선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 폭설에 관한 연구는 예전부터 진행되었으나, 최근에 들어와 도시지역의 확대와 도로망의 발달, 농업기술의 개발에 따른 동절기 농작물의 경작 등 주변 여건과 결합하여 폭설 피해에 따른 사회적 손실이 여름철 수해에 못지않음이 인식되어 그 필요성이 새로이 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 급증하고 있는 겨울철 폭설에 대비하여 기상청 산하 주요 관측지점 52개소에 대하여 연 최대 최 심신 적설량 자료를 수집하고, 확률 통계적인 절차를 수행하여 전국을 대상으로 재현기간별 확률적설량 도를 작성하여 겨울철 재해방지계획 수립 시 가축 축사와 비닐하우스 등 농업시설물의 외부하중에 대한 설계기준으로 참조할 수 있도록 한다.
제안 방법
- (2) 연 최대 최심신적설량 자료를 바탕으로 빈도 해석을 실시하여 각 지점별 재현기간에 따른 확률적설량을 산정하고 우리나라 전역에 대한 확률적설량의 공간적 특징을 파악하기 위하여 확률적설량 도를 작성 . 제시 하였다.
- 적설량의 경우는 강설이 내려 쌓이면서 기온에 따라 융설이 되기도 하고 적설이 되기 때문에 강우량과 달리 지속기간을 고려할 수가 없게 된다. 또한 동일한 기상상황하에서 발생한 적설량이 되려면 신적설량을 구하여야 하는데 이 최심신적설량을 기상관측소로부터 취득할 수가 있기 때문에 본 연구에서는 연최대 최 심신 적설량을 기본자료 사용하였다. 본 연구에서 분석 대상으로 한 기상관측지점과 기록년수는 표 1과 같다.
- 본 연구는 증가일로에 있는 겨울철 기상이변에 대비하여 기상청 산하 주요 관측지점 52개소에 대하여 연 최대 최심신적설량 자료를 수집하고, 14개의 확률분포형에 적용하는 통계적인 절차를 수행하여 전국을 대상으로 재현기간별 확률적설량을 산정하고 확률적설량 도를 작성 . 제시한 것으로서, 본 연구의 수행으로 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 절에서는 대상지점에서 산정한 재현기간별 확률적설량을 근거로 하여 전국 지점에 대한 확률 적설량 도를 작성하였다. 재현기간은 과거의 기상관측기록을 상회하는 강설량이 발생하고 있는 현실을 감안하고 통상적으로 사용하고 있는 수문해석빈도를 정하여 5, 10, 20, 50, 100, 200, 300, 500년을 선정하였으며, 확률적설량도는 그림 2~9와 같다.
- 작성하였다. 재현기간은 과거의 기상관측기록을 상회하는 강설량이 발생하고 있는 현실을 감안하고 통상적으로 사용하고 있는 수문해석빈도를 정하여 5, 10, 20, 50, 100, 200, 300, 500년을 선정하였으며, 확률적설량도는 그림 2~9와 같다. 전체적으로 산악지형인 영동지방을 중심으로 등설선의 간격이 좁게 분포되어 있고, 평야지대나 도시지역으로 내려올 수록 등 설선의 간격이 넓으며 적설량이 작아지고 있다.
- 전절에서 얻어진 각 지점별 적정확률분포형을 이용하여 2.2절에 기술한 역함수법에 의해 확률적설량을 산정하였으며, 이를 수록하면 표 6과 같다.
대상 데이터
- 요구된다. 그러므로 본 연구에서는 국내의 수문 관측 실정을 감안하고 관측소의 분포를 고려하여 최소 30년 이상의 기록년수를 가지고 있는 전국 52개 지점의 연 최대치계열 최심신적설자료를 이용하였다. 적설량의 경우는 강설이 내려 쌓이면서 기온에 따라 융설이 되기도 하고 적설이 되기 때문에 강우량과 달리 지속기간을 고려할 수가 없게 된다.
