• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1074-1078
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• 2010

도시화, 산업화의 진전으로 토지개발이 가속화되고 대지, 도로, 주차장 등 불투수층 면적이 늘어남에 따라 비점오염원에 의한 하천, 호소의 수질영향도가 커지고 있다. 특히 낙동강유역에서의 오염원관리, 특히 비점오염원의 정량화는 삭감시설의 삭감량 평가 및 배출오염원 평가에 더욱 절실한 문제로 부각되고 있다. 삭감시설의 삭감량 평가 시에는 실험실 규모로 이상적인 유량 상태를 가정하여 삭감효율을 산정하고 있으나 자연강우에 의하여 나타나는 삭감효율 평가는 이상적인 유량 평가 해석시 와는 사뭇 다른 경향을 나타낸다. 또한 유역 말단 지점에서의 3년 평균 수질이 목표수질을 상회하였을 경우 오염총량 기본계획 지역에서 오염총량 이행평가 지역으로 포함시켜 오염부하량 관리를 실시하고 있다. 그러나 배출부하량과 수질의 연계가 쉽지 않고, 그 원인이 되는 지역 및 시기를 찾아 특별 관리하는 것이 난해하여 하천 수질 관리가 어려운 실정이다. 이러한 이유들로 인하여 최근 비점오염원 영향의 심각성에 대한 인식이 커지고 있으며, 점오염원의 관리뿐만 아니라 비점오염원 관리의 필요성이 대두됨에 따라 두 오염원 형태를 통합적으로 관리하고 각각의 오염원에 의한 수질 영향에 관심과 필요성이 강조되고 있다. 또한, 최근까지 유역 모델과 수질 모형을 이용해 각각의 유역이나 하천에 적용하고, 수행한 예는 국내와 국외에 많이 있다. 하지만 수량과 수질을 함께 통합적으로 연계하고, 그 적용성을 평가한 연구는 그 수가 상대적으로 적다. 하지만, 최근 들어 수질의 통합하천관리의 중요성을 인식하고 각각의 모형의 장단점을 고려하여 다양한 모형들을 연계하는 연구가 진행 되고 있다. 본 연구에서는 이러한 통합적 수질관리의 필요성 증대에 따라, 유역 내 수문 순환 및 비점오염원의 발생 거동을 정량적으로 분석할 수 있는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 통해 비점오염원으로 인한 유역 내 수질 영향을 파악하고, 이를 바탕으로 QUALKO 모형과 연계하여 하천 수질 모델링을 수행할 것이다. 또한, 이를 바탕으로 비점오염원에 의한 유역 내 하천 수질 영향도를 파악함으로써, 추후 비점오염원에 대한 인식 제고에 활용될 것이며, 모니터링 기법 및 GIS기반 유역관리모델 개발, 4대강 비점오염원 최적관리기법 연구 등에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.35-35
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• 2017

유역 물순환 개선 기술은 기후변화 및 토지이용변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지?회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 기후변화 및 토지이용변화에 따른 영향을 평가하고, 지속가능한 유역 물순환체계를 구축하여 적응 전략을 체계적으로 수립하기 위해서는 물순환 개선 기술의 정립 및 개발이 필수적이다. 그러나 현재 유역 물순환 개선기술은 일부 시가화 지역에 국한되어 있어 유역 규모의 개선 전략을 수립하는데 한계가 있다. 또한, 물순환계의 변화량을 평가하기 위한 모형화 기법 역시 해외에서 개발된 기술을 여과 없이 도입하여 국내의 환경을 충분히 반영하기는 어렵다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가하여 제시한다. 기후변화에 따른 장기간의 유역 물순환을 평가하기 위해서는 물리적 매개변수 기반의 수문해석 보다는 단순환된 개념적 매개변수 기반의 집중형 장기유출 해석이 필요할 수 있다. 따라서 국내외에서 많이 사용되고 있는 장기 일유출 모형(GR4J, GSM, HBV, SYMHYD, TANK, TPHM 등)을 유역 물순환 개선 평가 플랫폼에 탑재함으로써 소유역의 특성을 반영한 기후변화 적응 일유출 해석이 가능하도록 하였으며, 각 모형들의 매개변수는 수동보정 외에도 SCE-UA를 이용한 자동보정이 가능하도록 시스템으로 구축하였다. 개발된 유역물순환 개선 및 평가시스템은 실무적 차원에서 기후변화에 따른 유역 물순환 개선 기술을 적용하고 평가하는데 있어서 매개변수 입력자료 구축에 따른 자원 소요 시간 및 시스템 개발 비용을 획기적으로 단축시켰으며 국외 의존도가 높은 수문 해석모형을 국내 기술로 개발함으로써 기술자립도를 높이고 국내 및 해외의 유역의 성공적인 적용을 통하여 성능을 입증하였다. 기후변화에 따른 수자원의 재평가, 개선시설의 정량적 평가 및 하천유역의 수자원관리 실무에 적용성이 높을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.76-76
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• 2021

