• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.12
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• pp.1285-1294
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• 2021

In recent years, as rainfall is concentrated and rainfall intensity increases worldwide due to climate change, the scale of flood damage is increasing. Rainfall of a previously unobserved magnitude falls, and the rainy season lasts for a long time on record. In particular, these damages are concentrated in ASEAN countries, and at least 20 million people among ASEAN countries are affected by frequent flooding due to recent sea level rise, typhoons and torrential rain. Korea supports the domestic flood warning system to ASEAN countries through various ODA projects, but the communication network is unstable, so there is a limit to the central control method alone. Therefore, in this study, an artificial intelligence-based flood prediction model was developed to develop an observation station that can observe water level and rainfall, and even predict and warn floods at once at one observation station. Training, validation and testing were carried out for 0.5, 1, 2, 3, and 6 hours of lead time using the rainfall and water level observation data in 10-minute units from 2009 to 2020 at Junjukbi-bridge station of Seolma stream. LSTM was applied to artificial intelligence algorithm. As a result of the study, it showed excellent results in model fit and error for all lead time. In the case of a short arrival time due to a small watershed and a large watershed slope such as Seolma stream, a lead time of 1 hour will show very good prediction results. In addition, it is expected that a longer lead time is possible depending on the size and slope of the watershed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.775-779
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• 2009

최근 이상기후 및 국지성 돌발호우 등 여러 가지 형태의 예기치 못한 기상이변으로 인하여 매년 수재해는 빈번히 발생하고 있으며, 이를 위해 하천에서 실시간으로 신속하고 안정성있는 수리학적 하도추적모형의 구축은 지속적으로 연구해야 할 사항이다. 현재 주요 수계 홍수통제소에서는 홍수예보를 위해 주로 수리학적 및 수문학적 모형이 병행되어 적용되고 있으나, 한강과 금강하류를 제외한 나머지 수계에서는 아직까지 개념적 수문학적 모형만을 이용하여 홍수예보를 수행하고 있는 실정이다. 그러나, 신속하고 안정적인 수문학적 모형이 가지고 있는 몇가지 장점에도 불구하고, 실시간 분석 및 신속한 상황대처를 위해서는 정교한 하천흐름해석 기술인 수리학적분석이 반드시 필요하다. 그러나, 대부분의 모형운영자가 직면하게 되는 수리학적 하도추적모형에서 발생하는 수치적 불안정성인 발산의 문제점은 상당한 어려움으로 작용하고 있다. 이는 다양한 원인들이 있을 수 있으나, 대표적으로 단면의 불규칙성을 고려할 수 있다. 실제단면들을 모형에 반영할 때 수치계산의 과정 중에 급확대/급축소/특이단면에 따른 잦은 발산이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위해서 단면의 보간 및 평활화 작업 등을 수행하게 된다. 이때 단면의 형상을 최대한 반영한 보간 및 평활화 작업이 되지 않으면, 물리적 개념이 무시된 비합리적인 계산이 수행될 수 있다. 발산의 요인을 제거한 최적의 단면형태를 선정하는 것은 모형의 안정성을 확보하는 데 중요한 요인이 된다. 또한 모형수행에 있어 발산의 요인으로서 하구와 만나게 되는 지점에서의 경계조건으로서 조위영향이 있다. 수리학적 하도추적모형의 중요한 요인인 하구에서의 흐름을 조위와 연계하여 가장 합리적인 하류 경계조건을 제시하는 것이 모형의 발산 방지 및 정확도를 향상시키는데 중요한 인자로 작용하고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 수리학적 하도추적모형의 안정성 검증을 위하여, 아직까지 수리학적 하도추적모형이 구축되어 있지 않는, 금강상류구간인 용담댐$^{\sim}$대청댐구간을 설정하여 수리학적 모형의 입력자료를 구축하고, 그에 따른 영향검토를 지속적으로 추진할 계획이다. 대상구간에서 향후 검증될 다양한 수리학적 안정화 기술은 향후 타 수계에서 적용시, 신속하고 합리적인 입력자료 구축에 많은 도움을 줄것이며, 현재 하천에서 발생하는 계산의 불안정성을 빠르게 수정하는 것이 가능하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.56 no.2
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• pp.115-124
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• 2023

