최근 대형화, 비정형화 되어가고 있는 건축 구조물에서 안전성, 사용성, 그리고 시공 품질의 확보를 위해 시공 단계에서부터 구조물의 변위 이력을 관리하고 있다. 하지만 건축 구조물은 매우 높은 자유도, 하중의 불확실성, 해석과 실제와의 큰 차이 등 다양한 원인으로 인해 변위를 계측하는 부분을 제외한 나머지 부분에 대한 변위는 현실적으로 알아내기 힘든 상황이다. 이에 본 연구에서는 부분적으로 계측한 횡 변위 데이터를 이용하여 구조물 전체의 횡 변위 분포를 예측하는 알고리즘을 다룬다. 예측된 구조물 전체의 횡 변위는 변위 이력 관리의 소기 목적 달성에 효과적으로 이용될 수 있을 것이다. 본 예측 알고리즘은 1) 고층 건물의 몇 개의 층에서 계측한 상대 횡 변위, 2) GPS 시스템을 이용하여 계측한 최상층 절대 횡 변위의 두 가지 형태의 데이터와 대상 구조물의 ‘대표 구조 모델’을 이용한다. 여기서 ‘대표 구조 모델’의 수많은 파라미터와 하중은 실제 조건과 상이하기 때문에 확률이론을 통해 ‘대표 구조 모델’로부터 여러 개의 ‘가능 구조 모델’들을 생성하는 것이 본 기법의 핵심이다. 전체 횡 변위 분포는 몇 개의 ‘가능 구조 모델’들을 적당한 가중치와 함께 중첩시켜 횡 변위 데이터와 가장 잘 일치하도록, ‘가능 구조 모델’들과 가중치의 크기를 결정함으로 얻을 수 있다. 개발된 알고리즘은 유한 요소 프로그램(OpenSees)를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 계측 데이터의 개수, ‘가능 구조 모델’의 개수, 확률적으로 결정할 파라미터의 개수와 적용한 확률분포 등에 따라서 예측의 정밀도가 좌우 되는 것을 확인하였다.

건축문화재인 경복궁이 이상기후에 의한 홍수위험이 존재하여 홍수재해위험도 평가 시나리오를 제시하고 이를 강우-유출모형, 도시유출모형, 홍수침수모형 등으로 구성된 위험도 평가모형에 적용, 대상지역의 홍수재해위험도를 평가해 보고자 한다. 또한 유역내의 과거재해이력을 통해 침수시 강우사상과 침수지역을 확인하여 강우사상을 모델링의 강우시나리오로 사용토록 하였다. 경복궁 외부배수로 도시유출모형 결과, 서울시 하수도기본계획의 설계기준인 30년 빈도에서 Ⅱ-H2 강우시나리오의 경우 KB1-5~6, KB1-12~15, KB2-1~2지점에서 침수가 발생하였다. KB1-5~6지점은 우수배제관거의 제원이 갑자기 줄어들면서 관거지체 및 통수능 부족으로 월류가 발생하였으며, KB1-12~15, KB2-1~2 지점은 경복궁유역과 경복궁 오른쪽 외부유역이 합류되면서 관로의 용량 부족에 의한 월류로 침수가 발생한 것으로 이 우수들이 흘러 광화문의 침수까지 영향을 미친다고 판단된다. 따라서 경복궁 주변 배수로에 대한 관로의 성능개선을 위한 하수도 정비사업을 실시 및 별도의 배수관로를 설치하여 침수를 방지하여야 한다. 과거 재해사례를 통한 시대별, 문화재별, 재해유형에 따라 GIS맵에서 확인함으로써 상대적으로 재해에 취약하였던 문화재 및 주변지역을 파악하고 피해액, 피해빈도와 재해상황, 당시의 사진 등을 통해 문화재별 재해에 적합한 대비 및 대응관리를 할 수 있다. 특히 기상이변과 기후변화 등 재난정보 연계를 통해 각종 위험요소를 확인, 평가할 수 있으며, 이에 기반하여 사전예방책을 마련함으로써 건축문화재를 보호하는 등 홍수로부터의 위험을 완화할 수 있다. 재해발생시 신속한 조치와 긴급정보 공유를 위한 시설별 위험요소별 비상절차에 따라 대응하는 비상계획을 수립하는 기반을 마련할 수 있다. 또한 사전예측을 통해서 신속한 응급조치와 복구지원을 위한 상세계획을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.

