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.

본 연구에서는 독립 호우사상을 이용하여 이변량 빈도해석 및 유출해석을 수행하고, 이를 기존 단변량 빈도해석 결과와 비교·평가하였다. 본 연구는 규모가 다른 중랑천, 청계천, 우이천 유역 등 세 유역에 대해 수행되었다. 유출모형으로 Clark 모형을 이용하였고, 유효우량은 SCS 방법을 적용하여 계산하였다. 강우의 시간분포 모형으로 교호블록 방법 및 Huff 방법을 적용하여 그 결과가 비교될 수 있도록 하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 연최대치 독립 호우사상계열의 이변량 빈도해석 결과, 지속기간이 짧은 경우에는 단변량 빈도해석 결과와의 차이가 매우 크나 지속기간이 길어짊에 따라서 그 차이가 현저히 줄어드는 것으로 나타났다. 아울러 지속기간이 짧은 경우, 단변량 빈도해석 결과가 이변량 빈도해석 결과보다 더욱 크게 나타났으나 특정 지속기간 이상부터 그 결과가 역전되는 것으로 나타났다. (2) 교호블록 시간분포 방법을 적용하는 경우가 Huff 방법을 적용한 경우보다 더욱 큰 첨두유출량을 발생시키는 것으로 나타났다. 아울러 교호블록 방법을 적용하는 경우에는 강우 지속기간의 증가에 따라서 첨두유출량이 점차 증가하는 것으로 나타났으나, 강우 지속기간이 대략 24시간 정도 되었을 때 그 값이 거의 수렴하는 것으로 나타났다. (3) 중랑천 유역에 대해 Huff 방법을 적용하여 유출해석을 수행한 결과에서는 이변량 설계강우를 적용한 경우가 단변량 설계강우를 적용한 경우보다 더욱 큰 홍수량을 발생시키는 것으로 나타났다. 반면에 청계천 및 우이천 유역의 경우에는 이변량 설계강우를 적용한 경우보다 단변량 설계강우를 적용한 경우의 홍수량이 다소 큰 것으로 나타났다. 그러나 교호블록 방법을 적용한 경우에서는 모든 유역에 대해 이변량 설계강우를 적용한 경우가 단변량 설계강우를 적용한 경우보다 큰 홍수량을 발생시키는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 용담댐 상류, 천천 시험유역을 대상으로 분포형 수문모형을 이용하여 강우의 공간분포 특성에 의한 유역에서의 침식 및 퇴적양상을 분석하고, 유출 및 유사량 모의결과에 미치는 영향을 분석하였다. 일반적으로 강우의 공간적 분포를 묘사하기 위해 사용되는 지점 강우 내삽기법(Thiessen Polygon: TP, Inverse Distance Weighting: IDW, Kriging) 및 레이더 강우 합성기법(Gauge-Radar ratio: GR, Conditional Merging: CM)을 이용하여 태풍으로 인한 3개의 집중호우 사상기간동안의 강우장을 생성한 후 각 기법들에 의해 생성된 강우장의 양적, 공간적 특성을 평가하였다. 또한, 각 기법별로 생성된 공간분포형 강우를 분포형 수문모형에 적용하여 강우의 공간분포에 따른 유역에서의 강우-유사-유출 분석 및 유역에서의 침식 및 퇴적양상을 비교·분석하였다. 그 결과, 지상 우량계를 이용한 내삽기법의 경우 유사한 우량주상도 및 수문응답을 나타내었으며, 원시 레이더 자료 및 GR기법에 의한 결과는 각각 과소, 과대산정된 반면 CM기법은 레이더 강우의 공간적 특성을 유지하면서 양적으로도 개선된 결과를 보여주었다. 또한 양적으로 유사한 강우장임에도 불구하고, 각 기법에 의한 강우장의 공간적 특성으로 인하여 대상유역내 침식 및 퇴적양상은 매우 상이하게 나타났다.

