• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.37 no.6
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• pp.949-963
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• 2017

This study present an efficient way of operating drainage pump station as part of nonstructural measures for reducing urban flood damage. The water level in the drainage pump station was forecast using Neuro-Fuzzy and then operation rule of the drainage pump station was determined applying the genetic algorithm method based on the predicted inner water level. In order to reflect the topographical characteristics of the drainage area when constructing the Neuro-Fuzzy model, the model considering spatial parameters was developed. Also, the model was applied a penalty type of genetic algorithm so as to prevent repeated stops and operations while lowering my highest water level. The applicability of the development model for the five drainage pump stations in the Mapo drainage area was verified. It is considered to be able to effectively manage urban drainage facilities in the development of these operating rules.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.887-887
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• 2012

기후변화에 의한 강우패턴의 변화는 강우량 및 강우강도의 증가로 대표되며 국립기상연구소 (2011)에 의하면 현재와 같은 탄소배출이 줄어들지 않는다면 2050년 우리나라의 강수량은 16% 증가하고 일 강수량 80mm 이상의 호우발생일수가 60%이상 증가될 것으로 전망하고 있다. 이와 같이 기후변화로 인해 발생빈도가 증가추세인 집중호우는 산사태와 같은 2차 피해를 유발하고 있으며 강우의 예측 및 실시간 모니터링은 재해 예방 및 수자원관리, 국가 방재역량 강화를 위해 연구되어야 할 분야이다. 이에 본 연구에서는 광역적 강우자료로서 미국 NOAA의 기후예측센터에 의해 제공되는 글로벌 강우량 CMORPH와 지상 강우자료와의 비교 분석을 통해 CMORPH 자료의 수자원 분야 이용 가능성을 분석하는 것을 목적으로 한다. CMORPH는 고급의 시공간적 해상도를 가지며, 단기간의 기후 예측센터 모핑(morphing) 방법에 의한 "CMORPH"라 불리우는 강우평가 알고리즘과 새로운 위성 기반 기술을 이용하여 개발되었다. CMORPH 기술에 의해 생산된 글로벌 강우 추정은 저궤도 위성 수동 마이크로파(passive microwaves, PMW) 관측으로부터 유도되고, 그 형태는 전적으로 정지궤도 위성(geostationary satellite) 적외선(IR) 데이터로부터 얻어진 공간적 전파 정보 (모션 벡터)를 통해 전송된다. 이 기술은 PMW 데이터로부터 유도된 비교적 고품질의 추정 강우를 전파하기 위하여 30분 간격의 정지궤도 위성 IR 이미지로부터 파생된 모션 벡터를 이용하며, 때때로 레이더보다 더 나은 성능을 보이기도 하고(Apip 등 2010), CMORPH의 지역적 제공범위는 $60^{\circ}N-60^{\circ}S$이고 2002년 12월부터 제공하고 있다. 본 연구에서는 CMORPH 자료 중 2002년 12월부터 제공하는 3시간 누가강우 자료를 수집하였고, 자료의 정확도 분석은 갑천유역을 대상으로 하였다. 3시간 누가 강우량을 1일 누가 강우량으로 변환한 후 금강홍수통제소의 갑천 유역 강우관측소 5곳의 강우자료를 티센 평균에 의한 유역 평균강우자료와 비교하였다. 2009년 1년간의 지상관측자료와 CMORPH자료를 비교한 결과 가 0.34 정도로 분석되었으나 추가 연구를 통해 마이크로 웨이브 강우자료 및 3시간 강우자료, 그리고 30분 강우자료의 분석을 통해 다양한 형태의 강우자료 확보뿐만 아니라 광역적인 강우특성 분석도 가능하여 연구 결과의 동아시아지역 등으로 확대 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.230-230
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• 2022

