• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.34 no.1
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• pp.81-90
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• 2001

A dynamic flood frequency analysis model was proposed for the frequency analysis in ungaged catchment and applied to 6 subbasins in Pyungchang River basin. As the dynamic flood frequency model requires precipitation, rainfall loss system, and runoff analysis, we adopt the rectangular pulse model, the SCS formula, and the geomorphoclimatic IUH(GcIUH) for the application. Input data for the analysis was borrowed from the results of the statistical flood frequency analysis using L-moment method for the same catchment, and then the return period was estimated using the model. This result was also compared with the return period estimated from the statistical analysis. By comparing with the results from two cases, we found the dynamic flood frequency analysis gave higher estimates than those from statistical analysis for the whole subbasins. However, the dynamic flood frequency analysis model has a potential to be used for determining the design flood for small hydraulic structure in ungaged catchment because it uses only physical parameters for flood frequency analysis. And this model can be easily applicable to other watersheds as the scale effect is negligible.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.22 no.6
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• pp.722-728
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• 2012

Urban sewer systems has a limitation of capacity of rainwater storage and problem of occurrence of untreated sewage, so adopting a storage facility for sewer flooding prevention and urban non-point pollution reduction has a big attention. The Korea Ministry of Environment has recently introduced a new concept of "multi-functional storage facility", which is crucial not only in preventive stormwater management but also in dealing with combined sewer overflow and sanitary sewer discharge, and also has been promoting its adoption. However, reserving a space for a single large-scale storage facility might be difficult especially in urban areas. Thus, decentralized construction of small- and midium-sized storage facilities and its operation have been introduced as an alternative way. In this paper, we propose a model predictive control scheme for an optimized operation of distributed storage facilities and sewer networks. To this aim, we first describe the mathematical model of each component of networks system which enables us to analyze its detailed dynamic behavior. Second, overflow locations and volumes will be predicted based on the developed network model with data on the external inflow occurred at specific locations of the network. MPC scheme based on the introduced particle swarm optimization technique then produces the optimized the gate setting for sewer network flow control, which minimizes sewer flooding and maximizes the potential storage capacity. Finally, the operational efficacy of the proposed control scheme is demonstrated by simulation study with virtual rainstorm event.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.2
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• pp.181-190
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• 2019

Recently, Low impact development techniques, a form of nature-based solutions (NBS), were seen cost-efficient alternatives that can be utilized as alternatives for conventional stormwater management practices. This study evaluated the effectiveness of an infiltration trench (IT) and a small constructed wetland (SCW) in treating urban stormwater runoff. Long-term monitoring data were observed to assess the seasonal performance and cite the advantages and disadvantages of utilizing the facilities. Analyses revealed that the IT has reduced performance during the summer season due to higher runoff volumes that exceeded the facility's storage volume capacity and caused the facility to overflow. On the other hand, the pollutant removal efficiency of the SCW was impacted by the winter season as a result of dormant biological activities. Sediment data also indicated that fine and medium sand particles mostly constituted the trapped sediments in the pretreatment and media zones. Sediments in SCW exhibited a lower COD and TN load due to the phytoremediation and microbiological degradation capabilities of the system. This study presented brief comparison LID facilities equipped with pre-treatment zones. The identified factors that can potentially affect the performance of the systems were also beneficial in establishing metrics on the utilization of similar types of nature-based stormwater management practices.

• Korean Journal of Environmental Agriculture
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• v.24 no.2
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• pp.77-82
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• 2005

This study was conducted to identify the characteristics of non-point pollutants discharge in a small agricultural watershed during farming season. for this purpose, the Neoungchon watershed in Goesangun was selected as a typical agricultural area. Runoff and water quality data in the stream, the domestic sewage and the precipitation of the watershed were analyzed periodically from June 1 to November 6 in 2004 and pollutant loads were estimated. As a result the mean concentrations of BOD, SS, TN and TP in the stream were 3.0, 76.7, 8.7, 0.16 mg/L in rainy season and 2.4, 10.0, 3.5, 0.11 mg/L in dry season respectively. Daily discharge of non-point pollutant occurred above of 95% in rainy period. Measured pollutant loads in the watershed were $26.63kg/km^2/day$ of T-N and $0.62kg/km^2/day$ of T-P, within the range of other research results. Effluent loads based on guideline of total pollutant to stream management of MOE (Ministry of Environment) were less than delivery loads since the guideline could not reflect the agricultural practices, geomorphic and meteorological characteristics in an agricultural watershed.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.11
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• pp.720-728
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• 2012

