• Research Article

    A Study on the Estimation of the Threshold Rainfall in Standard Watershed Units

    표준유역단위 한계강우량 산정에 관한 연구

    Kyung-Su Choo, Dong-Ho Kang, and Byung-Sik Kim

    추경수, 강동호, 김병식

    Recently, in Korea, the risk of meteorological disasters is increasing due to climate change, and the damage caused by rainfall is being ...

    최근 우리나라에서는 기후변화로 인하여 기상재해의 위험성이 증가하고 있고 특히 강우로 인한 피해가 계속해서 강조되고 있다. 현재의 기상예보가 정량적 강우를 제시해주지만 피해 정도를 ...

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    Recently, in Korea, the risk of meteorological disasters is increasing due to climate change, and the damage caused by rainfall is being emphasized continuously. Although the current weather forecast provides quantitative rainfall, there are several difficulties in predicting the extent of damage. Therefore, in order to understand the impact of damage, the threshold rainfall for each watershed is required. The damage caused by rainfall occurs differently by region, and there are limitations in the analysis considering the characteristic factors of each watershed. In addition, whenever rainfall comes, the analysis of rainfall-runoff through the hydrological model consumes a lot of time and is often analyzed using only simple rainfall data. This study used GIS data and calculated the threshold rainfall from the threshold runoff causing flooding by coupling two hydrologic models. The calculation result was verified by comparing it with the actual case, and it was analyzed that damage occurred in the dangerous area in general. In the future, through this study, it will be possible to prepare for flood risk areas in advance, and it is expected that the accuracy will increase if machine learning analysis methods are added.


    최근 우리나라에서는 기후변화로 인하여 기상재해의 위험성이 증가하고 있고 특히 강우로 인한 피해가 계속해서 강조되고 있다. 현재의 기상예보가 정량적 강우를 제시해주지만 피해 정도를 예상하는 데에는 여러 가지 어려움이 존재한다. 그래서 피해에 따른 영향을 파악하기 위해서는 유역별 한계강우량이 필요하다. 강우로 인한 피해는 지역별로 상이하게 일어나고 있고 각 유역의 특성인자가 고려된 분석은 한계가 존재한다. 또한 강우가 올 때마다 수문모델을 통한 강유-유출분석에는 시간이 많이 소모되고 단순 강우 데이터만 사용하여 분석되는 경우가 많다. 본 연구는 GIS데이터를 이용하였고 2개의 수문모델을 커플링하여 침수를 유발하는 한계유출량으로부터 한계강우량을 산정하였다. 산정결과는 실제사례와 비교하여 결과를 검증하였고 대체로 위험지역에 대해 피해가 난 것으로 분석되었다. 향후 본 연구를 통해 사전에 침수위험지역에 대해 대비를 할 수 있을 것이고 머신러닝 분석방법을 추가한다면 정확도가 높아질 것으로 예상된다.

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    June 2021
  • Research Article

    On Study of Runoff Analysis Using Satellite Information

    위성자료를 이용한 유출해석에 관한 연구

    Dong Ho Kang, Se Jin Jeung, and Byung Sik Kim

    강동호, 정세진, 김병식

    This study intended to assess the reliability of topographic data using satellite imaging data. The topographical data using actual instrumentation data and ...

    본 연구는 위성영상자료를 이용한 지형자료의 신뢰도를 평가하고자 하였다. 실제 계측자료와 위성영상자료를 이용한 지형자료를 구축하고 강우-유출 모형인 S-RAT에 적용하여 유출 분석을 실시하였으며, 지형자료와 ...

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    This study intended to assess the reliability of topographic data using satellite imaging data. The topographical data using actual instrumentation data and satellite image data were established and applied to the rainfall-leak model, S-RAT, and the topographical data and outflow data were compared and analyzed. The actual measurement data were collected from the Water Resources Management Information System (WAMIS), and satellite image data were collected from MODIS observation sensors mounted on Terra satellites. The areas subject to analysis were selected for two rivers with more than 80% mountainous areas in the Han River basin and one river basin with more than 7% urban areas. According to the analysis, the difference between instrumentation data and satellite image data was up to 50% for peak floods and up to 17% for flood totals in rivers with high mountains, but up to 13% for peak floods and up to 4% for flood totals. The biggest difference in the video data is Landuse, which shows that MODIS satellite images tend to be recognized as cities up to 60% or more in urban streams compared to WAMIS instrumentation data, but MODIS satellite images are found to be less than 5% error in forest areas.


