국내 하천특성은 기후변화에 의한 계절별 기후변동성과 급속한 경제성장으로 인한 급격한 토지피복의 변화에 의하여 영향을 받아왔다. 이와 관련하여, 하천관리는 수자원이용 등 인간의 활동 뿐 아니라 생태계측면에서도 그 중요성이 커지고 있다. 하천관리의 첫 번째 단계인 직접유출과 기저유출을 포함한 하천특성을 이해하는 것은 지속적인 하천환경을 조성하기 위하여 지대한 기여를 할 수 있다. 그러므로 본 연구의 목적은 효율적인 하천관리를 위해 직접유출과 기저유출을 정량화하여 하천에 미치는 기여도를 산정하는 것이다. 이를 위하여 한강수계에 위치한 71개의 유량관측소에 대하여 BFLOW와 WHAT 프로그램을 이용하여 기저유출 분리를 수행하였다. 그 결과 한강수계의 기저유출비는 0.42에서 0.78의 범위를 가지며, 기저유출비가 50%를 넘는 관측소는 전체 관측소의 76%를 차지하였다. 그러나 산출된 기저유출비는 댐, 저수지, 호수로부터의 방류량과 같은 인위적 영향 때문에 과다산정 되었을 가능성이 있다. 본 연구는 추후 국가적 차원에서 하천관리의 효율성과 안전성을 개선하기 위하여 전략적으로 하천 기능을 조절하는데 기여를 할 것으로 기대한다.

본 연구는 홍수 유출자료의 공간확장에 대한 중간 시설물 (e.g. 댐)의 영향 연구의 연장으로, 공간확장된 시간당 홍수 유출자료를 활용해 댐의 홍수조절 특성과 댐의 홍수저감률 변화를 공간적으로 분석하였다. 이를 위해 횡성댐과 충주댐의 직접적인 영향을 받는 남한강 본류를 연구중심지역으로 선정하였다. 댐의 홍수저감률에 대한 댐 자체 분석에 의하면 홍수사상 크기가 커질수록 댐의 홍수저감률이 작아지는 것을 횡성댐과 충주댐 모두 보였다. 두 댐의 영향을 받는 여주 수위관측소에서 유역면적의 비와 홍수저감률과의 관계는 댐이 포함하는 유역이 커질수록 홍수저감률이 커지는 특성이 있으며 선정된 수위관측소에서의 평균 홍수저감률은 유역면적비에 비해 작게 나타났다. 일예로, 첨두홍수량(peak discharge)을 기준으로, 횡성댐과 충주댐의 유역면적비가 0.02와 0.6인데 평균 홍수저감률이 0.01와 0.51로 나타났다. 댐에서 떨어진 거리의 수위관측소에서도 홍수의 크기에 따른 홍수저감률은 댐 자체의 홍수저감 특성과 동일하게 작용하였다. 댐의 홍수저감률에 대한 공간적 영향범위를 세 곳의 수위관측소(강천, 여주, 양평)를 기준으로 분석하였다. 이 과정을 통해 댐을 포함하는 유역면적의 7배에 해당하는 유역면적에서는 홍수저감률이 약 0.1이하로 떨어졌고, 최저 0.02까지 떨어지는 것을 관찰할 수 있었다.

