• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.520-520
• /
• 2023

제주도 동부 중산간 지역은 화산암으로 구성된 지하지질로 인해 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡하여 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모델 등을 활용한 지하수위의 예측이 어렵다. ANN에 적용되는 활성화함수에 따라 지하수의 예측성능은 달라질 수 있으므로 활성화함수의 비교분석 후 적절한 활성화함수의 사용이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 5개 활성화함수(sigmoid, hyperbolic tangent(tanh), Rectified Linear Unit(ReLU), Leaky Rectified Linear Unit(Leaky ReLU), Exponential Linear Unit(ELU))를 제주도 동부 중산간지역에 위치한 2개 지하수 관정에 대해 비교분석하여 최적 활성화함수 도출을 목표로 한다. 또한 최적 활성화함수를 활용한 ANN의 적용성을 평가하기 위해 최근 널리 사용되고 있는 순환신경망 모델인 Long Short-Term Memory(LSTM) 모델과 비교분석 하였다. 그 결과, 2개 관정 중 지하수위 변동폭이 상대적으로 큰 관정은 ELU 함수, 상대적으로 작은 관정은 Leaky ReLU 함수가 지하수위 예측에 적절하였다. 예측성능이 가장 낮은 활성화함수는 sigmoid 함수로 나타나 첨두 및 최저 지하수위 예측 시 사용을 지양해야 할 것으로 판단된다. 도출된 최적 활성화함수를 사용한 ANN-ELU 모델 및 ANN-Leaky ReLU 모델을 LSTM 모델과 비교분석한 결과 대등한 지하수위 예측성능을 나타내었다. 이것은 feed-forward 방식인 ANN 모델을 사용하더라도 적절한 활성화함수를 사용하면 최신 순환신경망과 대등한 결과를 도출하여 활용 가능성이 충분히 있다는 것을 의미한다. 마지막으로 LSTM 모델은 가장 적절한 예측성능을 나타내어 다양한 인공지능 모델의 예측성능 비교를 위한 기준이 되는 참고모델로 활용 가능하다. 본 연구에서 제시한 방법은 지하수위 예측과 더불어 하천수위 예측 등 다양한 시계열예측 및 분석연구에 유용하게 사용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.449-449
• /
• 2022

제주도는 용수의 대부분을 지하수에 의존하므로 지하수위의 예측 및 관리는 매우 중요한 사항이다. 제주도의 지층은 화산활동에 의한 현무암이 겹겹이 쌓여있는 형태를 나타내며 육지의 지층구조와 매우 다른 복잡한 형태를 나타낸다. 이에 따라 제주도 지하수위의 예측은 매우 난해하며, 최근에는 딥러닝 인공지능 모델을 활용하여 지하수위를 예측하는 연구사례가 증가하고 있다. 기존의 연구들은 인공지능 모델들이 지하수위를 적절히 예측한다고 보고하고 있으나 예측의 적절성에 대한 판단기준을 제시하지 못하였으므로 이에 대한 명확한 제시가 필요하다. 본 연구의 목표는 인공지능을 활용한 지하수위 예측오차가 허용 가능한지 판단할 수 있는 기준을 제시함에 있다. 이를 위해 전 세계의 과거 20년 동안 관련 연구결과들을 수집 및 분석하였으며, 분석 결과 인공지능 모델의 지하수위 예측오차는 지하수위 변동성이 큰 지역일수록 증가하는 것을 확인하였다. 이것은 지하수위의 변동형태가 크고 복잡할수록 인공지능 모델의 지하수위 예측성능은 낮아진다는 것을 의미한다. 이 관계를 명확하게 나타내기 위해 지하수위 최대변동폭과 평균제곱근오차 및 최대오차와의 관계를 선형회귀식으로 도출하여 허용가능한 예측오차 기준을 제시하였다. 그리고 기존 연구들에서 제시한 Nash-Sutcliffe 효율성지수와 결정계수를 분석하여 선형회귀식에 의한 기준을 보완할 수 있는 추가적인 기준을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 인공지능 모델에 의한 지하수위 예측결과의 적절성 판단기준은 향후 지속적으로 증가하는 인공지능 예측연구에 유용하게 사용될 수 있다.

