미국의 새로운 홍수빈도해석 가이드라인 (Bullentin 17C)

이태삼(Lee, Taesam),John F. England,손찬영(Son, Chanyoung) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

비매개변수 핵밀도함수와 강우-유출모델의 합성곱(Convolution)을 이용한 수학적 해석

이태삼(Taesam Lee) 한국방재안전학회 2015 한국방재안전학회 논문집 Vol.8 No.1

수문학에서 사용되는 강우-유출 모델의 경우 선형적인 시스템을 기반으로 유효강수량으로부터 시간적 지연을 통해서 유 출량이 결정되는데 그 양은 강우량의 선형적인 비로 표현되어서 결국 합성곱을 통해 해석되게 된다. 또한 자료에 대한 확률론적 분석에 많이 이용되는 비매개변수 핵밀도함수의 경우, 핵(Kernel)의 의미자체가 합성곱에서 나온 것으로서 개개의 자료를 바탕으로 핵을 통해 매끄러운 확률밀도함수를 구하게 된다. 본 연구에서는 합성곱을 바탕으로 강우-유출 모델과 비매개변수 확률밀도함수를 해석하는 방법에 대해서 되짚어 보고 그 공통적인 특성과 다른 점을 수학적으로 나타내 줌으로써 사용되는 합성곱 함수의 유용성에 대해서 논하였다. In rainfall-runoff models employed in hydrological applications, runoff amount is estimated through temporal delay of effective precipitation based on a linear system. Its amount is resulted from the linearized ratio by analyzing the convolution multiplier. Furthermore, in case of kernel density estimate (KDE) used in probabilistic analysis, the definition of the kernel comes from the convolution multiplier. Individual data values are smoothed through the kernel to derive KDE. In the current study, the roles of the convolution multiplier for KDE and rainfall-runoff models were revisited and their similarity and dissimilarity were investigated to discover the mathematical applicability of the convolution multiplier.

가뭄 예보의 적극성율 지수 개발 및 2021-2023 가뭄 적극성 분석

이세정(Lee, Sejeong),이태삼(Lee, Taesam),이주헌(Lee, Joo-heon) 대한토목학회 2023 대한토목학회 학술대회 Vol.2023 No.10

현재 기후변화 등으로 강우 및 수문 사상의 불확실성이 증가하여 가뭄의 예측이 무엇보다 중요해져 가고 있는 실정이다. 하지만, 가뭄을 예측하는 기관 등에서는 다양한 부담 등으로 인하여 가뭄에 대한 예측을 실제로 내리는 데는 한계가 있어왔다. 따라서, 본 연구에서는 현재까지 우리나라의 가뭄 예보가 얼마나 적극적으로 이루어지고 있는지에 대한 판단을 위해 적정한 인자를 개발하고 2021년부터 2023년까지 발생했던 가뭄상황을 바탕으로 가뭄 예보의 적극성 분석을 실시하였다. 가장 활발하게 가뭄 예보를 발령해 온 행정안전부, 기상청, 농어촌공사, APEC기후센터의 가뭄 예보 단계별 발령 횟수를 분석하였고 이를 통해 조사에 적합한 자료를 선정하였다. 본 연구에서는 기존에 분석되어 오지 않았던 가뭄 예보 적극성에 대해 가뭄 예보 적극성율(AGR)과 가뭄 전이 예보 적극성율(TAGR)의 두가지 지수를 제시하고 최근가뭄에 대해 분석을 실시하였다. 최근 가뭄 현황을 분석한 결과, AGR과 TAGR 모두 기상가뭄과 농업가뭄에 대한 가뭄 예보 발령이 실제 발령보다 적어 보수적인 발령이 이루어지고 있음을 확인할 수 있었다. 이에 반해, 생활 및 공업용수 가뭄의 경우 실제 발령에 근접한 횟수로 발령이 이루어져 적극성이 비교적 높은 비율을 나타냈다. 보수적으로 경보가 발령되는 지역의 발령 횟수에 대한 보완이 필요하며, 이를 통해 현재 가뭄 예보의 적극성이 적절하게 유지되도록 하는 방향이 필요할 것으로 판단된다.

