• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 1982.07a
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• pp.87-88
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• 1982

본 연구는 중소하천유역에 있어서 미국토양보유국(V.S. Soil Conservation Service)의 SCS방법과 $\Phi$-Index 방법과를 비교하면서 유효유량을 산정하고 또한 설계수문곡선의 첨두유량을 산정하는 데 목적을 두고 있다. 낙동강유역에 속한 신천유역은 UNESCO의 주관아래 국제수문개발계획 대표시험유역으로 채택되었던 유역으로서 그 중요성이 크다고 생각하여 SCS방법의 통용을 위하여 토양군의 분류에 따른 토지이용 및 처리상태와 토양의 분류, 토양의 종류 등을 파악하여 유출수를 구하였다. 그리고 주요호우의 총우량-유효우량 관계자료에 의한 평균유출수와 비교해본 결과 SCS방법의 유출수가 적게 나타났으며, 신천유역의 5개시측소의 강우자료로부터 $\Phi$-Index법에 의한 유효우량과도 비교하였다. 한편 설계수문곡선의 첨두유량은 SCS법, Chow법, 및 Mockus법과 비교해 본 결과 SCS방법 중 무차원수문곡선에 의한 SCS단위도법이 실측치에 가장 가까운 적합성을 보여 주었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.308-308
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• 2016

기후변화는 하천 수문특성을 변화시켰으며, 이로 인해 홍수와 가뭄과 같은 자연재해로 인한 피해와 발생빈도가 점차 증가하고 있다. 이에 따라 기후변화에 대비한 유역관리를 위해 유역특성을 고려한 정확한 수문예측이 요구되고 있다. 다양한 유역특성 중에서 수문곡선의 감수부는 유역의 토성, 경사, 대수층 특성 등에 영향을 받는다. 하지만 대부분 유출 모의 모형에서는 이를 고려하지 않고 유역 전체가 동일한 감수특성을 가지고 있다고 가정하여 모의를 한다. 이에 본 연구에서는 미계측 유역에서의 유출 모의가 가능한 Soil and Water Assessement Tool(SWAT) 모형을 활용하여 소유역 별 수문곡선의 감수부 특성이 기저유출 모의 결과에 대한 영향을 분석하였다. alpha factor는 SWAT 모형의 다양한 매개변수 중 한가지로 수문곡선의 감수부 특성을 나타내는 매개변수이다. 이에 본 연구에서는 소유역 중에서 실측 유량자료가 활용 가능한 소유역에 대하여 Web-based RECESS를 통해 alpha factor를 직접 산정하였다. 이렇게 산정한 alpha factor를 SWAT 모형에 적용하여 유출 모의를 한 뒤 모의 결과로부터 기저유출을 분리하였다. SWAT 모형의 기본 입력값(default value)을 적용에 따른 기저유출 분리결과와 실측 유량자료로부터 산정된 alpha factor 적용에 따른 기저유출 분리결과를 비교한 결과 실측 유량자료로부터 산정된 alpha factor를 적용 시 기저유출 모의 결과가 실제 기저유출에 더 가까운 값을 나타내었다. 하지만 alpha factor의 산정 방법 특성 상 실측 유량자료 부재시 이를 산정할 수 없다는 한계점이 있다. 이에 실측 유량자료를 이용한 기존의 alpha factor 산정 방법을 대체할 수 있는 alpha factor 산정 방법을 개발한다면 정확한 기저유출 모의가 가능할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.261-261
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• 2020

