• Research Article

    Temporal distritution analysis of design rainfall by significance test of regression coefficients

    회귀계수의 유의성 검정방법에 따른 설계강우량 시간분포 분석

    Park, Jin Hee, Lee, Jae Joon

    박진희, 이재준

    Inundation damage is increasing every year due to localized heavy rain and an increase of rainfall exceeding the design frequency. Accordingly, the …

    국지성 호우 및 설계빈도 이상 강우의 증가로 침수피해가 매년 증가하고 있으며 이에 따라 홍수 조절 및 방어를 위한 수공구조물의 중요성이 증가하고 있다. …

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    Inundation damage is increasing every year due to localized heavy rain and an increase of rainfall exceeding the design frequency. Accordingly, the importance of hydraulic structures for flood control and defense is also increasing. The hydraulic structures are designed according to its purpose and performance, and the amount of flood is an important calculation factor. However, in Korea, design rainfall is used as input data for hydrological analysis for the design of hydraulic structures due to the lack of sufficient data and the lack of reliability of observation data. Accurate probability rainfall and its temporal distribution are important factors to estimate the design rainfall. In practice, the regression equation of temporal distribution for the design rainfall is calculated using the cumulative rainfall percentage of Huff's quartile method. In addition, the 6th order polynomial regression equation which shows high overall accuracy, is uniformly used. In this study, the optimized regression equation of temporal distribution is derived using the variable selection method according to the principle of parsimony in statistical modeling. The derived regression equation of temporal distribution is verified through the significance test. As a result of this study, it is most appropriate to derive the regression equation of temporal distribution using the stepwise selection method, which has the advantages of both forward selection and backward elimination.


    국지성 호우 및 설계빈도 이상 강우의 증가로 침수피해가 매년 증가하고 있으며 이에 따라 홍수 조절 및 방어를 위한 수공구조물의 중요성이 증가하고 있다. 수공구조물은 목적과 성능에 따른 설계가 이루어지고 있고 홍수량이 중요한 산정 요소이나 국내에서는 관측자료의 신뢰성 부족 및 데이터의 부족으로 인하여 수공구조물 설계를 위한 수문해석 입력자료로 사용되는 설계강우량은 정확한 확률강우량의 산정과 시간분포가 중요한 요소로 작용한다. 실무에서는 Huff의 4분위 방법의 누가우량백분율을 이용하여 설계강우량의 시간분포 회귀식을 산정하고 있으며 분위별 곡선에 대한 회귀식은 전반적으로 정확도가 높게 나타나는 6차 다항회귀식을 일률적으로 사용하고 있다. 본 연구에서는 실무에서 일반적으로 설계강우량의 시간분포를 위해 사용하고 있는 Huff의 4분위 방법의 누가우량백분율을 이용하여 통계 모델링에서 간결함의 원리에 따라 변수선택법을 이용하여 시간분포 회귀식을 유도하였으며, 유의성 검정을 통한 시간분포 회귀식의 검증을 실시하였다. 변수선택법과 유의성 검정을 통한 시간분포 회귀식 산정 결과 전진선택법과 후방제거법의 장점을 모두 가지고 있는 단계선택법을 이용하여 시간분포 회귀식을 유도하는 것이 가장 적합한 것으로 분석되었다.

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    30 April 2022
  • Research Article

    Development for rainfall classification based on local flood vulnerability using entropy weight in Seoul metropolitan area

    엔트로피 가중치를 활용한 지역별 홍수취약도 기반의 서울지역 강우기준 산정기법

    Lee, Seonmi, Choi, Youngje, Lee, Eunkyung, Ji, Jungwon, Yi, Jaeeung

    이선미, 최영제, 이은경, 지정원, 이재응

    Recently Flood damage volume has increased as heavy rain has frequently occurred. Especially urban areas are a vulnerability to flooding damage because …

    최근 국내에서는 집중호우로 인해 홍수피해가 자주 발생하고 있으며 피해규모가 증가하고 있다. 특히 도시지역은 인구와 재산이 밀집되어 있어 홍수에 매우 취약한 지역이며, 매년 …

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    Recently Flood damage volume has increased as heavy rain has frequently occurred. Especially urban areas are a vulnerability to flooding damage because of densely concentrated population and property. A local government is preparing to mitigate flood damage through the heavy rain warning issued by Korea Meteorological Administration. This warning classification is identical for a national scale. However, Seoul has 25 administrative districts with different regional characteristics such as climate, topography, disaster prevention state, and flood damage severity. This study considered the regional characteristics of 25 administrative districts to analyze the flood vulnerability using entropy weight and Euclidean distance. The rainfall classification was derived based on probability rainfall and flood damage rainfall that occurred in the past. The result shows the step 2 and step 4 of rainfall classification was not significantly different from the heavy rain classification of the Korea Meteorological Administration. The flood vulnerability is high with high climate exposure and low adaptability to climate change, and the rainfall classification is low in the northern region of Seoul. It is possible to preemptively respond to floods in the northern region of Seoul based on relatively low rainfall classification. In the future, we plan to review the applicability of rainfall forecast data using the rainfall classification of results from this study. These results will contribute to research for preemptive flood response measures.


