• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.360-360
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• 2023

최근 태풍 및 집중호우로 인한 국내 홍수 피해 규모 및 빈도는 증가하고 있는 추세이며 이에 대한 대응과 수해 방지 대책 수립에 많은 어려움을 겪고 있다. 이와 같은 홍수 피해를 경감시키기 위해서는 유출 모의에 따른 유역 홍수 방어 대책 수립이 이루어져야 하나, 하천 상류 등과 같은 미계측유역이 존재하며 정확한 유출량 산정에 많은 어려움이 따른다. 통상, 미계측유역 유출량 산정은 비유량법, 지역회귀방법, 수문모형에 의한 모의 등이 있다. 그러나 기존의 통계적 방법은 기왕 자료간 관계의 선형성만을 고려한다는 한계가 있으며, 물리적 방법은 다양한 자료 활용에 대한 유연성이 낮다는 한계가 있다. 딥러닝 기반 방법은 자료 내 존재하는 비선형성과 입·출력간 인과관계를 반영하여 모의할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 이러한 미계측유역 유출량 산정을 위해 국내 유역을 대상으로 딥러닝 모형에 대한 적용성을 평가하고자 한다. 알려진 미계측유역 유출량 산정 기법들과 물리적 요소를 고려한 개선된 딥러닝 구조를 활용한 기법에 대한 평가를 수행하였다. 미계측유역에 대한 첨두유출 모의 및 유출용적에 대한 평가를 수행하였으며, 홍수 유출이벤트에 대한 도시적 평가를 통해 딥러닝 기반 미계측유역 유출 모의 기법의 적용성을 평가하였다. 평가 결과, 물리적 요소를 고려한 딥러닝 기반 방법의 정확도가 상대적으로 높은 정확도를 보였으며 첨두 유출 모의를 잘 반영하는 것으로 나타났다. 향후, 유역의 다양한 특성을 활용하는 유출 모의 기법 개발 및 평가가 이루어져야 될 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.39-39
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• 2020

Low-flow 하천에서의 최저수위를 나타내는 지표이다. 일반적으로 유황곡선의 갈수량(Q355)를 대표적으로 사용한다. Low-flow는 물 공급 관리 및 계획, 관개용수, 생태계등 다양한 분야에 영향을 미친다. 이러한 Low-flow를 산정하기 위해서는 충분한 기간의 유량자료가 필요하다. 하지만 국토의 70%가 산지지형으로 구성되어 있는 우리나라의 경우 국가하천과 1급하천을 제외한 산지유역은 수위관측소가 부재하거나 결측으로 인해 자료가 충분하지 않아 Low-flow분석에 한계가 있다. 이에 과거에는 미계측지역의 갈수량을 예측하기 위해서 다중회귀분석, ARIMA 모형 등 다양한 기법을 사용하였지만, 최근들어 머신러닝 모형의 수요가 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 새로운 패러다임에 맞는 머신러닝 기법인 DNN기법을 사용하고자 한다. DNN기법은 ANN기법의 단점인 학습과정에서 최적 매개변수값을 찾기 어렵고, 학습시간이 느린 단점을 보완한 방법이다. 따라서 본연구에서는 머신러닝 기법인 DNN기법을 통해 미계측지역에 적용 가능한 지역화 Low-flow indices를 산정하고자 한다. 먼저, Low-flow에 영향을 미치는 인자들을 수집하고 인자들간의 상관분석, 다중공선성 분석을 통해 통계적으로 유의한 변수를 선정하여, 머신러닝 모형에 입력자료를 구축하였다. 또한 기존의 갈수량 예측기법인 다중회귀분석 결과와 비교하여 머신러닝 기법의 효용성을 검토하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.311-311
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• 2020

