• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.334-334
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• 2012

수자원 이용량 중 농업용수 이용량은 약 47 %를 차지하고 있고 전체 논 대비 저수지 관개논 비중은 45 %에 달하고 있어 저수지 관개논의 비점오염배출에 대한 정량적인 평가 및 관리가 요구된다. 논에서의 비점오염배출량은 강우뿐만 아니라 시비 및 물관리 등 영농인자에 의해 영향을 받기 때문에 시기별 지속적인 모니터링이 필요하다. 본 연구의 목적은 저수지 관개논을 대상으로 비점오염 유출입 기작을 종합적으로 모니터링하고, 이를 바탕으로 저수지 관개논에서의 물수지 및 물질수지를 산정하고, 그 결과를 분석/평가하는 데 있다. 본 연구의 대상지구는 이동저수지 하류에 위치한 관개논을 선정하였고, 수문/수질 계측망을 구성하여 모니터링을 수행하였다. 물수지 분석을 위해 강우량, 담수심, 침투량, 관개량, 지표유출량 등을 관측하였고, 증발산량은 Penmann-Monteith 식으로 산정하였다. 물질수지 분석을 위해 시비량, 시비시기, 관개수 및 유출수 수질 등을 조사하였고 토양 및 식물체 성분을 분석하였다. 관개논에서의 지표유출량은 1232.1 mm, 침투량은 111.5 mm, 증발산량은 598.9 mm으로 나타났고, 질소 기준 배출부하량은 28.76 kg/ha, 식물흡수는 120.37 kg/ha의 값을 보였다. 본 연구결과는 관개논에서의 비점오염 주요 관리인자의 상호관련성 및 배출기작을 구명하고, 비점오염배출량 저감을 위한 영농방법개선 방안 수립에 기초자료가 될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.984-984
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• 2012

지구온난화와 기후변화의 영향으로 전 지구적으로 이상홍수, 이상가뭄, 한파와 같은 이상기상 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 국내에서는 2010년 추석 광화문 침수사태와 2011년 우면산 산사태와 같은 국지성 집중호우로 인한 인적 물적 피해가 속출하고 있다. 전통적으로 시기나 양적인 측면에서 대부분 장마기간에 국한되었던 강우집중현상이 과거와 달리 특정기간에 상관없이 발생하고 단기성, 국지성을 지닌 호우의 발생빈도가 높아지는 등 국내 강우의 특성이 변하고 있다. 이러한 변화에 대응하기 위해서 강우예측과 유출량예측의 정확도를 높이기 위한 시도가 다양하게 이루어지고 있다. 강우예측의 정확성을 높이기 위해 기상청에서는 단기예보를 목적으로 전지구 통합모델과 지역 통합모델을 연계한 동네예보를 수행하고 있으며, 초단기 예보를 위한 목적으로 VSRF, SCAN, VDRAS, MAPLE 등의 예보를 수행하고 있다. 홍수량 예측에서는 일반적으로 사용하고 있는 물리적 기반의 모형에 레이더강우와 같은 격자형 강우자료를 사용하여 정확성을 높이거나, 기존의 집중형 모형을 분포형 모형으로 대체하기 위한 연구 등이 이루어지고 있으며, 모형 구축이 간편하고 예측 정확도가 우수하다는 장점으로 인해 신경회로망이나 퍼지추론기법 등을 사용한 연구도 지속적으로 이루어지고 있다. 본 연구에서는 수자원분야에 산재한 불확실성을 적극적으로 인정하고 수학적으로 해석하기 위한 이론인 퍼지이론에 신경망 이론을 도입한 neuro-fuzzy 기법을 사용하여 홍수량을 예측하였다. 모형의 입력자료로는 관측된 강우자료와 유출량자료 및 기상청에서 제공하는 MAPLE(McGill Algorithm for Precipitation Nowcasting by Lagrangian Extrapolation) 강우예측자료를 사용하여 적용성을 평가해보았다. 모형의 적용성을 평가하기 위해 시험유역을 충주댐 상류 유역으로 선정하였으며, 2010년 2011년 홍수기의 충주댐 유입량을 예측하였다. 모형의 입력자료를 변경하여 입력자료의 변화에 따른 결과를 비교하였고, clustering 반경의 변화에 따른 정확도를 비교하였다. 모형의 정확도는 평균제곱근오차와 첨두수위오차를 통해 비교하였으며, 비교결과 전반적으로 lead time이 길어질수록 MAPLE 사용 시 예측 정확도가 우수하였고, clustering 반경은 0.5일 때 가장 우수한 결과를 보였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제7권1호
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• pp.94-104
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• 2004