본 연구는 AWS 관측강우정보를 이용하여 실시간 유량예측을 수행할 경우 적용가능한 예측선행시간 및 정확도를 평가하고자 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 남한강 상류유역을 대상유역으로 선정하였으며 2006∼2009 홍수기간에 대해 SURF 모형을 구축하였다. 관측유량 자료동화 수행 유무에 따른 모의유량은 관측유량을 잘 모의하며 유효성지수를 이용하여 자료동화 효과를 분석한 결과에서 충주댐 32.08%, 달천 51.53%, 횡성 39.70%, 여주 18.23%가 개선된 것으로 나타났다. 첨두유량 발생시간 이전 가상의 현재시점까지의 AWS 관측강우정보를 이용하여 유량예측 적용성을 평가한 결과 허용오차 20% 범위 내에서 첨두유량은 충주 11시간, 달천 2시간, 횡성 3시간, 여주 5시간, 유출용적은 충주 13시간, 달천 2시간, 횡성 4시간, 여주 9시간 이내에서 예측이 가능한 것으로 나타났다. 따라서 유역의 지체효과로 인해 관측강우만을 이용하여 적정 예측시간에 대해서 실시간 첨두유량 예측이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 국내외에서 범용되고 있는 단일강우사상 모형인 미육군공병단의 HEC-1 모형을 이용하여 대청댐 유역의 실측 강우-유출 사상을 중심으로 강우-유출 모의를 수행하였으며, 매개변수 검정에는 실제 대청댐의 시간당 유입량을 기준으로 검정을 실시하였다. HEC-1 모형에는 매개변수를 자동으로 최적화시키는 프로그램이 내장되어 있으나 본 연구의 대상유역과 같이 다수의 소유역이 있는 경우, 매개변수 추정시 매개변수 중 일부는 수렴되지 못하고 발산하는 문제가 있었으며, 첨두유량의 추정능력 역시 저하되는 문제를 보였다. 따라서 이러한 HEC-1 모형의 매개변수의 불확실성을 고려하기 위한 방안으로 Bayesian 모형을 HEC-1모형에 연동시켜 활용하였으며, 기존 HEC-1 강우-유출 모형에 적용할 수 있는 매개변수 최적화 및 불확실성 정량화를 위해 HEC-1 강우-유출 모형 매개변수는 SCS 1개, Clark 단위도 2개를 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수간 조건부확률로 모의발생을 한 후, Bayesian 모형으로부터 각 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 추정하여 사후분포의 추정이 매개변수의 불확실성 정량화를 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출 사상에 대해서 모형의 적합성을 평가한 결과, 7개 유역의 21개의 매개변수가 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 한편, Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 향후 홍수빈도곡선 유도, 댐 위험도분석과 기후변화 문제와 같은 다양한 수문학적 문제의 연구에 적용 가능할 것으로 전망된다.

본 연구에서는 가뭄의 심도에 직접적으로 영향을 주는 무강수일수를 고려하고, 강수에서 기인하는 지표면유출 효과를 반영한 가뭄해갈에 유효한 강수를 산정하여 기존의 SPI3을 개선한 Modified SPI를 제시하였다. 1973년부터 2009년까지 각종 보고서 및 문헌자료를 통해 실제 발생한 가뭄사례를 수집하여 행정구역별 가뭄공간정보를 생산하고, 동일기간 전국 69개 지점에서 산정된 가뭄지수를 우리나라 전체 공간으로 표현하여 각종 지수의 적합성을 평가하기 위하여 ROC 분석을 수행하였다. 개선된 가뭄지수 제시를 위하여 총강우량 중 단기적인 유출에 기여할 것으로 판단되는 부분을 절삭하여 유효강우를 산정하였으며, 월단위의 무강수일수를 십분위, 누적분포함수로 변형하여 기존의 지수에 가중치를 부여하였다. 분석결과 유출량을 고려한 강우의 절삭은 기존의 SPI3에 비하여 상대적으로 높은 가뭄감지능력을 보여주었으며, 무강수일수를 고려한 가뭄지수의 개선은 누적분포함수의 수치를 고려함으로서 상당히 개선된 가뭄감지 능력을 보여주었다.

