• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.305-305
• /
• 2021

XP-SWMM은 EAP-SWMM의 Runoff 기능을 보완하고 2D 해석 기능을 새롭게 추가하여 만든 외산(XP Solutions) 프로그램으로 도시유역 유출량 산정, 우수관거 추적 등과 같은 모의가 가능한 종합 모형이다. 그 중 2차원 분석 기능(2D XP-SWMM)은 연산 결과를 Tu-Flow 모형에 대입한 도시침수 해석모형으로 실무에서 주로 사용되고 있다. 그러나 XP-SWMM은 수량 부분 외에도 수질 부분의 다양한 모형이 통합되어 있어 라이센스 가격이 상당히 높고, 국내 환경에 적합한 모형 수정 등 기술지원을 받기 어렵다는 단점을 갖고 있다. 또한, 실무 활용성이 높은 2차원 분석기능의 경우 모의에 소요되는 시간이 크다는 한계점을 갖고 있다. 2D XP-SWMM 연산의 소요시간이 큰 주요 원인은 계산 시간간격마다 큰 셀수의 행렬 계산을 반복하기 때문이며, 격자를 촘촘하게 설정할수록(행렬의 수가 증가할수록) 수치해석에 소요되는 시간은 기하급수적으로 늘어나게 된다. 2D XP-SWMM 연산은 편미분방정식을 계산하는 모형으로 반복법을 채택하고 있기 때문에 짧은 시간내에 침수해석을 진행해야하는 웹기반 초단기 홍수예경보 시스템 등에 활용하기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 2D XP-SWMM 보다 연산속도를 향상시킨 2차원 도시침수 모형을 개발하였다. 기존 XP-SWMM 중심의 실무 적용성을 유지하고자 XP-SWMM과 동일하게 EPA-SWMM 엔진을 활용하였고 DEM 기반의 지표수 흐름방향 결정 알고리즘을 결합하였다. 본 연구에서 개발한 도시침수 모형 결과를 울산광역시, 청주시 등 도심지에서 발생한 과거 침수피해의 양상과 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.194-194
• /
• 2022

정확한 강우-유출 해석은 하천 홍수예경보, 댐 유입량 산정 및 방류량 결정 등 수자원 관리 및 계획수립에 있어 중요하며 밀도높은 관측망(raingauge network)으로 부터 수집된 강우 자료는 강우-유출 해석의 가장 중요한 기초 자료로 활용된다. 본 연구 대상 지역인 메콩강 유역은 국가공유하천(6개국: 중국, 라오스, 태국, 미얀마, 베트남, 캄보디아)은 기초 자료 수집이 어렵고, 구축된 자료의 양적, 질적 품질이 국가별로 상이하여 수문해석 결과의 불확실성을 높일 우려가 있다. 최근 원격탐사 기술의 발달로 격자형 글로벌 강수자료의 획득이 용이해졌으며, 이를 활용한 다양한 연구들이 수행된 바 있다. 이에 본 연구에서는 준 분포모형인 SWAT (Soil & Water Assessment Tool) 모형을 활용하여 격자형 위성 강수 자료(TRMM, GSMaP, PERSIANN-CDR)와 격자형 지점 강수 자료(APHRODITE, GPCC)의 메콩강 유역 강우-유출 모의에 대한 성능을 평가하였다. 유출량 산정을 위한 관측소로는 Luang Prabang, Pakse, Stung Treng, Prek Kdam 관측소를 선정하였으며 지점강수량 정보가 비교적 충분한 2000-2007년을 대상으로 매개변수 보정(2000-2003) 및 유출모의 검증(2004-2007)을 수행하였다. 격자형 강우를 이용한 유출분석 결과, APHRODITE, GPCC 및 TRMM이 다른 격자형 강수 자료(GSMaP, PERSIANN-CDR)보다 우수한 성능을 보였다.

