• 한국수자원학회논문집
• /
• 제47권5호
• /
• pp.411-420
• /
• 2014

지구온난화와 기후변화에 의한 수문사상의 불확실성이 커지고 있는 점을 고려하여 수자원의 지속가능성은 매우 중요한 과제로 대두되고 있다. 본 연구는 우리나라 주요 다목적댐을 대상으로 지속가능성지수를 이용하여 용수공급 이행도를 평가하였다. 수자원시스템 용수공급 평가에 많이 활용되고 있는 지표들을 대상으로 적용성과 유연성을 고려하여 선정하고, 선정된 매개변수로 구성된 복합지수를 이용하여 통합적으로 평가하는 방식이다. 실질적으로 신뢰도, 회복도, 취약도 및 최대물부족도 등을 기초 매개변수로 댐의 용수공급 지속가능성지수를 구성하고 15개 다목적댐을 대상으로 개별 댐과 유역별로 평가하였다. 평과결과, 금강유역의 대청댐과 낙동강 유역의 임하, 합천 및 남강댐이 취약한 것으로 나타났으며, 유역은 낙동강 유역이 가장 취약하여 용수공급 안전도 향상을 위한 대응방안이 필요한 것으로 분석되었다.

• 스마트미디어저널
• /
• 제12권10호
• /
• pp.93-101
• /
• 2023

최근 기온 상승, 가뭄, 홍수 등 기후변화가 세계적인 문제로 대두되고 있으며, 농업분야에서는 작물의 특성과 생산성에 많은 영향을 미칠 것으로 예측하고 있다. 천궁은 전통적으로 사용되는 한약재뿐만 아니라 건강기능식품, 천연물의약품, 생활소재 등 다양한 산업적 원료로 활용되고 있으나, 연작장해, 기후변화 등 위협 요인으로 인한 생산성이 감소되고 있다. 그러므로 본 논문에서는 기후변화에 취약한 대표 약용 작물인 천궁의 기후변화 시나리오에 따른 생리 활성 성분 지표를 예측할 수 있는 모델을 제안한다. 먼저 기상 정보와 생리 반응, 생리 활성 성분 정보의 수집 데이터 불균형 문제를 해결하기 위해 CTGAN 알고리즘을 이용하여 데이터를 증강하였다. 증강 데이터 품질 측정을 위해 Column Shape, Column Pair Trends를 이용하였으며 평균 88% Overall Quality를 달성하였다. 증강 데이터를 이용하여 지상부와 지하부로 나누어 페놀과 플라보노이드 함량을 예측하기 위해 5가지 모델 RF, SVR, XGBoost, AdaBoost, LightBGM을 이용하여 평가하였다. 모델 성능 평가 결과 XGBoost 모델이 천궁 생리 활성 성분 예측에 가장 우수한 성능을 보였으며, SVR 모델 대비 약 2배 정도의 향상된 정확도를 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.302-302
• /
• 2020

최근 우리나라의 기후변화와 도시화로 인한 홍수피해 규모가 대형화 추세를 보이며, 그에 따른 도시침수의 발생이 증가하고 있다. 도시침수로 인한 피해는 파손보다는 침수가 대부분이고, 도시의 규모가 클수록 침수의 비중이 크게 나타난다. 그로 인한 피해는 인명피해 및 재산피해 이외에 여러 가지 피해를 유발하며 도시기능 마비가 일어난다. 이러한 도시지역의 침수피해는 넓은 불투수층으로 인해 홍수 도달시간이 감소하고, 급격한 도시화로 인한 건물, 이외에 하수 관망에 미치는 영향 등 여러 가지를 고려하여 침수해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 XP-SWMM 모형으로 도시지역의 불투수층의 면적비율, 건물의 영향 등을 고려하여 침수해석을 하고자 하였다. 또한 XP-SWMM 모형의 2차원 TUFLOW엔진을 기반으로 하는 2D 지표 유출 계산을 이용하여 대상 지역의 침수 취약지역을 예측할 수 있을 것이다. 최근 송도국제도시 개발이 이루어진 인천광역시 연수구를 대상지역으로 선정하여 도시지역의 특성을 고려하여 분석을 수행하였다. XP-SWMM 모형의 적용성을 평가하기 위해 대상지역의 도시침수 피해를 입은 강우사상을 선정하여 분석을 수행하였고, 유출량 및 침수면적을 산정하여 침수흔적도와 비교 및 적용성을 평가하였다. 본 연구는 도시지역 하수도 관거의 성능 및 도시지역의 특성을 고려하여 여러 강우 빈도를 이용해 집중호우로 인한 침수지역 및 침수면적 등 침수피해를 예측하여 수해 예방 발전에 기여할 수 있을것으로 사료된다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제38권1호
• /
• pp.29-39
• /
• 2018