    본 연구는 위성영상자료를 이용한 지형자료의 신뢰도를 평가하고자 하였다. 실제 계측자료와 위성영상자료를 이용한 지형자료를 구축하고 강우-유출 모형인 S-RAT에 적용하여 유출 분석을 실시하였으며, 지형자료와 유출량 자료를 비교 분석하였다. 실제 계측자료는 국가수자원관리종합정보시스템(Water Resources Management Information System, WAMIS)의 계측지형자료를 수집하였으며, 위성영상자료는 Terra 위성에 탑재된 MODIS 관측센서의 영상자료를 수집하였다. 분석대상지역은 한강유역에서 산지가 80%이상인 하천 2개 유역과, 도심지가 7%이상인 하천 1개 유역을 대상으로 선정하였다. 분석결과 도심지가 많은 하천에서는 유출량의 차이가 첨두홍수량의 경우 최대 50%, 홍수총량의 경우 최대 17%로 계측자료와 위성영상자료의 차이가 크게 나타났으나, 산지가 많은 하천에서는 유출량의 차이가 첨두홍수량의 경우 최대 13%, 홍수총량의 경우 최대 4%로 나타났다. 영상자료에서 가장 큰 차이를 보이는 것은 Landuse로 도심하천에서는 MODIS 위성영상이 WAMIS 계측자료에 비해 최대 60% 이상 도시로 인식하는 경향을 보이고 있으나, 산림지역에서는 MODIS 위성영상이 WAMIS 계측자료의 오차가 5% 이내로 나타나고 있어 산지하천에서의 적용성이 높은 것으로 나타났다.

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    June 2021
  • Research Article

    Urban Waterway System and Construction Method for Runoff Reduction

    유출저감을 위한 도시형 수로 시스템 및 시공방법

    Yungtak Oh and Seungwan Han

    오영탁, 한승완

    This technology is to let rainwater flow into a waterway that is located side gutter of a street with blocking garbage including ...

    본 기술은 기존의 빗물받이 및 도시형수로 시스템의 대체 가능한 기술로서 적용시 빗물은 빠르게 투수됨으로써 도시홍수를 저감할 수 있는 기술이다. 강우시 인도 방향의 ...

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    This technology is to let rainwater flow into a waterway that is located side gutter of a street with blocking garbage including cigarette butts at the same time. The first waterway is located beside the sidewalk and it enhances the water circulation in a city. This waterway is filled with aggregates and filter media, which removes fine dust that is washed out of the street and let water flow down to the earth. The second waterway is located beside the street and it retains rainwater temporarily with decreasing its flow speed. The second waterway shall reduce flooding damages by avoiding bottleneck situation in the street inlets and storm water pipelines which is the main causation of flooding in a city.


    본 기술은 기존의 빗물받이 및 도시형수로 시스템의 대체 가능한 기술로서 적용시 빗물은 빠르게 투수됨으로써 도시홍수를 저감할 수 있는 기술이다. 강우시 인도 방향의 제1 수로 공간으로 유입되는 빗물은 담배꽁초 등의 쓰레기는 유입되지 않고, 채움재를 통해 미세먼지 등의 오염물질을 감소시킨 후 지하로 투수시킬 수 있다. 제2 수로 공간으로 유입되는 빗물은 유속을 떨어뜨려 임시로 저류하였다가 배수관으로 배수시킴으로써, 배수관에서의 병목현상을 방지할 수 있는 도시형 수로 시스템 및 이의 시공방법에 관한 것으로 이를 통해 도시홍수 및 미세먼지 저감에 기여할 수 있을 것이다.

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    June 2021
  • Research Article

    A Study on the Prediction of Power Demand for Electric Vehicles Using Exponential Smoothing Techniques

    Exponential Smoothing기법을 이용한 전기자동차 전력 수요량 예측에 관한 연구

    Byung-Hyun Lee, Se-Jin Jung, and Byung-Sik Kim

    이병현, 정세진, 김병식

    In order to produce electric vehicle demand forecasting information, which is an important element of the plan to expand charging facilities for ...

