본 연구는 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라의 지리적 특성에 의해 연안 하부에 점토로 구성된 연약지반이 두껍게 형성되어 있다. 이러한 연약지반에 대규모 토목공사를 수행하기 위해선 연약지반 안정화 처리를 수행하여야 토목공사 중 발생할 수 있는 지반재해를 예방할 수 있다. 두꺼운 연약지반의 안정화 처리를 위한 방법으로 일반적으로 선행하중재하공법이 널리 사용되고 있다. 선행하중공법은 공사기간이 길고 재하용 성토재료를 확보해야 한다는 단점을 가지고 있어 공사기간을 단축시키기 위해 연직배수공법을 병용하여 사용하고 있다. 하지만 양질의 성토재료의 확보를 하기 위해 환경파괴를 수행하거나 고비용으로 처리되기 때문에 성토체의 높이를 줄이면서 압밀시간을 단축시켜 공사기간을 단축시킬 수 있는 보완적인 방법이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 압밀시간을 단축시키고 환경파괴를 최소화할 수 있는 전기삼투공법을 적용시킨 모형시험을 수행하였으며, 그 결과, 전압이 증가함에 따라 압밀침하량 및 압밀배수량, 전단강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 함수비는 감소하는 것으로 나타났다.

단일현장타설말뚝교각은 희생강관을 지중에 매입한 후 말뚝부와 교각을 일체화된 철근콘크리트로 형성하는 구조로서 교각과 말뚝 캡의 철근배근 등 연결상세에 따른 시공상의 문제점이 발생하지 않으므로 항타 말둑과 말뚝 캡을 사용하는 일반적인 경우에 비하여 경제성이 우수하다. 그러나 말뚝과 교각의 직경이 동일한 경우 소성힌지가 지표면 이하에 형성되어 지진 작용 후 지반을 굴착하지 않고서는 소성힌지의 형성여부 및 손상 여부를 파악하기 곤란하며 보수 및 보강도 쉽지 않다. 소성힌지가 지표면 이하까지 발생하지 않도록 하기 위해서는 말뚝의 지름을 교각보다 크게 해야 하는데, 이 경우 동일한 지름의 말뚝-교각 일체형 구조에 비하여 소성힌지 길이가 상대적으로 짧아지므로 콘크리트의 피복박리가 빨리 발생하여 소성회전 능력이 감소된다고 알려져 있다. 본 연구에서는 말뚝의 직경이 교각보다 큰 변단면 단일현장타설말뚝교각의 소성힌지영역을 콘크리트 충전 강관(CFT, Concrete-Filled Tube)구조를 활용하여 보강하는 형식, 즉, 말뚝-CFT교각-RC교각을 일체화 연결하는 구조를 제안하였다. CFT형식은 RC구조에 비해 내진성능이 우수한 것으로 알려져 있으며, 일반강재 대비 내진성능을 향상시킬 수 있는 특수용 강재를 적용할 수 있는 장점이 있다. 실험 연구를 통하여 제안된 연결구조와 기존 형식의 휨 성능을 평가하였으며, 실험 결과 새롭게 제안된 형식의 연성이 우수한 것으로 나타났다.