본 연구는 경안천 하류구간(13.8km)을 대상으로 SMS의 RMA2모형과 SES2D 모형을 이용하여 2002년 경안관측소의 최대홍수위를 기록한 8월 7일의 수리분석을 실시하였다. RMA2모형을 적용하기 위하여 RIMGIS데이터의 하천측량자료를 이용하여 입력자료로 활용하였으며, 생성된 지형자료를 2차원 유한요소망으로 변환하여 모형을 수행하였다. 본 연구에서는 부정류 상태의 모의를 적용하였으며, 모형에 민감하게 반응하는 인자에 대해서는 선행 연구에서 실시한 민감도 분석결과를 고려하였고, 기타 입력인자는 통계연보 및 하천정비계획서를 참고하였다. 또한 대상하천에 SED2D 모형을 적용하여 홍수사상에 대한 하천의 하상 변동에 대한 모의를 실시하였으며, 대상 하천의 홍수시 유속은 0.05~3.85m/s의 분포로 상류와 하류의 큰 차이를 보였고, 하상변화는 0.0003~0.0135m가 발생하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.126-126
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• 2011

우리나라에서 본격적인 수문조사와 하천조사가 실시되기 시작한 것은 1910년대 일제 강점기라고 할 수 있다. 이 시기에는 근대적인 기술에 의해 전국적인 수문관측망이 구축되었고, 외국에서 개발된 각종 계측장비가 설치되었다. 또한 유속계가 도입되어 하천에서 유량측정이 시작된 것도 이 시기이다. 본격적인 하천개수공사도 이 시기에 시작된다. 오랫동안 자연상태로 유지되어 온 하천에 직강화 공사가 대대적으로 실시되고, 홍수피해 방지를 위한 대규모 제방 사업이 시작된 것이다. 이에 따라 일제 강점기에 하천에 관련된 많은 변화가 발생하였고, 지금까지도 그 영향이 지속 되고 있다. 일제 강점기에 이루어진 우리나라 수문조사 및 하천공사의 역사에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 불과 몇 권의 문헌만이 알려져 있고, 이마저도 일본어로 작성되어 있음으로 인해 자료의 분석이나 활용이 이루어지지 못했다. 또한 일제 강점기라는 특수성으로 인해서 이 시기에 이루어진 하천관련 사업은 관심의 대상이 되지 못하였다. 그러나 비록 일제 강점기에 일본인들의 주도로 이루어진 하천사업이지만 우리나라 땅에서 이루어진 우리의 역사라는 점에서 이 시기에 이루어진 하천 관련 사업에 대한 자료의 발굴, 분석 등은 매우 중요하다고 판단된다. 본 연구에서는 일제 강점기에 발간된 수문조사, 홍수피해 조사, 하천조사, 공사연보, 조사연보, 논문 등을 발굴하여 분석하였다. 이 시기에는 조사에 대한 방대한 사업이 이루어져서 조선하천조사서, 수력조사서 등의 문헌이 발간되었다. 또한 1925년, 1934년 등 이 시기에 발생한 대홍수에 대해서 다양한 형태의 조사보고서가 발간되었고, 매년 하천공사나 수문조사 결과를 담은 연보가 발간되었다. 한강, 낙동강, 대동강에 대한 홍수예보를 위한 논문도 이 시기에 작성된 바 있다. 본 연구에서 발굴한 이와 같은 문헌은 모두 100여건에 이른다. 이 시기에 작성된 문헌들은 수문조사나 하천과 관련해서 중요한 정보를 담고 있다. 1911년부터 시작된 수위 및 유량측정에 대한 상세한 방법과 결과, 연도별 수문조사 결과, 하천 직강화 이전의 하천형태, 연도별 하상변화 내역, 대홍수시의 범람상황, 하천별 개수공사 내역, 하천공사와 관련된 각종 통계 등이 사진, 그림, 도표 등의 형태로 작성되어 있어 있다. 본 연구에서는 이와 같은 자료를 분석하여 정리하였다. 본 연구에서 분석한 일제 강점기의 수문조사와 하천에 대한 내용은 향후 하천복원, 수문통계 작성, 하천공사 등에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.51-51
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• 2017

