• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.444-444
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• 2021

하천의 오염부하량 관리 계획은 지속적인 모니터링을 통한 자료 구축과 모형을 이용한 예측결과를 기반으로 수립된다. 하천의 모니터링과 예측 분석은 많은 예산과 인력 등이 필요하나, 정부의 담당 공무원 수는 극히 부족한 상황이 일반적이다. 이에 정부는 전문가에게 관련 용역을 의뢰하지만, 한국과 같이 지형이 복잡한 지역에서의 오염부하량 배출 특성은 각각 다르게 나타나기 때문에 많은 예산 소모가 발생 된다. 이를 개선하고자, 본 연구는 합성곱 신경망 (convolution neural network)과 수문학적 이미지 (hydrological image)를 이용하여 강우 발생시 BOD 및 총인의 부하량 예측 모형을 개발하였다. 합성곱 신경망의 입력자료는 일반적으로 RGB (red, green, bule) 사진을 이용하는데, 이를 그래도 오염부하량 예측에 활용하는 것은 경험적 모형의 전제(독립변수와 종속변수의 관계)를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이에, 본 연구에서는 오염부하량이 수문학적 조건과 토지이용 등의 변수에 의해 결정된다는 인과관계를 만족시키고자 수문학적 속성이 내재된 수문학적 이미지를 합성곱 신경망의 훈련자료로 사용하였다. 수문학적 이미지는 임의의 유역에 대해 2차원 공간에서 무차원의 수문학적 속성을 갖는 grid의 집합으로 정의되는데, 여기서 각 grid의 수문학적 속성은 SCS 토양보존국(soil conservation service, SCS)에서 발표한 수문학적 토양피복형수 (curve number, CN)를 이용하여 산출한다. 합성곱 신경망의 구조는 2개의 Convolution Layer와 1개의 Pulling Layer가 5회 반복하는 구조로 설정하고, 1개의 Flatten Layer, 3개의 Dense Layer, 1개의 Batch Normalization Layer를 배열하고, 마지막으로 1개의 Dense Layer가 연결되는 구조로 설계하였다. 이와 함께, 각 층의 활성화 함수는 정규화 선형함수 (ReLu)로, 마지막 Dense Layer의 활성화 함수는 연속변수가 도출될 수 있도록 회귀모형에서 자주 사용되는 Linear 함수로 설정하였다. 연구의 대상지역은 경기도 가평군 조종천 유역으로 선정하였고, 연구기간은 2010년 1월 1일부터 2019년 12월 31일까지로, 2010년부터 2016년까지의 자료는 모형의 학습에, 2017년부터 2019년까지의 자료는 모형의 성능평가에 활용하였다. 모형의 예측 성능은 모형효율계수 (NSE), 평균제곱근오차(RMSE) 및 평균절대백분율오차(MAPE)를 이용하여 평가하였다. 그 결과, BOD 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 1031.1 kg/day, MAPE는 11.5%로 나타났으며, 총인 부하량에 대한 NSE는 0.9, RMSE는 53.6 kg/day, MAPE는 17.9%로 나타나 본 연구의 모형은 우수(good)한 것으로 판단하였다. 이에, 본 연구의 모형은 일반 ANN 모형을 이용한 선행연구와는 달리 2차원 공간정보를 반영하여 오염부하량 모의가 가능했으며, 제한적인 입력자료를 이용하여 간편한 모델링이 가능하다는 장점을 나타냈다. 이를 통해 정부의 물관리 정책을 위한 의사결정 및 부족한 물관리 분야의 행정력에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 통상정보연구
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• 제14권3호
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• pp.97-112
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• 2012