가뭄·홍수 등 수재해 대응대책 수립 측면에서 유역의 자연유출량 산정은 가장 핵심적인 사항이라 할 수 있다. 우리나라는 전국적으로 수위-유량관측소를 설치하여 실시간 유출량 모니터링을 통해 수문정보를 수집하며, 주요지점을 제외한 유역에서는 주기적으로 강우-유출모형의 매개변수 최적화를 통해 산정된 장기유출량 결과를 자연유출으로 가정하여 수자원 계획 수립시 활용하고 있다. 그러나 강우-유출모형의 최적 매개변수 추정을 위해 활용되는 관측 수문자료는 상대적으로 자료의 연한이 짧고, 계절·공간적인 특성으로 인해 매우 제한적이며, 유역의 특성을 충분히 고려하지 못해 미계측유역의 매개변수 추정시 모형의 자료에서 기인한 불확실성이 크게 발생한다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 관측자료에 대한 신뢰성이 유의하며, 공간적으로 고르게 분포된 12개 댐 유역을 대상으로 매개변수 지역화 연구를 수행하였다. SCEM-UA기법을 통해 GR4J 강우-유출모형의 매개변수를 최적화 하였으며, 매개변수와의 상관관계 및 선형회귀분석을 통해 유역특성인자를 선별하여 Copula 함수를 통해 지역화된 매개변수를 추정하였다. 최종적으로 본 연구에서 제시된 방법론에 대한 적합성을 평가하기 위하여 매개변수 최적화가 수행된 유역을 미계측 유역으로 가정하여 교차검증 관점에서 적합성을 검토하였으며, 통계적으로 유의한 결과가 도출되는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.184-184
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• 2022

지난 2019년 인천시, 서울시 문래동, 포항시 등에서 발생한 수질사고로 인해 국민의 상수도에 대한 신뢰도가 최악의 상황에 있으며, 이후로도 깔따구 유충이 발견되는 등 상수도 관망 내 체계적인 수질 관리 및 빠르고 정확한 수질 사고 발생 지점의 추정이 중요해 지고 있는 실정이다. 오염물 유입 추정은 수리학적 사고로 고려되는 누수와는 달리 상대적으로 그 지점 추정이 어렵다. 대게의 경우 수리해석을 진행하여 유량과 유향을 파악한 뒤 계측 지점에서부터 동일 시간대로 역으로 흐름을 거슬러 올라가며 확률상 높은 지점을 추정하는 것이 일반적인 방법이다. 본 연구에서는 범용 수리해석 프로그램인 EPANET2.2에 내장된 Trace Analysis (이후 trace 분석) 옵션을 사용한 오염물 유입 지점 추정 방법론을 소개한다. 본 연구에서는 방법론의 검증을 위해 오염물 유입지점은 한 곳으로 가정하였다. 해당 방법론은 먼저 절점별 trace 분석을 실시하여 모든 지점에서 수질 관측 지점까지 물이 도달하는데 소요되는 시간을 산정한다. 해당 시간과 오염물 관측 데이터와의 비교를 통해 유입 확률이 높은 지점을 추출한다. 이를 위해 실측 데이터가 필요하며, 결과는 지점별 확률로 나타난다. 모의 결과 1개의 수질 관측 지점으로도 개략적인 지점을 선정할 수 있는 것으로 나타났다. 다만, 수질 관측 지점의 수에 따라 분석 결과의 정확도가 향상한다. 마지막으로 유입 지점 추정 확률이 낮은 경우, 유입 지점 추정 확률을 향상시킬 수 있는 추가 수질 분석 지점을 결정하였다. 본 연구에서 소개한 방법론은 향후 수질 사고 발생 시 최초 확산 방지를 위한 격리 지점 선정에 근거를 제시할 수 있을 것으로 기대하며, 나아가 수질 관측 지점을 결정 및 대응 방안 수립 가이드라인으로 활용할 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.7
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• pp.455-465
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• 2017

Understanding of the two-dimensional velocity field is crucial in terms of analyzing various hydrodynamic and fluvial processes in the riverine environments. Until recently, many numerical models have played major roles of providing such velocity field instead of in-situ flow measurements, because there were limitations in instruments and methodologies suitable for efficiently measuring in the broad range of river reaches. In the last decades, however, the advent of modernized instrumentations started to revolutionize the flow measurements. Among others, acoustic Doppler current profilers (ADCPs) became very promising especially for accurately assessing streamflow discharge, and they are also able to provide the detailed velocity field very efficiently. Thus it became possible to capture the velocity field only with field observations. Since most of ADCPs measurements have been mostly conducted in the cross-sectional lines despite their capabilities, it is still required to apply appropriate interpolation methods to obtain dense velocity field as likely as results from numerical simulations. However, anisotropic nature of the meandering river channel could have brought in the difficulties for applying simple spatial interpolation methods for handling dynamic flow velocity vector, since the flow direction continuously changes over the curvature of the channel shape. Without considering anisotropic characteristics in terms of the meandering, therefore, conventional interpolation methods such as IDW and Kriging possibly lead to erroneous results, when they dealt with velocity vectors in the meandering channel. Based on the consecutive ADCP cross-sectional measurements in the meandering river channel. For this purpose, the geographic coordinate with the measured ADCP velocity was converted from the conventional Cartesian coordinate (x, y) to a curvilinear coordinate (s, n). The results from application of A-VIM showed significant improvement in accuracy as much as 41.5% in RMSE.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.16 no.4
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• pp.196-205
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• 2004

