• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.364-364
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• 2012

수자원 연구의 주요 목적인 효과적인 홍수 및 가뭄관리를 하기 위해서는 그 연구의 기초가 되는 자료를 관측하고 정도(accuracy, 精度)를 향상시키는 연구 또한 매우 중요한 부분이라고 볼 수 있다. 이러한 점에서 수위-유량측정의 경우, 관측자의 숙련도와 계측기 오차에 따라 관측값에 미치는 영향이 큰 특징을 갖고 있어 유량측정의 정확성을 높이고자 진보된 계측기의 개발 및 분석 방법에 관한 연구는 꾸준히 진행되고 있다. 일반적으로 유량을 추정하기 위해서 특정 단면에서의 수위를 측정하여 이를 수위-유량 관계곡선을 통해서 유량으로 환산하고, 수위-유량 관계를 측정한 후 이를 회귀분석 방법으로 내삽 및 외삽을 실시하여 유량을 측정하게 된다. 그러나 수위-유량 관계곡선에서 저수위와 고수위를 하나의 곡선식으로 하게 되는 경우 정도가 낮아지게 되므로 많은 경우에 있어서 저수위, 고수위를 각각의 곡선으로 구하여 사용하고 있다. 문제는 이러한 경우 정량적으로 변곡점을 구하기보다는 경험적으로 저수위와 고수위를 구분하고 있으며, 수위-유량관계를 회귀식에 의해서 추정하게 되므로 이에 대한 불확실성이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 불확실성을 정량화시키기 위한 방법으로 Bayesian MCMC 기법을 활용하며 수위-유량 관계곡선식의 매개변수들의 사후분포를 추정하여 매개변수의 최적화 및 불확실성을 평가하였다. 앞서 언급되었듯이 저수위 및 고수위로 분리하여 수위-유량 곡선식을 도출하고 있으나 저수위 및 고수위를 분리하는 기준이 경험적이기 때문에 신뢰성이 저해되는 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 수위-유량 곡선식의 매개변수들을 최적화 하는 동시에 Poisson 분포 기반의 변동점 분석이 연동되어 저수위 및 고수위를 분리할 수 있는 Bayesian 기반 통합 수위-유량 곡선 해석 방법을 개발하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.101-101
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• 2015

1986년 한강종합개발사업으로 대규모 준설이 실시되고, 수위가 낮아지면서 발생한 문제점을 해결하고자, 1988년 김포대교 직하류 지점에 신곡수중보를 건설하였다. 당시 수중보의 설치목적은 취수시설 유지를 위한 수위유지가 주요기능이었으나, 30년이 지난 지금 생활용수 취수시설은 잠실 수중보 상류로 모두 이전하였고, 농업용수와 일부 공업용수 등의 일부 시설만이 남아 있어 신곡수중보 시설의 필요성 및 현재 기능에 대한 재평가가 필요한 시점이다. 신곡수중보 철거시 변화하는 한강 본류의 수위를 모의하기 위해 수리학적 모형인 HEC-RAS를 이용한 부정류 모의를 실시하였다. 모형의 보정을 위해 저수기를 대표하는 2014년 4월부터 5월까지 45일간과 풍수기를 대표하는 2014년 8월부터 9월까지 45일간을 모의하였다. 조위영향을 받고 있는 강화대교 관측수위를 기점수위로 선정하고, 팔당댐 유량을 유량조건으로 모의하였으며, 본류구간의 전류, 행주대교, 한강대교 지점의 실측수위와 모의결과는 잘 일치하는 것으로 나타났다. 신곡수중보 철거시 평가를 위해 팔당댐 방류량이 최소가 되는 조건과 한강의 갈수량, 저수량, 계획홍수량 등 유량조건 변화에 따른 한강 본류수위를 비교하였다. 보 철거시 서해안의 조위영향이 잠실수중보 직하류지점까지 영향을 미치고, 일시적인 수위하강 현상이 발생하는 것으로 모의되었다. 보 철거에 의해 감조하천으로 변화되는 구간에서는 전반적인 유속이 증가하여, 현재 문제가 되고 있는 신곡수중보 직상류 및 지천 합류부 주변의 퇴적문제와 수질 문제개선에 도움을 줄 것으로 예상된다. 또한 신곡수중보 상류지역에서 잠실수중보 하류까지 발생하는 수위변화와 수면폭변화는 간조대 형성에 유리한 조건을 제공하여 한강변의 퇴적지 면적 증가 및 생태계 서식처 제공에 도움을 줄 것으로 기대된다. 다만 신곡수중보 하류지역의 수위는 현재보다 전반적인 상승이 예상되어 장항습지 면적이 일부 감소할 것으로 예상되지만, 홍수시 침식 및 퇴적이 가장 활발히 발생하므로 하상변동 등에 대한 면밀한 평가가 필요하다. 또한 홍수기 신곡수중보 구조물에 대한 평가 결과에서는 철거 시 한강 본류의 하천 수위가 일부 하강하는 것으로 모의되어 하천을 횡단하는 구조물이 홍수위 상승에 기여한다고 판단되므로 대안마련을 위한 종합적인 평가가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.121-121
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• 2019

