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.

기상청에서 제공하는 강우자료는 현재 ASOS(종관기상관측장비)와 AWS(자동기상관측시스템) 등이 대표적으로 존재하고 다양한 분야에서 이를 활용한 연구·분석이 이루어지고 있다. 특정지점에서의 기상조건을 탐색하기 위한 방법으로는 지역의 기상조건을 대표할 수 있는 관측소의 값을 이용하거나 일련의 내삽(Interpolation)방법을 통해 공간적인 분석이 이루어 질 수 있다. 하지만 이러한 방법으로는 분석을 위해 자료를 개량하고 추측을 통해야 한다는 한계점이 존재한다. 공간에 기반을 둔 분석을 위해 이러한 한계점을 개선하기 위해서는 일정한 규모의 격자자료가 필요할 것이라 판단된다. 기상청에서는 동네예보를 지원하기 위해 RSA(실황분석자료, Real State Analysis)자료를 생산하고 있다. 이는 KLAPS(초단기 기상분석 및 예측시스템) 재분석자료, 합성레이더 강우량, AWS 관측자료를 합성시켜 생산한 자료로써 5km×5km의 공간해상도를 가진 격자자료이다. 본 연구에서는 ASOS와 AWS, RSA 자료에서 제공되는 강우량과 환경부에서 제공되는 대기측정자료를 이용하여 서로 다른 성격의 기상자료에서 제공되는 기상조건의 변화가 대기오염망에는 어떠한 영향을 미치는지에 대해 분석하고자 한다. 이를 통해 지점(Point)자료와 격자(Raster)자료간에 분명한 차이가 존재한다면 산사태 지점, 교통사고 지점 등과 같이 위치 중심의 공간분석에서 비교적 정밀한 결과를 도출하는데 활용될 수 있을 것이라 기대된다.

본 연구에서는 서울지역에 설치된 SK-Planet의 강우관측소에서 관측된 강우자료의 품질을 평가하고, 자료의 품질과 관측소의 공간분포를 고려하여 자료의 신뢰성 및 활용성이 검증된 최적관측소를 선정하였다. 이를 위해 SK-Planet 강우관측소에서 2013년 6월 1일부터 2014년 5월 31일까지 관측된 강우자료를 수집하여 관측소별 결측치와 이상치에 대한 통계적 특성을 분석하였다. 강우자료의 결측률은 전체 자료에 대한 것뿐만 아니라 강우발생 조건과 강우강도를 고려하여 분석하였다. 그 결과 전체 자료에 대한 결측률은 대략 20% 전후로 나타났으며, 강우 발생 시 결측률은 대략 10% 미만으로 나타났다. 이상치는 각 관측소의 총 강우량 및 인근 관측소의 강우자료를 이용하여 분석하였다. 그 결과 전체 자료에 대한 오측률은 대략 10% 전후로 나타났다. 분석 결과를 이용하여 우수한 품질의 강우자료를 관측하는 최적관측소를 선정하였다. 그 결과, 서울 지역에 설치된 전체 263개의 강우관측소 중 64개의 관측소가 최적관측소로 선정되었다. 최적관측소는 공간적으로 균질하게 분포하고 있으며, 영향범위를 고려했을 때 서울 지역을 전체적으로 포괄하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 선정된 최적관측소의 강우자료는 서울 지역에 대한 홍수예경보 및 강우유출해석에 유용한 기초자료로 쓰일 수 있을 것이라 판단된다.

본 연구에서는 레이더 자료를 이용하여 강우발생을 판단하는데 있어 그 정확성을 살펴보고, 이를 높이기 위한 방법으로 가강수량의 역할을 평가하고자 한다. 강우/무강우 정보는 재해 차원에서는 중요성이 덜하지만 농업, 건설 등의 산업분야나 우리의 일상생활에 많은 영향을 미치는 인자이다. 이러한 이유로 강우강도의 추정뿐만 아니라 강우발생 자체를 예측하는 기술도 기상예보의 중요한 부분을 차지하고 있다. 본 연구에서는 레이더 자료를 이용한 강우발생 판단의 정확성을 파악하기 위하여 관악산 레이더 자료와 레이더 반경 내 분포되어 있는 30개 지점의 AWS 강우자료를 분석하였다. 또한, 레이더를 이용한 강우발생 판단의 정확성에 가강수량이 미치는 영향을 분석하기 위하여 오산 고층기상관측소와 백령도 고층기상관측소 자료를 이용하여 산정한 가강수량을 적용하였다. 가강수량의 경우 오산 고층기상관측소와 백령도 고층기상관측소의 영향권 내에 위치한 AWS 지점에 적용하여 강우 발생 판단을 위한 월별 기준을 결정하였다. 이러한 연구를 통해 본 연구에서는 (1) 레이더 자료를 이용한 강우발생 판단의 정확성을 검토하고, (2) 강우발생 판단의 정확성에 미치는 가강수량의 영향을 분석하였다.