지진은 한 번의 발생으로도 막대한 인명 및 재산 피해와 더불어 사회 기능이 마비되는 문제를 일으킬 수 있다. 한반도는 인접한 일본, 중국 등에 비해 지진으로부터 비교적 안전한 지역이라고 여겨져 왔기에, 각종 사회기반 시스템의 설계, 건설, 유지 및 관리에 있어서 과거에는 지진에 대한 충분한 대비가 이루어지지 않았다. 하지만 대규모 인명피해를 유발한 지진에 대한 기록들이 한반도에도 상당수 존재하며, 최근들어 지진의 발생 빈도가 변화하는 추세를 나타내고 있다. 따라서 한반도는 더 이상 지진의 안전지대로 판단할 수 없으며 지진의 규모, 발생 확률 등에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 기존의 관련 연구에서는 한반도 전역에 걸친 지진의 빈도해석이 이루어지지 않았으며, 사용된 자료 중 결측값이 존재하여 포괄적인 연구가 이루어지지 못했다. 본 연구에서는 1978년 이후 남한 전역의 지상관측소에서 측정된 1,119 회의 지진 중 연 별 최대규모의 지진 자료를 추출하여 확률론적 분석기법인 빈도해석을 수행하였다. 이를 위해 확률분포함수로 Normal, 2 변수 Gamma, 3변수 Gamma, Generalized Extreme Value (GEV), Gumbel 분포형을 각각 적용하였으며, 모수 추정법으로는 적률법과 최우도법을 적용하여 재현기간 별로 예측되는 지진의 연최대 규모를 산정하였다. 또한, 도출된 확률분포함수의 적합도를 검토하기 위하여 χ2(Chi-square) 검정과 K-S (Kolmogorov-Smirnov) 검정을 수행하였고, 이를 통해 적률법을 적용하여 도출한 2변수 Gamma 분포형을 한반도 지진자료에 대해 가장 적합한 분포형으로 선정할 수 있었다. 도출된 결과는 지진에 대한 확률론적 분석 자체로의 의미를 지님과 함께, 나아가 발생 가능한 미래의 지진 재해에 대해 효율적으로 대처할 수 있는 하나의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

지진해일에 의해 건축물에 작용하는 하중은 물의 흐름 및 부유물에 따라 정수역학에 의한 하중, 부력에 의한 하중, 유체역학에 의한 하중, 충격에 의한 하중 등으로 구분된다. 정수역학에 의한 하중(정수압)은 유속이 느리고 정체되어있을 때의 침수단계에서의 건축물에 작용하는 삼각형 분포의 하중, 부력에 의한 하중은 건축물 내부에 공기층이 형성되어 수직으로 작용하는 하중, 유체역학에 의한 하중은 해일이 내습하는 초기단계에서의 유속에 의해 작용하는 하중(동수압)으로 유속에 따라 파력의 크기가 달라진다. 충격에 의한 하중은 해일 내습시 부유물이 건축물에 충돌할 때 발생하는 하중으로 부유물의 무게 및 크기에 따라 달라진다. 이상과 같이 건축물에 영향을 미치는 해일하중은 유속 및 침수심 깊이, 하중을 받는 건축물의 입면면적 및 형태에 따라 달라진다. 그러나 해일 내습시의 유속은 계측이 불가능하므로 일반적으로 건축물에 작용하는 해일하중 산정시에는 동수압을 침수심계수를 사용하여 정수압으로 환산하여 산정한다. 본 연구에서는 이상과 같이 건축물에 작용하는 해일하중 평가시 중요한 척도가 되는 침수심 계수의 산정방법 및 크기에 따라 건축물에 작용하는 하중의 변화량에 대해서 검토하고자 한다.

내진설계기준이 국내 고유의 지반 특성을 제대로 반영하지 못하고 있어 특히 고진동수 구간에서 실제 관측된 가속도 스펙트럼 값이 내진설계기준보다 상대적으로 크게 나타나는 등 문제점이 많다고 지적되어 왔다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구는 지반진동의 수평/수직 비율을 이용하는 방법을 적용하였다. 이 방법은 최근 배경잡음, S파 및 Coda파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구는 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동의 Coda 파 및 배경잡음을 분석하였고 결과를 일련의 후쿠오카 지진의 S 파 에너지를 분석한 결과와 비교하였다. 2005년 3월 20일 발생한 후쿠오카 본진을 포함하여 규모 3.9 이상의 모두 15 개 중규모의 후속 지진으로부터 국내 관측소에 관측된 각각 267 개 지반진동 자료의 Coda 파 및 배경잡음을 분석하여 국내 8 개 주요 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 각각의 지진관측소마다 저 진동수 및 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수가 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 대다수 관측소는 S파 및 배경잡음 에너지를 분석한 결과와 많은 부분이 유사함을 보여 주었다. 물론 본 연구로부터 도출된 결과를 다른 방법을 적용하여 얻어진 결과와 비교할 경우 주요 국내 지진관측소지반의 동적 특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 제시할 수 있다.

