간행물
한국수자원학회 논문집 KCI 등재 Journal of Korea Water Resources Association
- 발행기관 한국수자원학회
- 자료유형 학술지
- 간기 월간
- ISSN 1226-6280 (Print)2287-6138 (Online)
- 수록기간 1997 ~ 2019
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 454DDC 551
권호리스트/논문검색
Vol. 45 No. 8 (2012년 8월) 9건
1.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
AWS 자료는 우리나라 전역의 강수특성을 정량적으로 파악하는데 효과적으로 활용될 수 있는 자료이다. 이러한 장점에도 불구하고 AWS 자료는 치수 분야 분석에 제한적으로 활용되고 있으며, 물수지 분석 등 이수 분야 분석에의 활용사례는 상대적으로 매우 부족하다. 본 연구에서는 공간적인 강수특성을 정량적으로 파악하기 위해 AWS 자료를 이용하였으며, 이를 바탕으로 물수지 분석을 수행하고 우리나라의 공간적 물 공급 안전도에 대한 평가를 수행하였다. 물수지 분석을 수행하는 과정에서 우리나라의 물 공급 네트워크를 고려하였으며, 2002년부터 2010년까지의 기간에 대해 연도별 물수지 분석을 수행하였다. 분석 결과, 분석 대상기간 중 물 공급 안전도가 가장 낮았던 것으로 나타난 연도는 2009년으로 평가되었으며, 전남 서해안과 낙동강 중‧상류에 물 부족 발생지역이 집중되어 있음을 알 수 있었다. 결과적으로 우리나라에서 물 공급 안전도가 상대적으로 취약한 지역은 도서 및 해안지역과 같이 가용 수자원이 근본적으로 부족한 지역에 집중되어 있음을 확인하였으며, 해당 지역에 대한 물 공급 대책 수립이 시급하다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한 AWS 자료를 물수지 분석에 활용할 경우 도서 및 해안지역의 강수특성을 효과적으로 반영할 수 있을 것으로 판단된다.
2.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
지표면 온도는 수문기상학에서 매우 중요한 인자로써 지면-대기의 상호순환을 이해하는 데 필수적인 요소이다. 따라서 지표면 온도를 정확하게 산출하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 국내에서는 현재까지 시·공간적으로 일정한 자료를 대상으로 한 연구가 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 최초의 정지궤도 위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS)의 지표면 온도 자료를 사용하여 MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 센서를 탑재한 위성(Terra/Aqua)에서 제공되는 지표면 온도와 비교·분석을 실시하였다. 또한, COMS 자료의 정확성 확인을 위하여 지상관측지점의 자료와 비교하였다. 그 결과 MODIS와의 비교에서는 COMS가 Aqua/Terra에 비하여 전체적으로 과소산정되었으며, Aqua보다는 Terra와 비슷한 경향을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 지상 관측 일평균자료와의 비교에서도 COMS가 과소 산정되는 것으로 나타났다. 각각의 오차는 알고리즘 사용 인자의 차이, 자료의 시간적 차이, 외부적인 요인 등으로 인해 발생하는 것으로 판단된다. 그러나 전체적인 경향성이 비슷한 것으로 나타나 COMS의 활용 가능성을 확인할 수 있었으며, 추후보다 정확한 검·보정에 대한 연구가 필요한 실정이다.
3.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
일반적으로 관거 및 맨홀 등의 도시 배수 시스템에서의 유사 및 유송잡물의 퇴적은 유수 흐름의 저항, 합류식 하수도의 조기 운영 및 도시 침수 및 주수로에서의 필연적인 오염 발생 등의 하수도 시설에 심각한 영향을 미친다. 그러므로 배수관과 연결된 합류맨홀에서 유사의 거동 특성 및 퇴적 양상을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 문헌조사 및 현장조사를 실시하여 실험장치를 제작하고 실험조건을 선정하였다. 선정된 실험조건인 맨홀 형상 조건(사각형, 원형), 유사 유입 조건, 유입 유사량 및 유사 유입 관거를 변화시키면서 실시하였다. 맨홀 내부에 경사형 benching을 설치한 개선형 합류맨홀은 맨홀의 형상에 관계없이 합류맨홀 내 유사퇴적을 저감시키는 데에 상당한 효과를 나타내고 있으므로 도시 배수 시스템에서 개선형 합류맨홀은 관거 시설의 배수능력을 증대시킬 것으로 판단된다.
