• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.616-620
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• 2015

본 연구의 목적은 홍수피해 잠재능 산정을 위하여 항목별 가중치 산정을 통한 계층화분석기법의 적용성을 평가하고자 한다. 홍수피해 잠재능 산정의 경우 유역의 특성에 따른 다양한 항목과 가중치를 적절하게 고려하여야 한다. 그러나 도시화 지역의 경우 외수력과 우수관 미설치에 대한 고려 없이 미리 정해진 절차에 의해 이루어지므로 실제 현장 조건을 정확하게 모사하지 못하고 있다. 따라서 위에서 언급한 것과 같이 두 가지 주요 항목을 홍수피해 잠재능 산정 절차에 반영하여 실제 상황을 보다 잘 모사하고 다양한 전문가 집단의 설문 결과를 반영하여 보다 정확한 판단을 하는 것이 필요하다. 연구결과 항목별 가중치 산정은 주요 항목의 가중치를 산정하는데 효과적인 것으로 나타났다. 또한 외수력과 우수관 설치를 고려한 수정 방법은 홍수피해 잠재능 산정에서 보다 좋은 결과를 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.370-370
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• 2023

수자원이란 인간의 생활이나 경제활동 및 자연환경 유지 등을 하는데 이용할 수 있는 자원으로서의 물을 말하며 효율적인 수자원의 활용을 위해서는 수문조사가 필수적이라고 할 수 있다. 수문조사는 강수량, 수위, 유량, 유사량, 증발산량, 토양수분량을 측정, 조사, 분석하는 것이라고 할 수 있으며 이 중 유량은 강우-유출 관계 규명, 이수, 치수 등을 위해 높은 정확도의 관측자료가 필요하다. 그러나 하천유량은 장기간 연속적으로 관측하는 것이 어려우므로 특성 횟수의 유량조사를 통해 수위-유량관계곡선식(Rating curve)을 개발하여 수위로부터 연속적인 유량을 산정하여 활용하고 있어 이를 개선하기 위해 전자파표면유속계를 활용한 자동유량측정장치를 개발하였으며 측정자료 분석 및 알고리즘 고도화를 통해 신뢰도 높은 유량을 산정하고자 하였다. 운동하는 물체에 의하여 산란된 전자파의 주파수가 변하게 되는 현상을 도플러 효과라고 하며 이때의 주파수의 변화량을 도플러 주파수라고 한다. 전자파표면유속계는 하천 수면으로 전자파를 발사한 후 물 표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하는 것으로 전자파표면유속계를 교량 상류 방향으로 고정시켜 설치하였으며 측정된 자료는 유량관측 시스템에서 저장, 관리되고 물리적, 통계적 방법이 적용된 알고리즘을 통해 유량을 산정한다. 산정된 유량의 정확도 확보를 위해 바람 영향, 최적 환산계수 재산정, 통계분석 등을 통해 시스템의 유량산정 알고리즘 개선 방안을 도출하였으며 개선된 알고리즘이 적용된 유량은 NSE(Nash Sutcliffe Efficiency), PBIAS(Percent Bias), RSR(RMSE-observations standard edviation ratio)을 통해 평가하였다. 바람 영향은 유량 관측 고도화 매뉴얼(일본 토목연구소)의 경험식과 현장에서 관측된 풍향·풍속을 활용하여 분석하였으나 개선효과가 미미한 것으로 나타났으며 자동으로 관측된 유량자료에 포함된 무작위적인 변화량을 감소시키기 위해 경향성 분석을 병행하여 이동평균 방법을 적용하였다. 또한 ADCP 등을 활용한 유량측정성과와 수위-유량관계곡선식과의 비교·분석을 통해 수위별 최적 환산계수를 산정하여 유량산정 알고리즘에 적용한 결과 NSE는 0.980, PBIAS는 1.580, RSR은 0.142로 모두 Very Good(높은 상관성)으로 분석되어 유량자료의 정확도를 확보하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.227-227
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• 2021