본 연구에서는 미계측 유역의 홍수 유출자료를 생성하는 공간확장법에 대한 주변여건 변화의 영향을 검토하였다. 특히, 댐이 있는 곳에서의 홍수 유출자료의 공간확장 가능성을 보이고 공간확장 된 자료를 활용한 자연유량의 생성에 대한 연구를 실시하였다. 이는 댐의 설치로 유역동질성이 손실된 미계측 유역의 유출자료생성을 위한 시도이다. 댐의 영향을 받는 유역의 홍수 유출자료 공간확장을 위해서 남한강에 위치한 여주 수위관측소를 중심으로 양평 수위관측소까지를 연구의 공간적 범위로 삼았다. 홍수 유출자료의 공간확장성을 분석하기 위해 1986년부터 2010년까지의 여주수위관측소의 홍수유량을 중심으로 41개의 홍수사상을 선정하였으며, 이를 통해 홍수 유출자료 공간확장성과 댐 영향을 제거한 자연유량을 산정 하였다. 홍수 유출자료의 공간확장 작업에서 여주의 관측유출량을 중심으로 공간확장 했을 때 77%이상의 사상이 Nash-Sutcliffe efficiency의 만족도 범위 내(NSE>0.5)로 분포 하였으며, 확장된 양평 수위관측소의 첨두홍수량(peak discharge)에 대해 0.84 NSE를 얻을 수 있었다. 홍수 유출자료의 자연유량은 여주수위관측소를 중심으로 구하였으며 충주댐의 영향이 횡성댐의 영향보다 커 충주댐의 유입량을 중심으로 자연유량을 확보하였다. 충주댐이 존재하는 1986년 이후의 자연유량은 관측 유량보다 첨두홍수량이 크게 나타나고 있다. 본 연구의 결과로 댐과 같은 구조물의 설치가 있는 곳에서도 홍수 유출자료의 공간확장이 가능하며 홍수 유출자료 공간확장된 자료를 활용하여 자연유량을 구할 수 있음을 보였다.

본 연구에서는 황룡강 유역에 유역모델 HSPF (Hydrological Simulation Program - Fortran)를 적용하여 기후변화에 따른 오염부하 유출 변화량을 분석하였다. 황룡강 유역을 7개 소유역으로 분할하고 2011년에 관측된 유량, SS, BOD, TN, TP 농도자료를 이용하여 모델 보정 및 검정을 실시하였다. 기후변화에 따른 황룡강 유역의 환경변화를 예측하기 위해 RCP 4.5와 8.5 시나리오를 이용하였으며, 과거 기간 동안의 강우와 기온에 대한 모의치와 관측치간 월별 평균을 비교하여 미래 기상 자료에 대한 편의보정을 수행하였다. 기후변화 시나리오의 기상 자료 분석 결과, 21세기 전반기와 비교하여 중, 후반기에 상대적으로 많은 연강수량과 연평균기온을 보이는 것으로 분석되었다. 기후변화에 따른 황룡강 유역에서의 오염물질 유출량 분석 결과, RCP 4.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2080년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 47%, 24%, 21%, 27% 증가율을 보여 21세기 후반기로 갈수록 연간 오염부하 유출량이 전반적으로 증가하는 것으로 분석되었다. RCP 8.5 시나리오에서는 2020년대 대비 2050년대에 평균 연간 강우, BOD, TN, TP 유출량이 각각 34%, 20%, 20%, 21% 증가율을 보이며 21세기 중반기에 연간 오염부하 유출량이 상대적으로 가장 많이 증가할 것으로 분석되었다. 이는 연강수량 변화와 동일한 패턴의 변화로서 기후변화에 따른 강우량 변화가 오염물질 유출량에 그대로 반영된 결과를 보여준다. 한편, 월별 오염물질 유출량은 RCP 4.5에서는 9월에, RCP 8.5에서는 2월에 상대적으로 크게 증가할 것으로 분석되었다.

스마트폰 게임시장의 성장과 함께 모바일 소셜 네트워크 게임(SNG) 서비스의 이용이 크게 증가하고 있다. 이와 더불어 이들 서비스를 대상으로 한 게임 데이터 조작, 결제 부정, 계정도 용, 개인정보 유출 등 보안위협이 동시에 증가하고 있다. 모바일 소셜 네트워크 게임의 보안강 화를 위해 강력한 개발보안 표준이 요구 되지만 게임의 짧은 생명주기, 추가적인 개발 비용의 발생, 원활한 서비스 제공의 어려움을 이유로 이의 적용이 쉽지 않은 실정이다. 본 논문에서는 소셜 네트워크 게임의 보안 강화 방안으로 발생빈도와 위험성이 높은 공격 방법 중 하나인 메 모리 변조에 대한 대응 방안을 제시하고자 한다. 또한 이 방법은 모바일 환경에 맞게 가볍고 강력한 보안을 제공할 것으로 기대 된다.