최근 강우와 토지이용 특성의 변화로 도시지역의 재해위험은 크게 악화되고 있다. 이에 본 연구에서는 재해예경보 시스템의 정도 향상을 목적으로 서울 지역의 기상관측망을 평가하였다. 이를 위해 서울시 관내의 30개 AWS 관측소를 대상으로 강우자료를 수집한 후, 월별 및 호우발생 특성별로 구분하여 분석에 이용하였다. 혼합분포를 이용하여 강우를 모형화하였으며, 강우의 공간상관함수를 유도하고, 대상 관측망의 영향범위를 산정하여 강우관측망의 공간적 특성을 평가하였다. 그 결과, 서울 지역 강우관측망의 적정 영향범위는 반경 7 km 정도이며, 최소설치기준은 더욱 엄격한 반경 5 km 정도가 적절함을 알 수 있었다. 아울러 서울 지역의 예경보 시스템 개선을 위해서는 기존 관측망의 자료 품질 확보와 더불어 외곽 산악지역의 부족지역에 관측망 신설방안이 병행되어야 함을 알 수 있었다.

대규모 수공구조물이 파괴될 경우 막대한 경제손실과 인명피해 등 사회, 경제적인 피해가 예상되므로 현재 우리나라에서는 설계시 수문기상학적 방법을 이용한 가능최대강수량(PMP)이 적용되고 있다. 하지만 2014년 8월 제주도 윗세오름에 1,182mm의 일 강수량이 발생하는 등 이상홍수의 빈도와 규모가 커짐에 따라 기존 산정된 PMP를 재검토할 필요성이 있다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 수문기상학적 방법을 제외한 통계학적 방법을 이용하여 1일 PMP를 산정하였다. 대상유역은 한반도 남한을 5개 행정구역으로 구분하였으며, 기상청 66개 관측지점 중 54년의 강우자료를 보유하고 있는 14개 지점을 대상으로 수행하였다 또한 강우자료는 1일 강우를 이용하였으며, 관측된 연 최대치 강우계열로부터 통계학적으로 추정하는 방법을 사용하였다. PMP 산정시 필요한 빈도계수의 경우 임의시간 24시간에 대한 빈도계수를 산정한 후 고정시간 1일 빈도계수로 역수한 수정 빈도계수를 제안하였으며, 산정된 PMP를 SMP와 CMP로 구분하고 1차 선형 회귀식의 기울기를 바탕으로 변화율(Trend)을 분석하였다. 14개 지점의 전체적인 PMP 변화율 분석 결과, CMP가 SMP보다 낮은 변화율을 보였으며, 14개 지점 평균적으로 SMP는 연간 4.4mm 증가, CMP는 연간 3.2mm 정도 증가하는 경향이 나타났다. 이는 기후변화 등으로 인하여 최근 극치 호우가 과거에 비해 다수 발생한 것에 기인한 것으로 판단된다. 향후 기후변화 시나리오에 의해 생성된 미래 강우자료를 이용하여 PMP 산정에 관한 연구가 추가적으로 수행된다면, 과거 및 미래 PMP의 변화율 분석에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

