Modified surface water supply index 개선을 통한 앙상블 기반 확률론적 가뭄전망

장석환,이재경,오지환,조준원,Jang, Suk Hwan,Lee, Jae-Kyoung,Oh, Ji Hwan,Jo, Joon Won 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.10

최근 피해가 점차 심해지고 있는 가뭄을 경감하기 위해서는 가뭄모니터링 뿐만 아니라 정확한 가뭄전망이 수행되어야 한다. 본 연구에서는 국내 기존 MSWSI의 한계점을 개선하였으며, 개선된 MSWSI를 이용하여 앙상블기반 확률론적 가뭄전망을 수행하였다. 우선 금강유역 내 존재하는 모든 수문기상인자를 조사하여 각 유역별로 기존 MSWSI에서 적용한 4개 인자(하천유량, 지하수, 강수, 댐유입량)와 적합한 인자(댐저수위, 댐방류량)를 추가 선정하였다. 두 번째로 기존에는 정규분포만을 적용하였으나 본 연구에서는 각 수문기상인자들에 적합한 확률분포를 추정하였다. 강수와 하천은 대부분 Gumbel 분포, 댐유입량, 방류량, 저수위는 2 매개변수 대수정규분포, 지하수는 3 매개변수 대수정규분포를 따르는 것으로 나타났다. 개선된 MSWSI를 과거 실측강수, 하천유량 등을 이용하여 검증한 결과 기존 MSWSI보다 개선된 MSWSI가 과거 발생한 가뭄현상을 더 잘 나타내어 개선된 MSWSI가 효용성이 있음을 확인하였다. 마지막으로 개선된 MSWSI를 이용하여 앙상블기반 확률론적 가뭄전망을 극심한 가뭄이 발생한 2006년과 2014년을 대상으로 수행하고 검증하였으며, 기존보다 개선된 MSWSI를 이용한 가뭄전망이 우수한 결과를 나타냈다. 또한 대부분의 소유역에서 실제 가뭄의 가뭄지수가 개선된 MSWSI를 이용한 가뭄전망 범위에 속하는 것으로 나타났다. Accurate drought outlook and drought monitoring have been preceded recently to mitigate drought damages that further deepen. This study improved the limitations of the previous MSWSI (Modified Surface Water Supply Index) used in Korea and carried out probabilistic drought forecasts based on ensemble technique with the improved MSWSI. This study investigated available hydrometeorological components in Geum river basin and supplemented appropriate components (dam water level, dam release discharge) in addition to the four components (streamflow, groundwater, precipitation, dam inflow) usedin the previous MSWSI to each sub-basin. Although normal distribution was fitted in the previous MSWSI, the most suitable probabilistic distributions to each meteorological component were estimated in this study, including Gumbel distribution for precipitation and streamflow data; 2-parameter log-normal distribution for dam inflow, water level, and release discharge data; 3-parameter log-normal distribution for groundwater. To verify the improved MSWSI results using historical precipitation and streamflow, simulated drought situations were used. Results revealed that the improved MSWSI results were closer to actual drought than previous MSWSI results. The probabilistic forecasts based on ensemble technique with improved MSWSI were performed and evaluated in 2006 and 2014. The accuracy of the improved MSWSI was better than the previous MSWSI. Moreover, the drought index of actual drought was included in ranges of drought forecasts using the improved MSWSI.

Ultrasound Measurement of Coracohumeral Distance in Patients with or without Subcoracoid Impingement

장석환,김상범,Jang, Suk Hwan,Kim, Sang Bum Korean of Orthopedics Ultrasound Society 2014 대한정형외과 초음파학회지 Vol.7 No.1

