• Review Article

    Development of the Bayesian method and its application to the water resources field

    베이지안 기법의 발전 및 수자원 분야에의 적용

    Na, Wooyoung, Yoo, Chulsang

    나우영, 유철상

    The Bayesian method is a very useful statistical tool in various fields including water resources. Therefore, in this study, the background of ...

    베이지안 기법은 수자원을 포함한 다양한 분야에서 매우 유용한 통계적 도구로 이용되고 있다. 이에 본 연구에서는 베이지안 통계학에 대해 그 배경을 고찰하고, 수자원 ...

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    The Bayesian method is a very useful statistical tool in various fields including water resources. Therefore, in this study, the background of the Bayesian statistics and its application to the water resources field are reviewed. First, the history of the Bayesian method from the birth to the present, and the achievements of Bayesian statisticians are summarized. Next, the derivation of the Bayes’ theorem, which is the basis of the Bayesian method, is presented, and the roles of the three elements of the Bayes’ theorem: priori distribution, likelihood function, and posteriori distribution are explained. In addition, the unique features and advantages of the Bayesian statistics are summarized. Finally, the cases in water resources where the Bayesian method is applied are summarized by dividing them into several categories. With a prevalence of information and big data in the future, the Bayesian method is expected to be used more actively in the water resources field.


    베이지안 기법은 수자원을 포함한 다양한 분야에서 매우 유용한 통계적 도구로 이용되고 있다. 이에 본 연구에서는 베이지안 통계학에 대해 그 배경을 고찰하고, 수자원 분야에 적용된 사례를 소개하였다. 먼저, 베이지안 통계학의 탄생에서부터 현재에 이르기까지의 발전 과정과 이에 기여한 베이지안 통계학자들의 업적 등을 정리하였다. 다음으로 베이지안 기법의 근간이 되는 베이즈 정리의 유도 과정을 제시하고, 베이즈 정리의 세 요소인 사전분포, 우도함수, 사후분포의 역할에 대해 설명하였다. 또한, 베이지안 통계학이 가지는 고유한 특징과 장점에 대해 정리하였다. 마지막으로 수자원 분야에 베이지안 기법이 적용된 사례를 여러 범주로 나누어 정리하였다. 베이지안 기법은 정보 및 빅데이터의 활용이 커짐에 따라 수자원 분야에서 더욱 유용하게 적용될 것으로 전망된다.

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    January 2021
  • Research Article

    An analysis on effectiveness of circular culvert fishway

    원형암거 어도의 효과 분석

    Kim, Ki Heung

    김기흥

    The purpose of this study was to present the necessity and effect of culvert fishway, based on the absence of design criteria ...

    본 연구는 어류소상을 위한 암거어도에 대한 설계기준이 미비함에 착안하여 그 필요성과 효과를 제시하고자 하였다. 이러한 목적을 위한 시도로서 선정된 목표어종에 맞추어 수리학적으로 ...

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    The purpose of this study was to present the necessity and effect of culvert fishway, based on the absence of design criteria for it which fishes can pass. As an attempt for this purpose, circular culvert fishway were designed hydraulically to meet the passage condition for selected target fish species, and post-monitoring was performed to confirm its effectiveness. In the case of general circular culvert without weir baffles, the target fish species cannot pass because of the constant depth and velocity in the entire reach of the circular culvert, so it was confirmed that resting pools must be installed to help fish passage. In the case of circular culvert with weir baffles, the depth and the mean velocity in resting pool increased by about 240% and decreased by about 70% respectively, which not only satisfied the passage conditions of Zacco platypus that can swim at more than 10 times the speed of body length for 1 to 5 seconds, but also confirmed that various river fish could pass. Post-monitoring results of the restoration reach and fish capture monitoring surveys of circular culvert fishway demonstrated that the target fish species, Zacco platypus, can pass through it.


