• 한국방재학회 논문집
• /
• 제9권4호
• /
• pp.71-80
• /
• 2009

오늘날 재해의 위험으로부터 안전하게 살고자 하는 대중들의 욕구는 증가하고 있지만 최근의 기후변화와 이상홍수의 사례에서 볼 때 현재 우리가 처해 있는 자연재해로부터의 위협은 과거와는 상이하다는 것을 알 수 있다. 이렇게 변화하는 상황에 대처하기 위해서는 우리가 노출된 재해의 특성을 평가하는 과정이 선행되어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 지역회귀분석을 적용하여 가능 피해금액을 추산하고, 이를 통해 각 지역별 홍수위험도를 평가하는 방법을 제안하였다. 홍수로 인한 피해는 인명이나 재산피해가 주를 이루기 때문에 홍수 위험도평가 결과도 홍수에 취약한 인명이나 재산으로 표현되는 것이 적절하다고 판단된다. 지역회귀분석은 강우-유출모형이나 확률분포모형의 매개변수들을 유역특성인자들로 표현하기 위해 수문학(水文學) 분야에서 널리 사용되어져 왔으며 본 연구에서는 이 방법을 홍수 피해금액 추정에 응용하였다. 지역회귀방법의 절차로는 먼저 계측지역(과거 홍수 피해금액 자료가 충분한 지역)에서는 홍수 피해금액과 시강우량 자료를 바탕으로 비선형 회귀분석을 실시하였고, 다음으로 이 회귀식의 계수를 다시 해당 지역의 인문.사회 경제학적 인자들로 표현하였다. 이러한 방법으로 지역적 인자들이 홍수 피해에 미치는 영향을 정량적으로 분석할 수 있었으며 궁극적으로 미계측지역(과거 자료가 충분하지 않은 지역)에서도 지역적 인자들을 통해 특정 빈도에 발생 가능한 홍수 피해금액을 추정할 수 있었다. 또한 추정된 홍수 피해금액과 지역 총 자산의 비를 Flood Vulnerability Index (FVI)라 하였으며 이를 통해 특정빈도 강우로 인해 도시 내에서 피해를 입을 수 있는 재산의 범위를 추정하고, 홍수위험지도로도 나타내었다. 본 연구 결과를 수자원장기종합계획에서 홍수위험도 평가를 위해 사용된 홍수피해 잠재능(Potential Flood Damage; PFD)과 비교해 보면 PFD에서는 각 인자들의 가중치 산정에서 전문가의 오판이 부분적으로 개입될 수 있다는 단점이 있었으나 지역회귀에 근거한 본 연구에서는 이러한 단점을 극복할 수 있었다. 또한 FVI는 과거 재해피해와 높은 상관관계를 나타냈지만 PFD는 실제 지역별 취약도를 잘 반영하지 못하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권spc1호
• /
• pp.1107-1118
• /
• 2021