기후변화로 인해 최근 홍수의 발생 빈도, 돌발홍수 및 국지성 홍수가 증가하고 있을 뿐 아니라 규모도 커지고 있어, 홍수 예측을 위한 컴퓨터 수치모형의 신속성과 정확성에 대한 요구가 점점 증대되고 있다. 본 연구에서는 홍수 예측 수치모형의 정확성 검증을 위한 한 방안으로 위성영상자료의 활용에 관해 보여준다. 적용한 홍수 예측 수치모형은 2차원 유한체적 홍수범람 모형으로 혼합격자(삼각형과 사각형)의 사용이 가능하여, 복잡한 지형의 홍수 모델링에도 쉽게 적용이 가능하다. 연구유역은 2000년 11월에 계절 평균 강수량을 초과하는 이상강우로 인한 제방 월류로 홍수가 10일 이상 동안 발생한 영국의 Severn강 유역이다. 이 유역 홍수 모델링을 위한 지형자료의 구축을 위해 3m 해상도의 LiDAR (Light Detection And Ranging)를 이용하였으며, 실측홍수량(위)을 상/하류단 경계조건으로 적용하였다. 그리고 홍수 발생기간 동안 촬영된 4개(11월 8일, 14일, 15일 그리고 17일)의 ASAR (Airborne Synthetic Aperture Radar) 영상자료를 홍수범람모형의 검증에 활용하여, 홍수 최대 범람 범위뿐만 아니라 홍수가 증가하는 시기와 하류단 배수로 인해 홍수가 감소하는 시기를 모두 포함하는 홍수범람범위에 대하 2차원 홍수범람모형의 검증을 수행하였다.

동해안과 접하고 있는 하천의 대부분은 경사가 급하고 유로연장이 짧아 하천의 유황과 흐름에 따라 다양한 지형 변화가 발생하고 있다. 특히 강원도 동해안의 하구는 산지에서 발생한 토사가 하천을 따라 이동하여 침식과 퇴적을 반복하며 하구부에 도달시 퇴적토사가 점차 증가하는 하구폐색현상이 빈번히 발생하고 있다. 하구폐색현상은 홍수시 하천 수위상승에 따른 범람의 위험을 증가시키는 것과 동시에, 갈수기에는 주항에 지장을 초래하는 등 우리 사회생활에 중대한 영향을 미치는 재해를 가져오고 있다. 본 연구의 대상지역인 강원도 삼척시 가곡천 하구부 지형 또한 계절적 영향 및 자연적 요인과 인위적인 요인으로 인해 하구부의 개폐현상이 지속적으로 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 하구부의 개폐와 수리특성을 연관 지어 분석하기 위해 가곡천 하구부에 CCTV를 설치하고 모니터링을 실시하였으며 그 결과를 토대로, 홍수기 전·후 및 계절별 지형변화 특성을 분석하였다.