본 연구에서는 장치형 시설의 하나인 상향류식 여과시스템을 활용하여 도시유역에서 발생하는 초기강우유출수의 처리성능을 평가하였다. 해당유역은 면적이 80ha인 구시가지로서 합류식과 분류식이 혼재하는 관망형태를 가지고 있다. 유역의 포장율이 높고 거의 전량 하수관거를 통해 유출되어 유출시간이 매우 짧아 강우개시 후 단시간내에 초기강우수의 유출이 종료되는 특징이 있다. 설치된 시설은 4000m3/hr규모이고 상향류식 여과시설이며 제외지의 지하에 설치되어 있다. 여과부는 펠렛형 섬모상여재가 충진되어 오염물질 중 미세한 오염물질의 제거효율을 높이도록 하였고, 매 강우 종료 후 역세척을 수행하여 여재층에 억류된 오염물질이 세척되어 다음 강우를 대비할 수 있도록 운전되었다. 시설로 유입되는 강우유출수의 유출특성과 여과시설을 통한 처리효율을 검증하기 위해서 강우개시직후부터 초기우수유출이 종료되는 시점까지 일정 간격으로 유입수와 처리수를 채수하여 수질을 분석하였다. 강우유출수의 유량이나 농도는 강우강도와 선행미강우일수에 따라 매우 다양하게 나타났으나, 초기강우유출은 대체로 1시간이내에 종료되는 것으로 나타났다. 여과형 시설을 통한 오염물질의 제거효율은 원수의 농도에 따라 다양하게 나타났으나 SS의 경우 40mg/L까지 처리 가능한 것으로 나타났다. 초기강우유출이 종료된 후에는 강우유출수의 농도가 낮아져서 별도의 처리없이 활용가능한 수준인 것으로 나타났다. 시설의 효율적인 운전을 위해서는 향후 꾸준한 유출특성분석과 처리성능분석을 통하여 적정 역세척방법과 적정 운전시간 등을 도출할 필요가 있다.

강우-유출 모형을 이용하여 직접유출량을 산정할 경우, 유역의 유효우량을 산정하기 위하여 NRCS-CN 방법을 주로 사용한다. 유출곡선지수(CN)을 이용하여 유역의 유효우량을 산정하는 대표적인 방법은 유역의 평균 CN값을 산정하고 유효우량을 산정하는 방법으로 가중평균 CN 방법이라 한다. 하지만, 이 방법은 유효우량을 과다 또는 과소 산정하게 된다. 본 연구에서는 NRCS-CN 방법을 통하여 우리나라 유역 특성에 적절한 유효우량 산정방법을 제시하기 위하여 유역의 경사효과를 고려한 CN값을 적용하여 유효우량을 산정하였으며, 유역의 유효우량을 산정하기 위한 2가지의 가중평균방법(가중평균 CN 방법, 가중평균 유효우량 방법)을 적용하였다. 강우-유출의 관측사상에 대한 자료를 이용하여 관측 직접유출량을 추정하고, 통계학적 오차분석 및 Skill Score 분석을 통하여 여러 가지 수문조건 및 지형특성에 대한 유출곡선지수 및 유효우량을 비교·분석하였다. 본 연구 결과, 경사도를 고려하여 CN값을 보정할 경우 유효우량이 전반적으로 크게 산정되었으며, 가중평균 유효우량 방법은 가중평균 CN 방법보다 유역의 유효우량을 전반적으로 크게 산정하는 것을 확인하였다. 통계학적 오차 분석을 수행한 결과, 전체적으로 수문조건 및 지형특성을 고려하였을 경우 경사도로 보정한 CN값을 적용한 가중평균 유효우량 산정방법이 관측 직접유출량과 높은 정확성을 가지는 것으로 나타났다. 또한, Skill Score 분석에 의하면, 유역경사로 보정한 CN값을 이용한 가중평균 유효우량 방법이 기존의 방법(가중평균 CN 방법)에 비해 상대적으로 관측값에 가까운 값을 제공하는 것으로 나타났다.

