• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.355-355
• /
• 2019

본 연구에서는 물리적 매개변수 기반의 물 순환 해석 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 이용하여 보령댐 유역 상류에 위치한 삼산저수지의 저류량을 분석하였다. 연구기간은 2012~2017년이며 2015년 발생한 가뭄 대책의 일환으로 2016년 이후 금강과 보령댐을 잇는 도수로를 설치하여 유역내로 외부유입량이 유입되었다. 이에 본 연구에서는 보다 정확한 저류량 산정을 위해 모의 기간을 2012~2015년 및 2016~2017년으로 나누어 연구를 수행하였다. 매개변수 보정에 앞서 CAT에서 제공하는 세 가지 침투해석방법인 Rainfall Excess, Green&Ampt, Horton 방법을 모두 적용하여 모의하였으며 그 결과 Rainfall Excess 침투방법을 적용했을 때의 모의 정확도가 비교적 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구에서는 Rainfall Excess 침투방법의 주요 토양 관련 매개변수인 토양수분율(${\theta}s$), 연직방향 투수계수(ks) 및 사면방향 투수계수(ksi)를 대상으로 전역최적화기법(SCEUA-P)을 이용한 보정을 수행하였으며 보정 전 후의 모의 저류량과 관측 저류량을 연도별로 비교 및 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.310-310
• /
• 2017

홍수추적 모형의 적절성을 결정하는 중요한 요소 중 하나는 모형의 매개변수이다. 특히 자연하천에 관한 부정류 계산모형의 매개변수인 조도계수는 하상재료의 특성에 따라 좌우되는 표피마찰뿐만 아니라 하상의 굴곡 등 단면형의 변화에 따른 형상손실 및 하천의 사행에 따른 손실 효과 등을 포괄적으로 내포하고 있기 때문에 모든 하천구간에 대하여 일반적으로 적용할 수 있는 조도계수의 값을 하나로 결정하기는 어렵다. 또한 조도계수는 흐름조건, 즉 유량 또는 수위의 변화에 따른 가변성을 갖고 있기 때문에, 흐름이 시간 및 공간적으로 변화하는 부정류 계산모형에 있어서는 더욱 그러하다. 그러므로 본 연구에서는 조도계수의 가변성과 다수 지점의 관측치를 고려한 모형보정의 결과로부터 얻은 파레토 최적화와 최소최대 후회도 방법(Minimax regret approach, MRA)을 결합하여 부정류 계산모형의 안정적인 매개변수를 선정할 수 있는 방법을 제안하였다. 여러 지점의 관측치를 고려한 모형의 보정은 다목적 최적화 문제로서, 여러 지점에 대한 가중치를 결합하여 얻은 하나의 목적함수에 대하여 여러 번의 개별 최적화를 수행함으로써 다수의 파레토 최적해들을 구할 수 있는 통합접근법을 적용하였다. 이때 유량에 따른 조도계수의 가변성을 나타내는 두 개의 매개변수로 구성된 관계식을 이용하여 두 구간에 대한 매개변수들을 모형의 추정 대상 매개변수로서 최적화하였다. 이 후 각기 다른 홍수사상에 대해 보정과 검증을 수행하였으며 각각에 대한 평가지표의 후회도를 정량화하였고 최종 안정적인 매개변수를 추정하기 위해 MRA를 이용하여 종합적인 순위를 도출하였다. MRA는 완전히 불확실한 의사결정 상황에서 유용한 방법으로 알려져 있는데 가장 나쁜 순위가 가장 좋은 것을 선택할 수 있게 하는 보수적인 의사결정기법이다. 계산결과 추정된 모형의 가변조도계수와 그로부터 얻은 두 개 지점에서의 평가지표인 RMSE는 두 지점에 대한 가중치의 조합에 따라 선택되는 매개변수 값에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 본 연구에서 제시한 방법은 수문 및 수리모형의 다수의 관측지점의 자료를 이용한 매개변수 산정문제에 있어서 안정적인 해를 도출할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.182-182
• /
• 2022

