 학습 및 검정을 위해 2010부터 2016년 동안의 기상청 관악산과 광덕산 레이더의 원자료를 수집, 1 km 공간해상도를 갖는 480 × 480의 픽셀의 회색조 영상으로 변환하여 HDF5 형태의 데이터를 구축하였다. 구축된 데이터로 30분 전부터 현재까지 10분 간격의 연속된 레이더 영상 4개를 이용하여 10분 후의 강수량을 예측하도록 심층신경망 모델을 학습하였으며, 학습된 심층신경망 모델로 60분의 선행예측을 수행하기 위해 예측값을 반복 사용하는 재귀적 방식을 적용하였다. 심층신경망 예측모델의 성능 평가를 위해 2017년에 발생한 24개의 호우사례에 대해 선행 60분까지 강우예측을 수행하였다. 임계강우강도 0.1, 1, 5 mm/hr에서 평균절대오차와 임계성공지수를 산정하여 예측성능을 평가한 결과, 강우강도 임계 값 0.1, 1 mm/hr의 경우 MAE는 60분 선행예측까지, CSI는 선행예측 50분까지 참조 예측모델인 이류모델이 보다 우수한 성능을 보였다. 특히, 5 mm/hr 이하의 약한 강우에 대해서는 심층신경망 예측모델이 이류모델보다 대체적으로 좋은 성능을 보였지만, 5 mm/hr의 임계 값에 대한 평가결과 심층신경망 예측모델은 고강도의 뚜렷한 강수 특징을 예측하는 데 한계가 있었다. 심층신경망 예측모델은 예측시간이 길어질수록 공간 평활화되는 경향이 뚜렷해지며, 이로 인해 강우 예측의 정확도가 저하되었다. 이류모델은 뚜렷한 강수 특성을 보존하기 때문에 강한 강도 (>5 mm/hr)에 대해 심층신경망 예측모델을 능가하지만, 강우 위치가 잘못 이동하는 경향이 있다. 본 연구결과는 이후 심층신경망을 이용한 레이더 강우 예측기술의 개발과 개선에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 구축한 대용량 기상레이더 자료는 향후 후속연구에 활용될 수 있도록 개방형 저장소를 통해 제공될 예정이다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.331-344
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• 2009

1990년 이후 우리나라의 자연사면에서 발생한 10개 대규모 산사태지역의 강우조건, 지질특성 및 기하형상에 대한 기존 자료를 재조명하였다. 이들 중 화강암 지역이 5곳, 화강암과 변성암류가 같이 분포하는 지역이 4곳이며, 나머지 1곳은 반려암이 분포한다. 총 3,435개의 산사태 중 1,992개는 화강암 분포지에서, 824개는 변성암 지역에서, 15개는 반려암에서, 그리고 나머지 604개의 산사태는 2개 지역에 부분적으로 분포하는 화산암, 퇴적암 등에서 발생하였다. 연구지역의 산사태는 강우기간 보다는 강우강도에 의하여 좌우되었다. 산사태지역의 강우자료를 Caine과 Olivier의 경험식에 적용하면 모두 Caine의 기준치(threshold)와 Olivier의 산사태반응지수(coefficient of final response)를 초과하여, 모든 지역의 강우조건이 산사태 발생조건을 충족하고 있다. 산사태의 형태와 발생 메카니즘은 기반암의 풍화특성에 따라 차이를 보이고 있다. 화강암 지역은 노두가 거의 없고 풍화심도가 고르게 분포하여 소규모의 슬라이드가 우세하다. 반면 변성암 지역은 지형이 다소 험준하고 노두가 능선과 산록에 발달하여 풍화노두가 토층과 함께 파괴, 유동하는 비교적 큰 규모의 토석류가 우세하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1526-1530
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• 2007

In this study, the chukwookee data were evaluated by applying that for the historical rainfall frequency analysis. To derive a two parameter log-normal distribution by using historical data and modern data, censored data MLE and binomial censored data MLE were applied. As a result, we found that both average and standard deviation were all estimated smaller with chukwookee data then those with only modern data. This indicates that rather big events rarely happens during the period of chukwookee data then during the modern period. The frequency analysis results using the parameters estimated were also similar to those expected. The point to be noticed is that the rainfall quantiles estimated by both methods were similar, especially for the 99% threshold. This result indicates that the historical document records like the annals of Chosun dynasty could be valuable and effective for the frequency analysis. This also means the extension of data available for frequency analysis.