    최근 국내에서는 집중호우로 인해 홍수피해가 자주 발생하고 있으며 피해규모가 증가하고 있다. 특히 도시지역은 인구와 재산이 밀집되어 있어 홍수에 매우 취약한 지역이며, 매년 하수관거 설계빈도 이상의 강우 발생 등으로 인해 내수침수 피해가 발생하고 있다. 각 지자체에서는 홍수피해 저감을 위해 기상청에서 전국적으로 동일한 강우기준에 따라 발령하는 호우특보를 통해 홍수피해 대비 및 대응을 실시하고 있다. 하지만 서울특별시는 25개 자치구가 밀집되어 있지만 자치구별로 기후, 지형, 방재 등 지역특성 및 홍수피해 특성이 상이한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 서울특별시 25개 자치구를 대상으로 지역특성을 고려한 엔트로피 가중치 및 유클리드 거리를 활용하여 자치구별 홍수취약도를 산정하고, 확률강우량 및 과거 홍수피해 강우량을 기반으로 강우기준을 산정하였다. 그 결과 자치구별 2단계 강우기준은 기상청의 호우주의보 기준, 4단계 강우기준은 호우특보 기준과 크게 차이가 나지 않는 것으로 분석되었다. 또한 기후노출이 높고 적응도가 낮은 서울 북부지역이 상대적으로 홍수취약도가 높아 강우기준이 낮게 산정되었다. 이에 따라 서울 북부지역은 상대적으로 낮은 강우기준에 따라 선제적으로 홍수대응이 가능할 것으로 판단된다. 향후 지역특성 및 피해특성을 고려하여 산정된 자치구별 강우기준을 활용하여 기상예측자료의 적용성을 검토하고, 선제적인 홍수대응방안 마련을 위한 연구를 수행할 예정이다.

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    30 April 2022
  • Research Article

    Development of river discharge estimation scheme using Monte Carlo simulation and 1D numerical analysis model

    Monte Carlo 모의 및 수치해석 모형을 활용한 하천 유량 추정기법의 개발

    Kang, Hansol, An, Hyunuk, Kim, Yeonsu, Hur, Youngteck, Noh, Joonwoo

    강한솔, 안현욱, 김연수, 허영택, 노준우

    Since the frequency of heavy rainfall is increasing due to climate change, water levels in the river exceed past historical records. The …

    기후변화로 집중호우의 강도가 증가함에 따라 하천에서 기왕의 관측 자료가 없는 고수위가 관측되고 있다. 수위-유량 관계 곡선식은 기왕 관측 자료를 바탕으로 수위를 유량으로 …

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    Since the frequency of heavy rainfall is increasing due to climate change, water levels in the river exceed past historical records. The rating-curve is to convert water level into flow dicscharge from the regression analysis of the water level and corresponding flow discharges. However, the rating-curve involves many uncertainties because of the limited data especially when observed water level exceed past historical water levels. In order to compensate for insufficient data and increase the accuracy of flow discharge data, this study estimates the flow discharge in the river computed mathematically using Monte Carlo simulation based on a 1D hydrodynamic numerical model. Based on the existing rating curve, a random combination of coefficients constituting the rating-curve creates a number of virtual rating curve. From the computed results of the hydrodynamic model, it is possible to estimate flow discharge which reproduces best fit to the observed water level. Based on the statistical evaluation of these samples, a method for mathematically estimating the water level and flow discharge of all cross sections is porposed. The proposed methodology is applied to the junction of Yochoen Stream in the Seomjin River. As a result, it is confirmed that the water level reproducibility was greatly improved. Also, the water level and flow discharge can be calculated mathematically when the proposed method is applied.