The purpose of this study was to identify the irrigation intervals and the amount of suitable growing substrate needed to achieve the desired shallow-extensive green roof system during a dry summer in Korea. In terms of treatment, three types (SL, P6P2L2, P4P4L2) with varying soil mixture ratios and two types (15 cm, 25 cm) with varying soil depths were created. The results have been analyzed after measuring growth and soil water contents. The difference of growth by treatment was significant in terms of green coverage, height, leaf width and photosynthesis. In measurement of chlorophyll content, no difference was detected when measured against soil depth. According to the growth measurement of Zoysia japonica with respect to differing soil mixture ratios in the 15 cm-deep treatment, a statistical difference was detected at the 0.05 significance level in photosynthesis. In case of green coverage, height, chlorophyll content and leaf width, no statistical significance was observed. In case of the 25 cm-deep treatment, a statistical significance was observed in height and photosynthesis. In terms of green coverage, chlorophyll content and leaf width, no statistical significance was detected. In comparisons of soil moisture tension and soil water contents, the irrigation interval and amount were 8 days and 14.9 L in the SL (15 cm) treatment, respectively. The irrigation interval showed for 10 days a 1.3-fold increase, and the irrigation amount was 27.4 L 1.8-fold more than SL (25 cm), respectively. For P6P2L2 (15 cm) treatment, the irrigation interval and amount were 12 days and 20.7 L, respectively. However, an irrigation interval under P6P2L2 (25 cm) was for 15 days 1.3 times longer than P6P2L2 (15 cm), and an irrigation amount of 40 L was 1.9 times more than that under P6P2L2 (15 cm). In P4P4L2 (15 cm) treatment, it was indicated that the irrigation interval was 15 days, and the irrigation amount was 19.2 L. It was not needed to irrigate for 16 days under P4P4L2 (25 cm) treatment during the dry summer and the longest no-rain periods. The irrigation interval and amount under P4P4L2 were 1.8-fold and 1.3-fold, respectively, more than SL treatment as affected by soil mixture ratio. Comparatively P4P4L2 had more 1.3-fold and 0.9-fold in irrigation interval and amount more than P6P2L2. Therefore, it can be noted that different soil depth and soil mixture ratios had a significant effect on the irrigation interval and amount.

본 연구에서는 극치강우의 시간분포 연구를 위하여 서울지점 우량관측소의 자기기록지를 1분단위로 독취한 MMR (minutely data using the magnetic recording)자료와 최근 들어 관측을 시작한 AWS (automatic weather system) 분단위 기상관측 자료를 이용하여 연최대치 계열의 중앙값을 기준으로 한 POT(peaks over threshold) 계열 추출을 통하여 강우의 최적 시간분포 모형을 개발하였다. 기존 Huff 방법에서의 최대 단점인 지속기간별 시간분포 변화 특성을 고려하지 못하는 점과 강우사상별 강우총량에 대한 기준강우량의 일괄적용 등의 문제를 개선하였으며, 분단위 관측자료의 가중치 적용을 통한 순위결정으로 최빈분위를 선택하고 IQR (interquartile range) matrix의 적용을 통한 Quartile별 호우사상을 추출하는 방법을 제안하였다. 마지막으로 추출된 분단위 무차원 단위우량주상도에 핵밀도함수를 적용하여 자료의 크기와 분포 특성을 고려한 지속기간별 최적 시간분포형을 유도하였다.

최근 다양한 기후변동성으로 인해 전세계적으로 극한호우사상이 동시다발적으로 일어나고 있다. 우리나라의 극한호우사상은 주로 여름철 태풍으로 인한 호우와 국지성 집중호우에 의해서 발생한다. 극한호우사상에 대한 적절한 확률강우량을 추정하기 위해서, 본 연구에서는 연최대치일강우를 태풍으로 인한 강우와 집중호우로 인한 강우로 구분하여 확률적 거동을 고려하였다. 일반적인 강우빈도해석법은 연최대치강우가 단일 모집단을 이룬다고 가정하여 단일 분포함수를 적용하여 확률강우량을 추정하는 반면, 본 연구에서는 연최대치강우를 구성하는 두 가지 호우의 통계적 특성을 수문빈도해석에서 고려하기 위해, 혼합 분포함수를 적용하였다. 비교적 긴 관측강우자료를 보유한 15개 지점을 선정하여, 일강우량에 대한 확률강우량을 산정하고 비교분석을 실시하였다. 혼합 검벨분포모형에 의한 확률강우량은 단일 검벨분포함수를 적용한 확률강우량과 비교하여 지역에 따라 증감이 나타났으며, 이러한 결과는 홍수방어시스템의 계획 및 설계에서 유용한 정보를 제공할 것이다.