일반적으로 압축을 받는 판 구조는 국부 판좌굴 거동에 의해 압축강도가 현저히 저감하는 것을 방지하기 위해 종방향 보강재를 적용하여 세장비를 적절히 조정한다. 이 때 보강재로서 U형 단면 리브를 사용하는 것이 보다 효과적일 수 있으나, 정량적으로 평가할 만한 방법이 마땅치 않아 수치해석적으로 규명될 필요가 있다. 이에, 본 연구에서는 U리브의 단면 크기에 따라 실용적인 구현이 가능한 세 가지 U리브 형태를 상정하고 탄성좌굴강도에 대한 영향을 살펴보고자 한다. 범용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 3차원 해석모델을 수립하여 고유치 해석을 실시하였다. 이를 통해, 국부좌굴강도를 수치적으로 평가하였으며 U형 단면 리브를 적용함에 의해 좌굴강도가 증진하는 효과를 확인하였다. 세 가지 U리브 형태 중에서 단면이 작은 경우에 좌굴강도가 최대로 증가되는 경향을 볼 수 있다.

항복강도 690MPa 이상의 초고강도 고성능강재 HSB800 후판이 최근 국내에서 개발되었으나, 플레이트 거더 등 주요 구조물에 최적 활용되기 위한 설계기술 기반은 아직 마련되지 못하고 있는 실정이다. 고강도 강재는 일반적인 강재에 비해 비교적 낮은 연신율과 큰 항복비를 갖고 있어 구조연성 성능에 대해 다소 불리한 것으로 예상되며, 현행 AASHTO LRFD 설계기준의 비탄성 설계과정에서도 공칭항복응력 485MPa를 초과하는 단면 설계에 대한 적용이 엄격히 제한되어 있다. 본 연구에서는 HSB800시편에서 표준시험을 통해 획득한 비탄성 응력-변형율 특성을 고려한 3차원 비선형 유한요소 해석 방안을 정립해 보고자 한다. 관련 규준의 표준화 연구를 위해 재료특성의 표준모형 정립이 선행되어야 한다. 기존 일반강에 적용하던 완전탄소성 거동 및 다중 선형 재료특성 곡선과 실제 재료특성을 적용한 비탄성 연성거동 해석결과에 대해 상호 비교연구를 수행하였다. 향후 실 구조물 규모의 실험적 검증을 통해 본 해석적 모형이 검증된다면, HSB800을 적용한 플레이트 거더의 비탄성 설계에 관한 광범위한 연구를 효과적으로 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

본 논문에서는 구조용 후판강재를 절곡하였을 때, 절곡부에서의 파괴인성 변화에 대해 시험적으로 평가한 내용을 제시한다. 강재에 절곡 제작과정에 의한 전변형(prestrain)이 심할수록 변형시효에 의해 파괴인성이 상당히 저감될 수 있는 것으로 알려져 있어, 절곡부재가 구조용으로 활용되기 위해서는 이에 대해 사전에 검토되어야 한다. 이에 따라 본 논문은 금속재료 굽힘 시험 방법에 따라 절곡된 후판부재로부터 시편을 채취한 후 샤르피 V-노치 충격시험을 실시하여 절곡부에서의 파괴인성을 평가하였다. 본 실험에 사용된 강재는 판두께 24mm의 일반 구조용 압연 강재인 SM490이다. 내부 휨 반경-판두께비(ri/t)를 15와 5로 절곡각은 45°와 90°로 하여 각각 시험체를 제작하여 비교연구를 수행하였다. 국내외 설계기준에 의하면 절곡 시 ri/t는 절곡부재의 기계적 성질에 영향을 미치는 중요한 인자로써 제시되어 있다. 따라서, 원판의 파괴인성, 내부 휨 반경-판두께비 등에 따른 절곡 전후의 파괴인성 변화 특성을 살펴보았다. 추후, 인성이 뛰어난 고성능 강재에 대한 추가적인 연구와 비교평가가 이뤄진다면 보다 의미있는 결과를 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

