• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.22 no.4
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• pp.287-294
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• 2021

A Python-based LSTM model was constructed using a Tensorflow backend to estimate the amount of outflow during floods in the Gokgyo-cheon basin flowing into the Sapgyo Lake. To understand the effects of the length of input data used for learning, i.e., the sequence length, on the performance of the model, the model was implemented by increasing the sequence length to three, five, and seven hours. Consequently, when the sequence length was three hours, the prediction performance was excellent over the entire period. As a result of predicting three extreme rainfall events in the model verification, it was confirmed that an average NSE of 0.96 or higher was obtained for one hour in the leading time, and the accuracy decreased gradually for more than two hours in the leading time. In conclusion, the flood level at the Gangcheong station of Gokgyo-cheon can be predicted with high accuracy if the prediction is performed for one hour of leading time with a sequence length of three hours.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.423-423
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• 2015

국내에서는 유역의 설계홍수량을 결정하기 위해 강우-유출 사상에 의해 유도된 대표단위도를 활용하는 방식이 일반적으로 채택되고 있으나, 유역의 실측 호우사상이 부족한 경우 대표단위도의 신뢰성은 종종 논쟁의 여지를 갖게 된다. 이는 제한된 수의 자료를 활용하여 도출된 매개변수의 평균이나 최대/최소값으로 채택되는 대표단위도를 통해 산정되는 설계홍수량이 왜곡될 수 있는 가능성에 기인하는 것이다. 따라서 매개변수 산정 및 검정에 활용되는 사상의 수와 질이 설계홍수량 산정에 미치는 영향을 파악하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 가용한 호우사상의 수가 제한된 유역의 경우 Clark 단위도의 매개변수 도출에 대한 불확실성 분석을 수행하였다. 대상유역은 비교적 다량의 실측 호우사상을 갖는 국내 중규모 댐 유역으로 선정하였으며, 호우사상 모집단의 수가 N개일 때 단위도 유도에 활용되는 사상을 2개부터 N-1개까지 증가시켜 가며 분석대상이 되는 호우사상이 무작위로 선정될 경우를 가정하였다. 불확실성 분석을 수행하기 위하여 Monte Carlo Simulation을 각 호우사상 수별로 100회씩 적용하였으며, 이 때 확률변수는 등분포함수를 따르는 것으로 가정하여 각 호우사상이 선정될 가능성을 동일하게 부여하였다. 이러한 과정을 통해 선정된 호우사상별 매개변수들 중 도달시간과 저류상수의 평균값과 최소값을 대표단위도(평균, 최대)의 매개변수로 각각 채택하여 설계홍수량을 도출하였다. 그 결과 선정된 호우사상의 양과 질에 관계없이 호우사상 수가 증가함에 따라 채택되는 대표단위도의 매개변수가 안정되는 경향을 보였으며, 설계수문곡선의 첨두홍수량 분포는 음으로 왜곡되는 경향을 나타내어 설계홍수량이 과소산정될 가능성이 감소하는 결과를 보였다. 즉, 대상유역의 분석 대상 호우사상 수가 증가하면 대표단위도 매개변수 및 설계홍수량 산정결과가 안정되는 경향을 보이므로 설계홍수량 산정의 신뢰성을 향상 시킬 수 있을 것이며, 이는 향후 설계홍수량 산정 및 평가를 수행하는 기술자들의 판단도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.406-406
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• 2019

