[논문]조선왕조실록 및 측우기 기록에 나타난 주요호우사상의 평가: 2. 정량적 평가

김대하; 유철상; 김현준

doi:10.3741/jkwra.2007.40.7.545

조선왕조실록 및 측우기 기록에 나타난 주요호우사상의 평가: 2. 정량적 평가
Evaluation of Major Storm Events Both Measured by Chukwooki and Recorded in Annals of Chosun Dynasty: 2. Quantitative Approach 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.40 no.7 = no.180, 2007년, pp.545 - 554

김대하 (고려대학교 사회환경시스템공학과) , 유철상 (고려대학교 사회환경시스템공학과) , 김현준 (한국건설기술연구원 수자원연구부)

초록
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본 연구에서는 조선왕조실록의 문헌 기록 호우사상의 특성을 파악하고 구조적으로 간단한 강우모형인 구형펄스모형을 이용하여 평가하였다. 전체적으로 '큰비'에서와 같이 강우에 대한 언급만이 있는 경우가 '큰물', '홍수', '폭우'와 같이 홍수유출 및 이에 따른 피해가 설명되어 있는 경우보다 강우의 재현기간이 작게 나타나는 것을 파악할 수 있었다. 기본적으로 기록된 호우사상은 모두 극치사상이 아닌 것으로 파악되었다. 일관되게 어느 정도 이상의 재현기간을 갖고 있는 것도 아니다. 또 하나 주목할만한 점은 기록된 호우사상이 강우의 총량보다는 강우의 지속기간에 보다 민감하다는 점이다. 즉, 일시에 많은 비가 온 경우보다는 장기간에 걸쳐 내린 호우사상에 보다 초점이 맞추어져 있다는 점이다. 즉, 홍수유출의 크기 및 이에 따른 피해의 정도가 실제 이들 호우사상이 기록으로 남게 되는 원인으로 파악된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study characterized the storm events recorded in the Annals of Chosun Dynasty and evaluated them using a simple rectangular pulses Poisson process model. Storm events without in detail explanation like Keun-Bi (big rain) were found to have rather short return periods compared to the storm events with lengthy explanation about damages like Keun-Mul (high water), Hong-Soo (flood), and Pok-Woo (torrential rain). Not all storm events recorded were the size of annual maxima, so their return periods were found not to be higher than a certain level. Another noticeable fact is that these storm events recorded seem more sensitive to the storm duration rather than the storm intensity. That is, most storms recorded seem to be focused on long durations rather than high intensities. Those storm events with long durations must have caused serious flood damages, which maybe the critical reason why they were recorded.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

1777-1907년까지의 측우기 기록과 이후의 근대 관측기록에 대한 비교는 측우기 기록과 근대관측기록 사이에 어떤 차이가 있는지를 확인하기 위해 수행되었다. 먼저 각 경우에 대해 통계 특성치를 산정하고 이를 구형 펄스모형의 매개변수 추정에 이용하였다.
본 연구는 궁극적으로 조선왕조실록의 문헌 기록을 근대 관측기록으로 변환하여 정량화하는 것을 목표로 한다. 본 연구에서 수행한 문헌기록의 특성파악과 구형 펄스모형을 이용한 사상의 재현기간 정량화는 문헌 기록의 근대기록으로의 변환에 어느 정도 도움을 줄 수 있는 결과라 할 수 있다.
본 연구는 유철상 등(2007)에서 시도한 조선왕조실록의 문헌기록과 측우기 기록의 정성적 검토 내용을 정량적으로 분석하는 것을 목적으로 한다. 그러나 측우기자료가 강우지속기간과 총강우량의 기록이며, 또한 조선왕조실록은 주요 호우사상을 정성적으로 묘사하고 있으므로, 이를 근대자료의 형태인 주어진 지속기간에 대한 강우강도로 변화하여 나타내는 것은 어렵다.

가설 설정

구형펄스모형은 먼저 개개 사상 f(t) 의 발생을 나타내는 과정 N(t)가 매개변수 A인 포아송과정을 따르는 것으로 가정한다. 사상의 발생시간 TN 과 더불어 강도 i_r⁽ⁿ⁾와 지속기간 t_r⁽ⁿ⁾이 한 쌍으로 U_n=(i_r^(n),t_r⁽ⁿ⁾)으로정의된다.
본 연구에서는 근대 관측기록을 대상으로 하여 각 방법론 별로 I-D-F곡선을 유도하고 비교하였다. 통상적인 빈도 해석에 필요한 확률밀도함수로는 감마분포를 가정하였다. Fig.

