• Research Article

    Case study on application of graphical method for baseflow separation

    도식적 기저유출분리기법의 적용에 관한 사례 연구

    Kang, Taeuk, Lee, Namjoob

    강태욱, 이남주

    Baseflow constitutes most of the streamflow during the dry season and it is an important factor for stream management. In this study ...

    유역의 기저유량은 갈수기 하천유량의 대부분을 차지하므로 하천 관리에 있어 중요한 요소이다. 이 연구에서는 하천유량으로부터 기저유량을 분리하는 4가지의 기저유출분리기법을 2개의 대표 지점에 적용하여 ...

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    Baseflow constitutes most of the streamflow during the dry season and it is an important factor for stream management. In this study, four techniques for separating baseflow from the streamflow were applied to two target areas to examine the applicability. The baseflow separation techniques used in the analysis are all graphical methods, which are fixed interval method (FIM), sliding interval method (SIM), local minimum method (LMM), and PART programs based on the N-day method. The target areas are the Daeri and Cheongsong stage stations in the Nakdong River Basin where the streamflow was measured continuously for 5 years. We evaluated the appropriateness of the results for baseflow separation methods by examining the indexes for model assessment (NSE, PBIAS, RSR), baseflow index, and shape of baseflow separated from a flood hydrograph. It was analyzed that the FIM, SIM, and LMM methods included some errors in separating the baseflow from streamflow, whereas the PART program results were found to be the best.


    유역의 기저유량은 갈수기 하천유량의 대부분을 차지하므로 하천 관리에 있어 중요한 요소이다. 이 연구에서는 하천유량으로부터 기저유량을 분리하는 4가지의 기저유출분리기법을 2개의 대표 지점에 적용하여 적용성을 검토하였다. 분석에 사용된 기저유출분리기법은 모두 도식적 방법으로서, N-day법에 근거한 FIM, SIM, LMM 기법과 PART 프로그램이다. 적용된 지역은 다년간 연속적으로 유량이 측정된 낙동강 유역의 대리 수위관측소 및 청송 수위관측소이다. 기법별 모형평가지표(NSE, PBIAS, RSR), 기저유출지표, 홍수 수문곡선으로부터 분리된 기저유량의 형상을 검토하여 기저유출 분리 결과의 적절성을 평가하였다. FIM, SIM, LMM 기법은 기저유출 분리 시 오류를 일부 포함하고 있는 것으로 분석되었고, 상대적으로 PART 프로그램에 의한 기저유출 분리 결과가 가장 우수한 것으로 나타났다.

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    April 2021
  • Research Article

    Comparison of MIROC5 and MIROC6 projections for precipitation over South Korea

    MIROC5와 MIROC 6의 우리나라 미래 강수량 예측 비교

    Chae, Seung Taek, Song, Young Hoon, Chung, Eun-Sung

    채승택, 송영훈, 정은성

    This study projected the monthly precipitation for RCP4.5 and RCP8.5 of the MIROC5 and SSP2-4.5 and SSP5-8.5 of ...

    본 연구에서는 MIROC5와 MIROC6 GCM을 대상으로 우리나라 21개의 관측소의 과거 기간(1970년 ~ 2005년) 관측 값을 이용하여 과거 월 강수량을 모의한 뒤 6개의 ...

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    This study projected the monthly precipitation for RCP4.5 and RCP8.5 of the MIROC5 and SSP2-4.5 and SSP5-8.5 of MIROC6 GCMs using observations of the historical period (1970 to 2005) of 21 stations in Korea, and then compared the performance before and after bias correction using 6 evaluation indicators. In addition, using the bias corrected GCM’s scenarios, annual precipitation, summer precipitation and winter precipitation in near future period (2021-2060) and far future period (2061-2100) were calculated. Furthermore, the variability of future projection ​​was quantified using the standard deviation and interquartile range values ​​of future precipitation. As a result the rate of change of precipitation was greater in the northern region than in the southern region and in the far future rather than the near future. The variability in the projection were also concluded to be larger in the northern region than that in the southern regions.


    본 연구에서는 MIROC5와 MIROC6 GCM을 대상으로 우리나라 21개의 관측소의 과거 기간(1970년 ~ 2005년) 관측 값을 이용하여 과거 월 강수량을 모의한 뒤 6개의 평가 지표를 사용하여 편이보정 전후의 성능을 비교하였다. 또한 편이 보정된 GCM의 RCP4.5, RCP8.5 그리고 SSP2-4.5, SSP5-8.5 시나리오를 이용하여 가까운 미래 기간(2021년 ~ 2060년)과 먼 미래 기간(2061년 ~ 2100년)별로 연 강수량, 여름철 강수량, 겨울철 강수량 변화율을 산정하였다. 더 나아가 산정된 미래 강수량의 표준편차와 사분범위 값을 이용하여 미래 예측 값의 변동성을 확인하였다. 분석 결과 강수의 변화율은 남부 지역보다는 북부 지역에서 그리고 가까운 미래보다는 먼 미래에서 크게 나타났다. 변동성의 경우도 가까운 미래와 먼 미래 모두 남부 지역보다는 북부 지역에서 크게 나타남을 확인하였다.