4.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
시간에 따른 하도의 수위 및 유량 변화에 영향을 많이 받는 수리구조물의 설계에 있어서 부정류 흐름 해석은 반드시 필요하다. 일반적으로 부정류 흐름 해석에는 수치모형이 많이 활용되고 있으나 수치모형의 검·보정을 위한 현장 자료의 획득이 어려운 경우가 많다. 또한 자료구축이 가능하더라도 인력과 비용이 많이 소모되며, 측정 정확도를 신뢰하기 어려운 경우가 많다. 이러한 경우 수치모형의 검·보정을 위해 부정류 수리실험을 통해 획득되는 자료를 활용하는 것이 대안이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 형태의 부정류 수문곡선을 실험에서 재현할 수 있는 유량공급장치를 개발하고자 하며, 개발된 부정류 유량공급장치를 이용하여 수리실험 수로에서 재현되는 수문곡선과 목표 수문곡선을 비교 분석함으로써 재현 정확도를 정량적으로 평가하고자 한다. 본 연구에서는 유량이 급격하게 증가 또는 감소하는 사각형 형태, 첨두유량 발생 시간이 짧은 삼각형 형태 및 일반적인 홍수 수문곡선 형태의 종(bell) 형태 수문곡선을 대상으로 재현 오차 및 Root Mean Square Error (RMSE)를 분석하였다. 재현 정확도 분석 결과, 사각형 형태의 수문곡선 재현 오차는 약 59% 정도로 가장 크게 나타났으며, 삼각형 형태의 수문곡선은 단일첨두와 이중첨두 형태 모두 약 10% 정도의 재현 오차가 나타났지만 홍수 수문곡선 형태인 종 모양의 수문곡선의 재현 오차는 최대 2% 이내인 것으로 나타났다.
5.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
최근 강우강도 및 패턴이 변화함에 따라 전세계적으로 토양유실이 증가하고 있다. 그 결과, 수생태계 건전성이 악화되고, 농업작물이 피해를 입어 수확량이 감소된다. 그동안 유출 및 토양유실을 예측하거나 비점오염원을 감소시키는 연구가 많이 수행되어왔다. USLE는 수년간 토양유실을 산정하는데 사용되어왔으나, 강우강도나 패턴변화를 적용하기에는 적절하지 못했다. 물리적 기반인 WEPP 모형은 다양한 강우강도 및 패턴변화를 적용하는데 적절하다. 본 연구에서는 WEPP 모형을 이용하여 Huff의 4분위, 다양한 강우간격, 설계강우에 따른 토양유실, 유출, 첨두유출을 산정하였다. 5분간격 강우 데이터와 60분 간격 강우 데이터를 비교한 결과 토양유실은 24%, 유출은 19%, 첨두유출은 16%가 차이나는 것으로 나타났다. 유출 및 토양유실이 5분 간격 강우량에서 실측치와 가장 유사한 것으로 나타나 강우데이터의 간격이 짧을수록 더 정확하게 모의할 수 있는 것으로 나타났다. Huff의 4분위를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량을 산정한 결과 토양유실량, 유출량, 첨두유출량 모두 3분위에서 가장 높게 발생하는 것으로 나타났다. 강원도 홍천지역 빈도별 확률강우를 이용하여 토양유실량, 유출량, 첨두유출량의 변화를 모의하였다. 2년 빈도와 300년 빈도에서 강우량은 167% 증가하였다. 유사량과 유출량, 첨두유출량은 각각 906.2%, 249.4%, 183.9% 증가하여 유사량의 증가율이 가장 큰 것으로 나타났다. 본 연구의 결과에서 보이는 바와 같이 WEPP 모형을 이용하여 향후 기후변화에 따른 유출 및 토양유실의 예측이 가능할 것으로 판단된다.
6.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
대부분의 수문자료는 지상관측을 통해 얻어진다. 그러나 어떤 지역은 접근이 어렵거나 장기적인 관측에 어려움이 있기 때문에 지상관측을 대체하거나 보완할 새로운 방법이 요구된다. 시‧공간적 한계를 극복할 수 있는 대안으로 미항공우주국 NASA에서 2002년 지구 중력장을 측정하는 GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) 인공위성 자료가 존재한다. 본 연구에서는 GRACE Level-2 중력자료를 이용하여 공간평활화 반경별(0 km, 300 km, 500 km)로 한반도의 수자원변화량(GRACE-based TWSC)을 산정하였다. 산정된 결과의 타당성을 검증하기 위해, 지상 수문 관측자료를 이용한 수자원 변화량(land-based TWSC)과의 비교를 시도하였다. Land-based TWSC는 WAMIS의 강우량, 증발산량 및 GLDAS의 유출량 자료를 이용해 계산하였다. GRACE-based TWSC와 land-based TWSC의 RMSE 검정 결과, 공간평활화 반경 500 km의 위성자료가 한반도에 가장 적합한 것으로 나타났다. 한반도의 월별 평균 TWSC는 0.986 cm/month로 나타났고, 이러한 큰 변화폭 때문에 안정적 수자원 확보를 위한 대처 방안의 마련이 필요한 것으로 평가된다.