최근 전세계적으로 기후변화로 인해 가뭄의 발생 가능성이 높아지고 있으며 그에 대한 인적피해와 경제적 손실로 인한 피해액은 증가하는 추세이다. 특히, 국내의 충남지역은 최근 강수량이 평년대비 75% 수준으로 감소하고 있으며, 지속적인 가뭄이 발생하여 용수 확보에 어려움을 겪고 있다. 또한, 2015년에는 강수량 감소로 인해 보령댐을 상수원으로 사용하고 있는 충남 서북부지역 8개 시군에 용수 공급에 큰 차질이 있었다. 지속적인 가뭄상황이 반복되면서 정부 지자체 공공기관 등에서는 가뭄의 규모 및 단계에 따른 공간적 범위를 표출하는 가뭄 모니터링과 가뭄 전망 시스템을 구축하여 운영하고 있다. 다만 하천과 저수지를 연계하여 지역적 특성을 고려한 중규모 지역에 대한 가뭄전망 시스템은 부족한 실정이다. 이를 해결하고자 하천과 저수지에 대한 실시간 유출 및 물수지 분석기술을 이용하여 미래 무강수 조건에서 일단위 공급가능량, 공급량, 부족량, 잉여공급량, 가뭄위험등급을 전망하는 DOS(Drought Outlook System)을 개발하였다. 본 시스템은 지속적인 가뭄이 발생하고 있는 충남 서북부지역 8개 시군에 대한 436개의 하천유역을 구성하고 129개의 저수지를 대상으로 구축하였다. 기상자료는 기상청 ASOS 일 관측자료를 실시간으로 수집하여 티센법 기반의 436개 유역평균 일단위 강우량과 잠재증발산량을 산정하고 미래 90일에 대해서는 무강우와 평균 잠재증발산량을 적용하였다. TANK 모델과 물수지분석을 통해 과거 400일과 미래 90일에 대한 일단위 하천유량, 저수량, 부족량, 가뭄위험등급 등을 산정하여 매일 14시에 GIS기반 웹시스템에 표출된다. 본 시스템을 통해 하천유역 및 저수지에 대한 미래의 물공급 변화 및 가뭄위험 변화를 판단하고 추정할 수 있으며 추후 타지역 확장을 통해 전국에 대한 가뭄위험을 전망하고 가뭄대책수립에 기여 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.6
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• pp.381-393
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• 2021

As part of the National Disaster Management Research Institute's Official Development Assistance (ODA) projects for transferring new technologies in the field of disaster-safety management, a flood forecasting and warning system was established in 2019 targeting the Borikhan in the Namxan River Basin in Bolikhamxai Province, Laos. In the target area, which is an ungauged small and medium river basin, observation stations for real-time monitoring of rainfall and runoff and alarm stations were installed, and a software that performs real-time data management and flood forecasting and warning functions was also developed. In order to establish a flood warning standard and develop a nomograph for flood prediction, hydraulic and hydrological analysis was performed based on the 30-year annual maximum daily rainfall data and river morphology survey results in the target area. This paper introduces the process and methodology used in this study, and presents the results of the system's applicability review based on the data observed and collected in 2020 after system installation.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.27 no.5
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• pp.572-579
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• 2011

We have examined the runoff characteristics of nonpoint source (NPS) in fields. Two monitoring sites were equipped with an automatic velocity meter and water sampler. Monitoring was conducted at fields 1 and field 2 during the rainfall event. Ten rainfall-runoff events were monitored and analyzed during the study period. The results show that runoff occurred if daily rainfall and intensity were higher than 40 mm and 1.6 mm/hr except a few extreme rainfall events with very high intensity. Runoff of field 1 was approximately twice of that of field 2. Event mean concentrations (EMC) and pollution load of analyzed water quality indices were also higher in field 2 than in field 1. Especially, TN load from field 2 was $75.4 mg/m^2$ and was about 5 times higher than that from field 1. Analysis of Pearson correlation coefficient of water quality parameter indicates that besides of TN all items in fields 1 have tight relationship respectively (p < 0.01). But those of fields 2 have a significant (p < 0.05). Estimating units loading of NPS, we suggested that variable such as soil texture, rainfall amount and intensity and slope were needed to be considered from agricultural landuses. The results of this study can be used as a basic data in the development and implementation of total maximum daily loads (TMDL) in Korea.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.37 no.3
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• pp.157-167
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• 2021

Korea needs to develop a rational system to separate stormwater utility fee from current sewerage fee. In this study, the scenario for calculating stormwater utility fee of Bupyeong-gu was suggested and the results were considered. For this purpose, the application of stormwater utility fee overseas and current domestic system were analyzed. A three step calculating scenario considering suitable domestic situation and impervious surface area was suggested. Water, sewerage usage, and hydrant data were collected. The total amount of water and sewerage fees for land use were calculated. The sewerage fee of Bupyeong-gu for the year 2014 was 21,685,446,578 won. Assuming that 40% of this amount was the cost associated to stormwater, the result showed that the fees for residential area in third step decreased by 0.77% compared to that of the first step. For commercial area, the stormwater utility fee decreased by 36.87%. For industrial area, although the consumption of water was similar to that of commercial area, the stormwater utility fee increased by 8.35%. For green area, the fee increased by 37.46%. This study demonstrated that the calculation of actual stormwater utility fee using impervious surface map and impervious Surface Ratio Estimation Methodology developed in previous studies is feasible.