소방방재청에서는 2011년 5월부터 5개년 계획에 걸쳐 “중소하천 홍수예·경보 체계 구축” 연구사업의 진행을 통해 위에서 언급한 중소하천에서의 홍수예경보와 관련된 연구 및 예경보 시스템 구축을 진행하고 있으며, 이에 일환으로 본 연구에서는 서울시 동대문구 내 위치한 정릉천 유역을 대상으로 도시유역 중소하천 홍수예경보 발령 기준을 제시하였다. 이때 예경보 발령기준을 선정하기 위한 수위상승에 따른 복잡한 발령기준 산정 방안의 경우 Song. et al., (2014)이 제시한 “상·하류 관측수위 기반 도시 중소하천 홍수예경보 기준 강우량 산정기법”의 시나리오를 적용하여 분석을 실시하였다. 연구진행시 강우-유출 관계의 경우 HEC-HMS 모형을 적용하였으며, 유량-수위의 관계를 통한 분석은 HEC-RAS를 바탕으로 정릉천 유역을 구축함으로써 배수위 조건에 따른 경보발령 기준강우량을 산정하였다. 산정된 결과는 최종적으로 정릉천 내 실시간 수위 관측기록과 비교함으로써 도시유역 중소하천 홍수예경보 발령기준의 타당성을 고려하였다. 본 연구에서 제안한 도시 중소하천 홍수예경보 발령기준은 다양한 배수위 조건별 시나리오 기반에 의해 산정된 지속기간별 강우량을 통해 적정 예경보 발령 및 관련 대책 수립에 도움이 될 것으로 기대된다. 즉, 실시간으로 변하는 본류수위의 영향을 다양한 배수위 조건별로 고려함으로써 주요 지점에서의 예경보를 발령할 수 있는 방법론을 제시하였으며, 이는 실제 방재관련 담당자의 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 기후변화로 인한 단시간의 집중호우와 돌발홍수의 증가로 도심지역의 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 내륙에 위치한 도시지역과는 달리 해안에 접해있는 해안도시지역은 하천연장이 짧고, 급경사로 인하여 조위에 따라 홍수위가 크게 영향을 받기 때문에 동일한 강우라도 피해규모가 더 큰 특성을 가진다. 국내의 대표적인 해안지역인 창원시(구 마산)의 경우 2012년 9월 태풍 산바(Sanba)로 인해 상당한 침수피해와 인명피해가 발생하였다. 당시 최대 일강우량은 65mm로 창원시 하수관거의 설계강우량(258mm) 보다 훨씬 적었음에도 불구하고 많은 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 이는 태풍의 남해안 상륙시각과 만조위(최대 265cm)가 겹치면서 도시의 배수시스템이 정상적으로 작동하지 못하였고, 이로 인해 심각한 침수피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2차원 도시범람해석 모형인 XP-SWMM 모형을 이용하여 창원시(구 마산)내의 장군천 배수구역을 대상으로 빈도-지속기간별 강우와 조위의 영향을 고려한 침수모의를 수행하였다. 그 결과 AR4 기후변화 시나리오에 따른 목표기간별 발생 빈도와 지속기간이 증가함에 따라 침수피해가 가중되는 것을 알 수 있었다.

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 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.

태풍사상은 극심한 홍수 및 바람재해를 유발하는 기상현상으로 가장 강력하고 파괴적이며 호우, 돌풍 및 해일 등의 2차 피해를 발생시키는 위험기상이다. 이러한 점에서 본 연구에서는 일본 기상청(JMA) 산하의 지역특별기상센터(Regional Specialized Meteorological Center Tokyo Typhoon Center)에서 제공하는 6시간 간격 최적경로(best track) 자료를 사용하여 태풍발생위치(Typhoon Genesis, TG) 및 궤적을 정량적으로 해석이 가능한 확률론적 태풍경로 범주화 기법을 도입하여 한반도 영향태풍을 범주화 하였다. 모의실험을 통하여 범주화 기법의 적합성 여부를 확인한 결과 태풍 경로에 적용이 가능한 방안으로 평가되었다. 확률론적 범주화 기법을 한반도 영향 태풍사상에 적용한 결과 한반도를 내습한 태풍사상은 총 7개의 범주로 분류되었다. 추가적으로 태풍사상에 의한 강우특성 및 종관기후학적 분석을 면밀히 진행하고자 한반도에 상륙한 태풍사상만을 대상으로 태풍의 상륙 지속시간(내습시간)을 총 4개의 시간구간으로 구분하여 각 내습유형에 따른 시간 강우자료를 구축하였다. 각 내습유형별로 구축된 시간강우량의 기초 통계분석을 수행하여 극치강우빈도해석에 널리 사용되는 Gumbel 분포형을 활용하여 내습유형에 따른 빈도별 확률강우량 산정하였다. 마지막으로 NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)에서 제공하는 재해석자료(reanalysis)를 활용하여 한반도 태풍 내습시 북서태평양 및 동아시아 지역의 종관기후 분석을 수행하였다. 본 연구를 통한 결과는 태풍의 진로 및 이동속도를 예측 가능한 현 시점에서 한반도 내습지속시간에 따른 홍수방어 및 사전대피와 같은 재해관리 측면에서 매우 유용한 정보를 제공할 것으로 사료된다.

