공영시각모형을 활용한 가뭄관리 전문가시스템의 개발

정상만(Jeong Sangman),류재현(Ryu Jae Hyeon),이주헌(Lee Joo Heon),Palmer R.N. 대한토목학회 2003 대한토목학회 학술대회 Vol.2003 No.10

한국의 적설하중 기준에 대한 평가 및 개선방안

유인상,김하룡,정상만,Yu, Insang,Kim, Hayong,Necesito, Imee V.,Jeong, Sangman 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.5

본 연구에서는 적설심 빈도분석을 수행하기 위해 우리나라에 가장 적합한 확률분포형과 모수추정방법을 선정하였다. 최적확률분포형으로는 Generalized Extreme Value (GEV), 모수추정방법으로는 확률가중모멘트법이 선정되었다. 선정된 확률분포형과 모수추정방법을 적용하여 우리나라 69개 기상관측소별 적설심 빈도분석을 수행하였다. 빈도분석을 통해 관측소별 빈도별 적설심을 산정하였고 적설심과 눈의 단위중량을 이용하여 적설하중을 산정하였다. 산정된 적설하중 중 100년 빈도 적설하중을 이용하여 ArcGIS 크리깅(Kriging) 기법을 통해 우리나라 설계적설하중 지도를 작성하였다. 또한, 본 연구를 통해 산정된 적설하중과 건축구조기준 및 해설(2009)에서 제시하고 있는 설계적설하중을 비교하여 설계적설하중 기준의 적정성을 평가하였다. 평가결과, 대부분의 지역에서 현재 지상적설하중 기준의 상향조정이 요구되었으며 본 연구를 통해 도출된 결과를 반영하여 보다 합리적인 지역별 설계적설하중을 제안하였다. 본 연구를 통해 제안된 지역별 설계적설하중은 폭설에 대비한 우리나라 전역의 구조물 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. In this study, appropriate probability distribution and parameter estimation method were selected to perform snowfall frequency analysis. Generalized Extreme Value (GEV) and Probability Weighted Moment Method (PWMM) appeared to be the best fit for snowfall frequency analysis in Korea. Snowfall frequency analysis applying GEV and PWMM were performed for 69 stations in Korea. Peak snowfall corresponding to recurrence intervals were estimated based on frequency analysis while snow loads were calculated using the estimated peak snowfall and specific weight of snow. Design snow load map was developed using 100-year recurrence interval snow load of 69 stations through Kriging of ArcGIS. The 2009 Korean Building Code and Commentary for design snow load was assessed by comparing the design snow loads which calculated in this study. As reflected in the results, most regions are required to increase the design snow loads. Thus, design snow loads and the map were developed from based on the results. The developed design snow load map is expected to be useful in the design of building structures against heavy snow loading throughout Korea most especially in ungaged areas.

통계분석을 통한 대설 피해 경보에 적합한 적설심 기준 제안

오영록(Oh YeoungRok),정상만(Jeong Sangman),정건희(Chung Gunhui) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.2