최근 기후변화로 인해 예측이 어려운 국지성 호우가 빈번하게 발생하고 있다. 국지성 호우는 대량의 홍수를 일으켜 유송잡물을 동반한 흐름을 야기할 수 있다. 대량의 유송잡물이 하상에 퇴적되면 통수능을 저하시키기도 하며 식생효과와 마찬가지로 유목주변으로 유속이 증가하면서 세굴현상이 발생하게 되는데, 이는 하상저하를 일으키며 수공구조물의 안정성에 지속적으로 피해를 줄 수 있다. 기후변화는 또한 강우패턴을 변화시켜 식생의 성장과 활착에도 영향을 미치게 된다. 본 연구지역인 내성천 회룡포의 경우, 2015년 대가뭄 발생 이후 식생활착으로 인해 식생대 면적이 증가하고 잇는 상황이다. 이는 연구지역의 흐름과 사주교란 및 하상변동에도 큰 영향을 미칠 것으로 판단되며, 특히 식생의 증가는 유송잡물의 증가를 야기 할 수 있기 때문에 식생과 유송잡물의 영향이 하천에 미치는 영향을 예측하는 연구가 필요할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 2차원 흐름모형인 Nays2D와 입자법기반의 유목동역학 모형을 활용하여 식생과 유송잡물이 하상변동에 미치는영향에 대한 수치실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 여기서, 식생의 경우, 식생성장모형을 적용하여 시간에 따라 식생이 성장하여 항력이 증가하는 것으로 가정하였으며 유송잡물의 경우, 하상에 퇴적되는 유송잡물의 개수와 면적만큼 항력이 증가하는 것으로 가정하였다. 흐름의 경계 조건은 일반화된 부정류 수문곡선을 입력하였으며 초기 하도의 형상은 일정한 경사를 가지는 평지로 가정하여 부정류에 따라 하상변동이 발생하는 것으로 모의하였다. 시뮬레이션 결과, 유송잡물보다 식생대 번성이 하상변동에 상대적으로 큰 영향을 주는 것으로 나타났으며, 유송잡물의 경우 국부적으로 퇴적 분포되어 그 주변으로 침식을 일으키는 것으로 나타났다. 또한 유송잡물은 하안의 얕은수역에서 주로 퇴적되었다. 본 연구는 만곡부 하상변동에 대해 식생과 유송잡물을 고려하여 예측모의를 수행한 사례로서, 식생과 유송잡물이 흐름과 하상변동에 미치는 영향을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 또한 이는 추후에 식생을 고려하는 하천관리방안을 수립 시, 식생과 유송잡물의 영향을 물리적으로 설명할 수 있는 근거자료로 제시할 수 있을 것으로 보인다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.439-439
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• 2022

인공위성은 위성통신, 기상 등 다양한 분야에서 활용되고 있지만 재난과 위성영상 특성 매칭의 제약으로 재난 상황에서는 제한적으로 사용되었다. 국내외 위성 갯수의 증가로 위성영상을 준-실시간으로 확보 가능함에 따라 활용할 수 있는 범위가 증가하여 최근에는 재난·재해에 신속하게 대비하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 재난 발생 지역의 위성 영상 확보를 위해 촬영된 영상과 미래시점의 촬영 예정인 영상의 촬영 예정 시간 및 영역을 빠른 시간 내 분석하여 최적 위성영상 확보에 기반이 되고자 한다. 행정안전부에서 분류한 재난·재해 유형에 따라 재난 예측, 탐지, 사후처리를 위한 위성자료의 확보를 위하여 다양한 위성과 탑재된 센서들의 궤도, 공간 해상도, 파장대 등의 위성영상의 적시성을 분석하여 최적 위성을 정의하였다. 위성 궤도 시뮬레이션은 TLE(Two Line Element) 정보를 이용하는 SGP4(Simplified General Perturbations version 4) 모델에 적용하여 개발하였다. 최신 TLE 정보를 이용하여 위성 궤도 정보 및 센서 정보(공간 해상도, Swath width, incidence angle IFOV 등)을 적용하였다. 수집된 위성 궤도 정보를 기반으로 위성의 궤도를 예측하여 예측된 위치에서의 촬영 영역을 산정하는 분석 기능을 수행하여 최종 시뮬레이션 데이터를 생성한다. 개발된 위성 궤도 시뮬레이션 알고리즘을 토대로 태풍 미탁 사례에 적용하였다. 위성 궤도 시뮬레이션 알고리즘을 태풍 미탁 사례에 적용한 결과 다종 위성리스트 중 위성 궤도 분석을 통해 최단기간 획득 가능한 위성 중 정지 궤도 기상위성인 Himawari-8, GK-2A는 태풍 경로 모니터링, 광학 위성인 Sentinel-2, PlanetScope는 건물 피해 지역, SAR 위성인 Sentinel-1, ICEYE는 홍수 지역을 탐지하는데 최적 위성 영상으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.64-64
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• 2018

