농업용 필댐의 설계홍수량 가중치 적용에 따른 환산빈도 분석 = Analysis of Return Periods in Agricultural Fill Dams Under Weighted Design Floods

국문 초록 (Abstract)

기후변화로 인해 극한강우 사상의 발생 빈도와 규모가 증가함에 따라, 농업용 필 댐의 충분한 수문학적 안정성을 확보하기 위해서는 현행 설계홍수량 기준의 재검토 가 필요한 상황이다. 현재 「농업용 필댐 설계기준(KDS 67 10 20)」에서는 유역 면적 2,500 ha 이상 또는 총저수량 500만 톤 이상인 대규모 저수지의 경우 PMF(Probable Maximum Flood)를 적용하도록 하고 있으나, 이보다 작은 중·소규 모 저수지에 대해서는 200년 빈도에 1.20의 가중치(설계홍수량의 20% 증가)를 적 용하도록 규정하고 있다. 그러나 최근 홍수량의 증가로 인해 이러한 기준이 실제 위험 수준을 충분히 반영하고 있는지 확인이 필요한 실정이다. 또한 유역 특성, 도 달시간 등 저수지의 제원에 따라 홍수 반응이 달라질 수 있으므로 모든 저수지에 동일한 가중치를 적용하는 방식은 실제 수문 특성과 위험도를 충분히 고려하지 못 할 가능성이 있다. 본 연구에서는 한국농어촌공사의 K-HAS 모듈을 활용하여 빈도 기반 강우와 PMP(Probable Maximum Precipitation)를 적용한 설계홍수량을 산정하였으며, 이 를 위해 SCS-CN 방법, Clark 단위도법, 단순지체법(simple lag routing)을 적용하 였다. 산정된 설계홍수량을 기반으로 현행 기준의 적절성을 검토하고, 가중치 변화 에 따른 설계빈도의 변화를 정량적으로 분석하였다. 200년 빈도에 1.20의 가중치 를 적용할 경우 환산 설계빈도는 약 650–850년 수준으로 증가하였으며, 동일한 가 중치를 500년 빈도에 적용할 경우 약 2,000–2,400년 수준으로 확대되는 등 비선형 적 증폭 효과가 크게 나타났다. 이러한 증폭 정도는 유역면적과 도달시간(Time of Concentration)에 따라 크게 달라졌는데, 유역면적이 작고 도달시간이 짧을수록 민 감도가 높게 나타난 반면, 저수용량은 설계빈도 변화에 미치는 영향이 상대적으로 미미하였다. 이러한 결과는 단일한 가중치가 농업용 저수지의 다양한 수문·지형 특 성을 충분히 반영하지 못함을 의미하며, 향후에는 주요 유역 특성을 고려한 현장 적합성이 높은 설계빈도 기준의 마련이 필요함을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Climate change has intensified the frequency and magnitude of extreme rainfall events, underscoring the need to revise the design flood criteria for agricultural fill dams to ensure adequate hydrological safety. Although the current KDS 67 10 20 standard applies a 200-year return period with a 1.20 weighting factor (20% increase of the design flood discharge), recent hydrological responses suggest that this criterion may not fully reflect actual hazard levels. In this study, design flood discharges were estimated using frequency-based rainfall and probable maximum precipitation (PMP), implementing the SCS–CN method, Clark unit hydrograph, and simple lag routing within the K-HAS module. Using these estimates, the applicability of the current standard was assessed, and the resulting changes in return period under different weighting factors were quantified. Applying a weighting factor of 1.20 increased the effective return period from 200 years to approximately 650–850 years, while the same factor applied to the 500-year frequency increased it to 2,000–2,400 years, revealing a strong nonlinear amplification effect. The magnitude of this amplification varied substantially with watershed characteristics: smaller catchments and shorter times of concentration exhibited higher sensitivity, whereas total storage capacity had minimal influence. These findings indicate that a uniform weighting factor does not adequately account for the hydrologic and geometric diversity of agricultural reservoirs. The results highlight the need for flexible, site-specific design-frequency criteria that incorporate key watershed characteristics to better ensure hydrological stability under future climate conditions.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• II. 연구사3
• 1. 농업용 저수지의 설계기준 및 홍수조절능력 3
• 2. 빈도해석 및 설계홍수량 산정 5
• III. 연구방법 8
• 1. 대상지 현황 10
• 2. 설계홍수량 산정 13
• 3. 로그-선형 회귀 기반 설계빈도 환산 방법 17
• 4. 저수지 제원 특성별 민감도 분석 22
• 가. Bubble Plot을 활용한 민감도 분석 23
• 나. 유역면적, 도달시간 민감도 분석 24
• IV. 가중치에 따른 설계빈도 분석 26
• 1. 설계홍수량 산정 및 분석 26
• 2. 환산빈도 비교 분석 42
• 가. 설계빈도 200년 및 500년 기준에서의 환산빈도 비교분석 42
• 나. 임계지속시간 기준 환산빈도 비교분석 45
• 다. 가중치 조정에 따른 환산빈도 분석 49
• 3. 가중치 적용에 따른 저수지 제원별 민감도 분석 55
• V. 요약 및 결론 59
• 참고문헌 61
• 영문초록 64