• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.132-132
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• 2019

첨단 IT기술과 음파와 영상을 이용한 하천 계측 기술의 결합을 통해 하천 수위와 유속을 자동으로 측정하는 기술들이 개발되고 있다. 특히, 표면영상을 이용한 자동유량계측 기술은 카메라 외에 별도로 고가의 장비를 구입할 필요가 없을 뿐 아니라 현장 상황을 영상으로 확인할 수 있기 때문에 현장조사 인력이 필요가 없어 경제적이고, 비접촉식으로 안전하여 각광받고 있는 기법이다. 하지만 표면영상유속계는 기본적으로 원근에 따른 영상왜곡이 발생하기 때문에 이를 정사영상으로 변환하는 과정이 반드시 필요하다. 하지만 대하천과 같이 하폭이 넓은 경우에는 참조점을 이용한 영상왜곡 보정이 어렵다는 한계가 있다. 또한 참조점을 이용한 영상왜곡 변환 방법의 경우 수위변화가 있는 경우 대응이 어렵다는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 참조점을 이용한 영상왜곡 보정 작업이 필요 없는 지표영상유속측정법(IIVM, Index Image Velocimeter)을 개발하였다. 지표영상유속측정법은 기존 표면영상유속계 달리 복잡한 영상좌표변환 과정을 매우 간단하게 처리할 수 있는 장점이 있다. 지표영상유속측정법은 지표영상유속과 카메라와 수표면 사이의 거리를 고려한 지표유속을 사용하고, 이를 통해 기존 표면영상유속계의 한계인 수위변화를 고려하기 어려웠던 점을 극복할 수 있었다. 본 연구에서는 수리실험과 현장영상을 활용하여 수위 변화에 따른 지표유속을 측정한 결과 하천 수위가 변화하는 상황에서도 표면유속을 정확하게 산정할 수 있었고, 실제 측정유속을 대신할 수 있는 지표유속으로도 활용 가능한 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2021

최근 지구 온난화와 기후변화, 그에 따른 이상기후로 인하여 대규모 홍수피해가 발생함과 동시에 오랜 시간 동안 가뭄이 지속되어 재난관리가 더욱 중요하게 인식되고 있다. 영산강홍수통제소는 효율적인 재난관리를 위해 영산강권역의 5대강 및 해안지역의 수위·강수량·유량 등 수문조사시설을 설치·운영하여 홍수·갈수예보를 통해 재난관리를 수행하고 있다. 2020년 영산강홍수통제소 관할권역의 홍수기 강수량은 예년에 비해 약 150% 내외의 많은 강수가 내렸다. 영산강, 섬진강, 동진강 수계는 8월에 가장 많은 비가 내려 487.4 mm, 619.5 mm, 503.7 mm의 강수가 기록되었고, 8월의 예년 대비 강수량은 181%, 200%, 192% 수준이었다. 만경강과 탐진강은 7월 강수량이 535.1 mm, 365.5 mm로 가장 많았고, 7월 강수량의 예년비는 193%, 141%의 수준이었다. 특히 8.7~8.8일 섬진강 유역의 남원시(신덕리)와 영산강 유역 담양군(광주댐)에는 각각 542 mm, 654 mm의 기록적인 강수가 관측되었다. 이틀간의 집중호우로 영산강 및 섬진강 유역의 여러 지역에서 홍수피해가 발생했으며, 특히 남원시, 구례군, 하동군에서 홍수 피해 규모가 컸다. 영산강홍수통제소는 2020년 총 51회의 비상근무를 실시하여 홍수상황에 대응 하였으며, 15개 홍수특보지점 중 탐진강 유역 장흥군(예양교)를 제외한 14개 지점에 대해 홍수주의보 22회, 홍수경보 14회 등 36회의 홍수특보를 발령하였다. 홍수특보 지점의 대부분 지점에서 기왕 최고치에 근접하거나 이를 초과하였다. 홍수주의보 수위를 초과한 지점은 총 14개소이며, 이 중 계획홍수위 초과 6개소, 홍수경보 수위 초과 5개소, 홍수주의보 수위 초과 3개소이다. 또한 위기단계별 홍수정보 943건을 30개기관 595명에게 제공하여 관계기관의 방재활동을 지원하였으며, 관할수계 다목적댐 3개소, 발전댐 1개소, 용수댐 1개소, 농업용저수지 10개소, 다기능보 2개소, 홍수조절지 2개소에 181회의 방류승인을 통해 홍수조절을 실시하였다. 본 연구에서는 2020년 홍수기간 동안 영산강 및 섬진강의 홍수상황 및 홍수대응 현황을 분석하고, 향후 홍수상황에 대비코자 한다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.553-554
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• 2009

