• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.5
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• pp.3518-3524
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• 2015

Spatial and time variation of the precipitation in Korea is high, therefore, more than 2/3 of the annual precipitation is concentrated during the rainy season. Climate change also causes the intensive rainfall in the area of dense population, thus the occurrence frequency of the heavy flood in the impervious area has been increased. Therefore, the structural food mitigation measures such as the construction of the higher design frequency stormwater pipes, pumping stations, and/or detention ponds. The flood bypass tunnel or retention storage is also one of the efficient structures to mitigate flood damage in the urban area. However, the economic feasibility has been controversial because the flood bypass tunnel might be used once or twice a year. To solve the problem, the multi-functional tunnel for the urban traffic and flooding bypass has been considered. In this study, the design criteria of the road and water tunnel has been analysed and the composite design criteria is proposed for the multi-functional tunnel which is expected to be constructed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.114-114
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• 2015

최근 기후변화로 인해 지구촌 곳곳은 이전에 경험하지 못한 극한 홍수재해로 몸살을 앓고 있다. 2011년 태국에서는 짜오프라야강 범람으로 국토의 70% 이상이 침수되었고, 2013년 인도 북부지역에서는 갠지스강 및 지류의 범람, 산사태, 가옥붕괴 등으로 1,000여명이 숨지고 관광객 및 순례객 7만여명의 발이 묶이는 피해가 발생하였으며, 2014년 발칸반도에서는 120년만의 폭우로 인하여 30여명이 사망하고 100만명의 이재민이 발생하였다. 국내의 경우 2011년 수도권을 중심으로 하루에 300mm가 넘는 기록적 호우가 쏟아지면서 주택과 도로의 침수, 산사태 등으로 많은 인명 및 재산피해가 발생하였다. 또한 2014년 8월 경남 부산지역에는 시간당 130mm가 넘는 국지성 호우에 따른 산사태, 침수 등으로 도심기능이 마비되는 피해가 발생하기도 하였다. 이처럼 대부분의 자연재난은 태풍 및 집중호우 등 물재해로 발생하고 있으며, 국내의 경우 2012년 전체 자연재난의 95.6%, 2013년 전체 자연재난의 93%를 물재해가 차지하였다. 이에 구조적 비구조적 홍수 재해 저감대책 수립 및 시행 등 지속적인 물관리 노력으로 대하천에서 발생하는 홍수피해는 크게 감소하였으나, 지자체를 중심으로 운영 관리되고 있는 중소하천에서의 피해는 오히려 점차 증가하고 있다. 조사에 따르면 최근 5년간(2007~2011) 홍수피해의 98% 이상이 중소하천을 중심으로 발생한 것으로 발표된 바 있다. 특히 지자체의 경우 전문인력 및 기술력 부족, 열악한 재정 등으로 피해가 반복되고 있는 실정이다. 이에 따라 중소하천과 같이 소외된 지역의 물복지 향상을 위해서는 홍수재해 상황에 신속하고 효과적으로 대응하기 위한 과학적 체계적인 선진 홍수재해 관리체계의 구축이 요구되는 바이다. 이에 물관리 전문기관인 K-water에서는 지난 2010년부터 ICT기반의 우수한 물관리 기술력과 홍수대응 Know-How를 활용하여 '지자체 맞춤형 홍수재해관리시스템' 구축을 지원하고 있다. 본 시스템은 상 하류의 다양한 재난 정보를 수집 통합하고, 수집된 정보를 활용한 홍수분석을 통해 예방적 재난대응 체계를 구축하는 것으로, K-water는 지난 2010년 남원시를 시작으로 무주군, 군산시, 진안군 등의 시스템 구축을 지원하고 있다. 재난은 복구보다 예방이 우선되어야 함은 모두 다 아는 사실이지만 예산문제 등으로 항상 소 잃고 외양간 고치는 일이 아직까지 반복되고 있다. K-water는 물관리 전문 공기업으로써의 역할을 다하고, 예방 위주의 재난관리 체계 마련을 위해 '지자체 맞춤형 홍수재해관리시스템' 구축 지원을 지속적으로 확대해 나갈 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.spc1
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• pp.1061-1069
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• 2021