지구온난화로 인해 발생한 기후변화는 한반도의 홍수, 가뭄 등의 발생빈도를 증가시켰으며, 이로 인해 인적, 물적 피해가 증가한 것으로 나타났다. 수재해 대비 및 대응을 위해서는 국가 차원의 수자원 관리 계획 수립이 필요하며, 유역 단위 수자원 관리를 위해서는 장기간 관측된 유량 자료를 이용하여 도출된 유량지속곡선이 필요하다. 전통적으로 수자원 분야에서 유량지속곡선을 도출하기 위하여 물리적 기반의 강우-유출 모형이 많이 사용되고 있으며, 최근에는 데이터 기반의 딥러닝 기법을 이용한 유출량 예측 기법에 관한 연구가 진행된 바 있다. 물리적 기반의 모형은 수문학적으로 신뢰도 높은 결과를 도출할 수 있으나, 사용자의 높은 이해도가 요구되며, 모형 구동 시간이 오래 걸릴 수 있는 단점이 있다. 데이터 기반의 딥러닝 기법의 경우 입력 자료가 간단하며, 모형 구동 시간이 비교적 짧으나 입력 및 출력자료 간의 관계가 블랙박스로 처리되어 수리·수문학적 특성을 반영할 수 없는 단점이 있다. 본 연구에서는 물리적 기반 모형으로 국내외에서 적용성이 검증된 Soil Water Assessment Tool (SWAT)의 매개변수 보정(Calibration)을 통해 장기간의 결측치 없는 데이터를 산출하고, 이를 데이터 기반 딥러닝 기법인 Long Short-term Memory (LSTM)의 훈련(Training) 데이터로 활용하였다. 시계열 데이터 분석 결과 검·보정 전체 기간('07-'18) 동안 Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE)와 적합도 비교를 위한 결정계수는 각각 0.04, 0.03 높게 도출되어 모형에서 도출된 SWAT의 결과가 LSTM보다 전반적으로 우수한 것으로 나타났다. 또한, 모형에서 도출된 연도별 시계열 자료를 내림차순하여 산정된 유량지속곡선과 관측유량 기반의 유량지속곡선과 비교한 결과 NSE는 SWAT과 LSTM 각각 0.95, 0.91로 나타났으며, 결정계수는 0.96, 0.92로 두 모형 모두 우수한 성능을 보였다. LSTM 모형의 경우 저유량 부분 모의의 정확도 개선이 필요하나, 방대한 입력 자료로 인해 모형 구축 및 구동 시간이 오래 걸리는 대유역과 입력 자료가 부족한 미계측 유역의 유량지속곡선 산정 등에 활용성이 높을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제23권5호
• /
• pp.581-590
• /
• 2011

초고성능 시멘트 복합체(ultra-high-performance cementitious conposites, UHPCC)는 우수한 압축강도와 연성을 나타내기 때문에 구조 부재 적용 시 단면을 상당히 감소시키고, 낮은 물-결합재비와 고분말 혼화 재료의 사용으로 높은 수축 변형률이 발생하게 되어 거푸집 및 보강근 등의 구속에 의한 수축 균열의 발생 가능성이 크다. 그러므로 이 연구에서는 UHPCC의 수축을 저감시키기 위한 방법으로 팽창재와 수축 저감제를 조합하여 혼입하고 자유수축과 구속 수축 거동을 평가하여 적합성 여부를 산정하였다. 실험 결과 팽창재와 수축 저감제를 조합하여 혼입한 경우에 약 40~44%의 자유수축 저감 효과를 보였으며, 잔류 인장응력은 약 35%와 47% 감소하였다. 지속적인 구속 하중에 의한 인장 크리프의 발생으로 탄성 수축 응력의 약 61%, 64%가 이완되는 것으로 나타났으며, 따라서 구속 수축 거동을 평가할 때에는 반드시 크리프 효과를 고려해야 한다고 판단되었다. 구속도는 0.78~0.85로 나타났으며 팽창재와 수축 저감제의 혼입에 의한 영향은 미미하였고 콘크리트 링의 두께가 클수록 감소하는 경향을 보였다. 또한, UHPCC의 인장 크리프 변형률을 측정하고 재령에 따라 변하는 구속 하중을 적용한 4-매개 변수 크리프 예측 모델과 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제35권11호
• /
• pp.25-36
• /
• 2019

차량이 도로를 이탈하여 성토부로 추락하는 것을 방지하기 위해 설치되는 연성 차량방호울타리는 사면부 시작점 근처에 도로방향으로 일렬로 근입된 무리말뚝과 무리말뚝 위에 부착되는 가드레일로 구성되어 있다. 차량방호울타리에 차량 충돌 시, 충돌에너지의 일부는 가드레일의 변형에 의해 흡수되며, 나머지 에너지는 가드레일을 지지하는 말뚝과 지반의 상호작용으로 저항하게 된다. 본 논문에서는 충격하중에 대한 말뚝과 지반의 상호작용을 원심모형실험을 수행하여 분석하였다. 풍화토로 다져진 경사지반에 설치된 단말뚝의 충격하중에 대한 극한지지력 및 거동특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 말뚝에 충격하중을 모사할 수 있는 하중재하시스템을 설계 및 구축하였다. 구축된 원심모형실험체 및 하중재하시스템을 이용하여 하중 및 지반조건에 대한 매개변수연구를 수행하였다. 최종적으로, 말뚝의 하중재하점에서 나타나는 하중-변위 곡선을 계측하여 충격극한지지력을 분석하였다. 또한, 휨모멘트 분포도로부터 산정된 지반반력 분포도를 도출하였고, 선행 연구결과와 비교하여 차량 방호울타리 지지말뚝의 지지거동을 분석하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제17권1호
• /
• pp.94-105
• /
• 2013

