• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.155-161
• /
• 2018

국지적인 기상 이변이나 강우 현상 등을 분석하고 예보하기 위해서는 지역별로 저고도 탐색이 가능한 다수의 단거리 기상 레이다들이 필요하다. 그러나 이러한 레이다들의 특성인 낮은 고각의 전자파 빔 때문에 지표면 및 해수면 클러터가 기상 반사 신호를 오염시킬 가능성이 매우 높다. 대부분의 지표면 클러터는 매우 낮은 도플러 주파수 부근에 집중되어 나타나므로 주파수 대역에서의 구분이 비교적 용이한 편이다. 그러나 해수면 클러터의 경우 도플러 주파수 점유대역이 기상조건에 따라 매우 넓게 나타날 수 있기 때문에 클러터의 제거가 매우 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 전자적인 고각 빔 조향을 위하여 수직 위상 배열 안테나 구조를 갖는 기상 레이다에서의 해수면 클러터 제거 성능 정도를 분석하였다. 또한 위상배열 안테나의 수신 빔 형성을 통하여 해수면 클러터의 제거가 적절하게 이루어질 수 있음을 보였다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.464-477
• /
• 2009

호수에 의한 국지 순환의 영향을 조사하기 위하여 대청호수 주변에 대하여 수치 실험을 수행하고 국지 순환의 형태를 연구하였다. WRF 모델로부터 예보된 지상 기온은 관측보다 작으며, 풍속은 모델에서 관측보다 강하게 모의됨을 보였다. 호수 주변의 국지 순환은 호수와 주변 지면과의 열적 차이에 의해 발생하는 호수풍이 특징적이었다. 대청호수에서는 호수풍이 09 LST에 발생하며, 15 LST에 최대를 보이고 18 LST에 소멸하였다. 수치 모의된 연직 순환의 높이는 1,200m를 나타냈다. 비습의 분포는 낮 시간동안 호수풍 순환에 의해 호수위의 습윤한 공기의 내륙 이동으로 주위 지면에서 증가함을 보였다. 호수를 제거한 민감도 실험에서 호수가 존재할 때 주위 지면 온도가 감소함을 보였다. 호수 지표이용도를 초원으로 변경하였을 때 호수 주변의 기상관측소에서 풍속은 증가하였다. 수치실험은 호수로부터 발생된 호수풍 순환이 주위 대기경계층 기상에 영향을 주고 있음을 지시한다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제22권8호
• /
• pp.1090-1098
• /
• 2018

국지적인 기상 이변이나 강우 현상 등을 분석하고 예보하기 위해서는 지역별로 저고도 탐색이 가능한 다수의 단거리 기상 레이다들이 필요하다. 그러나 이러한 레이다들의 특성인 낮은 고각의 전자파 빔 때문에 지표면 클러터가 기상 신호를 심하게 오염시킬 가능성이 매우 높다. 그러므로 이러한 문제를 완화시키기 위하여 일반적으로 도플러 저주파 대역 차단 필터를 사용하게 된다. 그러나 레이다 시스템에서의 위상잡음은 이러한 강력한 클러터의 제거를 제한시킬 수 있으며 잔존하는 클러터로 인하여 기상 파라미터 추정에 심각한 문제를 야기할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 레이다의 시스템 위상 잡음 특성을 분석하고 이러한 위상 잡음이 강력한 클러터가 존재하는 환경, 즉 단거리, 저고도 기상레이다에서의 SCR(signal to clutter ratio) 개선 정도에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.389-389
• /
• 2018

최근 기후변화로 인해 국지성 집중호우, 태풍 등 위험 기상의 발생이 증가하고 있으며, 이로 인한 피해도 증가하고 있다. 현재 홍수로 인한 피해를 저감하기 위해 하천 홍수를 중심으로 50개 지점에 대한 홍수 예 경보의 정보를 제공하고 있으나, 이는 지역별 특성을 고려하지 못하고 있어 홍수 예 경보에 대한 논의가 지속되고 있다. 본 연구에서는 지역특성을 반영한 위기경보단계 기준을 설정하고, 행정구역별 홍수위험 전망 기법을 개발하고자 한다. 대상 지역으로는 낙동강 권역의 해안지역 29개 지자체를 선정하였으며, 과거에 발생한 홍수 피해 이력을 조사하고 피해액과 지속시간별 강우와의 상관분석을 실시하여 해당 지자체의 강우 지속기간을 선정하였다. 그 후 피해현상 및 강우량을 기준으로 x축을 구축하고, 강우 앙상블을 통한 강우 발생 가능성을 기준으로 y축을 구축하여 홍수위험전망 매트릭스를 구축하였다. '관심', '주의', '경계', '심각'으로 4단계를 나누어 홍수위험전망 매트릭스를 구축하였고, 각 단계별 피해현상을 구분하여 제시하였다. 본 연구를 통해 지역별 특성을 고려한 홍수위험전망 매트릭스를 제시함으로써, 위험 기상이 발생하였을 때 지자체별 홍수 예 경보를 발령하여 홍수 피해를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.64-64
• /
• 2022