가뭄 예보의 적극성율 지수 개발 및 2021-2023 가뭄 적극성 분석

이세정(Sejeong Lee),이태삼(Taesam Lee),이주헌(Joo-heon Lee) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.4

현재 기후변화 등으로 강우 및 수문 사상의 불확실성이 증가하여 가뭄의 예측이 무엇보다 중요해져 가고 있는 실정이다.하지만, 가뭄을 예측하는 기관 등에서는 다양한 부담 등으로 인하여 가뭄에 대한 예측을 실제로 내리는 데는 한계가 있어왔다.따라서, 본 연구에서는 현재까지 우리나라의 가뭄 예보가 얼마나 적극적으로 이루어지고 있는지에 대한 판단을 위해 적정한인자를 개발하고 2021년부터 2023년까지 발생했던 가뭄 상황을 바탕으로 가뭄 예보의 적극성 분석을 실시하였다. 가장 활발하게가뭄 예보를 발령해 온 행정안전부, 기상청, 농어촌공사, APEC 기후센터의 가뭄 예보 단계별 발령 횟수를 분석하였고 이를통해 조사에 적합한 자료를 선정하였다. 본 연구에서는 기존에 분석되어 오지 않았던 가뭄 예보 적극성에 대해 가뭄 예보 적극성율(AGR)과 가뭄 전이 예보 적극성율(TAGR)의 두가지 지수를 제시하고 최근가뭄에 대해 분석을 실시하였다. 최근 가뭄 현황을 분석한 결과, AGR과 TAGR 모두 기상가뭄과 농업가뭄에 대한 가뭄 예보 발령이 실제 발령보다 적어 보수적인발령이 이루어지고 있음을 확인할 수 있었다. 이에 반해, 생활 및 공업용수 가뭄의 경우 실제 발령에 근접한 횟수로 발령이 이루어져 적극성이 비교적 높은 비율을 나타냈다. 보수적으로 경보가 발령되는 지역의 발령 횟수에 대한 보완이 필요하며,이를 통해 현재 가뭄 예보의 적극성이 적절하게 유지되도록 하는 방향이 필요할 것으로 판단된다. The frequency and severity of droughts are increasing due to climate change and environmental disturbances brought on due to human development, making drought warning an essential tool in mitigating their effects. Drought warning can, however, be easily overlooked if people disregard its significance or repress water managers with the result of the drought warning. Therefore, in the current study, we developed an Alarm Grit Ratio (AGR) for drought warning to assess how active these have been thus far, and was estimated the ratio for the current drought in Korea from 2021 to 2023. The Korea Meteorological Administration issued three drought warnings, which were classified as agricultural, meteorological, and residential and industrial droughts. We proposed two indices to indicate how an institution issues a drought warning as a forecast for the actual drought warning that follows. These indices were AGR and Transitional Alarm Grit Ratio (TAGR). AGR measures how frequently an institute issues a drought warning forecast based on the number of actual warning conditions. Analysis of the current drought (2021–2023) indicates the issuance of warnings, while TAGR indicates the ratio of the drought warning issuance at each drought. The AGR and TAGR for the agricultural and meteorological droughts indicate underissuance of drought warnings, whereas warnings for residential and industrial droughts were appropriately issued due to the drought impact on residences and industries. Overall, we concludes that AGR and TAGR can be useful indicators of how actively an institution issues drought warnings. An institution in charge of drought warning can track these measurements and control the frequency of drought warnings by including AGR and TAGR data.

남강댐방류로 인한 사천만의 퇴적량 추정

이태삼,신주영,김진경,Lee. Taesam,Shin. Ju-Young,Kim. Jinkyung 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.4

본 연구에서는 남강 댐 준설이후 남강댐 방류로 인해 사천만에 쌓인 토사의 양을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 기존의 수치해도를 사용하여 평가된 퇴적량의 단점을 보완하기 위해 측량원도의 정보를 확보하여 보다 정밀한 퇴적량을 산정하였다. 이와 더불어, 정밀한 퇴적량 산정을 위해서는 사천만 전반에 걸쳐 연속적인 수심 정보가 필요하나 지점정보만 확보되는 관계로 지점정보로부터 면적단위 정보로 환산시켜야 한다. 이를 위해 티센 및 크리깅 두 방법을 적용하였다. 연구결과로부터 댐 준공이후 사천만에는 대략 1.51~1.83 m의 퇴적이 쌓인 것으로 추정되었다. 추후 연구를 통해 지천으로 흘러들어오는 양까지 고려한 순수한 남강댐 방류로 인한 퇴적량을 산정할 필요가 있을 것으로 보이며 이에 대한 피해를 줄이기 위한 방류량 저감 및 준설 등의 심층적인 연구가 필요할 것으로 결론지어진다. During a flood in the Nam River basin, tremendous amount of water is discharged to the Sacheon Bay and large amount of deposition and organics are delivered to this region. At the time of the flowing tide, the water is stagnated in this bay. In the current study, we estimate the amount of deposition that has been accumulated in the Sacheon Bay by the discharge from the Nam River dam after the construction of the dam with Kriging and Theissen method. The results showed that around 1.67meter of deposition has been accumulated. We conclude that the consideration of the flow from tributaries to the Sachenon Bay for the deposition estimation is required. Furthermore, the efforts to recover the oceanic ecosystem such as the discharge reduction or dredging must be followed.