건설환경의 지속적인 변화로 인하여 교량 건설비용의 최소화뿐만 아니라 공용기간중의 유지관리를 포함한 전체 비용의 최소화 및 최적화의 요구가 증가하고 있다. 이러한 이유로 교량의 상부구조에서 하부구조로 힘을 전달하기 위해 사용되는 교량받침 대신에 스터드나 연결철근 등과 같은 연결재를 사용하여 교량의 상부구조와 하부구조를 라멘식으로 일체화 시킨 교량형식이 제시되고 있다. 이 논문은 교량의 상부구조 형식을 연속 UD PSC 거더로 하여 철근콘크리트 교각과 일체화 시킨 교각일체형 연속 UD PSC 거더교를 대상으로 한다. 교각일체형 연속 UD PSC 거더교는 라멘교 형식과 거더교 형식을 결합한 교량으로 일반 받침형식의 교량과 상이한 거동특성을 나타낸다. 하지만 거동 특성에 대해 명확히 규명되어 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 해석적 방법을 이용하여 교각일체형 연속 UD PSC 거더교의 동적거동 특성을 분석하고 2, 3경간 교각일체형 연속 UD PSC 거더교에 적용할 수 있는 충격계수 산정식을 제시하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.147-153
• /
• 2013

파력변환장치에는 여러 가지 형식이 있으며 지점흡수식이 가장 많이 연구되고 있다. 하지만, 국내외적으로 진동형 전력부이 형식의 설계를 위한 계통적 실측자료 분석 예는 찾기가 어렵다. 본 연구는 권 등(2010)에 의해 제안된 지점흡수식인 공진형 파동에너지 추출시스템에 작용하는 파랑외력을 산정하고자 한다. 본 연구는 경북 동해안에 위치한 후 포항 북방파제 전면수역에서 수압식 파고계를 이용하여 약 3년동안 관측한 자료(2002년 5월 1일~2005년 3월 29일)를 대상으로 시계열 스펙트럼을 분석하였다. 분석결과, 월별주기변동과 파고변동이 뚜렷하게 나타나며 월별 파력이 년 간 불균등하게 분포함을 알았다. 상시파랑의 평균 파형경사는 풍파영역인 0.02-0.04보다 작은 0.01이였다. 년 중 파의 평균주기의 최빈값은 5.31 sec 이며 본 주기에 해당하는 파고 중 최빈 파고는 0.32m이다. 첨두 주기의 발생확률은 이산형(bi-modal)으로 나타나며 4.47 sec와 6.78 sec에서 mode값을 보인다. 설계주기는 이러한 4개의 값으로부터 선택할 수 있다. 파고는 1m 이하가 약 95%를 차지하고 있다. 본 연구를 통하여 파력이 미약한 해역에서는 공진형 파력 시스템이 필요하며 파력의 월별 불균등 분포를 극복하기 위한 최적설계가 전력생산단지(Wave Energy Farm) 형성을 위한 주요한 과제임을 알았다. 본 연구는 상시파랑의 평균스펙트럼에 대하여 표준스펙트럼으로 표현이 불가능하여 3개의 매개변수로 표현이 가능한 새로운 스펙트럼형을 제안하였으며 파력부이에 의한 전력생산 예측과 피로해석을 위한 기본 자료를 제공할 수 있다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.39-58
• /
• 2019