이상기후로 인해 돌발적이고 국지적인 호우 발생의 빈도가 증가하게 되면서 짧은 선행시간(~3 시간) 범위에서 수치예보보다 높은 정확도를 갖는 초단시간 강우예측자료가 돌발홍수 및 도시홍수의 조기경보를 위해 유용하게 사용되고 있다. 일반적으로 초단시간 강우예측 정보는 레이더를 활용하여 외삽 및 이동벡터 기반의 예측기법으로 산정한다. 최근에는 장기간 레이더 관측자료의 확보와 충분한 컴퓨터 연산자원으로 인해 레이더 자료를 활용한 인공지능 심층학습 기반(RNN(Recurrent Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), Conv-LSTM 등)의 강우예측이 국외에서 확대되고 있고, 국내에서도 ConvLSTM 등을 활용한 연구들이 진행되었다. CNN 심층신경망 기반의 초단기 예측 모델의 경우 대체적으로 외삽기반의 예측성능보다 우수한 경향이 있었으나, 예측시간이 길어질수록 공간 평활화되는 경향이 크게 나타나므로 고강도의 뚜렷한 강수 특징을 예측하기 힘들어 예측정확도를 향상시키는데 중요한 소규모 기상현상을 왜곡하게 된다. 본 연구에서는 이러한 한계를 보완하기 위해 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network, GAN)을 적용한 초단시간 예측기법을 활용하고자 한다. GAN은 생성모형과 판별모형이라는 두 신경망이 서로간의 적대적인 경쟁을 통해 학습하는 신경망으로, 데이터의 확률분포를 학습하고 학습된 분포에서 샘플을 쉽게 생성할 수 있는 기법이다. 본 연구에서는 2017년부터 2021년까지의 환경부 대형 강우레이더 합성장을 수집하고, 강우발생 사례를 대상으로 학습을 수행하여 신경망을 최적화하고자 한다. 학습된 신경망으로 강우예측을 수행하여, 국내 기상청과 환경부에서 생산한 레이더 초단시간 예측강우와 정량적인 정확도를 비교평가 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.281-285
• /
• 2007

본 연구에서는 보다 신뢰성 있고 정확한 정량적 강우예측자료를 생성하기 위하여 레이더강우 및 강우수치예보자료를 합성하는 기법을 제시하였고, 레이더 전처리 및 예측시스템, GIS와 연계한 물리적기반의 분포형모형인 Vflo모형 등 최신 수자원 IT기술을 활용하여 홍수기 돌발홍수에 대응한 초단기 정량적 강우-유출예측을 목적으로 향후 실시간으로 적용 가능한 분포형유출예측시스템의 기반을 구축하고자 하였다. 대상유역은 국지적인 고해상도 지형효과를 고려한 QPM이 개발되어 있는 금강권역의 용담댐유역이며, 예측 강우에 대한 호우사상은 2005년 이후 발생한 3개 강우사상을 대상으로 하였다. 한편, 기상 레이더 자료로부터 산정된 강수량의 수문학적 적용을 위하여 DEM, 토지피복도, 토양도 등의 기본 GIS자료들을 수집 및 구축하였고 물리적기반의 분포형모형(Vflo)의 입력인자로 사용하기 위한 12개의 공간분포형 수문매개변수들을 대표적인 GIS 소프트웨어인 ArcGIS 및 ArcView를 활용하여 추출하였으며, Vflo모형의 현업 적용가능성을 오프라인 상에서 검증해보았다. 모형 검증결과, GIS를 이용한 지형, 토양, 토지피복과 같은 물리적 특성을 사용한 모형의 초기 설정을 향상시킴에 의해 첨두유량, 유출량, 첨두도달시간차 등에서 만족할만한 결과를 보여주었다고 사료된다. 레이더 및 수치예보자료와 합성한 4가지의 형태(QPE, JQPE, QPM, BQPF)의 분포형 입력강우를 이용하여 적용해 본 결과 Nowcasting기법을 이용한 JQPF는 자료의 특성상 초기 1시간30분동안은 비교적 양호한 결과를 얻었으나 3시간 전후로 가면서 예측강우의 질이 저하되기 시작하였으나 QPM을 합성함으로써 생산한 BQPF는 보다 신뢰성있고 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과들은 향후 정량적 분포형강우 예측을 이용한 실시간 홍수유출 예측시 댐운영자는 리드타임(홍수선행시간)을 충분히 확보함으로서 안정적이고 예측 가능한 홍수조절을 하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 이와 같이 다양한 단기저수지 유입량의 예측정보 제공으로 다목적댐 저수지 운영모형의 효용성을 제고하여 향후 실제 저수지 유입량 예측에 이용함으로써 저수지 단기운영효율 개선에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.119-119
• /
• 2019