    본 연구는 어류소상을 위한 암거어도에 대한 설계기준이 미비함에 착안하여 그 필요성과 효과를 제시하고자 하였다. 이러한 목적을 위한 시도로서 선정된 목표어종에 맞추어 수리학적으로 원형암거 어도를 설계하였으며, 설치된 어도에 대한 효과를 확인하기 위한 모니터링을 시행하였다. 위어 배플을 설치하지 않은 일반적인 원형암거의 경우 암거 전체 구간에서 일정한 수심과 유속이 형성되기 때문에 대상어종이 소상할 수 없으므로 어류소상을 돕기 위해서는 반드시 휴게풀이 있는 어도의 설치가 필요함을 확인하였다. 위어 배플이 설치된 원형암거 경우에 휴게풀에서 수심은 240% 증가하고 유속은 70%가 감소하므로써 1 ~ 5초간 체장의 10배 이상의 돌진속도로 유영할 수 있는 피라미의 소상조건을 만족시킬 뿐 아니라 다양한 하천성 어종의 소상이 가능함을 확인하였다. 복원구간에 대한 사후 모니터링과 원형암거 어도에 대한 어류 포획 모니터링 조사에서 목표어종인 피라미가 어도를 이용하여 소상함을 입증하였다.

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    January 2021
  • Research Article

    Evaluation of hydrological applicability for rainfall estimation algorithms of dual-polarization radar

    이중편파 레이더의 강우 추정 알고리즘별 수문학적 적용성 평가

    Lee, Myungjin, Lee, Choongke, Yoo, Younghoon, Kwak, Jaewon, Kim, Hung Soo

    이명진, 이충기, 유영훈, 곽재원, 김형수

    Recently, many studies have been conducted to use the radar rainfall in hydrology. However, in the case of weather radar, the beam ...

    최근 레이더 강우량을 수문학적으로 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 기상레이더의 경우 관측 특성상 산악 효과 등으로 인한 관측 영역의 한계로 ...

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    Recently, many studies have been conducted to use the radar rainfall in hydrology. However, in the case of weather radar, the beam is blocked due to the limitation of the observation such as mountain effect, which causes underestimation of the radar rainfall. In this study, the radar rainfall was estimated using the Hybrid Sacn Reflectivity (HSR) technique for hydrological use of weather radar and the runoff analysis was performed using the GRM model which is a distributed rainfall-runoff model. As a result of performing the radar rainfall correction and runoff simulation for 5 rainfall events, the accuracy of the dual-polarization radar rainfall using the HSR technique (Q_H_KDP) was the highest with an error within 15% of the ground rainfall. In addition, the result of runoff simulation using Q_H_KDP also showed an accuracy of R2 of 0.9 or more, NRMSE of 1.5 or less and NSE of 0.5 or more. From this study, we examined the application of the dual-polarization radar and this results can be useful for studies related to the hydrological application of dual-polarization radar rainfall in the future.


    최근 레이더 강우량을 수문학적으로 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 기상레이더의 경우 관측 특성상 산악 효과 등으로 인한 관측 영역의 한계로 빔의 차폐가 발생하며, 이는 강우량의 과소 추정의 원인이 된다. 이에 본 연구에서는 기상 레이더의 수문학적 활용을 위해 Hybrid Surface Rainfall (HSR)기법을 활용하여 레이더 강우를 추정하였으며, 분포형 유출모형인 GRM 모형을 활용하여 유출 해석을 수행하였다. 5개의 강우 사상에 대해 강우 보정 및 유출 모의를 수행한 결과 HSR 기법을 활용한 이중편파 레이더 강우량(Q_H_KDP)이 지상 강우량의 15% 이내의 오차를 보이며 정확성이 가장 높았으며, 이를 활용하여 유출 해석을 수행한 결과 역시 R2 0.9 이상 NRMSE가 0.8 이하, NSE 0.5 이상의 정확도를 나타내었다. 본 연구를 통하여 이중편파 레이더 강우의 적용성을 확인할 수 있었으며, 향후 레이더의 수문학적 활용에 관련된 연구에 활용성이 클 것으로 판단된다.