• Geomechanics and Engineering
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• 제1권3호
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• pp.193-204
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• 2009

A 10.4-m high highway embankment retained behind mechanically stabilized earth (MSE) walls is under construction in the northeastern part of the Indian state of Bihar. The structure is constructed with compacted, micaceous, grey, silty sand, reinforced with polyester (PET) geogrids, and faced with reinforced cement concrete fascia panels. The connections between the fascia panels and the geogrids failed on several occasions during the monsoon seasons of 2007 and 2008 following episodes of heavy rainfall, when the embankment was still under construction. However, during these incidents the MSE embankment itself remained by and large stable and the collateral damages were minimal. The observational data during these incidents presented an opportunity to develop and calibrate a simple procedure for estimating rainfall induced pore water pressure development within MSE embankments constructed with backfill materials that do not allow unimpeded seepage. A simple analytical finite element model was developed for the purpose. The modeling results were found to agree with the observational and meteorological records from the site. These results also indicated that the threshold rainwater infiltration flux needed for the development of pore water pressure within an MSE embankment is a monotonically increasing function of the hydraulic conductivity of backfill. Specifically for the MSE embankment upon which this study is based, the analytical results indicated that the instabilities could have been avoided by having in place a chimney drain immediately behind the fascia panels.

• 한국제4기학회지
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• 제19권2호
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• pp.74-79
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• 2005

Recently, several attempts have been made to provide reasonable information on unusual severe weather phenomena such as tolerant heavy rains and very wild typhoons. Quantitative precipitation forecasts and probabilistic quantitative precipitation forecasts (QPFs and PQPFs, respectively) might be one of the most promising methodologies for early warning on the flesh floods because those diagnostic precipitation models require less computational resources than fine-mesh full-dynamics non-hydrostatic mesoscale model. The diagnostic rainfall model used in this study is the named QPM(Quantitative Precipitation Model), which calculates the rainfall by considering the effect of small-scale topography which is not treated in the mesoscale model. We examine the capability of probabilistic diagnostic rainfall model in terms of how well represented the observed several rainfall events and what is the most optimistic resolution of the mesoscale model in which diagnostic rainfall model is nested. Also, we examine the integration time to provide reasonable fine-mesh rainfall information. When we apply this QPM directly to 27 km mesh meso-scale model (called as M27-Q3), it takes about 15 min. while it takes about 87 min. to get the same resolution precipitation information with full dynamic downscaling method (called M27-9-3). The quality of precipitation forecast by M27-Q3 is quite comparable with the results of M27-9-3 with reasonable threshold value for precipitation. Based on a series of examination we may conclude that the proosed QPM has a capability to provide fine-mesh rainfall information in terms of time and accuracy compared to full dynamical fine-mesh meso-scale model.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.97-97
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• 2020

Flooding in urban areas is caused by heavy rains for a short period of time and drains within 1 to 2 hours. It is also characterized by a small flooding area. In addition, flooding is often caused by various and complex causes such as land use, basin slope, pipe, street inlet, drainage pumping station, making it difficult to predict flooding. Therefore, this study analyzes the effect of each basin characteristic on the occurrence of flooding in urban areas by correlating various basin characteristics, whether or not flooding occurred, and rainfall(Limit Rainfall), and intends to use the data for urban flood prediction. As a result of analyzing the relationship between the imperviousness and the urban slope, pipe, threshold rainfall and limit rainfall, the pipe showed a correlation coefficient of 0.32, and the remaining factors showed low correlation. However, the multiple correlation analysis showed the correlation coefficient about 0.81 - 0.96 depending on the combination, indicating that the correlation was relatively high. In the future, I will further analyze various urban characteristics data, such as area by land use, average watershed elevation, river and coastal proximity, and further analyze the relationship between flooding occurrence and urban characteristics. The relationship between the urban characteristics, the occurrence of flooding and the limiting rainfall amount suggested in this study is expected to be used as basic data for the study to predict urban flooding in the future.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.157-157
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• 2019

This study derived the Flood-Inducing-Rainfall (FIR) and the Flood-Inducing-Runoff (FIRO) from the radar-gage composite data to be used as the basis of the flood warning initiation for the urban area of Seoul. For this, we derived the rainfall depth-duration relationship for the 261 flood events at 239 watersheds during the years 2010 and 2011 based on the 10-minute 1km-1km radar-gauge composite rainfall field. The relationship was further refined by the discrete ranges of the proportion of the flooded area in the watershed (FP) and the coefficient variation of the rainfall time series (CV). Then, the slope of the straight line that contains all data points in the depth-duration relationship plot was determined as the FIR for the specified range of the FP and the CV. Similar methodology was applied to derive the FIRO, which used the runoff depths that were estimated using the NRCS Curve Number method. We found that FIR and FIRO vary at the range of 37mm/hr-63mm/hr and the range of 10mm/hr-42mm/hr, respectively. The large variability was well explained by the FP and the CV: As the FP increases, FIR and FIRO increased too, suggesting that the greater rainfall causes larger flooded area; as the rainfall CV increases, FIR and FIRO decreased, which suggests that the temporally concentrated rainfall requires less total of rainfall to cause the flood in the area. We verified our result against the 21 flood events that occurred for the period of 2012 through 2015 for the same study area. When the 5 percent of the flooded area was tolerated, the ratio of hit-and-miss of the warning system based on the rainfall was 44.2 percent and 9.5 percent, respectively. The ratio of hit-and-miss of the warning system based on the runoff was 67 percent and 4.7 percent, respectively. Lastly, we showed the importance of considering the radar-gauge composite rainfall data as well as rainfall and runoff temporal variability in flood warning system by comparing our results to the ones based on the gauge-only or radar-only rainfall data and to the one that does not account for the temporal variability.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2002년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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• pp.361-365
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• 2002