지구온난화로 인한 이상기후현상은 기온 상승과 함께 태풍, 강풍, 폭우 및 폭설 등의 극한기후현 상을 유발하며, 이로 인해 시설물의 안전이 위협받고 있다. 그 결과, 매년 전국적으로 자연재해에 대한 피해가 발생하고 있으며, 피해지역의 응급 복구를 위해 많은 예산이 투입되고 있는 것이 현실이다. 본 연구에서는 시범지역을 선정하여 바람재해에 따른 시설물의 위험도를 산정하는 풍해위험도 평가시스템의 개발을 통해 향후 전국화를 위한 기반을 마련하였다. 풍해위험도 평가시스템은 재현기간별 풍속 혹은 태풍 바람장에 따라 대상 시설물의 개별 피해확률을 추정하고, 이를 바탕으로 풍해위험도가 산출되는 기능을 제공한다. 이를 통해 사용자는 시설물, 단위지역별 분석결과를 확인할 수 있다. 또한 시스템에서 제공하는 강풍위험요인 외에도 사용자가 입력한 데이터를 바탕으로 분석할 수 있는 기능도 제공한다. 본 시스템은 전라남도 여수시와 강원도 강릉시를 시범지역으로 선정하여 DB를 구축하고, 풍해위험 도를 평가하기 위한 알고리즘과 각종 분석 기능을 웹 환경으로 개발하였다. 이를 통해 연구 성과를 실제 시스템으로 구축 및 검증하였으며, 활용성에 대한 검토도 실시할 수 있었다. 이러한 연구 성과는 향후 풍해위험도 평가시스템의 신뢰도 향상과 함께 전국으로 확장될 시스템의 구축에 활용될 수 있을 것이다.

서울에서 발생한 2010년 광화문 지역의 침수, 2011년 우면산 산사태는 도시지역에 국지적으로 짧은 시간에 많은 양이 쏟아지는 강우에 도시홍수 방어의 취약한 면이 드러났다. 홍수량과 같은 유출량을 빠르고 정확하게 예측하기 위해서는 공간적인 지역적인 특성을 고려한 정확한 강우 자료와 조밀한 관측망의 요구가 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 효과적으로 레이더 기반 도시홍수 방어 대응을 위하여 실제 레이더 자료의 도시홍수를 조기에 탐지하고 SK-Planet 강우자료를 평가하고 예측할 수 있는 품질관리 및 신뢰도를 향상하고자 한다. 먼저 서울 지역의 강우분포의 고적확 관측을 위해 약 2km 수준 밀도유지를 하였다. SK-Planet의 경우 기상청 AWS에 비해 공간상세화 정도는 높았으나, 간헐적 다발적 이상치 발생으로 현수준 자료를 실무에 그대로 활용하는 데는 한계가 있다. 따라서 SK-Planet자료의 결측률 케이스에 따라서 생성된 SK-Planet과 AWS 간의 거리를 고려하여 2km 격자 안에 AWS가 존재할 경우 격자 안에 있는 SK-Planet를 제거를 하고, AWS가 존재하지 않을 경우 격자 안에 가장 가까운 SK-Planet이 두 개 이상 위치를 한다면 격자중심에서 가까운 SK-Planet지점을 탐색하는 알고리즘 사용하여 최적의 공간적인 분포를 제시한 결과 레이더 자료 정확도 향상을 위해 SK-Planet 전지점 활용은 경제성 대비 효용성이 높지 않다고 판단된다. 이 경우 관측 공간정밀도가 전체 자료를 이용하는 경우와 유의한 차이가 없어, 선별 후 기기 유지관리 및 자료 품질관리를 강화하여 활용하는 것이 효율적으로 판단된다.

1970년대 이후 우리나라는 급속한 산업의 발전으로 인하여 인구와 산업시설의 집중으로 미개발 지역이 개발되어 도시화가 급속히 진행되었다. 본 연구에서는 도시유출모형 SWMM을 이용해 인제읍 합강지구에 적용하였다. 합강지구는 태풍 ‘에위니아’로 인하여 2006년 7월 15일 08:00~13:00를 기준으로 약 154mm의 집중호우가 발생하며 하류부 부근 주거지에 침수피해가 발생하였다. 침수피해 이후 2006년 수해복구시 배수시설이 정비된 지역으로 통수단면 확대에 따른 향후 배수기능에는 문제가 없는 것으로 검토되었으나 집중호우시에는 유역에서 상류부의 토석류 퇴적 및 발생에 영향에 따라 하수관거의 유입으로 인해 하류 BOX의 월류로 내수피해가 예상되는 지역이다. 본 연구에서는 SWMM을 이용하여 인제읍 합강지구의 빈도별 내수피해 위험성을 검토하고 실측강우에 의한 침수지역과 SWMM분석의 결과를 통해 비교·검토를 실시하였다. 분석 결과를 통하여 인제읍 합강지구의 내수피해 저감계획을 제시하였다.