본 연구에서는 스케일 특성을 이용하여 기후변화에 따른 일단위 이하의 극한강우를 평가할 수 있는 방법을 제안하였으며, 서울을 비롯한 6개 주요 기상관측소 지점을 대상으로 적용성을 평가하였다. 우선, 과거 관측자료를 이용하여 스케일 특성을 이용한 확률강우량 산정기법의 적용성을 평가하였으며, 평가 결과 빈도분석과 스케일 특성으로 산정된 확률강우량의 절대상대오차가 10% 내외의 범위를 보였다. 또한 기준기간의 기후시나리오를 이용하여 적용성 평가를 수행한 결과 100년 빈도이내에서 20% 내의 절대상대오차를 보였다. 평가 결과를 통해 본 연구에서 적용한 스케일 특성 기법은 미래 확률강우량 산정 시 신뢰성 있는 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

수질오염원에 속하는 비점오염원은 불특정한 장소에서 불특정하게 수질오염물질을 배출하는 배출원으로서 지점이 불명확하여 관리가 어렵다. 또한, 비점오염물질은 대부분 강우 유출수와 함께 수계로 유입되는데, 이 중 검출되는 TN과 TP는 영양염류로써 수계에 악영향을 초래한다. 이에 대한 대책으로 비점오염저감시설들이 설치되어 모니터링 및 유지관리 되고 있다. 본 연구에서는 비점오염저감시설 중 자연형에 속하는 식생수로에서 2년에 걸쳐 모니터링하고, TN, TP에 대한 저감효율을 산정하여 결과에 나타내었다. EMC를 산정하고, ER의 방법으로 저감효율을 계산한 결과, TN은 85.2%, TP는 77.9%로 나타났다.

수문시스템은 강우를 입력자료로 이용하여 홍수량을 산정하는 일련의 과정을 의미하며 강우량은 최초의 입력자료로서 그 영향이 홍수량의 규모에 직접적으로 영향을 미치게 된다. 또한 강우발생시 바람이 동시에 발생하기 때문에 풍속의 영향을 받는다. 그러나 현재 국내에서 사용되는 강우량 측정은 대부분 자기우량계를 이용하고 있으나 강우관측소에서 제공 되어지는 강우자료는 풍속의 영향을 고려하지 않은 강우 관측자료를 제공하고 있다. 이러한 풍속의 영향을 고려하지 않은 강우 관측자료를 사용하여 모형을 통한 홍수량을 산정시 실제 발생되는 유출율과 맞는 않는 경우가 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 강우발생시 풍속의 영향을 고려하였을 경우 강우특성 분석을 통하여 수리설계시 실무에 많은 도움을 주고자 한다. 본 연구에서는 강우자료 및 풍속자료는 대상유역인 서울시 금천구지역의 2007년부터 2011년까지의 기상청에서 제공하는 10분단위 AWS 자료를 이용하였다. 또한 강우자료의 경우 불규칙한 분포로 이루어져 있기 때문에 이를 IETD(Interevent Time Definition)를 이용하여 단일강우사상으로 분리하였으며 이 때 발생되는 강우사상의 횟수 및 특징을 확인하였다. 10분 단위 강우자료를 이용하여 단일강우사상으로 구분하였을 경우 IETD 분석방법으로 구분이 어렵기 때문에 기존의 참고문헌인 권재호(2003)논문을 인용하여 IETD를 채택 후 호우사상을 구분하였다. 또한 6, 7, 8, 9월의 경우 게릴라성 집중호우 및 태풍등과 같은 특이 호우가 많이 발생하며 이러한 특이 호우 발생시 강한 풍속을 동반하기 때문에 본 연구에서는 우기시, 건기시, 전기간으로 구분하여 강우의 특성을 분석하였다. 풍속의 영향에 따른 강우특성과 강우와 풍속간의 관계를 분석한 결과 우기시 및 건기시, 전기간에서 모두 풍속의 크기가 커질수록 풍속의 영향에 따른 증가율이 선형적으로 증가하였으며 상관성 모두 비슷한 결과를 보였다. 또한 우기 및 건기에서 비슷한 강우발생 횟수를 보였지만 우기시가 건기시보다 풍속의 영향을 고려했을 경우 증가율이 크게 나타났다. 풍속 구간별로 구분하여 분석한 결과에서는 풍속이 크기가 가장 큰 구간에서 증가율 또한 가장 큰 것으로 나타났다. 따라서 우기시 강한 바람을 동반한 강우가 많이 발생되며 이에 따른 강우특성을 분석하여 홍수량 산정시 실제 사상에 가까운 홍수량을 산정 할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 도시개발에 따른 인구증가와 기후변화의 영향으로 강우의 경년변화 등과 같이 수문기상학적 변동성 등으로 우리나라의 수자원 부족문제가 대두되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 강우모의기법과 강우-유출 관계의 불확실성을 동시에 고려할 수 있는 통합 저수지 유량 산정 모형을 개발하였다. 본 연구의 목적은 제시된 방법론을 저수지 둑높임 사업에 적용하여 저수지 유입량을 산정하고 최종적으로 저수지 하류에 위치한 하류하천의 하천유지유량 산정 방안에 대한 편의성을 제공하고자 하였다. 대상유역은 한강권역 추평저수지, 금강권역 한계저수지, 영산강권역 광주호로 3곳을 선정하였으나 일반적으로 농촌용수개발에 따른 저수지는 유역면적이 협소한 미계측 유역으로 주변에 인접한 계측유역의 충분한 관측기간 동안 양질의 자료를 보유한 관측소의 수문자료를 이용하였다. 강우 모의기법으로 불연속 Kernel-Pareto 분포형 기반 Markov Chain 모형에 적용하여 기존 Markov Chain 모형의 문제점인 극치강수량을 효과적으로 재현하였으며 동시에 국내외에서 주로 이용되고 있는 NWS-PC 강우-유출 모형을 대상으로 보다 진보된 매개변수 추정 및 검정과정을 통하여 불확실성 분석이 가능한 Bayesian Markov Chain Monte Carlo 기법을 적용하였다. 이를 통해서 총 13개 강우-유출모형 매개변수에 대한 사후분포를 추정하고 유출수문곡선의 불확실성 구간을 추정하였으며 물수지 분석을 병행하여 매개변수와 강우모의에 대한 불확실성을 포함한 각 저수지의 시기별 가능공급량을 산정하였다.