최근 기후변화와 지구온난화로 인한 돌발성 집중호우 및 홍수, 태풍 등에 의한 사회·경제적 피해가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 피해를 줄이기 위해 강우의 정밀한 관측 및 정확한 공간 분포 특성 파악이 요구되고 있다. 그러나 일반적으로 강우의 측정 시 사용되는 지상우량계의 경우 공간적인 밀도가 낮고, 불규칙적으로 위치하고 있어 강우의 시·공간적 변화를 반영하기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제를 보완하고자 지상우량자료와 레이더자료를 결합하여 사용하고 있다. 본 연구는 지상우량자료의 양적인 특성을 반영하면서 레이더자료의 공간적 경향성과 유사한 강우장을 추정하고자 하였다. 크리깅 기법 중 하나인, KED(Kriging with External Drift) 기법을 사용하여 지상우량자료와 레이더자료를 혼합한 최적의 강우장을 추정하였다. 예측값을 추정하기 위해 베리오그램, 상관거리, 유효반경과 같은 인자들을 사용하였다. 적절성을 평가하기 위해 교차검증(Cross Validation)을 수행하였으며, 레이더자료와의 공간적 주기성과 유사성 확인을 위해 스펙트럼 분석(Spectral Analysis)을 실시하였다.

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.

본 연구에서는 확률 대응법의 적용성을 평가하고, 이를 적용하여 실제 호우사상에 적합한 레이더 강우 추정관계식을 결정하였다. 먼저, 확률 대응법의 과정을 새로 정리하여 zT나 rT 등의 임계값을 결정하였다. 둘 째, 확률 대응법에 적용할 자료의 수가 매개변수 결정에 미치는 영향에 대하여 모의 자료를 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 셋 째, 확률을 나타낼 반사도와 강우강도 히스토그램의 구간 간격이 매개변수 결정에 미치는 영향에 대해 민감도 분석을 수행하였다. 그 결과, 확률대응법으로 매개변수를 결정할 경우 확률대응법에 2시간 정도 누적된 반사도와 강우 쌍을 적용하는 것이 적합함을 확인하였다. 아울러 확률대응에는 반사도와 강우강도의 누가확률 차이보다 1차 모멘트 차이를 이용하는 것이 양호한 결과를 얻을 수 있고, 30~100% 구간을 대응하는 것이 적합하다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 결과를 바탕으로 비슬산 레이더로 관측한 실제 호우사상에 대해 확률대응법으로 매개변수를 결정하였다. 또한, 매개변수를 이용하여 레이더 강우를 추정하였고, 이를 지상강우와 비교하였다. 전체적으로 레이더 강우가 지상강우보다 크게 산정되었지만, 레이더 강우와 지상 강우를 쉽게 대응하기 어려운 기존의 연구 결과를 고려하여 본 연구에서 평가한 확률대응법이 비교적 호우사상에 적합한 레이더 강우를 산정할 수 있다고 판단하였다.

면적평균강우량의 산정은 가용 수자원의 정확한 양을 파악하고 강우-유출해석에 필수적인 입력자료이기 때문에 매우 중요하다. 이와 같은 면적평균강우량의 정확한 산정을 위한 필수적인 조건은 강우관측망의 균일한 공간적 분포이다. 본 연구에서는 보다 향상된 유역 면적평균강우량 산정을 위한 강우관측망의 공간분포 평가방법론을 제시하고, 이를 5대강 유역에 적용하였다. 강우관측소의 공간적 분포 특성은 최근린 지수(nearest neighbor index)를 이용하여 정량화하였다. 유역별 강우관측소의 공간적 분포가 면적평균강우량 산정에 미치는 영향을 평가하기 위하여 2005년~2014년의 강우사상에 대해 산술평균법, 티센가중법, 추정이론을 이용하여 면적평균강우량을 산정하고 각 경우에 대해 추정오차를 평가하였다. 적용 유역에 대해 수문학적 유출특성을 고려하여 분할된 중유역을 바탕으로 강우관측소의 공간적 특성을 평가한 결과 국토교통부의 강우관측망은 최근린 지수가 1이상으로 공간적 분포가 상당히 분산되어 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 국토교통부의 강우관측소 설치 목적인, 즉, 강우-유출 해석의 입력자료인 면적평균강우량을 정도 있게 추정하기 위한 목적에 상당히 배치된다. 아울러 면적평균강우량의 추정오차를 공간분포가 우수한 중유역과 상대적으로 떨어지는 중유역에 대해 산정한 결과 공간분포가 떨어지는 중유역에서 상대적으로 면적평균강우량의 오차가 더욱 크게 산정됨을 확인하였다. 이는 공간적 변동성이 큼으로 인해 면적평균강우량의 추정에 큰 오차가 포함되기 때문이다. 면적평균강우량 산정 방법별 가중치를 산정한 결과 공간분포가 우수한 유역에서는 가중치의 편차가 작아 공간적 변동성이 작음을 재확인하였다. 향후 관할 기관별 목적에 의해 강우관측망을 평가한다면 보다 설득력이 있는 관측망 평가가 가능할 것이다.