    본 논문은 전기자동차 충전시설 확충계획에 중요한 요소인 전기자동차 전력 수요량 예측정보를 생산하기 위하여 Exponential Smoothing를 이용하여 전력 수요량 예측 모형을 제안하였다. 모형의 ...

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    In order to produce electric vehicle demand forecasting information, which is an important element of the plan to expand charging facilities for electric vehicles, a model for predicting electric vehicle demand was proposed using Exponential Smoothing. In order to establish input data for the model, the monthly power demand of cities and counties was applied as independent variables, monthly electric vehicle charging stations, monthly electric vehicle charging stations, and monthly electric vehicle registration data. To verify the accuracy of the electric vehicle power demand prediction model, we compare the results of the statistical methods Exponential Smoothing (ETS) and ARIMA models with error rates of 12% and 21%, confirming that the ETS presented in this paper is 9% more accurate as electric vehicle power demand prediction models. It is expected that it will be used in terms of operation and management from planning to install charging stations for electric vehicles using this model in the future.


    본 논문은 전기자동차 충전시설 확충계획에 중요한 요소인 전기자동차 전력 수요량 예측정보를 생산하기 위하여 Exponential Smoothing를 이용하여 전력 수요량 예측 모형을 제안하였다. 모형의 입력자료 구축을 위하여 종속변수로 월별 시군구 전력수요량을 독립변수로 월별 시군구 충전소 보급대수, 월별 시군구 전기자동차 충전소 충전 횟수, 월별 전기자동차 등록대수 자료를 월 단위로 수집하고 수집된 7년간 자료 중 4년간 자료를 학습기간으로 3년간 자료를 검증 기간으로 적용하였다. 전기자동차 전력 수요량 예측 모형의 정확성을 검증하기위하여 통계적 방법인 Exponential Smoothing(ETS), ARIMA모형의 결과와 비교한 결과 ETS, ARIMA 각각의 오차율은 12%, 21%로 본 논문에서 제시한 ETS가 9% 더 정확하게 분석되었으며, 전기자동차 전력 수요량 예측 모형으로써 적합함을 확인하였다. 향후 이 모형을 이용한 전기자동차 충전소 설치 계획부터 운영관리 측면에서 활용될 것으로 기대한다.

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    June 2021
  • Research Article

    A Study on the Bed Load Collision Sound Analysis Using Sound Sensor and Denoising Filter

    음향센서와 디노이징 필터를 활용한 향상된 소류사 충돌음 분석 연구

    Sung Uk Kim and Kye Won Jun

    김성욱, 전계원

    In Korea, the frequency of soil disasters has soared recently due to increased torrential rains caused by abnormal weather conditions. In particular ...

    우리나라는 최근 이상기후로 인한 집중호우의 증가로 토사재해의 발생빈도가 급증하고 있다. 특히 산지에서 발생하는 토사가 계곡을 따라 소하천에 유입하여 하천을 퇴적시키고 홍수피해를 가중시키고 ...

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    In Korea, the frequency of soil disasters has soared recently due to increased torrential rains caused by abnormal weather conditions. In particular, soil generated from mountainous areas is flowing into small rivers along valleys, depositing rivers and adding to flood damage. In order to prevent damage from such soil disasters, it is important to predict sediments and to quantitatively identify bed load. In this work, we conducted an experiment to indirectly measure acoustic sensor-based bed load collision sounds using pipe hydrophones, and compared them with raw data by applying denoising methods to improve the reliability of the measured data. As a result, we derive results in a more clear analysis of bed load estimation by correcting noise when the denoising method is applied to raw data.


    우리나라는 최근 이상기후로 인한 집중호우의 증가로 토사재해의 발생빈도가 급증하고 있다. 특히 산지에서 발생하는 토사가 계곡을 따라 소하천에 유입하여 하천을 퇴적시키고 홍수피해를 가중시키고 있다. 이러한 토사재해의 피해를 예방하기 위해서는 유사량 예측 및 소류사의 정량적인 파악이 중요하다. 본 연구에서는 파이프 하이드로폰을 활용하여 음향센서 기반의 소류사 충돌음을 간접적으로 계측하는 실험을 진행하였으며, 계측된 데이터의 신뢰성을 향상시키기 위해 디노이징 방법을 적용하여 원시신호와 비교 분석하였다. 그 결과 원시신호에 디노이징 방법을 적용했을 경우 노이즈를 보정하여 소류사량 추정을 더욱 명확하게 분석하는 결과를 도출했다.