우리나라는 기후변화로 인해 강우의 변동성이 커지며 강우관측시스템이 지역적으로 불균형하고 시험유역을 제외한 대부분의 저수지 상류 유역이 미계측유역인 관계로 강우량, 유출량, 증발량 및 신뢰성 있는 관측 유입량이 절대적으로 부족하다. 이로 인해 유역의 특성을 반영한 강우-유출 관계를 유도하는데 문제점이 초래되고 있으며, 댐 및 저수지의 계획 및 설계 운영에 필요한 유입량 예측이 어려운 실정이다. 본 연구는 미계측유역 유입량의 정량적ㆍ정성적 분석방안을 수립하기 위해서 기존에 개발된 모형 IHACRES 모형, Sacramento 모형 및 Tank 모형을 이용하여 저수지의 유입량을 산정하고 각 모형의 매개변수를 지역화 하고자 한다. 지역화를 위해서 대상유역의 지형특성인자인 유역면적, 유로연장, 유역평균표고, 유역평균경사 및 단일형상계수와 회귀 분석하여 지역화시키고, 지역화를 통하여 산정된 매개변수를 각 모형에 적용하여 대상유역의 유입량을 재산정하여 처음에 산정한 유입량 값과 비교하여 각 모형의 지역화 가능성을 비교하였다.

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.

북한의 수자원 현황을 분석하고 미래를 전망하는 일은 수자원 분야 전문가들의 공통 관심사 중 하나이다. 그러나 북한의 폐쇄적인 정책으로 인해 수자원에 대한 정보를 획득하기 매우 어려운 현실이다. 이에 대한 대안으로 위성으로부터 획득한 정보와 글로벌 지형정보를 이용하면 개략적으로나마 북한의 수자원 또는 홍수로 인한 재해에 대해 확인할 수 있다. 본 연구는 위성으로부터 유도된 위성강우 자료와 글로벌 지형자료를 활용하여 대표적인 비접근 지역인 북한지역의 청천강 상류에 위치한 동신군 지역을 대상으로 유출분석을 수행하는 것을 목적으로 하였다. 언론보도에 나타난 북한지역의 2013년 7월 19일부터 21일 사이에 북한의 기상수문국 통보에 의하면 자강도의 동신군 413mm, 송원군 383mm, 희천시 322mm의 폭우가 쏟아졌다고 보고하고 있다. 이 시기의 위성으로부터 유도된 강우자료인 GSMaP_NRT자료에서는 최대 173.2mm, 유역 평균 160.3mm 정도의 강우가 발생한 것으로 제시하고 있다. 이는 Xie 등(2011)에 의하면 2000-2009년의 10년간의 연평균 강수량에 대하여 CMORPH자료를 분석한 결과 공간분포 패턴은 매우 잘 반영하고 있으나, 열대 및 아열대 지역에서는 과대 산정되고 중간 및 고위도 지역에서는 과소하게 산정되는 것으로 발표한 바 있어 본 연구에서 사용한 위성강우도 같은 결과를 제시하고 있다. 이 위성강우자료와 글로벌 지형자료인 Aster GDEM, GLCC자료를 이용하여 유출분석을 수행한 결과 첨두유출이 957.6㎥/sce의 유출이 발생한 것으로 분석되었다. 향후 위성강우의 정확도 평가와 위성강우와 지점 및 레이더를 이용한 보정을 통해 보정된 시계열 자료를 생산하여 유출분석을 수행할 계획이다.