데이터처리
- 3.4절의 적합성 검정 결과를 바탕으로 강설 자료에 대한 적정확률분포형을 선정하였으며, 모수추정 방법은 모수추정 단계에서의 간편성과 사용성, 수렴 정도 등을 종합적으로 고려하여 확률가중모멘트법을 이용하였고 확률분포의 적합도는 기각력이 가장 뛰어난 PPCC 검정을 1순위로, 2순위로는 x2-검정, 3순위 및 4순위로 Koi: nogor 0V - Smirnov 검정과 Cramer von Mises 검성을 채택하였다(한국 수자원학회, 2004). X? -검정과 Kolmogorov -Smirnov 검정의 유의수준은 5% 내에서 적합성을 검정하였으며, 적합도 검정결과 전체 52개 지점의 적정확률분포형 결과와 백분율은 표 5 및 그림 1과 같다.
- 각 지점에서 수집한 최심신적설량에 대한 통계적 특성을 파악하기 위하여 최소치와 최대치, 평균과 표준편차, 변동계수 등을 산정하였으며, 이를 수록하면 표 2와 같다. 표 2를 살펴보면, 최소치가 가장 작은 경우는 포항의 1mm이었으며, 예상되는 바와 같이 전체적으로 제주도를 포함한 남부지방에서 적설량 최소치가 가장 많이 발생하였다.
- 대상지점은 기록년수 30년 이상인 기상청 산하 52 개 지점으로서, 기상 관측소에서 수집한 연 최대 최 심신 적설량 자료를 국립방재연구소(2002)의 FARD 프로그램을 이용하여 빈도해석을 실시한다. FARD 모형에서는 적용확률분포형을 대상으로 모멘트법, 최우추정법, 확률가중모멘트법을 이용하여 모수를 추정하고, 모수와 확률변수의 범위에 대한 적정성을 검토하고 있으며, 적정분포형 선정을 위한 적합도 검정방법으로는 X-검정, Kolmogorov-Smirnov 검정, Cramer von Mises (CVM) 검정 및 probability plot correlation coefficient(PPCC) 검정의 4가지 방법을 사용한다.
- 한다. 확률분포의 적합도는 기각력이 가장 뛰어난 PPCC 검정 (Filliben, 1975 ; Vogel, 1986) 을 1순위로, 2순위로는 x2-검정, 3순위 및 4순위로 Kolmogorov —Smirnov 검정과 Cramer von Mises 검정을 채택하였다(한국수자원학회, 2004 ; 허준행, 1996). 적합도 검정을 통해 최적분포형이 결정되면 이를 바탕으로 확률적설량을 산정하기로 한다.
이론/모형
- 14개 분포형의 모수를 추정하기 위하여 모멘트법과최우추정법 및 확률가중모멘트법을 사용하기로 하며, 그 중에서 적합도가 가장 좋은 모수를 최종적으로 채택하기로 한다. 확률분포의 적합도는 기각력이 가장 뛰어난 PPCC 검정 (Filliben, 1975 ; Vogel, 1986) 을 1순위로, 2순위로는 x2-검정, 3순위 및 4순위로 Kolmogorov —Smirnov 검정과 Cramer von Mises 검정을 채택하였다(한국수자원학회, 2004 ; 허준행, 1996).
- 이용하여 빈도해석을 실시한다. FARD 모형에서는 적용확률분포형을 대상으로 모멘트법, 최우추정법, 확률가중모멘트법을 이용하여 모수를 추정하고, 모수와 확률변수의 범위에 대한 적정성을 검토하고 있으며, 적정분포형 선정을 위한 적합도 검정방법으로는 X-검정, Kolmogorov-Smirnov 검정, Cramer von Mises (CVM) 검정 및 probability plot correlation coefficient(PPCC) 검정의 4가지 방법을 사용한다. 각 지점별로 최심신적설량에 대한 최적분포형이 결정되면 재현기간별 확률적설량을 산정하고 이를 바탕으로 등치선도를 작도하여 제시함으로써 우리나라 전역의 확률적설량의 규모와 공간적 분포도를 파악할 수 있도록 하며, 과거에 기록된 주요 폭설기록의 확률적 규모를 분석하여 구조물의 설하중 선정시 참고가 되게 한다.
