• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.379-379
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• 2019

환경부 홍수통제소에서는 효율적인 수재해 관리 및 안정적 용수공급을 위해 댐 보 연계운영협의회를 운영 중에 있으며, 이를 위해 다목적댐, 용수댐, 농업용저수지 및 다기능보 등 다양한 시설물 운영현황을 관리하고 있다. 그 중, 강수량은 각 시설물들의 운영에 근간이 되고 수재해에 직접적인 영향을 미침에 따라 가장 우선시 관리되는 항목이다. 그러나 시설물별 강수량 활용 기준이 상이하여 가뭄 상황 시 많은 혼란이 야기되고 있다. 예를 들어 섬진강유역에 가뭄이 발생하였고 그 원인으로 A댐 운영자가 해당일로부터 과거 30일 평년대비 강수량, B저수지 운영자가 당년 1월부터 현재까지 누적강수량의 평년대비 강수량을 제시하는데 가용자료 기간이 달라 가뭄에 기여한 강수상황을 구체적으로 인지하기가 어렵다. 한편, 기상청에서는 수문기상가뭄정보시스템 개발을 통해 우리나라 전역에 기상학적 가뭄정보를 제공하고 있다. 다만 다양한 가용자료 기간 구분에 따라 많은 지수들이 제공되고 있어(예: SPI3, 6, 9 등) 가뭄판단 및 예측에 있어 많은 혼돈이 야기되고 있다. 결국, 수자원관리자는 다양한 기상학적 가뭄정보들 중에서 관할 유역 및 시설물에 적합한 자료를 활용할 수 있는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 댐과 농업용저수지 가뭄판단을 위한 강수량 활용 적정 지속기간을 도출하고자 한다. 이를 위해 각 시설물 상류에 위치한 강수량자료를 수집하고, 유역평균강수량을 계산하였다. 강수량을 30일 단위로 720일까지 매일 누적기간 강수량자료를 예년대비 값으로 변환하였고, 댐과 농업용저수지는 일 단위 예년대비 저수량 값을 활용하였다. 적정 지속기간 분석을 위해 상관성 분석 및 ROC 분석을 수행하였으며, 그 결과 여름철에는 지속기간 1~3개월 강수량, 나머지 기간에서는 지속기간 9개월 강수량 활용이 적절한 것으로 확인되었다. 본 연구결과는 시설물 가뭄관리(운영 및 예측)에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• Spatial Information Research
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• v.21 no.5
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• pp.63-72
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• 2013

This paper analyzed the flood propagation characteristics of each flood elevation due to failure of embankment in Muju Namdae Stream using recursive call algorithm. A flood propagation order by the flood elevation was estimated by setting destruction point at Beonggu and Chasan small dam through recursive call algorithm and then, the number of grids of each flood propagation order and accumulated inundation area were calculated. Based on the flood propagation order and the grid size of DEM, flood propagation time could be predicted each flood elevation. As a result, the study could identify the process of flood propagation through distribution characteristic of the flood propagation order obtained from recursive call algorithm, and could provide basic data for protection from flood disaster by selecting the flood vulnerable area through the gradient pattern of the graph for accumulated inundation area each flood propagation order. In addition, the prediction of the flood propagation time for each flood water level using this algorithm helped provide valuable information to calculate the evacuation path and time during the flood season by predicting the flood propagation time of each flood water level.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2023.11a
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• pp.134-135
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• 2023

수재해의 증가로 인한 지하차도 침수 사고가 빈번히 발생하고 있다. 지하차도 침수 사고를 예방하기 위한 여러 대비책들이 있지만, 예방적 관점에서 볼 때 사람이 직접 모니터링 하는 방법 이외에는 적절한 예방책이 되지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 강수량에 따른 지하차도 진입 여부 시스템을 제안한다. 강수량과 배수량의 차이를 통해 침수 위험도를 판단하여 진입 여부를 파악 후 운전자에게 정보를 전달해 사고를 예방할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.17-17
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• 2018