하천에서 수위는 가장 기본적인 수리 수문학적 자료로서, 홍수나 가뭄 등의 피해를 막기 위한 치수와 물을 잘 통하게 하거나 물을 이용하기 위한 이수에 주로 사용된다. 예를 들면, 댐, 보, 저수지 등의 하천시설물 설계 및 관리를 위해 수위를 이용하며, 유량 산정을 위해서 수위-유량 관계 곡선식을 구축하여 수위를 이용한다. 따라서 하천에서 수위는 현재 국내에서 수자원분야에서 사용되는 자료 중에서 가장 중요하며, 동시에 광범위하게 사용되고 있으므로 수위를 관측하는 것이 수자원의 기초라 할 수 있다. 수위 관측의 필요성과 확장 필요성에 대한 인식에도 불구하고, 국내의 수위 관측소는 한강, 낙동강, 금강 등 대하천 위주로 설치되어 있어, 중소규모 하천에서 발생하는 다양한 수문사상에 대한 분석 및 예측이 어려운 실정이다. 특히, 홍수의 경우 같은 강우 사상에도 대하천보다는 중소규모의 하천이 더 극단적으로 유출이 발생하기 때문에, 즉각적인 수위의 계측이 필요한 실정이다. 하지만 한정된 예산 및 인프라의 부족은 중소규모 하천에 대한 수위 관측 시스템의 적용이 대하천에 비해 그 우선수위가 밀리는 원인이 되고 있으며, 지속적으로 중소규모 하천에 대한 수위 관측시스템 적용에 대한 수요가 증가를 야기 시키고 있다. 최근, 과거에 제품을 만들기 위한 전자회로, 자재명세서, 기판도면 등의 정보를 공개하지 않는 폐쇄적인 환경을 벗어나 제품을 만들기 위한 하드웨어 정보를 공개하고, 공개된 정보를 통해 기술을 개발하기 위한 움직임이 활발하다. 이러한 개념을 오픈소스 하드웨어라는 개념으로서, 하드웨어의 제작 없이 간단한 코딩을 통해 하드웨어를 컨트롤 하는 기술이다. 즉, 오픈소스 하드웨어는 초소형화된 PC를 활용하여 센서를 작동하는 것이라 할 수 있다. 이를 통해 기존의 기술을 저렴한 가격으로 제품으로 생산할 수 있다. 또한 사물인터넷(IOT)를 활용하여 온라인 상에서 이러한 오픈소스 하드웨어를 컨트롤 할 수 있으며, 웹서비스와 결합할 경우 센서를 통해 수집된 결과를 인터넷 상에서 확인 할 수 있는 기술들이 지속적으로 개발하고 있다. 이러한 기술이 접목되면 과거에 비해 적은 비용으로 고효율의 자료 수집을 수행 할 수 있다. 본 연구에서는 지속적으로 증가하고 있는 중소규모 하천에 대한 수위 관측시스템 적용에 대한 수요를 해결하기 위해서 기존의 시스템이 가지고 있는 경제적, 기술적 한계를 극복하기 위하여 오픈소스 하드웨어 플랫폼인 아두이노와 사물인터넷 기반 기술을 활용하기 위한 웹서비스를 이용하여 실시간 수위 관측기술을 개발하고, 적용성을 검토하고자 한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.7 no.4
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• pp.336-344
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• 2020