Recently, the magnitude and frequency of extreme heavy rains and localized heavy rains have increased due to abnormal climate, which caused increased flood damage in river basin. As a result, the nonlinearity of the hydrological system of rivers or basins is increasing, and there is a limitation in that the lead time is insufficient to predict the water level using the existing physical-based hydrological model. This study predicted the water level at Ulsan (Taehwagyo) with a lead time of 0, 1, 2, 3, 6, 12 hours by applying deep learning techniques based on Deep Neural Network (DNN) and Long Short-Term Memory (LSTM) and evaluated the prediction accuracy. As a result, DNN model using the sliding window concept showed the highest accuracy with a correlation coefficient of 0.97 and RMSE of 0.82 m. If deep learning-based water level prediction using a DNN model is performed in the future, high prediction accuracy and sufficient lead time can be secured than water level prediction using existing physical-based hydrological models.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.22 no.3
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• pp.65-81
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• 2019

The twenty-four Solar Terms are Chinese traditional astronomical divisions that describe seasonal cycles of the year. Based on the analyses of meteorological data during 1979~2018, study results showed that the temperatures of the Solar Terms had increased in general in the Korean Peninsula. In North Korea, temperature increases were observed on 21 Solar Terms, and their seasonal mean temperatures were increased by $0.87^{\circ}C$, $1.19^{\circ}C$, $1.45^{\circ}C$, and $0.64^{\circ}C$ on average in spring, summer, fall, and winter, respectively. The duration of summer has lengthened due to the temperature rise in fall, and the magnitude of temperature change was greater in summer compared to winter. As for South Korea, increases in temperature were observed on 18 Solar Terms, and the temperature changes were more pronounced in fall and winter than spring and summer. The Great Snow temperature decreased more than any other Solar Terms during the study period, and this temperature change was observed both in North and South Koreas. The Great Cold, which represents the coldest day of the year, showed a significant temperature increase of $3.08^{\circ}C$, while the Slight Heat had a marginal temperature increase of $0.29^{\circ}C$. The hottest day and the first day of frost tended to come later than the Great Heat and the Frost's Decent. By contrast, the coldest day tended to occur later than the Great Cold in the study area. On average over the entire study period, the climatic fitness of the Great Heat and the Frost's Decent was higher in North Korea, and that of the Great Cold was higher in South Korea, respectively.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.41 no.5
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• pp.477-484
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• 2021

Due to climate change, parts of Korea are experiencing large and small droughts every 2-3 years and extreme droughts every 7 years. Since most droughts occur mainly in areas where small water supply facilities in the tributaries or upstream are located, more research on technology for securing water in these areas is required. In this study, a drought evaluation using SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index), SDI (Streamflow Drought Index), and WBDI (Water Budget-based Drought Index) was performed to investigate hydrological drought in the Mulrocheon watershed of Chuncheon, a vulnerable area in terms of water supply. As a result of calculating hydrological drought indices SPEI and SDI, examining each duration, it was confirmed that the common drought in 2014 did not recover and continued until 2015. In the hydrological drought index evaluation result by WBDI, a very severe drought condition was observed in the spring of 2015 following 2014, and that drought was the most severe at -1.94 in November 2017. As a result of deriving a SDF (Severity-Duration-Frequency) curve through frequency analysis by duration using the drought index calculated on a monthly basis from 2003 to 2019 (17 years), most droughts in the Mulrocheon watershed were found to have a return period of less than 10 years, but droughts that occurred in 2014, 2015, and 2019 were found to cover more than 20 years, respectively.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.13 no.4
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• pp.75-92
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• 2020

In most cases of the water balance analysis, the return flow ratio for each water supply was uniformly determined and applied, so it has been contained a problem that the volume of available water would be incorrectly calculated. Therefore, sewage and wastewater among the return water were focused in this study and the data-driven model was developed to forecast the outflow from the sewage treatment plant. The forecasting results of LSTM (Long Short-Term Memory), GRU (Gated Recurrent Units), and SVR (Support Vector Regression) models, which are mainly used for forecasting the time series data in most fields, were compared with the observed data to determine the optimal model parameters for forecasting outflow. As a result of applying the model, the root mean square error (RMSE) of the GRU model was smaller than those of the LSTM and SVR models, and the Nash-Sutcliffe coefficient (NSE) was higher than those of others. Thus, it was judged that the GRU model could be the optimal model for forecasting the outflow in sewage treatment plants. However, the forecasting outflow tends to be underestimated and overestimated in extreme sections. Therefore, the additional data for extreme events and reducing the minimum time unit of input data were necessary to enhance the accuracy of forecasting. If the water use of the target site was reviewed and the additional parameters that could reflect seasonal effects were considered, more accurate outflow could be forecasted to be ready for climate variability in near future. And it is expected to use as fundamental resources for establishing a reasonable river water management system based on the forecasting results.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.10
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• pp.707-721
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• 2022

