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산불발생인자의 DB 구축 및 해석 (Construction and Analysis of the Database System for the Forest Fire Factors)

  • 박영주;이해평;이시영;황미정
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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    • pp.193-193
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    • 2011
  • 본 연구에서는 산불발생인자들에 대한 정보를 각각의 요인별로 집적화하고 체계화시킴으로써 산불예방활동의 기초자료로 활용할 뿐만 아니라 산불발생 시, 산불의 거동을 예측하기 위한 자료로 활용하고자 하였다. 발생인자는 크게 연료 및 기상조건 관련 인자와 열적특성 관련 인자로 분류하고 연료 및 기상조건 관련 인자는 수종별, 부위별, 지역별, 고도별, 월별 산림연료들의 구성 요인들에 대해서 분석하였다. 수종별로는 생강나무, 초피나무, 조록싸리, 산초, 개암, 청미래, 고추나무, 철쭉, 조릿대, 털진달래 등 관목류 10개 수종과 김의털, 방아풀, 주름조개풀, 칡, 엉겅퀴 등 초본류 5개 수종 그리고 소나무, 잣나무, 리기다소나무, 해송, 구상나무, 주목 등 6개의 침엽수 및 굴참나무, 떡갈나무, 신갈나무, 갈참나무, 졸참나무, 상수리, 산개벚나무, 고채목, 개서어나무, 굴거리나무, 서어나무, 산벚나무, 때죽나무, 당단풍나무, 단풍나무 등 15개의 활엽수로 구성된 교목류를 대상으로 분석하였다. 부위별로는 생엽, 낙엽, 가지, 수피, 솔방울 등으로 구분하여 분석을 수행했으며, 지역별 구성은 강원(삼척/태백산), 경북(응봉산), 경기(용문산), 충북(월악산), 충남(계룡산), 전북(덕유산), 전남(월출산), 부산(금정산), 제주(한라산) 등 9개 지역을 대상으로 선정하였다. 고도별로는 강원도에 소재하고 있는 태백산을 중심으로 소나무와 신갈나무 생엽을 대상으로 900m, 1000m, 1100m, 1200m, 1300m, 1400m, 1500m 고도를 선정하여 분석을 수행하였다. 월별 분석데이터는 소나무 생엽의 경우, 2008년 6월부터 2010년 11월까지 매월 분석을 수행하였으며, 굴참나무 생엽의 경우에는 2008년부터 2010년까지 매년 6월부터 10월까지 생엽을 채취할 수 있는 기간 동안 분석을 수행하였다. 또한, 열적특성 관련 인자로는 착화특성(무염착화온도, 발염착화시간, 소염시간, 화염지속시간), 발열특성(총열방출량, 평균열방출률), 발연특성(총연기방출량, 최대연기밀도, 최대밀도시간) 등을 고찰하였다. 이와 같은 결과들은 산불발생인자 DB구축으로 부터 산불발생 위험도 및 동태예측의 기본 자료로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 지역별 연료별 산림연료의 열적특성 DB로 부터 산불발생시 산불 위험도에 대한 기술정립과 응용성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 이외에도 산림연료 종류별 열적특성을 결과를 토대로 문화재보존지역과 같이 문화적 가치가 높은 시설이나 주유소, 가스 충전소 등의 위험 시설에 대한 효과적인 보호를 위한 대처 방안을 사전에 준비할 수 있어 산불 피해에 대한 국민의 불안감을 줄일 수 있을 것으로 생각된다.

