• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.211-211
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• 2021

최근에 기후변화로 인한 한반도에 내습하는 태풍에 빈도는 점차 증가하고 있다. 2020년도 8월 26일 태풍 '바비', 9월 2일 태풍 '마이삭', 9월 7일 태풍 '하이선'은 일주일 내의 간격으로 한반도를 내습하였다. 한반도에 내습한 태풍 중에서 마이삭과 하이선은 동쪽 해역을 지나가면서 강풍과 많은 강우를 초래하였다. 그 결과 특정 원전은 자동 가동중지가 발생되는 사태를 야기 시켰다. 본 연구에서는 원자력 발전소 인근 해역에서 폭풍해일에 의한 가능최대파고 높이를 추정함으로써 발전소 안전성에 대한 검토에 목적을 두고 있다. 이를 위해 첫 번째로 '2019 전국 심해 설계파 산출 보고서'를 바탕으로 원전 인근 해역 심해 설계파 지점에 대해 파고, 주기, 해상풍과 같은 변수들을 분석하였다. 그 결과를 바탕으로 100년부터 1000만년까지의 변수들을 예측하였다. 두 번째로 해도자료를 바탕으로 GIS를 통한 지형자료를 구축하였다. 구축된 지형자료를 바탕으로 SWAN 모델의 기초자료를 구성하였다. 세 번째로 추정된 변수들과 구축된 지형자료를 바탕으로 100년부터 1000만년까지의 시나리오별 SWAN 시뮬레이션을 통해서 원전 인근 해역에 대한 가능 최대 파고 높이를 분석하였다. 그 결과를 바탕으로 특정 원전인근 해역에서의 평균적인 파고 높이에 대한 재해도 곡선을 추정하고 제시하였다. 본 연구를 바탕으로 향후 확률론적인 분석 방법을 적용하여 불확실성을 고려한 재해도 곡선 추정 과정의 기초자료로 활용될 수 있다. 또한 EurOtop을 적용하여 파고 높이에 따른 원전부지의 Overtopping을 추정하고, 최종적으로 폭풍해일에 의한 원전부지의 2차원 침수해석의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 이를 통해 홍수 방지 및 예방과 관련한 홍수저감 활동과 관련된 통제실 외부 시설물에 대한 수동 조작에 대한 안전성 평가가 이루어질 수 있겠다.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.16 no.4
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• pp.61-66
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• 2023

In this study, we analyzed the flooded area around Samcheok Middle School caused by typhoons MAYSAK·HAISHEN in September 2020. To analyze the confluence of Samcheok Osipcheon, local stream Deungbongcheon, we utilized Iber, a two-dimensional hydraulic model. We simulated the water depth and flood extent based on the peak flows on September 3 and September 7, 2020, and the 80 year and 100 year frequency floods. The simulation results showed that the 80-year frequency flood and the 100-year frequency flood on September 7 were insignificantly different, but the maximum flow rate from September 3 to September 7 was significantly different at 401 m³/s, resulting in a difference of 0.8 m in water depth and 7.1 m² in flood area. In addition, the analysis that considered only the contour lines using contour lines predicted inundation of not only the Samcheok Middle School playground but also the building, confirming the need to apply DSM.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.42 no.3
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• pp.264-277
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• 2021

This study analyzed the relationship between the total precipitable water vapor in the atmosphere and the moving speed of recent typhoons. This study used ground observation data of air temperature, precipitation, and wind speed from the Korea Meteorological Administration (KMA) as well as total rainfall data and Red-Green-Blue (RGB) composite images from the U.S. Meteorological and Satellite Research Institute and the KMA's Cheollian Satellite 2A (GEO-KOMPSAT-2A). Using the typhoon location and moving speed data provided by the KMA, we compared the moving speeds of typhoon Bavi, Maysak, and Haishen from 2020, typhoon Tapah from 2019, and typhoon Kong-rey from 2018 with the average typhoon speed by latitude. Tapah and Kong-rey moved at average speed with changing latitude, while Bavi and Maysak showed a significant decrease in moving speed between approximately 25°N and 30°N. This is because a water vapor band in the atmosphere in front of these two typhoons induced frontogenesis and prevented their movement. In other words, when the water vapor band generated by the low-level jet causes frontogenesis in front of the moving typhoon, the high pressure area located between the site of frontogenesis and the typhoon develops further, inducing as a blocking effect. Together with the tropical night phenomenon, this slows the typhoon. Bavi and Maysak were accompanied by copious atmospheric water vapor; consequently, a water vapor band along the low-level jet induced frontogenesis. Then, the downdraft of the high pressure between the frontogenesis and the typhoon caused the tropical night phenomenon. Finally, strong winds and heavy rains occurred in succession once the typhoon landed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.219-219
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• 2022