물정보 중 가뭄 정보가 상대적으로 부족한 원인은 무엇을 가뭄으로 볼 것인지 정의하기 어렵기 때문이다. 특히 우리나라와 같이 댐 및 저수지, 광역상수도 등 수자원시스템 네트워크를 기반으로 물공급이 이루어지는 경우, 개별 요소만을 고려한 기존 가뭄모니터링 및 전망은 현실적이지 못하며, 가뭄 위험도 관리 측면에서도 부족한 부분이 있다. 가뭄 현상의 경우 기상학적 영향인 강수의 부족이 가장 큰 요소로 기여하지만 실질적으로 국민에 필요한 양보다 적은 양의 물이 공급될 때 국민들은 가뭄을 체감한다. 이러한 점을 보완하기 위하여 지역별로 사용하는 수원 및 물수급 시설 등을 세분화하고, 실적기반 분석을 통해 분석대상 지역의 가뭄을 정확히 판단하기 위한 합리적인 물수급 분석 모형 개발이 필요하다. 즉, 공간분석단위를 표준유역 단위 이하의 취방류 시설물을 기준으로 구성하고, 이들 시설물의 운영정보와 수문기상 빅데이터를 연계한 물순환 모형을 구현함으로써 댐, 저수지, 하천 등 다양한 수원을 가지는 유역 내 가용 수자원량을 준실시간 개념으로 평가하는 시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 하천을 중심으로 물수급 관련 수요·공급 시설의 위치를 절점으로 부여하고 연결하는 물수급 네트워크 알고리즘을 통해 빅데이터 기반 물수급 분석 모형을 개발하였다. 주요 모니터링 지점 및 모든 이수 시설의 위치를 유역분석 기법을 통하여 점(point), 선(line), 면(shape)으로 구성된 지형공간정보의 위상(topology) 관계를 설정하여 물수급 분석의 계산순서를 선정하고, 시계열 DB를 입력하여 지점별 물수급 분석 결과를 도출하였다. 권역별 주요 수위-유량관측소 1:1 Nash 계수를 검증한 결과 저유량에서 0.8 이상의 높은 재현 성능을 보이는 것으로 나타났다. 이에 따라 본 연구에서 개발된 물수급 분석 모형은 향후 물관련 이슈 지역의 용수공급능력 평가 및 수자원장기종합계획 등 다양한 수자원 정책평가에 활용될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.137-137
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• 2023

해양쓰레기는 해안의 심미적 가치 저하뿐만 아니라 생태계 파괴, 유령 어업에 따른 수산업 피해 등의 사회적·환경적 문제를 발생시키며, 그중 70% 이상은 육상 기인으로 플라스틱 및 기타 쓰레기가 주를 이루는 해외와 달리 국내의 경우 다량의 초목류를 포함하고 있다. 다양한 부유쓰레기에 대한 기존의 해양쓰레기량 추정의 한계와 하천·하구 쓰레기 수거의 효율화를 위해 해양으로 유입되는 부유쓰레기 방지를 위한 실효성 있는 대책 수립이 필요한 실정이다. 본 연구는 해양 유입 전 하천의 차단시설에 차집된 부유쓰레기의 수거 효율화 및 지속가능한 해양쓰레기 데이터 구축을 위해 AI기반의 기술을 통해 부유쓰레기 성상 분석 기법(Object Detection)과 차집량 분석 기법(Semantic Segmentation)을 활용하였다. 실제와 유사한 데이터 수집을 위해 다양한 하천 환경(정수조, 소하천, 급경사수로)에 대해 탁도(녹조, 유사), 광량, 쓰레기형상, 초목류 함량, 날씨(소하천), 유속(급경사수로) 등의 실험조건에 대하여 해양쓰레기 분류 기준 및 통계를 바탕으로 부유쓰레기 종류 선정하여 학습을 위한 데이터를 수집하였다. 학습 목적에 따라 구분하여 라벨링(Bounding box, Polygon)을 수행하고, 각 분석 기법별 전이학습을 통해 Phase 1(정수조), Phase 2(소하천), Phase 3(급경사수로) 순서로 모델을 고도화하였다. 성상 분석을 위해 YOLO v4를 활용하여 Train, Test DataSet(9:1)을 구성하고 학습 및 평가는 Iteration마다의 mAP, loss 값을 통해 비교하였으며, 학습 Phase에 따라 모델 고도화로 Test Set의 mAP 값이 성상별로 높아짐을 확인하였으며, 차집량 분석을 위해 Unet을 활용하여 Train, Test, Validation DataSet(8.5:1:0.5)을 구성하고 epoch별 IoU(intersection over Union), F1-score, loss 값을 비교하여 정성적, 정량적 평가 모두 Phase 3에서 가장 높은 성능을 확인하였다. 향후 하천 환경에서의 다양한 영양인자별 분석을 통해 주요 영향인자 도출 및 Hyper Parameter 최적화를 통한 모델 고도화로 인해 활용성이 높아질 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.42-42
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• 2021