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머신러닝과 샘플링을 이용한 강원도 지역 산불발생예측모형 개발 (Development of a Gangwon Province Forest Fire Prediction Model using Machine Learning and Sampling)

  • 채경재;이유리;조용주;박지현
    • 한국빅데이터학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.71-78
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    • 2018
  • 본 연구는 산불 발생 예측 모형의 정확도를 높이기 위해 머신러닝 기법을 적용한 연구이다. 산불 피해면적이 가장 큰 강원도를 중심으로 2003년부터 2016년까지 총 14년의 산불 자료를 이용하였다. 기상자료의 오차를 줄이기 위해 강원도를 9개의 구역으로 나누어 각 구역 관측소의 기상자료를 이용하였다. 9개의 구역으로 나누어 각 구역의 산불 예측 모형을 만들게 되면 산불이 발생한 날(majority)과 산불이 발생하지 않은 날(minority)의 비율 차이가 큰 불균형 문제가 발생한다. 불균형 문제에서는 모델의 성능이 떨어지는 현상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 여러 샘플링 방법을 적용하였다. 또한 모델의 정확도를 높이기 위해 캐나다 산불 기상 지수(FWI)의 5가지 지수를 파생변수로 사용하였다. 모델링 방법은 통계적 방법인 로지스틱 회귀분석 방법과 머신러닝 방법인 random forest와 xgboost 방법을 사용하였다. 각 구역의 최종모델의 선택기준을 정확도, 민감도, 특이도를 고려하여 정했으며, 9개 구역의 예측 결과는 산불이 발생한 104건 중 80건의 발생 예측에 성공하였으며 산불이 발생하지 않은 9758건 중 7426건의 발생하지 않음을 예측했다. 전체의 정확도는 76.1%였다.

산불발생지에 있어서 표면유출수량의 장기적인 변화에 관한 연구 (Long Term Changes of the Amount of Surface Runoff in Forest Fire Area)

  • 마호섭;정원옥
    • 한국산림과학회지
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    • 제98권4호
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    • pp.458-463
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    • 2009
  • 산불 발생 후 시간경과에 따른 표면유출수량의 변화과정 및 환경인자와의 관계를 비피해지와 비교분석한 결과 산불피해지가 비피해지에 비해 산불 발생 당해연도인 1996년도에는 1.72배, 산불발생 후 1년이 경과한 1997년도에는 1.44배, 5년이 경과한 2001년도에는 1.38배, 10년이 경과한 2006년도에는 1.16배 정도 많은 표면유출수량을 보여 산불발생 후 10년이 경과하면 산불피해지의 표면유출수량은 비피해지와 거의 같은 수준으로 회복이 이루어지는 것으로 조사되었다. 산불피해지 및 비피해지의 표면유출수량은 단위강우횟수, 누적강우횟수, 단위강우량 등 강우인자에 직접적인 영향을 받는 것으로 나타났다.

삼척지역 산불위험지 구분에 따른 감시시설의 위치 적합성에 관한 연구 (Analysis on a Location Compatibility of Forest Fire Detection Facilities according to Classification of Forest Fire Hazard Regions Types in Samcheok Area)

  • 이시영;안상현
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제22권3호
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    • pp.265-271
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    • 2008
  • 본 연구는 강원도 삼척시 지역을 대상으로 산불발생 위험지역과 대형화 위험지역을 분석하고, 현재 삼척시에서 운영하고 있는 산불무인감시카메라 및 산불감시탑의 가시권역을 GIS 중첩분석을 통하여 산불발생위험이 높으면서도 대형 산불로 확대될 위험이 높은 지역을 효과적으로 감시하는지의 여부를 분석하였다. 연구결과 산불위험지역 중 가시권 범위에 들어오는 지역은 13.4% 정도밖에 되지 않았지만, 산불이 주로 낮에 발생하고, 연기가 나기 때문에 조그만 계곡부에서 발생하더라도 감시 할 수 있으므로 감시시설 반경을 4km까지 포함하면 전체면적 중 약 50.3%를 감시할 수 있을 것으로 판단되었다. 그러나 삼척시는 다른 시,군에 비해 넓은 면적의 산림을 가지고 있어 초동진화를 위해서는 감시시설을 추가적으로 설치 운영할 필요가 있다.