본 연구에서는 SMS(Surface Modeling System)내의 Tuflow 모형을 이용하여 2차원 홍수범람모의를 수행하고 1차원 홍수범람모의 결과와의 단순비교를 실시하였다. 1차원 홍수범람모의는 HEC-RAS 모형을 통하여 얻어진 수위를 WMS 모형을 통해 홍수범람을 실시한 결과를 이용하였으며, 이를 2차원 홍수범람모의와 비교하였다. 홍수위를 중심으로 단순홍수위 비교를 수행하였으며, 비교결과 최대수심을 중심으로 일반적으로 2차원 홍수범람모의가 작게 산출되는 경향을 보였으나 일부구간에서는 1차원 홍수범람수위가 작게 나타나는 등 예측가능한 일반적 경향성은 보이지 않는 것으로 나타났다. 향후 홍수범람상황의 재현성 등에 대한 조사가 이루어졌을 경우 보다 신뢰할 만한 자료를 얻을 수 있을 것으로 기대되며, 추가적인 연구가 지속되어야 할 것이다.

본 연구에서는 국내기상자료를 대상으로 극한기상현상의 발생원인을 단일재해와 복합재해로 발생하는 시기로 구분하여 특성을 비교 및 분석하여 이를 바탕으로 복합 재해에 대한 정의 및 특성 분석을 수행하였다. 30년 이상의 자료를 보유한 기상청 산하 기상관측소를 대상으로 전기간 자료를 구축하고 극한기상현상의 발생원인을 강우-강풍, 강설-강풍 등 복합재해로 발생하는 시기의 자료와 단일재해로 발생하는 시기로 구분하여 지속시간별 연최대치계열을 추출하였다. 지속시간별 연최대치계열의 최대값, 최소값, 평균값, 표준편차를 비교하고 분석하여 단일재해와 복합재해에 따른 특성을 분석하였다. 복합재해로 발생하는 구간의 선정은 강우-강풍의 경우 태풍백서를 통해 우리나라에 영향을 미치는 태풍기간의 자료를 추출하였으며 강설-강풍의 경우 폭풍주의보의 기준이 되는 최대풍속 14m/s 이상 또는 일평균풍속을 초과하는 강설 관측 기간으로 구분하여 자료를 구축하였다. 극한기상현상의 발생원인에 따른 특성분석 결과는 기후변량에 대한 연최대치계열을 이용한 단변량 기반 재현기간별 기본하중도 산정방법과 지속시간과 수문량을 고려한 다변량 기반 복합하중도 산정 방법론 개발을 위한 기반자료로 활용할 계획이다.