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    June 2021
  • Research Article

    A Study on the Production of Flooding Maps in Small Stream

    소하천 홍수범람지도 제작에 관한 연구

    Dong Hyeok Lee, Kye Won Jun, and Il Dong Kim

    이동혁, 전계원, 김일동

    Due to recent climate change, the flood damage is becoming larger due to the development of localized heavy rains. 2020.12 The ...

    최근 기후변화로 인하여 국지성 집중호우의 발달로 인해 홍수 피해규모가 대형화 되고 있다. 2020.12 환경부는 100년빈도 홍수범람지도를 제공하고 있으나 소하천은 50~80년 ...

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    Due to recent climate change, the flood damage is becoming larger due to the development of localized heavy rains. 2020.12 The Ministry of Environment provides 100-year flood flood map, but in the case of small rivers, river structures are designed at 50-80 years frequency, making it difficult to predict damage and provide evacuation information. This study prepared flood map of Donamcheon district in Geumnam-myeon, Sejong Special Self-Governing Province, which is a small stream and habitual flood zone. The flood level was calculated using HEC-RAS and the flood area was visualized through HEC-GeoRAS. The analysis results showed that property damage such as special crops and roads occurred during the 30-80 year frequency rainfall, and it affected private houses such as general residential areas and public land when the frequency occurred for 100 years. The results of the comparison and analysis of the flood map provided by the Ministry of Environment and the results of the HEC-GeoRAS simulation showed that the flood map provided by the Ministry of Environment did not consider small streams. Further studies on flood flood maps considering the large and small stream are needed in the future.


    최근 기후변화로 인하여 국지성 집중호우의 발달로 인해 홍수 피해규모가 대형화 되고 있다. 2020.12 환경부는 100년빈도 홍수범람지도를 제공하고 있으나 소하천은 50~80년 빈도로 하천구조물이 설계가 되어 있어 피해예상 및 대피정보 제공이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 소하천이자 상습침수구역인 세종특별자치시 금남면 도남천지구의 홍수범람지도를 작성하였다. HEC-RAS를 이용하여 홍수위를 산정하였으며 HEC-GeoRAS를 통해 범람면적을 시각화 하였다. 분석결과 30~80년 빈도 강우 시 특수작물 및 도로 등 재산피해가 발생하였고 100년 빈도 발생시 일반주택지, 공공용지등 민가에 영향을 끼치는 것으로 나타났다. 환경부 제공 범람지도와 HEC-GeoRAS 모의결과를 비교 분석한 결과 환경부 제공 범람지도는 소하천을 고려하지 못한 것으로 나타났다. 향후 대하천과 소하천을 고려한 홍수범람지도에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

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    June 2021
  • Research Article

    The Optimal Operation on Auxiliary Spillway to Minimize the Flood Damage in Downstream River with Various Outflow Conditions

    하류하천의 영향 최소화를 위한 보조 여수로 최적 활용방안 검토

    Hyung Ju Yoo, Sung Sik Joo, Beom Jae Kwon, and Seung Oh Lee

    유형주, 주성식, 권범재, 이승오

    Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate change increased and the aging of the existing spillway, it is ...

    최근 기후변화로 인해 강우강도 및 빈도의 증가에 따른 집중호우의 영향 및 기존 여수로의 노후화에 대비하여 홍수 시 하류 하천의 영향을 최소화할 수 ...