지역빈도해석은 짧은 기간의 자료를 보유하고 있는 계측 지점이나 자료가 없는 미계측 지점에서의 확률수문량을 산정하기 위하여 많이 쓰여 진다. 지역빈도해석을 실시하기 위한 조건으로는 우선 수집된 하천유역들을 대상으로 수문학적 동질 지역을 구분하는 것이 중요하다. 그리고 구분되어진 지역에 포함되는 모든 지점들의 자료를 빈도해석 함으로써 관심 지점의 신뢰할 만한 확률수문량을 산정하는 것이다. 그동안의 지역빈도해석은 주로 비건조지역을 중심으로 홍수와 같은 재난재해 대비 그리고 수자원 관리를 위한 연구들을 실시해왔다. 본 연구의 주 목적은 건조지역의 수자원 관리를 위해 건조지역 하천유역을 중심으로 지역빈도해석을 실시하여 신뢰할만한 확률수문량을 산정하는 것이다. 확률수문량 산정값의 정확도를 향상시키기 위해 지역빈도해석 모델에 쓰여 지는 새로운 지형학적 변수들을 제공하였고 수문학적 동질 지역을 구분 위해 수집된 각 하천유역의 형상들을 확인하여 동질 지역을 정의하였다. 예를 들면, 수지형 유역, 부채형 유역, 격자형 유역과 같은 다른 형상들을 구분하여 각 유역 형상 종류별로 동질 지역을 만들었다. 건조지역의 지역빈도해석을 위해 미국 건조지역의 105개 하천유역 유량자료들을 수집 및 이용하였다. 확률수문량 산정을 위하여 앙상블 인경신경망 (Ensemble Artificial Neural Network)과 정준 상관 계수(Canonical Correlation Analysis)를 이용한 지역빈도해석 모델을 만들었다. 제안된 모델의 수행평가와 정확성 평가를 위해 리샘플링 기법인 10-겹 교차 검증 (10-fold cross-validation), 잭나이프 (Jackknife) 기법들을 이용하였고 모델로부터 산정된 확률수문량값을 편향 (Bias), 상대 편향(rBias), 평균 제곱근 오차 (RMSE), 상대 평균 제곱근 오차 (rRMSE)를 통하여 산정 값과 실제 관측 값의 차이를 분석하였다. 그 결과 건조지역의 지역빈도해석을 위해 새롭게 제시된 지형학적 변수들을 사용하였을 때 모델의 수행능력이 향상되었음을 확인하였다. 또한 하천유역 형상에 따라 동질 지역을 구분하였을 때 향상된 확률수문량이 산정되었다. 향상된 지역빈도해석 모델을 통해 건조지역의 신뢰할만한 확률수문량을 산정함으로써 건조지역의 효과적인 수자원 관리를 위한 수공시설물 설계에 중요한 정보들을 제공할 것이다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.1045-1054
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• 2020

본 논문에서는 불안정한 네트워크 환경에서 안정적으로 대용량 데이터 스트림을 전송할 수 있는 TCP/IP 기반 링 버퍼 시스템을 설계하였다. 우리가 제안한 방식에서 각 전파천문대의 백엔드 시스템으로부터 UDP 프레임으로 생성 및 출력되는 관측 데이터 스트림은 클라이언트 시스템 내의 소켓 버퍼를 경유해 대용량 링 버퍼에 UDP 패킷으로 저장된다. 이후 목적지에 해당하는 상관센터로의 안정적인 전송을 위해 해당 패킷은 TCP로 전송되고 상관센터 내의 서버 시스템은 소켓 버퍼에 수신된 패킷에 이상이 없으면 대용량 링 버퍼에 저장한다. 패킷 손실, 중복 및 순서 역전 등의 이상이 발생할 경우 TCP의 흐름 제어를 통해 패킷은 재전송되며 상관센터에 도착한 데이터는 신뢰성을 보장받게 된다. 또한 네트워크 성능 불안정으로 인한 혼잡 회피 발생 시 병렬 스트림 적용을 통해 성능 저하가 최소화될 수 있도록 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.65-65
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• 2023