제안 방법

수행되었다. 먼저 각 경우에 대해 통계 특성치를 산정하고 이를 구형 펄스모형의 매개변수 추정에 이용하였다.
이러한 분석은 향후 문헌에 나타난 기록자료에 대한 분석 결과의 타당성을 부여하기 위한 사전분석에 해당한다. 본 연구에서는 근대 관측기록을 대상으로 하여 각 방법론 별로 I-D-F곡선을 유도하고 비교하였다. 통상적인 빈도 해석에 필요한 확률밀도함수로는 감마분포를 가정하였다.
본 연구에서는 먼저 구형펄스모형을 적용한 강우의 I-D-F해석과 통상적으로 확률밀도함수를 적용하여 수행하는 I-D-F해석 결과를 비교하였다. 이러한 분석은 향후 문헌에 나타난 기록자료에 대한 분석 결과의 타당성을 부여하기 위한 사전분석에 해당한다.

대상 데이터

본 연구에서 고려한 자료는 총 3가지이다. 먼저 근대자료는 1908년 1월 1일부터 2005년 12월 31일까지의 우기(6-9월) 일 강우자료이고, 측우기자료는 1777년 1월 1 일부터 1907년 12월 31일까지의 일 강우자료이다. 마지막으로 3장에서 설명한 문헌기록 상의 호우사상들이 분석에 포함되었다.
본 연구에서 고려한 분석대상 호우사상은 유철상 등 (2007)에서 분석한 1776년 이후 '큰비' 9개, '큰물 3개, '홍수' 2개, '폭우' 1개 등이다. 이들 자료에 대한 측우기기록과 조선왕조실록의 일치성은 김현준(1999)의 연구에서 살펴볼 수 있다.
본 연구에서 고려한 자료는 총 3가지이다. 먼저 근대자료는 1908년 1월 1일부터 2005년 12월 31일까지의 우기(6-9월) 일 강우자료이고, 측우기자료는 1777년 1월 1 일부터 1907년 12월 31일까지의 일 강우자료이다.

데이터처리

본 연구에서의 구형 펄스 모형 적용은 특히 유철상 등(2001)에서 도출된 방법론의 적용에 해당한다. 구형펄스모형의 적용을 통한 강우의 정량화 결과는 최종적으로 문헌상의 기록과 비교.검토될 것이며, 이러한 검토 결과를 바탕으로 문헌 기록의 기준, 기록된 호우 특성 및 향후 근대기록 형태로 변환하는 경우에 필요한 사항 등을 파악해 볼 수 있을 것이다.

이론/모형

정량화 하는 대신 Eagleson(1972), Rodriguez-Iturbe et al.(1984) 등에 의해 개발된 구형펄스모형 (Rectangular Pulses Poisson process Model, 이하 RPPM이라 칭함)을 적용하여 호우사상을 정량화 해 보고자 한다. 구형펄스모형은 구형펄스의 적절한 조합으로 호우사상의 형태를 모사하는 특징을 가지고 있어 측우기 자료와 같은 호우사상의 분석에 유용할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 조선왕조실록의 문헌 기록 호우 사상의 특성을 파악하고 구조적으로 간단한 강우모형인 구형 펄스모형을 이용하여 평가하였다. 분석에 고려된 호우 사상의 수가 제한적이어서 분석 결과를 일반화하기에 다소 무리가 있어 보이기는 하지만 전체적으로 다음과 같은 특성을 살펴볼 수 있었다.
이러한 분석은 유철상 등(2001)의 연구에서 이미 시도된 바 있으며, 특히 강우 강도-지속기간-재현 기간(rainfall intensity-durtion-frequency: I~D~F) 관계의 유도가 가능함을 보여주고 있다. 본 연구에서의 구형 펄스 모형 적용은 특히 유철상 등(2001)에서 도출된 방법론의 적용에 해당한다. 구형펄스모형의 적용을 통한 강우의 정량화 결과는 최종적으로 문헌상의 기록과 비교.