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    January 2021
  • Research Article

    Laboratory experiment of evolution of rip current according to the duration of successive ends of breaking wave crests

    연속 쇄파선 끝단 지속시간에 따른 이안류 발달 수리실험 연구

    Choi, Junwoo

    최준우

    The experiment of rip current at successive ends of breaking wave crests was conducted in a laboratory wave basin, and its time-varying ...

    연속된 쇄파 파봉선 끝단사이로 발달하는 이안류를 수리실험을 통해 재현하고 입사파 지속시간의 변화에 따른 이안류 발달 특성을 정사보정 영상을 통해 관찰하였다. 서로 다른 ...

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    The experiment of rip current at successive ends of breaking wave crests was conducted in a laboratory wave basin, and its time-varying evolution according to incident wave durations was observed by using ortho-rectified images. The experiment utilized the generation of a quasi nodal line of the honeycomb-pattern waves (i.e., intersecting wave trains) formed by out-of-phase motion of two piston-type wave makers arranged in the transverse direction, instead of the original honeycomb pattern waves which are generated when two wave trains propagate with slightly different wave directions. The particle moving distance and velocity caused by the rip current were measured by using the particle tracking technique. As a result, the rip current was survived for a while even without incident waves after its generation due to several successive ends of wave crests, and it moved the particles further out to sea.


    연속된 쇄파 파봉선 끝단사이로 발달하는 이안류를 수리실험을 통해 재현하고 입사파 지속시간의 변화에 따른 이안류 발달 특성을 정사보정 영상을 통해 관찰하였다. 서로 다른 두 협각의 파랑 중첩에 의해 생성되는 벌집구조 파를 재현하는 대신에 조파장치를 횡방향 두 그룹으로 나누어 역 위상으로 구동시켜 규칙파를 조파하므로 유사 벌집구조 파형을 생성하여 실험을 수행하였다. 수리 실험에서 재현된 이안류의 생성과 발달 과정을 관찰하기 위해 정사보정 영상기반 입자 추적 기법을 사용하였으며, 이를 통해 이동거리와 속도를 관측하였다. 연속된 쇄파선 끝단이 해안으로 입사하여 이안류가 생성되지만, 이안류가 생성된 후 파랑이 더 이상 입사되지 않아도 상당시간 동안 이안류가 발달하여 입자들이 외해로 이동하는 것을 확인하였다.

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    January 2021
  • Research Article

    Estimation of fractal dimension for Seolma creek experimental basin on the basis of fractal tree concept

    Fractal 나무의 개념을 기반으로 한 설마천 시험유역의 Fractal 차원 추정

    Kim, Joo-Cheol, Jung, Kwan Sue

    김주철, 정관수

    This study presents a methodology to estimate two distinct fractal dimensions of natural river basin by using fractal tree concept. To this ...

    본 연구에서는 Fractal 나무의 개념을 이용하여 자연유역의 두 가지 개별적 Fractal 차원을 추정하는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여 Fractal 나무의 성장 과정을 ...

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    This study presents a methodology to estimate two distinct fractal dimensions of natural river basin by using fractal tree concept. To this end, an analysis is performed on fractal features of a complete drainage network which consists of all possible drainage paths within a river basin based on the growth process of fractal tree. The growth process of fractal tree would occur only within the limited drainage paths possessing stream flow features in a river basin. In the case of small river basin, the bifurcation process of network is more sensitive to the growth step of fractal tree than the meandering process of stream segment, so that various bifurcation structures could be generated in a single network. Therefore, fractal dimension of network structure for small river basin should be estimated in the form of a range not a single figure. Furthermore, the network structures with fractal tree from this study might be more useful information than stream networks from a topographic or digital map for analysis of drainage structure on small river basin.