한강 자연성 회복은 사회환경을 고려한 한강의 생태적 기능회복과 복원, 자연의 복원력을 기반으로 한 사람이 공생 공존하는 새로운 관계로의 전환점을 의미하고 있다. 본 연구에서는 한강 유역권 산·학·연 관계자 100명을 대상으로 설문조사를 실시하여 한강 자연성 회복 비전과 추진전략을 도출한 결과, '맑은 물이 흐르는 강'(1순위), '더불어 사는 강'(2순위), '생명이 숨쉬는 강'(3순위), '살아 움직이는 강'(4순위)으로 정책방향을 수립할 수 있었다. 또한 설문조사의 결과를 바탕으로 AHP 및 델파이 분석을 통해 한강 상류, 중류(서울권, 경기권), 하류별 자연성 회복 평가지표간 가중치를 산정하여 주요 추진과제를 선정하였다. 상류유역에서는 비점오염원 관리를 통한 환경오염 감소, 중류 유역에서는 도심하천의 수질관리강화 및 물 순환 체계 개선, 하류 유역에서는 생물다양성 확보 및 상·하류 지역 협력을 통한 상수원 수질 개선의 방안 필요의 결과가 도출되었다. 본 연구를 통하여 한강의 하천관리정책은 이수·치수 중심의 하천조성에서 하천생태복원 및 강과 사람과의 공존과 공생이 조화를 이룬 하천조성으로 관점이 변화되었음을 확인할 수 있었으며, 가중치 평가를 통한 최적 조합의 하천 관리방안이 도출되었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.8 no.4
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• pp.266-272
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• 2021

Water friendly space refers to a place designated to plan and manage spaces for residents Water friendly activities. Efficient management of river Water friendly parks requires automated GIS data and DB construction of the water friendly facilities. Object-based classification using drone images or aerial images is attracting attention as an efficient means to acquire 3D spatial information in the country. To remove the miscellaneous image included in the extracted outline, a linear simplification of the outline is required, and it is difficult to apply manually, so various automation methods have been developed to overcome this, and among them, the most widely studied and utilized is the linear simplification method. In this study, the suitability of linear simplification algorithms such as Douglas-Peucker, Visvalingam-Whyatt, and Bend-simplify algorithms for the geometric shape of hydrophilic facilities was determined.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.34-34
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• 2022

우리나라의 하천은 그 중요도와 규모에 따라 국가·지방·소하천 및 세천 등으로 분류하고 있다. 우리나라 하천 관리는 주로 국가 지방하천을 중심으로 이루어지고 있다. 특히 수리량 계측에 있어서 대부분의 수위 유량 관측시설이 국가 지방하천에 위치해 있으며, 소하천에 대한 관측은 거의 이루어 지지 않고 있다. 이로 인해 소하천 설계기준의 홍수량 산정 공식은 국내 중규모 이상 하천의 경험식이나 외국의 소하천 경험식에 기반한 매개변수를 따르고 있어, 국내 소하천의 특성을 반영하지 못하고 있다. 국립재난안전연구원에서는 국내 소하천 특성에 적합한 설계기준 개발 및 홍수량 산정을 위해 소하천 자동유량계측기술을 개발하고, 전국 소하천의 10%(2,230개소)에 설치·운영하는 것을 목표로 행정안전부 및 지자체와 협력하여 확대 구축을 추진 중이다. 소하천은 유로연장이 짧고 유역면적이 크지 않아 도달시간이 짧은 것이 특징으로, 강우-유량 노모그래프를 사용하여 소하천 홍수 예·경보를 위한 홍수량 산정이 가능하다. 강우-유량 관계는 선행강우에 따른 토양의 포화상태와 강우 발생 시점의 기저유량 등에 영향을 많이 받는다. 본 연구에서는 자동유량계측기술 설치 시범소하천 5개소의 계측데이터를 사용하여 선행강우를 고려한 강우-유량 노모그래프를 개발하였다. 또한, 뉴로-퍼지 기법과 회귀분석을 사용한 홍수량 예측결과와 비교 연구를 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.417-417
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• 2019