재난발생 위험은 불확실성을 내포하고 있으며, 이러한 불확실성 요인을 줄이고 사전에 소멸시키는 일은 매우 중요한 사항이 될 수 있다. 또한 재난관리 관점에서 그것이 발생했을 때 어떤 식으로 대응할지에 대한 과정이 체계적으로 갖추어져 있어야 하며, 복구 및 재발 방지를 위한 지속적인 노력이 수반될 필요성이 있다. 본 연구에서는 기후정보를 활용한 중장기 수문예측을 실시하고 통합홍수위험평가 시스템 구축을 통한 홍수위험도 분석을 실시하였다. 이를 위하여 우리나라 243개 지자체를 대상으로 홍수관련 위해성, 노출성, 취약성 자료를 수집하여 표준화하였으며, 전문가 Delphi-AHP 설문조사 분석을 통하여 가중치를 적용하고 위험도를 예측 평가하였다. 이러한 중장기 위험 예측 정보는 한 달 또는 수개월 전에 지자체 행정력을 집중 및 분산시키고, 수재해(홍수/가뭄 등) 위험관리 계획 수립이 가능하여 재난관리자에게 유용한 정보로 활용될 수 있을 것이다. 또한 재난의 생애주기(Life Cycle)별 예방, 대비, 대응, 복구 단계에 따라 사전과 사후에 가능한 주요 활동들을 구체화 할 수 있으며, 시간 스케일별 기후예측 정보를 활용한 재난관리 패러다임 전환과 골든타임 확보 등 수자원예측 분야 기술적 진보를 이룰 수 있을 것으로 기대한다. 향후 통계 역학 모형 기반 중 장기 예측 정보의 신뢰도가 향상 된다면 보다 다양한 분야 예측 정보 서비스 및 활용이 가능할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.477-477
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• 2021

지구온난화로 인한 집중호우 및 태풍의 발생 횟수와 강도가 증가함에 따라 홍수피해가 증가하고 있으며, 특히 도로침수는 피해 측면에서 '복구-보상' 중심의 사후처리 체계에서 벗어나 '예방-대응-관리'를 통한 사전 재난대응 체계로 정책 전환이 요구되고 있다. 이에, 도로침수관련 재난정책의 기반기술이 될 수 있는 '도로침수 실시간 예측·감시 및 운영 기술'을 경상남도 진주시를 대상으로 침수피해 관련 지역현안을 해결하고자 하며, 강우예측자료를 활용한 침수해석, CCTV영상을 이용한 AI기반 실시간 침수감시, 공간 빅데이터 기반 침수정보제공, e-SOP 등 다양한 기술이 융합된 실증 연구로 이루어진다. 본 연구결과물이 실용화되어 도로침수통합관리시스템으로 운영된다면 지역 수재해 대응력 향상에 기여할 것으로 판단된다.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.18 no.3
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• pp.369-377
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• 2018

EAP, which is operated on the frame of Risk Alarm 4-stage of National Risk Management Guideline, is a critical method in order to promptly respond to disasters. Korea Flood Control Office issues major and moderate flood alarm at each river station by respectively 50% and 70% of design flood discharge in terms of watermark or sea level, however, the criteria deciding major and moderate floods are vague for field managers to control the disaster situations. On the other hand, Japan and USA use river water level as a main criterion in order to classify the stage of flood disaster, which is higher design flood level than Korea. Thus, the authors analyzed domestic and oversea EAP guidelines and suggested improved criteria showing easy display method and raising the criteria of flood level for reflecting more effective action plans through testing a simulation training on the test-bed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.268-268
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• 2023