특정 지역에 집중적으로 비가 내리는 현상인 국지성호우가 빈번히 발생함에 따라 하천 주변 사회기반시설의 침수 위험성이 증가하고 있다. 침수 위험성 판단 여부는 주로 수위정보를 이용하며 수위 예측은 대부분 수치모형을 이용한다. 본 연구에서는 빅데이터 기반의 RNN(Recurrent Neural Networks)기법 알고리즘을 활용하여 수위를 예측하였다. 연구대상지는 조위의 영향을 많이 받는 한강 전역을 대상으로 하였다. 2008년~2018년(10개년)의 실제 침수 피해 실적을 조사한 결과 잠수교, 한강대교, 청담대교 등에서 침수 피해 발생률이 높게 나타났고 SNS(Social Network Services)와 같은 비정형화 자료에서는 청담대교가 가장 많이 태그(Tag)되어 청담대교를 연구범위로 설정하였다. 본 연구에서는 Python에서 제공하는 Tensor flow Library를 이용하여 수위예측 알고리즘을 적용하였다. 데이터는 정형화 데이터와 비정형 데이터를 사용하였으며 정형화 데이터는 한강홍수 통제소나 기상청에서 제공하는 최근 10년간의 (2008~2018) 수위 및 강우량 자료를 수집하였다. 비정형화 데이터는 SNS를 이용하여 민간 정보를 수집하여 정형화된 자료와 함께 전체자료를 구축하였다. 민감도 분석을 통하여 모델의 은닉층(5), 학습률(0.02) 및 반복횟수(100)의 최적값을 설정하였고, 24시간 동안의 데이터를 이용하여 3시간 후의 수위를 예측하였다. 2008년~ 2017년 까지의 데이터는 학습 데이터로 사용하였으며 2018년의 수위를 예측 및 평가하였다. 2018년의 관측수위 자료와 비교한 결과 90% 이상의 데이터가 10% 이내의 오차를 나타내었으며, 첨두수위도 비교적 정확하게 예측되는 것을 확인하였다. 향후 수위와 강우량뿐만 아니라 다양한 인자들도 고려한다면 보다 신속하고 정확한 예측 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.138-138
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• 2017

가뭄, 집중호우와 같은 자연적인 요인과 불투수면적의 증가, 각종 용수로서의 지하수 이용 증가, 지하구조물 공사 등과 같은 인위적인 요인에 의한 지하수위 하강이 이슈화 되고 있다. 지하수 위의 하강은 지하수 고갈 같은 1차적 피해뿐만 아니라 생태계 교란, 농작물 피해, 지반 침하, 싱크홀 등의 2차 피해를 야기한다. 이에 따라 지하수위 시계열 자료를 이용하여 지하수위 관리 취약성에 대한 분석을 실시하였다. 연구지역으로 낙동강 중류에 위치한 상주, 대구, 밀양 지역으로 선택하였다. 자료 수집으로 국가지하수정보센터(www.gims.go.kr)에서 제공하는 국가지하수관측망 관측정 중 자료길이가 11개년 이상인 상주, 대구, 밀양의 지하수위 관측소의 일단위 지하수위 자료와 지하수이용량 자료를 수집하였다. 관측소 인근의 하천수위 자료는 국가수자원관리종합정보시스템(www.wamis.go.kr)에서 수집하였으며, 관측소 인근의 강수자료는 기상청(www.kma.go.kr)에서 해당 지역 관측소의 일단위 강수 자료를 수집하였다. 연구지역의 지하수 함양 자료는 국가통계포털(www.kosis.kr)에서 수집하였다. 수집한 일 단위 수문 자료를 이용하여 각 관측소의 연평균, 갈수기, 풍수기에 대해서 연구지역의 지하수위 관리 취약성 분석을 실시했고, 자료 분석 시 충적층 지하수위 자료는 인근 수계에 따른 변동이 크기 때문에 암반층 지하수위 자료에 대해서 분석을 실시하였다. 분석한 결과는 표준화 과정을 거쳐 지수로 산정하였고, 산정된 지수를 통해 연구지역 내 지하수위 관리 취약성 분석을 실시하였다. 본 연구를 전국단위 국가지하수관측망으로 적용하게 되면 지하수 개발 및 관리 정책 수립에 있어 큰 도움이 될 것으로 생각된다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.37 no.5
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• pp.19-31
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• 2021