기후변화는 기온과 강수량의 변화를 초래하여 수자원의 시공간적 변화를 야기한다. 이러한 변화는 홍수 및 가뭄 등 수재해 발생에 영향을 미치게 되므로, 이러한 영향을 평가하기 위한 가장 기초적인 방법은 장기 관측자료를 이용하여 경향성을 분석하는 것이다. 다만, 관측된 수문자료의 경우 국가 혹은 해당 관측소 지점마다 관측기간, 관측방법 등이 상이하여 자료의 일관성을 유지하기 힘들며 신뢰성이 낮은 한계점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 아시아 지역의 과거 관측자료 및 수문모형을 통해 생산된 수문자료를 이용하여 과거 기후 및 수문자료의 경향성을 분석하였다. 본 연구를 위해 관측자료는 APHRODITE 기온과 강수량 자료를 이용하였으며, 수문모형은 VIC 모형을 이용하였다. 평가를 위해 대상지역을 쾨펜의 기후대로 구분하여 평가를 수행하였으며, 경향성 분석은 선형회귀식을 이용한 방법과 Mann-Kendall test를 이용하였다. 평가 결과, 아시아 전역의 연유출량이 감소하는 것으로 나타났으며, 기후대 분석 결과 Af, Am, Bs, Bs, Cs, Cw, Dw, Df에서 감소 경향, Cf, ET 증가 경향, Aw, Ds는 경향이 없는 것으로 나타났다. 그 중 연평균 유출량이 가장 높은 Af, Am 기후대의 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났으나 Aw지역은 감소율이 적었다. 특징적인 것은 1∼2년에 한번씩 강수량이 많고 적은 해가 반복적으로 나타났다. 건조지역인 B기후대도 감소하는 경향이 나타났으며, 그 중 Bs 지역이 크게 감소하는 것으로 나타났다. C기후대에서도 여름철이 건조한 Cs지역과 겨울철이 건조한 Cw지역은 감소하는 것으로 나타났으나, 건조한 기간이 없는 Cf 지역은 증가하였다. D 기후대(Ds, Dw, Df)는 다소 감소하는 경향이 나타나며, 그중 Ds 지역은 경년 변화가 점점 크게 나타나는 경향이 나타났다. 이러한 연평균 유출량의 감소는 향후 아시아 지역의 가뭄 및 물부족에 더욱 취약해질 것으로 판단된다.

최근 지구온난화와 기후변화로 인하여 강우 패턴이 변하고 그로인해 국지성 호우로 인한 홍수 피해가 늘고 있다. 특히, 본 연구대상지역인 도암댐 유역 같은 경우, 독특한 지질 구조와 토지 이용으로 인하여 다량의 탁수유발물질이 발생하여 비점오염원 관리지역으로 지정되었다. 즉, 다른 지역에 비하여 강우시 침식에 따른 자연적인 토양 유실이 활발하게 일어나는 곳으로 유역의 토양, 지형 및 피복조건 등의 특성이 유실에 적합한 조건으로 형성되어 왔다. 댐 상류유역에 위치한 고랭지밭 등에서 우기시 다량의 토사가 유입되고 있는 지역으로 강우시 탁도가 급속히 증가하고 호수내 탁도를 급격히 증가시키고 수력발전을 위해 강릉남대천으로 방류되는 물로 인해 하류하천의 수질 악화로 이어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 기후변화에 따른 댐 유역의 유출 및 수질 변화를 예측하기 위하여 IPCC에서 제공하는 A1B 시나리오의 4개의 RCM 기후변수(강우, 최고온도, 최저온도, 습도)를 다중인공신경망(Multisite Artificial Neural Network Downscaling Model) 기법을 통하여 지역별 상세수문시나리오를 생산하였다. SWAT 모형을 이용하여 6년(2002~2004, 2006~2008) 동안의 일변 유출량 및 월별 수질(SS, T-N, T-P) 자료를 이용하여 모형의 보정 및 검증을 실시한 후, 예측된 기상 시나리오에 대해 2100년까지의 미래 수문학적 거동 변화 및 하천수질 변화를 전망하였다. 또한, 토지이용변화에 대한 5가지 시나리오 Partial Change of Forest to Urban(PCFU), Partial Change of Forest to Bare field(PCFB), Partial Change of Forest to Grassland(PCFG), Partial Change of Forest to Upland Crop(PCFUp), and Partial Change of Forest to Agriculture(PCFA)를 산정하여 기후변화와 토지이용변화를 고려한 유출 및 수질변화를 예측하였다.