- 본 연구에서는 FARD 모형을 이용하였으며, 이 모형에서는 수문학 분야에서 널리 쓰이고 있는 다음과 같은 14개의 확률분포형을 적용하여 적정분포형을 결정한다(국립방재연구소, 2002). 이들 확률분포형의 확률밀도함수, 모수의 적합성 조건 및 모수 추정방법, 적합도 검정, 확률량 산정 등의 제반 이론과 절차는 널리 알려져 있으므로 여기서는 상세한 기술을 생략하였다(이재준, 1999, 2001).
- 확률적설량 산정에는 빈도계수법과 각 확률분포형의 누가분포함수의 역함수를 이용하여 구하는 방법이 있으나, 본 연구에서는 내삽으로 빈도계수를 산정하여 오차가 발생할 수 있는 빈도계수법 보다 추정된 모수를 이용하여 직접 확률적설량을 산정하는 역함수 법을 이용하기로 한다(Fisher, 1922 ; 한국수자원학회, 2004).
성능/효과
- (1) 모수의 3가지 추정방법별로 각 지점의 적정분포형이 서로 다르게 나타났으나 기각력이 가장 뛰어난 PPCC 검정을 기준으로 했을 때, 우리나라 연최대 최심신적설 자료에 대한 적정분포형으로는 GAM2 분포가 우세하였다.
- (4) 2004년 3월 5일에 발생한 대전지점의 49cm 최심신적설량의 규모는 재현기간 약 180년 정도로 추정되며, 2005년 전라도 지역에 발생한 폭설의 규모는 정읍(45.6cm)은 재현기간 150 년 이상, 부안39.0cm은 재현기간 약 120년 이상, 광주(35.2cm)는 재현기간 300년 이상, 순천(31.6cm) 은 재현기간 약 90년 정도로서 추정된다.
- 재현 기간별 확률 적설량 도를 보면 전체적으로 산악지형에서 많은 확률적설량을 보였으며, 등설선의 간격이 좁게 분포되어 있음을 알 수 있었다. 그에 비하여 평야 지대나 도시지역으로 이동 할수록 확률적설량이 작아졌으며 등설선의 간격 또한 넓게 분포되어 있음을 알 수 있었다.
- 이상과 같은 확률 적설량의 공간적 분포는 거의 모든 재현기간에서 유사하게 발생하고 있어, 우리나라의 경우 재현기간에 따라 적설의 양적인 변화는 있지만 공간적 분포는 대체적으로 일정한 형태를 이루고 있음을 알 수 있다.
- 제시 하였다. 재현 기간별 확률 적설량 도를 보면 전체적으로 산악지형에서 많은 확률적설량을 보였으며, 등설선의 간격이 좁게 분포되어 있음을 알 수 있었다. 그에 비하여 평야 지대나 도시지역으로 이동 할수록 확률적설량이 작아졌으며 등설선의 간격 또한 넓게 분포되어 있음을 알 수 있었다.
- 6의 범위를 나타내고 있다. 즉, 우리나라의 대표적인 다설지역인 대관령과 속초, 강릉 및 울릉도 지점은 적설량이 타 지점들에 비하여 평균을 기준으로 차이가 많은 극치의 값이 존재하지만, 전체적으로 많은 양이 평균을 중심으로 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다.
- 4mm의 범위를 보이며 지역적인 특성이 반영되어 영동지방으로 갈수록 평균 적설량이 증가하고 있고, 남쪽지방으로 갈수록 감소하고 있음을 알 수 있다. 평균을 중심으로 자료의 분산 정도를 나타내는 표준편차와 변동계수의 항목을 보면, 다설지역으로 나타나는 대관령과 속초, 강릉 및 울릉도의 표준편차는 150mm를 상회하고 있고 정읍과 임실, 부안 지점도 표준편차가 매우 크나 그 외의 지역은 대체로 20~60mm의 범위를 보여주고 있으며, 표준편차가 크면 클수록 평균을 기준으로 최소치와 최대치의 차이가 많음을 알 수 있다. 그에 비하여 변동계수의 경우에는 고흥과 포항이 1.