Groundwater level (GWL) causes the stress state within soil and affects the bearing capacity and the settlement of foundation. In this study, the analyses of influencing factors on GWL fluctuation were performed. From the results, river stage and moving average of precipitation were main influence components for urban near large river and rural areas, respectively. In addition, the prediction performance of GWL using artificial neural network (ANN) was conducted with respect to the influence components. As a result, the effect of main component was significant on the prediction performance of GWL.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.470-470
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• 2023

하천 및 저수지의 수량자료 수집을 위해 부자식 또는 레이더식 수위계 등의 계측기를 이용하여 수위의 변화를 측정한다. 그러나, 수량 모니터링을 위해 설치되는 계측기와 유지관리를 위한 인력소모 비용의 이유로 일부 지역에서만 제한적으로 수행되고 있어 정확한 수문 해석에 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 저가의 센싱장비와 라즈베리파이를 활용한 ICT 기술을 수량 모니터링분야에 적용하여 수위 모니터링 기술을 개발하고자 한다. 라즈베리파이(Raspberry Pi 3 B Model)는 오픈소스 기반의 초소형 컴퓨터로 여러 센서를 연결하여 다양한 수문 인자(토양수분, 온도, 수위 등)들을 측정할 수 있으며, 통신 모듈이 기본 내장되어 있어 통신망 구축을 통해 측정데이터를 데이터베이스에 저장할 수 있다. 수위센서(eTape)와 초음파센서를 연결하여 실제 하천 유량 모니터링에 활용되고 있는 부자식 수위계 장비와 비교 분석을 통해 활용 가능성을 검증하고자 하였다. 검증방법은 인공강우실험을 위해 설치된 플륨관에 수위센서(eTape)와 초음파센서를 부착하여 기존 운영중인 부자식 수위계와 비교하였다. 부자식 수위계의 측정결과와 두 센서의 상관관계를 분석한 결과 결정계수(R²)가 0.94 이상으로 나타났다. 분석결과와 같이 기존 고가의 수위 관측장비들을 대체하여 저가의 센서 기반 모니터링 장비들의 실용화가 가능할 것이라 판단된다. 향후 연구에서는 다양한 센서(수위, 초음파, 카메라 등)를 이용하여 농업용수 물수지 분석에 활용할 계획이다. 농업용수는 수자원 총량 중 차지하는 비율이 높음에도 불구하고 정량적 데이터가 부족한 실정이며, 지역별 공급 특성이 다양하여 이를 계량화하기 위해서는 다수의 계측기가 필요하다. 따라서, 본 연구에서 개발중인 센서를 활용하여 물순환 과정의 정량적인 계측을 통해 농업용수의 효율적인 관리 및 농업용수의 하천기여도 평가 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.31-31
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• 2020