목적: 오구돌기하 충돌증후군은 전방 견관절 통증의 원인 중 하나로 알려져 있지만, 현재까지 표준이 되는 영상학적 진단 기준이 없다. 본 연구는 오구돌기하 충돌증후군이 있는 환자군에서 상완-오구돌기간의 거리(CHD)가 좁을 것이라는 가정하에, 오구돌기하 충돌증후군 유무에 따른 상완-오구돌기간 거리를 분석하였다. 대상 및 방법: 견봉하 충돌증후군 환자 124명을 분석하였다. 이학적 검사 및 초음파를 이용한 오구돌기하 주사 검사를 통하여 확진 된 오구돌기하 충돌증후군의 환자군(n=28)을 견봉하 충돌증후군만 있는 군(n=96)과 비교하였다. 견관절의 강직이나, 회전근개 파열이 있는 환자는 대상에서 제외되었다. 상완-오구돌기간의 절대적 거리는 초음파의 내회전과 중립위 자세 및 자기공명 횡단면 영상에서 측정하였다. 또한 내회전과 중립위의 상완-오구돌기간 거리의 차이와, 중립위의 상완-오구돌기간 절대적 거리와의 비율로 정의된 거리 차이의 상대적 비율(relative ratio of distance difference;RRDD)도 함께 측정하였다. 결과: 중립위의 거리는 초음파 영상과 자기공명영상에서 비슷한 값을 보였고(p>0.05), 두 측정값의 두 군간에 유의한 차이는 없었다(p>0.05). 초음파영상을 통해 측정한 두 군간의 중립위 거리 차이는 유의수준에 가까웠다(p=0.07). 상완의 위치에 따른 상완-오구돌기간 거리의 차이는 두 군간에 통계학적 유의성이 없었다. 하지만, RRDD 값은 오구돌기하 충돌증후군 환자군에서 유의하게 더 컸다(p<0.05). 결론: 오구돌기하 충돌 증후군 환자군과 대조군 사이의 상완-오구돌기간 거리 차이의 유의한 차이가 없었다. RRDD값은 오구돌기하 충돌 증후군 환자군에서 더 높았으며, 따라서 오구돌기하 충돌증후군이 있는 환자를 평가할 때 개인의 내회 전시 상완-오구돌기간 상대적 거리도 함께 고려해야 한다. Purpose: The purpose of this study was to evaluate coracohumeral distance (CHD) in patients with or without subcoracoid impingement with hypothesis that patients with subcoracoid impingement would have narrower CHD. Materials and Methods: One hundred twenty-four patients with subacromial impingement were evaluated. The subjects with subcoracoid impingement which was affirmed clinically and confirmed by ultrasound guided subcoracoid injection (n=28) was compared with patients with subacromial impingement only (n=96). Patients with stiffness and rotator cuff tear were excluded. Absolute CHD was measured on magnetic resonance imaging (MRI) axial images and on ultrasound with the humerus in neutral position and internal rotation. Also relative ratio of distance difference (RRDD) defined as the difference of CHD in neutral position and internal rotation compared with absolute CHD in neutral on ultrasound was also measured. Results: The distance measured in neutral position was similar between US imaging and MRI (p>0.05) and both measurements did not have significant difference between the two groups (p>0.05). On ultrasound, the difference in CHD in internal rotation between the two groups nearly met the level of significance (p=0.07). No significant difference of CHD difference in two humeral positions was seen between the two groups. However, RRDD value was significantly greater in subcoracoid impingement group (p<0.05). Conclusion: No significant difference of CHD was seen between the subcoracoid impingement group and the control group. RRDD value was greater in subcoracoid impingement group suggesting that individualized coracohumeral distance in internal rotation should be taken into account when assessing patients with subcoracoid impingement.

Minimally invasive plate osteosynthesis using lag screw technique in the management of the proximal humerus fractures

Suk-Hwan Jang(장석환),Jin-Woo Lim,Min-Soo Kwon 대한견주관절의학회 2015 대한견주관절학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.4

연구논문 : 연천댐 사례를 통한 댐 파괴 부정류해석 및 하류 영향 검토(1) -댐 파괴 시나리오와 부정류 해석을 통한 지속시간 및 파괴시간 해석-

장석환 ( Suk Hwan Jang ) 한국환경과학회 2008 한국환경과학회지 Vol.17 No.11

종방향 교각군이 하천에 미치는 영향에 관한 연구

장석환(Jang, Suk Hwan),정선웅(Jeong, Seon Ung),오경두(Oh, Kyung Doo) 대한토목학회 2012 대한토목학회 학술대회 Vol.2012 No.10

가뭄모니터링과 전망을 위한 기상학적·수문학적 가뭄지수의 개발 및 적용

장석환(Jang Suk Hwan),이재경(Lee Jae Kyoung),권현한(Kwon Hyun Han),오지환(Oh Ji Hwan),조준원(Jo Joon Won) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.6

