• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.198-198
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• 2021

최근 자연적, 사회적, 정책적 관점에서 하천관리의 중요성이 증대되면서 국가하천 정비를 통한 하천시설 관리의 책임이 증대되고 있다. 국가하천 5대강 본류의 친수지구 이용도 변화를 살펴보면 2015년에 비해 2019년에 면적당 이용객 수가 630,813(명/km²)이 증가하였음을 알 수 있었고(국토교통부, 2020) 본 연구에서는 이용자 수 증가율이 높은 편인 한강 내 하천이용시설을 대상으로 선정하여 해당 지역을 기계학습 기반의 수위예측 알고리즘에 적용하였다. 하천이용시설은 하천이용자가 편리하게 하천을 이용하기 위하여 설치한 시설로 공원시설(강서, 난지, 양화, 망원, 여의도, 이촌, 반포, 잠원, 뚝섬, 잠실, 광나루, 구리)을 위주로 분석하였다. 해당 시설의 침수피해를 고려하기 위해 시계열 자료에 특화된 LSTM(Long Short-term Memory)기법을 활용하여 수위예측 알고리즘을 개발하였고 이를 통해 도출된 홍수 예보로 재난을 대비하고 시설물을 체계적으로 관리하는 유지관리의 효과를 분석하고자 하였다. 입력 자료(input data)는 수위 (EL.m), 팔당댐 방류량 (m³/s), 강화대교의 조위(EL.m)를 사용하였으며 수위예측 알고리즘을 통해 6시간 후 예측 수위값을 도출하여 기존 2단계(주의보, 경보)였던 홍수 예보 단계에서 4단계(관심, 보행자통제, 차량통제, 경계)로 구축하였다. 기존과 세분화된 홍수예보를 적용했을 경우의 유지관리 비용과 편익을 산정하여 하천이용시설의 경제성을 비교·분석한 결과, 유지관리 비용이 기존 대비 약 5% 이상 절감되었고 편익은 약 1.5배 이상 증가하였으며 관리등급은 평균 C등급(보통) 이상 달성하였다. 이는 수위예측 알고리즘의 적용으로 하천이용 활성화 및 투자의 효율성에 목적을 두었으며 향후 분석결과를 토대로 경제성모델을 개발하여 국가하천 내 관리그룹에 적용하면 효율적인 유지관리체계를 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.22 no.4
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• pp.158-168
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• 2019

Korea Hydrographic and Oceanographic Agency(KHOA) carried out a research project named 'Marine Fisheries Infrastructure Construction and Technology Training for the Philippines' as part of the 1st Official Development Assistance(ODA) from 2015 to 2018. It is preparing for the 2nd ODA project which will begin in 2020. Besides, recently, the Philippines is paying attention to marine territory management and response capability due to problems such as the sea-level rise and coastal erosion caused by climate change. Therefore, before 2nd ODA to the Philippines, this study analyzed the vertical ocean model on the vertical datum in Korea and suggests the direction of development of the vertical ocean modeling system for the vertical datum in the Philippines using the observed data from the permanent tide station which was built by the Philippines ODA research project over the last four years. Moreover, as a pilot study, the Sulu Sea in the Philippines was selected and analyzed by harmonic analysis method. At each tide station, constants for correction had been computed. And the grid-based tidal model was constructed based on this study. As a result of the study, similar tidal characteristic were observed when the prediction and the measured tide were compared by applying the constants for correction between two station in the sea area with similar tidal level. These results could be used as basic data for the 2nd ODA to the Philippines, and contributed to construct and maintain a close cooperation and friendship between Korea and the Philippines.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2006.11a
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• pp.255-260
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• 2006

