• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.32 no.1
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• pp.71-81
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• 1999

The objective of this study is to develop a model which can design an optimal pipe network system of least cost while satisfying all the design constraints including hydraulic constraints using a genetic algorithm technique. Hydraulic constraints interfaced with the simulation program(KYPIPE) checked feasible solution region. Genetic algorithm(GA) technique is a relatively new optimization technique. The GA is known as a very powerful search and optimization technique especially when solving nonlinear programming problems. The model developed in this study selects optimal pipe diameters in the form of commercial discrete sizes using the pipe diameters and the pumping powers as decision variables. The model not only determines the optimal diameters and pumping powers of pipe network system but also satisfies the discharge and pressure requirements at demanding nodes. The model has been applied to an imaginary and an existing pipe network systems. One system is adopted from journal papers which has been used as an example network by many other researchers. Comparison of the results shows compatibility of the model developed in this study. The model is also applied to a system in Goyang city in order to check the model applicability to finding of optimal pumping powers. It has been found that the developed model can be successfully applied to optimal design of pipe network systems in a relatively simple manner.

• Journal of Korea Spatial Information System Society
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• v.2 no.2 s.4
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• pp.75-84
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• 2000

GIS has been building for various application fields with the aids of NGIS project, especially numerous municipal governments are building a UIS in the level of local governments' informatization. Although there are some difference between municipal governments' business, still many things are in common. So far, individual municipal governments have developed a UIS for their own use, which lead to duplicated development of the UIS. The component technology has been introduced to remove such duplicated efforts and it enabled maximizing the reusablilty of the UIS already developed. This paper proposes a component design for network analysis of the drinking water to calculate the amount of flow and the head loss. This component design provides the initial water amount to estimate the amount of the network flow and the head loss, thereby supports the decision making such as installation or extension of the pipe network. The process of the component design accompanies the business reengineering to support the standardized business work flow. Also, the design of the network analysis component uses the algorithms induced with UML specification. Based on the component design, the component development has been progressing and the network analysis system would be followed. In the near future, another component to integrate the network analysis and the business related to the drinking water needs to be developed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.247-247
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• 2011

도시유역에서의 일반적인 우수관거 설계 및 기존의 연구들은 수리학적 조건을 만족시키는 범위 내에서 최소의 비용을 위한 관거 설계에 초점을 맞추어왔다. 그러나 최적의 우수관거 설계는 우수관거의 근본적 목적인 내수배제를 최대화 하고자 하는 것이며, 이것은 관망 구성에 따른 시스템 내 유입 수문곡선들 간의 중첩효과를 제어함으로써 가능하다. 본 연구에서는 관내 흐름의 변화를 관망의구성에 따라서 제어될 수 있는 목적함수로서 다루고 있는 이정호(2010)의 우수관망 최적설계 모형에 대하여 각기 다른 유역 특성을 나타내는 실제 도시유역에서의 적용성을 검토하였다. 본 연구에서 이용한 최적 우수관망 노선 결정 모형은 이정호(2010)가 개발한 모형으로 도시유역에서의 우수관망의 노선 결정을 유출구 첨두유출량 최소화를 목적으로 최적화기법을 이용한 모형이다. 이정호(2010)는 개발된 모형을 통하여 관망 노선을 결정한 결과 설계빈도를 초과하는 강우에 대해서 내수침수 발생이 저감되는 효과를 가져올 수 있음을 분석하였다. 본 연구에서는 이러한 이정호(2010)의 모형에 대한 적용성을 검증하기 위하여 각기 다른 유역 특성을 갖는 실제 도시유역들에 대하여 해당 모형을 적용하였다. 이때 유역의 특성은 지표유출 및 첨두유출량에 지배적인 영향을 미치는 유역의 지표 경사에 대하여 고려되었다. 적용된 도시유역은 총 3개 배수분구로서 평균 지표 경사는 0.008, 0.006, 0.002로 각기 높은 경사, 보통 경사 및 완만한 경사 지대를 염두에 둔 유역 선정에 해당한다. 이에 따라 각 유역에 대하여 우수관망 노선을 최적화한 결과 설계빈도의 강우지속기간 30분 강우에 대하여 현재의 관망 대비 최적화된 관망에서의 첨두유출량 저감 비율은 지표경사 0.008인 유역에서는 약 7%, 지표경사 0.006인 유역에서는 약 17%, 지표경사 약 0.002인 유역에서는 약 8%로 나타났다. 따라서 본 연구결과 유역의 경사 특성에 따른 최적 우수관망을 통한 첨두유출량의 저감 비율간에는 상관관계를 정의할 수 없으며, 단지 우수관망에서의 노선 변경이 가능한 맨홀 지점이 어떤 중요한 지점에 얼마나 위치하느냐에 따라 달라지게 되는 것으로 분석되었다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.4
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• pp.61-66
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• 2008