In general, nonpoint pollutant of a watershed is drained out in the form of storm water runoff during rainfall events. As the bulk of the nonpoint pollutant is in adsorbed form on particulate matters, in order to understand the behavior of nonpoint pollutant it is essential to grasp the characteristics of particulate matters in rainfall runoff. Though, previous studies for the relationship between the runoff characteristics of pollutants and the size distribution of particulate matters are very rare. In this study, a small non-urbanized area (basin area of 52.8 ha) with various landuse types including paddy, dry fields and forest was selected and investigated in detail for the runoff properties of each pollutant during several rainfall events. The correlation and effects between particulate matters and nonpoint pollutant were analyzed quantitatively. As a result, the significant first flush was observed on each event and it became clear that fine particulate matters ($80{\mu}m$ or less) has contributed in the runoff process of nutrients and heavy metals. Organic matters ($BOD_5$, TOC), nutrients (TN, TP) and several heavy metals (Al, Cr, Cu, Fe, Hg and Zn) represented high correlations with SS (total), VSS, SS (d < $20{\mu}m$) and SS ($20{\mu}m$ $$\leq_-$$ d < $80{\mu}m$). On the other hand, $COD_{cr}$, Cd, Mn and Pb did not show clear correlations with the behavior of particulate matters. Therefore, we have to examine the introduction of nonpoint pollution mitigation facilities considering the facts that nonpoint pollutant runoff process has high correlation with the behavior of particulate matters and is changeable based on the target pollutants.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.572-572
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• 2016

청미천 유역은 다양한 수계로 구성된 대유역에 해당되며 농업 및 공업활동에 따른 오염원을 가진다. 본 연구에서는 오염원 중 비점오염원이 가지는 특성을 기후변화 시나리오에 따라 모의 및 분석한다. 비점오염원의 모의를 위해서는 SWAT 모형이 이용된다. 기후변화 시나리오로는 RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오가 적용된다. SWAT 모형은 유역 모의를 위한 모형으로 대규모의 복잡한 유역에서의 장기간 모의를 수행할 수 있으며 다양한 조건의 토양 및 토지이용 상태를 고려할 수 있는 장점을 가진다. 본 연구에서는 강유-유출모형과 수질모형 등을 GIS와 연계한 호환모형을 이용하며 유출에 따른 비점오염원의 거동을 해석하고자 한다. SWAT 모형을 이용한 모의를 위해 필요한 매개변수는 관측소 현황, 강우, 기온, 습도, 일사량, 풍속 등이다. 이중 일사량에 대한 정보를 가정하여 본 연구를 수행하였고 나머지 매개변수는 청미천 유역의 특성치를 조사하여 입력하였다. 청미천 유역의 수질 오염원에 대한 기여도를 분석하기 위해서 시설용량이 일정 크기 이상인 하수처리장을 조사하였고, 이에 대한 정보가 모의시 검토되었다. 청미천 유역 전체 오염원에 대한 점오원의 비율을 검토한 결과 홍수기에 점오염원의 영향이 낮다는 점을 확인할 수 있다. 이는 홍수기에 불특정 지점에서 유출되는 비점오염원의 기여도가 큰 것으로 이해할 수 있다. 하지만 소규모 산업단지의 배출량 등에 대한 자료가 보완될 때 보다 신뢰성 있는 모의 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 총질소와 총인의 경우에도 하계 홍수기에 크게 증가하는 사실을 확인할 수 있으며 부유물질의 경우는 그 변동 폭이 다른 항목에 비해 크게 나타나며 9월에도 증가하는 경향을 나타낸다. 본 연구를 보다 고도화하기 위해서는 다양한 알고리즘을 통해 매개변수를 보정하는 과정이 필요하며 점오염원을 포함하여 다양한 오염원에 대한 정확한 정보가 구축되는 과정 역시 중요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.3
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• pp.195-206
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• 2019

In this study, the vulnerable period assessment method for weekly groundwater resources management was developed considering correlation between data of groundwater level, river level, precipitation applying critical infiltration concept. The vulnerable periods of 3 case study were assessed using data of groundwater, precipitation, river level, and results were compared. The weights for between observation stations were calculated using correlation of groundwater, precipitation, river level data, and weights that could be considered recently trend of data for each observation station. The vulnerable period was assessed using final calculated weights and multi criteria decision method, compared result for each case study. The developed method can be a quantitative basis for the establishment of efficient groundwater resources management and the decision of specific countermeasure applyment.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.24 no.2
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• pp.198-203
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• 2020

In this paper, we propose an artificial water level prediction system for small river flood prediction. River level prediction can be a measure to reduce flood damage. However, it is difficult to build a flood model in river because of the inherent nature of the river or rainfall that affects river flooding. In general, the downstream water level is affected by the water level at adjacent upstream. Therefore, in this study, we constructed an artificial intelligence model using Recurrent Neural Network(LSTM) that predicts the water level of downstream with the water level of two upstream points. The proposed artificial intelligence system designed a water level meter and built a server using Nodejs. The proposed neural network hardware system can predict the water level every 6 hours in the real river.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.364-364
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• 2023