우리나라의 산사태 및 토석류의 발생 시기는 주로 7,8,9월에 집중 되어 있고 유발인자 중 강우는 산사태 및 토석류를 발생시키는 가장 큰 인자이다. 특히 강원도 지역은 산지지형이 많고 여름철 장마나 국지적인 집중호우에 의해 토석류 발생 빈도가 잦다. 또 면적과 누적 강우량을 분석해보면 1,100mm 이상이 되는 지역에서는 극심한 피해가 발생하게 되며 누적강우량이 많을수록 규모도 커진다. 이러한 분석결과는 취약지역에서 강우에 의해 토석류가 발생할 가능성이 증가한다는 것을 의미하며, 일정 이상의 강우가 발생할 시 취약성이 낮은 지역에서도 토석류 및 산사태가 발생할 가능성이 충분히 있다는 것을 의미한다. 따라서 강우발생에 따른 토석류 발생기준에 대해서 정립할 필요가 있다. 본 연구에서는 강원도 지역의 산사태 및 토석류 발생이력에 대해서 강우데이터를 분석하여 강우기준을 설정 하였다. 강우관측소는 국토교통부, 한국수자원공사, 기상청의 강우자료를 활용하였다. 관측소의 선택은 Thieesn 망에 의해 선택 하였고, 유효시간에 따라 강우강도, 유효 평균 강우강도, 누적강우량을 산정하여 DFG (Debris-Flow Guardians) 곡선을 작성하여 강우기준을 설정하였다.

최근 이상기상현상과 기후변화로 인하여 도시유역의 내수 침수 피해가 날로 증가하고 있는 실정이며, 이로 인한 대책의 일환으로 내·외수를 고려한 홍수 예보 시스템 구축이 고려되고 있다. 본 연구에서는 도시유역의 관측자료 기반 강우의 초단기(1~2hr) 예측을 위하여 위성영상자료와 레이더 자료를 사용하였으며, 시뮬레이션 기반 강우의 단기(1~2day) 예측을 위하여 기후역학모형을 사용하였다. 향후 도시유역의 최적 강우예측 시스템구축을 통한 내·외수를 고려한 실시간 홍수 예·경보시스템의 강우예측 입력으로 활용될 예정이다. 현재, 초단기 강우예측을 위한 레이더 자료 전처리 및 CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator) 산정프로그램을 개발하였으며, 천리안 위성(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS)과 TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission) 위성을 이용한 극치 강우 추정 알고리즘을 개발하였다. 또한 레이더 자료와 위성영상자료를 이용하여 집중호우와 태풍 사상을 대상으로 강우의 최적 이동양상 분석(Quantitative Precipitation Forecasting, QPF)을 실시하였다. 레이더와 천리안 위성, TRMM자료의 초단기 강우예측 정확성 검증을 위하여 지상기상자동관측시스템(Automatic Weather System, AWS)의 분단위 강우측정 결과를 비교·분석 하였으며, 그 적용가능성을 검증하였다. 다음으로 강우의 단기예측을 위하여 GRIMs(Global Regional Integrated Model System)와 WRF(Weather Research and Forecasting) 연계 모형을 사용하였으며, 한반도(Big Domain)와 서울(Small Domain) 지역을 포함하는 시뮬레이션 영역을 대상으로 집중호우의 모의 성능 평가를 실시하였고 기후역학 모형의 단기 강우예측 능력을 검증하였다. 도시유역 초단기 및 단기 강우예측 분석 결과 관측자료와의 오차가 발생하나, 추후 여러 통계적 후처리 과정을 통하여 그 성능이 개선될 것으로 보인다. 이러한 오차 발생의 원인은 여러 가지 외부적인 요인이 있는 것으로 판단되며, 보다 정확한 극치강우량 예측을 위해서는 지속적인 알고리즘 개선 및 모형의 검·보정이 필요할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 극한강우로 인한 산사태 발생 모니터링 기법을 개발하기 위하여 전년도 연구에서 개발된 모니터링 항목을 토대로 실험실 기반의 모니터링 시스템 구축 및 성능실험을 수행하였다. 모니터링의 기본개념은 강우로 인한 토층 내 수리적·역학적 특성 변화를 관측하고, 이를 산사태 조기경보를 위한 데이터로 적용하는 것이다. 또한, 지상의 모니터링 이외에 SAR 위성영상 자료를 이용한 입체모니터링을 수행하여 광역적인 산사태 감시를 수행하는 것이다. 실험실 기반의 모니터링 시스템은 두 단계로 구성하는데 1단계는 모형 토조 박스에 기 설정된 모니터링 항목별 센서를 설치하여 해당 항목의 데이터 관측이 가능한지를 검증하는 것이고, 2단계는 소형 산사태 모형실험장치에 센서를 설치하고 인공강우에 의한 산사태를 직접 발생시키며 산사태 발생 시 모니터링 시스템의 관측성능을 평가하는 것이다. 이러한 과정을 통해 실제 극한강우 조건에 따른 산사태 모니터링 기법의 효율성을 확인하고, 아울러 현장에 실제 설치하기 전 단계에서 여러 가지 상황에 대한 사전 대응체제를 수립하고자 한다. 한편, 본 연구에서는 실험실 평가 외에도 국내 남동부 지역을 대상으로 산사태 입체 모니터링 시스템을 당해년도 연구기간 동안 시범 구축하여 실험실 성능평가 결과와 비교를 통해 시스템의 완성도를 제고할 계획이다.

