• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.991-998
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• 2022

본 연구의 목적은 넓은 지역의 고해상도 홍수모의를 위해서 2차원 모형의 GPU (Graphics Processing Unit) 가속 모의기법을 개발하고 이에 대한 효과를 평가하는 것이다. 음해법을 적용하고 있는 정형 사각형 격자 기반의 2차원 모형인 G2D (Grid based 2-Dimensional land surface flood model) 모형에서 CUDA를 이용하여 GPU 가속 모의 기법을 개발하였다. 개발된 기법을 진주시 홍수모의에 적용하였다. 모의 도메인의 공간해상도는 10 m × 10 m이고, 계산되는 격자의 개수는 총 5,090,611개이다. 홍수모의는 2019년 10월 태풍 미탁에 의한 홍수 기간에 대해서 수행하였다. 강우레이더 자료를 생성항으로 적용하였으며, 남강댐 일류문 계측 방류량과 진주시(옥산교) 계측 유량을 경계조건으로 적용하였다. 연구결과 진주시 남강에서의 관측수위를 재현할 수 있는 광역 2차원 홍수 모형을 구축할 수 있었다. 또한 GPU 가속 기법의 적용 결과, CPU (Central Processing Unit)를 이용한 순차계산 및 병렬계산에 비해서 빠른 홍수모의가 가능하였다. 본 연구의 결과는 음해법을 적용하고 있는 2차원 범람모형의 GPU 가속 기법의 개발과 광역 지표면 홍수해석에 대한 연구에 기여할 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1D호
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• pp.145-151
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• 2009

최근, GIS기술의 급속한 발전에 따라 다양한 공간 수문자료들이 속성정보와 결합되어 다루는 것이 가능해졌고, 집중형 유출모형보다 유역 유출량의 시공간적인 변동을 고려할 수 있는 분포형 유출모형의 구축이 활발하게 연구되고 있다. 본 연구는 시공간 분포를 적절하게 표현할 수 있는 레이더 강우시계열자료와 GIS기반의 분포형모형을 연계하여 국내 댐유역에 적용해 봄으로써, 분포형모형의 홍수유출시 실무에서의 적용가능성을 검증해 본 것이다. 본 연구에서 사용한 물리적기반의 분포형모형으로는 교토대학 방재연구소에서 개발한 장기유출모형을 근간으로 레이더강우량과 연계하여 홍수기에 특화되어 사용할 수 있도록 자체 개발한 K-DRUM모형을 이용하였으며, 금강권역의 용담댐유역($930km^2$)을 시험유역으로 적용하였다. 입력강우로는 진도레이더로 부터 레이더강우 전처리프로그램을 이용하여 모형의 격자해상도에 맞는 분포형 강우를 생성하였다. 또한, GIS수문매개변수를 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본 GIS자료들로 부터 추출, 물리적기반의 분포형모형(KDRUM) 의 입력인자로 사용하여 모형의 초기설정을 향상시켰다. 본 연구의 성과는 향후 돌발홍수에 대응한 실시간 단기 강우유출예측시스템을 구축하기위한 기반이 될 것으로 사료된다.

• 대한공간정보학회지
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• 제24권4호
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• pp.21-28
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• 2016

호우, 폭염, 한파와 같은 기상재해를 미연에 방지하기 위해서는 기상예측이 매우 중요하다. 우리나라 기상청에서는 현재시점의 기상특보를 제공하고 있고, 농촌진흥청에서는 농장재해에 대한 2일 예보를 일부 지역에 대해 시범서비스 하고 있다. 이러한 기상위험 조기경보 시스템의 발전을 위해서는 전국적인 고해상도 예측자료와 Web GIS가 통합될 필요가 있다. 본 연구는 1시간 간격, 1km 해상도의 수치예보 자료와 Web GIS가 통합된 형태의 기상위험 조기경보 서비스의 프로토타입 개발을 목적으로 한다. 이를 위하여 전지구모델 GME의 다운스케일링을 통해 시공간분해능이 향상된 기상위험 예측자료가 Web GIS를 통해 표출되도록 하였으며, 오픈소스 기반의 지도 API와 JavaScript 라이브러리의 시각화기법을 결합하여 동적 인터액션이 가능한 사용자 인터페이스를 구성하였다. 711,504개 격자점에 대하여 1시간 간격의 위도, 경도, 기온, 강수량 등 9개 항목으로 이루어진 대량의 데이터를 관리하기 위하여 오픈소스 기반의 DBMS인 PostgreSQL을 사용하였으며, Spring과 myBatis를 연동하여 전자정부 프레임웍기반의 웹서비스를 구성하였다. 이 시스템은 현재의 기상위험 상황에 대한 정보뿐만 아니라, 향후 7일간의 호우, 폭염, 한파 등 기상위험 예측정보가 1시간 간격 및 읍면동 단위로 제공된다. 이 시스템이 현업운용 되기 위해서는 수치예보의 정확도 향상과 함께 래스터 및 벡터 자료의 전처리시간 단축이 향후과제로서 해결되어야 할 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제4권2호
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• pp.95-102
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• 2002