최근 세계적인 기후변화에 따른 자연재난 발생 빈도가 증가하고 있으며, 자연재해 중 겨울철 이상 기온으로 인한 폭설 및 한파도 예외가 아니다. 우리나라는 1994년에서 2013년까지 지난 20년간 자연재해에 의한 피해액 약 12조 원 중 대설로 인한 피해액이 약 1조 6천억 원으로, 그 발생 빈도가 점차 증가하며 주요 겨울철 자연재난으로 자리매김하고 있다. 본 연구에서는 폭설 발생 시 신속한 대설 피해 경보 발령 및 재난 대응을 위해 재난통계를 기반으로 기상학적인 요인(적설심, 일평균상태습도, 일최저기온, 일최고기온)과 사회ㆍ경제적인 요인(지역면적, 비닐하우스 면적, 농가인구수, 60세 이상 농가인구수)을 고려하여 다중 회귀모형을 개발하였다. 과거 대설 피해 통계를 분석하여 전라도, 충청도, 강원도 지역의 지난 22년 간의 자료를 적용하였다. 24시간 내 신적설인 최심신적설심과 누적적설심인 최심적설심을 대설 피해 예측 중요 변수로 정하여 별도의 모형을 구축하였으 며, 신적설심과 누적적설심을 모두 6개의 cases로 구분하여 총 12개의 다중회귀모형을 구축하고 수정된 결정계수 및 N-RMSE값을 비교하였다. 그 결과, 모든 cases에서 누적적설심인 최심적설심 보다 신적설인 최심신적설심의 성능이 좋게 평가되었다. 또한 적설심 25cm의 최심신적설을 이용한 모형에서 수정된 결정계수가 0.7 이상, N-RMSE가 8.2% 이하로 매우 높은 모형 효율을 보였다. The frequency of natural disaster has been increased due to the climate change, and the heavy snow has been also increased during the winter. In South Korea, total damage cost by heavy snow for last 20 years from 1994 to 2013 was about 1.6 billion dollars among total 12 billion dollars caused by natural disasters. In this study, the amount of snow damage was estimated using historical disaster data using multiple regression analysis. The input data for the model was meteorological data (snow depth, daily relative humidity, daily minimum temperature, daily maximum temperature, daily average temperature) and socioㆍeconomic data (area, greenhouse area, number of farmers, elderly population in farmers). The developed models were applied in Jeolla-do, Cheongchung-do, and Kangwon-so using last 22 years of snow disaster data. Two types of snow depths (daily maximum fresh snow depth and daily maximum snow depth) were used. Two types of snow depths were also divided into 6 cases depending on the snow depth. As a result, daily maximum fresh snow depth shows better performance than daily maximum snow depth. The case using over 25cm of daily maximum fresh snow depth showed the best result with the adjusted R2 over 0.7.

온실에 대한 적설심 설계기준 개선방안

유인상(Yu, Insang),이영우(Youngwoo),정상만(Jeong, Sangman) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.1

본 연구에서는 온실의 적설심 설계기준을 개선하기 위하여 적설심 설계기준의 적정성을 분석하였다. 우리나라는 229개 행정구역 으로 구분되어 있지만, 본 연구에서는 특별시, 광역시를 1개의 행정구역으로 분류하여 우리나라 162개 행정구역을 대상으로 분석하였다. 분석결과, 우리나라 162개 행정구역 중 76개 행정구역의 설계적설심이 적합한 것으로 나타났으며 나머지 86개 행정구역은 설계적설심의 상향이 요구되는 것으로 분석되었다. 이에 따라, 온실의 설계빈도인 30년빈도 적설심 산정결과를 기준으로 86개 행정구역의 설계적설심을 보완하였다. 적설의 무게는 적설의 단위중량에 따라 크게 변화하는데, 온실을 포함한 구조물을 설계할 경우에는 적설심 보다 적설하중으로 설계기준을 제시하는 것이 합리적이다. 이에 따라, 우리나라 162개 행정구역별 최대 적설단위중량을 산정하였고 최대 적설단위중량을 보완된 설계적설심에 적용하여 설계적설하중을 산정하였다. 본 연구를 통해 산정된 설계적설하중은 지역별 눈의 단위중량을 고려한 온실설계에 유용하게 활용될 것으로 판단된다. In this study, snow depth design criteria for green house were evaluated and analyzed for its improvement. In Korea, there are a total of 229 administrative districts. However, this research combined the smaller districts of each Metropolitan city and made it into one administrative district, so a total of 162 administrative districts were used in this study. The analytical results show that the design snow depths for 77 administrative districts were appropriate out of 162 existing administrative districts. However, the design snow depths for the other 86 administrative districts were proven to be inappropriate and are required to increase their snow depths, so the 86 administrative districts’ design snow depths were also revised based on a 30-year recurrence interval snow depth. Snow load is significantly changed depending on snow unit weight, hence providing design criteria for green house with snow load is more reasonable than snow depth, because it considers the snow’s unit weight. With this, the snow unit weights of 162 administrative districts were calculated and it was used with the revised design snow depth for estimating the design snow load. Therefore, this study will use the designed snow load with unit weight consideration to design green houses based on the administrative districts.