영상 접합을 이용한 산불 감시 시스템 (Wild Fire Monitoring System using the Image Matching)

  • 이승희;신범주;송복득;안선정;김진동;이학준
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제13권6호
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    • pp.40-47
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    • 2013
  • 산불 발생 시, 조기 발견 여부는 피해 규모의 정도를 좌우하는 중요한 요소이다. 본 논문은 산불 초기 발견과 위치 및 규모를 효과적으로 파악하기 위하여 PAN/TILT 동작이 가능한 단일 카메라로부터 파노라믹 영상을 구성하여 효율적으로 산불을 모니터링 할 수 있는 시스템을 제안한다. 입력된 RGB 이미지를 YCrCb 이미지로 색상 변환한 후, 차영상을 추출하여 연기의 움직임 변화를 감지함으로써 산불 후보 영역을 추출한다. 산불 후보 영역은 히스토그램 분석을 통한 불꽃 검출로 화재 여부를 판단하도록 한다. 또한 SURF와 영상 접합을 이용한 파노라믹 이미지를 지원한다. 이는 다음과 같은 장점들을 가진다. 첫째, 한대의 카메라와 한 대의 모니터를 사용하므로 경제적인 시스템 구성이 가능하다. 둘째, 파노라믹 영상을 통해 넓은 뷰를 한 번에 확인함으로써 실재감 있는 규모 확인 및 조기발견이 가능하다. 셋째, 구축된 파노라믹 영상을 저장함으로써 데이터의 양을 줄일 수 있다.

산불 피해목의 재질 변화에 관한 연구(I) - 동해안 산불 피해 소나무의 재질 특성 - (Variation of Material Properties of Fire-killed Timber (I) - Mechanical Properties of Fire-killed Korean Red Pine in the East Coast Area -)

  • 박정환;박병수;심국보;조태수
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제33권6호통권134호
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    • pp.8-16
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    • 2005
  • 산불로 인해 발생한 소나무 피해목은 귀중한 자원으로 활용가치가 있지만 과학적 근거가 없는 일반적 속설 때문에 이용이 기피되고 있다. 본 연구는 산불피해목의 산업적 활용에 필요한 재질을 평가하기 위해 수행하였다. 2000년 동해안에서 발생한 산불피해지에서 산불피해 소나무를 피해등급 "심", "중", "경"으로 구분하여 공시목으로 채취하고, 이들에 대한 물리적, 역학적, 화학적 특성을 조사하여 건전재와 비교하였다. 피해목의 육안적 현미경적 특성은 피해등급에 따른 차이가 없었다. 역학적 성능과 화학적 조성분의 비교에서도 건전재와 차이를 발견할 수 없었다. 이러한 연구결과로부터 산불 발생 직후 산불피해목의 산업적 이용에 요구되는 재질상의 제약요인은 없는 것으로 판명되었다.

산불지역의 WEPP 매개변수 추정 (Estimation of WEPP's Parameters in Burnt Mountains)

  • 박상덕
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제41권6호
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    • pp.565-574
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    • 2008
  • 산불에 따른 토양의 반발수력 증대로 산지의 유출량과 토양침식량이 가중된다. WEPP모형을 산불지역에 적용하기 위한 주요 매개변수들의 최적 추정기법에 대해 연구하였다. 산불지역에서 WEPP모형은 유출량이 적을 때 과대평가하고 많으면 과소평가하였으며 토양침식량이 적은 경우에도 과대 산정하는 경향이 있다. 산불지역에서 이 모형의 유출량 변화는 유효투수계수가 가장 큰 영향을 미치고 토사유출량 변화는 유효투수계수, 초기포화도, 세류침식계수, 세류간침식계수가 주로 영향을 미치는 것으로 나타났다. 산불지역에서 WEPP의 적용성을 향상시키기 위하여 유출량에 대해서는 유효투수조정계수를 도입하고, 토사유출량에 대해서는 세류침식조정계수와 세류간침식조정계수를 도입하였다. 유효투수조정계수는 강우사상의 최대강우강도와 식생인자에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 세류침식조정계수는 입도분포의 토양성분 특성과 강우사상의 총강우량에 좌우되었으며 세류간침식조정계수는 최대강우강도와 식생고지수의 증가에 따라 감소하였다. 본 연구결과는 산불지역 사면에서 WEPP모형의 적용에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