광섬유센서 등과 같은 정밀온도센서를 이용하여 기온, 수온 및 수중 지표면 온도를 측정하고, 각각의 온도 변화에 대응하여 교량 세굴 및 수위를 파악할 수 있는 계측시스템을 개발하고 이를 소개한다. 온도계측을 통한 교량 세굴 및 수위 측정 방법은, 온도를 측정할 수 있는 센서를 수중 지표면을 기준으로 일정깊이와 높이로 설치하여 각각의 위치에 따른 온도 변화량을 분석하여 세굴량을 추정하는 시스템이며, 센서를 교각 상부까지 연장할 경우 수심 측정까지도 가능한 방법이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.275-275
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• 2015

최근 기후변화에 따른 극한 강우사상의 증가로 인하여 농업용 저수지의 재해 위험도가 증가하고 있는 추세이며, 사고가 발생할 때 마다 파손/붕괴된 시설물을 보수하는 대응형 유지관리체계에서 벗어나 기반시설의 성능과 생애주기 등을 고려하여 재해 발생을 사전에 예보 및 경보를 알릴 수 있는 예방적 관리체계로의 전환이 필요하다. 한국농어촌공사는 전국 1,500개 저수지에서 10분 단위 수위자료를 측정하고 있으며, 이를 분석하여 재해예방에 활용할 수 있는 기반이 조성되어 있으나 이에 대한 관리가 이루어지지 않고 있고 수집된 자료를 활용하여 재해 징후를 분석할 수 있는 재해 예방적 분석기술이 마련되어 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 농업용 저수지 수위자료를 이용한 저수지 이상거동을 판별하기 위하여 전국 34개 한국농어촌공사 관할 저수의 시계열 수위자료의 특성(Feature)을 분석하고자 한다. 시계열 자료의 시계열 특성을 분석하기 위하여 한국농어촌공사 관할의 전국 34개 저수지를 선정하여 분석을 실시하였다. 대상저수지는 지역별, 저수용량, 안정등급, 붕괴발생, 1개 지사관할 저수지로 각각 구분하여 선정하였으며, 각 저수지의 수위 측정기간(최소 5개년)에 대한 자료를 수집하였다. 농업용 저수지의 시계열 수위 자료의 특성을 분석하기 위하여 자료의 전처리를 수행하였다. 자료의 전처리는 시계열 수위자료의 잡음 특성, 기상자료 관련 변동특성 등 분류(Classification)에 영향을 미치는 노이즈 요소를 제거하는 과정이다. 전처리과정을 거친 자료는 특징(Feature) 추출 과정을 거치게 되고, 추출된 특징의 적합성에 따라 분류 알고리듬 성능에 많은 영향을 미친다. 따라서 시계열 자료의 특성을 파악하고 특징을 추출하는 것은 이상치 탐지에 있어 매우 중요한 과정이다. 본 연구에서는 시계열 자료 특징 추출 방법으로 물리적인 한계치, 확률적인 문턱값(Threshold), 시계열 패턴, 주변 저수지와의 시계열 상관분석 등을 적용하였으며, 이를 데이터베이스로 구축하여 이후 분류알고리듬 학습에 적용하여 정상치와 이상치를 판별하는데 이용될 수 있도록 하였다. 따라서 본 연구에서 제시되는 농업용 저수지의 시계열 특성은 다양한 분류알고리듬에 적용할 수 있으며, 이를 통하여 저수지 이상거동 판별을 위한 최적을 분류알고리듬의 선택에 도움이 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.296-300
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• 2012