동일지역에 대해 하나의 특정 가뭄지수로 평가하는 것보다 수문기상학적 특성을 반영하여 가뭄을 분류하고 이에 적합한 가뭄지수를 이용하는 것이 더 합리적인 방법이다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄과 수문학적 가뭄을 정량적으로 잘 나타낼 수 있는 가뭄지수를 개선하고 및 검증하였다. 또한 이들 가뭄지수를 이용하여 확률론적 가뭄전망을 수행하였다. 우선 기상학적 가뭄지수 개선을 위해 Runs theory를 기반으로 기상학적 가뭄을 정의하고 이를 정량적으로 표현할 수 있도록 Hidden Markov Model (HMM)에 기반한 가뭄지수인 HMM-DI (Drought Index)를 개발하였다. 또한 국내에 적용된 Modified Surface Water Supply Index (MSWSI)의 입력인자 확장적용과 확률분포 적용방법을 개선하여 MSWSI-K (Korea)를 제안하였다. 다음으로 2001년, 2006년, 2014년 가뭄사상에 대하여 과거 관측 수문기상자료를 이용하여 HMM-DI와 MSWSI-K를 검증하였으며, 가뭄모의에 활용가능함을 확인하였다. 마지막으로 HMM-DI와 MSWSI-K를 이용하여 앙상블기법 기반의 확률론적 가뭄전망을 수행하였다. 전망결과, 기상학적과 수문학적 가뭄이 연계되어 발생하는 것으로 전망되었으며, 관측 수문기상자료를 이용하여 확률론적 가뭄전망의 정확성을 확인하였다. 또한 MSWSI-K에서는 정량적 검증을 통해 기존 MSWSI보다 가뭄전망 정확성이 향상되었음을 확인하였다. Classifying drought types and selecting appropriate drought indices by reflecting the hydrometeorological characteristics are reasonable methodologies over analysis using only one specific drought index for the same basin. In this study, the drought indices were improved and then verified to demonstrate the meteorological and hydrological droughts, quantitatively. Probabilistic drought forecasts using the improved drought indices were also carried out. To improve the meteorological drought index, in this study, the meteorological drought concept was defined using the Runs theory and the Hidden Markov Model-Drought Index (HMM-DI) was developed based on the HMM to quantitatively simulate the drought. In this study, it was also suggested that the Modified Surface Water Supply Index-Korea (MSWSI-K) has extended input components and was reflected by estimating suitable probability distributions. The HMM-DI and MSWSI-K results were evaluated using the observed hydrometeorological data for the 2001, 2006, and 2014 drought events. From the results, it was confirmed that the drought indices are useful to simulate actual droughts. Probabilistic drought forecasts based on the ensemble technique with the HMM-DI and KSWSI-K were then performed. From the result, it is predicted that meteorological and hydrological droughts are interlinked, and the accuracy of the probabilistic drought forecast is confirmed by using the observed hydrometeorological data. Furthermore, the accuracy of the MSWSI-K was better than that of the previous MSWSI using the quantitative verification.

공유하천 임진강의 갈등과 상생방안

장석환 ( Jang Suk-hwan ) 한국접경지역통일학회 2017 접경지역통일연구 Vol.1 No.2

우리나라 4대강 중 가장 큰 한강수계의 북한강과 임진강은 남북한을 가로지르는 대표적인 국제 공유하천이다. 접경지역이라는 특수성으로 인해 수자원의 개발가능성과 자연환경이 잘 보존되어 있어 상대적인 가치가 더욱 돋보일 수 있다. 그러나 상류인 북한의 운영에 따라 급격한 변화가 발생하여 이수적, 치수적, 환경적 측면에서 물문제가 나타나고 있다. 유역의 지형적 특성을 포함하여 과거 집중호우와 무단 방류 사례, 가뭄 발생에 따른 유량감소로 인한 문제 발생 등 크고 작은 갈등이 지속적으로 발생하고 있으며, 임진강 남북 공동개발 문제와 더불어 통일 문제까지 이어져 있다. 이에 본 연구에서는 임진강의 현황과 이·치수적인 갈등 사례를 분석하고, 임진강 유역의 보전과 발전을 위한 협력과 상생방안 등 바람직한 관리방안을 제시하고자 하였다. The Han river and Imjin river are the largest of the four major rivers in Korea which are representative international shared rivers crossing the Korean Peninsula. Because they are in the border area, they have a relatively high value due to well preserved the development potential of water resources and natural environment. However, there has been a rapid change in North Korea’s operation, water problem has been alive in terms of water use, flood control and environmental aspects. Large and small conflicts such as heavy rainfall, illegal discharge of Dam and reduced stream flow due to drought contain the morphology characteristic. Including these problems, the Imjin River continues to provoke the issue of joint development of North and South Korea and the problem of unification. This paper analyzed the current situation of the Imjin river basin, case study of the conflicts on the water use and flood control and propose desirable management methods such as cooperation and mutual prosperity for preservation and development of the Imjin River basin.

기후변화를 고려한 PMP산정에 따른 댐 붕괴시 하류부 침수 영향분석

장석환 ( Suk-hwan Jang ),오지환 ( Ji-hwan Oh ),추정호 ( Jeong-ho Choo ),임남재 ( Nam-jae Ihm ) 한국환경기술학회 2014 한국환경기술학회지 Vol.15 No.3