온실의 취약도 함수를 고려한 설해 피해율지도 작성

유인상(Yu Insang),김하용(Kim Hayong),정상만(Jeong Sangman) 한국방재학회 2018 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.-

본 연구에서는 풍수해보험 정책의 대상 목적물인 온실 종류에 따른 설해 피해율 지도를 작성하였다. 설해 피해율 지도를 작성하기 위해 온실 종류별 구조적 취약도 함수와 피해액 기반의 취약도 함수를 고려하여 적설심별 피해율 곡선을 개발하였다. 구조적 취약도 함수는 적설심 크기에 다른 온실의 구조적인 파괴거동을 적설심별로 나타내는 함수이다. 피해액 기반의 취약도 함수는 실제 풍수해보험 정책을 통해 설해 피해가 발생한 온실의 피해율과 사고 당시의 적설심과의 상관관계를 나타내는 함수이다. 온실의 피해율은 구조적인 파괴거동과 피해액을 종합적으로 고려해야 하기 때문에 구조적 취약도 함수와 피해액 기반의 취약도 함수를 통합하여 적설심별 피해율 곡선을 개발하였다. 온실의 설계빈도인 30년 빈도의 전국 적설심 지도를 작성하고 온실 종류별 통합 피해율 곡선을 적용하여 온실 특성에 따른 설해 피해율 지도를 작성하였다. 본 연구를 통해 산정된 설해 피해율 지도는 현 풍수해 보험정책에서 적용하고 있는 단일보험요율을 설해위험도에 따라 등급화 하는데 활용 될 것으로 판단된다.

지류하천의 유황분석을 통한 BOD₅ 농도변화 유형 분석

정우혁,김영일,김홍수,문은호,박상현,이상진,정상만,조병욱,최정호,Jeong, Woohyeuk,Kim, Youngil,Kim, Hongsu,Moon, Eunho,Park, Sanghyun,Yi, Sangjin,Jeong, Sangman,Cho, Byungwook,Choi, Jeongho 한국물환경학회 2011 한국물환경학회지 Vol.27 No.4

We analyzed the variations of water quality with flow regime alterations to determine the characteristics of the stream where the stream management is considerably difficult due to the high variability of the flow rates. In this study, both flow rates and water qualities were monitored at the tributaries, 34 in count, of both Geum River and Sabgyo Lake Basins. The variation of water qualities were divided into 2 types, based on their stream flow rates, known as Type I and Type II. If the water quality of a stream increases during low flow rate periods compared with high flow rate periods, it is classified as Type I; if the water quality of the stream increases during high flow rate periods compared with low flow rate periods, it falls under Type II. The analysis for the variations of water qualities, of all 43 basins, resulted to 24 basins under Type I and Nineteen 19 basins under Type II. The variations of water qualities were analyzed first by using Regression Analysis followed by Statistical Analysis. The average slope of the variations of water qualities and the slope of the standard deviations were 0.00135 and 0.00477, respectively. The Probability Distributions of both Type I and Type II basins were 61.1% and 38.9%, respectively. The basin having a probability distribution of 61.1% and is also known as Type I, increases during periods of low flow rates, due to the presence of point sources. Therefore, the basin should be enforced with stream management. Before the stream management can be implemented in all streams falling under Type II, the sources of contaminants should first be estimated. These contaminants can be classified into two parts, the first is Point source pollution and the second is Non-point source pollution, where the Non-Point source pollution can be sub-divided into two types, with storm runoff and without storm runoff.

