본 연구에서는 한강수계 팔당댐 상류의 자연유출량에 대해 기존의 연구 결과를 바탕으로 TANK 모형 결과와 SWAT 모형 결과를 비교함으로써, 기존 TANK 모형이 가지고 있는 한계 및 문제점을 현실적으로 제시하고, 향후 SWAT 모형의 적용성 및 활용에 대해 검토하였다. TANK 모형의 매개변수 최적화가 이루어진 보정유역들(충주댐 및 소양강댐)의 모의결과를 볼 때 두 모형 모두 모형효율 0.8 이상의 높은 정도의 모의가 가능한 것으로 나타났으며, 첨두유량이 발생하는 홍수기에는 TANK의 결과가 SWAT보다 관측치에 근접하는 것으로 나타났다. 그러나 TANK 모형의 경우 주로 평수기 이상의 유량을 대상으로 보정을 수행하여 갈수기에 관측유량과 많은 차이를 보였으며, 특히 일정 유량 이하로 모의되지 않는 한계를 나타내었다. 반면, SWAT 모형은 일부 홍수사상을 제외하고 대체로 관측치의 경향을 잘 따르고 있으며, 유역 최종 출구인 팔당댐(한강F)에서의 상류댐 방류량을 고려한 모의유입량이 실제 관측유입량과 잘 일치하는 것으로 나타나(모형효율 0.9 수준), 댐 방류량과 인위적인 용수 수요가 없는 상태의 자연유출량의 추정이나 댐개발 전후에 따른 유량 변동 평가 등에 있어 매우 높은 신뢰성을 보장하는 것으로 판단되었다. 아울러, TANK 모형의 최적화된 매개변수를 전이시켜 이용하는 대상유역들(평창A, 달천B, 섬강B, 인북A, 한강D, 홍천A)에 대한 결과를 SWAT 모형 결과와 비교할 때, 일부 홍수기를 제외하고는 평수기 이하에서 매우 불안정한 모의 결과를 나타내었으며, 보정유역들에 대한 결과와 마찬가지로 갈수기에 일정 유량 이하로 모의되지 않는 문제가 나타났다. 이는 수자원 계획 및 관리의 중요한 지표인 갈수량의 산정에 있어 TANK 모형의 적용에 많은 불확실성이 있음을 보여준다. 따라서 복잡 다양한 국내 유역의 특성을 보다 현실적으로 반영하고, 향후 유역내 도시화 등에 따른 토지이용 및 용수이용의 변화, 기후변화 등에 따른 수자원 계획 및 관리에 효율적으로 대처하기 위해서는 TANK와 같은 기존의 개념적 집중형 모형보다는 SWAT과 같은 물리적 기반의 유역모형 적용이 필요할 것으로 판단된다.

최근 기상 이변으로 인한 극한 홍수와 가뭄이 빈번하게 발생하고 있으며 사회경제 발전에 따라 하천 및 환경용수 등의 증가로 수자원 이용환경이 더욱 악화되어가고 있다. 이에 한국수자원공사에서는 이수관리를 목적으로 SSARR 모형을 사용하여 한강, 낙동강, 금강 및 섬진강수계의 물관리를 실시하고 있다. 본 연구에서는 섬진강댐 유역의 일별 유출량을 산정하고 장기유출 특성을 분석하기 위해 장기유출 모형인 SSARR 모형을 이용하였다. 본 연구에서는 유역특성 분석, 소유역분할, 분석대상 연도별 강우관측소 선정, 소유역별 일단위 평균강우량 산정, 유출모형의 민감도 분석, 매개변수의 보정과 검증을 실시하였다. SSARR 모형의 입력 자료는 물리적 입력변수, 수문기상 입력변수 및 내부처리 매개변수로 구분하여 구축하였다. 본 연구에서는 매개변수 보정을 2007년 10월부터 2008년 6월까지의 관측 자료를 대상으로 하였다. 검증을 위해 2008년 10월부터 2009년 6월까지의 관측 유출량과 모의 유출량을 비교 분석함으로서 섬진강댐 유역의 장기유출 특성을 분석하였다.