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    April 2021
  • Research Article

    Methodology for assessment and forecast of drought severity based on the water balance analysis

    물수지 분석에 기반한 가뭄 심각도 평가 및 예측 방법

    Jang, Ock-Jae, Moon, Young-Il, Moon, Hyeon-Tae

    장옥재, 문영일, 문현태

    Drought is a natural disaster which is hard to recognize its onset and termination and to estimate the damage from the events ...

    가뭄은 발생시점과 종료시점을 명확하게 알기 어려우며, 과거에 발생한 피해도, 향후 예상되는 피해도 추산하기 어렵다는 특성을 가지는 자연재해이다. 그렇기 때문에 기존 연구에서는 가뭄지수나 ...

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    Drought is a natural disaster which is hard to recognize its onset and termination and to estimate the damage from the events which occurred in the past and are expected in near future. While the drought indices or their frequencies are widely applied to explain the severity of each event in the existing studies, decision-makers and stakeholders (the public) may have trouble in understanding the results due to the unfamiliar expression with statistical values. In this study, therefore, the methodology for assessment and forecast of drought severity based on the amount of water shortage from the water balance analysis was be placed at the center of the discussion. Firstly, in order to improve the existing analysis for drought assessment adopted in the National Water Resources Plan, alternative methods have been suggested to estimate the amount of water demand in each sub-basin using the land use map, and in an aspect of water supply, reservoirs and underground water are included in the simulation of MODSIM-DSS. The relationship between drought severity from the simulated water shortage in the study area and the values of SPEIs (SPEI 6 = estimated for 6 months - winter and spring season, SPEI 3 = estimated for 3 months - summer season) has been analyzed by the Decision tree. Due to this achievement, at the end of the spring season, every year the forecast for the drought severity will be available with the quantitatively estimated water shortage, and it will be helpful to activate the drought mitigation measures before the disaster occurs.


    가뭄은 발생시점과 종료시점을 명확하게 알기 어려우며, 과거에 발생한 피해도, 향후 예상되는 피해도 추산하기 어렵다는 특성을 가지는 자연재해이다. 그렇기 때문에 기존 연구에서는 가뭄지수나 가뭄의 빈도를 사용하여 매번 가뭄의 심각도를 표현하고 있으나 이는 의사결정자나 지역 주민들이 익숙하지 않은 통계적인 수치로 표현되기 때문에 이해하기 어려운 측면이 있다. 따라서 본 연구에서는 물수지 분석 결과로부터 정량적으로 산출된 물부족량을 바탕으로 가뭄 심각도를 평가하고, 예측하는 방안에 대해 중심적으로 기술하였다. 먼저 가뭄의 심각도 평가를 위해 기존 수자원장기종합계획에서 적용하는 물수지 분석 방법에서 중권역의 수요량을 산출하는 방법을 토지이용도를 적용하여 개선하였으며, 공급량 측면에서는 농업용 저수지와 지하수를 MODSIM-DSS모형에 포함하여 모의하는 것을 제시하였다. 다음으로 대상 유역에 적용하여 산출된 중권역별 물부족량과 겨울철~봄철의 6개월 동안의 SPEI, 그리고 여름철 3개월 동안의 SPEI의 상관관계를 Decision tree 방법을 적용하여 분석하였다. 이를 통해 매년 봄철이 끝날 때 가뭄 심각도를 물부족량과 함께 수치로 예측함으로써 가뭄 재해 발생 전에 대응 활동을 계획하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

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    April 2021
  • Research Article

    Evaluation of longitudinal / transverse dispersion coefficients and prediction of concentration at river confluence in two-dimensional solute transport analysis

    2차원 혼합 해석시 합류부에서 종/횡분산계수 산정 및 농도예측 기여도 평가

    Baek, Kyong Oh, Lee, Dong Yeol, Seo, Il Won

    백경오, 이동열, 서일원

    Mixing characteristics of the longitudinal/transverse directions is inevitably different in rivers with a large aspect ratio. Particularly complex mixing behavior occurs ...

    평면 2차원 혼합 해석시 연안이나 호소의 경우 수평방향 분산이 균일하다고 볼 수 있지만, 종/횡의 비율이 세장(細長)한 하천의 경우 종 ...

