• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.244-244
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• 2017

2015년 국토교통부(영산강홍수통제소)에서는 물 순환 과정의 규명에 이용되는 증발산량 자료의 제공을 목적으로 무안지역에 플럭스 타워를 설치하여 운영하고 있다. 무안 플럭스 타워는 에디공분산 방법을 이용하여 증발산량 자료를 관측하는 방식으로, 본 연구에서는 무안 관측소에서 생산된 자료의 정상성 검토를 위하여 2015년과 2016년 운영 결과를 비교 분석하였다. 무안관측소의 2015년도 연 증발산량은 615.8mm(연 강수량 대비 56.0%)로 나타났으며, 2016년도 연 증발산량은 721.5mm(연 강수량 대비 49.5%)로 나타났다. 연 증발산량은 전년대비 약 100mm 증가하는 양상을 보였으며, 강수량 대비 비율은 6.5% 감소하는 것으로 분석되었다. 2015년 대비 2016년 무강우일수는 6일 증가 하였으나, 실제 순복사에너지는 $18,320w/m^2$ 감소하는 것으로 나타났다. 실제 이 차이는 2개년 평균치의 약 2% 내외 수준으로 예년대비 순복사에너지는 거의 비슷한 것으로 분석되었다. 복합적 요인에 의해 정량적 크기가 결정되는 증발산량의 특성상 추가적인 분석이 필요하나, 2016년의 경우 전년대비 증가한 강우의 영향이 지배적이였던 것으로 검토되었다(2015강수량 : 1,099mm, 2016강수량 : 1,457mm). 월별 증발산량 비교 분석결과 정량적인 차이는 존재했으나 전년과 마찬가지로 1월부터 증발산량이 증가하여 8월에 최대 증발산량을 보인 후 감소하는 형태를 나타냈으며, 5월과 6월이 증발산량이 역전되는 양상도 동일하게 나타났다. 이는 남부지역 모내기 시기인 5월경 관개용수(Irrigation water) 공급에 따른 유입원의 증가와 함께 5월 대비 6월(장마철) 흐린날(Cloudy condition) 증가에 따른 상대적인 순복사에너지(5월: 약20만$w/m^2$, 6월: 약17만$w/m^2$)의 감소가 주 원인이였던 것으로 검토되었다. 이를 통해 볼 때 무안 증발산량 자료는 추가적인 경년변화 연구가 필요하겠으나, 국가통계자료로써 유의미한 자료로 판단되며, 향후 증발산량에 대한 지속적인 연구 및 관측망의 확대를 통해 국가 이수관련 정책수립에 유용한 자료로 이용 될 수 있을것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.637-637
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• 2015

2009년 미국에서 처음으로 스마트워터그리드의 개념이 도입된 이후로 국내외 국가 기관뿐만 아니라 민간 기업에서도 스마트워터그리드에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재 스마트워터그리드는 IBM의 진출을 시작으로 Veolia, Suez 등 다국적 물관리 기업들이 사업을 추진 중이다. 국내의 ICT기술과 수자원시스템의 융합을 통하여 용수 수요 공급량을 실시간으로 파악하고 관리하여 수자원의 지역적 시간적 격차를 해소하는 스마트워터그리드 연구가 국내에서도 진행 중이다. 물관리 시장 주도권을 확보하기 위해 글로벌 물기업간 경쟁이 심화되고 있으며, 개별플랫폼을 구축 활용하여 신규기업의 물산업 진출을 가로막고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 국외 물산업 시장 진출을 위하여 통합플랫폼 개발 및 체계적인 데이터 구조 설계가 필요하며, 본 연구는 스마트워터그리드를 운영하기 위해 여러 곳에 분산되어 관리 운영되어지고 있는 수자원 및 물관리 데이터의 통합을 위한 체계적인 데이터베이스 구조설계에 대한 연구를 수행하였다. 이에 본 연구에서는 스마트워터그리드 도메인 내에 주력하고 있는 통합데이터베이스 구조를 외부 데이터 마이닝과 연계하여 확장하는 구조로 현실적이고 단기적인 데이터 통합효과를 위해 ETL/데이터웨어하우스방식을 적용하여 데이터 통합을 추진하였다. 지자체간 분산되어 있는 데이터베이스간의 연동은 관련 법제도 및 지자체간 협의 등 다양한 문제가 연루되어 있어 단기적으로는 B2B 데이터 연동방식을 응용하여 구성하였다. 광역 중앙 제어를 위한 통합데이터베이스는 가상DB 방식을 고려하였으며, 이는 지자체별로 구성된 통합DB에 대한 인터페이스 및 Wrapper 플랫폼을 적용하였다. 이 플랫폼간의 연동은 WaterML2.0을 적용함으로써 단기간내 구현이 가능하도록 하고 상호운용성에 문제를 해결하며, 실시간 데이터 연계를 추구하였다. 본 연구를 통해서 궁극적으로는 수자원 및 물관리 데이터의 통합을 위해 해당플랫폼에서 스키마 맵핑, 프로토콜 변환 정합 등을 실시하며, 실시간 데이터 마이닝 및 통합이 가능하도록 구성함으로써 향후 스마트워터그리드의 빅데이터 플랫폼 개발까지 확장해나갈 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.18-18
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• 2018