최근 기후변화에 의한 기상현상은 국지성 집중호우, 돌발홍수 등을 발생시켜 많은 인명과 재산의 피해를 가져오고 있다. 이로 인해 기록적인 폭우의 발생이 증가되고 있으며, 도시지역은 도시개발로 인해 자연공간이 감소하여 개발 전 지표면이 가지고 있던 유역 내 저류 및 지연효과가 현저하게 감소하고 시가지의 확대와 도로포장 등 유역 내 불투수층의 증가로 인하여 홍수유출량과 첨두유출량이 점차 증가되고 있고 유출 출구점까지의 도달시간은 자연유역에 비해 현격하게 짧아져 자연하천 유역과는 다른 수문학적 특성을 가진다. LID 기법은 ‘저영향개발’로 알려져 있으며 크게 세 가지로 분류 할 수 있다. 첫째는 유역의 지형 및 토질특성을 반영하고 인위적인 간섭을 배제한 물 순환구조를 개선하기 위한 유역개발기술이다. 둘째는 강우-유출 양상을 유지시킬 수 있는 소규모의 기술을 조합하여 자연 상태의 수문순환 기능을 유지하는 녹색공간과 자연형 공간을 조성하는 공간 활용 기술이라 할 수 있다. 마지막으로, 강우 유출수의 지하침투를 증대시켜 유역단위의 홍수 유출량을 저감하고 유역의 비점오염원을 저감하며 건천화를 방지하는 등의 저영향 개발 기술이 그것이다. 이에 본 연구에서는 대상 도시유역을 선정하여 특성자료를 수집·분석 후 수문모형인 SWMM을 통해 강우-유출 모의를 실시하였으며, LID기법에 따른 유출저감 경향을 분석하여 LID 기법를 실용화에 활용하기 위한 근거를 제시하고자 하였다.

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.

최근 지구온난화로 인하여 지난 100년(1906~2005년) 동안 지구의 평균기온은 약 0.7℃ 상승하였으며, 이러한 추세는 1990년 이후 더욱 급격히 변하고 있다. 이러한 기후변화는 수문 현상에 많은 영향을 미쳐 물 순환 과정의 정확한 파악을 더욱 어렵게 하고 있으며 안정적인 물 공급을 위한 수자원 계획 수립에 불확실성을 증대 시키고 홍수나 가뭄 등과 같은 극심한 자연재해의 대비책 마련에 어려움을 가중시키고 있다. 이는 기후변화의 영향이 국가 수자원계획을 비롯한 수자원 관리 실무에 적극 반영되어야 함으로 대변 할 수 있다(국토해양부, 2009). 본 연구에서는 기후변화에 따른 수자원 영향평가를 위해 준 분포형 강우-유출모형인 SLURP 모형을 선택하고 새로운 온실가스 배출시나리오인 RCP 시나리오를 이용하여 생성한 모의기상자료를 활용하여 유출량을 산정한 후 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 분석하였다.

파키스탄 Kunhar강 유역(2,500km2)은 국내유역과는 달리 표고차가 4,000미터로 고도가 높고 좁은 지형으로 경사가 급한 지형특성을 가지고 있다. 따라서 고도에 따른 기온차가 매우 크게 나타날 수 있으며, 일정고도 이상에서는 강수가 눈의 형태로 존재하게 됨에 따라 유역 내 적설분포가 복잡한 형태로 존재할 수 있다. 따라서 유역 내 유출량을 정확하게 모의하기 위해서는 고도분포에 따른 기온변화와 적설 및 융설 모의가 가능한 모형이 필요하다. 본 연구에서는 GIS 공간 수문자료를 입력자료로 활용하는 물리적기반의 격자단위 분포형 강우유출모형(K-DRUM, K-water Distributed Runoff Model)을 파키스탄 Kunhar강 유역에 구축하였으며 유출량 모의결과를 비교 분석하였다. GIS 수문입력자료로 DEM은 USGS에서 운영하는 웹사이트에서 입수하였으며, 투영 및 좌표변환 등의 전처리를 통하여 모형의 입력자료로 ASCII포맷의 격자단위의 표고값, 흐름방향도, 하천격자, 하천경사도 등을 생성하였다. 기온, 풍속, 일조시간, 이슬점온도, 강우 등의 기상자료는 기온 및 강우 시계열 자료 분석 결과 동일한 유역 내 표고에 따른 기온 및 강우차가 국내유역과는 달리 매우 심하게 나타나 기온감율 및 고도감율을 적용하여 모형의 입력값으로 산정하였다. 해발고도 4,000m차이의 융·적설 특성을 반영한 유출량 재현성은 비교적 양호하였으며 연중 유출패턴은 여름철 기온상승에 의해 융설로 인한 유출이 강하게 나타나고 있었다.