지구 온난화와 함께 발생하는 해수면 상승은 한반도의 해안지역을 비롯하여 울릉도 등 도서지역 전반에 걸쳐 진행 중이다. 또한 해수면의 온도 상승으로 인한 열대저기압의 생성 시 에너지 공급이 증가하며 연안으로 내습하는 파랑 내습 에너지가 커지게 된다. 경상북도 울릉군에 위치한 남양항은 최근 2019년 태풍 다나스 및 2020년 태풍 마이삭 등에 의해 고파랑 혹은 침수 피해가 발생하여 항 내에서는 물양장과 선박이 파괴되고 방파제가 전도되는 등의 피해가 속출하였다. 동해안의 태풍 내습, 지구 온난화와 저기압 발달에 의한 수위 상승 등과 같은 다양한 해양기후를 고려한 연안 구조물의 파랑 영향을 검토하는 것이 중요할 것으로 판단되었다. 기상청 태풍센터에서 제공하는 1979년부터 2020년까지 한반도 해역에 내습한 태풍 중 울릉도에 영향을 미친 태풍은 18개로 울릉도 인근에 영향을 준 내습 태풍을 10년 단위로 분석해 보면, 1980년대 3개, 1990년대 2개, 2000년대 8개, 2010년대 3개, 2020년 2개로 2000년대에 울릉도 영향권에 들어간 태풍이 가장 많았으며, 심해파 추산 기간 이후 2020년 1년 동안 울릉도 인근으로 마이삭, 하이선과 같은 2개의 태풍이 연속적으로 영향을 주었다. 울릉도에 영향을 미친 18개 태풍을 대상으로 일본 기상청(JMA)에서 제공하는 1시간 바람장을 이용하여 파랑 후측 수치 모의를 수행하였으며, 해양수산부와 기상청 관측 부이를 이용하여 파랑에 대한 정확도를 확보하였다. 고파랑 내습 시 연안에 조우하는 수위 조건은 파랑 에너지의 증가를 결정하게 되며, 항만 구조물의 설계에 적용되고 있는 약최고고조위 이상(4대분조의 최대 조위)의 최극조위 조건에서 해안 구조물에 월파 및 침수 피해를 주는 요인으로 작용할 수 있다. 이를 바탕으로 울릉도 남양항에서 폭풍 시 내습한 최극고조위(0.65m)와 IPCC 5차 보고서에 제시한 최악의 시나리오(RCP 8.5) 조건에서 울릉도에서 확인된 0.79 cm 상승고를 반영하여 범람위험평가를 광역에서의 계산 결과를 입력자료로 하여 준 3차원 비 정수압 파랑 변형 수치 모형인 MIKE 3 Wave를 사용하여 실험하였다. 해수면 상승에 의한 수위 상승고는 연안 파랑 증가에 영향을 주었으며 연안 구조물의 침수 피해에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 월파 차단, 파랑 차폐의 목적으로 건설되는 구조물의 규모 및 천단고 등을 설정하는데 설계 수위의 선정은 중요하다. 수치 실험 결과를 바탕으로 방파제 및 호안의 범람 위험 평가를 수행하고 구조물 설계 시 이러한 해수면 상승고가 반영된 설계가 중요하다는 것을 위험 평가를 통해 확인할 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.136-136
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• 2023

우리나라의 강우 특성은 하절기에 집중되어 있으며 최근 이상강우와 기상이변에 따른 집중호우 발생으로 여를철 탁수 문제 발생 빈도가 높아지고 있는 추세이다. 과거 '02년 태풍 루사', '03년 태풍 매미', '06년 에위니아'부터 20년 마이삭, 하이선과 같은 태풍 및 장마에 의해 탁수 유입이 급증되어 수중 탁도가 높아지며 저수지 탁수 문제가 발생하였다. 특히 우리나라 경우 하천 및 저수지에서 물 사용량의 대부분을 이용하고 있기에 탁수 문제가 장기화 될 시 댐 하류 지역의 농업, 공업, 수생태 등 사회적, 비용적, 환경적 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 파악, 대응을 위한 탁수 모의에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 탁수를 모의하기 위해서는 유량, 수온, SS, 탁도 데이터가 필요하며 이를 위해 국가측정망에서 하천 및 댐 저수지 내 SS를 측정하여 탁수를 측정 하고 있다. 하지만 현재 측정의 경우 채수를 통한 점단위의 측정으로 데이터 해상도가 낮다는 한계점이 있다. 이러한 데이터 취득의 한계로 기존 조사를 통한 탁도-SS 관계식을 통해 탁수를 예측하고 있으나 과거 2003년 이후 자료를 바탕으로 산정된 식으로 불확도가 존재한다. 탁수 모의 정확도 개선을 위한 데이터 해상도 및 탁도-SS 관계식 문제를 해결 하기 위해 기존 데이터 분석을 통한 미계측 기간에 대한 보간을 필요로 하며 현장 계측을 통한 탁도, SS 자료를 취득하여 탁도-SS 관계식을 최신화 할 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 탁도를 측정 센서 YSI와 SS 측정센서 레이저부유사측정기(LISST: Laser In-Situ Scattering and Transmissometry)를 활용하여 자료를 취득하고 탁도-SS 산정식을 최신화 하였다. 또한 기존 국가 수질 측정망 데이터 및 기상 자료 데이터를 취득하여 데이터 분석을 통해 미계측 기간에 대한 데이터를 보간하여 탁수 모의 입력자료를 개선하였고 이를 기반으로 탁수 모의 정확도를 개선하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.44-44
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• 2022