고층 빌딩, 초장대 교량과 같은 대형 구조물의 건설이 증가하고 있다. 이들 대형 구조물은 기존의 소규모 구조물보다 다양한 거동해석 기술이 필요하고 발생 변위 허용량이 cm단위 이상으로 대변위 발생이 가능하기 때문에 구조물 건전도 평가를 위한 지속적인 모니터링이 중요하다. 구조물의 건전도 모니터링을 위해서 다양한 계측 장비를 이용하고 있으며, 다양한 계측 장비 중 변위 계측을 위해서는 GNSS(Golbal Navigation Satellite System)를 이용한 계측이 주로 이루어지고 있다. GNSS의 경우 장비의 설치 및 유지관리가 매우 편리하다는 장점이 있으며, 계측 변위가 절대 좌표계로 측정 되므로 장비 재부팅시에도 동일한 기준 좌표를 사용하므로 기준점 초기화의 과정이 필요 없다는 장점이 있다. 하지만 GNSS의 경우 위성 신호를 관측하기 때문에 위성 전파방해에 따라 계측 오차가 발생하며 현재의 구조물의 변위 모니터링에 사용하는 GNSS기술은 최대 50Hz의 샘플링레이트와 변위 계측 정밀도가 최대 수평 10mm±1ppm, 수직 20mm±1ppm이므로 적용 가능한 구조물에 한계가 있다. 본 연구에서는 GNSS를 이용한 구조물 거동 계측 검증을 위해서 허용 발생 변위가 최대 15cm 이상이고 이동하중을 재하 할 수 있는 소규모 실험체를 제작하였다. 계측된 GNSS 관측 데이터의 신뢰도 및 기준국, 로버 거리에 따른 측정 영향성 분석을 통해 계측 신호의 이상 유무를 분석하였다. 이후 다양한 계측 변위 조건을 위해서 이동하중 속도, 하중 크기를 변화시켜 GNSS변위와 LVDT변위를 비교하여 GNSS 변위 계측 정밀도 분석 연구를 수행하였다. 또한 실험모델의 계측 변위와 FEM해석 결과의 변위를 비교함으로써 GNSS로 계측된 변위를 이용한 해석 모델 적용에 대한 연구를 수행하였다. GNSS 변위를 검증한 결과 FEM 해석 결과와 잘 일치하는 것으로 분석되었으며, 대변위가 발생할수록 GNSS의 계측 정밀도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 이를 통해 구조물 건전도 평가를 위한 GNSS 활용을 검증하였다.

기존 마이크로 파일의 경우 전조나사 강봉과 그라우트와의 부착력 및 그라우트와 지반과의 주면마찰력에 의해 내하성능이 결정된다. 그러나 강봉과 그라우트 간의 부착성능이 가지는 취성파괴 특성과 낮은 내하성능에 의해 천공 깊이가 깊어지는 문제점을 갖고 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 마이크로 파일의 지지성능을 개선하고 경제성을 향상시키기 위하여, perfobond rib를 구비한 강봉과 그라우트와 지반간의 주면마찰력을 증가시키기 위해 부분확공부를 설치하는 마이크로 파일을 제안하고, 거동특성과 파괴특성에 대한 평가를 수행하였다. 전조나사 없이 perfobond rib를 부착한 강봉과기존 전조나사 강봉에 대한 push-out 실험을 수행하여 내하성능 및 거동특성의 개선여부를 분석하여, 기존 전조나사 강봉 보다 perfobond rib 강봉이 초기강성과 극한하중 및 연성거동 측면에서 매우 우수한 역학적 거동 특성을 가지는것을 확인하였다. 현장 인발 실험을 통하여 부분 확공하여 시공된 지반부 전단키에 의한 내하성능 증가가 상당한 것으로 평가되었다. 기존 마이크로 파일과의 경제성 비교에서는 소요되는 정착창 길이가 줄어듬에 따라 소요강봉과 천공 깊이가 줄어들게 됨에 따라 총공사비가 크게 감소함을 확인하였다