강우관측소로부터 수집된 강우량 자료는 강우-유출 해석모형, 다양한 재해 예경보 시스템(disaster forecasting and warning system)등의 입력자료로 이용된다. 현재 여러 관할기관(the competent authorities?)에서는 악기상의 감시(Monitoring of severe weather), 홍수 예경보(flood forecasting and warning system), 다목적댐(multipurpose dam)의 관리 및 운영을 목적으로 강우관측소를 설치 운영중에 있다. 강우관측망을 평가하는 기법들로는 엔트로피 이론, 주성분회귀분석(principle component regression anlysis), 상관성 분석(correlation analysis), 평균제곱근오차 분석(RMSE analysis) 등이 있으며, 주로 엔트로피 이론에 의해 평가되고 있다. 그러나 엔트로피 이론을 통한 강우관측망 평가는 정보전달량(total information)의 크기만을 이용하여 강우관측망을 평가하는 방법으로, 단순히 관측자료의 특성만이 고려되는 한계가 있다. 그러나 경우에 따라 중요한 관측소가 단지 정보전달량이 작다는 이유로 최적 관측망에서 배제(exclusion) 될 가능성이 있다. 관측소 설치의 다양한 목적 중 면적평균강우량(area average rainfall)의 정도 있는 추정을 고려하면 강우관측소는 공간적으로 균등(uniform)하게 설치된 경우가 가장 이상적이다. 따라서 관측자료의 특성과 면적평균강우량을 산정을 위한 공간적 특성이 동시에 반영된 경우가 최적의 관측망이라 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 낙동강 임하댐 유역을 대상으로 엔트로피 이론(혼합분포 적용, mixed distribution)과 관측소의 공간적 분포를 동시에 고려하여 강우관측망을 평가하였다. 혼합분포를 이용하는 강우관측망 평가는 연속분포(continuous distribution)를 이용하는 경우 비해 강우의 시공간적 간헐성(rainfall intermittency in time and space)을 고려할 수 있다는 장점이 있다. 아울러 강우관측소(raingauge station)의 공간적 분포 특성(spatial distribution characteristics)은 최근린 지수(nearest neighbor index)를 이용하여 정량화(quantification)할 수 있으며, 최근린 지수는 임의의 점에 가장 가까운 인접 점들 간의 거리 특성을 이용하는 방법으로 점의 분포를 보다 지리적(geographically)으로 파악할 수 있다. 최근린 지수를 이용하여 강우관측소의 공간적 특성을 파악한 후, 이를 바탕으로 강우관측소의 등급을 결정하였다. 엔트로피의 최대 정보전달량(maximum amount of total information of entropy) 및 강우관측소의 공간적 특성(spatial characteristics)을 동시에 고려하기 위해 유클리디언 거리(euclidean distance)를 이용하여 2개의 목적함수(objective functions)를 통합하였으며, 이를 MOGA(Multi Objective Genetic Algorithm)를 이용하여 최적관측망(optimal raingauge network)을 선정하였다. 그 결과 MOGA를 이용하여 관측망을 평가한 경우, 엔트로피 이론만을 적용했을 때보다 선정된 최적관측소가 보다 공간적으로 분산됨을(dispersed) 확인하였다. 이는 강우관측소의 공간적 분포와 자료의 특성이 동시에 반영된 결과이다.