소규모 행정구역의 일단위 농업가뭄 평가를 위한 농업용수 수급 가뭄지수 개발

이상권(Lee, Sangkwon),오국열(Oh, Kukryul),정상만(Jeong, Sangman),정태성(Cheong, Tae Sung) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.2

가뭄은 장기간의 강수량 부족과 수자원 부족으로 인해 발생하는 것으로써 인간과 동물 모두의 생명과 생태계에 큰 영향을 미친다. 특히 농업분야는 식량안보와도 밀접한 연관성이 있어 그 중요성이 크다고 할 수 있다. 전 지구적으로 지구온난화, 도시화 및 산업화로 인해 농업용수 수요는 꾸준히 증가하고 있으며, 한국 또한 기후변화로 인해 증가추세에 있는 농업분야 피해경감을 위해 농업용수 공급원을 꾸준히 개발해오고 있다. 가뭄은 기상학적, 농업, 수문학적, 사회경제학적 가뭄지수를 이용하여 그 심각정도를 평가하는데, 농업가뭄지수는 토양수분과 농작물 마름 정도를 이용하여 가뭄을 평가하고 수문학적 가뭄지수는 저수지, 댐, 하천, 지하수 등 공급 가능한 수자원과 수요를 비교하여 용수 부족량으로 가뭄을 평가하는 방법이다. 그러나 이들 방법들은 생활, 공업, 농업 전체용수의 부족량을 평가함에 따라 상대적으로 민감도가 낮은 농업용수를 과대 혹은 과소평가하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 농업용저수지, 관개 및 배수, 지하수 시스템과 같은 용수 공급 시스템과 농업용수 수요량을 분석하여 농업가뭄을 평가하는 농업용수 수급 가뭄지수(Agricultural Water Demand and Supply Drought Index, AWDSDI)를 개발하였다. 개발된 가뭄지수의 적용성을 검토하기 위하여 과거 기록을 토대로 가뭄피해가 컸던 2017년 6~8월에 대해 진천군, 창녕군, 장성군 등 3개 군의 32개 읍⋅면에 AWDSDI를 적용하고 농업가뭄을 평가하였다. 적용성 검토결과 AWDSDI는 읍⋅면과 같은 소규모 행정구역의 일단위 농업가뭄을 잘 재현하는 것으로 나타났다. 더불어 개발된 가뭄지수를 검증하기 위하여 AWDSDI와 기존에 개발된 농업가뭄지수 그리고 수문학적 가뭄지수의 평가결과를 함께 비교하였다. 비교 결과 AWDSDI는 기존에 개발된 가뭄지수들보다 3개군 32개 읍⋅면의 가뭄기간 및 가뭄심도를 잘 재현하는 것으로 나타났다. Drought is caused by a long period of lack of rainfall and water resources, and has a great impact on the life and ecosystem of both humans and animals. It is particularly important for the agricultural sector, which is closely related to food security. Global warming, urbanization, and industrialization have led to a gradually increasing demand for agricultural water. In response, Korea has steadily developed its agricultural water sources to reduce rising damage to the agricultural sector due to climate change. The severity of drought is evaluated by using meteorological, agricultural, hydrological, and socioeconomic drought indexes. The agricultural drought index is evaluated using soil moisture and crop dryness, and the hydrological drought index is evaluated based on water shortage by comparing demands with water resources available for supply, such as rivers and groundwater, reservoirs and dams. However, these methods were found to over- or under-estimate the relatively low sensitivity of agricultural water as they assess the shortage of water for life, industry, and agriculture. Therefore, in this study, we developed the Agricultural Water Demand and Supply Drought Index (AWDSDI), which evaluates agricultural drought by analyzing water supply systems such as agricultural reservoirs, pumping stations and drainage, groundwater systems, and demands for agricultural water. In order to review the applicability of the developed drought index, AWDSDI was applied to 32 Eps and Myuns in three cities, including Jincheongun, Changnyeonggun, and Jangseonggun in the period June-August 2017, when drought damage was significant. It was found that AWDSDI reproduced the daily agricultural drought well in small administrative districts such as Eps and Myuns. In addition, in order to verify the developed drought index, the evaluation results of AWDSDI, the previously developed agricultural drought index and the hydrological drought index were compared together. The comparison found that the AWDSDI reproduced the drought period and drought depth in 32 Eps and Myuns in three cities better than previously developed drought indices.