The prediction and evaluation of driftwood accumulation around river-crossing structures are essential because driftwood accumulation increases during flood disasters. In this study, the driftwood accumulation and behavior around bridge piers were evaluated via a numerical model that could be employed to analyze three-dimensional turbulent flow and driftwood motion. The moving particle semi-implicit-based model for driftwood motion was sensitive to the number of spheres. The numerical results showed that the approach velocity and the ratio of driftwood length to pier width were the key factors influencing driftwood accumulation, whereas the driftwood density had only a minor influence. Overall, it is expected that this study will contribute to the development of improved risk evaluation indexes for assessing driftwood accumulation around river-crossing structures.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.269-269
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• 2021

최근 기후변화로 인하여 과거 대비 강수패턴의 변화로 연중 총 강수량은 증가하였으나, 강우일수의 감소, 강우강도의 증가, 연속 무강우일수의 증가 등(기상청, 2018) 유역 내 수문환경 변동이 나타났고, 이로 인한 유역 내 연중 일정한 수자원 확보 및 안정적인 관리 측면에서 문제점들이 발생하고 있다. 2012~2017년 동안은 강수량 감소로 인한 전국적인 가뭄이 기록되었고, 최근 2020년에는 우리나라 뿐만 아니라 일본, 중국 등을 포함한 동아시아 지역에는 장기간의 폭우 발생으로 인한 기록적인 홍수 피해가 발생하였다. 기후변화를 피할 수 없는 현 상황에서(IPCC, 2013) 장래에 홍수·가뭄과 같은 수재해의 빈도가 증가하고, 강도가 심화될 것으로 예측되는 가운데 수재해에 대응·대비가 가능하고, 지속적이고 안정적인 수자원 확보가 가능할 수 있도록 수량과 수질을 모두 고려한 유역 단위의 수자원 관리 방안 마련에 대한 사회적 요구가 높아지고 있다. 이에 본 연구에서는 인구가 밀집되어 있는 수도권의 하천 유역 중 산지, 농지, 도농복합지 등 다양한 유역의 공간적인 특성이 혼합된 경안천 중유역을 대상으로 소유역 별 지하수자원 관리 취약성 평가 연구를 수행하였다. 기존의 연구에서는 지하수자원 관리 취약성 평가 시 강수에 따른 지하수위의 증감 여부, 사회적 인자로 인구, 수자원 이용량 중 지하수 이용량 등의 인자를 선정하여 지하수자원 관리의 취약성을 평가하였다. 최근 삶의 질 향상에 따라 안정적인 수량 확보와 유역 생태 보전을 위한 수질 안정성을 함께 확보 할 수 있는 다양한 연구들이 진행되고 있다. 기존 연구의 발전 및 기존 연구와의 차별성을 위하여 본 연구는 강수-하천수-지하수와 같은 수문순환 요소와 하천 수질 관측 요소 간의 상관관계 규명을 통한 유역 내 수문-수질 요소 간 상호영향을 고려하고, 안정적이고 지속가능한 수자원 관리를 위하여 지하수자원 관리 취약성 평가를 수행함으로써 수문순환과 수질을 모두 고려한 새로운 방법의 지하수자원 관리 취약성 평가 연구를 수행하였다. 본 연구의 결과는 유역 내 수문순환 요소와 함께 유역 내 수질관측 인자 간의 상호영향을 고려한 차세대 수자원 관리 방안 마련의 과학적·정책적 근거가 될 것으로 기대하고 있으며, 이를 통한 대국민 물 복지 실현에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.4
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• pp.305-311
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• 2019

Recently, global climate change causes abnormal weather and disaster countermeasures do not provide sufficient defense and mitigation because they were established according to the historical climate condition. Repeated torrential rains, in particular, are causing damage even in the robust urban flood defense system. Therefore, in this study, the change of runoff considering the spatial distribution of rainfall and urban characteristics was analyzed. For rainfall concentrated in small catchment, rainfall in the watershed must be accurately measured. This study is based on the rainfall data observed with Automated Surface Observing System (ASOS) and Automatic Weather Stations (AWS) provided by the Seoul Meteorological Administration. Effluent from the pumping station was estimated using the EPA-SWMM model and compared and analyzed. Catchments with rainwater pumping station are small with large portion of impermeable areas. Thus, when the ASOS data where is located from from the chatchment, runoff is often calculated using rainfall data that is different from rainfall in the catchment. In this study, the difference between rainfall data observed in the AWS near the catchment and ASOS away from the catchment was calculated. It was found that accurate rainfall should be used to operate rainwater pumping stations or forecast urban flooding floods. In addition, the results of this study may be helpful for estimating design rainfall and runoff calculation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.840-844
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• 2005