최근 환경부에서 발표한 「제3차(2021~2025) 강우유출 비점오염관리 종합대책(2020)」에 의하면, 우리나라는 지난 50년간 급격한 도시화, 산업화 과정을 거치면서 불투수면적이 전 국토의 약 22.4%에 달한다고 보고되고 있다. 특히 전체 소권역의 6%에 해당하는 51개 소권역의 경우 불투수 면적률 25%를 넘어서고 있는 것으로 조사되었다. 이러한 불투수면의 증가는 기후변화에 의한 영향으로 토양 침투량과 기저유출량을 감소, 갈수기 하천건천화 심화, 우기 표면유출수 증가를 가중시키며 이로인한 비점오염물질 유입 증가, 수질 악화의 원인으로 작용 될 수 있다. 이에 정부에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID) 사업 및 친환경그린인프라(Green Infrastructure, GI) 기술요소를 적용하여 도시지역 기후위기 대응 수단의 일원으로 우수유출 저감, 물순환 구조 개선, 비점오염원을 관리하고자 '그린빗물인프라(Green Stormwater Infrastructure, GSI) 조성 사업'을 추진하여 공공청사를 중심으로 학교, 도서관, 체육시설, 공원 등 적용 범위를 확대하고 있다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 가장 취약한 해안도시지역인 경상남도에 위치하고 있으며, 불투수면적이 높고 노후화된 소규모 청사 2곳을 시범 구역으로 선정하였다. 각 시범 구역별 GSI 시설 적용이 가능한 주차장, 화단, 옥상 등의 개선방안을 제시하였으며, 적용 규모를 달리하여 물순환·물 환경 개선 효과를 검증하였다. 검증에는 국내에서 개발된 K-LIDM 모형을 활용한 우수유출저감 및 직접유출체적 산정결과를 통해 물순환 효과를, 국립환경과학원에서 제시되고 있는 '토지계 지목별 발생부하원단위', 수질환경개선 보고서에서 제시된 침투형, 식생형 비점오염저감시설의 저감효율을 활용하여 물순환 저감효과를 분석하여 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.349-349
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• 2020

기후변화로 인한 돌발홍수와 같은 집중적인 강우현상은 노후화된 제방의 안정성 저하 및 붕괴 등을 야기시킨다. 향후 홍수량이 증가함에 따라 하천의 통수면적이 부족하여 침수 및 범람의 위험성이 증가할 것으로 생각된다. 계획규모 이상의 홍수가 발생하여 홍수위가 제방고보다 높을 때 월류에 의한 제방붕괴로 이어지며, 이러한 월류에 의한 제방붕괴는 가장 전형적인 것이다. 지금까지 월류에 의한 제방붕괴에 관한 연구는 연구자의 다양한 관점 및 방법을 통해 진행되고 있다. 실제 제방붕괴를 관측하는 것은 불가능하므로 기존의 소규모 수리실험 및 모델링을 통한 제방붕괴 메커니즘 분석에는 사실상 한계가 있다. 이러한 점에서 실규모 수리실험을 통한 월류에 의한 제방붕괴 메커니즘을 3차원으로 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 드론 영상을 이용하여 제방붕괴 메커니즘 분석 연구를 수행하였다. 제방은 시간의 흐름에 따라 붕괴양상이 발전한다는 점 등에서 매우 복잡한 물리적 특성이 있다. 드론의 오토촬영 기법을 통한 제방이 붕괴되는 순간을 촬영하기는 쉽지 않기 때문에 셔터스피드촬영 기법을 적용하였다. 특히, 짧은 시간에 변화되는 제방의 붕괴양상을 구체적으로 표현하기 위해 두 대의 드론을 횡·종 방향으로 동시에 비행하여 분석 시 3차원 입체감을 최대화하였다. 이후 횡·종 방향에서 동 시간대 수집된 드론 이미지를 분류하여 PIX4D 매핑 기법을 활용한 최소 정합을 통하여 드론을 활용한 제방붕괴 메커니즘 분석의 활용 가능성을 제시하였다. 향후 스마트 시대의 물산업 경쟁력을 제고함에 있어, 폭이 좁은 하천에 효율적이며 고해상도 시공간 자료를 확보할 수 있는 드론을 활용한 스마트 하천재해 예측 및 관리기술 개발을 통한 하천 원격탐사의 경쟁력을 확보하는 것이 중요하다고 사료된다.