성능/효과

본 연구에서 수행한 문헌기록의 특성파악과 구형 펄스모형을 이용한 사상의 재현기간 정량화는 문헌 기록의 근대기록으로의 변환에 어느 정도 도움을 줄 수 있는 결과라 할 수 있다. 하지만 문헌기록 변환에 대한 적절한 방법론으로 제시되는 방법이라 할 수 없으며 이에 대한 연구는 추가적으로 더 이루어져야 할 것이다.
이들의 기본적인 특성은 Table 1 과 같다. 전체적으로 보면 '큰비'로 표현된 사상들은 강우의 지속기간이 짧은 편이며, 아울러 선행강우 조건을 고려하는 경우 대부분 AMC-1 조건으로 유효우량이 작게 나타난다. 따라서 직접적인 홍수 피해는 미미했을 것으로 추정된다.
즉, 전체적으로 보면 측우기기록과 근대 관측기록에 대한 구형펄스모형의 매개변수 차이는 아주 크지 않음에도 불구하고, 중첩을 고려한 빈도 해석 결과의 차이는 매우 큰 것으로 나타난다. 중첩을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우를 비교해보면 중첩을 고려하지 않은 경우는 지속시간의 증가에 따른 확률강우량의 증가폭이 감소하는 경향이지만 고려한 경우에는 그 반대 양상을 띠고 있음을 확인할 수 있다.
이러한 차이는 지속기간이 작은 경우에 있어서는 전체자료를 이용하는 경우와 연 최대치계열을 이용하는 경우의 차이가 반영된 결과이고, 반대로 지속기간이 긴 경우에 있어서는 지수함수의 특성을 갖는 중첩확률이 상대적으로 부각되었기 때문으로 판단된다. 즉, 장기간 지속되는 강우사상의 강도는 구형 펄스의 평균 강우강도보다는 구형펄스가 서로 중첩됨에 따라 커지게 된다는 것을 나타낸다.
3). 즉, 전체적으로 보면 측우기기록과 근대 관측기록에 대한 구형펄스모형의 매개변수 차이는 아주 크지 않음에도 불구하고, 중첩을 고려한 빈도 해석 결과의 차이는 매우 큰 것으로 나타난다. 중첩을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우를 비교해보면 중첩을 고려하지 않은 경우는 지속시간의 증가에 따른 확률강우량의 증가폭이 감소하는 경향이지만 고려한 경우에는 그 반대 양상을 띠고 있음을 확인할 수 있다.
이는 앞의 Table 4에서 살펴본 구형펄스의 특성에서와 같이 근대자료에서 측우기 기록에서 보다 큰 강우강도가 관측되는 원인이기도 하다. 즉, 측우기 기록에서 보다는 근대관측기록에서 구형펄스의 평균 지속기간은 짧아지고, 평균 강우강도는 커졌으며 아울러 구형펄스사이의 중첩확률이 더욱 커졌다는 것을 나타낸다. 이러한 차이는 추정된 매개변수를 이용하여 유도한 I D-F 곡선에서도 확인할 수 있다(Fig.
추정된 매개변수를 통해 강우의 특성을 분석하는 것보다는 강우의 특성을 직접 이용하는 것이 보다 효율적이다. Table 4는 Table 3의 결과를 가지고 계산한 강우의 평균 강우강도, 평균 지속기간 및 지속기간별 총 강우량이다.

후속연구

구형펄스모형의 적용을 통한 강우의 정량화 결과는 최종적으로 문헌상의 기록과 비교.검토될 것이며, 이러한 검토 결과를 바탕으로 문헌 기록의 기준, 기록된 호우 특성 및 향후 근대기록 형태로 변환하는 경우에 필요한 사항 등을 파악해 볼 수 있을 것이다.
본 연구에서 수행한 문헌기록의 특성파악과 구형 펄스모형을 이용한 사상의 재현기간 정량화는 문헌 기록의 근대기록으로의 변환에 어느 정도 도움을 줄 수 있는 결과라 할 수 있다. 하지만 문헌기록 변환에 대한 적절한 방법론으로 제시되는 방법이라 할 수 없으며 이에 대한 연구는 추가적으로 더 이루어져야 할 것이다.

참고문헌 (8)

김현준 (1999). 조선시대 홍수기록조사, 한국건설기술 연구원
유철상, 김남원, 정광식 (2001). '점 강우모형과 강우강도-지속기간-생기빈도 해석.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제34권, 제6호, pp. 577-586

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유철상, 김대하, 김현준 (2007). '조선왕조실록 및 측우기 기록에 나타난 주요 호우사상의 평가: 1. 정성적 평가.' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제 40권, 제7호, pp. 533-543

원문보기 상세보기
Eagleson, P.S. (1972). 'Dynarmcs of flood frequency.' Water Resources Research, AGU, Vol. 8, No.4, pp. 878-898

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Entekhabi, D., Rodriguez-Iturbe, I., and Eagleson, P.S. (1989). 'Probabilistic representation of the temporal rainfall by a modified Neymann-Scott rectangular pulses model: Parameter estimation and validation.' Water Resources Research, AGU, Vol. 25, No.2, pp. 295-302

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Islam, S., Entekhabi, D., and Bras, R.L. (1990). 'Parameter estimation and sensitivity analysis for the modified Bartlett-Lewis rectangular pulses model of rainfall.' Journal of Geophysical Research, AGU, Vol. 95, No. D3, pp. 2093-2100

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Raines, T.H. and Valdes, J.B. (1993). 'Estimation of flood frequencies for ungaged catchments.' Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 119, No. 10, pp. 1138-1154

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Rodriguez-lturbe, I., Gupta, V.K, and Waymire, E. (1984). 'Scale Considerations in the Modeling of Temporal Rainfall.' Water Resources Research, AGU, Vol. 20, No. 11, pp. 1611-1619

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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