우리나라의 경우 강수량의 2/3 정도가 하절기에 집중되는 강우특성상 해마다 여름철 홍수기의 탁수 문제가 다양하게 발생하고 있다. 이상강우와 기상이변에 의한 집중강우가 증가 추세이며, '02년 태풍 루사', '03년 태풍 매미', '06년 에위니아'부터 20년 마이삭, 하이선 까지 장마와 태풍에 의한 유입량이 급증하는 시기 탁수의 유입으로 수중 탁도가 급상승하며 댐 저수지 내 탁수 문제가 발생하였다. 특히 연 평균 물사용량의 대부분을 하천 및 댐 저수지를 이용하는 우리나라의 경우 탁수 문제가 장기화될 경우 댐 하류 해당 지역 농업, 공업, 수생태 등 사회적, 환경적으로 많은 문제를 발생시킨다. 이러한 탁수 예측을 통한 대응을 위해 탁수 모델링에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 탁수를 모델링을 위해서는 유량, 수온, SS 데이터가 필요하다. 이를 위해 국가측정망에서 하천 및 댐 저수지 내 SS를 측정하여 탁수를 측정 하고 있으나 설비가 미흡하여 데이터 해상도가 낮다는 한계점이 있으며 주요 댐 저수지 내에서는 수자원공사에서 관리하는 자동 측정기기를 활용하여 높은 데이터 해상도를 유지 하고 있으나 댐 별, 기상 조건에 따라 미측정 기간이 존재한다. 탁도를 측정을 위한 센서로는 Optical Backscatter Sensor(OBS), YSI 등이 있으며 SS를 측정하기 위한 센서는 레이저부유사측정기(LISST: Laser In-Situ Scattering and Transmissometry) 등의 장비를 이용하고 있다. 하지만 이런 첨단 센서의 경우 또한 수중 고정하여 측정하기에는 장비의 안정성 등의 이유로 한계가 있음에 따라 취득된 유량, 수온, SS, 탁도 데이터를 기반으로 분석을 통해 미측정 기간에 대한 보간이 필요하다. 본 연구에서는 국가 측정망 데이터 및 강우시 유량에 따른 탁수 유입의 증가와 탁수 유입에 따른 항목별 측정 데이터를 기반으로 유량, 수온, SS 미측정 기간을 보간하여 입력자료로 탁수를 모의하여 분석하고자 하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.33 no.3
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• pp.101-109
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• 2021

Wave observations using a marine X-band radar are conducted by analyzing the backscattered radar signal from sea surfaces. Wave parameters are extracted using Modulation Transfer Function obtained from 3D wave number and frequency spectra which are calculated by 3D FFT of time series of sea surface images (42 images per minute). The accuracy of estimation of the significant wave height is, therefore, critically dependent on the quality of radar images. Wave observations during Typhoon Maysak and Haishen in the summer of 2020 show large errors in the estimation of the significant wave heights. It is because of the deteriorated radar images due to raindrops falling on the sea surface. This paper presents the algorithm developed to increase the accuracy of wave heights estimation from radar images by adopting convolution neural network(CNN) which automatically classify radar images into rain and non-rain cases. Then, an algorithm for deriving the Hs is proposed by creating different ANN models and selectively applying them according to the rain or non-rain cases. The developed algorithm applied to heavy rain cases during typhoons and showed critically improved results.