상수관망 시스템(Water Distribution System, WDS)은 이용자에게 양질의 상수도를 공급하기 위해 구축된 사회기반시설물로써, 정수된 물이 사용처에 도달하기까지 송수과정에서 발생 가능한 수질저하를 고려해야 한다. 일반적으로 정수장에서 염소처리를 한 후, 도달시간을 고려한 시스템 내 잔류 염소농도를 유지함으로써 수질저하를 예방한다. 여기서 상수도 내 잔류 염소농도는 미생물 번식 및 관내 부식물 등 다양한 생물 화학적 오염을 효과적으로 예방하는 반면, 과다할 경우 이용자의 음용성을 저해할 수 있어 시스템 전반에 걸쳐 염소농도의 적절한 관리가 요구된다. 특히, 상수관망에서는 공급경로 및 공급량에 따라 각 수요처의 도달 염소농도가 다르게 분포할 수 있으므로, 시설운영자는 균등하고 적절한 염소농도를 유지하기 위해 추가적인 염소 재투입시설을 설치하여 함께 관리하고 있다. 이 때, 염소투입 시설의 운영계획은 EPANET과 같은 상수관망 해석모형의 수질모의를 바탕으로 수립된다. 그러나 일반적으로 수질모의는 수리해석과는 달리 긴 시간이 소요되는 단점이 존재한다. 본 연구에서는 이러한 단점을 개선하기 위해, 특정 네트워크의 수질모의 결과를 학습시킨 인공신경망(ANN) 모형을 구축하고 이를 이용하여 상수관망 수질모의 계산시간을 단축하고자 하였다. 여기서 ANN모형의 학습은 EPANET을 통해 미리 선정된 다양한 염소 투입지점의 염소 투입농도와 용수 공급량 자료, 그리고 주요 관측지점에서 측정된 염소농도자료를 이용하였다. 학습된 ANN모형을 EPANET 수질모의 결과와 비교 및 검증을 실시한 결과, 사전에 소요된 학습시간을 제외하면 수질모의 소요시간 측면에서 큰 개선효과를 보였으며, 대표지점에서의 수질모의 결과가 유사하였다. 추가적으로, 본 연구에서는 학습된 ANN모형과 최적화 알고리즘인 GA(Genitic Algorithm)를 연계하여 상수관망에서의 염소 재투입 스케줄링을 최적화하는 프로그램을 개발함으로써, 안전하고 경제적인 상수관망의 수질운영에 기여하고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2009.05a
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• pp.293-297
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• 2009

This paper describes a real-time reliable measurement and analysis system for ubiquitous healthcare based on IEEE802.15.4 standard. In order to obtain and monitor physiological body signals continuously, wearable pulse oximeter is designed in wrist that could used to measure oxygen saturation of a patient unobtrusively. The measured data was transferred to a central PC or server by using wireless sensor nodes via a wireless sensor network for storage and analysis purposes. LabVIEW server program was designed to monitor and process the measured photoplethysmogram(PPG) to accelerated plethysmogram(APG) by appling second order derivatives in server PC. These experimental results demonstrate that APG can precisely describe the features of an individual's PPG and be used as estimation of vascular elasticity for blood circulation.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2009.10a
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• pp.545-548
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• 2009