전 지구적 급격한 기후변화로 인해 수문기상인자들의 비선형적 변동성이 발생함과 동시에 가뭄, 홍수와 같은 수재해의 발생빈도 및 강도가 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라, 세계의 유수기관 (NASA, ESA 등)에서는 대기모형과 해양 모형의 결합 및 수치해석적 접근법을 활용하여 계절내-계절 (Subseasonal to seasonal; S2S) 예측치를 생산하여 제공하고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF)에서 산정되는 수문기상인자 (강수량, 증발산량 및 유출량)에 대한 정확도를 평가하고자 한다. 연구지역으로는 다양한 기후대 및 토지 피복으로 구성되어 있으며, El-Nino-Southern Oscillation (ENSO), Indian Ocean Diapole (IOD)와 같은 기후 현상이 빈번히 발생하는 호주지역을 대상으로 연구를 수행하였다. ECMWF S2S 자료에 대한 통계적 검증은 1) 지점 기반 관측치와 더불어 2) 물수지 모델 기반 수문 추정치 (The Australian Water Resources Assessment Landscape Model; AWRA-L)와 비교하였다. 연구 결과 S2S 강우 및 증발산량 산정치의 경우 비교적 짧은 예측기간(약 2주)에서 상대적으로 높은 상관관계 (R=0.5~0.6)와 낮은 편차 (강수량 = 0.10 mm/day, 증발산량 = 0.21 mm/day)를 나타내었다. 유출량의 경우, 강우 및 증발산량에 비해 상대적으로 낮은 정확도를 나타내었으며, 예측 기간이 길어짐에 따라 불확실성이 상당히 높아지는 것으로 확인되었다. 이는, S2S 계산과정에서 강우 및 증발산량 뿐만아니라 지표 유출로 도달하기 전까지의 수문기상인자들의 불확실성이 모두 모여 유출량의 불확실성이 높아진 것으로 확인할 수 있었다. 계절적 검증에서는, 강우 및 증발산량 모두 여름철에 높은 상관관계를 나타내었지만 불확실성은 상대적으로 큰 값을 나타내었다. 자세한 분석을 위해, 공간적인 불확실성을 분석해본 결과 ECMWF S2S가 매우 습윤하거나 건조한 지역에서 수문기상인자를 예측하는데 있어 한계성이 나타난 것을 확인하였다. 본 연구를 토대로, 추후 S2S 예측치에 대한 보정과 더불어 미래의 수재해 발생 위험도에 대한 정보를 획득하는데 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.2-2
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• 2023

기후변화가 가속화로 인해 수재해의 빈도와 강도 예측이 어려워짐에 따라 실시간 홍수 모니터링에 대한 수요가 증가하고 있다. 합성개구레이다는 광원과 날씨에 무관하게 촬영이 가능하여 수재해 발생시에도 영상을 확보할 수 있다. 합성개구레이다를 활용한 수체 탐지 알고리즘 개발이 활발히 연구되어 왔고, 딥러닝의 발달로 CNN을 활용하여 높은 정확도로 수체 탐지가 기능해졌다. 하지만, CNN 기반 수체 탐지 모델은 훈련시 높은 정량적 정확성 지표를 달성하여도 추론 후 정성적 평가시 경계와 소하천에 대한 탐지 정확성이 떨어진다. 홍수 모니터링에서 특히 중요한 정보인 경계와 좁은 하천에 대해서 정확성이 떨어짐에 따라 실생활 적용이 어렵다. 이에 경계를 강화한 적대적 학습 기반의 수체 탐지 모델을 개발하여 더 세밀하고 정확하게 탐지하고자 한다. 적대적 학습은 생성적 적대 신경망(GAN)의 두 개의 모델인 생성자와 판별자가 서로 관여하며 더 높은 정확도를 달성할 수 있도록 학습이다. 이러한 적대적 학습 개념을 수체 탐지 모델에 처음으로 도입하여, 생성자는 실제 라벨 데이터와 유사하게 수체 경계와 소하천까지 탐지하고자 학습한다. 반면 판별자는 경계 거리 변환 맵과 합성개구레이다 영상을 기반으로 라벨데이터와 수체 탐지 결과를 구분한다. 경계가 강화될 수 있도록, 면적과 경계를 모두 고려할 수 있는 손실함수 조합을 구성하였다. 제안 모델이 경계와 소하천을 정확히 탐지하는지 판단하기 위해, 정량적 지표로 F1-score를 사용하였으며, 육안 판독을 통해 정성적 평가도 진행하였다. 기존 U-Net 모델이 탐지하지 못하던 영역에 대해 제안한 경계 강화 적대적 수체 탐지 모델이 수체의 세밀한 부분까지 탐지할 수 있음을 증명하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.302-302
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• 2021