본 연구에서는 IPCC에서 제시한 기후변화 취약성 평가 이론, OECD에서 개발한 PSR 모형, EEA에서 개발한 DPSIR 모형을 활용하여 산정된 홍수위험지수들의 적용성을 분석하였다. 홍수위험지수 산정을 위하여 세부 지표로 일 최대 강수량, 1시간 최대 강수량, 10분 최대 강수량, 연평균 강수량, 1일 강수량이 80mm 초과한 일수, 인구 밀도, 자산 밀도, DEM, 도로연장, 하천개수율, 유수지용량, 하수도 보급률, 배수펌프시설 등의 2000년에서 2015년도 자료를 정규화하여 전국 113 중권역 단위로 구축하였다. 산정된 홍수위험지수는 4개의 홍수피해유형 즉 인명피해, 피해면적, 피해액, 피해빈도와 비교 분석하였다. 홍수위험지수와 피해유형별 상관분석 결과 피해액, 인명피해 및 피해면적에 대해서는 PSR 기법이, 홍수발생빈도에 대해서는 DPSIR 기법에 따른 지수의 적용성이 높은 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권9호
• /
• pp.687-700
• /
• 2022

우리나라 다목적댐과 용수댐에서의 이수능력을 종합적으로 평가하기 위하여 기간신뢰도의 주 지표와 함께 회복도, 무차원 취약도를 포함한 수자원이용률, 비 유입량, 비 공급량을 활용한 통합보조지표를 이수안전도 평가지표로 활용하는 방법론을 제시하였다. 또한 향후 지속가능한 댐 운영 목적에서 이수안전도를 주기적으로 평가하고 평가 결과에 따른 구조적 혹은 비구조적 계획수립을 위한 댐별 우선순위 판단을 위해 이수안전도의 등급화 방안을 함께 제시하였다. 주요 결과로서, 섬진강댐의 경우 기간신뢰도는 99.0%로 1등급이었으나, 통합보조지표는 44점으로 최하인 5등급으로 나타났다. 이는 현재의 높은 신뢰도에도 불구하고, 장래의 기후나 지역적 용수수급의 변화가 이수안전도에 큰 영향을 미칠 수 있음을 의미하는 것이다. 충주댐의 경우는 대조적인 사례로서, 기간신뢰도가 93.0%로 국내 최대 규모의 다목적댐의 위상과는 다르게 전체 다목적댐 중 평균 이하의 성적을 보이는 반면 통합보조지표는 76점으로서 다목적댐 중에서는 소양강댐과 남강댐에 이은 높은 등급을 보인다. 하지만 그럼에도 불구하고 유역 규모상 비 유입량이 185%로서 충분한 유입량이 들어오기 때문에 실제 안정성은 높다는 평가를 할 수 있었다. 단일목적으로 설계된 용수댐은 생·공용수의 비중이 높고 댐의 공급량에 여유가 있기 때문에 이수안전도가 상대적으로 높게 산정되는 경향으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.450-450
• /
• 2021