프리캐스트 콘크리트 아치 암거는 현장 타설식 암거에 비해 구조물의 고품질화 및 반복적인 대량생산으로 원가 절감과 건식화 시공으로 인한 공정의 단순화와 공기가 단축되는 이점을 지니고 있다. 따라서 본 연구는 상재 허용하중을 확보하고, 시공성 및 내구성이 뛰어나며, 경제성을 고려한 고성능 프리캐스트 아치 암거를 개발하고 향후 고성능 프리캐스트 아치 암거를 생산하기 위한 기초적인 자료를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 기존의 보통 포틀랜드 시멘트를 이용한 프리캐스트 아치 암거의 경제성 및 내구성, 강도특성을 개선하고자 고로슬래그를 이용하여 최적의 배합비를 산출하고, 이를 토대로 중성화, 염해, 동결융해 등의 시험을 통해 내구성을 확보하고, 휨 성능을 확인하고자 실물아치암거를 제작하여 외압강도시험을 실시하였다. 또한 구조해석을 통해 응력검토를 하였다. 내구성 검토 결과, 분말도 6,000cm2/g을 가진 고로슬래그 미분말을 50%로 혼입한 콘크리트가 보통 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트보다 염화물이온 투과성에 대한 저항성 및 동결융해 저항성 등 기초물성 및 내구성이 개선됨을 알 수 있었다. 아치암거에 대한 휨 시험 결과, OPC에 비해 GFSC6의 경우는 크게 구조적 성능이 떨어지지는 않는 것으로 나타났으며, 균열양상 및 연성도에서는 우수함을 나타냈다. MIDAS CIVIL 2006으로 판해석 결과 시험체의 휨 거동을 잘 묘사하는 것으로 나타났으며, 처짐의 경우 시험체의 시험결과보다 크게 나타났지만, 처짐 양상은 비슷한 것을 알 수 있었고, 벽체와 상부 슬래브에 발생하는 응력은 부재가 허용하는 균열응력값 이내로 나타남에 따라 사용하중 상태에서의 응력검토는 안전한 것으로 판단된다.

원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥은 중공 철근 콘크리트 기둥의 내부에 튜브를 보강하여 코어 콘크리트를 3축 구속 상태를 만들어 주어 강도, 강성, 연성도를 향상 시킨 매우 성능이 우수한 기둥이다. 본 기둥을 교량의 하부구조에 적용하기 위해서는 횡방향 철근량 및 종방향 철근량의 기준을 제시하는 것이 필요하다. 교각에서는 횡방향 하중에 저항하기 위하여 소성힌지 부분에 심부 구속 횡방향 철근을 배근하여 구속 효과를 증대시키고 있다. 이것은 심부 구속 횡방향 철근 배근을 통하여 교각에 필요한 강성 및 연성을 확보하여 내진성능을 향상 시킨다. 철근 콘크리트 기둥의 심부 구속 횡방향 철근량을 산정하는 방법은 국내의 도로교 설계 기준과 국외의 대다수 설계 기준이 동일하다. 이 설계식을 원형 강합성 중공 철근 콘크리트 기둥에 적용하기에는 그 구성 요소가 상이하고 거동 특성이 다르기 때문에 새로운 방법이 적용되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 현행 기준을 적용하였을 때를 분석하였고 이때에 연성도에 영향을 미치는 인자를 도출한 후 이를 이용하여 합리적인 수정식을 제안하였다.

본 연구에서는 비탄성 영역 내 비지지 길이가 존재하고 양단 및 일단 계단식 단면을 가지는 일축대칭 변단면 I형보의 해석적·이론적 연구를 토대로 하여 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도 해석을 실시하였다. 하중조건으로는 비지지 길이 내 모멘트가 0인 지점이 개수에 따라 모델을 구분지어 적용시켰으며, 플랜지 길이방향 비, 너비 방향 비, 두께의 비로 변단면 I형보를 나타내었다. 비선형 횡-비틀림 좌굴 해석을 위해 단순직선분포를 잔류응력으로 가정하였으며, 국내 I형강 표준 치수 허용치에 근거하여 부재 길이의 0.1%를 초기 최대 횡변위로 적용하여 초기변형으로 고려하였다. 유한요소해석에 사용된 프로그램은 ABAQUS(2009)이며, 회귀분석프로그램인 MINITAB(2006)을 이용해 간편한 설계식을 제안하고 있다. 본 연구 결과에서 개발·제안된 식은 향후 비탄성 횡-비틀림 좌굴 강도에 대한 연구에 많은 도움이 될 것이다.