- 평균치 항목을 보면 34.7~453.4mm의 범위를 보이며 지역적인 특성이 반영되어 영동지방으로 갈수록 평균 적설량이 증가하고 있고, 남쪽지방으로 갈수록 감소하고 있음을 알 수 있다. 평균을 중심으로 자료의 분산 정도를 나타내는 표준편차와 변동계수의 항목을 보면, 다설지역으로 나타나는 대관령과 속초, 강릉 및 울릉도의 표준편차는 150mm를 상회하고 있고 정읍과 임실, 부안 지점도 표준편차가 매우 크나 그 외의 지역은 대체로 20~60mm의 범위를 보여주고 있으며, 표준편차가 크면 클수록 평균을 기준으로 최소치와 최대치의 차이가 많음을 알 수 있다.
- 2와 같다. 표 2를 살펴보면, 최소치가 가장 작은 경우는 포항의 1mm이었으며, 예상되는 바와 같이 전체적으로 제주도를 포함한 남부지방에서 적설량 최소치가 가장 많이 발생하였다. 역대 가장 큰 최대값을 나타낸 지점으로는 920mm의 대관령이며, 울릉도와 속초, 강릉 등의 영동지방에서 큰 최심신적설량이 발생하고 있음을 알 수 있다.
- 검토여부를 나타내면 표 3과 같다. 표 3을 살펴보면 14개의 적용분포형 중에서 2모수 log-Gumbel 분포와 3모수 log-Gumbel분포, 4모수 Wakeby분포와 5모수 Wakeby분포를 제외한 분포형들의 모수가 수렴되었다. 2모수 log-Gumbel분포의 경우에는 모멘트 법에서 모수의 발산이 있었으며, 3모수 log - Gumbel분포에서는 3가지 방법 모두에서 수렴되지 않았다.
- 수록하면 표 4와 같다. 표 4를 살펴보면 표 3에서 모수가 수렴되지 않은 분포형들에서는 적합성이 성립되지 않았으며, 예외로 WKB 분포의 경우에는 모수가 수렴되지 않은 상태에서 적합성이 인정되었으므로 적정분포형 선정에서 제외되었다. 대관령 지점의 적합성은 모수추정 방법별로 GAM2 분포가 우세하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
- 호남지역보다 중부지방으로 올라 갈수록 증가하고 있으며, 특히 태백산맥과 소백산맥을 경계로 서쪽과 동쪽의 적설량의 편차가 뚜렷한 차이를 보이고 있음을 알 수 있으며, 재현기간에 따라 적설의 양적인 변화는 있지만 공간적 분포는대체적으로 일정한 형태를 이루고 있음을 알 수 있다.
후속연구
- (5) 재현기간별 확률적설량 및 확률적설량도는 겨울철 비닐하우스나 가죽 죽사의 설하중 주정 등 구조물 설계 및 재난 방지계획 수립 시 합리적인 설하중에 관한 기준으로 제공될 수 있을 것이다.
- FARD 모형에서는 적용확률분포형을 대상으로 모멘트법, 최우추정법, 확률가중모멘트법을 이용하여 모수를 추정하고, 모수와 확률변수의 범위에 대한 적정성을 검토하고 있으며, 적정분포형 선정을 위한 적합도 검정방법으로는 X-검정, Kolmogorov-Smirnov 검정, Cramer von Mises (CVM) 검정 및 probability plot correlation coefficient(PPCC) 검정의 4가지 방법을 사용한다. 각 지점별로 최심신적설량에 대한 최적분포형이 결정되면 재현기간별 확률적설량을 산정하고 이를 바탕으로 등치선도를 작도하여 제시함으로써 우리나라 전역의 확률적설량의 규모와 공간적 분포도를 파악할 수 있도록 하며, 과거에 기록된 주요 폭설기록의 확률적 규모를 분석하여 구조물의 설하중 선정시 참고가 되게 한다.
- 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 체계적인 연구가 필요하고, 연구추진은 단기적으로 우리나라의 지역별 재현기간별 설하중의 계산 제시, 폭설시 국민 행동요령 및 장비조치 방안 개발, 지자체의 효과적인 제설방안 강구, 제설을 위한 시민방재활성화 방안 등을 들 수 있다. 그리고 장기적으로는 강설예보 능력의 향상을 위해 기상예측모형의 운영기술 개발 등이 필요할 것이다.
- 본 연구에서 제시한 재현기간별 확률적설량과 확률적설량도 는 설하중의 설계 및 재난 방재계획 수립 시합리적인 설하중에 관한 기준으로 제공될 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.