현재 가뭄의 심각성에 대한 통계학적 고찰

이태삼,손찬영,정창삼,Lee, Tae-Sam,Son, Chan-Yeong,Jeong, Chang-Sam 한국방재학회 2015 한국방재학회지 Vol.15 No.6

통계학적 가뭄빈도분석 기법을 통한 2015년 가뭄사상에 대한 분석

이태삼,손찬영,Lee, Taesam,Son, Chanyoung 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.3

가뭄은 시공간적으로 점차적인 수분부족이 나타나는 자연재해로 비교적 간단하게 설명될 수 있다. 그러나 가뭄이 가지는 특징을 보다 명확하게 정의하기는 매우 어려우며 또한 가뭄에 대한 대비 및 정부의 대응이 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 가뭄재해의 대응책 마련 및 수공구조물 설계 운영기준에 활용하고자 이론적인 가뭄 재현기간 산정기법과 더불어 3가지 시계열 모델(autoregressive (AR), Gamma AR, Copula AR)을 통해 장기간의 자료를 모의하여 가뭄사상에 대한 빈도를 산정하고자 하였다. 분석결과, 시계열 모델을 활용하여 모의된 가뭄의 빈도 결과가 이론적인 기법을 통해 산정된 것보다 합리적인 결과가 도출되었으며, 모든 시계열 모델에서 유사한 결과가 도출되었다. 또한 남한지역에 발생하고 있는 현재의 가뭄사상 분석에 대해 총 4개의 대권역으로 분류하여 분석을 수행하였으며 분석결과 국내의 남부지방은 상대적으로 약한 가뭄이 발생하는 반면에 북부 및 중부지방은 현재 3년의 가뭄 지속기간을 가지는 가뭄이 발생하고 있으며 약 40년 빈도의 가뭄으로 분석되었다. Drought is a water-related natural disaster which can be simply described as spatially and temporally sequential absence of water. However, its characteristics are very difficult to define. For this reason, the preparation and mitigation from drought events have not been successful. In the current study, we illustrated a design drought estimation approach of water resources infrastructures as well as the existing theoretical one to prepare and mitigate drought disasters. Theoretical and simulation methods were tested including three time series models such as autoregressive (AR), Gamma AR, Copula AR models. The results indicated that for South Korea region, the simulation-based method to estimate drought frequency presented better performance and all the three time series models show similar performance to each other. The current drought event occurring in South Korea was investigated with dividing South Korea into four basins as Han River, Nakdong River, Geum River, and Nakdong River basins. The results showed that two middle and north basins presented significant drought events with 3 year drought duration and around 40 year return period while the other two southern regions illustrated relatively weaker drought events.

서울시 수리시설 설계기준의 기후변화 영향 고려를 위한 미래강우시나리오 산정

윤선권,이태삼,성기영,안유진,Yoon, Sun-Kwon,Lee, Taesam,Seong, Kiyoung,Ahn, Yujin 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.6