토양수분은 지표와 대기 사이의 물과 에너지 교환에 밀접하게 관련된 인자로, 수문기상학적 현상의 이해와 예측에 있어 매우 중요한 요소이다. 근래에 개발된 원격탐사기법은 인공위성을 통해 토양수분의 시공간적 변동성 산정을 가능하게 했다. Global Change Observation Mission(GCOM)-W1은 Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA)에서 2012년 5월에 발사한 인공위성으로 전 지구의 기후변화와 수문 순환 과정에 대한 연구에 유용한 데이터를 제공하고 기상관측 등에 활용되고자 하는 목적을 가진다. Advanced Microwave Scanning Radiometer(AMSR2)는 AMSR for the EOS(AMSR-E)로부터 개선된 센서로, AMSR-E에 포함되지 않았던 7.3GHz 채널에 통한 측정을 추가로 수행하기 때문에 Radio Frequency Interference(RFI)에 대한 영향이 완화된 측정값을 획득할 수 있다. 본 연구에서는 GCOM-W1에 탑재되어　있는 AMSR2로 측정된 Level 1B product인 밝기 온도(Brightness Temperature)를 통해 토양수분을 산정하는 방법을 제안하고자 한다.

토양수분은 범지구적 기상기후 및 지역 생태연구에 있어 핵심적인 요소이며, 지표와 대기 간의 물 및 에너지 흐름에 밀접한 영향 미치기에 홍수, 가뭄, 산사태 등 자연재해 발생 및 예측에도 지대한 영향을 끼치는 인자이다. 그러나 현재 국내 토양수분 관측수준은 중량법(Gravimetric Method) 및 TDR(Time Domain Reflectometry) 방법 등을 통한 지점관측을 수행하는 단계이며 항공관측을 비롯하여 인공위성을 이용한 원격탐사(Remote Sensing)기법은 미국, 일본이나 EU등의 선진국에 비해 활발하지 못한 실정이다. 또한 측정된 토양수분 자료를 통한 기상학적, 식생학적 적용 및 활용방안 및 자연재해 예측, 방재분야 적용에 관한 연구도 미비한 상황이다. 본 연구에서는 Meteorological Operation Satellite(Metop)위성에 탑재되어 있는 토양수분을 비롯한 다양한 기상인자를 측정하는 Advanced SCATterometer(ASCAT) 이용한 Remote Sensing을 통해 지표면의 토양수분 측정과정을 설명하고, 이를 통해 지점관측 토양수분 데이터의 한계점을 해소하여 인공위성을 이용한 지속적이고 광범위한 토양수분 자료의 분석방법을 모색하고자 하였다. 이를 위해 2011년 6-8월 토양수분 자료를 바탕으로 한반도지역의 4개 지점을 대상으로 강우사상에 대한 토양수분 변동성을 파악하고, ASCAT에서 측정된 토양수분값과 지점 실측값의 상관성을 분석하였다. 시간에 따른 강우에 대한 토양수분 변동성은 동일하게 나타났으며, ASCAT과 측정된 토양수분과의 상관성도 유효함을 알 수 있었다. 위 결과를 바탕으로 향후 ASCAT을 통해 제공되는 국내지역의 토양수분 데이터의 활용가능성 및 강우, 증발산 등 다른 수문기상인자와의 연관성을 고려한 홍수, 가뭄, 산사태 등 자연재해 발생및 예측에 관한 연구도 활발히 진행되어야 할 것으로 판단된다.