One of main benefits of a dual polarization radar is improvement of quantitative rainfall estimation. In this paper, performance of two representative rainfall estimation methods for a dual polarization radar, JPOLE and CSU algorithms, have been compared by using data from a MOLIT S-band dual polarization radar. In addition, this paper presents evaluation of specific differential phase (Kdp) retrieval algorithm proposed by Lim et al. (2013). Current Kdp retrieval methods are based on range filtering technique or regression analysis. However, these methods can result in underestimating peak Kdp or negative values in convective regions, and fluctuated Kdp in low rain rate regions. To resolve these problems, this study applied the Kdp distribution method suggested by Lim et al. (2013) and evaluated by adopting new Kdp to JPOLE and CSU algorithms. Data were obtained from the Mt. Biseul radar of MOLIT for two rainfall events in 2012. Results of evaluation showed improvement of the peak Kdp and did not show fluctuation and negative Kdp values. Also, in heavy rain (daily rainfall > 80 mm), accumulated daily rainfall using new Kdp was closer to AWS observation data than that using legacy Kdp, but in light rain(daily rainfall < 80 mm), improvement was insignificant, because Kdp is used mostly in case of heavy rain rate of quantitative rainfall estimation algorithm.

서북태평양에서 발생하는 태풍은 돌풍 및 강우를 동반하여 한반도뿐만 아니라 동아시아에 상당한 인적 및 물질피해를 야기함에 따라 이에 대한 수방대책 및 치수정책 수립이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 태풍의 경로 및 규모를 고려한 태풍강우량 추출기법을 제안하고 과거 태풍 감시구역을 이용한 태풍강우 추출기법과 비교하여 적용성을 검토하였다. 태풍규모를 결정하기 위해 본 연구에서는 평균 태풍강우량을 산정하였으며, 산정결과 태풍 규모가 반경 700 km일때 평균 태풍강우량이 최대로 나타났다. 또한, 본 연구에서 제안하는 태풍의 경로 및 규모를 이용한 태풍강우량 추출기법은 과거 태풍 감시구역을 이용한 강우량 추출기법의 한계를 보완할 수 있을 것으로 판단되며, 유역별, 행정구역별로 태풍이 야기한 직접적인 강우를 추출할 수 있으며 주관적인 판단에 의해 발생할 수 있는 태풍강우의 과대 및 과소평가의 위험성을 최소화 할 수 있다. 본 연구의 결과는 향후 태풍과 집중호우의 특성분석과 기상인자를 활용한 강우예측, 수공구조물 설계, 산사태, 토석류에 대한 사전 대비책 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.