• Journal of Korean Society on Water Environment
• /
• v.27 no.1
• /
• pp.110-114
• /
• 2011

In this paper, in order to eliminate Limnoperna fortunei inhabiting the water conduction pipeline, prechlorination at the intake station was employed to improve the degradation of water quality due to the high pH of raw water taken at the downstream of Paldang Dam, algal growth, etc.. With the prechlorination concentration of 1.0mg/L at the intake station, the pH in the water well at the treatment plant decreased by 0.4, and with 1.5mg/L, by 0.6. Also, it eliminated Chlorophyll-a by about 95%, and the population of algae by about 49%. Such disinfection by-products (DBPs) as Trihalomathanes (THMs), Haloacetic Acids (HAAs), and Chloral Hydrate (CH) were under the quality standard for potable water, showing no change by the prechlorination, while raising the prechlorination rate from 1.0 up to 1.5mg/L, the DBPs in the water well increased by 1.5 to 3.1 times. As a consequence of testing Kyungan Stream, a branch stream flowing into Lake Paldang, the prechlorination (0.57mg/L, 1.14mg/L, 1.71mg/L) had no effect of eliminating the taste and odor compounds and total organic carbon (TOC) which is the DBPs precursor. As for the efficiency of Geosmin elimination by the rates of prechlorination and powder activated carbonation (PAC), it was found that the higher the concentration of PAC was (30ppm>20ppm>10ppm), the higher the efficiency was; the higher the rate of prechlorination was, the lower the efficiency by PAC was. Therefore, when taste and odor occur from raw water, suspending prechlorination at the intake or lowering the rate was proved to be more effective in eliminating the taste and odor compounds by PAC.

• Journal of Korean Society on Water Environment
• /
• v.27 no.3
• /
• pp.264-272
• /
• 2011

The objective of this study was to develop a model for predicting long-term runoff in a basin using the ensemble streamflow prediction (ESP) technique and review its reliability. To achieve the objective, this study improved not only the ESP technique based on the ensemble scenario analysis of historical rainfall data but also conventional ESP techniques used in conjunction with qualitative climate forecasting information, and analyzed and assessed their improvement effects. The model was applied to the Geum River basin. To undertake runoff forecasting, this study tried three cases (case 1: Climate Outlook + ESP, case 2: ESP probability through monthly measured discharge, case 3: Season ESP probability of case 2) according to techniques used to calculate ESP probabilities. As a result, the mean absolute error of runoff forecasts for case 1 proposed by this study was calculated as 295.8 MCM. This suggests that case 1 showed higher reliability in runoff forecasting than case 2 (324 MCM) and case 3 (473.1 MCM). In a discrepancy-ratio accuracy analysis, the Climate Outlook + ESP technique displayed 50.0%. This suggests that runoff forecasting using the Climate Outlook +ESP technique with the lowest absolute error was more reliable than other two cases.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.324-327
• /
• 2022

Crack inspection of aged structures is mostly conducted by inspectors using surveying tools on site and visually inspecting them. This method greatly depends on professional worker, and consumes a lot of time and money. An artificial intelligence image classification algorithm is used to make reliable and objective judgments. Since 2018, image augmentation techniques have been used in the image pre-processing stage as they lead to high performance improvement. In this study, an analysis algorithm for cracks in concrete structures was developed using image augmentation techniques, in which the accuracy and speed according to the augmentation ratio were compared and measured for optimization. As a result, it was found that 8 times of image augmentation was appropriate when the accuracy was improved and economic feasibility was taken into account.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.121-121
• /
• 2022