본 연구는 2012년 현재 한국이 FTA를 체결하였거나 추진 중인(발효, 타결, 협상, 공동연구) 65개국을 대상으로 한국의 무역수지 결정요인을 분석하고자 한다. 분석모형은 중력모형의 설명변수에 대상국의 경제적 지리적 변수를 포함시키고, 종속변수에 한국과의 무역수지 흑자 또는 적자 여부를 표시하는 이분값을 표시하여 로짓분석을 한다. 한국이 특정국가와의 교역에서 무역수지가 흑자이면 1의 값을 주고, 적자이면 0의 값을 취하도록 한다. logit 모형의 추정결과 GDP, 1인당 GDP, 상대국간 교역, 석유, 내륙국가, 해양국가 변수는 통계적으로 유의하지 않았다. 반면에 총교역, 수출의존도, 수입의존도, 광물, 거리 변수는 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 이는 경제규모를 나타내는 총교역과 무역의존도를 반영하는 수출의존도, 수입의존도, 지리적 특성과 자원부존여부를 반영하는 거리와 광물자원 등의 변수들이 한국의 무역수지에 대한 주요 결정요인으로 작용하고 있음을 의미한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.155-159
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• 2011

본 연구는 만곡수로 외측에 횡월류 위어를 설치하여 곡률반경에 대한 횡월류 유량계수의 특성을 분석하였다. 곡률반경의 변화에 따른 만곡부의 중심각이 180인 수로모형을 설계하였으며, FLOW-3D모형에 적용하여 유량계수를 산정하고 직선 수로와 비교하여 유량계수의 특성을 분석하는데 목적이 있다. 난류모형은 RNG-$\in$ 모형을 사용하였으며, 수치기법으로는 유한체적법을 사용하였다. 모형의 적용성 검정을 위해 기존에 연구되었던 수리실험과 동일한 조건의 수치모의를 수행하여 모형의 적용성을 확인하였다. 본 연구에서는 하폭를 고정시키고 곡률반경를 변화시킴으로써 $R_c/b$의 변화에 따른 유량계수(C)의 변화를 분석하고, 만곡수로의 월류량($Q_{wc}$)에 대한 직선수로의 월류량($Q_{ws}$)의 비, 만곡수로의 평균 월류 수심에 대한 직선수로의 평균 월류 수심($y_{cave}/y_{save}$)과 $R_c/b$의 관계를 분석하였다. 분석결과 유량계수는 상류수심, 월류량, 만곡수로의 곡률반경 등의 변화에 따라 유량계수는 변화하였으며, 직선과 만곡수로에 대해 분석을 수행하였기 때문에 직선수로의 영향인자를 이용하여 만곡수로에 설치된 횡월류 위어의 월류량과 유량계수를 추정 가능할 것이라 판단된다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제21권4호
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• pp.809-850
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• 2012

본 연구는 개별 국가 혹은 지역 단위 배출권 거래제도의 국제적 연계 가능성에 대비하기 위해 한 중 일 3국간의 배출권 거래제도 연계 시 예상되는 경제 환경적 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 이를 위해 연산가능 일반균형모형을 통해 3국간 배출권 거래제 도입의 경제 환경적 영향을 분석하였다. 분석결과 한 중 일 3국간 탄소시장의 연계는 국가별로 다양한 측면에서 복잡한 영향을 미치게 됨을 확인할 수 있다. 한 중 일 배출권 거래제 연계 시행은 3국 전체의 실질 GDP를 증가시키는 긍정적 효과가 있음에도 불구하고 연계로 인한 이익의 국가간 분배가 불균형적임은 물론 실질 소비나 고용 등의 측면에서는 탄소시장 연계가 3국 전체적으로도 오히려 부정적인 영향을 초래할 수 있다는 점에서 반드시 긍정적인 효과만을 담보하는 것은 아니다. 특히 배출권 매입국인 한국과 일본의 소득 소비 고용 감소 및 에너지 의존도 증가, 배출권 매출국인 중국의 생산 감소 및 해외 이전 가능성은 3국간 탄소시장의 연계의 장애요인으로 작용할 수 있다. 3국간 탄소시장 연계를 통한 긍정적 효과를 최대한 유지하면서 예상되는 부정적 효과를 최소화하기 위해서는 배출권 수입 관세나 수입배출권 할인과 같은 보완적 정책수단의 개발 적용이 필요하다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.246-246
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• 2021