Rain-rate retrieval using the NOAA/AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit) (Zaho et al., 2001) has been implemented at METRI/KMA since 2001. Here, we present the results of the AMSU derived rain-rate and validation result, especially for the rainfall associated with the tropical cyclone for 2001. For the validation, we use rain-rate derived from the ground based radar and/or rainfall observation from the rain gauge in Korea. We estimate the bias score, threat score, bias, RMSE and correlation coefficient for total of 16 tropical cyclone cases. Bias score shows around 1.3 and it increases with the increasing threshold value of rain-rate, while the threat score extends from 0.4 to 0.6 with the increasing threshold value of precipitation. The averaged rain-rate for at all 16 cases is 3.96mm/hr and 1.41mm/hr for the retrieved from AMSU and the ground observation, respectively. On the other hand, AMSU rain-rate shows a much better agreement with the ground based observation over inner part of tropical cyclone than over the outer part (Correlation coefficient for convective region is about 0.7, while it is only about 0.3 over the stratiform region). The larger discrepancy of tile correlation coefficient with the different part of the tropical cyclone is partly due to the time difference in between ice water path and surface rainfall. This results indicates that it might be better to develop the algorithm for different rain classes such as convective and stratiform.

• 한국해양학회지:바다
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• 제16권4호
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• pp.223-237
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• 2011

하구둑으로 인해 담수의 공급이 간헐적으로 발생하는 영산강 하구에서는 담수의 방류가 하구의 유동패턴, 염분농도의 변이, 영양염 공급 등 하구환경과 생태계 반응을 주도하는 요인이다. 담수의 방류는 유역의 강우조건에 영향을 받으므로 담수의 방류시기 및 규모를 파악하기 위해서는 담수방류를 유발하는 강우조건과 강우-방류간 상관관계에 대한 이해가 필요하다. 또한 담수방류가 하구에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 방류의 규모와 더불어 빈도에 대한 고려가 필수적이다. 이 연구는 영산강 하구역의 담수방류를 예측하고 평가하는 도구로서 영산강 하구둑의 담수 방류자료를 대상으로 강우에 보다 직접적으로 반응하는 극치방류의 확률분포함수를 파악하고 극치방류를 유발하는 강우조건을 판별하여 극치방류를 유발하는 강우와 극치방류 간의 빈도-규모 관계식을 도출하는 데 목적을 두었다. 13.7년(1997.1.1-2010.8.31)간의 일방류량 자료에 대하여 일연속방류를 분석의 기본단위인 방류이벤트로 정의하되 4일 이상의 일연속방류의 경우는 방류패턴에 토대를 둔 이벤트 분리 알고리듬을 적용하여 개별 이벤트를 식별하였다. 총 529건의 방류 이벤트에 대하여 14년간의 연 최고치 중 최솟값에 해당하는 133,656,000 $m^3$을 기준으로 극치방류이벤트를 선별하고 부분시계열 빈도분석법을 적용하여 극치방류의 확률분포함수가 Weibull(k=1.4)함수를 따름을 확인하였다. 극치방류를 기준으로 대비되는 강우 l일전 3일합 강우량이며 최솟값은 50.98 mm인 것으로 나타났다. 이 기준에 따라 추출된 방류유발기능 강우군은 총 102건으로 극치방류이벤트의 수보다 많았다. 정준판별분석을 통해 3일합 강우량 이외에 관리수위대비(-1.35 m EL.) 하구호 수위가 방류유발 강우를 규정하는 중요한 요소라는 점과 방류유발가능 강우군을 선별하는 임계값을 104mm로 재조정할 경우 3일합 강우량만으로 방류유발 강우를 규정할 수 있음을 확인하였다. 극치방류 유발 강우만을 대상으로 강우-방류 관계식을 수립한 결과 3일합-강우량($\overline{r_{3day}}$), 3일합-강우량 재현주기($T_{r3}$), 방류량(Discharge, D), 방류량 재현주기($T_d$)의 관계는 $D=1.111{\times}10^8+1.677{\times}10^6{\overline{r_{3day}}$, (${\overline{r_{3day}}{\geqq}104$), $T_d=1.326T^{0.683}_{r3}$, $T_d=0.117{\exp}[0.0155{\overline{r_{3day}}]$로 나타났다. 100년 주기 3일합 강우(357mm)에 의해 유발되는 방류량은 영산강 하구둑 방류량의 재현주기는 30.8년 정도이며 그 양은 $7.0979{\times}10^8m^3$이다. 담수방류의 재현주기 및 재현주기에 기초한 강우-방류 관계식은 영산강 하구역을 비롯하여 인위적으로 담수의 방류가 조절되는 하구역에서 담수의 영향을 평가하고 예측하는 데 기여할 수 있을 것이다.