관측밀도가 낮고 지형이 복잡한 산악지역을 대상으로 낮 시간대 기온의 경시변화를 기존의 방법으로 내삽할 경우 일사수광량의 불균일한 분포 때문에 심각한 추정오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 기존의 기온감율을 고려한 거리역산가중 내삽모형에 일사수광량 보정항을 추가하고 오차경감 정도를 평가하였다. 강원도 평창군 일대 14km$\times$22km 지역을 10m 해상도의 수치고도모형으로 표현하고, 각 격자점에 대해 태양과 지표면 사이의 기하학적 관계를 바탕으로 시간대별 실제 일사 수광량을 직달, 산란, 반사 등 성분별로 계산하였다. 수평면 일사량과의 편차를 산출한 다음 이 지역에서 경험적으로 얻은 일사-기온 변환당량을 적용하여 보정값을 얻었다. 기존의 방법에 의해 내삽된 기온값에 이 보정값을 적용하여 대상지역 전역의 기온분포도를 작성하였다. 대상 지역 내 경사향이 서로 다른 8개 지점에서 기온을 측정하여 기온분포도와 비교한 결과 추정오차가 크게 줄어들었음을 확인할 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권3호
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• pp.195-202
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• 2007

수평면과 경사면간의 일사수광량 편차의 정규화변량인 과열지수는 산악지형에서 일 최고기온 추정오차를 줄이는데 효과가 있다고 알려져 있다. 하지만 계산의 복잡성 때문에 경사도와 경사방향에 근거한 매개변량인 개방지수를 먼저 계산하고 이를 이용하여 과열지수를 간접적으로 추정하는 방법이 널리 쓰이고 있다. 이러한 개방지수 매개 간접추정법이 우리나라와 같이 복잡한 산악지형에서 일 최고기온 추정에 적합한지를 알아보기 위해 강원도 평창군에 위치한 도암댐 표준유역(면적 $149 km^2$, 표고범위 $651{\sim}1,445m$)을 대상으로 야외실험을 실시하였다. 이 지역의 30m 해상도 수치고도모형으로부터 시험유역의 166,050개 격자점의 개방지수와 과열지수를 계산하였다. 이들 간의 관계를 계절별 최적 회귀모형으로 나타내고 이로부터 매월 15일의 과열지수를 개방지수로부터 추정하였다. 인근 대관령기상대와 비슷한 고도(해발 844m)에 경사방향이 서로 다른 7개 지점을 선정하여 온도계를 설치하고 2006년 6월부터 2007년 2월까지의 기온을 10분 간격으로 측정하였다. 추정오차를 종속변수로, 각 지점의 추정 과열지수를 설명변수로 둔 회귀분석을 실시한 결과 결정계수가 겨울 0.46, 가을 0.24, 여름 0.02로서 직접 계산된 과열지수를 설명변수로 하는 경우(겨울 0.52, 가을 0.37, 여름 0.15)에 비해 신뢰도가 떨어진다는 것을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.555-566
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• 2009

한국천문연구원의 지상기반 GPS 수신기에서 산출된 가강수량을 수치예보모델 모사 결과로부터 획득된 가강수량과 비교하였다. 수치예보모델인 WRF(Weather Research and Forecasting)의 둥지격자에 대한 단시간 예보장이 비교자료로 사용되었다. 수치설험은 구름 미세물리 방안을 선택하면서 수행되었으며 비교기간은 2008년의 장마기간중 1개월이었다. GPS 관측 자료는 남한에 분포되어 있는 9개 관측소에서 2008년 6월부터 7월 사이의 1개월간 자료가 사용되었다. 대체적으로, WRF 모델은 GPS 관측 자료에 의해 산출된 가강수량의 시 공간적 변화와 상당히 잘 일치하였다. 상관계수는 모델 예보 시간이 증가함에 따라 감소되었으며 모델 해상도에 따른 가강수량 차이는 발견되지 않았다. 또한 라디오존데에서 산출된 가강수량을 이용하여 수치모델 가강 수량과 GPS 가강수량과의 비교분석을 수행하였다. 이러한 결과들은 시 공간적으로 고해상도인 GPS 관측 자료로부터 산출된 가강수량이 기상학적 적용에 유용함을 보여주고 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권4호
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• pp.316-323
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• 2011

대형 고분의 발굴 조사를 위한 전기비저항 탐사법의 적용 가능성을 시험하기 위하여, 나주 복암리 3호분에 대하여 3차원 전기비저항 탐사를 수행하였다. 높은 해상도의 지하구조 영상을 얻기 위해서는 고분의 정확한 지형 구조 및 전극 위치에 대한 정보 획득이 필수적이다. 이에 따라 문화재 발굴 조사에서 사용하는 방법인 실을 이용한 구획설정법을 응용하여 전극을 설치하였다. 탐사 자료는, 전극 간격은 2 m, 측선 간격은 1 m로 하여 얻었으며, 각 탐사 측선은 상대적으로 1 m 엇갈리게 배열함으로써 전체적으로 고분에 대하여 1 m ${\times}$ 1m 크기의 격자망으로 구성하였다. 탐사 자료에 대하여 3차원 전기비저항 영상화를 수행하고 이를 기존의 발굴 조사 결과와 대비하였으며, 이로부터 확인된 매장 유구 분포와 전기비저항 영상이 매우 잘 일치함을 확인하였다. 이 연구를 통하여 대형 고분에서 매장 유구를 조사할 때 3차원 전기비저항 영상화 기술이 매우 유용함을 밝혔다.