기후변화 보고서에 따르면 집중 호우의 강도 및 빈도 증가가 향후 몇 년동안 지속될 것이라 제시하였다. 이러한 집중호우가 빈번히 발생하게 된다면 강우 침식성이 증가하여 표토 침식에 더 취약하게 발생된다. Universal Soil Loss Equation (USLE) 입력 매개 변수 중 하나인 강우침식능인자는 토양 유실을 예측할때 강우 강도의 미치는 영향을 제시하는 인자이다. 선행 연구에서 USLE 방법을 사용하여 강우침식능인자를 산정하였지만, 60분 단위 강우자료를 이용하였기 때문에 정확한 30분 최대 강우강도 산정을 고려하지 못하는 한계점이 있다. 본 연구의 목적은 강우침식능인자를 이전의 진행된 방법보다 더 빠르고 정확하게 예측하는 머신러닝 모델을 개발하며, 총 월별 강우량, 최대 일 강우량 및 최대 시간별 강우량 데이터만 있어도 산정이 가능하도록 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 강우침식능인자의 산정 값의 정확도를 높이기 위해 1분 간격 강우 데이터를 사용하며, 최근 강우 패턴을 반영하기 위해서 2013-2019년 자료로 이용했다. 우선, 월별 특성을 파악하기 위해 USLE 계산 방법을 사용하여 월별 강우침식능인자를 산정하였고, 국내 50개 지점을 대상으로 계산된 월별 강우침식능인자를 실측 값으로 정하여, 머신러닝 모델을 통하여 강우침식능인자 예측하도록 학습시켜 분석하였다. 이 연구에 사용된 머신러닝 모델들은 Decision Tree, Random Forest, K-Nearest Neighbors, Gradient Boosting, eXtreme Gradient Boost 및 Deep Neural Network을 이용하였다. 또한, 교차 검증을 통해서 모델 중 Deep Neural Network이 강우침식능인자 예측 정확도가 가장 높게 산정하였다. Deep Neural Network은 Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) 와 Coefficient of determination (R²)의 결과값이 0.87로서 모델의 예측성을 입증하였으며, 검증 모델을 테스트 하기 위해 국내 6개 지점을 무작위로 선별하여 강우침식능인자를 분석하였다. 본 연구 결과에서 나온 Deep Neural Network을 이용하면, 훨씬 적은 노력과 시간으로 원하는 지점에서 월별 강우침식능인자를 예측할 수 있으며, 한국 강우 패턴을 효율적으로 분석 할 수 있을 것이라 판단된다. 이를 통해 향후 토양 침식 위험을 지표화하는 것뿐만 아니라 토양 보전 계획을 수립할 수 있으며, 위험 지역을 우선적으로 선별하고 제시하는데 유용하게 사용 될 것이라 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.291-291
• /
• 2020

제주도는 강수의 지표침투성이 좋은 화산섬의 지질특성상 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 제주도는 정책 및 연구적으로 오랜 기간동안 지하수의 보전관리에 많은 노력을 기울여 오고 있다. 하지만 최근 기후변화로 인한 강수의 변동성 증가로 인해 지하수위의 변동성 또한 증가할 가능성이 있으며 따라서 지하수위의 급격한 하강에 대비하여 지하수위의 예측 및 지하수 취수량 관리의 필요성이 요구되고 있다. 지하수에 절대적으로 의존하고 있는 제주도의 수자원 이용 여건을 고려할 때, 지하수의 취수량 관리를 위한 지하수위의 실시간 예측이 필요한 실정이다. 하지만 기존의 예측방법에 의한 제주도 지하수위 예측기간은 충분히 길지 않으며 예측기간이 길어지면 예측성능이 낮아지는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 딥러닝 알고리즘인 Long Short Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역의 1개 지하수위 관측정에 대해 지하수위를 예측하고 분석하였다. R 기반의 Keras 패키지에 있는 LSTM 알고리즘을 사용하였고, 입력자료는 인근의 성판악 및 교래 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료를 사용하였으며, 사용된 자료의 기간은 2001년 2월 11일부터 2019년 10월 31일까지 이다. 2001년부터 13년의 보정 및 3년의 검증용 시계열자료를 사용하여 매개변수의 보정 및 과적합을 방지하였고, 3년의 예측용 시계열자료를 사용하여 LSTM 알고리즘의 예측성능을 평가하였다. 목표 예측일수는 1일, 10일, 20일, 30일로 설정하였으며 보정, 검증 및 예측기간에 대한 모의결과의 평가지수로는 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)를 활용하였다. 모의결과, 보정, 검증 및 예측기간에 대한 1일 예측의 NSE는 각각 0.997, 0.997, 0.993 이었고, 10일 예측의 NSE는 각각 0.993, 0.912, 0.930 이었다. 20일 예측의 경우 NSE는 각각 0.809, 0.781, 0.809 이었으며 30일 예측의 경우 각각 0.677, 0.622, 0.633 이었다. 이것은 LSTM 알고리즘에 의한 10일 예측까지는 관측 지하수위 시계열자료를 매우 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미하며, 20일 예측 또한 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하면 본 연구대상지점에 대한 2주일 또는 3주일의 안정적인 지하수위 예보가 가능하다고 판단된다. 또한 LSTM 알고리즘을 통한 실시간 지하수위 예측은 지하수 취수량 관리에 활용할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제45권11호
• /
• pp.1143-1156
• /
• 2012