Recently, researches related to automative mechanism have been widely studied to increase the driver's safety by continuously monitoring the driver's health condition to prevent driver's drowsiness. This paper describes the design of wearable chest belt for ECG and reflectance pulse oximetry for $SpO_2$ sensors based on wireless sensor network to monitor the driver's healthcare status. ECG, $SpO_2$ and heart rate signals can be transmitted via wireless sensor node to base station connected to the server. Intelligent monitoring system is designed at the server to analyze the $SpO_2$ and ECG signals. HRV(Heart Rate Variability) signals can be obtained by processing the ECG and PPG signals. HRV signals are further analyzed based on time and frequency domain to determine the driver's drowsiness status.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.222-222
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• 2019

최근 기후변화로 인한 강우사상의 변화로 가뭄 발생 횟수와 기간이 늘어나는 추세이다. 2013~2018년 전국적으로 장기적인 가뭄이 발생함에 따라 상수도 미 급수 지역에 대한 추가 용수 공급방안을 적용하여 지역 주민의 물 이용 문제를 해결한 바 있다. 장기적으로 물 이용에 대한 갈등이 심화될 것으로 예상되는 가운데 지하수자원의 취약성에 대한 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 기존의 연구에서는 주로 지역적인 특성을 반영할 수 있는 매개변수를 설정하고 매개변수 별가중치를 산정하여 공간적인 지하수자원 이용 취약성 평가를 실시하였다. 공간적인 취약성 평가결과는 지하수자원 이용 시기 결정 및 대체 수자원 이용 정책 결정 등 구체적인 대안을 마련하는 근거로서 한계가 있기 때문에 최근 지하수자원 이용에 대한 시간적인 취약성 평가 방법을 개발하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 보다 구체적인 지하수자원 이용 시기를 결정하기 위하여 금강 유역을 대상으로 분기 별 지하수자원 이용 취약 시기 평가 방법을 개발하였다. 분기 별 지하수자원 이용 취약 시기평가 방법을 개발하기 위하여 우선 연구지역의 지하수위, 하천수위, 강수량 자료를 수집하였다. 수문 관측자료 간의 관계 분석을 통해 물 순환 측면에서의 물리적인 의미를 규명하기 위하여 강수량 자료에 한계침투량 개념을 적용한 강우이동평균 방법을 적용하였고, 하천수위 자료에 대하여 이동평균 방법을 적용하였다. 분기 단위의 지하수자원 이용 취약 시기를 평가함으로써 금강 유역의 지하수자원 이용 취약 시기를 결정하였다. 본 연구는 기존의 공간적인 취약성 평가 방법과 함께 지하수자원 이용 취약성에 대한 시공간적 분석 결과를 제공함으로써 보다 구체적인 지역 별분기 단위 지하수자원 이용 취약 시기를 결정하고, 지역 맞춤형 지하수자원 이용 및 개발 정책에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.459-459
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• 2018