천수만의 수리 역학 및 수질 모델을 위하여 3차원 수리역학 모델(EFDC)과 21개 수질 변수에 대한 수질 모델이 접합된 3차원 수리역학-부영양화 모델(HEM-3D)을 이용하였다. 관측 자료에 대한 모델 검증 결과, 조위는 관측치에 비해 5% 정도, 유속은 10% 정도 작은 값을 보였으며, 지각은 모델 결과치가 고정항에서 늦고 간월도에서 빠르게 나타났다. 수질 항목, 특히 용존산소의 관측치에 나타난 전반적인 분포 양상을 잘 재현하고 있었으며, 항목별 기여도 분석에서는 수질 모델이 퇴적물에 의한 산소 소비에 민감하게 반응하고 있으며, 용존산소 변화에 있어서 퇴적물에 의한 영향이 중요한 역할을 하고 있음을 보여주었다. 본 모델 결과는 기존의 모델들과 비교하여 천수만 해역의 해수 유동 특성을 잘 재현하고 있으며, 본 모델과 연계된 수질 모델의 오염물 확산과 수질 항목들의 거동을 이해할 수 있는 정보를 제공하였다. 그럼에도 불구하고 본 연구를 통하여 나타난 문제점은, 수질 예측 모델에 필요한 수질 변수들의 관측 자료와 양식장에 의한 오염 부하량 자료가 충분하지 못하며, 퇴적물에 의한 수질 변화를 정량화할 수 있는 모델의 개발이 시급하다는 것이다. 특히 퇴적물에 의한 산소 요구량은 유기퇴적물이 미생물 등에 의해 분해되는 과정에서 요구되는 산소량으로서, 해수 유동 조건의 변화와 오염부하에 의한 유기퇴적물의 집적이 주된 요인이다. 방조제 건설 이후 해수유동 조건의 변화와 더불어 지속적으로 오염물이 유입되고, 담수 및 천수만의 수질이 점점 악화되고 있다. 따라서 이러한 오염부하와 퇴적물에 대한 관리대책이 시급한 것으로 판단되며, 향후 정확한 수질 예측을 위해서는 본 연구에서 나타난 문제점들에 대한 재고가 필요할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.236-236
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• 2019

전 세계 인구의 90% 이상은 북반구 지역에 거주하고 있으며, 약 67%는 해안 지역에 거주하고 있다. 최근 기후변화로 인해 해수면 높이가 상승하고 있으며, 태풍, 폭풍해일 등의 자연재해로 인해 해안 지역의 인명과 재산 피해가 점점 증가하고 있는 추세이다. 특히 조석의 영향에 따라 수위 및 유량이 변동하는 특성을 가지고 있는 감조하천의 경우, 만조시에 하천의 유량이 배수되지 않아 홍수피해가 가중되기도 한다. 본 연구에서는 조위의 영향을 받는 감조하천의 수위-유량 관계곡선식을 개발하였다. 이를 위해 울산 수위시계열을 wavelet 분석, curve fitting, high pass filter 방법을 이용하여 4가지의 성분(조석 성분, 파고성분, 강우-유출 성분, 잡음 성분)으로 분리하고, 분포형 모형인 GRM 모형을 통해 유출량을 산정하였다. 모의 유출량과 강우-유출 성분을 이용하여 수위-유량 관계곡선식을 개발하고, 모의 유출량에 따른 수위를 추정하였다. 나머지 3가지 성분과 합하여 통합 수위를 산정하고 관측 유량과 비교한 결과 오차가 약 10%이내로 감조 하천의 수위를 정확하게 예측할 수 있었다. 본 연구를 통해 감조하천에서 수위-유량 관계곡선식을 개발할 수 있었으며, 본 연구 결과를 활용하여 유량에 따른 수위를 예측하고 추가적인 다른 성분의 영향을 고려한다면 홍수기에 감조하천의 수위를 원활하게 관리할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1048-1049
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• 2015

The sihwa tidal power plant is the first tidal power plant in korea and the biggest of the world. The tidal power turbine is operated by tidal energy. The tidal energy is generated by the relative motion of the earth and celestial masses specially the sun and the moon, which interact via gravitational forces. The tidal power is estimated by the predicted the tidal amplitude and phase. This paper gives a process of estimate of tidal power using Matlab T-tide based on tide prediction. The proposed method is tested using actual recorded data comparing to predicted date.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.27 no.6
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• pp.391-405
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• 2015

A global tsunami prediction system was suggested for a distant tsunami using a finite fault model and a cyclic boundary condition. The possibility of the suggested system as a distant tsunami response system was checked by applying it into the case of 2014 Chile tsunami. A comparison between the numerical results(tsunami height and arrival time) with different conditions (boundary condition, governing equation, grid size and fault model) and measured data (DART buoy, tide station) showed the importance of the finite fault model and the cyclic boundary condition.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.22 no.6
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• pp.361-373
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• 2010