수자원 시스템의 중요한 기능 중 하나는 갈수 피해를 방지하는 것이다. 그러나 댐에 의한 용수공급계획은 이용 가능한 자료의 한계, 조사 자료의 부정확, 해석 방법의 부적합 그리고 기후변화 등의 요인에 의해 불확실성이 존재한다. 실제 운영과정에서는 이수안전도를 초과하는 이상가뭄 발생 시 용수부족이 발생하여 제한급수 등 정상적인 물이용이 불가능해진다. 그러나 우리나라는 가뭄에 의해 물부족이 발생할 경우 대체수원개발 등 딱히 마땅한 대처수단이 없으며, 갈수대책을 위한 수원확보도 미미한 실정이다. 특히 이상가뭄에 의한 피해정도를 고려하여 용수공급효과를 평가할 수 있는 기준이 마련되어 있지 못해 현실적인 대책을 마련하기 어려운 실정이다. 본 연구는 기 제시되어 있는 용수부족지표를 이용하여 기존 다목적댐의 저수(低水) 용량을 비상용수 공급원으로 활용하는 방안에 대하여 검토하였다. 기존 다목적댐의 유량자료를 이용하여 용수부족 사상을 분석하고 용수부족 감소효과를 평가하였다. 적용 결과 임하, 대청, 합천 및 남강댐의 경우 이상가뭄에 매우 취약한 것으로 나타났으며 가뭄대비용 비상용수의 추가 확보가 필요한 것으로 나타났다.

• 환경정책연구
• /
• 제10권2호
• /
• pp.21-44
• /
• 2011

기후변화 대응 온실가스 감축 이행을 위하여 경제적 효율성과 사회적 수용성 원칙을 고려한 국가할당방안 기준 및 지표를 제시하고, 노력배분지수를 이용하여 노력배분량을 도출하였다. 그리고 노력배분량을 부문별 선호도 관점과 로렌츠 곡선을 이용한 국가 전체의 형평성 관점에서 노력배분 결과의 형평적 배분 여부를 분석하였다. 본 연구에서 제시한 형평적 배분방식은 경제적 접근보다 형평성이 모두 높은 것으로 평가되었다. 부문별 할당방안의 기준으로 저감잠재성 비중, 지불능력 비중, 배출증가율 비중을 고려할 때, 부문별 선호도 및 국가 전체 관점에서 모두 지불능력 비중에 보다 가중치가 높을수록 형평성이 높은 것으로 분석되었다. 반면, 비용효율성을 강조하는 저감잠재성 비중에 보다 가중치가 높을수록 형평성은 상대적으로 낮을 것으로 분석되었다. 그러나 사회적 수용성은 부문별 선호도 차이가 발생할 수 있으므로 형평적 노력배분 시 이를 고려하여 접근하는 것이 중요하다. 즉, 저감잠재량만을 기준으로 노력배분 시 상대적으로 높은 비용효율성의 장점이 기대되지만, 형평성 관점에서는 상대적으로 취약할 것으로 평가된다. 이와 같은 분석 결과는 정부가 경제성을 포함한 포괄적 차원의 부문 간 노력배분 결정 시 경제성 및 형평성 확보를 위해 고려할 수 있는 기본방향에 관한 시사점을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제14권3호
• /
• pp.68-79
• /
• 2009

제주도는 투수성이 좋은 화산암류로 형성이 되어 지표수의 발달이 빈약하므로 수원의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 지구 온난화로 인한 해수면 상승이 발생하여 지하수로의 해수 침투가 발생할 경우 매우 심각한 문제에 봉착할 수 있는 취약성을 지녔다. 본 연구에서는 장기 조위 관측 자료를 토대로 한반도 주변과 제주도 근해의 장기적인 해수면 변화를 분석하였다. 그 결과, 최근 40년 간 한반도 주변에서 해수면이 $2.16\;{\pm}\;1.71\;mm/yr$의 속도로 뚜렷한 상승 양상을 보였으며 제주도 해안에서는 더욱 빠른 속도로 해수면이 상승해 왔음을 알 수 있었다. 또한 제주특별자치도의 지하수/해수침투관측망의 지하수 관측 자료를 통하여 갈수기 중 해수면이 연주기적으로 상승하는 4-5개월 정도의 시기 동안 해수면의 상승에 따라 염수대가 육지 쪽으로 확장하여 침투하고 있는 것을 관측할 수 있었다. 이를 통하여 제주도 동부 지역이 장기적으로 해수면의 상승에 따라 염수대가 육지 쪽으로 확장하여 침투하였음을 간접적으로 보였다. 이는 지구 온난화에 의한 해수면의 상승이 그 동안 관찰되어 왔던 제주도 동부 지역의 해수 침투현상의 한 원인이 될 수 있음을 제시하고 있다.