최근에 기후변화와 기상이변으로 인하여 산지 돌발홍수 및 국지성 집중호우가 빈번하게 발생하고 있다. 돌발홍수는 국내·외에서 많은 재산·인적 피해를 발생시키며, 이에 따라 방재 기술이 국가적 사안으로 부각되고 있다. 돌발홍수를 야기시키는 국지성 집중호우를 예방하기 위해서는 신속하고 정량적인 강우예측의 필요성이 대두됨에 따라 시간적·공간적 특성과 강우의 거동을 파악할 수 있는 강우레이더의 활용성에 대한 관심이 주목되고 있다. 1980년대부터 기상청에서 레이더의 반사개념을 이용한 강우량 측정에 관심이 집중되었으며 현재에 들어 한국의 전 영역을 관찰할 수 있는 레이더 관측망(12개의 기상레이더)을 구축하였다. 기상청의 레이더 관측망은 단일편파 레이더로 구성되어 있기 때문에 폭우, 외부요인으로 인한 강우강도의 변질 및 강우유형 정보제고에 어려움이 있는 등 여러 문제점을 발생 시켰다. 그리하여 이러한 문제점을 해결하기 위해서 한강홍수통제소에서는 우리나라 최초로 대구 비슬산에 이중편파 강우레이더를 설치하여 현재 운영 중에 있다. 본 연구에서는 GIS(Geographic Information System)을 활용하여 위천 유역을 대상으로 돌발홍수와 홍수 예·경보의 직접적인 영향을 미치는 강우-유출에 대해서 수문모형인 HEC-HMS와 Vflo™을 이용하여 강우-유출을 모의하고자 단일편파 강우레이더 자료와 이중편파 강우레이더 자료를 입력 자료로 사용할 것이다. 이는 향후 돌발홍수에 대응한 실시간 홍수예측경보시스템을 구축하기 위한 기반이 될 것으로 판단된다.

국내에서 1999년부터 2011년까지 발생한 우기(6월~9월) 및 건기(10월~5월) 시 발생한 사면파괴 이력을 살펴보면 대부분의 사면파괴는 6~9월인 우기 시 태풍 및 집중호우로 인해 집중적으로 발생한다. 이러한 사면파괴로 발생하는 도로 유실 및 가옥 매몰 등은 심각한 경제적인 손실뿐만 아니라 인명피해를 유발하고 있으며, 이에 대한 대책이 필요한 실정이다. 특히 전 국토면적의 70% 이상이 산지로 구성되어 있기 때문에 국지성 집중호우에 의한 사면파괴로 인명피해가 발생할 가능성이 높다. 또한 실제 사면 안정성을 평가하기 위해서는 불포화 지반정수를 반영함과 동시에 사면안정성에 큰 영향을 미치는 강우특성을 고려해야 한다. 그러나 대부분 기존의 연구에서는 사면의 침투 및 안정해석 시 지속강우를 적용하여 강우강도의 변화만을 이용해 해석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 강우가 사면의 안정성에 미치는 영향을 고려하기 위해 국내의 강우패턴을 반영하여 불포화 사면의 안정해석을 수행하였다. 쌍봉형(Bimodal rainfall pattern), 단봉형(Unimodal rainfall pattern)의 강우를 적용하고 투수계수가 높은 지반과 낮은 지반에 대해 사면의 침투 및 안정해석을 수행하였다. 이를 통해 지반조건에 따라 강우패턴을 적용하였을 때, 사면의 안전율 변화 및 침투특성을 분석하였다.

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.

