• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.97-97
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• 2023

최근 재해분야에서 인공신경망(ANN), 기계학습(ML), 딥러닝(DL) 등 AI 기술이 활용성이 점차 증가하고 있으며, 센싱정보와 연계한 시설물 안전관리, 원격탐사와 연계한 재해감시(녹조, 산사태, 산불 등), 수문시계열(수위, 유량 등) 예측, 레이더·위성강수 자료의 보정과 예측, 상하수도 관망누수예측 등 다양한 분야에서 AI 기술이 적용되고 그 활용성이 검증된 바 있다. 본 연구에서는 ML, DL, 물리기반신경망(Pysics-informed Neural Networks, PINNs)을 이용한 다양한 재해분석 사례를 소개하고, 그 활용성과 한계에 대해서 논의하고자 한다. 주요사례로는 (1) SAR영상과 기계학습을 이용한 재해피해지역(울진 산불) 감지, (2) 국가 디지털 정보를 이용한 산사태 위험지역 판별(인제 산사태) (3) 기계학습 및 딥러닝 기법을 이용한 위성강수 자료의 보정·예측 및 유출해석, (4) 수리해석을 위한 수치해석분야에서의 PINNs의 적용성(1차원 Saint-Venant 식 해석) 평가 연구결과를 공유한다. 특히, 자료의 입·출력 자료만으로 학습된 인공신경망 모형 대신 지배방정식(물리방정식)을 만족하도록 강제한 PINNs의 경우, 인공신경망 모형보다 우수한 모의능력을 보여주었으며, 향후 복잡한 수리모델링 등 수치해석분야에서 그 활용가능성이 매우 높을 것으로 판단된다.

• 대한공간정보학회지
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• 제2권2호
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• pp.43-53
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• 1994

GSIS(Geo-Spatial Information System)는 재해 위험지역 결정에 필요한 재해 위험지역 해석에 매우 유용하므로 지도나 항공사진상에서 자료를 디지타이징 혹은 스캐닝을 통하여 지형자료를 입력하고 조사된 재해인자에 대하여 분석할 경우 광범위한 지역에 대해서 위험지역을 예측할 수 있다. 본 연구에서는 부산시 동래구 일원을 대상으로 기존의 지도, 항공사진, 인공위성영상, 토양도를 GSIS기법과 RS기법을 이용하여 산사태 발생 가능성을 레스터방식으로 분석하였다. 산사태 발생의 원인분석, 원인규명 및 산사태의 인자확인을 하였으며, 레스터자료는 사분트리구조를 이용하여 생성하고 벡터자료는 위상벡터 모델을 사용하여 두 모델의 자료를 중첩처리하여, 결과를 사분트리구조로 얻었다. 그 결과 정확한 중첩결과를 얻을 수 있었고, 통합 데이타베이스를 구축하여 필요한 정보를 획득할 수 있었으며, 위험지역을 항공사진상에 표현하여 산사태 위험지도를 작성하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.359-369
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• 2022

산사태에 대한 비탈면 안정해석시, 산지 비탈면의 경사와 지형의 변화가 심한 경우에는 엄밀한 해석으로 안정성을 평가해야 한다. 본 연구에서는 불포화층에서 강우로 인한 침투 현상을 해석하여 간극수압의 변동을 고려한 산사태 안정성 분석을 수행하였다. 비탈면 안정해석 시 실제 산사태가 발생한 지역을 선정하여 3차원 비탈면 안정해석을 수행하였고 무한비탈면 해석결과와 비교하였다. 세밀한 지반정보를 기반하여 3차원 비탈면 안정해석으로 지형에 따라 변동하는 산사태의 발생위치와 규모를 예측할 수 있다고 판단되었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권3호
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• pp.152-163
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• 2020