최근 기상이변에 따라 특정지역에 단시간의 집중호우에 의한 홍수가 빈번히 발생하고 있으면, 이에 따른 위험과 손실이 증가하고 있다. 집중호우 발생시 단지설계 및 배수체계 부분에 관련하여 도출되는 가장 중요한 문제점 중의 하나는 배수시스템의 배수불량으로 인한 단지 내수침수문제라 할 수 있다. 기존 지역 배수시스템의 설계빈도는 20년을 넘지 못하고 있는 실정이나 집중호우는 이를 상회하므로 국부적인 단지내 배수시스템 불량은 피할 수 없는 현상이다. 하지만 기존의 배수시스템 설계기법은 합리식을 기본으로 하는 정적개념의 설계 기법이므로 국부적인 배수시스템의 손실수두 발생에 의한 국지적 침수 양상을 파악하기는 부적절하다. 본 논문에서는 과거 집중호우로 인해 피해가 발생했던 중랑천 유역 중 침수가 자주 발생했던 중랑구를 대상유역으로 결정하였다. SWMM, ILLUDAS 모형을 이용하여 대상유역에 대한 유출 해석을 실시한 결과 도시유역에서는 SWMM 모형이 그 적용성에 있어서 다소 효과적인 것으로 나타났다. 도시유출모형을 GIS와 연계하기 위하여 지형공간데이터를 구축하고 GIS 도구인 Arc/Info와 ArcView를 이용하여 연계하는 방안을 제시하였으며, 유출모형의 결과값을 이용하여 침수구역도를 작성하였다. GIS와 연계시 실제 침수가 예상되는 범위을 가시화함으로써 침수발생지점을 사전에 예측할 수 있고 침수예방을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2008.10a
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• pp.7-12
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• 2008

근래에 들어 급속한 산업화에 따라 하천 고유의 특성을 간과한 채 개발 위주의 하천 정비사업이 시행되고 있으며 이는 하천의 인공화 및 생태계의 교란 등 많은 문제점을 낳고 있다. 이에 따라 하천 및 하도 환경에 미치는 영향이 심각할 뿐만 아니라 홍수 피해 또한 급격히 증가하고 있다. 지금까지의 치수 위주의 하천 정비를 벗어나 친환경적인 하천으로의 복원 사업이 필요한 실정이며, 이는 새로운 하천 관리 기술의 도입이 필요함을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 항공사진과 GIS기반의 하천 시계열 분석을 수행하여 새로운 하천 관리 기술 도입에 응용할 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 분석을 위하여 댐 하류의 하천교란 및 적응현장 시범지역을 선정한 후 대상 지역의 항공사진을 GIS화하여 하천 교란 실태를 분석하는 데에 필요한 저수로와 제방 및 기타 자료를 shape 파일 형태로 생성하였다. 생성된 자료를 바탕으로 하천의 사행도 및 유로 변동 현황 분석을 실시함에 따라 하천의 변화 양상을 확인하였으며 대상 하천의 사행도 및 저수의 구체적인 제반 수치를 제시할 수 있었다. 또한 분석 결과를 바탕으로 현재 이루어지고 있는 하천의 정비 및 복원 사업이 하천의 흐름에 어떠한 영향을 미치는 지 예측을 가능하게 하였다. 본 연구에서 규명된 경년별 하천 형태의 변화 추세와 하천 부지의 물리적 특성 변화 양상을 기본 자료로 한다면 하천 관리에 있어 수리 수문학적 분석이 용이하리라 사료된다. 향후 연구에서는 GIS기반의 하천 관리 방안 수립에 대한 심층 연구가 뒤따라야 할 것이다.