본 연구에서는 장기간 지표유출량을 산출할 수 있는 SMI 기법(Soil moisture index model)의 적용성이 탐색된다. 장기간의 직접유출량을 산출하는 문제는 강우유출수 관리, 비점오염원 관리, 유역환경관리 등에서 매우 중요한 사안이다. 현재 장기간 강우유출수 모의를 위하여 우리나라에서 가장 널리 이용되는 방법은 유출계수법과 NRCS-CN방법이다. 하지만 유출계수법은 강수의 차단 및 유수의 저류효과를 고려할 수 없을 뿐 아니라 토양특성을 고려될 수 없다는 문제가 있으며 NRCS-CN방법은 선행강수량과 토지이용상태 및 토양특성을 고려될 수 있는 진보된 방법이나 기본적으로 강우사상별로 적용되도록 개발되었기 때문에 유역의 토양의 연속적인 토양함수조건을 고려하지 못하는 문제가 있다. SMI 기법은 이러한 연속적인 토양함수조건을 고려하여 장기간의 연속적인 강우유출량을 모의하기 위하여 개발되었다. 장기간 관측 자료가 있는 우리나라 6개 댐 상류 유역을 대상으로 SMI 기법의 매개변수를 추정할 수 있었으며, NRCS-CN 방법을 이용한 장기간 지표유출량 산정 결과와 비교하였을 때, SMI 기법의 지표유출량이 NRCS-CN 방법보다 현실성 있는 결과로 산출되었으며 강수량에 조금 더 민감함을 확인 할 수 있었다.

도시화가 급속히 진행되고 있는 도시유역의 불투수면적 증가로 인한 물관련 피해를 줄이기 위해 유출량 저감에 관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 도시유역의 강우-유출에 관한 관측 및 예측 연구가 많이 이루어지고 있는 것에 반해 유역 유출량에 가장 큰 영향을 미치는 침투성을 기준으로 분석한 연구는 미흡하다. 본 연구에서는 온천천 유역을 대상으로 SWAT 모형을 시뮬레이션 하여 얻은 수문학적반응단위별로 산정된 CN값으로 침투성 맵을 작성하였고, 작성한 맵을 바탕으로 LID 적정 설치 유역을 선정하여 SWMM 모형을 이용해 온천천 유역 단기 강우사상에 대해 시뮬레이션 하여 유출량의 변동을 확인하였다. 각각의 시나리오는 침투성 맵을 기준으로 선정된 소유역의 토지피복 상태와 LID 설치 유무에 대해 유출량, 침투량, 첨두유량, 유출계수를 분석하였는데, LID 요소기술로는 토지피복에 따라 주택지에 옥상녹화를 설치하였고, 도로에 투수성포장을 설치하였다. 온천천 유역 단기 강우사상으로 시뮬레이션 한 결과, 각각의 소유역에 대한 유출량, 첨두유량, 유출계수는 감소하였고 침투량은 증가하여 LID 요소기술 설치시 물순환에 대한 이점을 확인하였다.

본 연구에서는 함안군 군북면 소포리 일원에 있는 00부대 이전사업지구에 설치된 레인가든의 특성을 실험을 통해 확인하고, 레인가든의 침투 및 유출을 모의할 수 있는 1차원 모형을 제안하였다. 구축된 모형을 이용하여 설치 후 및 과거 10년간의 강우자료를 이용하여 모의 평가를 수행하였다. 아울러 연 최대치 호우사상에 대한 적용 평가를 통해 레인가든이 상쇄시킬 수 있는 불투수면적의 규모를 추정해 보았다. 본 연구의 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 변수위 실험 방법을 적용하여 추정한 레인가든의 투수계수는 0.0188 m/hr인 것으로 나타났다. 결정된 투수계수는 관측된 침투량 및 유출량을 잘 재현하는 것으로 확인되었다. (2) 레인가든의 침투 및 유출을 모의할 수 있는 1차원 모형을 제시하였다. 이 모형을 이용하여 과거 10년의 강우 자료를 이용한 침투모의를 수행하였다. 그 결과 지붕 전체 면적을 사용하는 경우 총 373회의 유출이 발생하는 것으로 확인되었고, 침투량의 비율은 약 90.38%로 나타났다. (3) 지난 10년간의 연최대치 호우사상에 대해 동일한 방법으로 침투모의를 수행하였다. 계산된 침투량과 유출량을 고려하여 CN 값을 역으로 추정한 결과, 총 10개의 연최대 호우사상에 대해 계산한 CN 값의 평균은 약 50 정도로 나타났다. (4) 개발 전 대상 지역의 CN 값이 75정도인 점을 감안하면, 본 연구에서 검토한 레인가든은 그 표면적의 30배 정도에 해당하는 불투수면적을 상쇄할 수 있는 침투성능을 가지고 있는 것으로 나타났다.