Analysis has been made on the tide/storm surges characteristics near the Korean marginal seas in the 2008 and 2009 years using operational ocean prediction model of the Korea Meteorological Administration(KMA). In order to evaluate its performance, its results were compared with the observed data by tidal stations around Korean Peninsula. The model used in this study predicts very well the characteristics of tide/storm surges near the Korean Peninsula. Simulated storm surges show the evident effects of Typhoons in summer season. The averaged root mean square error(RMSE) of 48 hr forecasting between the modeled and observed storm surges are 0.272 and 0.420 m in 2008 and 2009, respectively. Due to strong sea winds, the highest storm surges heights was found in summer season of 2008, however, in 2009, the high storm surges heights was also found in other seasons. When Typhoon Kalmaegi(2008) and Morokot(2009) approached to Korean Peninsular, the accuracy of model predictions is almost same as annual mean value but the precision accuracy for Typhoon Morakot is lower than of Typhoon Kalmaegi similar to annual results.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.32 no.6
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• pp.373-383
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• 2020

In this study we established an operational storm-surge system for the northwestern pacific ocean, based on the NEMO (Nucleus for European Modeling of the Ocean). The system consists of the tide and the surge models. For more accurate storm surge prediction, it can be completed not only by applying more precise depth data, but also by optimal parameterization at the boundaries of the atmosphere and ocean. To this end, we conducted several sensitivity experiments related to the application of available bathymetry data, ocean bottom friction coefficient, and wind stress and air pressure on the ocean surface during August~September 2018 and the case of typhoon SOULIK. The results of comparison and verification are presented here, and they are compared with POM (Princeton Ocean Model) based Regional Tide Surge forecasting Model (RTSM). The results showed that the RTSM_NEMO model had a 29% and 20% decrease in Bias and RMSE respectively compared to the RTSM_POM model, and that the RTSM_NEMO model had a lower overall error than the RTSM_POM model for the case of typhoon SOULIK.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.12
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• pp.1207-1216
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• 2018

Discharge or water level predictions at tidally affected river reaches are currently still a great challenge in hydrological practices. This research aims to predict water level of the tide dominated site, Jamsu bridge in the Han River downstream. Physics-based hydrodynamic approaches are sometimes not applicable for water level prediction in such a tidal river due to uncertainty sources like rainfall forecasting data. In this study, TensorFlow deep learning framework was used to build a deep neural network based LSTM model and its applications. The LSTM model was trained based on 3 data sets having 10-min temporal resolution: Paldang dam release, Jamsu bridge water level, predicted tidal level for 6 years (2011~2016) and then predict the water level time series given the six lead times: 1, 3, 6, 9, 12, 24 hours. The optimal hyper-parameters of LSTM model were set up as follows: 6 hidden layers number, 0.01 learning rate, 3000 iterations. In addition, we changed the key parameter of LSTM model, sequence length, ranging from 1 to 6 hours to test its affect to prediction results. The LSTM model with the 1 hr sequence length led to the best performing prediction results for the all cases. In particular, it resulted in very accurate prediction: RMSE (0.065 cm) and NSE (0.99) for the 1 hr lead time prediction case. However, as the lead time became longer, the RMSE increased from 0.08 m (1 hr lead time) to 0.28 m (24 hrs lead time) and the NSE decreased from 0.99 (1 hr lead time) to 0.74 (24 hrs lead time), respectively.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.28 no.5
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• pp.265-276
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• 2016

The 2011 Tohoku, Japan Tsunami, which occurred on March 11, 2011, reached the Korean Peninsula and was recorded at numerous tide stations. In the records of the north-eastern tide stations, tsunami forerunners were found in only about a few minutes after the earthquake, which was much earlier than the expected arrival time based on a numerical simulation. Murotani et al. (2015) found out that the bathymetry effect is related to the tsunami forerunners observed in Japan and Russia. In this study, the tsunami forerunners observed in Korea were well reproduced by a numerical simulation considering the bathymetry effect. This indicates that it is important to consider the bathymetry effect for a tsunami caused by an earthquake on shallowly dipping fault plane(e.g. 2011 Tohoku, Japan Earthquake). However, since the bathymetry effect requires additional computation time, it is necessary to examine the problems that results from applying the bathymetry effect to the tsunami warning system.