• 터널과지하공간
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• 제23권5호
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• pp.353-361
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• 2013

최근까지 노천광산을 대상으로 덤프트럭의 최적 운반경로 분석을 수행한 연구들은 주로 래스터 자료를 사용하였다. 그러나 래스터 자료는 격자 해상도에 따라 운반경로가 zigzag 형태로 심하게 왜곡될 수 있으며, 경로의 위상관계를 고려할 수 없는 한계가 있다. 벡터 네트워크 자료를 사용할 경우에는 이러한 문제점들을 해결할 수 있으나, 지형경사에 따른 덤프트럭의 성능 변화 특성이 최적 운반경로 분석시 반영될 수 있도록 할 필요가 있다. 본 연구에서는 노천광산 덤프트럭의 최적 운반경로 분석을 위해 지형경사에 따른 덤프트럭의 이동속도 변화를 반영할 수 있는 벡터 네트워크 자료의 생성 방법을 제시하였다. 수치지형모델 제작, 운반도로 디지타이징, 지형 경사도 계산, 경사도를 반영한 트럭의 이동속도 및 이동시간 계산 순으로 자료의 생성 작업이 진행된다. 제시한 벡터 네트워크 자료 생성 방법의 적용성과 효과를 알아보기 위하여 인도네시아 파시르 석탄노천광산의 로또 남부 채광장을 대상으로 간단한 사례연구를 수행한 결과, 제시한 방법이 ArcGIS Network Analyst 소프트웨어와 쉽게 호환이 가능하며, 최적 운반경로 분석시 지형경사에 따른 덤프트럭의 이동속도 변화를 효과적으로 반영할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.771-780
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• 2014

배열형(Array type)의 HF Radar를 임원항(Site A)과 후정리 해변(Site B)에 설치하여 동해연안에 대한 실시간 파랑과 해류를 관측하였다. 본 연구에 사용된 WERA (WavE RAdar)는 2000년 독일 Helzel사에서 개발된 것으로 24.525 MHz의 주파수 대역을 사용한다. 각 사이트는 4기의 송신기와 8기의 수신기로 구성되어 있는 8 채널 시스템이며, 현재 30분 주기로 관측하여 자료를 생성하고 있다. 파랑은 최대 약 25 km, 해류는 최대 약 50 km의 관측 범위를 나타내며, 150 kHz의 대역폭을 사용하여 1.5 km 간격의 격자 해상도를 갖는다. HF Radar를 이용하여 관측한 파랑 자료는 현장에서 관측한 파랑계 자료와 비교 검증을 하였으며, 해류 자료는 국립해양조사원에서 제공한 월별 동해평균표층 해류도와 해류흐름 패턴과 비교하였다. 파랑의 비교 자료들에 대한 회귀선과의 편차는 주성분 분석(Principle Component Analysis)으로 계산하였고, 그 결과로 상관관계 0.86와 RMSD 0.186을 보였다. 또한 동해연안의 해수유동에 대한 장기간의 변화를 분석해본 결과 8월과 9월의 연안에서는 북한한류가 남쪽방향으로, 외해에서는 동한난류가 북쪽방향으로 흐르는 흐름이 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.81-95
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• 2014

본 연구에서는 동해안의 너울성파랑을 예 경보하기 위한 기초단계로 동해 폭풍파랑의 특성을 분석하고, 수정 WAM모형을 이용해 이를 재현하였다. 본 연구의 파랑관측자료분석 결과에 의하면, 동해 심해역의 파랑은 NE계열의 파랑이 지배적이었으나, 폭풍파랑은 N계열의 출현율이 가장 높은 것으로 나타났다. 이외에 N 및 NNE 계열의 폭풍파랑에 대한 유의파고는 NE 계열 폭풍파랑의 유의파고보다 더 큰 것으로 분석되었다. 그러나 긴 취송거리에 의하여 유의파주기는 NE계열의 폭풍파랑의 유의파주기가 N또는 NNE계열의 유의파주기보다 크게 나타났다. 효과적인 동해역 폭풍파랑 예 경보를 위해 5분의 공간격자간격에 기반한 수치모의실험을 구축하고, 이를 2013년의 주요 폭풍파랑에 적용하였다. 본 연구의 수치모의실험 결과를 심해 및 천해 파랑측정 자료와 비교한 결과 전반적으로 잘 일치하였다. 그러나 천해역의 경우 수심 및 바람장의 해상도가 부족하여 수치모의의 정확도가 약간 떨어지는 것을 알 수 있었다. 본 연구진이 개발한 수정 WAM모델은 음해법을 사용하여 기존 WAM모형보다 10배 정도 빠르게 동해 폭풍파랑의 수치모의 계산을 수행할 수 있었다.