7.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
기존 Ordinary Regression (OR) 방법을 이용한 경향성 분석은 경향성을 과소평가하는 문제점을 나타낸다. 이러한 점에서 본 연구에서는 자료의 정규분포 가정과 평균을 중심으로 경향성 평가가 이루어지는 기존 Ordinary Regression (OR) 방법을 개선한 Quantile Regression (QR) 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 64개 강우 관측지점의 연 최대 극대강수량 자료에 대하여 QR 방법과 OR 방법에 대하여 통계적 성능을 평가하였다. QR 방법의 경향성 분석결과 47개 지점에서 5% 오차수준 내에서 t-검정을 통과한 반면 OR 방법에서는 13개 지점 만이 통계적 유의성을 가지는 것으로 나타났다. 이는 OR 방법이 자료의 평균을 중심으로 경향성을 평가하는 기법인데 반해 QR은 자료의 다양한 분위에서 경향성을 평가함으로써 극대 및 극소 부분에서의 경향성을 보다 유연하게 감지하는 이유로 판단된다. QR 방법을 통한 경향성 평가는 평균 중심의 해석문제점을 개선할 수 있으며 자료가 정규분포를 따르지 않거나 왜곡된 분포형태를 갖는 자료의 수문학적 경향성 평가에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
8.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
확률강우량은 수공구조물의 설계에 있어 중요한 역할을 하며 이러한 확률강우량의 산정은 일반적으로 일변량 빈도해석을 수행하고 최적의 확률분포형을 찾아냄으로써 계산된다. 하지만 일변량 빈도해석은 수행 시 지속기간이 제한적이라는 단점이 있으며 이를 보완하기 위해 본 연구에서는 이변량 빈도해석을 수행하였다. 다변량 모형인 copula 모형 중 3가지의 분포형을 이용하여 5개 지점의 연최대강우사상에 대해 이변량 빈도해석을 수행하였으며 확률변수로 강우량과 지속기간을 사용하였다. 주변분포형은 강우량에는 Gumbel (GUM), generalized logistic (GLO) 분포형, 지속기간에는 generalized extreme value (GEV), GUM, GLO 분포형이 사용됐으며 copula 모형은 Frank, Joe, Gumbel-Hougaard 모형을 이용하였다. 주변분포형의 매개변수는 확률가중모멘트법을 이용하여 추정하였으며, copula 모형의 매개변수는 준모수방법인 의사최우도법을 사용하여 구하였다. 이를 통해 얻어진 확률강우량을 주변분포형과 copula 모형을 바꾸어가며 비교하였다. 그 결과, 주변분포형의 종류에 따른 변화에서는 지속기간의 분포형에는 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 강우량의 분포형에 따라서는 조금씩 차이가 났으며 강우량의 분포형이 GUM일 경우, GLO일 때에 비해 재현기간이 증가할수록 확률강우량이 증가하는 경향이 두드러졌다. Copula 모형별로 비교해보았을 때, Joe, Gumbel-Hougaard 모형은 비슷한 경향을 나타내었으며 Frank 모형은 재현기간의 증가에 따른 확률강우량의 증가가 강하게 나타냈다.
9.
2012.08
서비스 종료(열람 제한)
일반적으로 수계의 용수공급능력을 평가하기 위해서는 수요량을 단계적으로 증가시키며 용수부족 여부를 검토하고 그 결과에 따라 수요량을 조정하는 시행착오법을 사용한다. 이것은 시뮬레이션 모형 뿐 아니라 최적화 모형의 경우에서도 마찬가지다. 그러나 이 같은 시행착오법은 수차례의 최적화를 반복하는 번거로움을 수반한다. 이에 본 연구에서는 물 부족이 발생하지 않은 최대 용수공급능력을 보다 쉽게 찾을 수 있도록 2단계의 목표계획기반 최적화 모형을 제시하였다. 즉, 제 1단계에서는 제시된 모형을 유입량 정보가 정확하다는 가정아래 최대 용수공급능력을 산정한다. 그리고 제 2단계에서는 실제 용수공급 상황에서는 미래 유입량에 대한 정보가 없는 점을 고려하여 최대 갈수기간에 한해 실시간 모의운영을 통하여 용수공급능력을 산정한다. 이 방법을 다기능 보가 신설되어 기존 수문환경과 차이점을 보이는 금강 수계에 적용하고, 완전한 정보가 있는 경우와 그렇지 않은 경우의 결과를 비교함으로써 유입량 정보가 용수공급능력에 미치는 영향을 이해하고 평가할 수 있었다.