최근 기후변화로 인해 홍수, 가뭄 등 수재해가 세계 곳곳에서 빈번하게 발생하고 있다. 이로 인해 정확한 강우-유출 해석의 중요도는 높아지고 있으며 강우-유출 해석에 따라 수자원 관리 및 계획수립의 정도가 달라질 수 있다. 본 연구 대상 지역인 메콩강 유역은 중국과 동남아시아 5개국(라오스, 태국, 미얀마, 베트남, 캄보디아)을 관통하는 국가공유하천으로 기초자료의 획득이 어렵고 국가별로 구축된 자료가 질적, 양적 품질이 상이하여 수문해석에서의 기초자료로 사용하기에 불확실성이 있다. 최근 기술의 발달로 글로벌 격자형 강수자료 획득이 용이함에 있어 미계측 대유역에서의 다양한 연구들이 수행되고 있지만, 지점강수자료와 시·공간적 오차로 인한 불확실성을 내포하고 있다. 이에 본 연구에서는 글로벌 격자형 강수자료의 적용성을 평가하기 위하여 지점 격자형 강수자료(APHRODITE)와 4개의 위성강수자료(CHIRPS, CMORPH, PERSIANN-CDR, TRMM)를 수집하고 합성곱 신경망 모형인 ConvAE 기법을 이용하여 위성강수자료의 시·공간 편의 보정을 수행하였다. 또한, 하천 수위에 대한 장기간 정보 수집이 가능한 메콩강 본류 4개 관측소(Luang Prabang, Pakse, Stung Treng, Kratie)를 선정하였으며 SWAT 모형을 이용하여 매개변수 보정(2004~2013)과 격자형 강수자료의 보정 전·후의 유출모의(2014~2015) 결과를 비교·분석하였다. 격자형 강우를 이용한 보정 및 유출 분석 결과 4개의 위성강수자료 모두 성능이 향상되었으며 그 중 보정된 TRMM이 가장 우수한 성능을 보여 해당 유역에서의 APHRODITE를 대체할 수 있다고 판단하였다. 따라서 본 연구에서 제시하는 ConvAE를 이용한 보정기법과 이를 이용한 강우-유출 해석은 향후 다양한 격자형 강수자료를 활용한 미계측 대유역에서의 수문해석에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.416-416
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• 2020

우리나라의 계절 특성상 여름철 집중호우가 쏟아지는 현상이 빈번하게 발생하는데 이러한 돌발홍수가 예고 없이 일어나 상습적으로 침수 피해를 입는 지역이 증가하고 있다. 본 연구에서 2009년 ~ 2019년 동안 서울시 침수 피해 사건 중심의 인터넷 기사를 기반으로 실제 침수 사례를 조사해본 결과, 침수가 가장 많이 발생한 순으로 반포동(26건), 대치동(25건), 잠실동(21건)으로 집계되었다. 침수피해가 가장 많은 반포동을 연구지역으로 선정하고 그 중 잠수교의 수위를 예측하는 연구를 진행하였다. 기존 연구에서는 수치모형에 비해 신속한 결과를 도출할 수 있는 자료 기반 모형 중 LSTM 기법을 많이 사용하였다. 그러나 이는 선행 시간이 길어질수록 첨두수위에서 과소추정된 것으로 분석된 취약점이 존재하였다(정성호 외, 2018). 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 GANs(Generative Adversarial Networks)를 이용하였다. GANs는 생성자와 감별자가 나뉘어 생성자가 실제 자료인 첨두수위에서의 잠수교의 수위를 학습하고 실제와 근접한 가상데이터를 결과로 생성하여 감별자는 그 생성된 미래의 잠수교의 수위가 실제인지 가상인지 판별하도록 학습시키는 신경망 구조이다. 사용한 수문자료는 한강홍수통제소, 기상청, 국립해양조사원에서 제공하는 최근 15년간의 (2005년~2019년) 수위, 방류량, 강수량, 조위 자료를 수집하였고 t-test와 상관성분석을 통해 사용한 인자 간의 유의미성 판단과 상관성을 분석했다. 또한, 민감도 분석 결과 시퀀스길이(5), 반복횟수(1000), 은닉층(10), 학습률(0.005)로 최적값을 선정하였다. 또한 학습구간(2005년~2014년)과 검증구간(2015~2019년)으로 나누어 상대적으로 높은 수위가 관측되는 홍수기의 3, 6, 9시간 후의 수위를 예측하고 오차 지표를 이용해 평가하였다. LSTM 기법으로 예측된 수위와 GANs로 예측된 수위를 비교한 결과 GANs으로 예측된 첨두수위에서의 정확도가 5% 정도로 향상되었다. 향후에는 다양한 영향인자와 다른 기법과의 결합을 고려한다면 보다 정확하게 수위를 예측하여 하천 주변 사회기반시설의 침수 피해를 감소시킬 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.87-87
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• 2021

