• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.129-129
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• 2023

연안 환경은 기후 및 도시개발과 같은 자연·인공적 요인에 따라 끊임없이 변화한다. 근래에는 연안 도시 인구증가, 기후변화 등의 영향으로 인해 그 변화가 가속화되고 있으며, 특히 연안 침식 및 이에 따른 해안선 변화에 대한 심각성이 대두되고 있다. 연안 침식은 해류와 해안 유사의 마찰로 발생하는 유사이송 현상으로 야기되며, 해안 환경을 변화를 초래하며 인간사회에 경제적인 피해를 주기도 한다. 연안침식이 사회적인 문제로 부상했음에도 여전히 이에 대한 대중적 문제의식은 부족한 실정이다. 이는 대중매체를 통한 시각적인 노출이 가능한 다른 재해에 비해 재해의 물리적 과정에 대한 시각적인 관측이 어렵다는 배경이 있다고 판단된다. 더불어, 재해의 간접체험이 가능한 플랫폼이 부족하다는 점도 원인으로 여겨진다. 기술이 발달함에 따라 시뮬레이션을 통한 재해의 간접체험이 가능한 플랫폼이 개발되어왔으며, 이는 직접 경험하기 어려운 재해에 대해 위험성 인지 및 경각심 고취에 활용되어왔다. 본 연구에서는 수치해석 플랫폼인 Celeris Advent(Tavakkol and Lynett, 2017)를 기반으로 실시간 유사이송 해석이 가능한 인터랙티브 수치모형을 개발하여 문제를 개선하고자 하였다. GUI(Graphical User Interface)를 통해 조작이 가능한 Celeris Advent는 수치해석 결과를 실시간으로 가시화하며, 이에 대한 사용자 상호작용이 가능하다. 이를 기반으로 유사의 흐름에 대해 모의가 가능하도록 모형을 구성하여 실시간 사용자 입력 및 유사이송 물리현상 관측이 가능하도록 모형을 개발하였다. 수치모형 지배방정식은 2차원 천수방정식과 유사이송방정식을 양방향 결합하여 구성하였다. 개발된 모형의 정확성 평가를 위해 1차원 및 2차원 수리실험 데이터를 활용하여 수치실험을 수행하였으며, 전반적인 결과는 실험데이터와 잘 일치하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.321-335
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• 2023

Monitoring sediment loads in natural rivers is the key process in river engineering, but it is costly and dangerous. In practice, suspended loads are directly measured, and total loads, which is a summation of suspended loads and bed loads, are estimated. This study proposes a real-time sediment discharge monitoring system using the horizontal acoustic Doppler current profiler (H-ADCP) and support vector regression (SVR). The proposed system is comprised of the SVR model for suspended sediment concentration (SVR-SSC) and for total loads (SVR-Q_TL), respectively. SVR-SSC estimates SSC and SVR-Q_TL mimics the modified Einstein procedure. The grid search with K-fold cross validation (Grid-CV) and the recursive feature elimination (RFE) were employed to determine SVR's hyperparameters and input variables. The two SVR models showed reasonable cross-validation scores (R²) with 0.885 (SVR-SSC) and 0.860 (SVR-Q_TL). During the time-series sediment load monitoring period, we successfully detected various sediment transport phenomena in natural streams, such as hysteresis loops and sensitive sediment fluctuations. The newly proposed sediment monitoring system depends only on the gauged features by H-ADCP without additional assumptions in hydraulic variables (e.g., friction slope and suspended sediment size distribution). This method can be applied to any ADCP-installed discharge monitoring station economically and is expected to enhance temporal resolution in sediment monitoring.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 대한전기학회 2001년도 합동 추계학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.256-259
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• 2001

본 논문에서는 블록 삼각구조를 갖는 다변수 비선형 시스템의 상태 관측기의 설계 문제를 다룬다. 이를 위해 단일 입출력 삼각구조 시스템에 대한 기존의 설계 기법을 다변수 시스템으로 확장한다. 특히, 제안한 관측기의 이득은 시스템의 선형 부분뿐만 아니라 비선형성을 기반으로 설계되어지기 때문에 기존의 고이득 관측기에 비해 과도응답 특성을 개선한다. 또한 오차방정식에 대한 유사 변화을 이용하여 제안한 관측기가 전역 지수적 수렴성을 보임을 증명한다. 마지막으로, 시뮬레이션 예제를 통해 본 논문에서 제안한 설계 기법의 타당성을 입증한다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
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• 한국해안해양공학회 2000년도 한국해안해양공학발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.71-76
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• 2000