서낙동강은 당초 낙동강 본류였으나 1934년 김해평야 일원의 농업용수 공급을 위하여 건설된 대저수문과 녹산수문의 완공 이후 현재의 상태로 유지되고 있다. 서낙동강은 대저수문을 통한 유입과 녹산수문, 녹산배수펌프장을 통한 방류가 시행되고 있으며, 이러한 운영은 외해 조위조건에 따라 간헐적으로 운영되고 있어서, 수체의 정체로 인한 오염도가 높은 실정이다. 또한, 서낙동강 유역은 에코델타시티 등 다양한 개발계획이 수립됨에 따라 수질관리를 위한 여건도 변화할 것으로 예상되며, 이러한 개발에 따른 다양한 수질개선에 대한 사회적 요구가 증대됨에 따라 이를 위한 물순환 개선과 유역에서의 오염부하 저감 등 다양한 수질개선 대책이 필요하다. 본 연구에서는 그간 서낙동강을 대상으로 시행되었던 연구결과와 현재 시행중인 물순환에 대한 효과를 검토하고, 이를 정량화하기 위한 2차원 수리 수질모형(CE-QUAL-W2)을 구축 활용하여 현행 물순환 방안의 운영 효과를 분석하고자 하였다. 당초 환경영향평가시 제시되었던 대저수문과 맥도수문을 통한 유입과 맥도배수펌프장을 통한 유출로 서낙동강, 평강천, 맥도강의 수질을 개선하고자 했던 물순환 계획은 여러 가지 여건으로 인해 시행되지 못하고 있으며, 현재는 매주 강서구청에서 맥도배수펌프장을 이용하여 평강천과 맥도강의 수위를 저하시킨 이후 서낙동강의 하천수를 유입시키는 형태로 물순환을 시행하고 있다. 이러한 현행 물순환 방안에 대한 분석을 위하여 서낙동강, 평강천, 맥도강 구간에 대하여 2차원 수리 수질모형(CE-QUAL-W2)을 이용하여 모의한 결과 현재의 물순환 방법으로는 물순환 유량이 증가하더라도 수질개선에 한계가 있는 것으로 나타났다. 이는 서낙동강에 낙동강 하천수가 대저수문을 통하여 유입된 이후 장기간 체류함에 따라 유역에서의 오염물질 유입의 영향이 크게 나타나며, 이에 따라 평강천과 맥도강에 유입되는 경우 수질개선이 제한적인 것으로 판단된다. 추가적으로 현재 서낙동강 대비 상대적으로 수질이 양호한 낙동강 본류의 하천수를 신규 수문 등의 시설물을 통하여 유입시키는 조건에 대한 분석 결과 현행 물순환 대비 효과가 크며 당초 예상했던 환경영향평가시 목표수질을 달성할 수 있을 것으로 판단보다 상세한 분석과 검토가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.37-37
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• 2019

기후변화에 따른 강우량 변화는 유역의 수문학적 변화와 하천 침식, 토양유실 등 물리적 변화를 함께 동반하여 유역환경에 영향을 미치게 된다. 최근에도 강우 발생시 집중강우에 의해 짧은 시간에 많은 강우가 발생하여 홍수피해가 발생하고 있으며, 건기시에는 가뭄이 지속되고 있다. RCP 4.5 및 8.5를 활용한 미래 기후시나리오 예측에 따르면 강우량과 증발산량은 증가할 것으로 예측되고 있으나, 우기시의 강수량은 증가하고 건기시의 강수량은 감소하여 계절 간 강수의 불균형이 심화될 것으로 예측되고 있다. 이러한 변화는 강수량, 하천유량, 침투량 등 유역의 수문체계에 영향을 끼치게 되고, 유량의 변화에 따라 하상변동 등 하천형상의 변화가 발생할 수 있으며, 하천 형상변화에 따라 유량이 변화하고, 토사의 유입이 증가하여 수질이 변화하여, 유역 내 유량 및 수질변화에 따른 불확실성이 높아지게 된다. 최근 개발에 의한 불투수면의 증가와 집중호우의 발생으로 인한 유출량 증가에 따라 강우발생시 직접유출량은 증가하고 침투량은 감소하여 우기시에는 홍수 및 침수가 발생하고, 건기시에는 기저유출에 의한 하천유지용수가 감소하여 하천이 건천화되고 수질이 악화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 있다. 강수량과 강우패턴의 변화에 따른 유출량 변화는 유역의 물순환에 직접적인 영향을 미치게 된다. 홍수나 극한강우가 발생할 경우 유역의 수문학적 특성에 따라 직접유출량은 증가하고 상대적으로 침투 및 증발산양은 감소하게 되며, 건기시에는 하천이 건천화 되는 등 물순환 체계가 훼손되고 유량의 변화에 따라 수질 또한 악화될 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 유역을 대상으로 기후변화에 따른 유역 유출량 변화 및 하천형상 변화예측을 위해 기후변화 시나리오를 이용하여 하천환경변화에 대한 전망을 예측하고, 유역의 유출량을 구체적으로 분석 할 수 있는 유역모형을 활용하여 유역의 물순환에 미치는 영향을 검토하고 물순환을 고려한 유량 및 수질부하량을 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.478-478
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• 2017