As the water distribution system which is one of the critical lifeline system is deteriorated and pipe failures occur frequently, the more efficient pipe monitoring system becomes a critical issue in the water industry. One of the pipe monitoring systems is called "Smart-pipe System" which is permanent, comprehensive and an automated SIM (Structural Integrity Monitoring) system and has superiorities to existing monitoring system. To implement a smart-pipe system on a water distribution system, assessment of its indirect benefit obtaining from smartpipe such as the ratio of preventing water main failures must be preceded. However, only some researches on this field have been performed. In this paper, the concept of smart-pipe system is compared with the current monitoring systems for a water distribution system, and a method to quantify its benefit using the inconvenient time for customers is suggested. The suggested method was applied to a real water distribution system to estimate its applicability and benefit.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1307-1311
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• 2005

최근들어 Water Security에 대한 관심이 고조되고 있지만 국내의 경우 이에 대한 체계적인 연구가 아직 진행되지 않았고 상수도관망시스템의 오염예방 및 위험관리에 대한 연구는 매우 미비한 실정이며 특히 상수도관망시스템의 위험성 및 취약성에 대한 연구는 전무한 상태이다. 이러한 상수도관망시스템의 위험도와 관련된 여러 위험요소들은 인명의 피해, 재산상의 피해, 환경적 피해, 시스템의 피해 그리고 사회적 불안등 여러 기준을 고려하여 평가되어야 한다. 이 문제는 다기준의사결정(multi-criteria decision making)문제로서 평가기준들(criteria) 간의 상충관계(trade-off)로 인하여 판단이 모호한 대안들을 PROMETHEE(Preference Ranking Organization METHod Enrichment Evaluations) 기법을 이용하여 평가하였다. PROMETHEE는 선호의 유출량(leaving flow)과 유입량(entering flow)의 개념을 이용하여 여러 대안들의 순위선호(outranking)를 산정하는 기법으로, 의사결정자(decision matter)가 비교적 쉽게 이해할 수 있으며 기존의 AHP$\cdot$ANP와는 달리 명확한 판단이 어려운 대안들에 대해서는 비교불가능한(incomparable) 대안으로 분류한다. 이와 같은 위험도 평가결과는 위기상황에 대한 대처방안을 제시할 의사결정시스템 구축의 기초 자료가 될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.98-98
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• 2023

ChatGPT(Chat과 Generative Pre-trained Transformer의 합성어)는 사용자와 주고받는 대화의 과정을 통해 질문에 답하도록 설계된 대형언어모델로, 지도학습과 강화학습을 모두 사용하여 세밀하게 조정된 인공지능 챗봇이다. ChatGPT는 주고받은 대화와 대화의 문맥을 기억할 수 있으며, 보고서나 실제로 작동하는 파이썬 코드를 비롯한 인간과 유사하게 상세하고 논리적인 글을 만들어 낼 수 있다고 알려져있다. 본 연구에서는 수자원시스템분야의 문제해결에 있어 ChatGPT의 적용가능성을 사례기반으로 확인하고, ChatGPT의 올바른 활용을 위해 필요한 사항에 대해 고찰하였다. 수자원시스템분야의 대표적인 연구주제인 상수관망시스템의 누수인지와 수리해석을 통한 문제해결에 ChatGPT를 활용하였다. 즉, 딥러닝 기반의 데이터분석을 활용한 누수인지와 오픈소스기반의 수리해석 모델을 활용한 관망시스템 적정 분석을 목표로 ChatGPT와 대화를 진행하고, ChatGPT에 의해 제안된 코드를 구동하여 결과를 분석하였다. ChatGPT가 제시한 코드의 구동결과를 사전에 연구자가 직접 구현한 코드구동 결과와 비교분석하였다. 분석결과 ChatGPT가 제시한 코드가 보다 더 간결할 수 있으며, 상대적으로 경쟁력 있는 결과를 도출하는 것을 확인하였다. 다만, 상대적으로 간결한 코드와 우수한 구동결과를 획득하기 위해서는 해당 도메인의 전문적 지식을 바탕으로 적절한 다수의 질문을 해야 하며, ChatGPT에 의해 작성된 코드의 의미를 명확히 해석하거나 비판적 분석을 하기 위해서는 전문가지식이 반드시 필요함을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Geophysical Society
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• v.7 no.1
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• pp.51-60
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• 2004