In this study, a state-of-the-art review on urban inundation simulation technology was presented summarizing major achievements and limitations, and future research recommendations and challenges. More than 160 papers published in major domestic academic journals since the 2000s were analyzed. After analyzing the core themes and contents of the papers, the status of technological development was reviewed according to simulation methodologies such as physically-based and data-driven approaches. In addition, research trends for application purposes and advances in overseas and related fields were analyzed. Since more than 60% of urban inundation research used Storm Water Management Model (SWMM), developing new modeling techniques for detailed physical processes of dual drainage was encouraged. Data-based approaches have become a new status quo in urban inundation modeling. However, given that hydrological extreme data is rare, balanced research development of data and physically-based approaches was recommended. Urban inundation analysis technology, actively combined with new technologies in other fields such as artificial intelligence, IoT, and metaverse, would require continuous support from society and holistic approaches to solve challenges from climate risk and reduce disaster damage.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.9
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• pp.529-541
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• 2023

Due to the growing concern over forecasting extreme weather events such as droughts caused by climate change, there has been a rising interest in seasonal meteorological forecasts that offer ensemble predictions for the upcoming seven months. Nonetheless, limited research has been conducted in South Korea, particularly in assessing their effectiveness at the catchment-scale. In this study, we assessed the accuracy of ECMWF's seasonal forecasts (including precipitation, temperature, and evapotranspiration) for the period of 2011 to 2020. We focused on 12 multi-purpose reservoir catchments and compared the forecasts to climatology data. Continuous Ranked Probability Skill Score method is adopted to assess the forecast skill, and the linear scaling method was applied to evaluate its impact. The results showed that while the seasonal meteorological forecasts have similar skill to climatology for one month ahead, the skill decreased significantly as the forecast lead time increased. Compared to the climatology, better results were obtained in the Wet season than the Dry season. In particular, during the Wet seasons of the dry years (2015, 2017), the seasonal meteorological forecasts showed the highest skill for all lead times.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.356-356
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• 2023

충청북도 청주시 상당구 월오동 251-7번지와 251-15번지 2곳에 각각 50m³ 규모의 빗물저류조를 대상으로 2017년 7월 16일 호우사상을 적용하여 설치 전·후의 침수저감 효과를 분석하였다. 침수분석을 위해 지형자료는 국토정보플랫폼에 있는 1:25,000 자료를 활용하였으며, 모의 전 대상지역의 관망구축에 따른 지형자료를 구축하였고 관망은 노드 40개와 링크 39개로 구성하였다. SWMM 모형을 구동하여 유역내 유출량을 분석하기 위해 유역과 관련한 입력자료와 이외 유역간의 연결부인 관거 하도 입력자료 구축 및 하도와 하도를 연결하는 모델상의 Junction인 실제 맨홀과 관련한 입력자료를 구축하였다. 관거 입력자료로는 관거의 제원, 길이, 깊이 등의 자료를 수집하여 사용하였다. 빗물저류조 설치전·후의 침수저감효과를 분석하기 위해 빗물저류조 설치전의 침수양상을 모의 하였으며 각각 강우발생 후 30분, 50분, 70분, 90분, 110분, 130분 및 150분으로 구분하여 분석하였다. 강우발생 후 150분의 모의분석 결과, 침수심은 0.2<깊이<0.4의 면적이 600m²로 가장 넓은 침수분포를 나타내었으며, 총 침수면적은 2,225m²로 모의되었다. 이는 강우발생 후130분 보다 125m² 더 침수되었으며, 0.8<깊이<1.0의 면적은 150m²로 모의되었다. 전체적인 침수심도 커진 것으로 분석되었다. 빗물저류조 설치 후의 침수양상을 모의하였으며 각각 강우발생 후 30분, 50분, 70분, 90분, 110분, 130분 및 150분으로 분석하였다. 강우발생 후 150분의 모의분석 결과, 침수심은 0.2<깊이<0.4의 면적이 250m²로 가장 많은 침수분포가 나타났으며, 총 침수면적은 550m²으로 모의 되었다. 이는 강우발생 후 110분과 침수면적은 동일하게 모의 되었으며, 침수심 0.2<깊이<0.4의 면적은 250m²로 모의 되었다. 따라서 해당 지역에 50m³ 규모의 빗물저류조 2개를설치 할 경우 침수피해가 저감되는 것으로 분석되었다. 이러한 분석 결과를 바탕으로 향후 도시내 상습침수구역에 빗물저류조를 설치하여 기후변화에 따른 극한 강우에 대비할 수 있도록 해야 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.13-13
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• 2023