물관리의 기본이 되는 연속적인 유량 자료 확보를 위해서는 정확도 높은 수위-유량 관계 곡선식 개발이 필수적이다. 수위-유량 관계곡선식은 모든 수문시설 설계의 기초가 되며 홍수, 가뭄 등 물재해 대응을 위해서도 중요한 의미를 가지고 있다. 그러나 일반적으로 유량 측정은 많은 비용과 시간이 들고, 식생성장, 단면변화 등의 통제특성(control)이 변함에 따라 구간분리, 기간분리와 같은 비선형적인 양상이 나타나 자료 해석에 어려움이 존재한다. 특히, 국내 하천의 경우 자연적 및 인위적인 환경 변화가 다양하여 지점 및 기간에 따라 세밀한 분석이 요구된다. 머신러닝(Machine Learning)이란 데이터를 통해 컴퓨터가 스스로 학습하여 모델을 구축하고 성능을 향상시키는 일련의 과정을 뜻한다. 기존의 수위-유량 관계곡선식은 개발자의 판단에 의해 데이터의 종류와 기간 등을 설정하여 회귀식의 파라미터를 산출한다면, 머신러닝은 유효한 전체 데이터를 이용해 스스로 학습하여 자료 간 상관성을 찾아내 모델을 구축하고 성능을 지속적으로 향상 시킬 수 있다. 머신러닝은 충분한 수문자료가 확보되었다는 전제 하에 복잡하고 가변적인 수자원 환경을 반영하여 유량 추정의 정확도를 지속적으로 향상시킬 수 있다는 이점을 가지고 있다. 본 연구는 머신러닝의 대표적인 알고리즘들을 활용하여 유량을 추정하는 모델을 구축하고 성능을 비교·분석하였다. 대상지역은 안정적인 수량을 확보하고 있는 한강수계의 거운교 지점이며, 사용자료는 2010~2018년의 시간, 수위, 유량, 수면폭 등 이다. 프로그램은 파이썬을 기반으로 한 머신러닝 라이브러리인 사이킷런(sklearn)을 사용하였고 알고리즘은 랜덤포레스트 회귀, 의사결정트리, KNN(K-Nearest Neighbor), rgboost을 적용하였다. 학습(train) 데이터는 입력자료 종류별로 조합하여 6개의 세트로 구분하여 모델을 구축하였고, 이를 적용해 검증(test) 데이터를 RMSE(Roog Mean Square Error)로 평가하였다. 그 결과 모델 및 입력 자료의 조합에 따라 3.67~171.46로 다소 넓은 범위의 값이 도출되었다. 그 중 가장 우수한 유형은 수위, 연도, 수면폭 3개의 입력자료를 조합하여 랜덤포레스트 회귀 모델에 적용한 경우이다. 비교를 위해 동일한 검증 데이터를 한국수문조사연보(2018년) 내거운교 지점의 수위별 수위-유량 곡선식을 이용해 유량을 추정한 결과 RMSE가 3.76이 산출되어, 머신러닝이 세분화된 수위-유량 곡선식과 비슷한 수준까지 성능을 내는 것으로 확인되었다. 본 연구는 양질의 유량자료 생산을 위해 기 구축된 수문자료를 기반으로 머신러닝 기법의 적용 가능성을 검토한 기초 연구로써, 국내 효율적인 수문자료 측정 및 수위-유량 곡선 산출에 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다. 향후 수자원 환경 및 통제특성에 영향을 미치는 다양한 영향변수를 파악하기 위해 기상자료, 취수량 등의 입력 자료를 적용할 필요가 있으며, 머신러닝 내 비지도학습인 딥러닝과 같은 보다 정교한 모델에 대한 추가적인 연구도 수행되어야 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.462-462
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• 2017

유량은 기후적 요인과 인간활동 요인에 의하여 변동된다. 특히 우리나라는 지난 30년 동안 전지구적인 기후변화와 특정지역에서의 인간활동의 변화가 급격하게 진행된 바 있으므로, 합리적인 수자원 계획을 수립하기 위해서는 두 가지 요소들로 인한 유량의 변동량을 정량적으로 분리하여 분석할 필요가 있다. 또한 우리나라와 같이 연강수량의 대부분이 특정 계절에 집중되는 국가나 유역에서는 월별, 계절별 및 년별로 구분된 수문분석을 시행하여야 보다 실질적인 수자원 관리계획을 수립할 수 있다. 그러나 유량의 변동량을 특정 원인별로 구분하여 분석하고자 하는 연구는 기존의 홍수나 가뭄 자체에 관한 연구에 비해 미미한 형편이며, 다양한 시간단위를 이용한 원인별 유량 변동량의 산정에 관한 연구는 더욱 찾아보기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 기후변화로 및 인간활동으로 인한 유량 변동량을 정량적으로 분리하기 위하여 수문모형(hydrological model)을 이용한 방법과 수문학적 민감도 (hydrological sensitivity) 분석 방법을 소양강 상류유역 및 섬강 유역에 대해 적용하고 유량 변동량의 결과를 월별, 분기별 및 년별로 구분하여 제시하였다. 먼저 두 유역에 대한 기후변화 및 인간활동의 양상을 강수, 온도, 유량, 인구변화, 불투수층 변화의 추세를 통해 파악하였으며, 인간활동으로 인해 발생되는 급진적인 변동점을 탐색하기 위해 이중누가곡선, Pettitt 검정 및 베이지안 변동점 (Bayesian change point) 분석을 시행하였다. 탐색된 변동점을 활용하여 수문모형에 의한 유량 변동량을 정량화하기 위하여 변동점 이전 구간에 대해 보정 및 검증된 SWAT모형을 사용하였으며, 6가지의 Budyko 곡선 함수들로부터 각각 유량 변동량을 산정하여 수문모형에 의한 유량 변동량을 검증하였다. 최종적으로 수문모형을 이용한 방법을 통해 두 유역에 대한 기후변화 및 인간활동으로 인한 유량 변동량을 정량화하였다. 소양강 상류유역은 기후변화로 인한 유량 변동량이 인간활동으로 인한 유량변동량보다 상대적으로 크게 산정되었으며, 섬강 유역은 소양강 유역과 반대의 결과를 보이는 것으로 분석되었다. 특히 본 연구에서는 해당 분석결과를 월별 및 분기별로 구분하여 제시함으로써, 향후 특정 지역 및 시기에서의 합리적인 수자원 관리계획의 수립에 활용될 수 있는 기초적인 자료를 제공하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1839-1843
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• 2007