    본 연구에서는 Fractal 나무의 개념을 이용하여 자연유역의 두 가지 개별적 Fractal 차원을 추정하는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위하여 Fractal 나무의 성장 과정을 기반으로 유역 내부에서 발생 가능한 모든 배수 경로를 추출하여 완전한 배수망을 구성하고 이에 해당하는 Fractal 특성을 분석해 보고자 한다. 유역 내부에서 Fractal 나무의 성장 과정은 하천 유동의 특성을 가지는 배수 경로에서만 제한적으로 나타날 수 있다. 소규모 유역의 경우 Fractal 나무의 성장 단계에 따라 망상 구조의 분기 특성이 단일 하천 구간의 사행 특성에 비하여 민감하게 변화하여 단일한 망상 구조 속에서도 다양한 분기 구조가 생성될 수 있다. 따라서 소규모 유역을 대상으로 한 망상 구조에 대한 Fractal 차원은 단일한 수치의 고정된 형태보다는 범위의 형태로 취급되어야 하는 것이 타당한 것으로 판단된다. 또한, 소규모 유역의 배수 구조에 대한 분석에는 지형도나 수치지도로부터 추출한 하천망보다 본 연구에서 제시한 Fractal 나무의 성장에 따른 망상 구조와 같은 정보가 더 유용할 수 있을 것으로 판단된다.

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    January 2021
  • Technical Note

    Development of an integrated platform for flood analysis in the smart city

    스마트시티 홍수분석 연계플랫폼 개발

    Koo, Bonhyun, Oh, Seunguk, Koo, Jaseob, Shim, Kyucheoul

    구본현, 오승욱, 구자섭, 심규철

    In this study, in order to efficiently perform smart city river management, we developed an integrated platform that connects flood analysis models ...

    본 연구에서는 스마트시티 하천관리를 효율적으로 수행하기 위하여 웹상에서 홍수분석 모델을 연계하고 입력 및 출력 정보를 데이터베이스화하여 정보를 제공하는 연계플랫폼을 개발하였다. 연계플랫폼에서는 스마트시티 ...

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    In this study, in order to efficiently perform smart city river management, we developed an integrated platform that connects flood analysis models on the web and provides information by converting input and output data into a database. In the integrated platform, a watershed analysis model, a river flow analysis model and an urban runoff analysis model were applied to perform flood analysis in smart city. This platform is able to obtain more reliable results by step-by-step approach to urban runoff that may occur in smart city through the applied model. In addition, since all analysis processes such as data collection, input data generation and result storage are performed on the web, anyone in an environment that can access the web without special equipment or tools can perform analysis and view results. Through this, it is expected that smart city managers can efficiently manage urban runoff and nearby rivers, and can also be used as educational materials for urban outflows.


    본 연구에서는 스마트시티 하천관리를 효율적으로 수행하기 위하여 웹상에서 홍수분석 모델을 연계하고 입력 및 출력 정보를 데이터베이스화하여 정보를 제공하는 연계플랫폼을 개발하였다. 연계플랫폼에서는 스마트시티 내 홍수분석을 하기 위하여 유역유출 분석 모델, 하천흐름 분석 모델 그리고 도시유출 분석 모델을 적용하였다. 본 플랫폼에서는 적용한 모델을 통해 스마트시티 내 발생할 수 있는 도시유출에 대하여 단계적으로 접근함으로써 더욱 신뢰성 있는 결과를 획득할 수 있다. 또한, 데이터 수집, 입력데이터 생성 및 결과 데이터 저장과 같은 모든 분석 과정이 웹상에서 진행되기 때문에 특수 장비나 도구 없이 웹에 접근할 수 있는 환경만 구축된다면 분석 수행과 결과 조회가 가능하다. 이를 통하여 스마트시티 관리자들은 효율적인 하천 및 도시 관리가 가능하고, 더불어 도시유출에 대한 교육용 자료로도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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    January 2021