Currently, as the frequency of extreme weather events increases, the scale of damage increases when extreme weather events occur. This has been providing forecast information by investing a lot of time and resources to predict rainfall from the past. However, this information is difficult for non-experts to understand, and it does not include information on how much damage occurs when extreme weather events occur. Therefore, in this study, a risk matrix based on heavy rain damage rating was presented by using the impact forecasting standard through the creation of a risk matrix presented for the first time in the UK. First, through correlation analysis between rainfall data and damage data, variables necessary for risk matrix creation are selected, and PERCENTILE (25%, 75%, 90%, 95%) and JNBC (Jenks Natural Breaks Classification) techniques suggested in previous studies are used. Therefore, a rating standard according to rainfall and damage was calculated, and two rating standards were synthesized to present one standard. As a result of the analysis, in the case of the number of households affected by the disaster, PERCENTILE showed the highest distribution than JNBC in the Yeongsan River and Seomjin River basins where the most damage occurred, and similar results were shown in the Chungcheong-do area. Looking at the results of rainfall grading, JNBC's grade was higher than PERCENTILE's, and the highest grade was shown especially in Jeolla-do and Chungcheong-do. In addition, when comparing with the current status of heavy rain warnings in the affected area, it can be confirmed that JNBC is similar. In the risk matrix results, it was confirmed that JNBC replicated better than PERCENTILE in Sejong, Daejeon, Chungnam, Chungbuk, Gwangju, Jeonnam, and Jeonbuk regions, which suffered the most damage.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.21 no.3
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• pp.76-92
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• 2018

This study aimed to establish database of rainfall inundation area by rainfall scenarios and conduct a real time prediction for urban flood mitigation. the data leaded model was developed for the mapping of inundated area with rainfall forecast data provided by korea meteorological agency. for the construction of data leaded model, 1d-2d modeling was applied to Gangnam area, where suffered from severe flooding event including september, 2010. 1d-2d analysis result agree with observed in term of flood depth. flood area and flood occurring report which maintained by NDMS(national disaster management system). The fitness ratio of the NDMS reporting point and 2D flood analysis results was revealed to be 69.5%. Flood forecast chart was created using pre-flooding database. It was analyzed to have 70.3% of fitness in case of flood forecast chart of 70mm, and 72.0% in case of 80mm flood forecast chart. Using the constructed pre-flood area database, it is possible to present flood forecast chart information with rainfall forecast, and it can be used to secure the leading time during flood predictions and warning.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.404-404
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• 2011