현재 우리나라는 100년이 넘는 수문관측에도 불구하고 수문자료의 양과 질이 선진국에 비해 부족하며, 이를 해결하기 위해 IHP유역, 하천 시험유역 운영 등 각종 수문조사 사업을 시행하고 있다. 정확하고 신뢰성 있는 유량자료의 확보는 각종 수공구조물 설계, 하천의 이 치수 계획의 수립, 홍수 예 경보 시스템의 분석을 위한 기본적이고도 중요한 과정이다. 본 연구에서는 만경강 유역에 위치하고 있는 목천, 하리, 봉동, 소양, 효자지점을 대상유역으로 선정하고 2006년 저 평수기 및 홍수기에 걸쳐 유량을 측정하여 자료를 확보하였다. 측정된 성과의 적절성 검토를 위해 최대구간유량비와 불확실도를 산정하여 신뢰하였고 이들의 수리특성을 분석하였다. 일반적으로 수자원 분야에서 유출을 검토하기 위해 수위자료가 아닌 유량자료를 이용하여 해당 분야에 대한 분석을 시행한다. 이에 본 연구에서는 대상유역의 측정 성과를 바탕으로 수위-유량관계 곡선식을 개발하고 수위 수문곡선을 유량 수문곡선으로 변환하였다. 또한 유출특성을 분석하기 위해 연 유출률 분석, 상 하류 유량검토, 호우사상별 직접유출률 분석을 실시하였다. 그 결과 만경강 유역의 지점별 연 유출률은 하리 69.4%, 봉동 66.1%, 소양 54.1%, 효자 58.1%를 보여 주었다. 상 하류 유량검토를 통해서는 하리지점의 보 가물막이 공사 기간을 제외하고 전반적으로 적절한 상 하류 관계를 나타내었다. 본 연구는 대상유역의 유출특성을 분석하기 위한 것으로 강우자료의 산정은 전주지역의 기상청 자료를 이용하였으며, 평균강우량은 산술평균법에 의하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.555-555
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• 2016