하천수의 효율적인 관리와 균형적인 물배분을 위해 신뢰도 있는 하천수 사용량 계측자료가 필수적이다. 공업·생활용수는 유량계를 설치하여 취수량에 대한 신뢰도 있는 자료를 홍수통제소에 보고하고 있으나, 농업용수는 유량계 설치 지점이 적고, 수문조작 등의 간접적인 계측방법 허용으로 취수량 자료의 신뢰도가 낮은 실정이다. 본 연구에서는 만경강 상류의 취수보를 대상으로 시험 유역 운영 및 검증을 통해 직접 계측방법의 취수량 산정 정확도를 비교하였다. 적용한 직접 계측방법은 초음파법, 전자파법, 수위-유량관계법으로 산정된 취수량 자료간의 절대오차 비교를 통해 정확도를 평가하였다. 점단위 취수량 자료 비교시, 현장측정값 대비 초음파법 5.86%, 전자파법 7.28%, 수위-유량관계법 11.84%의 오차가 발생하는 것으로 산정되어 초음파법이 가장 높은 정확도를 가지는 것으로 나타났고, 일단위, 월단위 자료 비교시 기준값으로 설정하였다. 일단위 취수량 자료 비교시, 초음파법으로 산정한 일평균 취수량 대비 전자파법 6.62%, 수위-유량관계법 8.62%의 오차가 발생하였다. 월단위 취수량 자료 비교시, 초음파법으로 산정한 월평균 취수량 대비 전자파법 5.81%, 수위-유량관계법 11.03%의 오차가 발생하였다. 산정된 취수량의 정확도는 초음파법, 전자파법, 수위-유량관계법 순이다. 고가의 첨단 계측장비를 적용하여 연속적인 유속 계측을 통해 산정한 취수량이 신뢰도가 높은 것으로 나타났다. 농업용수는 사용시설별 취수량 규모 편차가 크기 때문에, 추후 중요도가 높은 사용시설과 비교적 낮은 시설간의 구분을 통한 직접 계측방법의 최적 선정 후속연구가 필요하다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.278-278
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• 2017

전 세계적인 기후변화로 인한 기상이변 현상으로 국지성 호우가 빈번하게 발생하는 시점에 강우로 인한 토양유실 문제가 심각하게 대두되고 있다. 또한 급격한 도시, 산업화의 진행으로 인해 강우로 인해 유실되는 토양의 양이 증가하여 생태계에 악영향을 미치고 있다. 따라서 국내에서는 토양유실문데를 해결하기 위해 많은 연구를 진행하고 있다. 토양유실문제를 해결하기 위해서는 토양유실현상의 원인을 파악하기 위한 모니터링 연구를 수행하여 현상을 분석하는 것이 가장 정확한 방법이지만 수반되는 인적, 경제적 한계가 발생하게 된다. 따라서 많은 연구자들은 토양유실량 산정 및 유사거동특성을 계산하는 모형을 활용한 연구가 수행되고 있다. 토양유실량을 산정하는 모형 중 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 범용토양유실량산정공식(Universal Soil Loss Equation, USLE)은 5개의 인자를 사용하여 연평균 토양유실량을 산정한다. 국내의 경우 환경부에서 제정한 '표토의 침식 현황 조사에 관한 고시'에 표토침식현황을 조사하는 방법으로 USLE 공식을 사용한다. USLE 모형을 구성하는 인자 중 C facotr는 작물의 생육과정에 따른 변화를 고려하지 않고 작물에 대한 획일적인 값을 제시하고 있어 밭에서 발생되는 정확한 토양유실현황을 예측하는데 한계가 있다, 따라서 본 연구에서는 식생피복변화에 따른 C factor산정방안을 제시하기 위해 비점오염원관리지역으로 지정된 자운지구 내 고랭지밭을 대상으로 실측을 통한 C factor를 제안하였다. 식생피복변화에 따른 C factor를 제안하기 위해 우선적으로 제작되어야 하는 NDVI map을 제작하기 위해 본 연구에서는 무인항공기인 ebee와 Multi-spectral 센서를 사용하여 실측을 진행하여 NDVI map을 제작하였으며, C factor를 제안하기 위해 Jamil A.A.Anache et al의 연구결과에 명시된 C factor 산정식을 적용하여 식생피복 변화에 따른 C factor를 산정하였다. 산정결과, 획일적인 값을 제시하는 기존 C factor와 다르게 식생피복에 따라 변화하는 C factor가 산정되었다. 본 연구를 통해 제안된 무인항공기를 사용한 C factor 산정방안을 통해 정확한 토양유실량을 산정하는데 기여할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2006.05a
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• pp.307-311
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• 2006