지하차도의 경우 국지 및 돌발홍수가 발생할 경우 대부분 침수됨에도 불구하고 2020년 7월 23일 부산 지역에 밤사이 시간당 80mm가 넘는 폭우가 발생하면서 순식간에 지하차도 천장까지 물이 차면서 선제적인 차량 통제가 우선적으로 수행되지 못하여 미처 대피하지 못한 3명의 운전자 인명사고가 발생하였다. 수재해를 비롯한 재난 관리를 빠르게 수행하기 위해서는 기존의 정부 및 관주도 중심의 단방향의 재난 대응에서 벗어나 정형 데이터와 비정형 데이터를 총칭하는 빅데이터의 통합적 수집 및 분석을 수행이 필요하다. 본 연구에서는 부산지역의 지하차도와 인접한 지하터널 CCTV 자료(센서)를 통한 재난 발생 시 인명피해를 최소화 정보 제공을 위한 Object Detection(객체 탐지)연구를 수행하였다. 지하터널 침수가 발생한 부산지역의 CCTV 영상을 사용하였으며, 영상편집에 사용되는 CCTV 자료의 음성자료를 제거하는 인코딩을 통하여 불러오는 영상파일 용량파일 감소 효과를 볼 수 있었다. 지하차도에 진입하는 물체를 탐지하는 방법으로 YOLO(You Only Look Once)를 사용하였으며, YOLO는 가장 빠른 객체 탐지 알고리즘 중 하나이며 최신 GPU에서 초당 170프레임의 속도로 실행될 수 있는 YOLOv3 방법을 적용하였으며, 분류작업에서 보다 높은 Classification을 가지는 Darknet-53을 적용하였다. YOLOv3 방법은 기존 객체탐지 모델 보다 좀 더 빠르고 정확한 물체 탐지가 가능하며 또한 모델의 크기를 변경하기만 하면 다시 학습시키지 않아도 속도와 정확도를 쉽게 변경가능한 장점이 있다. CCTV에서 오전(일반), 오후(침수발생) 시점을 나눈 후 Car, Bus, Truck, 사람을 분류하는 YOLO 알고리즘을 적용하여 지하터널 인근 Object Detection을 실제 수행 하였으며, CCTV자료를 이용하여 실제 물체 탐지의 정확도가 높은 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.81-81
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• 2020

4차산업 혁명 이후, 빅 데이터는 사이버 공간을 통한 사회적 파장이 큰 사건들에 대한 대중의 정보 수집 패턴을 이해하는 데에 있어서 전에 경험하지 못한 급속한 발전을 이루어 왔다. 사이버 공간에서 이루어지는 대중들의 정보수집 활동을 모니터링하므로서 대중들사이에서 떠오르는 주제나 사건을 파악하기에 좋은 인덱스로 여러 사회 경제분야에 활용되어 왔다. 하지만, 수자원 관리 및 방재관점에서는 이런 빅데이터을 활용한 연구 사례는 찾아 보기 힘들다. 하지만, 이런 빅데이터를 가뭄기에 대중들이 어떻게 반응하였는지를 연구하는 데에 활용될 수 있다. 이 발표에서 발표자는 미국 2011-17년 캘리포니아 가뭄의 선례연구들을 통해 주 또는 국가 범위에서 구글 이용자들의 정보수집 활동을 기록한 구글트렌즈 데이터를 가뭄기동안 대중의 정보 수집량을 바탕으로 가뭄 위험 인지도를 정의하고 대중의 행동 양식을 이해하는 데에 어떻게 활용할 수 있는 지를 소개한다. 첫번째로, 최근 캘리포니아에서 발생한 다년간의 가뭄동안 그 주안의 주민들의 행동양식 분석 결과를 소개한다. 두번째로는 미국 49개의 주에서 지난 2004년부터 2018년동안의 지역적 가뭄에 대한 대중의 가뭄 위험인지도를 시공간적인 양식을 주성분분석기술을 통해 분석한 결과을 소개한다. 끝으로, 발표자는 지난 미국 선례 연구들에서 발표자가 제안한 기술이 어떻게 대한민국에서 홍수나 가뭄 방재에 적용할 수 있으며 앞으로 대한민국을 수재해에 준비된 나라로 만드는 데에 있어서 빅데이터의 역할을 제시하고자 한다.