본 연구 (II)에서는 앞선 연구 (I)에서 개발된 지표 및 지표하 유출해석 모듈의 적용성과 수치해석적인 안정성에 대한 분석하였다. 개발 모듈의 유출해석에서 기존 강우-유출해석 모형에 비해 특징적인 침투해석에 관한 모의를 위해 침투해석 방식이 서로 다른 FFC2Q모형과 VfloTM을 비교대상으로 선정하여 동일한 투수층 유역에 적용하여 모의 결과를 비교분석해 보았으며, 강우의 크기와 토양의 유효토심 및 강우발생시점부터 강우종료 후 경과시간에 대한 모의조건을 설정하여 개발모듈의 적용성과 해석결과의 안정성을 검토해 보았다. 이상의 테스트에서 본 연구의 개발 모듈은 침투과정을 물리적으로 나타내는 전형적인 형태를 잘 나타내었으며, 토양조건 별 포화시점도 상이하였고, 수두가 증가되는 기울기도 다르게 구현함으로써 토양별 특성치를 비교적 잘 보여주었다. 또한, 강우강도가 유출에 미치는 영향과 시간분포에 대한 모의결과도 잘 반영하였으며, 마지막으로 타 모형과의 비교결과에서도 강우-유출해석에 대한 정확도가 높게 평가될 만한 결과를 도출하였다.

유역내에서 발생하는 유출은 지표 유출과 지표하 유출이 있으며, 서로 상호작용 상태를 유지하게 된다. 일반적으로 지표와 지표하 둘 중 한 가지 알고리즘으로 해석이 힘든 유역에 대해 지표와 지표하 사이의 동적인 관계를 상세하게 모의해야 하는 경우 상호작용에 관한 요소를 고려하여야 한다. 동적인 상호작용 시스템의 구동에서는 시·공간적인 매개변수가 중요하며, 적절한 모의를 위해 시·공간적인 매개변수는 시스템 상에서 지표와 지표하 항에 대한 복합적인 메카니즘으로 구성되어야 한다. 본 연구에서는 이러한 지표 및 지표하 유출의 상호작용에 관한 알고리즘을 위해 2차원 확산파 방정식을 이용하여 지표 유출을 해석하고, Darcy의 법칙과 Dupuit-Forchheimer의 가정을 이용한 Boussinesq 방정식을 적용하여 포화상태의 지표하 유출의 알고리즘을 구성하였다. 커플링 방정식으로 공간에 대해서는 유한체적법을 사용하고, 시간에 대해서는 Crank-Nicolson 방법을 이용하였으며, 지표와 지표하 흐름의 상호작용에 대해서는 질량보존의 법칙에 기반하여 구성하였다. 이상의 과정을 통하여 지표 유출해석, 지표하 유출해석, 상호작용, 수치해석 부분의 4가지 주요 모듈을 만들었으며, 4가지 주요 모듈을 통합하여 복합유역의 지표 및 지표하 유출해석 모듈을 개발하였다.

SWMM은 도시유역의 홍수유출 해석에 관한 대표적인 모형으로서 국 내외에서 활용도가 높은 반면, 다수의 불명확한 매개변수를 포함하고 있어 사용에 어려움이 있다. 본 연구에서는 SWMM에 집합체 혼합진화(SCE-UA) 알고리즘을 결합하여 자동 보정 모듈을 개발하였다. 최적화 문제는 목적함수에 따라 그 결과가 상이하게 도출될 수 있으므로 연구에서는 5개의 단일 목적함수를 적용하여 가장 적합한 목적함수를 도출하였다. 그리고 홍수유출 해석에는 첨두유량의 정확성이 중요하므로 이를 고려할 수 있는 다목적함수를 구성하였고, 파레토 최적해의 결정을 통해 결과를 도출하였다. 작성된 자동 보정 모듈은 구로1 빗물펌프장 유역에 내린 2009년 3개의 강우사상에 적용되었다. 다목적함수의 구성을 통해 자동 보정된 결과는 단일 목적함수에 의해 도출된 결과보다 첨두유량과 유출체적의 오차를 포함한 대부분의 모형평가 지표에서 우수한 것으로 나타났다. 또한, 다목적함수에 의해 보정된 모형의 검증 결과도 신뢰적인 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 SWMM의 자동 보정 프로그램은 도시유역의 다양한 홍수유출 해석 문제에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