최근 기후변화와 이상기후의 영향으로 국지성 호우 및 가뭄, 홍수, 태풍 등 재해 발생 규모가 커지고 그 빈도 또한 많아지고 있다. 이러한 자연재해 및 이상현상에 대한 피해를 예방하고 빠르게 대처하기 위해서는 정확한 강우량 추정 및 강우의 시간적 예측이 필요하다. 이러한 강우의 불확실성을 해결하기 위해서 기상청 등에서는 단일 수치예보가 가지는 결정론적인 예측의 한계를 보완한 초기조건, 물리과정, 경계조건 등이 다른 여러 개의 모델을 수행하여, 확률적으로 미래를 예측하는 앙상블 예측 시스템을 예보기술에 응용하고 있으며 기존 수치모델의 정보와 예보 불확실성에 대한 정보를 동시에 제공하고 있다. 그러나 다양한 자연조건에 대한 불완전한 물리적 이해와 연산 능력 등의 한계로 높은 불확실성이 내포되어 있으므로 불확실성을 최소화하기 위한 편의보정이 수행될 필요가 있다. 강우분석의 적용 이전에 해당 자료의 타당성과 신뢰도의 분석이 필요하다. 본 연구에서는 LENS(Local ENsemble prediction System) 예측값과 시강우 관측값을 단기예측모델에 맞추어 3시간 누적하여 비교하였다. 비교 기간은 호우가 집중되는 2016년 10월로 선정하였으며 대상지역은 울산중구로 선정하였다. LENS를 대상 지역의 관측소 지점값과 행정구역 면적값을 따로 추출한 후, 불확실성을 최소화하기 위해 활용되고 있는 CF 기법과 QM 기법을 이용하여 LENS 모델을 재가공하고 이에 따른 편의보정 기법에 따른 LENS 모델을 과거의 실제강우 관측값과의 비교분석을 이용해 적용성을 검토 및 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.2013-2018
• /
• 2007

최근에 발생하는 홍수특성은 단기간의 국지성 집중호우로 본류 대하천보다는 상류지역 지류하천이 특히 취약하여 이에 대해 하류보다는 상류, 본류보다는 지류위주로 과거와 다른 치수정책 전환이 요구되고 있다. 정부에서도 과거 치수대책이 제방위주의 선적인 개념에서 면적인 개념의 유역치수 중심의 방어형태로 추진하고 있으나, 상류지류 하천에 대한 홍수방어 계획은 부족한 실정이다. 지류하천에 홍수가 발생하면 홍수도달시간이 짧아 첨단홍수예보시스템으로도 대처가 곤란한 문제가 있으며, 이외에도 홍수와 함께 산사태가 빈번히 발생되고 토석류, 유목류가 한꺼번에 동반 유입되어 인명과 재산피해가 크게 발생하는 특징을 가지고 있다. 작년 7월 강원지역 집중호우에서도 인제군, 평창군 등 지류에 인명과 재산피해가 크게 발생한 것도 이와는 무관하지 않을 것이다. 최근 국지성 집중호우가 빈번히 발생하는 것은 기상적 측면이 아니더라도 우리나라는 하천경사가 급하고 산지가 국토의 약 70%로 구성되어 있어 지형적 측면에서 평화의댐(지체댐), 군남홍수조절지, 한탄강 홍수조절댐 등 대규모 홍수방어댐 도입시 홍수조절 효과가 우수하나, 대규모 댐건설에 따른 지역민의 불신, 환경단체 반발, 사회적 미합의 등 현실적인 제약조건이 많으므로 현실적이고 상류지역 지류하천에 효과적인 홍수조절을 위해서는 보호하고자 하는 도시 및 주요시설물시설에 대하여 소규모 홍수저류지(Detention Dam)를 상류 지류하천에 단일 또는 군(群)으로 도입하여 설치하는 방안을 적극적으로 추진하여야 한다고 사료된다. 소규모의 홍수저류지는 평상시에는 자연상태와 같이 전량 방류하고 갑작스런 홍수발생시 첨두홍수량을 지체하거나 감소시켜 하류지역에 홍수피해를 줄이는 시설로 기존의 댐보다는 규모가 적고 평상시에는 자연하천과 같이 물을 담지 않아 환경변화에 의한 영향이 적어 사회적 합의가 유리하고 친환경적이며, 홍수기에는 비어 있는 저류용량을 전량 활용이 가능하여 저수규모에 비해 홍수조절효과는 큰 장점이 있다. 특히 홍수조절의 본래 목적 외에도 초목류, 토석류 및 각종 부유쓰레기를 차단하는 사방댐 역할과 하류하천의 퇴사량 감소 등 다방면으로 효과가 있어 독일, 일본 등 선진국에서는 적극적으로 추진되고 있다. 본 연구에서는 선진 외국에 도입된 홍수저류지 사례를 조사 및 검토하여 국내에 적용 가능한 유역분담형 홍수저류지 규모 및 방식, 홍수저류지 도입방안과 향후 연구방향 제시하였다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.23-31
• /
• 1995