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    Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate change increased and the aging of the existing spillway, it is necessary to establish a plan to utilize an auxiliary spillway to minimize the flood damage of downstream rivers. Most studies have been conducted on the review of flow characteristics according to the operation of auxiliary spillway through the hydraulic experiments and numerical modeling. However, the studies on examination of flood damage in the downstream rivers and the stability of the revetment according to the operation of the auxiliary spillway were relatively insufficient in the literature. In this study, the stability of the revetment on the downstream river according to the outflow conditions of the existing and auxiliary spillway was examined by using 3D numerical model, FLOW-3D. The velocity, water surface elevation and shear stress results of FLOW-3D were compared with the permissible velocity and shear stress of design criteria. It was assumed the sluice gate was fully opened. As a result of numerical simulations of various auxiliary spillway operations during flood season, the single operation of the auxiliary spillway showed the reduction effect of maximum velocity and the water surface elevation compared with the single operation of the existing spillway. The stability of the revetment on downstream was satisfied under the condition of outflow less than 45% of the design flood discharge. However, the potential overtopping damage was confirmed in the case of exceeding the 45% of the design flood discharge. Therefore, the simultaneous operation with the existing spillway was important to ensure the stability on design flood discharge condition. As a result of examining the allocation ratio and the total allowable outflow, the reduction effect of maximum velocity was confirmed on the condition, where the amount of outflow on auxiliary spillway was more than that on existing spillway. It is because the flow of downstream rivers was concentrated in the center due to the outflow of existing spillway. The permissible velocity and shear stress were satisfied under the condition of less than 77% of the design flood discharge with simultaneous operation. It was found that the flood damage of downstream rivers can be minimized by setting the amount allocated to the auxiliary spillway to be larger than the amount allocated to the existing spillway for the total outflow with simultaneous operation condition. However, this study only reviewed the flow characteristics around the revetment according to the outflow of spillway under the full opening of the sluice gate condition. Therefore, the various sluice opening conditions and outflow scenarios will be asked to derive more efficient utilization of the auxiliary spillway in th future.


    최근 기후변화로 인해 강우강도 및 빈도의 증가에 따른 집중호우의 영향 및 기존 여수로의 노후화에 대비하여 홍수 시 하류 하천의 영향을 최소화할 수 있는 보조 여수로 활용방안 구축이 필요한 실정이다. 이를 위해, 수리모형 실험 및 수치모형 실험을 통하여 보조 여수로 운영에 따른 흐름특성 변화 검토에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다. 그러나 대부분의 연구는 여수로에서의 흐름특성 및 기능성에 대한 검토를 수행하였을 뿐 보조 여수로의 활용방안에 따른 하류하천 영향 검토 및 호안 안정성 검토에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기존 여수로 및 보조 여수로 방류 조건에 따른 하류영향 분석 및 호안 안정성 측면에서 최적 방류 시나리오 검토를 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 사용하여 검토하였다. 또한 FLOW-3D 수치모의 수행을 통한 유속, 수위 결과와 소류력 산정 결과를 호안 설계허용 기준과 비교하였다. 수문 완전 개도 조건으로 가정하고 계획홍수량 유입 시 다양한 보조 여수로 활용방안에 대하여 수치모의를 수행한 결과, 보조 여수로 단독 운영 시 기존 여수로 단독운영에 비하여 최대유속 및 최대 수위의 감소효과를 확인하였다. 다만 계획홍수량의 45% 이하 방류 조건에서 대안부의 호안 안정성을 확보하였고 해당 방류량 초과 경우에는 처오름 현상이 발생하여 월류에 대한 위험성 증가를 확인하였다. 따라서 기존 여수로와의 동시 운영 방안 도출이 중요하다고 판단하였다. 여수로의 배분 비율 및 총 허용 방류량에 대하여 검토한 결과 보조 여수로의 방류량이 기존 여수로의 방류량보다 큰 경우 하류하천의 흐름이 중심으로 집중되어 대안부의 유속 저감 및 수위 감소를 확인하였고, 계획 홍수량의 77% 이하의 조건에서 호안의 허용 유속 및 허용 소류력 조건을 만족하였다. 이를 통하여 본 연구에서 제안한 보조 여수로 활용방안으로는 기존 여수로와 동시 운영 시 총 방류량에 대하여 보조 여수로의 배분량이 기존 여수로의 배분량보다 크게 설정하는 것이 하류하천의 영향을 최소화 할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구는 여수로 방류에 따른 대안부에서의 영향에 대해서만 검토하였고 수문 전면 개도 조건에서 검토하였다는 한계점은 분명히 있다. 이에 향후에는 다양한 수문 개도 조건 및 방류 시나리오를 적용 및 검토한다면 보다 효율적이고, 효과적인 보조 여수로 활용방안을 도출이 가능할 것으로 기대 된다.

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    June 2021