This April 5th dam and Hwanggang dam, which are located in Imjin river, North Korea, become the main causes of water shortages and damages in Imjin river downstream. April 5th dam is assumed a small or medium-sized dam, its total storage volume reaches about 88 million ㎥. And Hwanggang dam, multi-purposed dam of total storage volume approximately 0.3 billion ㎥ to 0.4 billion ㎥ is used as source of residental or industrial water in Gaeseong Industrial Complex. North Korea, which has April 5th dam and Hwanggang dam in Imjin river, manages water of approximately 0.39 billion ㎥ to 0.49 billion ㎥ directly. As water is storaged or discharged through dam, it causes a severe damage to areas in Yeoncheon-gun and Paju city, South Korea. Therefore, this study intends to analyze and estimate runoff through dam construction by using hydrological observation data and artificial data such as service water supply and agricultural water in Imjin river, water shortage and damage correctly.

본 연구에서는 금강유역 내 대청댐 및 용담댐유역을 대상으로 기상청에서 제공하는 공간해상도 27 km 지역규모의 A1B시나리오 기반의 RCM모형과 SWAT모형을 이용하여 미래 유출량 전망을 분석하였다. 기본적으로 GCM 및 RCM은 시공간적 스케일의 상이성으로 인해 수자원 영향 평가를 위한 자료로서 직접적인 이용은 현실적으로 곤란하다는 점에서 본 연구에서는 RCM 격자자료를 유역단위에서 강우관측소지점 단위로 공간적 다운스케일링을 실시하였으며 RCM 월자료

본 연구에서는 우리나라에 적합한 한계유출량 산정기법을 제안하고 이를 평가하고자 한다. 대상유역은 한강유역이며, 유역의 하도구간을 산지소하천 자연하도, 인공하도 그리고 본류하도의 3구간으로 구분하였다. 산지소하천의 경우 산지계곡의 야영객 및 등산객들의 피해를 방지하기 위해 0.5 m 수위상승을 기준으로 한계유출량을 산정하였다. 산지소하천 자연하도의 한계유출량은 유역 및 하도 매개변수 간의 지역적 회귀분석을 통해 소유역별 한계유출량을 계산하였다. 산지소하천

본 연구는 기상청에서 실시간으로 생산하고 있는 레이더-AWS 강우강도(RAR) 자료의 유출모의 적용성을 평가하고자 하는데 그 목적이 있다. 춘천댐 상류유역(4859.73 )을 대상유역으로 선정하고 5개소유역에 대한시단위 AWS와 RAR 유역평균강우량을 산정하였다. 미계측 유역에서는 AWS와 RAR의 상관성이 낮고 계측유역에서는 높은 것으로 나타났다. 시단위 AWS와 RAR 유역평균 강우량은 강우분포형태에 따라차이가 크게 발생하는 것으로 나타났다. 두 자

본 연구에서는 용담댐 하류부터 대청댐상류까지 총 유역면적 3108.29 유역을 대상으로 SWAT 모델을 적용하여 유출유량모의를 실시하는데 있어서최적의매개변수를추정하는방법을보고하고있다. SWAT 모델의 모의를 위해서는 방대한 양의 매개변수가 요구되며 이러한 매개변수의 최적값을 산정하는 것은 어려운 실정이다. 본 연구에서는 SWAT-CUP에서 제공하는 4가지 통계 알고리즘 중에서 GLUE와 SUFI-2의 2가지 내부 프로그램을 이용하여 각각 2,000회의