본 연구에서는 지표수문모형(Land Surface Models)의 하나인 CoLM(Common Land Model)의 국내 적용을 위해 낙동강 유역에 대한 해상도별 2009년 하천 일유량 모의결과의 예측도를 평가하였다. 우리나라는 지역이 좁으나 지형의 변화가 많으므로, 적정한 예측결과를 제공하기 위하여 지표수문모형의 해상도를 높일 필요가 있으나, 가용한 국내 고해상도 자료가 제한적이며 지표수문모형에 대한 해상도별 국내 적용성 평가에 대한 연구는 많지 않은 형편이다. 따라서 낙동강유역에 대한 CoLM 계산망 구축에 필요한 지표경계조건자료(Surface Boundary Conditions)와 기상관측자료를 4개 해상도(4, 8, 15, 30km)별로 구축하였다. 이를 위하여, 다양한 저장형식, 지도투영법, 해상도 등을 갖는 방대한 양의 지점 및 격자형태 원자료의 처리를 보다 효율적으로 수행하기 위하여 GIS를 기반으로 프로그래밍화한 공간정보처리기술을 구축하였다. CoLM은 최신의 토양-식생-대기순환 모형중의 하나로서 기존의 CoLM에 횡방향 지표수-지하수 연계 흐름모의 모듈이 추가된 최신의 지표수문모형으로, 수문 및 에너지 순환 모의예측성이 높고 격자의 크기에 따른 해상도별 하천 일유량 예측모의가 가능하므로, CoLM에 의한 낙동강 본류 6개 지점에서의 4개 해상도별 하천 일유량 예측모의결과를 비교평가하였다. 향후 대상 유역에서의 장기유출모의 또는 미래 기후변화 시나라오에 대한 예측을 위한 적정해상도의 결정은 본 연구의 결과를 바탕으로 계산시간 및 입력자료 등의 관리를 종합적으로 고려하여 결정할 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구에서는 Clark 단위도의 특성을 다시 살펴보고, shot noise의 개념을 이용하여 변형된 형태의 공간-변동 Clark 단위도를 제안하였다. 공간-변동 Clark 단위도의 가장 큰 특징은 기존 Clark 단위도와는 반대로 선형저수지를 먼저 적용하고, 선형하천을 나중에 적용하여 단위도를 유도한다는데 있다. 또한 거리에 비례하여 저류상수를 달리 적용한다는 차이가 있다. 제안된 공간-변동 Clark 단위도는 평창강 유역의 소유역인 상안미 유역에 적용하여 유출해석을 수행하였으며, 기존 Clark 단위도를 적용한 결과와 비교하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 저류상수를 일정하게 가정한 공간-변동 Clark 단위도는 기존 Clark 단위도와 정확히 일치하는 것으로 나타났다. (2) 저류상수를 거리에 비례하게 결정한 공간-변동 Clark 단위도는 Clark 단위도에 비해 첨두유량은 약간 더 크고, 첨두시간은 약간 짧은 형태를 가짐을 확인하였다. (3) 공간-변동 Clark 단위도와 Clark 단위도를 상안미 유역에 적용한 결과에서는 어느 한 단위도의 우위를 판단하기 어려움이 있었다. (4) 우위를 판단하기 위해서는 공간-변동 Clark 단위도와 Clark 단위도를 보다 다양한 유역에 적용이 필요한 것으로 나타났다.

최근 들어 온난화 현상 및 기후변화 등으로 전세계적으로 가뭄, 홍수, 한파 등 기상이변 현상이 빈번히 발생하고 있으며, 이러한 기상이변 현상은 과거의 기상현상과는 달리 국지성호우 발생과 강우량의 증가 등으로도 나타나고 있다. 계획 홍수량을 초과하는 극치강우가 빈번하게 발생하면서 기존 홍수 방어, 치수 안전 시설물 등 기존 방재 시설물들의 치수 안전도를 저하시키고 있다. 또한 급격한 개발로 인한 도시화, 산업화 등으로 토지이용이 꾸준히 확대 되었고, 이로 인해 도심지역의 도로구역, 주거구역, 상업구역, 공업구역등의 인위적인 포장으로 인해 녹지는 감소하고 불투수지역이 증가하게 되었다. 도시유역에서의 피해는 개발정도와 인구집중 등에 따라 자연유역이나 소도시유역과는 달리 엄청난 경제적 피해와 피해규모가 상대적으로 크게 나타나고 있는 실정이다. 따라서 침수 취약지구로 선정되어진 도림천 유역에 대해 재현빈도 및 토지이용 변화에 대한 수문분석 및 우수관거 통수능력 분석을 위해 XP-SWMM(Stormwater & Wastewater Management Model)모형을 이용하여 우수관거의 규모, 형상 변화에 따른 저류용량을 검토하였다.