일반적으로 도달시간은 지표면 유출의 흐름상태에 의존하며, 대개 중력흐름으로 가정하여 도달시간을 산정하고 있다. 본 연구에서는 흐름상태를 중력흐름과 표면장력흐름으로 구분하고 각 흐름을 판단할 수 있는 임계치를 추정하였다. 도달시간 산정을 위해 유역경사와 지표면조고의 영향을 고려할 수 있는 무차원수를 도입하였으며, 이 임계치의 범위에 따라 중력흐름과 표면장력흐름을 구분하고 두 조건의 흐름상태에 따른 도달시간 산정식을 각각 개발하였다. 중력흐름에 의한 도달시간 산정식과 표면장력흐름에 의한 도달시간 산정식을 개발하고 검증하기 위하여 기존 외국에서 실험한 자료를 비교 분석하였다. 분석결과를 통하여 이러한 흐름특성을 고려한 도달시간 산정식을 모형에 적용할 경우 유출모형을 통한 유출량산정의 정확도 향상에 기여할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.53-53
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• 2023

본 연구에서는 토양의 동결-융해 상태 구분을 위해 영상레이더(Synthetic Aperture Radar) 자료를 활용해 지표상태인자(Surface State Factor, SSF)를 산정하고, 관측 토양수분 자료 및 지표면 온도(Land Surface Temperature, LST) 자료와의 비교를 통해 SSF의 정확도를 분석하였다. SSF 산정은 용담댐 유역을 포함한 인근 40×50 km²의 영역(N35°35'~36°00', E127°20'~127°45')에 대한 9개의 토양수분 관측지점(계북, 천천, 상전, 안천, 부귀, 주천, 장수읍, 진안읍, 무주읍)을 대상으로 연구를 수행하였으며, 이를 위해 2015년부터 2019년까지의 해당 지점의 토양수분 관측자료와 Sentinel-1A Interferometric Wide swath (IW) 모드의 Ground Range Detected (GRD) product를 구축하여 활용하였다. SSF 자료의 정확도 분석을 위한 토양수분 관측지점에 대한 LST 자료는 인근 7개 기상관측소 지점(전주, 금산, 임실, 남원, 장수, 함양군, 거창)의 관측자료로부터 역거리가중법을 통해 산정하였다. Receiver Operating Characteristic (ROC) 분석을 통한 겨울철(12-2월)의 SSF 산정 정확도를 평가한 결과, 지표면 온도 자료와의 평균 정확도는 0.75(0.48-0.87)로 나타났다. 그러나, 지표면 온도가 0℃ 이상일 때 SSF가 동결 상태로 나타나는 오차가 관측되었으며, 이는 여름철 후방산란계수의 평균값과 겨울철 후방산란계수의 평균값을 통해 산정하는 SSF 산정 수식의 특성 때문으로 이 값의 조정을 통해 오차를 개선할 수 있음을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.193-193
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• 2019

기후변화로 인한 거대 자연재해 발생의 위험이 지속적으로 증가하고 있으며, 국외의 경우 주요정부기관, 보험사 및 연구기관 중심으로 자연재해 피해예측 모델을 개발하여 사용하고 있다. 침수사고 인한 피해는 건물은 물론이고 가재도구, 재고자산, 기계시설 등의 내용물에서도 발생하며, 건축물 신축단가 등을 이용해 비교적 쉽게 자산가치를 산정할 수 있는 건물구조물과 다르게, 건물내용물의 자산가치는 시설물의 업종, 용도, 사용자 특성 등에 따라 변동성이 큰 특징이 있다. 내용물의 피해액 추정을 위해 자연재해 피해예측 모델은 건물 구조물과 내용물 가치의 비율인 CSVR(Contents to Structure Value Ratio)을 사용하며, CSVR은 시설물 용도에 따른 자산가치평가 통계를 이용해 산정할 수 있다. 충분한 자산가치평가 DB를 확보할 경우 CSVR의 정확도 확보가 가능할 것이며, 이를 위해 국내에서는 민간보험사의 재물보험 계약 4만여건의 건물, 내용물 보험가입금액을 행정안전부 도로명전자지도에서 분류하는 건물 용도에 따라 분석한 연구결과가 있다. 하지만, 일반적으로 보험가입단계에서 대략적으로 추정하는 보험가입금액과 실제 자산의 가치는 차이가 있을 수 있지만, 보험가입물건의 실제 자산가치는 일부만 DB화 되어 있는 단점이 있다. 본 연구에서는 사고 발생 후 작성되는 손해사정보고서에서 평가한 정확한 자산가치 DB를 수집하여, 보험가입금액을 기준으로 산정한 CSVR의 결과와 비교하였다. 손해사정보고서에서 평가한 실제 자산가치를 기준으로 분석한 CSVR과 보험가입금액을 기준으로 산정한 CSVR은, 업종에 따라 유사하거나 큰 차이를 보이는 경우도 있었으며, 침수로 인한 정확한 피해액 추정을 위해서는 보다 양질의 DB확보를 통한 CSVR의 정확도 확보가 필요한 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.165-165
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• 2018