• 한국전자거래학회지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.183-199
• /
• 2015

낙동강 하굿둑에서는 4대강 사업으로 인한 낙동강 본류의 환경 변화로 설계홍수량이 크게 늘어남에 따라 낙동강 하류의 치수안전을 확보하기 위해 을숙도 우안에 배수문을 증설하게 되었다. 하굿둑에서의 수량 확보, 홍수조절, 재해예방 등의 기능이 원활하게 수행되기 위해서는 좌안의 기존 배수문과 우안의 신설 배수문이 유기적이고 안정적으로 운영되어야 한다. 한정된 인력과 자원 하에서 이를 운영하기 위하여 기존의 수자원시설과 정보통신기술을 융합한 통합운영시스템이 구축되었다. 통합운영시스템은 홍수 등의 위급한 상황에서도 부분적 결함에 의해 전체 시스템의 동작이 중단되지 않도록 높은 가용성과 결함 감내성을 지니도록 설계되었다. 운영과 유지관리에서의 편의성이 고려되었으며, 경보시스템을 구축하여 설비의 이상을 조기에 감지할 수 있게 하였다. 통합운영시스템의 아키텍처는 향후 유역통합운영과 스마트 워터그리드에 대비하여 시스템간의 연계가 용이한 개방형 표준을 지향하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권4호
• /
• pp.1433-1446
• /
• 2013

본 연구에서는 도시하천을 대상으로 Monte Carlo Simulation (MCS)에 의한 모의발생 기법 적용으로 최적화된 강우-유출 모형과 홍수위 추적모형 연계를 통한 고수위 Rating Curve 작성법을 제안하였다. 대상유역의 관측 자료로부터 작성된 수위-유량곡선식은 유량측정의 오차와 더불어 고수위에 대한 불확실성을 내포하고 있음을 확인할 수 있었으며, 관측치와의 표준오차($S_e$)는 0.056으로, 무작위 불확실성($2S_{mr}$)은 평균 ${\pm}1.43%$, 최대 ${\pm}4.27%$로 분석되었다. 또한, 전대수지법과 Stevens방법에 의한 고수위 연장은 도시하천 유역 규모에 비하여 수위에 따른 홍수량이 과대 산정되는 문제점이 있는 것으로 분석되었다. 마지막으로, MCS에 의한 다량의 수문자료군 확보를 통한 수위-유량 관계곡선의 연장방법은 고수위에 대한 불확실성을 감소시켜며, 보다 신뢰성 있는 고수위 연장이 가능하였다. 향후 본 연구의 결과는 MCS에 의한 고수위 연장 시스템 구축을 통한 도시하천유역의 실시간 홍수 예 경보 활용에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권11호
• /
• pp.1039-1047
• /
• 2020

중위도에서 내륙으로 많은 양의 수증기를 운반하는 대기천(Atmospheric rivers, AR)은 물 순환과 극한 수문현상에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 2000 - 2015년도에 한반도에 상륙한 AR이 수문학적으로 미치는 영향력을 분석하였다. 그 결과 AR은 한반도 지역의 강우, 하천수위 및 유량특성과 밀접하게 연관되어 있는 것으로 나타났다. AR의 상륙이 한반도 연 강우량의 약 57%에 영향을 주었고, 여름철 강우량에 큰 영향을 주는 결과를 보였다. AR은 한반도 5대강 주변의 하천 수위와 유량 발생에도 영향을 주었는데, AR이 상륙한 당시 홍수 주의보 및 경보 기준을 넘는 수위가 관측되었다. 또한 유량의 경우, 한반도 5대강 대부분 지역의 3분위 이상 유량 값의 발생에 영향을 주는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 AR이 한반도 수문학적 특성에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라, 홍수와 같은 극한 수문 현상 발생과 매우 밀접한 관련이 있음을 시사하고 있다. 본 연구는 한반도의 다양한 영역에 대한 AR의 영향 분석에 대한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대하는 바이다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제50권3호
• /
• pp.155-167
• /
• 2017

수문분석에 있어 정확한 강우량 추정 및 강우 자료의 품질은 매우 중요한 요소로 특히, 홍수유출 결과에 큰 영향을 미친다. 따라서 보다 신뢰성 높은 홍수분석을 위해서는 강우자료에 내포된 오차 또는 불확실성을 확인하는 과정이 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 임의의 값을 추정하는데 있어 하나의 값이 아닌 가능한 값들의 범위를 정의하거나 확률분포를 표시할 수 있는 확률론적인 방법을 제시하고 이를 레이더 강우에 적용하여 그 활용성을 평가하고자 하였다. 2012년 태풍 '산바'로 인해 남강댐 유역에 발생한 호우 사상에, 확률론적 방법을 적용하여 레이더 강우의 앙상블을 생성하였다. 생성된 강우 앙상블은 레이더 강우의 전체적인 편의보정뿐만 아니라 지상강우의 패턴을 잘 모의하고 있는 것으로 나타났으며, 레이더에 의해 추정한 강우의 불확실성을 잘 표현하고 있는 것으로 확인되었다. 확률론적 기법에 의한 강우 앙상블 생성 방법은 발생 가능한 다양한 강우 시나리오를 제공할 수 있으며 홍수예경보와 같은 의사 결정에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권12호
• /
• pp.87-96
• /
• 2020