최근 지구 온난화에 따른 이상 기후변화로 인해 게릴라성 집중호우와 같은 다양한 강우패턴이 발생되고 있다. 특히 집중호우의 빈도 및 규모가 커지고 있으며 피해 또한 증가하고 있다. 이에 대한 대안으로 하도의 정비, 댐 건설, 제방의 증고와 같은 구조적인 대책과 홍수예경보, 홍수보험, 통합홍수관리와 같은 비구조적인 대책에 대한 접근이 이루어지고 있다. 그러나 미래 기후변화에 대한 예측의 한계와 구조적 대책의 물리적 한계를 감안할 때 구조적 대책에 의한 방법만으로 변화하는 기후에 대응하여 홍수재해를 완벽하게 대처하기에는 부족한 것이 사실이다. 따라서 비구조적 대책에 의한 홍수피해저감이 절실히 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국제수문개발계획 대표유역인 낙동강유역에 위치한 위천유역을 연구대상으로 선택하였고 이러한 중소규모의 유역에서 홍수예경보의 한계를 극복하고 신뢰성을 높이기 위하여 홍수유출시에 일어나는 유역내의 복잡한 물리적인 현상을 직접 고려하지 않고 입력자료와 출력자료의 관계로부터 학습과 추론을 통해 결론을 도출해내는 신경망, 퍼지, 유전자 알고리즘과 같은 Date Mining 기법을 사용하여 자동우량과 자동수위에 의한 하류 홍수예경보시스템을 구축하기 위해 수위를 예측하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2016

과거부터 지금까지 극한강수의 증가경향이 지속되어 미래에도 극한강수의 규모는 증가하고 빈도 또한 잦아지리라 전망되고 있으며, 특히 짧은 지속시간을 갖는 극한강수(국지성 호우)의 증가 경향이 확연한 편이다. 4대강 살리기 사업 이후 하천에 대한 접근성이 향상되어 하천의 기본 목적과 함께, 하천변의 친수지구로써의 활용이 증대되고 있다. 이렇듯 자연(기후) 및 사회환경 변화로 본류 보다는 작은 규모의 지류하천에 홍수위험도가 증가하겠고, 본류도 고(高)수위 보다는 하천변의 침수가 잦아지리라 전망된다. 홍수통제소는 변화하는 환경에 대응하기 위하여 '홍수예보지점의 확대', '홍수정보의 다양화'을 추진하고 있다. '홍수예보지점의 확대'를 통하여 현재 본류 중심의 홍수관리를 지류까지 확대하고, '홍수정보의 다양화'로 하천변(친수지구) 사용자가 요구하는 정보 컨텐츠를 발굴, 제공하여 홍수예보 및 홍수정보에 대한 맞춤형 서비스를 도입하고 있다. 따라서, 이 연구에서는 수요자 중심의 정보제공을 위하여 이용자가 많은 하천 시설물의 현황을 파악하여 현장조사 및 측량을 실시하였고, 측량결과를 바탕으로 친수지구의 위험이 예상되는 관심수위를 지정하였다. 연구결과, 하천변 용도별 현장조사, 위치, 고도 등이 포함된 DB가 구축되었고, 현장 측량으로 정해진 하천변 침수 관심수위의 재현정도를 조사하여 정보제공이 시급히 요구되는 지점을 결정하였다. 향후 이 결과를 기초로 하여 지형 및 하천특성 등을 추가 수집하고, 취약 구간에 대한 정보 제공 방안을 정형화하여 하천변 홍수피해의 최소화를 하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권7호
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• pp.481-494
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• 2022