최근 기상변동성 증가와 극치수문사상의 발생빈도 증가로 인한 기상재해가 빈번하게 일어나고 있다. 이러한 기상현상으로 인한 재해의 예방을 위해서 사전에 위험을 인지하고 그 규모를 예측할 수 있는 여러 기법들이 기상레이더 또는 수치예보자료 등을 이용하여 개발 및 적용되고 있다. 이 과정에서 해결해야 할 여러 문제점들이 있는데, 우선 수치예보자료 또는 기상레이더자료를 종관기상관측소 및 자동기상관측지점의 지상관측 강수량과 연계하여 평가하는 과정이 필요하고, 현재시점에 형성되어 있는 강우장의 공간 이동 예측 기법이 확보되어야 할 것이다. 전북지역은 게릴라성 집중호우가 빈번한 산악형 강수와 산지유역의 급한 하천경사가 맞물려 인명 및 재산피해가 매년 발생하고 있으며, 과거 돌발홍수가 발생한 사례가 있어 이상기후 및 기후변화로 인한 홍수 위험도가 커질 것으로 전망되고 있다. 본 연구는 전라북도의 기상재해 예측모형 개발을 위한 사전 분석과정으로 전라북도지역에서 관측된 기존의 대규모 강수사상을 이용한 강수사상의 특성 분류 및 관측소간 공간상관성을 분석하는데 목적을 두고 있다. 강수사상의 특성분류를 통해 강수 발생형태에 따른 기상학적 영향인자, 강수의 발생량 및 이동특성 예측의 정도를 향상시킬 수 있으며, 분류 기법으로 SVM(support vector machine)을 이용한 자동분류를 적용한다. 또한 관측소간 공간상관성 분석을 위하여 각 관측소 강수량간의 조건부 확률을 이용한다. 예로써 부안관측소에 강수가 발 생했을 때, 부안관측소의 강수량 조건에 의한 전주관측소 강수량 확률을 다음과 같이 구성할 수 있다. �揚滑斂�수량�咀刮활�수량��. 공간상관성 분석과정에서 관측소간 강수 이동시간에 따른 강수 발생 시간의 차이 또한 고려하며, 과거 기상관측 자료의 분석을 통해 전라북도지역의 관측소간 강수발생의 공간적 상관성을 규명하고, 단기예측 모델 개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 기후변화시나리오에 의한 미래 강수량의 지역적 상세화 과정에도 본 연구를 통한 결과를 이용할 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.628-628
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• 2015

유역의 형상은 강우, 산사태 등과 같은 지배적인 침식작용과 더불어 지형 지질학적 요인들에 의해 결정되어 진다. 그러므로 유역형상에 대한 공간특성 분석을 위해서는 지형학적 요인과 다양한 침식작용에 대한 분석이 필요하다. 국내 외 많은 연구결과에 의하면 지형학적 인자에 의한 침식 형태는 국부경사와 집수면적의 크기에 의해 다양한 구간으로 나뉘며, 그 특성에 따라 지표침식, 세굴, 산사태 등으로 구분되는 것으로 연구된 바 있다. 일례로 유역 내 세굴과 관련된 지배인자는 집수면적보다는 국부경사에 반대로 지표침식, 산사태는 국부경사보다는 집수면적의 크기에 따라 영향을 받는다. 따라서 지형학적 인자(국부경사, 집수면적)의 임계치(threshold) 산출을 통해 침식특성(불안정지역)을 검토할 수 있으며, 이에 대한 물리적 검증은 여러 연구를 통해 물질플럭스(유량, 에너지)에 대한 Power Law로써 검증된바 있다. 본 연구에서는 이러한 지형학적 침식특성 분석을 위하여 2006년 집중호우에 의해 광역적 산사태가 발생한 강원도 평창군 진부면 일대의 $10m{\times}10m$ DEM로부터 국부경사, 집수면적을 산출하고 경사-면적한계곡선(Slope-Area Threshold Curve, SATC), 배수면적 확률분포곡선(Probability distribution of Drain Areas Curve, PDAC), 에너지지수 확률분포곡선(Probability distribution of Energy Index Curve, PEIC)를 실제 산사태지점과 중첩하여 도시하였다. 그 결과, 특정 임계구간(Threshold Area, Unstable area, 2~3권역)내에서 산사태 발생지점이 분포하는 것으로 분석되었다. 이를 통해 지형학적 인자만을 고려하여 미계측 유역에 대한 잠재적 불안정지역의 판별이 가능할 것으로 판단되며, 추후 광역적 사면안정해석에 적용 가능할 것으로 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.12
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• pp.1091-1104
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• 2022