본 연구는 강우 발생시 유량을 추정하는 것에 목적이 있다. 이를 위해 본 연구는 선행연구의 모형 개발방법론에서 벗어나 딥러닝 알고리즘 중 하나인 합성곱 신경망 (convolution neural network)과 수문학적 이미지 (hydrological image)를 이용하여 강우 발생시 유량을 추정하였다. 합성곱 신경망은 일반적으로 분류 문제 (classification)을 해결하기 위한 목적으로 개발되었기 때문에 불특정 연속변수인 유량을 모의하기에는 적합하지 않다. 이를 위해 본 연구에서는 합성곱 신경망의 완전 연결층 (Fully connected layer)를 개선하여 연속변수를 모의할 수 있도록 개선하였다. 대부분 합성곱 신경망은 RGB (red, green, blue) 사진 (photograph)을 이용하여 해당 사진이 나타내는 것을 예측하는 목적으로 사용하지만, 본 연구의 경우 일반 RGB 사진을 이용하여 유출량을 예측하는 것은 경험적 모형의 전제(독립변수와 종속변수의 관계)를 무너뜨리는 결과를 초래할 수 있다. 이를 위해 본 연구에서는 임의의 유역에 대해 2차원 공간에서 무차원의 수문학적 속성을 갖는 grid의 집합으로 정의되는 수문학적 이미지는 입력자료로 활용했다. 합성곱 신경망의 구조는 Convolution Layer와 Pulling Layer가 5회 반복하는 구조로 설정하고, 이후 Flatten Layer, 2개의 Dense Layer, 1개의 Batch Normalization Layer를 배열하고, 다시 1개의 Dense Layer가 이어지는 구조로 설계하였다. 마지막 Dense Layer의 활성화 함수는 분류모형에 이용되는 softmax 또는 sigmoid 함수를 대신하여 회귀모형에서 자주 사용되는 Linear 함수로 설정하였다. 이와 함께 각 층의 활성화 함수는 정규화 선형함수 (ReLu)를 이용하였으며, 모형의 학습 평가 및 검정을 판단하기 위해 MSE 및 MAE를 사용했다. 또한, 모형평가는 NSE와 RMSE를 이용하였다. 그 결과, 모형의 학습 평가에 대한 MSE는 11.629.8 m3/s에서 118.6 m3/s로, MAE는 25.4 m3/s에서 4.7 m3/s로 감소하였으며, 모형의 검정에 대한 MSE는 1,997.9 m3/s에서 527.9 m3/s로, MAE는 21.5 m3/s에서 9.4 m3/s로 감소한 것으로 나타났다. 또한, 모형평가를 위한 NSE는 0.7, RMSE는 27.0 m3/s로 나타나, 본 연구의 모형은 양호(moderate)한 것으로 판단하였다. 이에, 본 연구를 통해 제시된 방법론에 기반을 두어 CNN 모형 구조의 확장과 수문학적 이미지의 개선 또는 새로운 이미지 개발 등을 추진할 경우 모형의 예측 성능이 향상될 수 있는 여지가 있으며, 원격탐사 분야나, 위성 영상을 이용한 전 지구적 또는 광역 단위의 실시간 유량 모의 분야 등으로의 응용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국실천공학교육학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.103-109
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• 2011

우리나라의 공적개발원조는 큰 성장을 보이고 있으며, 특히 직업훈련학교에 대한 지원은 그 효익이 직접적이고 단기적으로 발생되게 되어서 수원국에 큰 효익을 안겨준 것으로 평가되고 있다. 그러나 공적개발원조에 대한 경제적 성과를 측정할 수 있는 모형이 없어서 단편적인 성과 측정에 머무르고 있다. 본 연구의 목적은 개도국 직업훈련학교에 대한 공적개발원조 시 적용가능한 경제적 성과측정모형을 개발하고자 하는 것이며, 이를 위하여 재무정보를 중심으로 하는 ROI모형을 설정하고 여기에 비재무정보를 중심으로 하는 BSC를 접목하였다. 직업훈련학교는 그 효익의 대상이 명확하고 효익이 교육생의 졸업과 동시에 발생되는 특징이 있으므로, 비재무정보 보다는 재무정보 중심으로 모형을 구셩하는 것이 보다 목적적합하다고 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2046-2050
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• 2008