본 연구는 미호천 유역의 월 단위 지하수위 관리 취약 시기 평가와 LSTM을 이용한 미래 지하수위 관리 취약 시기 평가 기법을 제안하였다. 미호천 유역 내의 지하수위 및 강수량 관측소 관측자료를 수집하고, LSTM을 구성한 후 강수량과 지하수위에 대한 2020~2022년 예측 값을 산정하고, 미래 지하수위 관리 취약시기 평가를 수행하였다. 지하수위 관리 취약시기 평가를 위하여 지하수위와 강수량 간의 상관관계를 고려한 가중치와 기후변화로 인한 관측자료의 변동을 고려하기 위한 가중치를 산정한 후, 이를 조합하여 최종 가중치를 산정하였다. 평가 결과 미호천 유역은 2월, 3월, 6월에 지하수위 관리 취약성이 높게 나타났고, 특히 천안수신 관측소 인근은 미래에 지하수위 관리 취약성 지수가 악화 될 것으로 분석되어 추가 관리 방안 도입이 필요할 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 지하수위 관리 취약 시기 평가 및 LSTM을 활용한 미래 예측 기법을 제시함으로써 발생할 수 있는 유역 내 지하수자원 문제에 선제적인 대응방안 도출에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.250-254
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• 2005

국내의 상수원수 확보는 대부분을 표류수에 의존하고 있으나, 표류수의 경우 수질오염의 증가와 돌발 수질 오염 사고에 대한 대응 등의 취약점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 근본적으로 깨끗한 상수원수를 확보하기 다양한 방법이 모색되어지고 있다. 수량적으로 안정적이고, 수질적으로 안전한 상수원수 취득 방법으로 강변여과수, 지하댐, 인공함양기법 등이 실질적으로 계획되어 시행되어지고 있다. 특히 강변 충적층의 자연정화 기능을 이용한 강변여과수 개발은 지하수 개발과 달리 수량적으로 안정적이고, 수질적으로 안전한 강변여과수 개발 방안이 적극적으로 진행되고 있다. 낙동강 하류 지역인 함안군, 창원시, 김해시 등은 대부분 하천 표류수에 의존하였으나, 유역내 충적층 발달 지역이 분포해 있고, 하상경사, 하상계수 등의 하천공학적 측면에서 강변여과수 개발에 유리한 입지조건을 가지고 있어 강변여과수 개발이 진행되고 있다. 현재 창원시 대산면 일대에서 국내최초로 방사형집수정을 이용한 강변여과수 개발이 진행되고 있으며, 현재 방사형 취수정 1기가 시공 완료되어 시험 가동 중에 있다. 본 연구에서는 창원시 대산면 일대에서 진행되고 있는 방사형 집수정 설치에 따른 양수시험을 실시하여 양수량에 따른 수위하강 겋항 등을 분석하여 적정 산출량을 결정하였고, 계획단계에서 적정 산출량 예상시 사용한 경험식(Petrovic, Milojevic 경험식)의 적합성 여부에 중점을 두어 진행 되었다. 연구대상 지역인 창원시 대산면 일대는 지하수위가 하천수위보다 높은 이득하천의 형태로 건기시 하천특성을 뚜렷하며, 양수실험을 위한 대용량 양수펌프 설치, 유량검증을 위한 대형 웨어 설치, 수위변화 측정을 위한 디지털 수위계 등을 설치하여 실험을 수행하였다. 단계/장기양수시험을 통하여 양수량-수위하강 경향을 분석하여 방사형 집수정 1기의 적정 양수량은 약 $16,000m^3/day$로 예상하였으며, 계획 시 사용한 경험식(Milojevic)으로 산정된 산출예상량과 유사한 특성을 나타내었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.108-108
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• 2019