강원도 지역은 태백산맥이 위치하여 지형적으로 복잡한 산악지형을 갖고 있으며, 또한 동쪽으로 는 동해가 위치하여 동해의 영향을 직·간접적으로 받는 지역적인 특성을 지녔다. 이에 따라 기상과 관련 하여 발생된 강원도 지역의 재해 피해는 우리나라 전체 피해액의 1/3정도를 차지하고 있다. 특히, 강원도 지방은 2002년 태풍 루사가 영동지방을 강타했을 때 영동지방의 대표도시인 강릉에서는 기록적인 폭우(일 최대강수량 870.5mm)가 내렸으며, 2003년 태풍 매미 뿐 아니라 최근 발생하고 있는 국지적인 호우로 인한 영서, 영동지방의 피해가 지속적으로 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 강원지방의 장기간의 자료를 보유하고 있는 속초, 대관령, 춘천, 강릉, 원주, 인제, 홍천 관측소의 연 최대치 강우자료를 대상으로 시 강우 및 일 강우의 특성을 분석하고 빈도해석(frequency analysis)을 실시함으로써 설계강우량을 산정하였다. 또한, 지속시간에 따른 경향성 분석을 하였으며 1990년 전후의 강우 및 온도자료를 나누어 극한지수를 산정함으로서 최근 발생하고 있는 강우의 패턴 변화를 분석 하였다.

현재 수공구조물의 설계 및 하천기본계획 수립에서는 해당 구조물의 설계 및 하천개수 계획의 빈도와 지속시간에 해당하는 확률강우량을 이용하고 있고, 이러한 확률강우량은 강우유출 뿐만 아니라 토양침식, 토사유출 등 강우에 의해 발생할 수 있는 여러 현상들에 대한 연구에도 활용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 확률강우량에 대한 토양침식량 추정 시 필요한 빈도별 지속시간별 강우침식능 인자 산정을 위하여, 「확률강우량도 개선 및 보완 연구(2011, 국토해양부)」에서 제시한 전국 71개 주요지점의 빈도별(20년, 30년, 100년) 지속시간별(60분, 120분, 180분) 확률강우량을 Huff 3분위 강우 시간분포에 적용하였다. 강우침식능 인자 산정 시 필요한 강우에너지식은 노재경(1984)이 제시한 식을 이용하였다. 빈도별 지속시간별 지점평균 확률강우량과 강우침식능을 비교한 결과, 지속시간이 강우침식능에 미치는 영향이 매우 미소한 것으로 나타났고, 반면 재현기간이 증가함에 따라 강우침식능이 강우량에 비해 큰 폭으로 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같이 강우량과 강우침식능은 정확히 비례하지 않고, 이는 강우침식능 산정 시 이용된 각 지점의 Huff 시간분포 형태 및 강우량 크기가 서로 상이하기 때문인 것으로 판단된다. 산정된 각 지점별 강우침식능을 IDW 기법으로 공간보간하여 등강우침식능도를 작성한 결과, 지속시간이 1시간일 경우 강우침식능은 지역별로 큰 차이를 보이지 않으나, 지속시간이 2시간, 3시간일 경우 확률강우량도와 유사하게 강화 인근의 서해안과 남해안 지역의 강우침식능이 크고, 경북 내륙지방이 가장 작게 산정되었다. 본 연구를 통해 작성된 전국 강우침식능 인자는 빈도별 지속시간별 토양침식량 산정 시 이용될 수 있을 것이라 판단되고, 나아가서는 토양보존 계획 수립 및 토사재해 위험지역 파악에 활용할 수 있을 것이라 사료된다.

우리나라의 중소하천의 홍수 예·경보의 경우 저수지의 저류효과를 고려하지 않은 홍수 예·경보의 경우가 대부분이다. 이러한 이유는 농업용 저수지가 실질적으로 방치되는 경우가 대부분이여서 홍수추적에 필요한 자료 확보에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 경상남도에 위치한 남강유역을 대상으로 저수지의 저류효과를 고려한 한계유출량에 따른 한계강우량을 산정하였다. 소유역 구분은 ArcGIS의 Hec-GeoHMS를 이용하여 자료를 구축하였으며 구축된 매개변수를 Hec-HMS에 적용하여 홍수유량을 산정하였다. 또한 산정된 홍수유량을 이용하여 한계유출량을 산정 후 지속시간 20분에 따른 한계강우량을 산정하였다.