상류의 만경강과 동진강을 포함하여 공사가 진행 중에 있는 새만금 사업의 결과로 조성될 새만금 담수호 그리고 호소 외해역에 대한 총체적인 수질관리를 위하여 일차적으로 하천수계의 수질 연속관측과 부영양화 평가를 위하여 해역에서 수질분석이 실시되었다. 수치모형의 적용성을 평가하기 위하여 기존에 만경강에 대해 적용한 정적 수질모형인 QUAL2E 의 검토도 있었다. 종합적인 수질관리에는 하천에서뿐만 아니라 하구에서 공히 이용될 동적인 모형의 필요성이 대두되었다. 연속관측 자료를 통하여 분석된 자료는 감조구간에 적용된 1차원 동적수질모형 거동과 유사성을 보여, 향후 새만금 수계의 수질관리에는 동적모형의 확장이 필연적임을 재확인할 수 있었다. 인근해역에서 분석된 수질 분포는 특히 만경강 하구에서 부영양화가 매우 강하게 나타나 현재 일대 해역에서뿐만 아니라 만경강 상류의 유입 영향으로 향후 조성되는 새만금 담수호의 부영양화의 가능성도 배제할 수 없는 것으로 나타나 수질저하를 예방하기 위한 지속적인 수질관리 연구가 필요한 것으로 판단되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.99-99
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• 2018

기상이변으로 인해 국지성 호우의 발생 증가와 그로 인한 수재해 피해가 증가하고 있다. 따라서 수재해를 사전에 예측하고 저감하기 위해 비구조물적 대책인 실시간 홍수예보시스템 개발 및 운영에 관한 연구들이 수행되고 있다. 일반적으로 홍수예보시스템은 대피선행시간 확보를 위해서 초단시간 혹은 단기 수치예보모델을 수문해석모형이나 예보기법의 입력으로 활용하고 있다. 초단시간 예측은 기상레이더를 기반으로 외삽, 이류, 셀 추적 등의 기법을 활용하여 0~3시간 이내의 강수예측을 수행한다. 그러나 역학이나 물리적 과정이 동반되지 못하여 0~ 2시간 이내에서의 예측성은 높은 반면, 예측시간이 길어질수록 예측력이 낮아진다. 단기수치예보모델은 종관관측에 의존하면서 역학이나 물리과정을 동반하므로 0~6시간 혹은 12시간 이상의 예측을 수행하지만, 수치모델의 고유특성인 스핀업 등의 예측 불확실성이 내재되어 있어 예측 초기시간에서의 예측력이 낮은 한계가 있다. 따라서 강수예측의 정확도 향상을 위해 레이더와 수치예보모델의 병합기법이 필요하다. 본 연구에서는 통계분석을 통해 경험적으로 산출된 시간적 가중치를 이용한 기존 병합기법의 한계를 극복하면서 호우에 따른 가변성을 반영하는 실시간 병합기법을 개발하고, 수문학적인 활용성을 평가하고자 하였다. 사용된 예측강우 자료는 레이더 기반인 MAPLE, KONOS, 공간규모분할 예측강우와 수치예보모델 기반인 UM와 ASAPS의 예측강우이며, 제시한 가중치 산정기법은 직전 예측강우의 오차가 현 시점의 예측강우의 오차와 유사하다는 가정하에 오차항을 포함한 과거 1시간 예측강우들간의 가중치 조합이 과거 지상관측강우와의 평균제곱근오차가 최소가 되도록 화음 탐색법을 이용하여 찾는 것이다. 가중치 조합은 예측강우의 생산 시간 간격을 고려하여 매 10분마다 산정하며, 미래 3시간 예측까지 산정된 가중치를 적용한다. 수도권 영역을 대상으로 병합된 예측강우와 레이더 관측강우를 비교한 결과, 정량적 정확도가 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한, 예측강우의 수문학적 활용성은 도시유출해석모의를 통해 평가하였다. 그 결과, 병합된 예측강우로 모의된 수심이 관측수심과 유사하여 수문학적 활용성 확인할 수 있었다.

• Journal of the Society of Disaster Information
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• 제18권4호
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• pp.899-907
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• 2022

Purpose: Although many studies on seismic fragility analysis of general bridges have been conducted using machine learning methods, studies on curved bridge structures are insignificant. Therefore, the purpose of this study is to analyze the seismic fragility of bridges with I-shaped curved girders based on the machine learning method considering the material property and geometric uncertainties. Method: Material properties and pier height were considered as uncertainty parameters. Parameters were sampled using the Latin hypercube technique and time history analysis was performed considering the seismic uncertainty. Machine learning data was created by applying artificial neural network and response surface analysis method to the original data. Finally, earthquake fragility analysis was performed using original data and learning data. Result: Parameters were sampled using the Latin hypercube technique, and a total of 160 time history analyzes were performed considering the uncertainty of the earthquake. The analysis result and the predicted value obtained through machine learning were compared, and the coefficient of determination was compared to compare the similarity between the two values. The coefficient of determination of the response surface method was 0.737, which was relatively similar to the observed value. The seismic fragility curve also showed that the predicted value through the response surface method was similar to the observed value. Conclusion: In this study, when the observed value through the finite element analysis and the predicted value through the machine learning method were compared, it was found that the response surface method predicted a result similar to the observed value. However, both machine learning methods were found to underestimate the observed values.