한국과 미국은 2018년 8월에 발표한 메콩우호국(Friends of the Lower Mekong, FLM) "메콩지역 수자원 데이터 관리 및 정보공유 강화에 관한 공동성명"을 계기로 메콩유역의 실시간 수자원 변동 모니터링 및 분석과 수자원 데이터 공동활용 역량을 강화하여 효율적이고 과학적인 수자원관리 지원과 함께 한국의 신남방정책과 미국의 인도-태평양 전략 시너지효과를 극대화하고자 메콩 주변국 재해경감 및 수자원 데이터 활용 역량강화를 위한 글로벌 위성기반 수문자료의 생산·활용 및 홍수·가뭄 등의 수재해 분석기술을 개발하고 있다. 여기에는 한국 K-water의 물관리 기술과 미국 NASA, USACE의 위성활용 및 수자원분석 기술을 접목하여 메콩지역의 체계적인 물관리 및 재해로부터 안전성 확보 기여에 목표를 두고 연구를 진행 중에 있다. 본 연구에서는 전 세계적으로 광범위하게 활용되고 있는 미공병단(USACE, U.S. Army Corps of Engineers)의 HEC software 프로그램을 메콩 시범지역(pilot area)에 적용하여 수리/수문모델 구축을 진행하고 있다. 구축되는 모형은 유역 상류 댐의 연계 모의운영 및 하류 홍수분석이 동시 가능한 HEC-RTS(Real-Time Simulation)로 이는 HEC-HMS, -ResSim, -RAS와 -FIA 모형이 순차적으로 결합된 수리/수문 모델링 시스템이다. 모형의 시범적용 지역은 현지 메콩위원회(MRC, Mekong River Comission)의 의견 등을 반영, 메콩강 하류지역(Lower Mekong) 본류 유역에 위성자료 활용 및 준실시간(near real-time)으로 댐 모의운영 등을 고려할 수 있는 JingHong댐(중국 란창강 최하류)에서 라오스 Xayaburi댐(메콩강 최상류)까지의 구간을 선정하였으며, 전년도에는HEC-RTS 중 HMS(Hydrologic Modeling System) 모형 적용을 중심으로 가용한 위성자료(GPM IMERG)를 활용하여 과거 홍수사상에 대한 모의를 고려한 강우-유출모형의 구축을 완료하였다. 이에 연속하여 금년도에는 동일유역 내 하천 단면 등이 확보된 Chiang Saen 지점에서 Xayaburi 댐까지의 구간에 대해 RAS(River Analysis System)을 구축할 예정으로 구축된 RAS 모형은 HEC-RTS에 포함되어 메콩 시범지역의 종합적 수리/수문분석에 적용될 예정이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2004.05b
• /
• pp.1404-1407
• /
• 2004

최근 들이 우리나라는 여러 하천을 자연형 하천으로 정비하고 있다. 자연형 하천은 콘크리트로 정비된 하천에 내해 여러 가지 친환경적 공법을 적용함으로서 자연과 가까운 하천으로 복원하려는 목표로 여러 곳에서 시공되고 있다. 자연형 하천 공사로 인해 변화된 하천의 환경을 조사${\cdot}$분석하여 공사로 인한 효과를 분석함으로서 하천공사의 타당성을 검증해야 할 것이다. 공사 효과의 분석은 공사후 하천의 생태계를 평가함으로서 이루어지는데 생태계 중에서 어류가 차지하는 역할이 매우 중요하다. 따라서, 하천공사후 어류서식처에 대한 평가는 하천의 종합적인 평가시에 큰 의미를 갖는다고 할 수 있다. 본 연구에서는 전라북도 순창군에 위치하고 있는 경천을 대상으로 자연형 하천 공사후의 하천에 대한 어류서식처 평가를 실시하였다. 평가를 위해 사용한 방법은 미국 USGS에서 개발되어 사용되고 있는 물리적서식처 모의 시스템인 PHABSIM 모형을 이용하였다. 3년동안의 모니터링을 통해 우점종인 파라미와 갈겨니에 대해 치어기, 성장기, 성숙기 단계에 내한 서식처와 유량의 함수를 개발하고 어류의 성장단계별로 최적유량을 산정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2017.05a
• /
• pp.39-39
• /
• 2017