Climate change is predicted to increase the frequency and intensity of rainfall worldwide, and the pattern is changing due to inundation damage in urban areas due to rapid urbanization and industrialization. Accordingly, the impact assessment of climate change is mentioned as a very important factor in urban planning, and the World Meteorological Organization (WMO) is emphasizing the need for an impact forecast that considers the social and economic impacts that may arise from meteorological phenomena. In particular, in terms of traffic, the degradation of transport systems due to urban flooding is the most detrimental factor to society and is estimated to be around £100k per hour per major road affected. However, in the case of Korea, even if accurate forecasts and special warnings on the occurrence of meteorological disasters are currently provided, the effects are not properly conveyed. Therefore, in this study, high-resolution analysis and hydrological factors of each area are reflected in order to suggest the depth of flooding of urban floods and to cope with the damage that may affect vehicles, and the degree of flooding caused by rainfall and its effect on vehicle operation are investigated. decided it was necessary. Therefore, the calculation formula of rainfall-immersion depth-vehicle speed is presented using various machine learning techniques rather than simple linear regression. In addition, by applying the climate change scenario to the rainfall-inundation depth-vehicle speed calculation formula, it predicts the flooding of urban rivers during heavy rain, and evaluates possible traffic network disturbances due to road inundation considering the impact of future climate change. We want to develop technology for use in traffic flow planning.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2207-2211
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• 2008

한반도 및 동아시아의 여름철은 장마와 태풍으로 인한 집중호우의 발생으로 많은 피해를 입는다. 따라서 여름철에 나타나는 이러한 집중호우가 나타나는 지역, 시기, 기간, 그리고 강수량 등을 예측하는 것은 매우 중요하다. 특히, 효율적인 수자원 관리를 위하여 이러한 예측은 매우 중요한데, 단기적으로 정확하고 신속하게 강수를 예측하는 것도 중요하지만, 장기적으로 계절 강수, 특히 여름철의 장마 또는 우기의 시기와 강수량과 태풍 발생의 시기 등을 미리 예측하여 이에 따른 집중 호우의 발생 지역, 기간, 강수량을 예측하여 사전에 대비하는 것도 매우 중요하다. 특히, 최근에는 6,7월 장마에 의한 집중 호우의 영향보다도 8월에 강수량이 높아지고 있는 경향을 보이므로 강수량의 장기적 경향의 파악이 매우 중요하다. 장기 기후를 예측하는 데는 과거 자료를 이용한 통계 방법도 유용하지만 최근에는 AOGCM (Atmospheric Oceanic General Circulation Model)을 이용한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 강수와 같이 지역적으로 나타나는 현상은 저해상도의 AOGCM으로는 유용한 정보를 제공하기가 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 전구를 삼각형으로 된 20면체로 격자화 시켜 모든 격자의 크기가 거의 동일하고, 해상도 조절이 가능한 Geodesic 격자를 활용한 GME 모델을 사용하였다. GME 모델은 icosahedral-hexagonal grid 격자 체계를 가진 독일 기상청(Deutscher Wetterdient)에서 현업으로 사용 중인 모델이다. 본 연구에서는 수직/수평 해상도를 40km/40layers로 하여 GME 모델을 수행하였으며, 일간격의 장기 기후 자료를 생산하였다. 사용된 초기자료로는 ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecasts) 자료이며, 경계 자료로는 ERA Climatology의 최근 30년간의 SST (Sea Surface Temperature) 평균 자료를 이용하여 규준 실험(Control Run), 즉, climatology 자료를 생산하였으며, persistent SST 아노말리와 ERA Climatology의 최근 30년간의 SST 자료를 이용하여 내삽 과정을 거친 SST forcing을 주어서 예측 실험(Prediction Run)을 통하여 모의 자료를 생산하였다. 특히, 규준 실험에서는 수치 모델이 가지는 불확실성을 줄이고 예보 정확도를 향상시키기 위하여 각각의 실험은 초기자료를 달리한 앙상블 모의실험을 수행하였다. 장기 모의 3개월을 위하여 모의 기간 1달 전부터 모의를 수행하여, 첫 1달은 모델의 spin-up 시간으로 분석에서 제외 하였다. 생산된 Climatology 자료와 Prediction 자료를 비교하여 아노말리와 Category 분석을 실시하여 한반도 및 동아시아 지역의 강수(Precipitation)를 중심으로 기압장(Pressure), 온도(2m Temperature) 위주로 분석하였다. 이러한 예측된 매 계절의 전망 자료 중에서도 수자원 분야에서 관심이 집중되는 여름철에 초점을 맞추어 실제 관측 자료와 비교하여 GME 모델의 계절 모의 예측성 성능을 분석하여 평가하고 다가올 여름철의 강수량의 장기 변화를 모의하고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.340-340
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• 2015