유속은 수리학적 구조물을 운영 관리하는데 필수적인 요소임에도 불구하고 경제적, 인력적 이유로 인해 유량, 유속 측정이 충분히 이루어지지 않고 있다. 또한, 홍수기에 하천의 유속을 산정하는데 사용되는 공식은 Chezy와 Manning 등류 공식으로 일반적으로 등류가 아닌 자연하천에 이 공식을 그대로 사용하는 것은 문제가 있다. 이에 따라 본 연구는 측정치와 경험적인 방법으로 유량과 유속을 다른 수리학적 요소로 나타내는 방법이 아닌 이론적 방법으로 유속에 접근하였다. 이전의 기존 유속 공식과 분포식의 한계를 엔트로피 이론으로 해결한 Chiu (1987)의 연구를 따라 개수로의 유속을 엔트로피 이론에 근거하여 전개하였고 효용성을 검증하기 위해 지점의 유속이 측정된 수로의 데이터를 활용하여 식을 검증하였다. 이동거리의 R2값은 0.9993, 유속의 R2값은 0.8051~0.9483으로 예측치가 실제 적용 가능함을 확인하였다. 식을 활용하면 실제 유속 측정을 여러 지점에서 매시간 하지 않아도 특성 인자를 통해 시간에 따라 이동하는 하천의 유속과 이동지점을 동시에 구할 수 있고 실시간 유속이 필요하지만 빈번한 실측이 불가능한 홍수기의 유속 산정이 가능하다. 이를 활용하여 하천의 수평·수직거리를 이용해 제작되는 하천 종단면도에 활용 가능하며 GIS와 연계하여 하천 특성인자의 정확성을 높일 수 있을것으로 판단된다. GIS의 공간 모델에 하천의 거리와 유속 정보를 결합해 홍수기의 경보·예측 시스템에 활용이 가능할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제54권7호
• /
• pp.453-462
• /
• 2021

최근 몇 년 동안 국지성 집중호우의 빈도가 증가함에 따라 고해상도 레이더 자료의 중요성 및 활용성이 증가하고 있다. 하지만 여전히 레이더 자료의 경우 시·공간적 편의가 존재하고 이를 보정하는 것이 매우 중요하며 많은 연구에서 레이더 강우의 편의 보정을 위해 다양한 통계적 기법이 시도되었다. 본 연구에서는 시·공간적으로 강우를 추정할 수 있는 이중편파레이더의 편의를 지점 강우와 비교하여 보정하는 것을 목표로 한다. 환경부의 수자원관리 및 홍수 예측에 사용되는 S-밴드 이중편파레이더의 편의 보정을 위하여 합성곱신경망(Convolutional Neural Network, CNN)기반의 Convolutional Autoencoder (CAE) 알고리즘을 구축하여 편의 보정을 수행하였다. CAE 모델의 입력자료는 환경부의 10분 단위 레이더 합성 강우자료와 같은 공간해상도로 보간된 지점 관측 강우자료를 사용하였으며, 자료의 기간은 미호천 유역에 홍수 경보가 발령된 2017년 7월 16일 00시부터 13시까지의 10분 단위 자료를 사용하였다. 그 결과로 지점 강우 대비 원시 레이더 강우의 편의가 줄어듦을 확인할 수 있으며 시·공간적으로 개선된 결과를 보여주고 있다. 따라서 각 인접한 격자 간의 공간 관계를 학습하는 CAE 모델은 레이더 및 위성에서 추정되는 격자형 기후 자료의 실시간 편의 보정에 사용할 수 있을 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.352-352
• /
• 2017