최근 급증하는 기후변화 등으로 인하여 태풍, 홍수 및 가뭄과 같은 자연재해의 위험이 증대되고 있다. 유역의 유출 특성에 대한 이해는 이러한 재해에 대비한 연구의 기초자료로서 중요하다. 본 연구는 금강 20개 유역의 2001-2013년 기간의 장기 유출 자료를 부분최소(Local Minimum)방법으로 유역의 기저흐름지수(Base Flow Index)를 산정하고, 이를 년도별로 산정된 BFI 와 비교하여 유역 특성인자로서의 가능성을 평가한다. 금강 20개 유역의 장기 BFI는 0.10-0.75의 큰 편차의 분포를 나타내고 있으며, 각 유역의 년도별 BFI는 0.19-0.63의 분포를 나타낸다. 연구유역의 단기 BFI는 0.19-0.63의 분포를 나타내고 있으며, 댐유출의 영향을 받는 용담댐 유역의 기저흐름이 높게 산정되어 유역 특성을 잘 반영하고 있음을 확인할 수 있었다. 금강 20개 유역에서 2개 유역을 제외한 18개의 유역에서 장단기 BFI 값이 유사하게 산정되어 유역의 특성을 잘 반영하고 있다고 판단된다. 이러한 기저흐름지수를 바탕으로 기저유량을 산정한 결과 0.194~0.562(㎥/sec/㎢)의 값이 나타난다. 기저흐름지수를 바탕으로 기저흐름의 산정은 장기 유역유출특성으로 수자원관리 분야에서 활용할 수 있을 것이라 기대한다.

현재 우리나라에서 제공되는 레이더 강우자료는, 관측 및 분석 자료 생산에 대략 5-30분 정도의 지연시간이 발생하게 되어, 불과 10여분에 상황이 종료되는 돌발성 호우 대응에는 역부족이다. 따라서 실효적인 도시홍수 관리를 위해서는 관측자료 처리 및 분석으로 인한 지연시간 최소화가 관건이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 관측 지연시간을 극복하여 실황에 근사한 정보를 제공하기 위해서 초단기 강우예측기법을 적용하여 보았다. 적용된 강우예측기법은 구동시간 최소화를 위해 입력 및 예측 프로세스를 단순하게 설계하였다. 예측장 생산을 위한 분석 자료로 이전 시간과 현재시간 기상청 합성 레이더 자료를 사용하였다. 적용한 강우예측 알고리즘은 상관기반 외삽예측기법으로, 강우장의 이류를 위한 속도장을 만들기 위하여 공간규모 필터링과 결합된 상관분석을 이용한다. 본 연구에서 구현한 예측모형의 적합성 평가를 위하여 기상청 MAPLE자료와 비교하여 보았다. 모형의 입력자료 구조나 복잡도 등을 고려할 때, 구동시간을 최소화하고 안정성을 높이기 위해 단순화된 본 모형의 예측 결과가 월등히 좋다고 예상하기는 무리일 것이다. 이러한 측면에 비교평가의 의의를 두었고, 서울지역에 강수가 집중된 4개 호우사상을 선정하여 서울 인근 지역을 대상으로 예측오차(RMSE)를 비교하여 보았다. 비교결과, 지연시간 영향범위인 30분 이내 예측의 경우 기상청 MAPLE 자료와 대응한 수준의 예측 정확도 보였고, 입력에서 예측까지의 전체 소요시간은 5분 내외로 나타났다. 따라서 레이더 자료와 본 모형을 이용하여 실무활용을 도모한다면, 관측자료 지연으로 인한 돌발성 도시홍수 실황파악 및 대응의 한계를 상당부분 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 증가하는 강우강도와 강우량으로 인해 건설된 지 수십년이 지난 소규모 농업용 저류지는 과거 건설당시의 설계빈도와 비교하여 현재의 기준과 비교하면 안정성이 확연히 낮아지고 있다. 이러한 노후되고 안정성에 문제가 있는 전국의 약 17,531여개의 소규모 농업용 댐과 저수지는 현재의 강화된 설계기준으로 재검토가 필요하며, 치수능력의 증대방안으로 여수로 및 수문을 보강할 필요가 있다. 최근들어 발생하는 저수지의 붕괴사고가 이러한 노후된 저수지의 안전성을 평가하고 저수지의 치수능력을 증대시켜야 할 필요성을 강조하고 있다. 본 연구에서는 소규모 농업용 저수지유역의 강우분석을 실시하여 200년 빈도의 120%증대된 기준으로 현재의 저수지의 안전성을 평가하여 부족한 치수능력을 증대시키기 위한 저수지 증고, 여수로 증설 및 수문 설치방안 등을 검토하였다. 이러한 치수능력을 증대하여 기존의 저수지의 안정성을 확보하고 하류지역의 홍수에 대한 안정성을 확보 할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 기준으로 농업용 저수지의 치수능력을 평가하여 전국에 산재된 수많은 농업용 저수지의 치수능력을 증대함으로 인해 지방하천, 대하천 유역의 홍수저감 효과를 증대시키고 저수지 하류의 안전을 확보하고자 한다.