소류천 빗물 집수 장치는 노지 밭작물의 관개용수 확보를 위해 상시 흐름이 있거나, 간헐적으로 유출이 발생하는 산간 소류천 또는 배수로에서 빗물을 집수하기 위한 장치이다. 본 연구는 빗물 집수 장치의 집수 능력을 확인하기 위해 인공 수로 시험 장치를 이용한 요인시험을 실시하였으며. 장수군 노하리 산간지의 소류천에 설치하고 2015년 8월 5일부터 11월 15일까지 유출량 및 집수량 그리고 강우량을 관측하였다. 인공 수로 시험 장치를 이용하여 확인한 빗물 집수 장치의 최대 집수 가능량은 약 0.0022 ton/sec(130 L/분)로 나타났다. 빗물 집수 장치는 강우시에만 유출이 발생하는 지점(P1)과 상시 유출이 발생하는 지점(P2)에 설치하였고, 연구기간동안 총 강우량은 334.5 mm가 발생하였다. P1 지점에서는 총 1,722 ton의 유출이 발생하였으며, 273 ton이 집수되었고, P2 지점에서는 총 7,984 ton의 유출이 발생하였고, 125 ton이 집수되었다. 총 유출량 기준 집수 효율은 P1과 P2에서 15.85%, 1.57%로 산정되었고, 최대 집수 가능량 (0.0022 ton/sec)을 기준으로 한 집수 효율도 17.64%와 2.12%로 비교적 낮게 나타났다. 현장에서 빗물과 함께 발생하는 토사 및 부유물질 등에 의한 유입부 막힘이 집수 효율을 낮추는 주요 원인으로 분석되었다. 그러나, 월평균 총집수량은 약 30 ton 이상의 빗물을 저장할 수 있는 것으로 평가되어, 단기적인 물부족을 해소할 수 있는 대안으로 활용 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.511-511
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• 2017

하천에서 홍수 예방 및 가뭄재해 방지를 목적으로 최근 4대강 살리기 사업이 수행되었다. 특히, 안정적인 용수공급 및 다양한 수재해 피해를 최소화하기위해 다기능보가 설치되었다. 설치된 보는 고정보와 가동보로 구분되며 평상시에는 고정보를 넘어가는 월류흐름이 발생하며 홍수 시에는 추가적으로 가동보를 개방하여 오리피스 흐름이 발생한다. 최근 기후변화로 인해 집중호우가 빈번히 발생하며 이는 보 주변에서 빠르고 복잡한 흐름을 유발하게 된다. 이러한 흐름특성은 보하류의 세굴문제뿐만 아니라 물받이와 바닥보호공의 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 영상기법을 활용하여 도수가 발생하는 조건에서 고정보 하류의 물받이공 및 바닥보호공에 난류흐름특성 및 압력분포를 분석하였다. 길이 8.0 m, 폭 0.3 m를 갖는 개수로에서 실험을 수행하였으며 0.2 m 높이의 고정보는 상류경계로부터 3.0 m지점에 위치하였다. 보 하류부에서 유속성분은 비접촉식 유속측정 기법인 입자영상유속계(Particle Image velocimetry, PIV)와 기포흐름을 측정할 수 있는 기포영상유속계(Bubble Image velocimetry, BIV)를 적용하였다. 그러므로 기포 존재유무와 관계없이 보 하류부 구간에 대한 유속장 성분을 취득하였다. 도수흐름은 물받이공 및 바닥보호공 영역의 바닥면을 따라 빠른 유속을 갖는 제트류가 발생하고 수면과 바닥으로 강한 진동이 발생하여 불안정한 흐름이 야기된다. 바닥면에 작용하는 압력을 측정하기 위해 흐름방향을 따라 피에조미터를 설치하였고 압력수두 분포를 초고속카메라로 촬영하여 그 특성을 분석하였다. 실험을 결과를 통해 보 하류부에 영향을 미치는 인자를 도출하였으며 향후 보 설계기준에 반영할 수 있을 것으로 기대된다.