본 연구는 낙동강 유역의 대표지점별 과거 수문자료의 타당성을 검토하고, 발생된 오류에 대해서는 표준화된 방법으로 수정 보완하여 하천유량 적정관리를 위한 기초 통계자료를 구축하는데 그 목적이 있다. 따라서 수문자료의 정확성 확보와 향후 자료의 활용성을 증대하기 위하여 낙동강홍수통제소의 수문관측소를 중심으로 수위, 수위-유량관계곡선식, 유량자료를 다양한 근거자료 및 수문자료의 특성 등을 고려하여 기초적인 통계자료 구축을 위해 노력하였다. 과거자료를 검토한 결과 2000년대를 기점으로 수위자료의 정확도가 향상되는 것으로 판단하였으며, 사용자에게 신뢰성 있는 자료를 제공하기 위하여 2000년도 이후의 수위자료와 수위-유량관계곡선식을 수집하여 검토?분석하였고, 자료 보완을 통하여 신뢰성 있는 유량자료를 구축할 수 있도록 하였다. 대상지점 12개소에 대하여 취득기간별에 따른 각종 기초통계 특성에 대하여 요약 정리하였다. 자료의 취득률은 대부분 90% 이상의 양호한 결과를 나타내었지만, 몇몇 지점에서는 수위자료의 불안정으로 인하여 60% 이하를 나타내는 지점 또한 존재하였다. 연평균 손실고는 평균강수량에서 유출고를 뺀 값을 나타내고, 이에 대한 유출률을 산정하였다. 또한 취득기간 동안의 평균 풍 평 저 갈수량을 분석하였다. 치수 및 이수 측면을 고려하여 최고유량과 이에 대한 발생일을 조사하였으며, 최저유량의 경우는 7일 평균 최저유량과 이에 대한 발생일을 조사하였다. 최저유량 발생일은 7일 중 중간일을 기준으로 표시하였고 조석이나, 지속적인 배수의 영향을 받는 지점은 홍수위 및 홍수량에 대해서만 산출하였다. 비록 2000년 이전 자료에 대해서는 현실적인 한계로 인하여 검토를 실시하지 못하였으나, 최소 10년간의 자료에 대해서는 신뢰성을 확보하기 위한 노력을 기울였으며, 이러한 경험으로 다시는 재현되는 않는 자연현상에 대한 현장단위에서의 관측 및 측정뿐만 아니라 이를 바탕으로 축적된 자료의 구축, 검증을 통한 DB 구축 등에 더욱 각고의 노력이 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.19-19
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• 2022

하천에 발생하는 홍수를 예측하는 과정은 실무에서 많이 사용하는 HEC-HMS 와 같은 강우-유출 모형을 사용하여 산정한 하천의 강우빈도별 설계홍수량으로부터 HEC-RAS와 같은 수리학적 모형을 이용하여 홍수위를 산정하는 방법을 주로 의존하고 있다. 하지만 이러한 방법은 강우 강도를 통하여 하천에 발생하는 빈도별 유량으로 간접적으로 홍수위를 산정하기 때문에 실시간으로 발생하는 홍수위 또는 홍수 발생시간을 정확하게 알기 힘들다. 하지만, 최근 하천의 홍수파 또는 배수영향으로 인한 이력현상으로 하천의 수위-유량관계의 이력현상으로 인해 발생하는 유량자료의 오차를 줄이기 위해 수위관측소에 H-ADCP 초음파 센서를 활용한 자동유량측정장치를 설치, 운영하여 실시간으로 유량자료를 관측하고 있다. 이러한 자동유량측정장치에서 측정하는 유량자료는 H-ADCP에서 지표유속으로부터 유량자료를 산정하는데, 홍수파 또는 배수영향으로 지표유속, 유량, 수위의 수문곡선에 발생하는 이력현상을 관측 가능하다. 관측된 수문곡선의 이력현상은 유속, 유량, 수위 순으로 첨두의 발생시간이 나타나는데, 유속의 첨두 발생시간과 수위의 첨두 발생시간은 수문곡선의 형태 또는 규모에 따라 달라진다. 따라서 본 연구에서는 기존의 강우-유출 모의에 의존한 홍수예보기법을 보완하여 더 정확한 홍수위, 홍수 발생시간을 예측하고, 홍수예경보 시스템에 정량적인 기준을 제시할 수 있도록, 하천에 발생하는 수문곡선의 첨두유속과, 첨두수위의 발생시간, 규모를 분석하여 둘의 관계를 제시하고자 한다. 분석방법으로는 대상유역으로 이력현상이 발생하는 영산강유역에 위치한 남평교, 나주대교 두 지점을 선정하고 자동유량관측소 관측자료인 지표유속, 수위자료를 취득한다. 취득한 자료로부터 지표유속의 첨두 값과, 수위의 첨두 값, 지표유속의 첨두지점으로부터 수위의첨두지점 까지 발생하는 시간을 홍수 사상별로 정리하여 첨두유속-첨두수위, 첨두유속-첨두수위발생시간의 관계그래프를 산정하였다. 남평교의 경우 유속-수위의 이력범위는 거의 없었다. 나주대교의 경우 유속-수위 이력범위가 현저히 나타나 관계를 분석하기 용이 하였다. 하천에 이력현상이 현저히 나타나는 경우 첨두유속-첨두수위, 첨두유속-첨두수위발생시간의 관계가 뚜렷하게 나타나고 이러한 결과를 바탕으로 하천의 홍수예경보 판단의 정량적 기준을 제안하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.649-653
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• 2005