• Journal of the Korea Institute of Building Construction
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• v.22 no.6
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• pp.607-618
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• 2022

This study involves the development of a Hwangto permeable block for rainwater storage tanks. The permeable products that form continuous voids between Hwangto binders and aggregates are fine milled slag powder, which is an industrial by-product generated during the production of Hwangto and iron, and ferro nickel slag. The properties of Hwangto permeable blocks were studied using recycled resource aggregates. The target quality is based on KSF 2394. The Hwangto permeable block for a rainwater storage tank is made of water-permeable material, and the permeability of the Hwangto permeable block itself is 0.1mm/sec or higher, with a physical performance of over 5.0MPa in flexural strength and over 20.0MPa in compressive strength. The physical properties of Hwangto permeable block for rainwater storage tanks were researched and developed. In order to prevent flooding due to heavy rain in summer and the urban heat island phenomenon due to depletion of ground water, continuous pores are formed in the block to secure a permeability function to prevent rainwater from accumulating in the pavement of the floor, and to prevent slippage for comfortable and safe storage.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.38 no.6
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• pp.41-47
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• 2022

Permeable pavement technology allows the penetration of rainfall into the roadbed, thereby reducing surface runoff and enhancing water quality. The water quality can be improved by adding a filter layer to the permeable pavement. This study analyzes the permeability performance and particulate-matter removal efficiency of a bottom ash-silica sand filter. The performances of five filters with bottom ash and silica sand as the basic materials were evaluated on particulate matter sized 60 ㎛ or smaller. The pure silica sand sample and pure bottom ash sample delivered an average removal efficiency of around 70%. The removal efficiency of the mixed sample was approximately 90%, exceeding the recommended reduction rate (80%) at non-point pollution reduction facilities. In future work, the filter performance should be further verified on permeable pavement.

• Journal of Korean Society on Water Environment
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• v.39 no.1
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• pp.30-37
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• 2023

This study aimed to evaluate the ability to reduce flood damage caused by abnormal rainfall events due to climate change by utilizing a blue-green roof (BGF), a type of rooftop greening technology. For two buildings with the same roof area, a BGF was installed in the experimental group, a general roof was configured in the control group, and rainfall runoff was compared. A total of 10 rainfall events were tested and analyzed by classifying them into three rainfall classes (less than 10 mm, less than 100 mm, and more than 100 mm). There was a reduction of 100% in the case of 10 mm or less of rainfall, 84. 7% in the case of 100 mm or less, and 39.8% in the case of 100 mm or more. Although this study showed that a BGF was effective in reducing rainfall runoff, additional experiments and analyses of various factors affecting rainfall runoff reduction are needed to generalize the results of the study. This research methodology may be used to develop a method for evaluating the resilience of a BGF to flood damage due to climate change.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.315-315
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• 2023

급격한 기후변화에 기인하여 전 세계적으로 거듭되는 돌발홍수로 인한 피해가 급격히 증가하고 있는 실정이다. 우리나라에서도 최근 중소 규모의 하천 뿐 아니라 도시 생활하천, 도심지 저지대에서 갑작스런 홍수와 침수로 인해 많은 인명과 재산 피해를 경험하고 있다. 이런 문제를 인식하여 최근 정부차원에서 다양한 센서와 인공지능에 기반하는 많은 인프라 및 연구 투자가 이루어지고 있지만, 높은 설치 및 운영 비용과 우리나라의 복잡한 하천 환경 특성으로 인해 소하천이나 도심지 저지대에서는 그 효율성을 제대로 발휘하지 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 주변환경의 변화에 강인한 복합 센서단말을 통해, 하천 정보(유량, 유속, 수위 등)을 실시간 측정하고, 해당지역의 특성을 고려한 하천 또는 저지대의 위험도를 스스로 판단할 수 있는 기술을 제안한다. 또한, 본 논문에서는 제안한 저비용 초소형의 단말 장치로 지점의 하천 정보를 실시간 측정하여 IoT망을 통해 3차원 하천 디지털트윈 모델로 전달하여, 유속과 수위를 그대로 재연함으로써, 하천 침수 위험 감시의 효율성을 검증하였다. 3차원 DEM(Digital Elevation Models) 데이터와 실제 하천을 관측한 데이터를 이용한 디지털트윈 검증 결과, 데이터 전송 지연시간을 감안하여 3초 이내에 하천의 수위와 유속이 3차원 모델에 반영되는 것을 확인하였다. 이 결과로부터 열악한 환경에서도 실시간 하천 상황을 원거리에서 모니터링 할 수 있으며, 강우와 유출에 따른 하천 홍수 메카니즘을 새롭게 시뮬레이션할 수 있는 방법론을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.