기상청에서는 1990년부터 Smith등(1984,1986)이 개발한 ITPP-VI(International TOVS Program Package)를 사용하여 직접 물리 해법을 이용한 연직온도분포 및 총오존량을 산출하여 예보현업에 이용하고 있다. 그러나 현재의 초기입력자료로 사용되는 기후값은 너무 오래되었고, 국지효과나 한반도 부근의 특성이 제외되었으므로 도출된 전오존량의 분포를 직접 사용하기에는 그 정확성이나 신빙성이 희박하다. 따라서 ITPP-VI로부터 오존량 산출자료의 질적 개선을 위해 초기 입력자료중 지표값을 기후자료 대신에 GPV(Gridded Point Values) 자료를 입력하여 오존량 도출을 수행하였다. GPV자료의 입력을 통한 TOVS 오존량 자료(TOVS-GPV)가 정량적으로 어느 정도 개선되었는 지 알아보기 위하여 두경우의 총오존분포도를 비교하였다. GPV 지표자료의 입력으로 도출한 총 오존량은 기후값으로 도출한 총오존량(TOVS-CLIMA)에 비해 한반도 부근에서의 오존량 변화를 더 자세하게 표현하였다. 정량적으로 질적 개선을 알아보기 위해 1994년 2월 한달동안 지상 관측 자료로써 연세대학교의 오존분광기(Dobsometer)로 관측한 오존량(Uy), TOVS-GPV(Ug), TOVS- CLIMAT(Uc), 그리고 TOMS(Total Ozone Monitoring System) 관측값(Um)을 이용하여 나타낸 결과, 월변화의 경향은 연세대학교 총오존량값의 변화에 대해 TOVS-GPV(Ug), TOVS-CLIMAT (Uc)와 TOMS(Um) 값들의 변화는 크지만, 새로운 TOVS-GPV 오존량은 TOVS-CLIMAT 오존 량에 비해 TOMS 오존량과 연세대학교 관측치와 유사한 경향을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제55권9호
• /
• pp.657-668
• /
• 2022

하천 유량이 증가된 상태에서 집중호우의 발생은 유량과 강우량 모두 하천변 홍수피해에 영향을 미치게 된다. 또한, 하천변 사회·경제적 영향 수준에 따라 피해정도에 차이를 보이게 되며, 특히, 인구 및 자산 밀집도가 높은 경우 홍수대응에 필요한 충분한 예보 선행시간의 확보가 요구된다. 본 연구에서는 홍수대응에 필요한 시간적 여유의 확보를 통한 피해저감 효과를 증대하기 위해 앙상블 강우유출모델링을 활용한 홍수위험매트릭스를 구축하고, 그 적용성을 판단하고자 한다. 홍수위험매트릭스는 홍수피해 자료를 활용한 홍수피해 영향수준(X축)을 구성하고, 기상청 LENS 강우자료를 이용한 앙상블 강우유출모델링의 결과로 위험 홍수량의 발생 가능성을 예측(Y축)하여 확률예보에 기반한 예측이 가능하다. 이를 위해 과거 홍수피해 자료 및 정량적 홍수피해 평가방법을 이용한 홍수피해 영향수준 결정 방법을 제시하였다. 낙동강권역의 태화강유역 및 형산강유역의 홍수특보지점에 대하여 기존 홍수특보 자료 그리고 피해 발생 상황과 비교하였다. 그 결과 최대 3일전부터 홍수위험 발생시간 및 정도에 대한 예측이 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 홍수대응에 필요한 예보 선행시간 확보를 통한 피해저감 활동에 도움이 되리라 판단된다.