낙동강에는 2010-2012년 4대강 사업 완료 후 8개의 다기능 보가 설치되었다. 보 설치로 인해 물의 체류시간이 증가하고 보 상류에는 정체수역이 광범위하게 형성되었다. 이후 지속된 가뭄과 여름철 고온현상이 겹치면서 남조류의 과잉성장(녹조현상)이 빈번히 발생하여 수생태계 건강성에 문제를 초래하는 등 사회적 이슈로 자리잡게 되었다. 조류의 과잉성장을 해결하기 위해 정부에서는 총인(TP) 방류수 수질기준 강화, 펄스형 방류기법 운영 등 대책을 추진하였으며, 녹조 우심지역을 선정하고 지역 특성에 맞는 대응방안을 수립하여 추진하고 있으나, 그 효과가 국부적이고 일시적이어서 근원적 대책 마련이 필요한 실정이다. 일반적으로 남조류의 과잉성장에 영향을 미치는 요소는 높은 영양염류(질소, 인)와 유기물 농도, 고온과 안정적인 성층강도, 그리고 남조류의 생리적 특성 등으로 매우 다양하기 때문에 정확한 발생 원인의 분석이 어려운 경우가 많다. 그러나, 보에 의해 흐름이 조절되는 하천에서는 유량, 유속 및 수온성층 등이 남조류 성장과 천이특성에 가장 민감한 영향을 미친다. 선행 연구사례에서는 유량과 남조류 생체량이 서로 반비례 관계를 가진다는 점과 상 하층간의 온도차(수온성층)가 남조류 우점과 밀접한 관련이 있다는 것을 보였다(Sherman et al. 1998). 따라서 최근 국내에서도 보의 관리수위를 낮추어 유속을 증가시키고 체류시간을 감소시켜 녹조문제를 완화하려는 노력이 추진 중이다. 하지만 하천의 수질은 물리적, 화학적, 생물학적 요인들의 복잡한 상호작용의 결과이므로, 단기간의 측정 결과로 보 수위 저하의 효과를 평가하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 과학적으로 평가하기 위해서 수리 수질 생태의 연동해석이 가능한 수치모델을 활용할 필요가 있다. 수치모델은 매개변수를 충분히 보정한다면, 다른 모든 요인은 동일한 조건에서 보 수위 저하만의 영향을 예측하는데 활용가능하다. 본 연구의 목적은 낙동강 수계 중류에 위치한 칠곡보-강정고령보 구간을 대상으로 3차원 수리 수질모델인 EFDC를 구축하고, 실측 자료를 이용하여 모델을 보정한 후 보 관리수위의 저하운영 시나리오에 따른 수질과 남조류의 시 공간적 변동 특성을 분석하는데 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.354-354
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• 2021

2020년은 장마기간이 49일간 지속됨에 따라 침수, 산사태 등 많은 홍수피해가 발생하였다. 특히 서울에서는 한강 본류의 수위가 급격하게 증가함에 따라 둔치 및 도로 침수 피해가 발생하였다. 이처럼 하천의 수위증가로 인한 홍수피해에 대응하기 위해 홍수통제소 및 기초지자체에서는 홍수특보를 발령한다. 이 홍수특보는 수위관측소 지점별 계획홍수량의 50 %, 70 % 이상의 홍수량이 발생할 경우 홍수주의보와 홍수경보가 발령되며, 이 기준은 각 권역별로 동일하다. 하지만 2017년 의정부시에서는 중랑천 수위증가로 인해 주변 지역에 침수피해가 발생하였지만, 이때 홍수량은 계획홍수량 대비 약 30 %에 불과하였다. 이처럼 한강권역 내 하천수위 증가로 인한 홍수피해는 계획홍수량의 50 % 이내에서 발생하기도 한다. 이에 본 연구에서는 한강권역을 대상으로 현재 2단계로 발령되는 홍수특보를 3단계로 세분화하고자 하였다. 단계별 홍수량 위험기준을 산정하기 위해 과거 홍수피해 발생 이력이 있는 한강권역 내 43개의 수위관측소 지점을 선정하였으며, 지점별 홍수기 동안의 홍수량 및 피해액 자료를 수집하였다. 각 단계별 홍수량 기준을 산정하기 위해서는 로지스틱 회귀분석 방법을 활용하여 피해발생 확률을 산정하였다. 1단계 기준은 계획홍수량 대비 홍수량 비율과 홍수피해 발생여부를 고려한 이항 로지스틱 회귀분석 모델을 구축한 후 3계 도함수에 적용하여 홍수피해 발생확률이 급격하게 증가하는 특이점을 산정하였다. 2단계와 3단계 기준은 다항 로지스틱 회귀분석 중 계층형 로지스틱 회귀분석을 활용하여 지점별 피해액 비율이 60 ~ 80 %, 80 ~ 100 % 구간에 속할 확률을 산정하고, 1단계와 동일한 방법으로 특이점을 산정하였다. 그 결과 지점별로 기존 제공되고 있는 홍수특보 기준을 과거 발생한 홍수피해를 고려하여 세분화할 수 있었으며, 이 결과는 지역별 홍수피해 저감대책에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.