유역내 홍수관리를 위한 타당한 설계홍수량의 결정은 기본적이고 중요한 사항이다. 홍수량 산정방법은 크게 계측유역의 홍수량 관측 자료로부터 결정하는 직접적인 방법과 미계측유역에서 수문모형의 이용에 의한 간접적인 방법으로 구분된다. Clark모형은 국내 미계측 유역에서 홍수량 산정 방법에 널리 적용되어 왔다. Clark 모형에서 적용되는 수문모형의 매개변수는 강우-유출 관측 자료에 의하여 보정되어야 하지만 관측자료의 부족으로 말미암아 실무에서는 경험적인 수치를 적용하는 것이 보편화되어 왔다. 유역의 도달시간과 밀접한 관련성이 있는 Clark 모형의 저류상수는 홍수수문곡선의 형상과 첨두유량의 크기에 영향을 미친다. 본 연구에서는 강우-유출 관측 자료를 통하여 저류상수를 결정하는 몇가지 방안을 제시하고 그의 분석 결과를 검토하였다. 강우-유출 사상은 안성천 유역과 임진강 유역에서 국토해양부 한강홍수통제소에서 운영하고 있는 강우 및 유량관측소로부터 수집하였다. 홍수량 산정 수문모형을 활용하여 저류상수의 민감도 분석을 실시하였으며 강우-유출 관측자료를 통하여 저류상수의 결정 방안을 제시하였다. 이에 관한 결과와 Clark 단위도 이론을 근거로 한 순간단위도 및 단위도와의표준제곱근오차의 산정을 통하여 제시된 저류상수 산정 방법의 타당성을 판단코자 하였다.