    기후변화로 집중호우의 강도가 증가함에 따라 하천에서 기왕의 관측 자료가 없는 고수위가 관측되고 있다. 수위-유량 관계 곡선식은 기왕 관측 자료를 바탕으로 수위를 유량으로 환산하기 때문에 관측 자료가 부족한 경우, 유량 자료 생산에 있어서 불확실성이 커지고 정확성이 떨어지게 된다. 부족한 자료를 보완하고 유량자료의 정확성을 높이기 위하여 본 연구에서는 1차원 수치해석 모형을 기반으로 한 Monte Carlo 모의를 이용하여 대상 지역의 유량을 수리학적으로 추정하는 방법을 제시하였다. 기존에 작성되어있는 수위-유량 관계곡선식을 바탕으로 경사, 조도계수, 하폭 등의 영향을 받는 계수와 흐름의 조건에 따라 영향을 받는 지수를 난수로 발생시켜 다수의 가상 곡선식을 생성하였다. 가상의 곡선식과 주요지점의 관측수위를 활용한 수치모의 결과를 비교하여 홍수위의 재현성이 좋은 최적 샘플의 곡선식을 상류 경계 지점의 곡선식으로 선정하였다. 제안한 방법론을 섬진강 요천 합류부를 대상으로 적용하였으며, 그 결과 수위 재현성이 큰 폭으로 개선된 것을 확인하였다. 또한, 제안한 방법론의 적용 시 해당 샘플의 수리해석 결과를 바탕으로 모의단면의 수위와 유량을 수리학적으로 추정할 수 있다는 장점이 있다.

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    30 April 2022
  • Research Article

    Erodibility evaluation of sandy soils for sheet erosion on steep slopes

    급경사면의 면상침식에 대한 사질토양의 침식성 평가

    Shin, Seung Sook, Park, Sang Deog, Hwang, Yoonhee

    신승숙, 박상덕, 황윤희

    Artificial disturbance in mountainous areas increases the sensitivity to erosion by exposure of the subsoil with a low loam ratio to the …

    산지의 인위적인 교란은 양토 비율이 적은 심토를 지표에 노출시켜 침식의 민감도를 증가시킨다. 본 연구는 강우유입 면상흐름에 의해 발생하는 세류간 침식에 있어서 사질토(sand)와 …

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    Artificial disturbance in mountainous areas increases the sensitivity to erosion by exposure of the subsoil with a low loam ratio to the surface. In this study, rainfall simulations were conducted to evaluate the erodibility of sand and loamy sand in the interrill erosion by the rainfall-induced sheet flow. The mean diameters of sand and loamy sand used in the experiment were 0.936 mm and 0.611 mm, respectively, and the organic matter content was 2.0% and 4.2%, respectively. In the experimental plot, the runoff coefficient of overland flow increased 1.16 times in loamy sand rather than sand. Mean sediment yields of loamy sand and sand by sheet erosion were 3.71kg/m2/hr and 1.13kg/m2/hr respectively. The erodibility, the rate of soil erosion for rainfall erosivity factor, was 3.65 times greater in loamy sand than in sand. As the gradient of the steep slope increased from 24° to 28°, the sediment concentration and the erodibility for two soils increased by about 20%. The erodibility factor K of sandy soils for small plots was overestimated compared to the measured erodibility. This means that RUSLE can overestimate the sediment yields by sheet erosion on sandy soils.


    산지의 인위적인 교란은 양토 비율이 적은 심토를 지표에 노출시켜 침식의 민감도를 증가시킨다. 본 연구는 강우유입 면상흐름에 의해 발생하는 세류간 침식에 있어서 사질토(sand)와 양질사토(loamy sand)의 침식성(erodibility)을 평가하고자 강우모의 실험을 수행하였다. 실험에 사용한 사질토와 양질사토의 평균입경은 각각 0.936 mm와 0.611 mm이고, 유기물함량은 각각 2.0%와 4.2%이었다. 실험 플롯에서 지표흐름의 유출계수는 양질사토가 사질토보다 1.16 배 증가하였다. 면상침식에 의한 양질사토와 사질토의 평균 토사유출량은 각각 3.71kg/m2/hr와 1.13kg/m2/hr 이었다. 강우침식능인자에 대한 토사유출량의 비인 침식성은 양질사토가 사질토보다 평균 3.65 배 컸다. 급경사면의 경사도가 24°에서 28°로 증가함에 따라 두 토양에 대한 유사농도와 침식성은 약 20%정도 증가하였다. 소규모 플롯에 대한 사질토양의 침식성인자 K 는 실측 침식성에 비해 과대 산정되었다. 이 결과는 RUSLE가 사질토양에서 면상침식에 의해 발생하는 토사유출량을 과대평가할 수 있음을 의미한다.

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    30 April 2022
  • Research Article

    A study on the analysis of current status of Seonakdong River algae using hyperspectral imaging

    초분광영상을 이용한 서낙동강 조류 발생현황 분석에 관한 연구

    Kim, Jongmin, Gwon, Yeonghwa, Park, Yelim, Kim, Dongsu, Kwon, Jae Hyun, Kim, Young Do

    김종민, 권영화, 박예림, 김동수, 권재현, 김영도

    Algae is an indispensable primary producer in the ecosystem by supplying energy to consumers in the aquatic ecosystem, and is largely divided …

    조류는 수생태계에서 소비자의 에너지를 공급하여 생태계 내 없어서는 안 될 1차 생산자로서 크게 녹조류, 남조류, 규조류로 나뉘어진다. 남조류의 경우 수온이 상승하여 여름철 …