In Seoul, it has been confirmed that the duration of rainfall is shortened and the frequency and intensity of heavy rains are increasing with a changing climate. In addition, due to high population density and urbanization in most areas, floods frequently occur in flood-prone areas for the increase in impermeable areas. Furthermore, the Seoul City is pursuing various projects such as structural and non-structural measures to resolve flood-prone areas. A disaster prevention performance target was set in consideration of the climate change impact of future precipitation, and this study conducted to reduce the overall flood damage in Seoul for the long-term. In this study, 29 GCMs with RCP4.5 and RCP8.5 scenarios were used for spatial and temporal disaggregation, and we also considered for 3 research periods, which is short-term (2006-2040, P1), mid-term (2041-2070, P2), and long-term (2071-2100, P3), respectively. For spatial downscaling, daily data of GCM was processed through Quantile Mapping based on the rainfall of the Seoul station managed by the Korea Meteorological Administration and for temporal downscaling, daily data were downscaled to hourly data through k-nearest neighbor resampling and nonparametric temporal detailing techniques using genetic algorithms. Through temporal downscaling, 100 detailed scenarios were calculated for each GCM scenario, and the IDF curve was calculated based on a total of 2,900 detailed scenarios, and by averaging this, the change in the future extreme rainfall was calculated. As a result, it was confirmed that the probability of rainfall for a duration of 100 years and a duration of 1 hour increased by 8 to 16% in the RCP4.5 scenario, and increased by 7 to 26% in the RCP8.5 scenario. Based on the results of this study, the amount of rainfall designed to prepare for future climate change in Seoul was estimated and if can be used to establish purpose-wise water related disaster prevention policies.

도시 내 주거지역의 토지이용을 고려한 수문모형 기반의 비점오염원 부하량 산정

손태석,조은영,이태삼,신현석,Shon. Tae-Seok,Cho. Eun-Young,Lee. Tae-Sam,Shin. Hyun-Suk 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.6

도시유역의 비점오염원에 대한 분석 및 연구는 대상유역의 말단을 전체 유역의 모니터링 지점으로 선정하여 부하량을 산정하여 왔다. 그 결과, 유역면적 및 토지이용도에 비해, 오염부하량이 과소 과대평가 되고, 신뢰성이 낮은 부하량 산정은 개별토지이용에서 발생하는 비점오염원 정량화에 효과적으로 활용할 수 없다. 또한 강우 시 비점오염원 유출 특성에 근거하여 토지이용을 고려한 부하량 산정 기법의 필요성이 제기되어왔다. 이에 본 연구에서는 부산시를 대상으로 토지이용도에 따라 4개의 용도지역으로 구분하고, 그 중 주거지역을 대상으로 현장모니터링을 통해 적정모형을 구축하여 도시 내 주거지역의 비점오염원 부하량을 산정하였다. 그 결과, 강우량이 가장 많은 1999년도에 BOD가 310,127.74 kg/year, T-N이 98,155.67 kg/year, T-P가 18,391.72 kg/year으로 가장 높은 연간 부하량을 보여 강우-유출 모형인 SWMM의 최적화를 통해 유출특성에 민감한 비점오염원의 특성이 잘 반영된 것으로 판단되며, 연간 단위면적당 발생부하량 또한 77.13 kg/ha/year, 24.41 kg/ha/year, 4.57 kg/ha/year로 높았다. 또한 결과를 바탕으로 선행연구와의 고찰을 통하여 토지이용 특성에 따른 부하량 산정에 대한 본 연구의 적정성을 평가하고, 개선방향을 도출함으로써 본 기법의 국내 적용 가능성을 평가하였다. The precedent researches of non-point pollutants source analysis in urban area have been computed load based on representative basin which is located at the end of object watershed. The result of this, pollutants load has been underestimated or overestimated than status of land uses in area. Thus, the computation of unreliable load is no longer suitable for non-point pollutant source quantitative analysis. Moreover, there is demand of load computation method considering land uses of object watershed based on non-point pollutant source runoff characteristic. In view of these aspects, the research is not only required to consider separated sub-basins which are distributed according to land uses, but also needed to develop a suitable model which is reflected rainfall-runoff relation. This study distributes urban area by land uses in four kinds and the residential area is especially chosen for object watershed. The on-site monitoring has been performed to collect data in object watershed as well. On top of that, the SWMM was developed using monitoring data and applied to `Oncheon-Guje stream` in Busan city to compute reliable pollutants load considering residential land uses. Computed load using SWMM modeling is the highest in 1999 which is the year of the highest precipitation during 1998-2007. This results show that rainfall-runoff relation is reflected well through SWMM to compute non-point pollutant loads. Finally, this study tried to compared with precedent study`s results to review and confirm usefulness of this study in order to reconsider its application in Korea.

EMD기법을 활용한 강우빈도해석에 관한 연구

손찬영(Son, Chanyoung),이태삼(Lee, Taesam) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10