본 연구에서는 GPM 위성자료 및 분포형 강우-유출 모형 KIMSTORM2(KIneMatic wave STOrm Runoff Model2)을 이용하여 용담댐 유역(930㎢)을 대상으로 유출모의를 수행하였다. 모형의 유출해석은 2014년 08월 25일 05:00~17:00, 2017년 09월 11일 01:00~12:00, 2018년 06월 26일 23:00~06월 27일 10:00 총 3개의 집중호우 기간으로, 4가지 공간자료: (a) 7개의 지상관측소 강우를 Kriging 기법으로 공간내삽한 자료, (b) 원 GPM 자료, (c) 조건부합성(Conditional Merging, CM)으로 보정한 GPM(CM-GPM) 자료, (d) 지리적편차(Geographical Differential Analysis, GDA)로 보정한 GPM(GDA-GPM) 자료를 각각 준비하였다. 유출 보정은 유역내 3개의 수위관측지점(천천, 동향, 용담댐)을 대상으로 실시하였으며, 4가지 공간자료에 대하여 모형의 매개변수인 초기 토양수분량, 하천 Manning 조도계수, 유효투수계수를 각각 보정하였다. 보정결과는 결정계수(Determination coefficient, R²), Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE) 및 유출용적지수(Volume Conservation Index, VCI)를 산정하였다. 그 결과, 3개의 강우에 대한 Kriging, GPM, CM-GPM 및 GDA-GPM의 평균 NSE는 0.94, 0.90, 0.94, 0.94, R2는 0.96, 0.92, 0.97, 0.96, VCI는 1.03, 1.01, 1.03, 1.02로 보정되었다. R², NSE 및 VCI에 있어, CM-GPM과 GDA-GPM이 원 GPM보다 첨두유출량 및 유출용적에 있어 보다 잘 보정되었다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제94권6호
• /
• pp.488-495
• /
• 2005

본 연구는 국립산림과학원에서 운용하는 경기도 광릉시험림 내 활엽수 천연노령림과 침엽수 인공유령림 그리고 양주 사방지 혼효유령림의 수관통과우량, 수간유하량, 그리고 차단손실량을 조사하여 앞으로 임상변화가 임내우 및 차단손실량에 미치는 영향을 시뮬레이션 할 수 있는 전산모델을 개발하는데 필요한 자료를 확보하기 위하여 수행되었다. 본 연구 대상유역인 활엽수 천연노령림은 활엽수 천연림을 대표할 수 있으며, 잣나무와 전나무림으로 구성된 침엽수 인공유령림은 1976년 조림지로서 침엽수 인공림을 대표할 수 있다. 또한 양주 사방지 혼효유령림은 1974년 사방공사를 실시한 후 현재까지 보전되어 온 임분으로 사방림을 대표할 수 있다. 조사는 2003년 3월부터 2004년 10월까지 실시하였으며, 겨울에는 측정을 중지하였다. 임외장우량은 전도형 자기우설량계로 측정하였으며, 임내우량은 임분 내에 $10m{\times}10m$의 표준구를 설정하고 수관통과우량과 수간유하량을 전도형 측정기와 CR10X 데이터 로거를 이용하여 30분 단위로 측정하였다. 약 2년간 자료를 종합한 결과, 임외강우량에서 수관통과우량과 수간유하량을 뺀 차단손실량은 잣나무림이 임외강우량(1,629.5 mm)의 37.2%인 606.6 mm로 가장 많았으며, 혼효림이 임외강우량(1,363.5 mm)의 22.6%인 308.6 mm로 가장 적었다. 수간유하량은 혼효림이 임외강우량의 10.7%로 가장 많았으며, 잣나무림이 2.4%로 가장 적었다. 임외강우량과 수관통과우량 간의 관계는 모든 조사구에서 직선회귀식으로 나타났다. 직선회귀식의 기울기인 평균 수관통과율은 수관울폐도에 따라 66%에서 77%까지 분포하였다. 임외강우량과 수간유하량은 수관통과우량에 비해 편차가 크긴 하지만 모든 조사구에서 직선회귀식으로 나타낼 수 있었다. 임외강우량이 수간유하량으로 전환되는 비율은 잣나무림이 2%로 가장 낮았고 혼효림이 12%로 가장 높았다. 수간저류능은 활엽수림이 0.21 mm로 가장 높은 반면에 잣나무림이 0.003 mm로 가장 낮았다. 대체로 수간유하량은 침엽수림보다 활엽수림에서 많이 발생하였는데, 이는 임분구조에서 활엽수림이 수피가 매끄럽고 가지의 각도가 가파르기 때문이라고 판단되었다. 차단손실량은 임외강우량이 증가함에 따라 모든 조사구에서 직선적으로 증가하였다. 활엽수림과 혼효림의 경우 전나무림과 잣나무림에 비해 차단손실량의 편차가 크게 나타났는데, 이는 활엽수림과 혼효림이 계절적으로 낙엽에 의해 엽면적지수가 변하기 때문이라고 생각된다. 이상의 결과로 임분구조에 따라 임내우인 수관통과우량과 수간유하량, 그리고 차단손실량이 큰 차이를 보인다는 사실을 확인할 수 있었다. 그러므로 차단손실량을 산정하기 위한 전산모델은 임분구조에 따른 차단손실량의 변화를 나타낼 수 있어야 하며, 이는 임상별 특성과 엽면적지수 등을 매개변수로 한 모델이어야 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제56권2호
• /
• pp.75-89
• /
• 2023