이상기후로 인한 일강우량의 경신이 빈번하게 발생함에 따라 홍수피해 위험이 증가하고 있다. 최근 해안지대와 근접한 제주시와 서귀포시 도심부근에서 200 mm 이상의 일강우량이 빈번하게 발생하고 있으며, 한라산 정상 부근에서 500 mm 이상의 강우 발생빈도도 증가하고 있다. 특히, 2014년에 발생한 태풍 '나크리'는 기상청 관측 사상 최대인 1,500 mm의 일강우량을 기록하는 등 호우재해로 인한 피해 위험도가 증가하고 있다. 호우재해로 인한 홍수피해를 저감시키기 위해서는 정확한 홍수량 산정을 통한 계획수립이 매우 중요하다. 홍수량 산정 시 필수조건인 강우자료는 면적 개념의 면적평균 강우량이 필요하며 대표적 방법으로 티센다각형법이 있다. 티센다각형법은 현재 실무에서 가장 많이 사용되는 방법으로 쉽게 산정할 수 있으나 고도에 따른 강수 변화를 고려하지 못하는 단점이 있다. 이에 따라 제주도와 같은 산악지형에 적합한 방법을 고려하기 위하여 등우선법을 활용한 면적평균 강우량 산정 후 티센다각형법과 비교하였다. 티센다각형법은 관측소마다 관측된 강우량에 관측소 주위로 작도한 티센다각형의 면적 비를 가중치로 부여하는 방법으로 빠른 시간 안에 면적평균 강우량을 산정할 수 있는 반면, 등우선법은 등우선간 평균강우량에 등우선간 면적을 가중치로 부여하기 때문에 시간별 혹은 일별 등우선을 매번 작도해야 하는 점과 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 제주시 도심하천을 기준으로 티센다각형법과 등우선법 간 변환식을 개발하여 효율적인 면적평균 강우량 산정이 가능하도록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.167-167
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• 2022

최근 빅데이터에 관련된 연구에 있어 데이터의 품질관리에 대한 논의가 꾸준히 이뤄져 오고 있다. 특히 이미지 처리 및 분석에 활용되어온 딥러닝 기술의 경우, 분류 작업 및 패턴인식 등으로부터 데이터의 특징을 추출함으로써 비지도학습(Unsupervised Learning)을 가능하게 한다는 장점이 있음에도 불구하고 빅데이터를 다루는 과정에 있어 용량, 다양성, 속도 및 신뢰성 측면에서의 한계가 있었다. 본 연구에서는 CCTV 영상을 활용한 강수량 산정 모델 개발에 있어 예측 정확도 향상 및 성능 개선을 도모할 수 있는 데이터 전처리 방법을 제안하였다. 서울 근린 AWS 4개소 지역(김포장기, 하남덕풍, 강동, 성남) 및 중앙대학교 지점 내 CCTV를 설치한 후, 최대 9개월의 영상을 확보하여 강수량 산정을 위한 딥러닝 모델을 개발하였다. 배경분리, 조도조정, 영역설정, 데이터증진, 이상데이터 분류 등이 가능한 알고리즘을 개발함으로써 데이터셋 자체에 대한 전처리 작업을 수행한 후, 이에 대한 결과를 기존 관측자료와 비교·분석하였다. 본 연구에서 제안한 전처리 방법들을 적용한 결과, 강수량 산정 모델의 예측 정확도를 평가하는 지표로 선정한 평균 제곱근 편차(Root Mean Square Error; RMSE)가 약 30% 감소함을 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 CCTV 영상 데이터를 활용한 강수량 산정의 가능성을 확인할 수 있었으며 특히, 딥러닝 모델 개발시 필요한 적정 전처리 방법들에 대한 기준을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• Computational Structural Engineering
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• v.7 no.3
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• pp.153-166
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• 1994

A methodology to assess damage prediction accuracy as a function of model uncertainty in structures is presented. In the first part, a theory of approach is outlined. First, a damage detection algorithm to locate and size damage in structures using few modal responses of the structures is summarized. Next, methods to quantify model uncertainty and the damage detection accuracy are formulated. In the second part, a methodology to assess the effect of model uncertainty on the damage detection accuracy of real structures is designed. In the last part, the feasibility of the assessment methodology is demonstrated by using a plate-girder bridge for which only information on a single mode is available.