기상이변에 따른 강우강도의 증가는 국지성 집중호우로 나타나게 되고, 이러한 강우양상은 하천에서의 홍수위 증가로 나타나 여러 가지 하천재해가 발생하게 된다. 본 연구에서는 대하천으로 유입되는 지류 합류부에서의 수리학적 특성을 살펴보기 위한 사전 연구로 비교적 규모가 큰 지류하천에 대한 부정류 모의를 수행할 수 있는 홍수추적모형을 구축하였다. 대상 하천은 지류 내 하도가 루프의 형태를 띠고 있는 밀양강을 대상으로 선정하였다. 낙동강의 제1지류인 밀양강에서 낙동강 합류부로부터 30.74 km 상류에 위치한 밀양강의 상동수위관측소를 상류단으로 선정하고 낙동강과 합류하는 밀양강 하류단을 대상구간으로 선정하였다. 상류 경계단인 상동수위관측소에서 측정된 수위자료는 유량자료로 환산하여 상류단 경계조건으로 사용하였으며, 하류단 경계조건은 낙동강 본류의 수산교 수위관측소와 삼랑진 수위관측소에서 측정된 수위자료를 밀양강 합류부까지의 거리 보정을 통해 밀양강 하류단의 수위자료로 사용하였다. 그림 1은 밀양강의 상동수위관측소에서부터 낙동강 합류부까지 구간에 대한 모식도를 나타내고 있으며, 그림 2는 밀양1 지점에 대한 모의결과를 나타내고 있다. 단장천 유입 이후 밀양강 본류가 두 개의 루프형으로 분류되었다가 다시 합류하는 하도의 형태를 가지고 있어 보다 복잡한 검증과정이 요구되었다. 본 연구에서 구축된 밀양강에 대한 수리학적 해석모형은 지류 합류부에서의 배수영향에 의한 수리특성을 분석하는데 활용될 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.335-335
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• 2017

최근 집중호우, 홍수를 비롯한 이상 기후현상들이 과거 발생 시기와 그 규모를 크게 벗어나는 일들이 빈번하게 일어나고 있다. 이러한 기후변화의 영향으로 특정지역에서 극한강우로 인한 도시침수 피해가 급격하게 늘어나고 있으며 그 횟수 또한 증가하였다. 가장 최근에는 2016년 10월 5일 울산시에서 태풍 차바로 인해 시간당 130mm의 최고치에 달하는 강우를 기록하며 4,000건에 달하는 피해를 발생시켰다. 이는 극치사상의 발생빈도와 강도가 증가하고 있음을 나타내며 한반도의 기후변화에 대한 취약성이 높다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 강우사상의 변동을 예측하기 위해서 울산 중구 침수구역에 레이더 예측강우를 사용하여 침수분석을 진행하였다. AWS강우를 사용한 2차원 침수분석과 레이더 예측강우를 사용한 2차원 침수분석과의 결과비교를 통해 레이더 예측강우의 적정성을 판단해보고자 한다. 그 결과, 태풍 차바에 의한 주요침수 발생지점과 침수량이 유사하게 발생하였다. 결과적으로, 정량적 정확도가 확인된 레이더 예측강우를 사용한다면, 실시간 도시홍수예보를 통한 인명 및 침수피해 저감에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.