가뭄 발생 시 국내 농어촌 지자체 대부분은 추가 수원공 확보를 위한 긴급 대책으로 신규 관정을 개발하거나, 저수지와 하천을 준설하여 가뭄 수요에 대응하는 편이다. 이러한 방법은 즉시 대응에는 효과가 있지만, 고가의 비용이 소요되고, 무엇보다도 국지적으로 가뭄이 빈번하게 발생하는 지역에는 적용에 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여, 최근 기설 관정을 연계 이용하여 지하수 공급 극대화를 도모하는 기술이 제안되었다. 그런데 기설 관정 연계 이용 시 가장 중요한 사항은 모든 관정에서 최대 양수량을 유지하며 지하수를 공급할 수 있도록 관리해야 하는 점이며, 특히 암반관정의 과잉양수로 인한 간섭현상으로 충적관정이 고갈되어 공급가능한 지하수 수량이 오히려 감소되는 것을 사전에 방지하여야 한다. 이 연구에서는 가뭄 발생 시 암반관정(양수정)에서 최대로 양수했을 때에도 주변 충적관정의 양수능이 유지되는 최소 지하수위를 「지하수위 저하 한계치」로 지정하여 관정 연계 이용의 최적화를 도모하였다. 지하수위 저하 한계치 산정을 위하여, Theis의 자유면 대수층 정상류 우물수리 방정식과 지하수영향반겅 설정에 관한 경험식(Schultz, Weber, Kozeny 및 Jacob 경험식)을 이용하였다. 그런데 지정된 지하수위 저하 한계치는 충적관정의 지하수위이므로, 암반관측공만 소재하는 지역에 대해서는 충적층 지하수위 변동과 암반층 지하수위 변동 간의 상관분석을 통해 암반 관측공의 지하수위 저하 한계치를 추정하였다. 이후, 양수시험 자료(양수정과 주변 관측공의 수위변동 자료)를 이용하여 지하수 대수층의 이방성을 확인하였고, 이를 통해 암반관정의 양수에 따른 간섭을 크게 받는 충적관정과 그렇치 않은 충적관정을 구분하여 이방성에 따른 지하수위 저하 한계치를 수정하고, 상습가뭄 발생지역의 암반관정과 충적관정의 최적 지하수 양수를 도모하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.1B
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• pp.81-87
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• 2010

On the SSang-chi gauging station, the discharge had been measured by the rod float method for the past twelve years. However the shifts of the rating curves are too big to be accepted. The major factors of rating curve variation were reviewed for shift analysis. To estimate the discharge measured by rod float method, two cross sections and their stages are generally required. But, the rating curves had been derived only with the observed depth of gauging station since the cross sections were not available. To correct the errors, the reference rating curve was developed. In this study, the water surface slopes of the curve were simulated by RMA2 model. The historical rating curves were re-developed by the calculated discharges on the base of the water surfaces. The results show that the range of fluctuation decreased and rating curves in recent years are physically reasonable.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.23 no.2
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• pp.105-115
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• 2013

Increasing the river cross-section by barrage construction causes rises in the average river water levels and discharge rates in the rainy season. The time series patterns for groundwater levels measured at 23 riverside monitoring wells along the lower Nakdong River are compared for two cases: before and after water-filling at the Changnyeong-Haman Barrage. Monthly average groundwater levels indicate a distinct increase in groundwater levels in the upstream riverside close to the barrage. River-water level management by barrage gate control in August, during the rainy season, resulted in a 0.1 m decrease in groundwater levels, while water-filling at the barrage in December caused a 1.3 m increase in groundwater levels. The results of hierarchical cluster analysis indicate that seven groundwater monitoring wells and river water levels were in the same group before barrage construction, but that this number increased to 14 after barrage construction. Principal component analysis revealed that the explanation power of two principal components corresponding to river fluctuation, PC1 and PC2, was approximately 82% before barrage construction but decreased to 45% after construction. This finding indicates that the effect of the river level component that contributes to change in groundwater level, decreases after barrage construction; consequently, other factors, including groundwater pumping, become more important. Continuous surveying and monitoring is essential for understanding change in the hydrological environment. Water policy that takes groundwater-surface water interaction into consideration should be established for riverside areas.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.6 s.167
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• pp.487-494
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• 2006

The flood discharge on the rising limb of a hydrograph at Hwawon station greatly differs from the flood discharge on the falling limb for the same stage. When there is such a big hysteresis, there can be a significant amount of errors in the rated discharge obtained from a simple rating curve. To reduce errors in rated discharges, a looped rating curve was established for Hwawon station in the Nakdong River. In order to compute the deviation between real discharges and simply rated discharges, a simple rating curve was established using the stage and discharge data from the results of a hydraulic channel routing. The relationship between the discharge deviation ${\Delta}Q$ and a product of B and ${\Delta}h/{\Delta}t$ was analysed, where B is the channel topwidth; ${\Delta}h$ is the stage increment; At is the time increment. Strong relation between ${\Delta}Q$ and $B{\Delta}h/{\Delta}t$ was found. The discharges calculated from the relationship show differences by 10 % or less for the 7 observations out of 11 observations in 1997 whose stages exceeds 7 m. The observed discharges for the stages over 9 m in 1998 also show small difference with the discharges estimated from the loop rating curve. Looped rating curve is recommended, instead of the simple rating curve to reduce the errors of rated discharges for gauging stations like Hwawon, which has relatively large loop width.