Water qualities (WQ) were measured biweekly from April 2nd to October 29th, 2003 in Sillicheon flowing into the entrance of Jumunjin Harbour and daily water quantities (river discharges) were estimated by the TANK model which has been widely used to compute the runoff discharges in the ungauged watersheds. The spatial and temporal change patterns of the measured WQs were analysed in detail and the correlation between rainfall - WQ and river discharge - WQ were also analysed. From this results, it is found that the correlation coefficient between BOD concentration and rainfall is 0.75 and between the SS concentration and 2-days river discharge is 0.36. The correlation between the COD, TN, TP in the station of Silli Lower Bridge and rainfall runoff quantity was analysed as un-correlated items. As a consequence, the estimated BOD and SS pollutants loads are reliable and show good change patterns even though the accuracy of SS pollutants load is slightly low. The estimated COD, TN and TP pollutants loads, however, can be used only as the reference or averaged values. In order to analyse more accurately the temporal change patterns of these items, more-detailed researches considering the artificial effects and landuse patterns are highly required.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.1001-1005
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• 2005

현재 평화의 댐 배수터널은 직경 10m 원형 x 4 련의 콘크리트 라이닝 터널로 구성되어 있다. 배수터널내의 흐름특성은 터널직경, 모양, 터널결사, 조도계수 및 입구부와 출구부의 기하학적 성질, 터널의 상류수위와 하류수위 등에 따라 개수로 혹은 관수로의 흐름특성이 나타난다. 따라서 터널내의 흐름은 각각의 경우에 따른 수리학적 해석이 달리 적용되어진다. 화천댐의 수위와 연계하여 평화의 댐 방류량을 산정하기 위해서는 상$\cdot$하류 수위에 따른 관로내의 흐름특성이 다양하게 변화하는 바 이에 따른 수리학적 검토가 필요하게 된다. 본 연구에서는 배수터널의 흐름별로 계산 방법을 도출하였으며 상$\cdot$하류의 수위와 단면형태를 고려하여 먼저 배수터널내의 흐름특성을 규명한 다음 그에 합당한 유량산정공식으로 배수터널 내에서 유하하는 흐름의 유량값을 산정할 수 있는 방법을 제시하였다. 본 검토에서 구축된 계산절차에 의해서 평화의 댐 수위가 급격하게 변화하는 시점인 2002년 1월, 6월 그리고 2004년 8월 시점의 평화의 댐, 화천댐의 수위를 검토하여 방류량을 산정하였다. 평화의 댐에서는 방류량을 결정하기 위한 계측시설이 없기 때문에 가장 가까운 하류부의 화천댐 유입량과 비교를 수행하게 된다. 강우가 지속되면서 화천댐의 유입량이 증가를 하게 되는데 화천댐 유역의 국지적인 호우에 따른 유입량으로 판단되는 부분을 제외하고는 화천댐 유입량과 계산된 평화의 댐 방류량에서 유사한 결과를 도출하고 있었다. 이와 같은 산정법을 바탕으로 하여 강우에 따른 평화의 댐 방류량을 정확히 산정함으로서 댐유역의 비상사태 발생 또는 임남댐의 방류 등을 추정하는데 크게 기여할 수 있을것으로 판단된다.2$으로 나타났다. 밸브 개폐도가 $100\%$일 때가 밸브를 $60\%$와 $80\%$ 개폐시켰을 때보다 $0.3kg/cm^2,\;0.29kg/cm^2$ 낮게 나타나 밸브를 전체 개방 했을 때 관로내의 수압이 상수설계기준에 적합한 수압을 유지함을 알 수 있다. 상수관로 설계 기준에서는 관로내 수압을 $1.5\~4.0kg/cm^2$으로 나타내고 있는데 $6kg/cm^2$보다 과수압을 나타내는 경우가 $100\%$로 밸브를 개방하였을 때보다 $60\%,\;80\%$ 개방하였을 때가 더 빈번히 발생하고 있으므로 대상지역의 밸브 개폐는 $100\%$ 개방하는 것이 선계기준에 적합한 것으로 나타났다. 밸브 개폐에 따른 수압 변화를 모의한 결과 밸브 개폐도를 적절히 유지하여 필요수량의 확보 및 누수방지대책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.8R(mm)(r^2=0.84)$로 지수적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 유거수량은 토성별로 양토를 1.0으로 기준할 때 사양토가 0.86으로 가장 작았고, 식양토 1.09, 식토 1.15로 평가되어 침투수에 비해 토성별 차이가 크게 나타났다. 이는 토성이 세립질일 수록 유거수의 저항이 작기 때문으로 생각된다. 경사에 따라서는 경사도가 증가할수록 증가하였으며 $10\% 경사일 때를 기준으로 $Ro(mm)=Ro_{10}{\times}0.797{\times}e^{-0.021s(\%)}$로 나타났다.천성 승모판 폐쇄 부전등을 초래하는 심각한 선천성 심질환이다. 그러