• Economic and Environmental Geology
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• v.56 no.5
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• pp.589-601
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• 2023

We compare high-resolution seabed bathymetry data and seafloor backscattering data acquired, using multi-beam, between 2018 and 2021 to understand topographic changes in the coastal area of Dokdo. The study area, conducted within a 500 m × 500 m in the southern coast between the islands where Dongdo Port is located, has been greatly affected by human activities, waves and ocean currents. The depth variations exhibit between 5 - 70 m. Irregular underwater rocks are distributed in areas with a depth of 20 m or less and 30 - 40 m. As a whole, water depth ranges similar in the east-west direction and become flatter and deeper. The bathymetry contour in 2020 tends to move south as a whole compared to 2018 and 2019. The south moving of the contours in the survey area indicates that the water depth is shallower than before. Since the area where the change in the depth occurred is mainly formed of sedimentary layers, the change in the coast of Dokdo were mainly caused by the inflow of sediments, due to the influence of wind and waves caused by these typhoons (Maysak and Haishen) in 2020. In the Talus area, which developed on the shallow coast between Dongdo and Seodo, the bathymetry changed in 2020 due to erosion or sedimentation, compared to the bathymetry in 2019 and 2018. It is inferred that the changes in the seabed environment occur as the coastal area is directly affected by the typhoons. Due to the influence of the typhoons with strong southerly winds, there was a large amount of sediment inflow, and the overall tendency of the changes was to be deposited. The contours in 2021 appears to have shifted mainly northward, compared to 2020, meaning the area has eroded more than 2020. In 2020, sediments were mainly moved northward and deposited on the coast of Dokdo by the successive typhoons. On the contrary, the coast of Dokdo was eroded as these sediments moved south again in 2021. Dokdo has been largely affected by the north wind in winter, so sediments mainly move southward. But it is understood that sediments move northward when affected by strong typhoons. Such continuous coastal change monitoring and analysis results will be used as important data for longterm conservation policies in relation to topographical changes in Dokdo.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.54 no.4
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• pp.374-383
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• 2021

In 2020, the diversity of benthic macroinvertebrate communities was investigated in the Sohan stream, an ecological and landscape conservation area, and the results were compared with the previous research conducted in 2011. In total, 42 species (two phyla, three classes, and seven orders) were found in the Sohan stream. Species richness and abundance sharply decreased at all sampling sites because of Typhoons Haishen and Maysak in 2020, which had a direct impact on the stream. In the functional feeding group, the ratio of collector-gatherers was the highest at all sampling sites. However, during the autumn season, the shredder ratio increased from 13.4% to 42.4% in the uppermost stream site. Compared with the diversity of benthic macroinvertebrates surveyed in 2011, a total of 53 species (two phyla, three classes, and eight orders) were found. The percentage of species richness and abundance of Ephemeroptera, Plecoptera, and Trichoptera was more than 50% both in 2011 and 2020. Only the richness of Ephemeroptera was significantly different between them (2011: 2.9 and 2020: 6.7). In this study, the abrupt changes of species richness and abundance in benthic macroinvertebrate were not observed before and after the designation of an ecological and landscape conservation area. However, it is necessary to monitor benthic macroinvertebrates in order to confirm that biodiversity is continuously maintained long after the designation of the ecological and landscape conservation area.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.11
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• pp.931-939
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• 2022

In Korea, about two-thirds of the precipitation is concentrated in the summer season, so the problem of turbidity in the summer flood season varies from year to year. Concentrated rainfall due to abnormal rainfall and extreme weather is on the rise. The inflow of turbidity caused a sudden increase in turbidity in the water, causing a problem of turbidity in the dam reservoir. In particular, in Korea, where rivers and dam reservoirs are used for most of the annual average water consumption, if turbidity problems are prolonged, social and environmental problems such as agriculture, industry, and aquatic ecosystems in downstream areas will occur. In order to cope with such turbidity prediction, research on turbidity modeling is being actively conducted. Flow rate, water temperature, and SS data are required to model turbid water. To this end, the national measurement network measures turbidity by measuring SS in rivers and dam reservoirs, but there is a limitation in that the data resolution is low due to insufficient facilities. However, there is an unmeasured period depending on each dam and weather conditions. As a sensor for measuring turbidity, there are Optical Backscatter Sensor (OBS) and YSI, and a sensor for measuring SS uses equipment such as Laser In-Situ Scattering and Transmissometry (LISST). However, in the case of such a high-tech sensor, there is a limit due to the stability of the equipment. Therefore, there is an unmeasured period through analysis based on the acquired flow rate, water temperature, SS, and turbidity data, so it is necessary to develop a relational expression to calculate the SS used for the input data. In this study, the AEM3D model used in the Water Resources Corporation SURIAN system was used to improve the accuracy of prediction of turbidity through the turbidity-SS relationship developed based on the measurement data near the dam outlet.