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    Mixing characteristics of the longitudinal/transverse directions is inevitably different in rivers with a large aspect ratio. Particularly complex mixing behavior occurs in the area of the confluence where tributaries and main streams of different concentrations meet, and it is necessary to accurately implement such mixing characteristics by assigning appropriate values of longitudinal and transverse dispersion coefficients. In this study, the mixing behavior according to the different values in the longitudinal/transverse dispersion coefficient was analyzed by using the two-dimensional model (RAMS) at the confluence where three rivers (the Nakdong River, the Geumho River, and the Jincheon Creek) meet. Firstly the longitudinal and transverse dispersion coefficients were calibrated and validated based on the electrical conductivity (EC) acquired from field measurements. Through the calibration and validation, it was shown that the longitudinal dispersion coefficient was about 25 times larger than the transverse dispersion coefficient in this area. Then assuming that a hazardous substance (phenol) was introduced into the upper boundaries of the Geumho River and the Jincheon Creek due to an accidental spill, the concentration of phenol arrived at the water intake facilities was calculated by using the calibrated numerical model. As a result, characteristics such as time and peak concentration of hazardous substances reaching the water intake facilities were very different according to the ratio of the longitudinal/transverse dispersion coefficient values. In fact, this is an example that the selection of the dispersion coefficients can affect decision-making such as stopping water intake during an appropriate time at the facilities, when if phenol is introduced into a river. In the end, when using a two-dimensional mixing model in a river, it was confirmed that the provision of an appropriate value of the longitudinal/transverse dispersion coefficient was an important factor.


    평면 2차원 혼합 해석시 연안이나 호소의 경우 수평방향 분산이 균일하다고 볼 수 있지만, 종/횡의 비율이 세장(細長)한 하천의 경우 종/횡 방향의 혼합 특성은 상이할 수 밖에 없다. 특히 농도가 서로 다른 지류와 본류가 만나는 합류부 일대는 복잡한 혼합 양상이 발생하므로, 수치모형을 활용할 경우 종분산과 횡분산계수를 분리하여 각각 적절한 값을 부여함으로써 재현성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 기저농도가 서로 다른 세 하천(낙동강, 금호강, 진천천)이 만나는 낙동강 강정고령보 ~ 달성보 일대를 대상 구간으로 삼아, 2차원 하천해석 소프트웨어인 RAMS를 활용하여 종/횡분산계수 값의 차이에 따른 2차원적 혼합특성을 분석해 보았다. 이를 위해 먼저 실측을 통해 취득한 전기전도도(EC) 자료를 기반으로 종분산 및 횡분산계수를 각각 검/보정하였다. 검보정 결과 이 구간에서는 종분산계수가 횡분산계수에 비해 약 25배 크다는 것을 확인하였다. 다음으로 금호강 및 진천천 상류단에 수질사고로 유해물질(페놀)이 유입되었을 경우를 가정하여 매개변수(분산계수)가 검/보정된 모형(종/횡분산계수를 25배 비율로 부여)으로 하류 양수장(우암/월성 양수장)에 도달하는 유해물질의 농도를 예측해 보았다. 또한 분산계수가 검보정되지 않은 모형(종/횡분산계수를 동일한 값으로 부여)으로 유해물질의 양수장 도달 농도를 계산하였다. 그 결과 종/횡분산계수값의 비율에 따라 유해물질이 양수장에 도달하는 시간, 도달된 물질의 첨두농도 등이 매우 다르게 나타났다. 이는 실제로 페놀이 유입된다면 취/양수장 등에서 적정시간 취수중단 등의 조치를 취해야 하는데, 해석모형의 분산계수가 의사결정에 큰 영향을 미칠 수 있음을 보여준 사례라 할 수 있다. 향후 수질사고 예측/대응 시스템을 구축하는 경우, 계산엔진으로 활용되는 모형의 분산계수 결정에 유의해야 함을 환기시킨다.

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    April 2021
  • Research Article

    Estimation of ungauged Hwanggang dam inflow using Sentinel-2 optical satellite imagery

    Sentinel-2 광학 위성영상을 이용한 황강댐 미계측 유입량 추정

    Kim, Jingyeom, Kim, Eunji, Kang, Boosik

    김진겸, 김은지, 강부식

    The Hwanggang Dam in North Korea is located upstream of the Imjin River which is a shared river on the border. It ...

    북한의 황강댐은 접경지 공유하천인 임진강 상류에 존재하는 댐으로서 팔당댐의 약 1.5배인 3억 5천만 m3 규모의 저수용량을 가지고 있으며, 하류로의 발전방류와 ...