도시특성을 고려한 홍수취약성 평가기법 개발 : 대구광역시를 대상으로

송영석(Song, Youngseok),박종표(Park, Jongpyo),김하룡(Kim, Hayong),정상만(Jeong, Sangman),박무종(Park, Moojong) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.6

본 연구에서는 대구광역시를 대상으로 도시지역의 홍수취약성 평가기법을 개발하고 홍수피해에 대한 저감대책을 제공하고자한다. 홍수취약성 평가를 위한 대리변수는 기존의 선행연구와 부처에서 제공하는 DB 등을 고려하여 도시지역에 적합한대리변수를 선정하였다. 따라서, 본 연구에서는 지역별 중요도를 나타내는 지역중요성 지수(RSI)와 홍수피해 자료에 대한피해가능성 지수(DPI)를 이용하여 도시지역의 홍수취약성 지수(FVI)를 제시하였다. 지역중요성 지수(RSI)는 인적요소에 인구밀도와 취약인구 비율, 물적요소에 자산밀도와 주요시설물 면적으로 4개의 대리변수를 선정하였다. 피해가능성 지수(DPI)는지형요소에 저지대 면적비와 불투수 면적비, 재해요소에 내수재해위험지구 후보지 현황과 풍수해 이력 발생 현황으로 4개의대리변수를 선정하였다. 선별된 8개의 대리변수는 승법형 효용함수를 이용하여 종합적인 도시지역의 홍수취약성 지수를산정하였다. 산정결과 대구광역시의 홍수취약성 지수는 도시 중심지역과 하천인근 지역에서 높게 평가되었다. 본 연구결과는도시지역의 홍수취약성 평가 및 저감대책수립에 활용될 것으로 기대한다. This study intends to develop a flood vulnerability assessment method and flood damage reduction measures in urban areas for Daegu Metropolitan City. The proxy variables for the flood vulnerability assessment were calculated using the previously investigated proxy variables for urban areas. The Flood Vulnerability Index (FVI) of the urban area was proposed using the Regional Significance Index (RSI), which indicates the importance of each region, and the Damage Possibility Index (DPI) for flood damage data. The RSI selected four proxy variables: population density, vulnerable population ratio, property density, and area ratio of major facilities. The DPI also selected four proxy variables: area ratio of low land, the impervious area ratio, status of domestic disaster risk district, and flood occurrence record. Eight proxy variables were selected and the FVI of urban areas calculated using multiplicative utility functions. As a result of the calculation, the FVI of Daegu Metropolitan City was found to be high in the central urban areas and by the streams. The results of this study are expected to be used for flood vulnerability assessments in urban areas and establishing flood damage reduction measures.

소규모배수로의 흐름상태를 고려한 저감시설의 설치기준 연구

송영석(Song, Youngseok),주진걸(Joo, Jingul),김하룡(Kim, Hayong),정상만(Jeong, Sangman),박무종(Park, Moojong) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.6