• Journal of the Korean earth science society
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• 제27권6호
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• pp.653-658
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• 2006

The seasonal predictability of typhoon activity over the western North Pacific is investigated using an atmospheric general circulation model GCPS. A ten-member ensemble with different initial conditions is integrated for five months using observed sea surface temperature data for each year from 1979 to 2003. It is shown that the monthly variation of occurrence frequency of simulated tropical storms and the distribution of tropical storm genesis location are similar to those of observed tropical storms, but the model is unable to reliably predict the interannual variation of the occurrence frequency of tropical storms. This is largely because the observed relationship between tropical storm occurrence frequency and ENSO is different from the simulated one. Unlike the observation, in which the tropical storm occurrence frequency has no relation to ENSO, the model has a tendency to generate more (less) tropical storms than normal during El Nino (La Nina). On the other hand, the interannual variation of the mean longitude of tropical storms that shows a close connection with ENSO in both observations and simulations is simulated similar to the observation.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제5권3호
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• pp.134-144
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• 2018

In this study, the historical drought in East Asia was analyzed with the Community Land Model (CLM) and CLM-Variable infiltration capacity (CLM-VIC). The observation dataset, Climate Research Unit (CRU), were also applied to check and estimate the historical drought for 1951 - 2010. The annual precipitation, temperature and evapotranspiration by CRU, CLM and CLM-VIC were investigated before estimating the meteorological drought index, which is the Standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI). Three variables by observation and simulations have generally similar spatial pattern in East Asia even though there are some mere differences depending on the local area. These similar patterns are also founded in the results of SPEI by CRU, CLM and CLM-VIC. However, the similarity of SPEI becomes weaker as the drought severity goes severer from D1 to D4.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.188-188
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• 2015

최근 기후변화와 지구온난화로 인한 돌발성 집중호우 및 홍수, 태풍의 빈도 증가는 사회 경제적으로 막대한 피해를 입히고 있다. 수자원 분야에서는 이러한 피해를 예방하고 빠른 대처를 위해 강우의 정밀한 관측뿐만 아니라 강우의 정확한 공간 분포 파악이 요구되고 있다. 그러나 일반적으로 강우의 측정 시 사용되는 지상우량계의 경우 공간적인 밀도가 낮고, 불규칙적으로 위치하고 있어 강우의 시 공간적 변화를 반영하기 어려운 한계가 있다. 이러한 문제를 보완하고자 지상강우자료와 레이더자료를 결합하여 사용하고 있다. 본 연구는 지상강우자료의 양적인 특성을 고려함과 동시에 레이더자료의 공간분포특성을 반영하는 강우장을 추정하고자 하였다. 따라서 지구통계학적 공간보간기법인 크리깅 기법을 적용하였으며, OK(Ordinary Kriging), KED(Kriging with External Drift), ColCOK(Collocated Cokriging) 기법에 의해 생성된 강우장을 비교하였다. 지상강우와의 양적인 측면을 비교하기 위해 관측소 위치에서의 실제 강우값과 추정된 강우값의 상관관계를 비교하였으며, 레이더자료의 공간분포특성과의 유사성을 확인하기 위해 각 기법에서의 베리오그램을 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.346-346
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• 2022

본 연구에서는 GPU(Graphic Processing Unit) 가속 분포형모형을 실제 유역에 적용하여 강우 유출모의 결과의 정확성과 모의시간의 효율성에 대한 분석을 수행하였다. 분포형모형의 지배방정식은 운동파모형과 Green-Ampt모형으로 구성되어 있으며, 운동파모형은 유한체적법을 이용하여 이산화 하였다. GPU 가속 모형은 CUDA(Compute Unified Device Architecture) 포트란(Fortran)을 사용하여 개발된 모형으로 수치모의시 연산시간 단축을 고려한 모형이다. 모형의 정확성과 효율성은 미호천 유역에서 발생하는 강우유출현상에 GPU 가속 운동파모형을 적용하여 분석하였다. 수치모의 결과값은 대상유역에 속한 수위관측소의 관측값과 비교하여 정확성을 검증하였고, 수치모의 소요시간은 CPU(Central Processing Unit) 기반 운동파모형의 수치모의 소요시간과 비교하여 효율성을 검증하였다. GPU 가속 운동파모형의 수치모의 결과는 관측값과 유사한 결과를 나타냈으며, 수치모의 소요시간은 본 연구에 사용된 장비를 기준으로 최대 100배 정도 단축되었다.