본 연구에서는 실제 소규모 댐을 대상으로 유역 지형에 대한 GIS분석으로 매개변수를 산정하고, 한국최대강수량도를 활용하여 유역의 가능최대강수량(Probable Maxi- mum Precipitation)을 추정하였다. PMP 자체가 극치사상을 뜻하지만, 기후변화에 따라 PMP도 증가할 수 있다고 가정하여 상수전용 댐의 수명을 일반적으로 50년을 기준으로 준공년도의 50년을 더한 2050년을 목표년도로 결정하고, 과거 지점의 연최대강우량을 활용하여 경향성을 분석하였다. 또한 PMP에 따른 홍수량 산정 후 댐 붕괴 시나리오를 작성하고, HEC-RAS의 DAMBRK 모듈을 활용하여 댐 하류부의 유출수문곡선 및 홍수파 해석을 실시하고, 1차원 침수범람도를 작성하였다. PMP에 따른 PMF 산정결과, 가장 큰 유출량으로 397.97 ㎥/sec로 산정되었고, 기후변화를 고려한 PMF산정 결과, 2050년은 약 17 % 증가하는 479.57 ㎥/sec로 분석되었다. 댐 붕괴 시나리오에 따른 홍수파 해석 결과, 댐 직하류부는 댐파괴 파 이송현상이 탁월하고 계곡부로 월류에 의한 범람 피해는 미미한 것으로 나타났고, 중류부는 계곡부 통과 후 하천폭이 확산되는 지점으로 범람피해가 가장 큰 것으로 분석되었다. In recent, experiencing significant damages in property and human lives from the occurrence of flood damages of various scales each year resulting from unexpected weather changes in Korea. In addition, flood accompanying heavy rain that exceeds the design frequency of major dam and reservoir. Dam and reservoir are very important flooding structure in the aspect of using water resources and preventing disaster because of the characteristics of river in our country with small area, short flow route and steep slope. In this study, GIS analysis was conducted for basin topography for actual basin to estimate and predict space & time topography factors, and the probable maximum precipitation (PMP) of applied basin and probable maximum flood (PMF) were computed to predict PMP and PMF considering climate change through the frequency analysis of past PMP and literature research. flood wave of downstream through DAMBRK model and HEC-RAS 1 dimension unsteady flow analysis. PMF estimation result according to PMP showed quartile 2 hours 397.97㎥/sec and PMF estimation result considering climate change showed 479.57㎥/sec that is about 17% increase in PMP in 2050. In addition, the result of flood tracking within reservoir showed that hydrologic stability was thought to be unstable from the overflowing dam crest altitude during PMP inflow. In addition, the result of applying DAMBRK model per scenario showed insignificant damage from overflow to valley part from effective dam destruction transfer phenomenon at upstream of Baekseokcheon that is dam downstream in PMP condition. As for midstream, flooding damage was found to be the biggest as the point of spread after passing valley part. Particularly, it was found that concentrated flooding occurs at the military base and support facilities located at the point of curving towards southwest direction. In addition, it was found that overflow occurs at gentle slope section even though overflow damage is insignificant to the riverbed slope flow point in downstream.

금강-보령댐 도수터널 운영에 따른 금강 본류 내 수위 영향 분석연구

장석환 ( Suk-hwan Jang ),오경두 ( Kyoung-doo Oh ),오지환 ( Ji-hwan Oh ) 한국환경과학회 2017 한국환경과학회지 Vol.26 No.9

Recently severe drought caused the water shortage around the western parts of Chungcheongnamdo province, South Korea. A Diversion tunnel from the Geum river to the Boryong dam, which is the water supply dam for these areas has been proposed to solve this problem. This study examined hydraulic impacts on the Geum river associated with the diversion plan assuming the severe drought condition of 2015 would persist for the simulation period of 2016. The hydraulic simulation model was verified using hydrologic and hydraulic data including hourly discharges of the Geum river and its 8 tributaries, fluctuation of tidal level at the mouth of the river, withdrawals and return flows and operation records of the Geum river barrage since Feb. 1, 2015 through May 31, 2015. For the upstream boundary condition of the Geum river predicted inflow series using the nonlinear regression equation for 2015 discharge data was used. In order to estimate the effects of uncertainty in inflow prediction to the results total four inflow series consisting of upper limit flow, expected flow, lower limit flow and instream flow were used to examine hydraulic impacts of the diversion plan. The simulation showed that in cases of upper limit and expected flows there would be no problem in taking water from the Geum river mouth with a minimum water surface level of EL(+) 1.44 m. Meanwhile, the simulation also showed that in cases of lower limit flow and instream flow there would be some problems not only in taking water for water supply from the mouth of the Geum river but also operating the diversion facility itself with minimum water surface levels of EL(+) 0.94, 0.72, 0.43, and 0.14 m for the lower limit flow without/with diversion and the instream flow without/with diversion, respectively.

연구논문 : 연천댐 사례를 통한 댐 파괴 부정류해석 및 하류 영향 검토(2) -시나리오에 따른 댐 하류 부정류 해석 및 범람특성 연구-

장석환 ( Suk Hwan Jang ) 한국환경과학회 2008 한국환경과학회지 Vol.17 No.11