실제적인 산사태 대응조치 단계 이전에 산사태위험지수를 통하여 산사태 발생 위험도를 모니터링하고 예측하기 위하여, LAMP의 고해상도 강우와 토양수분 예측 자료를 DB화 하고, 산사태 연구자들의 연구대상 지역에 적합한 지도 투영법과 공간해상도로 변환하는 절차를 ArcGIS를 이용하여 마련하였다. 이를 위하여 ERA5 재분석 강수와 농촌진흥청 10m 깊이 토양수분자료를 이용하여 LAMP 모델 강수 및 토양수분 자료를 정량적 그리고 정성적으로 평가하여 모델의 특성을 파악하였다. 또한, LAMP 강우, 토양수분, 증발산 등의 결과 자료를 10m 초고해상도 ArcGIS 포맷 자료로 변환하는 과정을 실무적으로 상세히 기술하여, 국내 지역에서 WRF 모델의 NetCDF 자료를 ArcGIS로 이용자들이 손쉽게 변환할 수 있도록 기술적 편의를 제공하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제26권1호
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• pp.47-57
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• 2010

본 연구의 목적은 2006년 태풍 에위니아, 빌리스, 개미와 집중호우로 인해 많은 산사태가 발생한 진부면 지역을 대상으로 항공사진을 이용한 산사태 탐지 및 인공신경망과 GIS를 이용한 산사태 취약성을 분석하는데 있다. 산사태 위치는 산사태 발생 전후의 항공사진을 판독 후 현장에서 확인하였다. 취약성 분석을 위해 지형, 지질, 토양, 임상, 선구조, 토지이용도 등의 자료는 공간 데이터베이스로 구축하였다. 산사태와 관련 요인들간의 상대적 가중치는 인공신경망의 역전파 알고리즘을 이용하여 결정하였다. 그 결과 경사방향과 경사는 다른 요인들 보다 1.2~1.5배 높게 나타났다. 이 가중치를 이용하여 취약성도를 작성 후 분석에 사용하지 않은 산사태 위치와 비교하여 검증하였다. 그 결과 예측 정확도는 81.44%로 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권6_2호
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• pp.1047-1060
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• 2017

현대사회에서 지속적으로 진행되고 있는 지구 온난화 현상은 비정상적인 기상 현상을 빈번히 발생시키고 있다. 특히 21세기에는 폭우와 같이 수문학적 측면에서 물의 특성이 전과 다르고, 수문학적 재해의 강도와 빈도가 증가하고 있다. 그 중 도시 지역에서는 재해로 인한 피해가 극대화될 가능성이 크기 때문에 피해를 대비하기 위한 재해에 대한 예측이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 대표적인 도시 자연 재해인 산사태를 로지스틱 회귀(Logistic regression, LR) 모델을 이용하여 분석하고 현장조사를 통해 산사태 이후의 관리 현황을 조사 및 검증하였다. 현장조사 대상 지역은 기존에 산사태 발생지역 및 본 연구의 연구결과로부터 산사태 취약성이 높게 나타난 지역을 중심으로 수행하였다. 기존 산사태 발생지 데이터는 2011년 우면산 산사태 당시의 현장조사 자료 및 항공사진 비교분석을 통해 추출하였다. 산사태 관련 요인은 항공사진으로부터 제작된 지형도와 임상도에서 추출하였다. 산사태 취약성 지도는 산사태에 영향을 미치는 총 13개 요인을 통해 구성된 공간 데이터베이스에 LR 모델을 적용하여 제작되었다. 마지막으로 ROC(Receiver operating characteristic) 곡선을 이용해 산사태 취약성 지도를 검증한 결과 77.79%의 정확도를 나타냈다. 추가적으로, 연구결과에 나타난 산사태 취약지역에 대해 2011년 산사태 이후 산사태가 어떻게 관리되었는지를 확인하기 위해 현장조사를 수행하였다. 본 연구의 결과는 국내 도시 산사태 관리에 관한 정책 수립에 있어 과학적 근거로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제15권10호
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• pp.16-26
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• 1999

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권10호
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• pp.17-31
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• 2019