이상기후 현상으로 기후변화가 사회와 경제에 미치는 영향이 뚜렷한 추세로 변화되고 있다. 현재 기후변화에 관련된 연구는 사회 시스템에서 위험관리를 위해 기온과 강수량에 따라 다양한 분야에 미치는 영향에 대한 연구를 중점으로 이뤄지고 있다. 본 연구는 여름철 폭염에 의한 기후변화가 하천수질에 미치는 영향을 평가하기 위한 것으로, 우리나라 기상청 91개의 기상관측소에서 일일온도 33℃ 이상의 이벤트를 대상으로 환경부 수질관측망 918개에 대한 14개의 하천수질인자인 DO, BOD, COD, TOC, DOC, TN, DTN, NH4-N, NO2-N, NO3-N, TP, DTP, PO4-P, Chl-a를 분석하였다. 이를 우리나라 117개 중권역별 하천수질과 폭염강도와 지속시간을 나타내는 폭염 지수를 산정하여 분석하였다. 폭염 관련 뉴스 데이터는 2013년부터 2019년까지 Python 기반 뉴스 크롤러를 이용해 폭염 취약지수(Heat Wave Vulnerability Index, HWVI)를 기준으로 분류하여 키워드를 수집하였으며 HWVI 중 '기후노출' 키워드와 관련된 기사는 총 22,514건으로 69.9%로 수집되었다. 공간적 영향 평가를 위해 Getis-Ord Gi*를 이용하여 폭염지수와 하천수질인자간 핫스팟 분석을 실시하고 폭염관련 빅데이터가 하천수질에 미치는 영향을 평가하였다. 폭염지수는 낙동강유역 하류에 대해 Chl-a, TN, TP 항목에서 높은 밀도를 보였다. 분석대상지역 내 폭염이 발생한 확률과 반경 밖에서 발생할 확률의 우도비를 분석하기 위해 SaTScan을 이용한 공간검색통계분석을 실시하였다. 분석결과 폭염지수와 DO의 공간상관성이 높은 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.613-622
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• 2006

본 연구에서는 물리적 기반의 완전분포 모형인 Vflo$^{TM}$ 모형이 중랑천 유역의 유출량 모의를 위하여 사용되었다. 토양, 토지 피복, 지형 특성을 나타내는 매개변수를 입력하기 위하여 지형공간 자료가 사용되었으며 유역의 하천 배수망과 각 격자에서의 경사를 구하기 위하여 300m 격자 크기의 DEM을 사용하였고 강우의 공간적 분포 방법으로 크리깅 기법을 사용하였다. 본 연구에서는 강우-유출 모형의 정확성을 평가하기 위하여 매개변수의 보정을 하지 않은 HEC-HMS와 Vflo$^{TM}$ 모형의 유출 수문곡선을 비교하였으며, 이 결과 물리적 기반의 완전분포 모형이 매개변수 보정이 없는 경우 HEC-HMS에 비해 총 유출체적은 적게 나오는 반면 수문곡선의 형태는 관측 수문곡선과 비슷하게 모의되었다. 매개변수 보정 후에도 이와 마찬가지로 Vflo$^{TM}$ 모형이 HEC-HMS 보다 더 정확한 첨두시간과 수문 곡선의 형태를 나타내는 것으로 보아 충분한 사용성이 있음을 확인할 수 있었다.