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    Algae is an indispensable primary producer in the ecosystem by supplying energy to consumers in the aquatic ecosystem, and is largely divided into green algae, blue-green algae, and diatoms. In the case of blue-green algae, the water temperature rises, which occurs in the summer and overgrows, which is the main cause of the algae bloom. Recently, the change in the occurrence time and frequency of the algae bloom is increasing due to climate change. Existing algae survey methods are performed by collecting water and measuring through sensors, and time, cost and manpower are limited. In order to overcome the limitations of these existing monitoring methods, research has been conducted to perform remote monitoring using spectroscopic devices such as multispectral and hyperspectral using satellite image, UAV, etc. In this study, we tried to confirm the possibility of species classification of remote monitoring through laboratory-scale experiments through algal culture and river water collection. In order to acquire hyperspectral images, a hyperspectral sensor capable of analyzing at 400-1000 nm was used. In order to extract the spectral characteristics of the collected river water for classification of algae species, filtration was performed using a GF/C filter to prepare a sample and images were collected. Radiation correction and base removal of the collected images were performed, and spectral information for each sample was extracted and analyzed through the process of extracting spectral information of algae to identify and compare and analyze the spectral characteristics of algae, and remote sensing based on hyperspectral images in rivers and lakes. We tried to review the applicability of monitoring.


    조류는 수생태계에서 소비자의 에너지를 공급하여 생태계 내 없어서는 안 될 1차 생산자로서 크게 녹조류, 남조류, 규조류로 나뉘어진다. 남조류의 경우 수온이 상승하여 여름철 발생하여 과대 증식하여 녹조현상의 주원인이 되며, 최근 기후 변화로 인해 녹조현상의 발생시기의 변화와 빈도수가 늘고있는 추세이다. 기존의 조류 조사 방식은 채수 및 센서를 통한 측정으로 이루어지고 있으며 시간, 비용 및 인력의 한계가 나타난다. 이러한 기존 모니터링 방법의 한계를 극복 하기위해 위성영상이나 무인항공기(Unmanned Aearial Vehicles, UAV), 등 탑제체를 운용한 다중분광 및 초분광과 같은 분광기기를 이용하여 원격 모니터링을 수행하는 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 조류 배양액 및 하천수 채수를 통한 실험실 규모의 실험을 통해 원격 모니터링의 종 구분에 대한 가능성에 대하여 확인 해보고자 하였다. 초분광 영상을 취득하기 위해 400-1000 nm에서 분석할 수 있는 초분광 센서를 활용하였다. 채수한 하천수의 조류 종 구분을 위한 분광특성을 추출하기 위해 GF/C필터를 이용하여 여과를 진행하여 시료를 제조하여 영상을 수집하였다. 수집된 영상을 방사보정 및 Base (하천수 및 배양보존액 통칭) 제거를 진행하였고 조류의 분광 정보 추출 과정을 통해 시료별 분광 정보를 추출, 분석하여 조류의 분광특성을 파악, 비교분석하여 하천‧호소에서의 초분광영상 기반 원격탐사 모니터링의 적용성을 검토하고자 하였다.

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    30 April 2022
  • Policy Note

    A study on the improvement of water resource governance to adapt to climate change

    기후변화 적응을 위한 국내 수자원 거버넌스의 개선방안 모색

    Kim, Sinae, Kang, Moon-Seong

    김시내, 강문성

    In establishing climate change adaptation strategies, the recent policy paradigm is changing from structural measures in the past to risk management. The …

    기후변화 적응전략 수립에 있어 정책적 패러다임이 과거 구조적 대책에서 위험관리로 변화하고 있으며, 지역 내 다양한 이해관계자의 참여와 협력을 바탕으로 하는 수자원 거버넌스의 …

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    In establishing climate change adaptation strategies, the recent policy paradigm is changing from structural measures in the past to risk management. The establishment of water resource governance based on the participation and cooperation of various stakeholders is important in developing a climate change adaptation strategy. This paper identifies the limitations of Korea’s water resource governance and seeks ways to improve the water resource governance for effective adaptation to climate change by examining the development process and current status of water management policies and water resource governance in Korea and major OECD countries.


    기후변화 적응전략 수립에 있어 정책적 패러다임이 과거 구조적 대책에서 위험관리로 변화하고 있으며, 지역 내 다양한 이해관계자의 참여와 협력을 바탕으로 하는 수자원 거버넌스의 구축은 기후변화 적응전략 마련의 핵심이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 국내 및 OECD 주요국들의 물관리 정책과 수자원 거버넌스의 발전 과정 및 현황을 검토하여 국내 수자원 거버넌스의 한계점을 파악하고, 효과적인 기후변화 적응을 위한 국내 수자원 거버넌스의 개선방안을 모색하고자 한다.

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    30 April 2022