증발산은 지표면에서 일어나는 증발과 식물에 의해 일어나는 증산을 하나의 과정으로 통합한 것이다. 이는 대기 중으로 이동하는 수증기의 총량을 나타내기 때문에 물수지 분석에서 중요한 역할을 한다. 또한 태양 복사에너지가 지구로 유입되면서 발생하는 잠열 Flux(Latent Heat Flux)가 증발산과 관련이 있어 에너지 수지 분석면에서도 중요하다고 볼 수 있다. 현재, 증발산을 정확히 관측하기 위해 증발접시와 같은 현장관측을 실시하거나 Eddy Covariance와 같은 통계적 기법을 이용해 경험적으로 추정하고 있다. 이러한 방법들은 한 지점에 대해서만 적용할 수 있기에 유역 단위와 같은 공간적인 변동성을 파악하기에는 제약이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 원격탐사 기법을 활용하여 증발산의 시공간적인 변동성을 파악하는 연구가 국내외에서 활발히 진행 중이다. 본 연구에서 이용할 Visible Infrared Imaging Radiometer Suite(VIIRS)는 인공위성 Suomi National Polar-orbiting Partnership(Suomi NPP)에 탑재된 다중분광센서로 지표면의 알베도, 온도, 종류, 식생 지표 외에도 많은 수문 인자들을 관측할 수 있다. 이 중에서 에너지 수지 기반의 복사 에너지 및 미기상 자료와 같은 증발산에 관련된 인자들을 찾아서 산정하는 과정을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 향후 VIIRS 기반 증발산 산정 알고리즘을 구축하여 한반도 지형에서의 VIIRS의 유용성을 검증할 계획이다. 또한 이를 통해 지상관측의 한계점을 극복하여 한반도 유역의 증발산에 대한 지속적인 연구가 가능하도록 이바지하고자 한다.

전 세계 여러 플럭스네트워크에서 적용되는 에디공분산 기법은 지표와 대기간의 에너지 및 물질의 순환을 모니터링하기 위한 하나의 방법으로서, 기후변화에 따라 가속화 되고 있는 수문학적 인자(증발산 등)의 변화양상을 연구하는 데 유용하게 쓰인다. 그러나 에디공분산 기법은 기본적인 여러 가정 사항(균질한 표면, 난류장 발달, 정상성 등)을 내포하고 있으며, 실제 환경에서 이와 같은 조건을 모두 충족시키기는 어렵기 때문에 불확실성이 내포되어 있다. 따라서 측정된 자료에 관한 품질관리 수행이 필수적이며, 이를 통한 보다 양질의 자료 생산이 가능하다. 30분 단위로 제공되는 플럭스타워 증발산 자료는 월 평균 약 10% 내외의 결측자료가 발생하는 것으로 알려져 있으며 품질관리에는 결측자료에 관한 보충작업(Gap-filling)이 포함되어야 한다. 세계 여러 플럭스 네트워크에서는 결측자료 보충 방법에 관한 여러 연구가 현재 진행 중에 있으며, 이중에는 주로 미기상학적 인자를 활용한 대체증발산 산정 방법이 채택되기도 한다. 본 연구에서는 국토해양부의 기초 수문자료 구축사업 일환인 KoFlux 네트워크의 설마천(혼효림), 청미천(농경지) 관측지에서 측정된 증발산자료 관한 품질관리를 수행하였으며, Food and Agriculture Organization(FAO)에서 제시한 FAO-56 Penman-Monteith(FAO-PM) 방법을 활용하여 대체증발산 산정하여 결측자료 보충에 관한 연구를 실시하였다. 두 관측지의 미기상학적 인자를 활용하여 FAO-PM 방법에 적용한 결과, 에디공분산 기법으로 산정된 증발산 자료와의 경향성이 뚜렷하였으며 이를 통해 결측자료 보충 방법으로서의 활용 가능성에 대해 파악할 수 있었다.

기후변화의 영향으로 인한 기상·지상인자의 변화양상을 파악하는 것은 수문기상학적 순환과정을 이해하는데 매우 중요한 요소로 인식되고 있다. 특히 지표면과 대기 사이의 여러 기상요인, 지표면 온도, 강수량 등과 같은 수문기상학적 인자에 영향을 미치는 대기온도는 일상적으로 인간이 느끼기에는 큰 연관을 나타내지 않을지도 모른다. 하지만 수문기상인자의 미미한 변화로 인한 자연현상의 변동성은 그 영향 범위가 크게 작용하기 때문에 이런 수문기상학적인자들을 정량적으로 관측하기 위한 노력이 가중 되고 있다. 하지만 아직까지 기후변화로 인한 현상을 파악하기에는 경제·인력적 부족, 기후변화 관련인자의 관측자료 부족, 관련 연구부족 등으로 많은 제약이 따른다. 또한 지점자료의 공간적인 분포에서도 많은 오차와 문제점이 발생하기 때문에 이에 대한 대안이 요구되었다. 최근에는 원격탐사기법의 발달로 이러한 문제점들을 해결할 수 있으며, 인공위성을 이용하여 시공간적인 측면에서 양질의 자료를 제공할 수 있다. 기존에 수문기상인자를 관측하는데 많은 위성들이 이용되어왔으나 위성의 노후화 및 연속적인 자료의 취득이 어려웠다. 기존의 궤도위성들에 비해 정지궤도 위성은 그 자료의 제공 측면에서 시공간적으로 뛰어나다. 이에 2010년에 발사된 정지궤도 위성인 천리안 위성(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS)을 이용하였으며, COMS product인 지표면온도(Land Surface Temperature, LST)를 사용하였다. 이 자료를 이용하여 지상관측에서 관측되는 수문기상인자들과의 연관성 및 관계성을 파악하였다. 각각의 인자의 상호관계를 파악하는 것이야 말로 자연재해로 인한 기상이변이 대두되고 있는 이 시기에 예방·대비체계를 구축할 수 있을 것이다.