4차산업 기술이 상수도 관망 분야에도 활발히 도입되며 스마트워터 구축에 기술적인 기반이 마련되고 있다. 이중 디지털트윈의 경우 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술로 정의된다. 즉, 디지털트윈의 핵심기술은 시각화와 시뮬레이션 모형의 연계로 실시간 상황 표출뿐만 아니라 시뮬레이션 모형 입력값의 미래 변화를 추정하여 해당 사물의 상태를 예측하는 것이라고 할 수 있다. 상수도 관망의 경우도 디지털트윈 모형 구축 시 정교한 시뮬레이션 모형과 연계를 통해 관측 데이터의 표출과 함께 미관측 지점의 데이터를 추정 및 표출하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 디지털트윈 모형 구축에 가장 필수적이라고 할 수 있는 상수도 관망의 해석 프로그램 매개변수 검보정 모형을 소개한다. 대표적인 상수도 관망해석 프로그램인 EPANET2.2의경우 입력값으로 주로 수요량과 관로의 조도계수를 요구하며, 본 연구에서는 수요량은 알고 있는 것으로 가정하고 관로의 조도계수만 Markov-Chain Monte Carlo (MCMC)를 사용하여 검보정한다. 해당 모형은 (1) 실시간 조도계수 추정이 가능하면, (2) 동시에 누수 탐지가 가능하고, (3) 관로의 기능적 노후를 정의하여 향후 디지털트윈 모형 구현 시 관로 노후를 표출할 수 있는 기반을 구축한다. 우선 실시간 조도계수 추정은 데이터베이스와 연동하여 진행하며, MCMC 모형을 활용한 관로 별 조도계수의 분포에 따라 정상범위 내 변동이 발생하는지 여부를 판단한다. 이때 정상범위를 벗어난 변동이 발생하는 경우 잠재적 누수가 존재하는 것으로 가정하며, 콜모고로프-스미르노프(KS) 테스트를 통해 이를 판단한다. 기능적 노후는 관로의 통수능과 연관이 있으며, 추정한 조도계수에 따른 관로의 통수능을 산정하여 결과를 표출한다. 본 연구에서 제안한 모형은 향후 상수도 관망 디지털트윈 구현에 핵심 요소기술로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
• /
• 1999.10a
• /
• pp.87-92
• /
• 1999

교차로 접근지체의 산정은 간선도로의 서비스수준 평가에 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 교차로 접근지체는 상류부 교차로에서 진입하는 교통에 대한 균일지체와 그 이외 단일로 상에 존재하는 세가로등에서 유입되는 교통에 대한 무작위지체, 1회의 신호주기에 교차로를 통과하지 못한 교통에 대한 잔여지체 등과 연동보정계수를 이용하여 산정된다. 우리나라를 비롯한 대부분의 나라에서는 미국에서 차량의 지체와 연동보정계수를 이용하여 개발된 교차로 접근지체 산정식의 구조를 그대로 수용하고 있다. 그러나 도심부 신호교차로 사이의 단일로에 보행자를 위한 횡단신호가 설치되어 있는 경우, 이러한 단일로 횡단신호가 하류부 교차로의 접근지체에 미치는 영향이 있을 것으로 판단한다. 따라서 미국과는 달리 신호교차로간의 간격이 크고, 단일로 상에 보행자용 횡단시호 설치가 빈번한 우리나라의 실정에서는 이에 대한 영향을 분석하여 교차로 접근지체 산정 시 이를 반영하는 것이 바람직하다. 본 연구에서는 단일로 횡단신호가 하류부 신호교차로에서의 접근지체에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 상류부 교차로와 단일로 중간부 횡단보도와의 거리, v/c 비, 신호 offset 등 상황을 설정하여 TRANSYT-7F를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에 의하면 단이로 중간의 횡단신호가 상류부 교차로의 신호와 연동되지 않는 경우에는 하류부 교차로의 접근지체에 미치는 영향이 거의 없는 것으로 나타났으며, 연동 시에는 상류부 교차로와의 거리, v/c 비, 신호 offset 등에 따라 최고 80% 이상 까지 접근지체가 증가하였다. 일반적으로 신호 offset이 40%에서 60% 사이로 연동상태가 불량할수록 하류부 교차로에서의 접근지체가 증가하는 것으로 나타났으며, 그 외에 변수에 대하여서도 신호 offset에 따라 다른 정도로 접근지체에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 현재 우리나라의 신도시 개발 시 일반적으로 나타나는 대규모 구획(super block)과 이로 인하여 불가피한 단일로 중간부의 횡단신호의 설치는 교통운영 측면에서 재고되어야 할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.96-96
• /
• 2018