본 연구에서는 LID(Low Impact Development : 저영향개발) 시설의 우수유출저감 효과를 검증하기위한 모델 선정 및 모델링 기법 정립을 목적으로 XP-Drainage와 XP-SWMM을 적용하여 비교·검토하였다. 최근 도시의 외연적 확산으로 불투수지역이 증가하고 있으며, 중앙집중식 빗물처리시설에 의해 우수가 배제되고 있어 이상기후로 인한 집중호수 발생 시 도시유역에서 우수배제가 원활히 이루어지지 않고 있다. 그로인해 도시홍수, 비점오염원 유입으로 인한 하천 및 지하수 오염, 지하수·하천 건천화 등 다양한 환경문제를 야기하고 있으며, 도시 물순환 체계에 영향을 미치고 있는 실정이다. LID 시설은 기존의 빗물관리방식의 대안으로 도입된 사전 예방적 분산형 빗물관리기법으로 미국의 PGDER(Prince George's County, Maryland Department of Environmental Resources)에서 시작되었다. LID는 기존 우수 유출 관리에 적용되었던 방식이 아닌 녹색 공간 확보, 자연형 공간 조성, 자연상태의 수문순환 기능 유지 등을 활용한 개발 대상지에서의 우수유출 및 비점오염원의 영향을 최소화할 수 있는 기술이다. 현재 환경부는 개발사업에 대해 LID 적용을 의무화하는 방안을 추진 중이며, 이에 따라 LID 시설의 우수유출저감 효과를 사전에 분석하여 우리나라의 실정에 맞는 LID 시설의 도입 및 설치가 필요하다. XP-Drainage 모델은 기존에 개발된 LID 시설이 적용 가능한 모델 중 가장 적용성이 높고 다양한 LID 시설을 구축 및 유출·수질모의가 가능한 것으로 알려져 있어 우리나라의 특수한 여건을 반영한 LID 시설 유출해석 위한 기본모형으로 도입 시 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 이상기후로 인해 급격하게 도시홍수피해가 빈번하게 발생하고 있고, 그로 인해 인명 및 재산피해가 급증하고 있다. 본 연구는 RCP 기후변화 시나리오에 따른 강우량을 가산1 빗물펌프장 유역에 적용하여 강우-유출 해석을 하였다. RCP 기후변화 시나리오 2.6, 4.5, 6.0, 8.5에 따라 2100년까지 예측된 강우량 자료의 일단위에서 시간단위로의 시간 상세화기법(Downscaling) 중 하나인 인공신경망이론을 적용하여 시간 단위 자료로 변환하였다. 이후에 매개변수 최적화된 SWMM을 사용하여 가산1 빗물펌프장 유역의 우수관망을 통해 강우-유출모의를 하고, 이에 대해 기후변화가 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후에 정부나 지자체에서 향후 정책을 결정하는데 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 강우레이더강우자료의 수문학적 적용성을 평가하기 위하여 지상강우자료와 강우레이더자료를 준분포형 수문모형인 SWAT모형에 강우입력자료로 이용하여 낙동강 감천 유역에 대한 일유출모의를 수행하였다. 강우레이더자료는 단일편파레이더변수(Z)를 이용한 강우자료(RZ)와 이중편파레이더변수(Z,ZDR,KDP)를 이용한 강우자료(RKDP)두 가지 형태로 생성하였다. 분석기간은 2010년부터 2013년 7월까지로 각각 보정기간(2010년), 검증기간(2011년), 모의기간(2012년~2013년 7월)으로 구분하여 모의를 수행하였다. 10분단위의 지상강우자료와 2.5분 단위의 강우레이더자료를 SWAT모형에 입력자료로 활용하기 위하여 일강우자료로 변환하여 강우량을 비교한 결과 6월~9월(집중호우 및 태풍이 발생하는 우기)에는 강우발생특성을 잘 반영하고 있으나, 10월~5월(겨울 및 건기)에는 레이더관측강우가 과대추정하는 경향를 보여주었다. 그리고 지상강우자료와 강우레이더자료가 SWAT 모형의 일유출량에 미치는 영향에 대해 분석결과 지상강우자료가 강우레이더자료보다 유출특성을 더 잘 반영하였고, 레이더강우자료에서는 RKDP가 RZ보다 더 나은 결과를 나타냈다. 그러나 강우레이더강우자료의 활용에 앞서 보정과 실시간 알고리즘 적용 등 정확도 확보가 우선되어야 할 것으로 판단된다.

최근 국내에는 불규칙한 강우로 인해 수자원관리가 어려워 집중호우와 돌발홍수로 인한 피해가 급증하고 있는 상황이다. 이러한 피해를 최소화하기 위해 홍수 예경보 시스템구축을 위한 실시간 모니터링이나 강우-유출 모의 실험장치를 이용하여 모의 강우 적용 시 발생하는 유출량을 분석하여 그 대안을 찾고자 한다. 기존의 강우-유출 모의실험장치는 규모와 유지관리비용 측면에서 부담이 되는 실정이라 본 연구에서는 강우-유출 모의실험장치의 장단점을 보완한 소형강우모의장치의 설계와 개발 및 활용을 통해 인공강우 분사에 의한 시료의 포화와 지표 및 지하수 유출을 관측하였으며, TDR-300로 측정된 시료의 함수비는 강우강도를 112mm/hr로 설정하여 측정했고 실험 전, 후 차이를 비교 했을 때 모래의 경우 20.87% 증가하였고, 흙은 2.32% 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 물수지방정식으로 분석한 결과 총 유입량이 28891.5 cm3였고 모래의 경우 지표유출량이 발생하지 않았으며 침투량은 26941.5 cm3, 함수량은 1950 cm3 로 산정되었고 흙의 경우 지표유출량이 22080 cm3였고, 침투량과 함수량은 각각 3480 cm3, 3331.5 cm3 였다. 이를 통해 소형강우모의장치의 효용성을 평가하였다.