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.11
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• pp.1107-1121
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• 2008

The simple equation of GIUH are frequently used in many researches instead of the derived equation of GIUH. However it is still unknown whether the simple equation of GIUH is adaptable for estimating IUHs for basins with various geomorphologic conditions. To verify the applicability of the simple equation of GIUH, in this research, four basins which were Bangrim, Sanganmi, Museong, and Byeongcheon were selected and each basin was assumed as the third and fourth stream order basin according to variable resolutions. After than, IUHs were estimated using the derived and simple equations of GIUH. Eight to sixteen hydrographs were estimated from the each IUH, compared with observed graphs. In case of that the basin is assumed as a third order stream, the derived equation underestimated the peak flows while the simple equation overestimated them. When the basin is assumed as a fourth order stream, the simple equation generally overestimated the peak flows whereas the derived equation produced peak flows good agreement with the observed peak flow. Moreover, the simple equation showed various deviations in accuracy whereas the derived equation produced stable results. Based on the fact found from this research, it can be concluded that the derived equation of GIUH brings better results than the simple equation of GIUH to estimate IUHs for ungauged basins.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.8 no.4
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• pp.23-32
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• 1988

The rates of infiltration contributed to the flow fo water in an unconfined aquifer under the partially penetrated stream at an ungaged station and the corresponding base flow in channel are coupled by using the hydraulic and/or hydrologic characteristics obtained from the geomorphologic and soil maps. For the determination of groundwater flow, the linearized model which is originally Boussinesq's nonlinear equation is applied in this study. Also, a stream flow routing model for base flow in channel is based on a simplification of the Saint-venant. The distributed runoff model with piecewise spatial uniformity is presented for obtaining its solution based on a finite difference technique of the kinematic wave equations. The method developed in this study was tested to the Bocheong watershed(area : $475.5km^2$) of the natural stream basin which is one of tributaries in Geum River basin in Korea. As a result, it is suggested that the rationality of hydro-graph separation according to a wide variability in hydrogeologic properties be worked out as developing the physically based subsurface model. The results of the present model are shown to be possible to simulate a base flow due to an arbitrary rate of infiltration for ungaged basins.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.24 no.1
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• pp.51-56
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• 2017

In this paper, we have developed a differential pressure flow sensor designed as a single capacitive type. And the sensor was fabricated using a MEMS process. Differential pressure flow sensors are the most commonly used sensors for industrial applications. The sensing diaphragm and bonding joint of the MEMS pressure sensor are easily broken at high pressure. In this paper, we proposed a structure in which the diaphragm of the sensor was not broken at a pressure exceeding the proof pressure, and the differential pressure sensor was designed and manufactured accordingly. The operating characteristics of the sensor were evaluated at a pressure three times higher than the sensor operating pressure (0-3 bar). The developed sensor was $3.0{\times}3.0mm$ and measured with a LCR meter (HP 4284a) at a pressure between 0 and 3 bar. It showed 3.67 pF at 0 bar and 5.13 pF at 3 bar. The sensor operating pressure (0-3 bar) developed a pressure sensor with hysteresis of 0.37%.