강우-유출 해석은 하천 홍수예경보, 댐 유입량 산정 및 방류량 결정 등 수자원 관리 및 계획수립에 있어 중요한 과정이며, 밀도높은 강우관측망으로부터 수집된 강우 자료는 정확한 강우-유출 해석을 위한 가장 중요한 기초 자료로 활용된다. 본 연구 대상 지역인 메콩강 유역은 국가공유하천으로 강수 자료수집이 어렵고, 구축된 자료의 양적, 질적 품질이 국가별로 상이하여 수문해석 결과의 불확실성을 높일 우려가 있다. 최근 원격탐사 기술의 발달로 격자형 글로벌 강수자료의 획득이 용이해졌으며, 이를 활용한 미계측 유역 또는 대유역에서의 다양한 수문해석 연구들이 수행된 바 있다. 본 연구에서는 미계측 대유역 수문해석에 있어 격자형 강수자료의 적용성을 평가하기 위하여 3개의 위성 강수자료(TRMM, GSMaP, PERSIANN-CDR)와 2개의 지점 격자형 강수자료(APHRODITE, GPCC)를 수집하고, APHRODITE를 관측값으로 합성곱 신경망 모형인 ConvAE 알고리즘을 이용하여 위성 강수자료의 시·공간적 편의보정을 수행하였다. 또한, 메콩강 본류의 주요지점인 Luang Prabang, Pakse, Stung Treng, Kratie 4개 수위 관측소를 선정하여 SWAT 모형의 매개변수를 보정(2004~2011)하고 지점 격자형 강수자료 및 위성 강수자료의 보정전·후의 유출모의(2012~2013) 결과를 비교·분석하였다. 그 결과 원시위성 강수자료 및 GPCC는 APHPRODITE에 비해 정량적으로 과소 또는 과대추정되거나 공간적으로 매우 상이한 패턴을 나타낸 반면, GSMaP과 ConvAE를 이용하여 보정된 위성 강수자료의 경우, APHPRODITE에 대한 시·공간적 상관성이 개선된 것으로 분석되었다. 또한 유출모의의 경우, 모든 지점에 대해서 ConvAE로 보정된 위성 강수자료를 이용한 유출모의 결과가 원시 위성강수자료를 이용한 유출결과 보다 정확도가 향상된 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 제시하는 격자형 위성 강수자료 보정기법과 연계한 강우-유출 해석은 향후 다양한 위성 강수자료를 활용한 미계측 대유역 수문해석에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.