본 연구에서는 강우로 인한 산사태와 토석류의 거동분석을 위한 연계해석기법이 제안되었다. 산사태 발생 위치 및 체적을 토석류의 초기 발생 위치 및 체적 조건으로 사용하고 강우-침투에 의해 형성된 습윤대에 의해 정의되는 하부 지반의 습윤 조건이 토석류에 의한 연행침식작용 분석에서 고려되어 강우-침투, 산사태, 토석류에 이르는 일련의 과정에 대하여 일관된 해석이 수행될 수 있도록 구성되었다. 본 연계해석기법은 지리정보시스템을 기반으로 광역적 분석이 가능하도록 구성되었다. 본 연계해석기법을 활용한 해석 결과와 기존 연구자들에 의해 보고된 관측 결과를 비교하여 해석기법에 대한 검증 및 적용성을 확인하였다. 그 결과 시간에 따른 토석류 전방 위치 및 토석류의 속도, 체적, 운동량 측면에서 해석과 실험 결과가 서로 유사하게 나타났으며, 복잡한 지형을 갖는 자연사면에 적용한 경우에도 해석결과와 관측 결과가 유사하게 나타나 합리적인 예측결과를 도출하였다. 최종적으로 강우에 의한 산사태-토석류 연계해석 결과를 관측값과 비교한 결과, 산사태 해석은 약 83%의 예측률을 보였으며, 토석류의 최종 체적은 관측값과의 오차가 관측값의 약 3%($871m^3$)로 매우 작게 나타났다. 본 연구에서 제안된 산사태-토석류 연계해석기법은 기존의 산사태와 토석류 흐름을 분리해서 분석하는 문제를 극복하였으며, 특히 강우에 의한 산사태뿐만 아니라 토석류에 의한 연행침식작용에 대한 강우의 영향을 분석할 수 있다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.261-266
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• 2010

그 동안 산사태 연구는 강우에 의한 예측 연구나 결정론적 유한요소법 및 한계평형 연구가 많이 이루어 졌지만 자연의 요소 이외의 인간 활동적 요소에 대한 연구는 외국의 사례에 비해 선행연구가 많이 없는 실정이다. 이번 연구 논문에서는 산림청의 사면평가표를 GIS을 이용해 강우 조건과 사회적 인자(도로, 빌딩, 주택 등)에 따른 산사태 위험지역들을 GIS Map상에서 어떤 차이가 나는지 알아보았다. 또한 사면평가표의 항목에서 사회적 인자 항목이 산사태 발생에 있어 통계적으로 유의한지를 다변량 통계분석을 통해 알아보았다.

• 한국재난정보학회:학술대회논문집
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• 한국재난정보학회 2016년 정기학술대회
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• pp.428-432
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• 2016

자연재해는 전 세계적으로 몇 조원에 이르는 피해를 주고 있으며 근래에는 기후변화로 인한 이상기후현상으로 집중호우의 빈도가 증가하고 있으며 홍수, 산사태 토석류 등 발생빈도가 늘어나고 있는 추세이다. 최근 2011년 서울에서 발생한 우면산 토석류의 피해와 강원도 일부 지역의 피해로 인해 많은 피해가 일어났으며, 국가에서는 산사태 피해를 최소화하기 위해서는 장기적으로는 위험한 지역에 구조물을 설치하는 등 예방사방을 실시하고, 단기적으로는 위험요소의 제거와 위험지역의 예측을 통한 경계피난체재를 철저히 할 필요성이 강조되고 있는 실정이다. 특히, 강원도는 산지로 이루어져 있으며, 매년 집중호우나 태풍이 지나간 다음, 많은 양의 강우량으로 인해 산길을 지나는 도로에 토석류로 인해 길이 막혀 이동이 불가능 하게 되거나 산지 아래에 있는 건물이 산에서 쓸려서 내려오는 토사와 나무에 의해 파괴되어 물질적인 피해를 입는 영상이 뉴스를 통해 많이 접하고 있다. 본 연구에서는 토석류에 대한 전반적인 특성을 설명하고 체계적인 관리가 필요하다. 연구 지역은 춘천지역을 대상으로 SINMAP 모델 기법의 조도계수와 특성을 고려한 위험지도를 작성하였고 산사태 일부 지역에 대한 위험도 평가를 하였다.