집약적인 상·공업의 발달로 도시화는 기존 생활권을 벗어나 산지 인근으로까지 심화되었다. 산지 인근의 개발사업에 따른 공사 진동의 영향으로 흙입자의 결속이 느슨해지고 지지력이 약해진 산지는 최근 발생이 잦은 국지성 집중호우 등에 의해 쉽게 붕괴되어 산사태 및 토석류 등과 같은 토사재해를 야기하였다. 본 연구는 이와 같은 도심지 내 토사재해 발생 저감을 위한 토사 제어-관리기술을 선정하고, 도심지 토지이용용도별 토사 제어-관리기술별 적용성 평가 및 제어-관리기술별 토사유출 제어능력을 평가하여 도심지 토사제어기술의 적용 우선순위를 도출하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과물은 토사재해 뿐만 아니라 기타 호우재해도 예방할 수 있으며, 이를 통해 도심지 주거환경에 대한 재해피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.

기후변화에 대비하기 위해 대기순환모형(GCM)이나 지역순환모형(RCM)을 활용해 가까운 미래에 발생할 다양한 기후변화 시나리오를 작성하여 미래 수문변화에 대비하고 있다. 그러나 GCM은 매우 낮은 해상도를 가지고 있으며, 시간적 규모도 수 십일에서 수개월의 분해능으로 인해 유역의 반응을 예측하는 데 있어 부정확성을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 멀티프랙탈 기법을 이용하여 시·공간 강우를 생산하고 검증하였다. 이를 위해 기상청에서 제공받은 레이더 자료의 시·공간 멀티프랙탈 특성을 분석하였으며, 로그 포아송 분포 함수와 3차원 웨이브렛을 적용하여 관측 레이더 자료가 나타내는 멀티프랙탈 특성을 반영한 각 사상별 10개의 격자단위 가상강우장을 생성하였다. 가상강우장의 검증은 각 격자에 나타나는 강우강도의 분포 빈도를 누적분포함수로 비교하였으며, 가상강우장의 강우 시계열을 작성하여 이를 비교하였다. 또한 베리오그램을 활용하여 가상강우장의 공간특성을 비교하였다. 최종적으로 가상강우장과 관측 레이더 강우장, 그리고 저해상도 강우장을 분포형 강우-유출 모형인 S-RAT 모형에 적용하여 가상강우장과 관측 강우장의 강우-유출을 비교하였으며, 이를 정량화하기 위해 RMSE, RRMSE, MAE, SS, NPE, PTE 방법을 적용하였다. 분석결과, 각 격자별 강우강도빈도는 유사하게 나타나지만 강우장의 시계열이나 공간적 특성에서는 뛰어난 모사능은 나타나지 않았다. 그러나 강우-유출 모의를 후, NPE와 PTE 분석 결과 평균적으로 첨두유량은 20.03% 증가하였으며, 첨두시간은 0.81% 감소를 나타내었다. 이는 미래 강우-유출의 정확성을 높일 수 있을 것이다.