기후변화로 인해 무강우 기간이 길어지고, 국제적으로 사막화가 심각해지면서 건조지역 유목의 생존이 위협받고 있다. 이런 문제를 감안하기 위해 본 연구에서는 모의실험으로 건조지역 지하에 소형저류조를 설치하여 나무의 생존 가능성을 검토하고자 한다. 이를 위해 어떤 규모의 저류조를 어느 깊이로 설치하는 것이 최적인지를 파악하는 것이 본 연구의 목적이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 본 연구에서는 건조지역 토양에서의 강우, 침투, 침루, 증발, 증산, 지하수위, 모관수대와 같은 인자들의 영향을 고려하였다. 본 연구를 통하여 1. 건조지역의 강우, 침투, 침루, 증발, 증산, 지하수위, 모관수대와 같은 인자들의 값을 결정하는 방법을 검토함으로써 대상지역의 토양수분함량을 산정하고, 2. 토양수분의 변동 가능성을 예측함으로써 건조지역에서 유목의 생존여부를 검토하기 위한 소형 지하저류조의 효과를 분석하였다.

현재 수문학적 댐 위험도 평가는 극한상황을 고려한 설계수문량과 같은 하중조건을 가정하여 댐의 안전을 판단하고 있다. 하지만 최근 증가하는 기상변동성을 능동적으로 고려하기 위해서는 확률·통계학적 수공구조물 안정성 평가기법을 기반으로 하는 위험도 해석 방안 수립이 요구된다. 본 연구에서는 소양강댐 유역에 12개 강우관측소에 공간상관성을 재현해주며 극치강우량의 변동성을 효과적으로 모의할 수 있는 불확실성을 고려한 Monte Carlo Simulation 모의를 실행하였다. 강우모의 기법을 통해 도출된 결과로 산출된 강수자료는 HEC-1 모형의 매개변수의 불확실성을 고려할 수 있는 Bayesian HEC-1 모형에 이용되었다. BHEC-1 모형을 통하여 산출된 10,000개의 Ensemble 자료를 댐 모의운영이 가능한 HEC-5 모형에 적용하였으며, 이때, 소양강 댐의 상시 만수위를 댐 초기수위로 적용하였으며, 소양강 댐의 여수로 수위-유량곡선을 이용한 일정률 조절방식을 홍수조절방식으로 채택하여 적용하였다. 본 연구는 기상변동성에 따른 강우에 불확실성을 고려하였으며, HEC-1 모형에 매개변수의 불확실성을 Bayesian 모형을 결합하여 정량화 하였으며, 여수로에 파괴에 따른 수위-유량곡선을 이용하여 여수로의 작동 여부에 따른 댐 운영 모의를 실시하여 강우 및 모의 모형과 댐에서 일어날 수 있는 상황을 고려하였다. 또한, 강우모의에서 저수지모의까지의 일련의 과정을 하나의 통합모형으로 구축하여 기존의 이분화된 모형 분석과정을 하나의 모형으로 통합하였다. 본 모형의 결과는 추후 댐 위험도 추정 도구인 ETA(Event Tree Analysis)에 수문학적 사건의 부하확률(Loading probability)로 이용될 수 있다.