Time pasages could deteriorate the flow ability and hold the flow in the water distribution facilities because of their erosion and breakdown. It is necessary that the study to determine the optimal change time and the improvement plan for the continuous management using optimization methods or decision support systems. But, the present study tendency only aware the changes of hydraulic characteristics without industrial management plans. This study shows the pipe replacement program in these two concepts and the elementary process to apply it to Daejeon city.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.spc1
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• pp.1187-1195
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• 2022

To run the algorithm for identifying the segments of a pipe network, the relative positional relation between nodes, pipes, and valves should be prepared as input information of a segment search algorithm. In order to more accurately identify the segments of real pipe network, pipe network GIS/CAD database that contains all isolation valves is more suitable than modeled pipe network information used for a hydraulic analysis program. In this study, we developed an algorithm that can establish the relative positional relations among node-pipe-valve suitable for pipe network segment search algorithms using GIS/CAD data of a real water supply network, and developed a MATLAB program that can implement it. The effectiveness of the developed MATLAB program was confirmed by applying it to a portion of a real municipal pipe network.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.229-229
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• 2023

강화학습은 에이전트(agent)가 주어진 환경(environment)과의 상호작용을 통해서 상태(state)를 변화시켜가며 최대의 보상(reward)을 얻을 수 있도록 최적의 행동(action)을 학습하는 기계학습법을 의미한다. 최근 알파고와 같은 게임뿐만 아니라 자율주행 자동차, 로봇 제어 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 상수도관망 분야의 경우에도 펌프 운영, 밸브 운영, 센서 최적 위치 선정 등 여러 문제에 적용되었으나, 설계에 강화학습을 적용한 연구는 없었다. 설계의 경우, 관망의 크기가 커짐에 따라 알고리즘의 탐색 공간의 크기가 증가하여 기존의 최적화 알고리즘을 이용하는 것에는 한계가 존재한다. 따라서 본 연구는 강화학습을 이용하여 상수도관망의 구성요소와 환경요인 간의 복잡한 상호작용을 고려하는 설계 방법론을 제안한다. 모델의 에이전트를 딥 강화학습(Deep Reinforcement Learning)으로 구성하여, 상태 및 행동 공간이 커 발생하는 고차원성 문제를 해결하였다. 또한, 해당 모델의 상태 및 보상으로 절점에서의 압력 및 수요량과 설계비용을 고려하여 적절한 수량과 수압의 용수 공급이 가능한 경제적인 관망을 설계하도록 하였다. 모델의 행동은 실제로 공학자가 설계하듯이 절점마다 하나씩 차례대로 다른 절점과의 연결 여부를 결정하는 것으로, 이를 통해 관망의 레이아웃(layout)과 관경을 결정한다. 본 연구에서 제안한 방법론을 규모가 큰 그리드 네트워크에 적용하여 모델을 검증하였으며, 고려해야 할 변수의 개수가 많음에도 불구하고 목적에 부합하는 관망을 설계할 수 있었다. 모델 학습과정 동안 에피소드의 평균 길이와 보상의 크기 등의 변화를 비교하여, 제안한 모델의 학습 능력을 평가 및 보완하였다. 향후 강화학습 모델을 통해 신뢰성(reliability) 또는 탄력성(resilience)과 같은 시스템의 성능까지 고려한 설계가 가능할 것으로 기대한다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.5B
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• pp.479-486
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• 2010

Reliable hydrologic data acquisition is the basic and essential requirement for efficient water management. Especially the acquisition of various stream data in a certain location is very important to construct on alarm system to response an urban flood which occurs frequently due to the effect of climate change. Although the frequency of stream inundation flood occurrence becomes low owing to the consistent stream improvement, the urban flood due to the drainage system problems such as deterioration and bad management occurs continuously. The consistent management and current status understanding of the urban drainage system is essential to reduce the urban flood. The purpose of this study is to develop the urban runoff network flow velocity monitoring system which has the capability of collecting stream data whenever, wherever and to whomever without expert knowledge using Code Division Multiple Access technique and Bluetooth near-distance wireless communication technique. The urban runoff network flow velocity monitoring system consists of three stages. In the first stage, the stream information obtained by using ubiquitous floater is transferred to the server computer. In the second stage, the current state of the urban drainage system is assessed through the server computer. In the last stage, the information is provided to the user through a GUI. As a result of applying, the developed urban runoff network flow velocity monitoring system to Woncheon-Stream in Suwon, the information necessary for urban drainage management can be managed in real time.