산지지역, 도시지역 등에 설치된 배수로는 물의 공급 및 배수를 위한 다양한 역할을 하지만 저감시설이나 유지관리에 대한기준은 미흡한 실정이다. 소규모배수로의 경우 유입되는 유송잡물이 퇴적되면 통수능력부족에 따라 월류피해가 발생한다. 본 연구에서는 소규모배수로의 유송잡물 차단을 위한 저감시설을 개발하고 수리실험을 통해 포착효율을 분석하여 설치기준을고려한 산정식을 제안하였다. 다양한 실험조건을 수립하여 총 90조건, 900회의 실험을 실시하였으며 유량, Froude Number 등의 흐름상태를 고려한 저감시설의 저감효과를 분석하였다. 소규모배수로의 설치기준을 고려한 산정식을 개발하기 위해다중회귀분석을 실시하였다. 종속변수는 포착효율이며 독립변수는 유량, Froude Number, 저감시설의 한 칸의 유효단면적을적용하였다. 소규모배수로의 설치기준을 고려한 산정식은 E=1.337-5.074×Q-0.156Fᵣ-132.710A이며 유의성은 높은 것으로분석되었다. 본 연구의 결과는 소규모배수로를 대상으로 목표 포착효율에 적합한 저감시설의 적용은 가능할 것으로 예상된다. While drainage installed in mountainous and urban areas play various roles for supplying and draining water, the standards for reduction facilities and maintenance are insufficient. In the case of small drainage, if there is an inflow of deposited debris, overflow damage occurs due to lack of water supply capacity. In this study, a reduction facility was developed to block the transport of debris in a small drainage. The equation considering installation standards was proposed by analyzing capture efficiency through hydraulic experiment. By establishing various experimental conditions, a total of 900 experiments were conducted using 90 different conditions. The reduction effect of reduction facilities was analyzed by consideration of flow conditions such as discharge and Froude Number. Multiple regression analysis was conducted to develop an equation that considers the installation standard of a small drainage. The dependent variable was capture efficiency, and the independent variables were discharge, Froude Number, and an effective cross sectional area of reduction facilities. The equation considering installation standard of small drainage is E=1.337-5.074×Q-0.156Fᵣ-132.710A and the significance is high. The results of this study are expected to be applied to reduction facilities suitable for target capture efficiency targeting small drainage.

농업가뭄의 재해예측을 위한 가뭄지수 설정 연구

송영석(Song, Youngseok),주진걸(Joo, Jingul),김하룡(Kim, Hayong),정상만(Jeong, Sangman),박무종(Park, Moojong) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.6

본 연구에서는 1965년부터 2018년까지 농업가뭄피해가 가장 많이 발생한 경상남도를 대상으로 재해예측을 위한 가뭄지수를설정하고자 한다. 가뭄지수는 SPI를 대상으로 지속기간(3, 6, 9, 12개월)에 대하여 분석하였으며 농업가뭄이 발생한 지속기간의피해특성을 산정하였다. 경상남도의 농업가뭄 피해기간에 대한 지속시간별 SPI는 최소 -2.0 이하, 최대 -1.0 이상으로 약한가뭄과보통가뭄이 분석되었다. 그러나 장마기간의 호우영향으로 SPI12는 평균 -1.06이며 농업가뭄의 피해영향은 미미하였다. 농업가뭄의 피해기간과 지속기간별 SPI의 상관관계는 높은 것으로 분석되었으나 피해발생을 판단하기에는 지속기간별 SPI의 차이가크지 않다. 본 연구에서는 농업가뭄의 재해예측을 위한 기준을 과거 농업가뭄의 피해발생기간에 지속기간별 SPI의 최소가뭄지수를 연도별 대표 가뭄지수로 산정하였다. 재해예측을 위한 가뭄지수의 기준은 과거 피해가 발생한 연도의 지속기간별SPI의 평균인 -1.64로 설정하였다. This study aims to establish a drought index for disaster prediction in Gyeongsangnam-do, where the most agricultural drought damage occurred from 1965 to 2018. The drought index was analyzed for each duration (3, 6, 9, 12 months) targeting the SPI. Damage characteristics of the duration of agricultural drought were calculated. SPI for each duration of agricultural drought damage period in Gyeongsangnam-do was at least -2.0 or less, and the maximum was -1.0 or more, and weak and moderate drought were analyzed. However, due to the heavy rain effect during the rainy season, the average SPI12 was -1.06, and the impact of agricultural drought was negligible. It was analyzed that the correlation between the damage period of agricultural drought and the SPI by duration was high. However, there is not much difference in SPI for each duration to determine the occurrence of damage. In this study, the criterion for disaster prediction of agricultural drought was calculated as representative drought index by year as the minimum drought index of SPI for each duration of damage occurrence period of past agricultural drought. The Standard of drought index for disaster prediction was set to -1.64, the average of the SPI for each duration of year in which damage occurred in the past.