유역형상의 변화에 따라서 이동강우가 유출에 미치는 영향을 운동파이론을 적용하여 분석하였으며, 유역형상은 신장형유역과 정4각형유역 및 장방형유역에 대하여 분석하였고, 이동강우 분포형은 균등분포형, 전진형, 지연형, 중앙집중형을 사용하였다. 이와 같은 형상의 유역에 대하여 다양한 이동속도를 가진 강우가 유역내 하천의 상류방향, 하류방향, 횡방향으로 이동할 때 강우분포형에 따르는 유출수문곡선을 모의하여 그 특성을 비교분석하였다. 유출수문곡선의 모양과 첨두시간, 첨두유량은 시간적, 공간적으로 변화하는 강우와 유역형상에 의하여 크게 영향을 받는다. 횡방향의 이동강우에서는 상류방향과 하류방향의 경우보다 더 큰 첨두유량이 발생하며, 하류방향 이동강우의 첨두유량은 상류방향의 첨두유량보다 더 크게 나타났다. 신장형유역의 경우 하류방향 이동강우의 첨두시간은 상류방향과 횡방향의 경우보다 더 지체되며, 수문곡선의 총유출량과 기저시간은 강우속도가 증가함에 따라 감소하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.33 no.6
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• pp.671-679
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• 2000

Regionalization technique using flow duration curve and spatial interpolation algorithm is developed for the purpose of estimating daily flow time series at ungauged station. In this study, we assumed a part of 8 gauging stations of Nakdong River basin as ungauged stations. Then, we generated flow duration curves and daily flow hydrographs by regionalization technique at ungauged stations. And we compared generated and observed hydrographs. The simulation results showed that the observed flows were well simulated by the proposed method and that the general patterns of the observed flows were satisfactorily reproduced by the regionalization technique. From these results, it is possible that we obtain daily flow information without application of labour intensive and time consuming deterministic models, which require complicating quantification of model parameter values. And we compared the regionalization techniques with the specific discharge method which is the most general approach in hydrological practice in Korea. The results showed that the regionalization technique was superior to specific discharge method.method.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2228-2232
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• 2008

삽교천 수계에 위치하고 있는 지점들은 유역면적이 작은 지점들과 삽교천 갑문의 영향에 의한 배수영향을 받는 지점들로 인하여 수문관측에 어려움이 많아 수위-유량관계곡선개발이 매우 어려운 지점들이다. 따라서 2007년 유량측정성과들을 이용하여 보다 정확한 수위-유량관계곡선개발을 하기 위해서 각 지점별 유량측정성과의 기준측선수, 최대구간유량비, 불확실도 분석 등을 통해 유량측정성과를 분석하였으며, 연유출률 분석, 상 하류 유량 비교, 평 저수시 동시유량 검토, 수위-유량관계곡선 불확실도 분석으로 수위-유량관계곡선의 신뢰도를 검토하였다. 금회 삽교천 수계에서 유량측정된 지점은 수촌, 원평, 매곡, 온천, 충무교 지점이며, 충무교 지점을 제외한 4개 지점은 2007년 수위자료를 이용하였고, 충무교 지점은 충무교 지점 하류의 보 영향으로 계기수위 0.855m(GZF)이상의 수위를 보이는 기간인 7월 19일$\sim$10월 24일까지 기간의 수위자료를 이용하여 순 유출률을 산정하였다. 각 지점별로 순 유출률을 보면 수촌 64.4%, 원평 44.1%, 매곡 56.3%, 온천 56.1%, 충무교 88.2%로 산정되었으며, 대체적으로 적절한 연 유출률을 보이고 있다. 본 연구에서 수행한 삽교천 수계 5개 지점의 측정성과를 이용한 유출특성 분석 결과, 기존의 성과에 비하여 좋은 결과를 얻은 것으로 판단되지만, 본 연구에서 수행한 유량측정에서도 많은 문제점이 발생하였기 때문에 이런 경험과 기술들을 지속적으로 축적한다면 향후 더 정밀한 유량측정성과를 확보할 수 있을 것으로 판단되며, 효과적인 치수 및 이수계획의 수립 등 수자원 개발에 가장 기초가 되는 정확한 수문분석 자료의 확보를 위한 기반을 마련할 수 있을 것이다.