하천의 기능은 공학적 관점에서의 이수, 치수, 환경 기능 외에도 사회적 관점에서 역사 문화 기능을 포함할 수 있다(우효섭, 2009). 1990년대 말부터 하천복원사업이 본격화 되면서 최근에는 하천환경 기능 외에도 친수를 포함한 역사 문화 기능이 하천관리의 주요 축으로 고려되거나 포함되고 있다. 이 과정에서 하천의 역사 문화 기능을 주문하는 요구가 증가한 이유로는 하천복원사업의 지역적 획일화, 친수(심미) 요구 증대, 지역 경제성 제고, 환경(생태, 문화 등) 가치 증대 등 사회경제적 정책적 환경 변화가 기인한 부분이 크다고 할 수 있다. 이러한 측면에서 볼 때 하천의 지속가능하고 효과적인 관리와 보전을 위한 방안으로 하천의 역사 문화적 요소를 사회 경제적, 생태 환경적 요소와 연계하는 접근방식은 유용할 수 있다. 이를 위해서는 우선적으로 지역공동체가 형성해온 물 문화의 특수성을 감안하여 하천유역의 역사 문화적 소재 및 자원을 발굴할 필요가 있다. 그리고 조사 수집된 다양한 역사 문화적 소재 및 자원은 하천사업 및 관리의 주요 콘텐츠로 활용되기 위한 창출과정을 진행함으로써 사회 경제적, 생태 환경적 요소와 연계할 수 있다. 본 연구에서는 하천유역을 대상으로 문헌조사 기반의 사전조사와 심도 있는 현장조사(탐문조사 등) 수행결과를 토대로 향후 하천복원사업에 활용될 수 있는 다양한 역사 문화적 소재와 자원 등에 관한 콘텐츠를 도출하였다. 또한 콘텐츠 활용방안은 하천 역사 문화 자원의 세부적인 콘텐츠를 아우를 수 있는 테마설정을 통하여 대상지 및 지역특성(치수 안전, 지역요구, 물 문화 가치 등) 등을 고려한 방안을 제시하였다. 특히, 친수 측면에서 현재 수변공간을 이용하는 방문자수, 목적(산책, 스포츠, 낚시, 물놀이, 레저 등) 등에 대한 패턴과 지역 인구 현황, 접근 인프라(교통, 이동로, 편의시설 등), 주민 요구도 등 잠재적 친수도는 물 문화 형성이라는 측면에서 볼 때 주요한 고려사항이라 할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.11
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• pp.947-950
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• 2019

The main feature of this paper is to provide a driving control strategy to improve the primary clarifier treatment efficiency in the initial rainfall inflow. With the recent development of IoT technology and sensing technology, the basis for operation control of wastewater treatment facilities has been improved. As a result of improving the efficiency of treatment of primary clarifier using on-line measurement results, it is possible to minimize the outflow of untreated sewage and contribute to the improvement of operation efficiency of wastewater treatment plants.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2018.10a
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• pp.631-633
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• 2018

국내 하수처리장의 수질기준이 강화되고 하수처리량이 지속적으로 증가하면서 하수처리장이 수용할 수 있는 처리용량의 한계와 이에 따른 관리 비용이 급격하게 증가하고 있다. 이러한 문제들을 개선하기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있으나, 열악한 하수 환경과 높은 처리 비용 등으로 인하여 많은 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다. 본 논문에서는 하수처리장으로 유입되는 하수를 오염도에 따라 하수량을 제어함으로서 하수처리장으로 유입되는 부하를 경감하여 하수 처리 비용을 줄이고, 환경 오염을 최소화 할 수 있는 친환경 하천 생태계 보존을 위한 IoT 기반 하수정보화 플랫폼을 제안하고자 한다.