최근 기후변동성으로 유발되는 불안정한 기상상태를 효과적으로 관측하고자 기상레이더가 도입되고 있다. 기상레이더는 경험식으로 산정된 Z-R 관계식을 통하여 레이더 강수량을 제시하게 된다. 이 과정에서 레이더 강수량은 필연적으로 실제 지상에 도달하는 강수량과는 정량적으로 오차가 발생하게 된다. 레이더 강수량에 포함된 오차는 다양한 원인으로 발생하게 되므로 레이더 강수량의 오차 성분을 규명하는 것은 레이더 강수량 활용을 위하여 필수적으로 선행되어야 한다. 본 연구는 지상강수량과 레이더 강수량의 편의를 보정하기 위한 확률통계학적 방법론을 개발하였다. 레이더 강수량의 편의오차를 보정하기 위하여 수문통계학에서 널리 활용되고 있는 계층적 Bayesian 구조를 기반으로 하였으며 자료통합(data pooling) 기법을 이용하여 편의보정 매개변수 추정과정의 불확실성 추정 효율성을 증대시켰다. 본 연구를 통하여 개발된 레이더 강수량 편의보정기법은 계층적 Bayesian 구조를 도입함으로써 편의보정 매개계수의 불확실성을 정량적으로 제시하였으며 유역 단위의 강수상관성을 현실적으로 복원하는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 제안하는 편의보정기법은 편의보정 과정에서 발생할 수 있는 매개변수의 불확실성 및 레이더 강수량의 오차구조를 정량적으로 규명하여 고해상도의 강수정보를 생산함으로써 고도화된 수문해석을 가능케 할 것으로 판단된다.

• Electric Engineers Magazine
• /
• s.334
• /
• pp.30-35
• /
• 2010

본 고에서는 현장에 설치된 태양광발전시스템의 출력 측정 방법을 제시 하였다. 태양광발전시스템은 햇빛이라는 자연조건에 따라서 출력이 수시로 변동하기 때문에 태양전지 제조자가 제시하는 규격은 제작시에 태양전지를 표준 시험조건(즉, STC, Air Mass 1.5, 일사량 1000[$W/m^2$], 온도 $25^{\circ}C$기준)에서 시험한 성능 규격을 제시하고 있다. 그러나 적용현장에 설치된 태양전지는 인위적으로 표준 시험조건을 만들어 줄 수 없기 때문에 출력을 측정하면 제조자가 제시한 성능 규격이 제대로 나오는지 여부가 관심사다. 그렇기 때문에 설치현장에서 자연 조건에서 측정된 출력에다 태양전지 제작사에서 제시한 온도 및 일사량 특성곡선에서 추출된 보정계수를 적용하여 보정 출력을 산정해서 보정 출력을 토대로 제조사에서 제시한 규격에 부합하는 지 여부를 판단할 수 있는 방법을 제안하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.787-790
• /
• 2010

현재 고속도로 상의 노후 교량에 대하여는 재하시험을 통하여 정량적인 내하력 평가를 수행하고, 만족스러운 수준의 내하력이 확보되지 않은 경우에는 보수, 보강 또는 교체를 수행한다. 그러나 교통량이 많은 고속도로사의 교량에 대해서는 재하시험이 매우 어렵고, 센서 케이블 작업으로 인하여 작업성이 떨어지는 경우가 많다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 개선하기 위하여 상시교통하중에 의한 교량 내하력 평가 시스템에 대한 연구를 수행하였다. 내하력 평가 대상 교량에 대하여 상시진동계측을 수행하였으며, 계측된 데이터를 통하여 교량의 동특성을 추정하였다. 추정된 동특성을 바탕으로 초기 해석 모델을 Downhill Simplex 방법을 이용하여 개선하였으며, 개선된 교량 모델을 이용하여 재하시험을 시뮬레이션 함으로써, 처짐 보정 계수를 구하였다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.26 no.10
• /
• pp.49-60
• /
• 2010

Unsaturated permeability function is an important factor in the design and analysis of various unsaturated soil structures. Generally the permeability characteristics decrease as the mat ric suction increases and the trend is similar to water retention characteristics of a soil. The permeability of unsaturated soils can be obtained directly by laboratory tests or indirectly by estimation methods from other soil properties. For unsaturated soils sampled from 7 areas in KOREA, SWCCs and unsaturated permeability functions were obtained by experimental tests. The unsaturated permeability results were also compared with the unsaturated permeability functions derived from the SWCCs theoretically. However, the current estimation models of unsaturated permeability function did not express the unsaturated permeability characteristics. Therefore, the FXK-M permeability function was modified to predict more accurate permeability functions for Korean weathered soils using a correction factor that can be calculated from the air-entry value of SWCC. The new estimation model resulted in good agreements for all tested soils.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.997-1000
• /
• 2008