한반도 기후변화 경향은 이미 기상 생태 환경 수자원 등 광범위한 부분에서 감지되고 있다(기상청, 2011a, 2011b). 현재까지의 연구에 따르면 한반도 기후변화에 따른 영향으로 강우패턴은 첨두강우가 7월에서 점차 8월로 이동 변화하는 것으로 전망되고, 양적으로 연강수량은 점차 감소가 전망되면서도 극한 값은 발생빈도와 크기가 점증할 것으로 전망되고 있다. 그래서 그간 기존댐에 대한 재평가(1998, 2010, 2012)와 발생 가능한 최대강우량 설계기준으로 기존 댐의 여수로 배제 능력을 증대시키는 비상여수로 설치 등 기존 댐 시설위주의 효율적인 기후변화 대응 또는 적응 방안을 시행해 왔다. 그러나, 기후변화로 인한 기상 상황은 전에 발생한 적이 없었던 새로운 기상이변과 재난을 가져오고 있다. 이에 기상 변화에 하나의 시설로서 대응 하던 방식에서 한 번의 기상이변이 유역 전반에 걸쳐 재난을 발생하는 최근의 상황에 맞추어 수자원 시설을 계획하는 방식에 대한 변화의 필요성 있다고 생각하였다. 이에 장래 전망되는 기후변화를 감안하여 이수와 치수 시설의 가뭄과 홍수에 대한 대처 능력을 유역 차원에서 평가하는 방법을 찾아보고자 한다. Robust 하다는 것은 어떤 상황에서도 작동이 되는 것을 말하는 강건한 계획으로, 이와 같은 시설 계획을 위해서는 먼저 현재의 시설물에 대한 회복력을 판단하는 평가가 있어야 할 것이다. 따라서, 용수공급이든 홍수 재난이든 회복력(복원력)에 대한 평가를 하고, 대안에 대한 로버스트 의사 결정 방법(RDM: Robust Decision Making)을 적용하여 우수한 대안을 찾으면 강건한 시설계획 수립이라는 절차가 될 수 있다고 판단하였다. 본 연구는 회복력(복원력)을 갖는 로버스트 의사결정방법에 대한 과거 연구 조사를 기초로 하여 연구 수행 절차를 마련한 후에 장래 한반도 기후변화 시나리오를 시범 유역에 적용하여 수자원 시설의 복원 또는 회복력을 분석하고, robust 의사결정방법을 적용함으로써, 향후 로버스트 수자원 시설 계획이 어떻게 이루어져야 하는지와 함께 이수와 치수 시설의 종합적인 계획 등에 대한 개념적인 절차와 방법의 제시를 도모하였다.

• Proceedings of the KSEEG Conference
• /
• 2003.04a
• /
• pp.108-111
• /
• 2003

날로 급증하고 있는 생활용수 및 공업용수의 수요에 대비하고 홍수 조절 기능 확보 및 갈수기 하천의 오염을 방지하는 등의 수자원의 효율적인 사용을 위하여 용담댐이 완성되었다. 용담댐의 용수는 여러 용도로 사용되지만 특히 생활용수로도 사용되기 때문에 수질관리가 매우 중요하다. 하지만 수자원공사가 제공한 용담댐 유역의 수질자료를 보면 96년도 이후 BOD와 COD는 큰 변화를 보이지 않고 있으나 총인과 총질소는 계속 증가하고 있다(한국수자원공사, 1999). (중략)

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.57 no.4
• /
• pp.301-310
• /
• 2024

The spatial and temporal non-uniform distribution of precipitation makes water management difficult. Due to climate change, nonuniform distribution of precipitation is worsening, and droughts and floods are occurring frequently. Additionally, the intensity of droughts and floods is intensifying, making existing water management systems difficult. From June 2022 to June 2023, most of the water storage rates of major dams in the Yeongsan river and Seomjin river basin were below 30%. In the case of Juam dam, which is the most dependent on water use in the basin, the water storage rate fell to 20.3%, the lowest ever. Pyeongnim dam recorded the lowest water storage rate of 27.3% on May 4, 2023. Due to a lack of precipitation starting in the spring of 2022, Pyeongnim dam was placed at a drought concern level on June 19, 2022, and entered the severe drought level on August 21. Pyeongrim dam and Suyangje(dam) have different operating institutions. Nevertheless, the low water level was not reached at Pyeongnim dam through organic linkage operation in a drought situation. Pyeongnim dam was able to stably supply water to 63,000 people in three counties. In order to maximize the use of limited water resources, we must review ways to move water smoothly between basins and water sources, and prepare for water shortages caused by climate change by establishing a consumer-centered water supply system.