디지털 기술은 오늘날 플랫폼과 디지털 트윈의 기술도입을 통해 현실 세계를 네트워크와 가상세계와의 연결이 통합되어진 가상 현실 세계의 입문 도약이다. 현실에서 가상현실의 사이의 디지털 전환(digital transformation)에는 디지털 기술과 솔루션을 비즈니스의 모든 영역에 통합하는 것이 포함된다. 이러한 디지털 전환의 핵심은 데이터에 관한 것이며, 데이터를 활용하여 가치를 창출하고 고객경험과 비즈니스 영역을 극대화하는 방식을 제공한다. 최적의 데이터를 제공하기 위한 플랫폼과 가상 현실세계 구현을 위한 디지털 트윈의 상호연계 관한 기본 개념은 데이터 수집, 데이터 분석, 데이터 시각화 및 데이터 보고와 같은 데이터 비즈니스이다. 현장 데이터는 디지털 양식을 통해 수집, 기록, 저장된다. 현장 IoT 기반 데이터(사진 및 비디오 매체 등)는 지속적으로 수집되고 종종 다른 데이터베이스에 저장되지만 지리 공간적 위치에 연결되지 않는다. 모든 디지털 발전을 조화시키고 지하수 데이터에서 더 빠른 이해를 도출하기 위해서는 디지털 트윈이 시작되어야 한다. 단일 지하수플랫폼에서 현장 조건을 시각화하고 실시간 데이터를 스트리밍하며, 과거 3D 데이터와 상호작용하여지질 또는 지화학 데이터를 선택적 사용을 위해 지하수 플랫폼과 디지털 트윈이 연계되어야 한다. 데이터를 디지털 정보모델과 연결하면 디지털 트윈에 생명을 불어넣을 수 있지만 디지털 트윈의 가치를 극대화하려면 여전히 데이터 플랫폼 서비스와 전달 방식을 선택해야 한다. 지하수 플랫폼동시성을 갖는 디지털 트윈은 정적 및 동적 데이터를 저장하는 데이터베이스 또는 크라우드 서비스에서 데이터를 가져오는 API(애플리케이션 프로그래밍 인터레이스), 디지털 트윈을 위한 호스팅 공간, 디지털 대상을 구축하는 소프트웨어, 구성 요소 간 읽기/쓰기를 위한 스크립트, chatGPT 및 API를 활용할 수 있다. 이를 통해 수집된 데이터의 실시간 양방향 통신기술인 지하수 플랫폼 기술을 활용하여 디지털 트윈을 적용하고 완성할 수 있고, 이를 지하수 분야에도 그대로 적용할 수 있다. 지하수 분야의 디지털 트윈 기술의 근간은 지하수 모니터링을 위한 관측장치와 이를 활용한 지하수 플랫폼의 구축 및 양방향 자료전송을 통한 분석 및 예측기술이다. 특히 낙동강과 같이 유역면적이 넓고 유역 내 지자체가 많아 이해관계가 다양하며, 가뭄과 홍수/태풍 등 기후위기에 따른 극한 기상이변가 자주 발생하고, 또한 보 및 하굿둑 개방 등 정부정책 이행에 따른 민원이 다수 발생하는 지역의 경우 하천과 유역에 대한 지하수 플랫폼과 디지털 트윈의 동시성 기술적용 시 지하수 데이터에 대한 고려가 반드시 수반되어야 한다.