2014~2015년에 걸쳐 발생한 가뭄으로 농업용수뿐만 아니라 생공용수 공급 측면에서도 어려움이 발생하였다. 기후변화 등의 요인으로 이러한 상황이 향후에도 발생할 것으로 예상됨에 따라 가뭄현황 및 전망 정보 생산을 통한 가뭄 대비의 필요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 2016년 기상 및 수문상황을 분석하고, 생공용수 부문 가뭄예경보를 위해 활용중인 K-water 가뭄정보분석시스템을 통해 생산된 2016년 가뭄 정보를 분석하였다. 2016년 전국 강수량은 1966~2015년 평균 대비 92.2%에 해당하는 강수량을 기록하였다. 지역적으로는 중부지방은 대체로 평균에 미치지 못하는 강수량을, 중부이남 지역은 평균 이상의 강수량을 보였다. 경기도 남부 지역을 중심으로 강원도 일부 지역과 충남 서부 지역의 강수량 부족이 심했던 것으로 나타났다. 강수에 의한 2016년 자연유출량을 중권역 단위로 산정한 결과 1967~2015년 평균 대비 91% 수준의 유출량이 발생된 것으로 추정되었다. 이는 평균적으로 강수량이 많은 6월과 8월에 강수가 적었기 때문인 것으로 보인다. 특히 6개 주요 유역 중 유역면적이 가장 넓은 한강 유역은 낙동강 유역보다 약 6억톤 적은 값을 보였다. 생공용수 공급의 주요 수원인 다목적댐의 총저수량은 2014~2015년의 극심한 가뭄으로 2016년 1월 1일에 예년보다 10억톤 가량 적었다. 하지만 봄철에 예년보다 다소 많은 강수가 발생하고, 홍수기 초에도 많은 강수가 발생하여 저수상황이 다소 개선되었다. 8월의 적은 강수량으로 저수량이 지속적으로 하락하였으나 9, 10월에 걸쳐 태풍에 의한 많은 강수로 예년 대비 104.4% 수준의 저수량을 확보하였다. K-water 가뭄정보분석시스템을 통해 매월 초 생공용수 관련 가뭄현황 및 1 3개월 전망을 분석하였다. 매월 초 가뭄예경보를 위해 분석된 가뭄현황에서는 3월초, 9월초, 10월초, 11월초에 보령댐을 수원으로 하는 충남 서부 8개 시 군에서 가뭄상황 '주의'가 발생했고, 6월초 강원도 강릉시 상수원인 오봉저수지 저수량이 평년보다 낮아 가뭄상황 '주의'가 발생하였다. 언론보도를 바탕으로한 가뭄 발생 상황을 가뭄정보분석시스템을 통해 판단한 가뭄 상황과 비교한 결과 가뭄정보분석 시스템에 의한 가뭄인지가 신뢰할 수 있는 수준인 것으로 판단된다. 또한 가뭄정보분석시스템에 의한 1 3개월 가뭄전망과 1 3개월 후 실제 가뭄 상황을 비교한 결과 전망 정확도가 대체로 높아 가뭄정보분석시스템에 의한 가뭄전망이 신뢰할 만한 수준인 것으로 판단된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양정보통신학회 2009년도 춘계학술대회
• /
• pp.271-276
• /
• 2009

본 논문은 산악지역이나 지역적으로 급작한 기후 변화를 일으키는 곳을 모니터링할 수 있는 시스템을 통하여 재난피해를 최소화시키기 위한 국지적 기상모니터링 시스템 개발을 위한 기초연구이다. 우선 우리나라의 재해재난 관련 모니터링 시스템에 관한 연구 현황을 수집 및 분석하였으며, 이러한 국지 기상모니터링 시스템의 실현가능성과 장점에 대해 조사하였다. 또한, 외국의 사례들을 참조하여 무선센서네트워크와 CDMA망의 통합을 바탕으로 한 효율적인 국지 기상모니터링 시스템의 구축을 위한 방향을 제시하였으며, 이러한 시스템을 위해 필요한 각종 센서와 센서노드의 형태, 100~500m 정도의 가까운 거리 마다 설치될 센서노드의 형태와 센서인터페이스, 전력공급장치 등에 대하여 조사하였다. 본 연구의 결과는 앞으로의 모니터링 시스템 관련 연구과제의 도출과 통합된 정보가 기상관측소, 방송국, 지역 재난경보시스템과 연결되어서 급작스런 기후변화나 또는 홍수 등의 위험 경보를 그 지역에 있는 관광객 또는 거주자에게 휴대폰 또는 방송으로 알려주는 서비스를 통해 많은 연구 분야에서 활용될 수 있으리라 판단된다.