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    The Hwanggang Dam in North Korea is located upstream of the Imjin River which is a shared river on the border. It is known to have a reservoir capacity of 350 million cubic meters, which is about 1.5 times larger than Paldang Dam in South Korea, and releases a discharge largely for generating hydroelectric power and partly for transferring to the Yesung River basin. Due to the special national security issues in the region, data sharing between the south and north Koreas is not made, and flood damage risk due to heavy storm and unauthorized discharge is remained in the south Korean-side downstream region. However, It is still difficult to forecast the flood because the operating information of the Hwanggang Dam is not shared. In this study, a dam inflow and reservoir water level change modeling system was constructed using lumped hydrological model and reservoir operation algorithm based on AutoROM. Dam inflow was verified indirectly using remotely sensed water level derived by Sentinel-2 optical satellite and 10m high-resolution terrain map. Coefficient of determination (R2) derived as 0.76 for water level changing from Jan. 2017 to Aug. 2020.


    북한의 황강댐은 접경지 공유하천인 임진강 상류에 존재하는 댐으로서 팔당댐의 약 1.5배인 3억 5천만 m3 규모의 저수용량을 가지고 있으며, 하류로의 발전방류와 함께 유역 외 지역인 예성강 지역으로 방류량 일부를 도수시키고 있는 것으로 알려져 있다. 이 지역의 특수한 국가안보 이슈로 인하여 남북한간 수문자료의 공유가 이루어지지 못하고 있어, 호우와 무단방류에 따른 하류부 남한측 지역의 피해위험이 상존하고 있다. 하지만 황강댐의 실시간 운영정보의 부재로 인하여 군남홍수조절지 유입량을 포함하여 임진강유역의 홍수관리를 위한 정확한 예보가 어려운 실정이다. 본 연구에서는 집중형 수문모형과 Auto-ROM 기반의 황강댐 저수지운영 알고리즘을 구축하여 황강댐의 유입량과 저수지 수위변화를 모의할 수 있는 체계를 구축하였다. 이때 Sentinel-2 MSI (MultiSpectral Instrument) 광학 위성영상과 10 m급 고해상도 지형자료를 이용하여 황강댐 수위 변화를 추정하여 저수지운영 기법을 기반으로 황강댐 유입량을 간접적으로 검증하였다. 황강댐 유입량으로 인해 변화되는 저수지 수위를 모의한 결과 인공위성 영상으로부터 추정한 수위 대비 결정계수(R2)는 0.76으로 나타났다.

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    April 2021
  • Research Article

    Application study of resilience for evaluating performances of hydropower dam

    발전용댐의 성능 평가를 위한 회복탄력성 적용방안 제시

    Kim, Dong Hyun, Yoo, Hyung Ju, Shin, Hong-Joon, Lee, Seung Oh

    김동현, 유형주, 신홍준, 이승오

    Hydropower dams in Korea were built for power generation at the time of construction, but they have been operated with the additional ...

    국내 발전용댐은 건설 당시 발전을 목적으로 지어졌으나, 최근 한강홍수통제소와 협약을 통해 일부 용수공급, 홍수조절, 환경개선 등을 부가목적으로 운영되고 있다. 그러나 이러한 운영은 ...

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    Hydropower dams in Korea were built for power generation at the time of construction, but they have been operated with the additional purposes of supplying water, controlling floods, and environmental improvement through an agreement with the Han River Flood Control Office. However, these operations will result in losses of power generation, and may adversely affect the energy utilization. Therefore, it is the time to re-evaluate diversification of the dam operation method. In this study, the concept of resilience is introduced to evaluate the multi-function of hydropower dams. The resilience of the hydropower dams was defined as the recovery capacity of the dam water level, and framework was proposed to evaluate water supply and flood control performance. The applicability of resilience in hydropower dam was reviewed as a simulation result using historical data. In the future, if the economic feasibility of the dam performance such as power generation, water supply, flood control, and environmental improvement is evaluated, it can be utilized in establishing the operation standards for hydropower dams in line with the policy.


    국내 발전용댐은 건설 당시 발전을 목적으로 지어졌으나, 최근 한강홍수통제소와 협약을 통해 일부 용수공급, 홍수조절, 환경개선 등을 부가목적으로 운영되고 있다. 그러나 이러한 운영은 주목적인 발전량에 손실을 가져올 것으로 예상되므로, 에너지 활용 측면에서도 부정적 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 현시점이 운영방식에 대한 다각적인 측면의 재평가가 필요한 시점이며, 본 연구에서는 회복탄력성 개념을 도입하여 발전용댐의 다양한 성능을 평가하고자 한다. 댐의 수위 회복력을 발전용댐의 회복탄력성으로 정의하였고 이·치수 성능을 평가하기 위한 회복탄력성 프레임워크를 제시하였다. 과거 유입량 자료를 활용한 댐 모의운영 결과로 적용가능성을 검토하였다. 향후 발전, 환경개선, 홍수조절 등 수자원 활용에 대한 경제성 평가가 병행된다면 변화된 정책에서의 발전용댐 운영 기준을 수립하는데 활용 가능할 것으로 판단된다.

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    April 2021