최근 이상기후로 인한 자연재해 발생빈도가 증가하고 있으며, 강풍을 동반한 태풍에 의한 피해가 광범위한 지역에서 발생하고 있다. 강풍에 의한 피해는 직접적인 시설물 피해뿐만 아니라 사회 기반시설 및 산업용 시설물 피해로 이어져 막대한 사회비용 지출을 증가시키고 국가 전반적인 피해를 유발시킨다. 따라서 자연재해에 대한 사전 대응을 통해 국가와 국민의 안전을 지키기 위한 도시 환경변화 모형 기술을 개발하고 도시 풍해에 대응하기 위한 시스템 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기존에 개발된 국내외 풍해 위험도 평가 시스템을 조사하고 그 시스템에서 적용하고 있는 DB의 입력 방식과 형식을 분석하여 시스템에 적용할 수 있는 부분을 추출하여 비교·분석하고, 현재 개발하고자하는 시스템에 필요한 주택, 비닐하우스, 축사 등 내풍취약시설과 광범위한 지역의 자료를 시스템에 대입하기 위한 DB를 국내 실정에 맞게 구성하고 각각의 자료를 확보할 수 있는 방안 및 DB 구축 방법을 제시하고자 한다.

소방방재청에서 제공하는 2001년부터 2010년까지의 ‘재해연보’의 내용을 바탕으로 호우, 대설, 강풍에 의하여 강원도 지역에서 재해가 발생한 사례들을 추출하였고, 그 사례들을 종관 기압 패턴에 따라 분류하여 유형별 재해 피해액을 조사하여 재해 취약 지역을 밝혀내었다. 강원도 지역에서는 10년 동안에 총 32 건의 호우에 의한 재해 사례가 발생하였고, 호우에 의한 강원도 지역의 총 재해 피해액은 2조 2,514억 원으로 집계되었다. 호우에 의한 재해 사례를 종관 기압 패턴에 따라 분류하여 재해 피해액을 살펴보면, 장마 전선형 호우에 의한 재해 피해가 가장 많았고(1조 9,002억 원), 호우와 관련된 재해 취약 지역은 평창군과 인제군 지역으로 밝혀졌다. 대설에 의한 재해 사례의 경우, 재해 사례 건수는 2001년부터 2010년까지 총 8 건이었고, 대설에 의한 강원도 지역의 총 재해 피해액은 280억 원 정도로 집계되었다. 대설에 의한 재해 사례를 종관 기압 패턴에 따라 분류하여 재해 피해액을 살펴보면, 저기압 이동형 대설의 경우(196억 원 정도)가 cP 고기압 확장형 대설의 경우(41억 원 정도)보다 더 큰 재해를 일으켰음을 알 수 있다. 마지막으로 강풍에 의한 재해 사례의 경우, 10년 동안에 재해 사례 건수는 총 2건이었고, 강원 영동 해안 지역에 위치한 삼척과 강릉 지역에서 각각 1,500만 원, 6,320만 원 정도의 피해가 나타나, 강풍의 피해 지역은 강원 영동 지역으로 국한되었다.

재해영향예보는 기존의 기상요소 중심의 예보에서 벗어나 기상상황에 따른 잠재적 사회경제적 위험도 정보를 함께 제공하는 것을 의미한다. 재해영향예보의 제공시 가장 핵심적 사항은 기상상황에 따라 발생가능한 재해를 예측하고 이에 대한 위험도 정보를 적절히 제공하는 것이다. 하지만 단순히 기상정보와 재해정보를 통합하여 제공하는 재해영향 예보는 기상예보가 확률적 성격을 가지고 있으므로 예보의 내용이 실현된 기상상황과 괴리가 보일 때 재해영향예보 소비자에게 혼동을 줄 수 있다. 따라서 효과적인 재해영향예보는 소비자가 비교적 쉽게 예보의 확률적 성격을 이해할 수 있으며 재해기상상황에 대한 위험도 정보를 미리 숙지할 수 있는 것이어야 한다. 그리고 예보에 기반하여 기상재해에 대한 소비자의 합리적 대응이 가능하도록 하는 것이어야 한다. 본 연구에서는 재해영향예보시 재해기상에 대한 예보정보를 과거재해를 발생시킨 재해기상 및 확률기상 정보와 비교하여 제공하여 기상정보의 소비지가 기상현상이 가져오는 위험도를 보다 직관적으로 이해할 수 있도록 하는 방안을 제시하였다.