본 연구에서는 유역내 비점오염원의 영향으로 하천으로 유입되는 유량분석 및 수질특성을 알고자 함이다. 강우에 의한 유출, 유사 거동 등을 해석 가능한 분포형 모형인 SWAT 모형으로 선정하고, 남강댐 유역에 대해 비점오염원 특성 분석을 실시하였다. 유역에 대한 모형을 구축하고 보정 및 검정을 한 후 오염부하량을 산정하였다. 남강댐 유역중 3개의 대표권역을 선정하여 유출모의와 계절별 오염부하량을 산정하였다. 유출량은 강우에 의해 큰 변화를 보이며, 오염농도 및 부하량은 유출량에 의해 변화를 보였다. 강우가 비교적 작은 봄, 가을, 겨울에 비해 여름에 오염 부하량이 높에 나타 났으며, 부영양화, 조류 현상을 발생시키는 오염요소인 총 질소량과 총 인량 도 여름철에 가장 높게 나타났다. 3권역중 덕천강 권역에서는 유사량의 유출이 크게 나타났다. 그 결과 유사에 대한 관리방안의 수립 및 저감시설의 구축이 필요하며, 유역의 최종 출구지점인 남강댐에 비점오염원의 영향을 검토 할 수 있었다.

본 연구에서는 대유역의 홍수모의가 가능한 연속형 강우-유출모형을 개발하고자 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 가변저류변수와 유출곡선지수를 기반으로 하는 시단위 지표유출량 산정방법을 개발하였으며 수문성분을 토양수분에 대한 연속방정식에 적용하여 연속적인 강우에 대한 토양수분 모의가 가능하도록 모형을 구성하였다. 또한 유출수문성분과 유역 저류함수모형을 연계하여 유역에 대한 연속적인 유출모의가 가능하도록 하였으며 하도 저류함수모형을 이용하여 대유역에 대한 유

For an accurate rainfall-runoff simulation in the river basin, it is important to consider not only evaluation of runoff model but also accurate runoff component. In this study long-term runoffs were simulated by means of watershed runoff model and the amounts of runoff components such as upstream inflow, surface runoff, return flow and dam release were evaluated based on the concept of water budget. SSARR model was applied to Daecheong basin, the upstream region of Geum river basin, and in turn the monthly runoff discharges of main control points in the basin were analyzed. In addition, for the purpose of providing the basic quantified water resources data the conceptual runoff amounts were estimated with water budget analysis and the reliability of the observations and the monthly runoff characteristics were investigated in depth. The yearly runoff ratios were also estimated and compared with the observations. From the results of the main control points, Yongdam, Hotan, Okcheon and Daecheong, the yearly runoff ratios of those points are consistent well with data reported previously.

본 연구에서는 복수의 충격응답함수를 유도하고 이를 이용하여 유역의 강우-유출 특성을 분석하였다. 복수의 충격응답함수를 유도하기 위해 경쟁적 충격응답함수라는 개념을 이용하였다. 이 개념에 따르면 각 충격응답함수는 관측된 유출의 모의에 선택되기 위해 서로 경쟁을 하게 된다. 이와 같은 경쟁적 충격응답의 개념은 정선, 영월, 영춘 및 충주댐 등 4개의 유역에 적용하였다. 각각의 유역에 대해 하나에서 세 개까지의 충격응답을 유도하고 아울러 유역의 특성을 고려하

하천의 유량 측정은 대부분 홍수 예보지역, 댐 상류지역, 대하천 및 유역내 주요 지점을 위주로 수행되고 있으며, 이에 따라서 중소하천과 소유역에 대한 유량 산정에 어려움이 있다. 물리적 기반의 분포형 모형에서는 유역의 지형학적 매개 변수를 기반으로 강우-유출 현상을 해석하고 있으며, 특정 지점에 대해서 최적화된 매개변수를 이용하여 유역 내 모든 지점에 대한 유량을 모의할 수 있다. 본 연구에서는 물리적 기반의 분포형 모형인 GRM(Grid based R

최근 수자원 분야에서는 미래의 기후변화 및 용수이용 증대에 따른 안정적인 물공급이 중요한 관심사이다. 특히 한강수계의 경우, 수도권의 취수원인 팔당호 상류유역의 약 10 %에 해당하는 유역의 수자원량이 북한의 임남댐(저수용량 27억) 건설로 인하여 동해안으로 유역변경되고 있는 실정이다. 따라서, 북한강 수계의 하천유량이 감소되었으나, 그에 대한 정량적인 평가는 구체적으로 이루어지지 못하고 있다. 본 연구에서는 물리적 기반의 장기유출해석모형인 SWAT-K