기상 레이더와 지상강우계를 이용한 실시간 강우산정기법은 전형적인 Marshall-Palmer(M-P) 방법, geostatistic 접근법을 이용한 방법, 회귀분석에 의한 방법, Kalman filter를 이용한 방법 및 실시간 weight mask를 이용한 보정 등 여러 형태가 존재한다. 본 연구에서는 실시간 강우산정을 위한 각 방법의 장단점 및 적용성을 분석하였다. 전형적인 M-P 방법은 잘 알려진 바와 같이 호우사상을 과소 추정하는 단점을 가졌으며 기존 연구자들이 제시한 바와 같이 층운형, 대류형과 같은 강우형태에 따라 다른 Z-R관계식을 가지므로 단일 Z-R관계식으로 강수를 산정함에 있어 한계를 가진다. Geostatistic 기법을 이용한 실시간 강수 산정의 경우, 지상 강우계 정보를 활용하여 강우공간분포를 개선하는 여러 기법 즉 cokriging, external drift 기법 등이 존재함에도 불구하고 과다한 계산시간, 실시간 variogram 산정과 적용상의 문제 등을 내포하고 있다. 실시간 회귀분석을 이용한 강우산정은 실제 적용에 있어 지상 강우계와 레이더 반사도사이의 선형 상관관계에 대한 결정계수가 매우 낮아 기법 적용이 간단한 장점에도 불구하고 적용에 한계를 가진다. Kalman filter기법을 이용한 실시간 레이더 강수산정은 계산시간이 여타 기법보다 많이 소요되어 실시간성을 유지하는데 한계를 가진다. 실시간 weight mask를 이용한 보정기법은 지상강우계 강우강도와 기상레이더 강우강도가 선형상관관계를 가진다는 가정이 대상지역 전체에 균일하게 적용될 수 없음에도 불구하고 기법의 적용이 간편하며 실시간 강우 공간분포를 실제 강우 관측인 지상 강우계 공간 분포 특성을 간접 강우 관측인 기상 레이더 반사도 분포와 결합하여 공간 변화 특성을 잘 나타낸다는 장점을 가지므로 실용적 적용에 있어 장점을 가진다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.71-71
• /
• 2017

하천에서 평수기 유량측정은 도섭법을 이용하기 위한 지점식 측정보다는 초음파 도플러 유속계(ADCP, Acoustic Doppler Current Profiler)를 보트에 탑재하여 운용하는 측정 방식이 점차 일반화되고 있다. ADCP는 초음파의 도플러효과를 이용하여 수심이나 횡방향의 유속 분포를 측정할 수 있는 측정 장비로 일반적으로 사용되는 down-looking ADCP는 수심방향의 유속분포와 수심을 측정하여 보트의 이동속도와의 벡터 내적을 이용하여 유량을 산정하게 된다. 그러나, 이동식 ADCP 유량 측정 성과의 불확도는 제공되지 않고 있는 상황인데, 이는 불확도 산정 표준안 미비, 유속 및 수심 등 측정 요소의 관측 환경 별 불확도 정보 부족, 불확도를 산정할 수 있는 툴의 부재 등에 기인한다. 본 연구에서는 이동식 ADCP 불확도 산정 표준안을 개발하고 현장 실험을 통해 불확도 요인에 대한 규명, 불확도를 편리하게 산정할 수 있는 툴을 개발하고자 하였다. 불확도 산정 표준안으로 최근 WMO를 위시한 국제적으로 하천 유량 측정 불확도 표준안으로 채택되고 있는 GUM(Guide to the Expression of Uncertainty Measurement)을 기반으로 이동식 ADCP 유량 산정 알고리즘을 적용하여 불확도 적용 기법을 개발하였다. GUM 표준안을 기반으로 유량 측정불확도를 산정하기 위한 불확도 요인분석은 실규모 하천의 특성을 대부분 모의할 수 있는 한국건설기술연구원의 안동하천실험센터에서 수행된 실험자료를 기반으로 다양한 인자들에 대한 요소 별 불확도 분석을 수행하였다. GUM 표준안에 의하면 불확도 요인들은 오차전파의 법칙에 기반하여 전체 불확도에 전파되며, 이렇게 합성된 불확도는 t-분포의 신뢰수준 95%일 경우의 보정계수 2를 곱하여 최종적으로 확장불확도를 산정하게 된다. 이동측정방식의 ADCP의 경우 GUM 표준안에 적용하여 불확도를 평가하기 위해서 사용되는 수식이 방대하고, 매우 복잡하기 때문에 이를 실무자가 평가하기에는 한계가 있다. 이에 따라 본 연구에서는 ADCP의 유량 측정불확도를 보다 편리하게 평가하기 위하여 ADCP 유량 측정불확도 평가 소프트웨어인 AQUA(ADCP Discharge Uncertainty Assesment)를 개발하였으며, 이를 통해 실무자나 연구자들이 ADCP의 불확도 평가에 보다 편리하게 접근할 수 있을 것이라 판단된다.