GIS를 이용한 산불 진화용 저수탱크 적지 분석에 관한 연구 (A Study of the Analysis of Water Tank Suitability for Forest Fire Extinction using Geographic Information System)

  • 이기철;김승환;남정칠;박승범;강영조;옥진아
    • 한국지리정보학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.1-13
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    • 1998
  • 이 논문의 주요 목적은 지리정보체계의 지도모델링 기법을 이용하여 소규모 산림의 산불 진화용 저수 탱크의 적지 분석에 있다. 부산광역시 서구에 위치한 암남 도시자연공원을 대상으로 산불 진화 모델에 필요한 산불 진화 시설, 지형 등의 수치 지도 데이터베이스를 만들었다. 암남공원에 현재 설치되어 있는 산불 진화 시설에 근거해 조기진화가 가능한 지역과 산림의 산불 진화 효과를 밝히기 위해 지리정보체계를 이용한 서술적 지도모델링 기법을 적용해 현재의 저수 탱크 시설로 초기 진화가 용이한 지역과 현재의 진화효과를 규명하고, 규정적 지도모델링 기법에 의해 현재의 시설로 충분치 못한 지역에 추가로 시설을 설치해 조기 진화를 가능하게 할 수 있도록 하였다. 본 연구에서는 산불 진화와 같은 재해 관리에 지리정보체계와 지도 모델링이 효율적으로 활용 가능함을 밝혔다.

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산불 진화용 소화약제의 산림생태환경 영향 평가 - 식물 및 토양생물독성에 대하여 - (An Forest Ecological Environment Impact Assessment of Forest Fire Suppression Chemicals - To Plants & Soil Organism -)

  • 김동현;이명보;유세걸;나영은;최원일;김응식;정기창
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제22권5호
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    • pp.48-54
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    • 2008
  • 전 세계적으로 산불이 빈번히 발생되고 대형화산불이 끊임없이 발생되고 있다. 따라서 산불진화를 보다 효과적으로 신속히 하기위해 산불진화용 소화약제가 사용되고 있다. 산불용 소화약제는 일반적으로 물리적 형태에 따라 분말, 액상, 포(泡), 겔(gel)로 구분되어 사용되고 있다. 우리나라에서는 직접적인 산불진화용 소화약제인 강화액과 포소화약제를 사용하고 있어 본 연구에서는 이러한 소화약제들의 식물독성(종자발아율, 소나무 용기묘 치사율) 및 토양생물 독성(지렁이 급성독성) 등 산림생태에 대한 독성평가를 실시하였다. 그 결과, 강화액 및 포소화약제 모두 영향을 미치는 것으로 나타났으며 특히, 강화액의 경우 모든 독성실험방법에 대해 실험개체 모두 100%의 치사율을 나타내어 독성이 가장 강한 것으로 조사되었다. 따라서 향후, 산불진화용 소화약제에 대한 산림생태환경독성 영향평가 방법과 기준제시가 필요할 것으로 판단된다.

통계자료에 의한 기상과 산불특성의 관련성 -전라남도지방을 중심으로- (The Studies on Relationship Between Forest Fire Characteristics and Weather Phase in Jeollanam-do Region)

  • 이시영;박흥석;김영웅;윤화영;김종갑
    • 농업생명과학연구
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    • 제45권4호
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    • pp.29-35
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    • 2011
  • 본 연구에서는 2005년부터 2009년까지 전라남도 지역의 기상변화와 산불특성과의 관련성을 파악하기 위해 기상요소와 산불 발생자료 (시간, 원인)를 분석한 결과, 최고온도 상승과 상대습도 감소로 인해 산불발생의 위험성이 높은 기후조건이 형성되었으며, 산불은 최고기온 $10{\sim}20^{\circ}C$에서, 상대습도 40~60% 에서, 평균풍속 2 m/s이하에서 주로 발생하였다. 이러한 기상조건은 강우 후에 2~3일이면 산불발생 위험이 높은 기상조건이 형성되었다.