현재까지 우리나라에서 주로 사용되고 있는 2차원 흐름 해석 모형은 미연방 도로국(U.S. Federal Highway Administration)과 연계하여 Brigham Young University에서 개발된 SMS(Surface-Water Modeling System)모형이다. SMS모형 중 이송 확산 모형으로는 RMA-4가 포함되나 이 모형은 최신 수치기법을 반영하지 못하는 등의 문제점들로 인해 실제 물리적 현상을 모의에 있어서 한계를 가지고 있다. 따라서 물리적 현상에 대한 적절한 모의를 위해 여러 개선과정을 거쳐 RAM4가 개발되었다. 본 연구를 위해 점적분 유사량 측정기(P-61)와 대하천 유속계를 사용하여 대상구간의 SS자료 및 유속의 2차원적 분포를 취득하였고, SMS의 Pre-processing 기능을 이용하여 유한요소망을 구성하였다. 구성된 유한요소망과 흐름모형인 RMA-2를 사용하여 대상구간의 유속장을 모의하였다. 이때 모의된 유속장과 현장에서 취득한 유속분포를 비교하여 RMA-2를 검증하였고, SS자료와 RAM4로 모의된 농도장을 비교하여 RAM4를 검증하였다. 검증된 두 모형을 바탕으로 대상 구간에서 다량의 점오염원이 투입되는 가상의 시나리오를 선정 및 적용하여 오염물 이송 및 확산 거동에 대해 살펴보았다. 본 연구의 대상 하천은 형산강으로써, 유역 내에 경주시와 포항시가 위치하고 이 두 도시를 잇는 산업도로가 형산강 본류 위를 지나고, 또한 두 도시를 관류하고 있어 다른 국가하천과 마찬가지로 지속적이고 안정적인 수질관리가 필요한 하천이다, 모의구간은 형산강 본류 중 No. 68(안강 수위관측소 상류 약 350 m)에서 No. 48(부조 수위관측소 하류 약 200 m)까지로서, 약 4.3 km 구간을 모의 하였다. 모의구간 시점에서 약 0.35 km 지점에 산업도로의 일부분인 강동대교, 0.98 km 지점에 왕신천 유입, 1.35 km 지점에 수중보, 1.8 km 지점에 국당1교, 3.2 km 지점에 국당2교가 위치하며 구간 내에는 만곡 및 사행, 특히 수중보 전 후로 사주가 발달해있어 2차원 흐름 및 이송확산 모의에 적합하다고 판단되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.407-407
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• 2023

최근 환경부에서 발표한 국가물관리기본계획에서 수자원 총량 중 생활·공업·농업·유지용수의 이용량은 365억m³/년으로 약 29.4%로 발표되었다. 유지용수를 제외한 농업용수 이용량의 비중은 약 60.5%이며, 이 중 약 80%가 논에서 활용되고 있다. 이러한 농업용수 이용량 중 사용되지 않고 하천으로의 방류량이 존재하는데 이를 관개회귀수량이라하며, 농업용수의 약 35%가 하천으로 회귀된다 발표하나 지역에 따른 편차가 존재하기에 정확한 회귀수량을 산정하기엔 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 네트워크 모형을 통한 용배수로 구축 이후 회귀수 정량화를 하고자 하며, 정량화를 위한 네트워크 모형은 EPA-SWMM(Storm Water Management Model) 모형을 활용하였다. 해당 모형은 미국 환경 보호국(U.S. Environmental Protection Agency, EPA)에서 개발한 네트워크 물리모형으로 다양한 환경적 요소에 따른 수문 영향을 확인 가능한 모형이다. 해당 모형의 다양한 네트워크 기능을 통해 논배수로 네트워크를 구축하여 회귀수 정량화를 진행하고자 한다. 논배수로 네트워크를 구축하기 이전 현장조사를 진행하였다. 현장조사를 통한 용수계통도를 작성하였으며, 모형의 입력자료로 필요한 네트워크 용배수로관 표고값을 측량하였다. 이후 현장조사 및 측량 자료를 활용하여 네트워크 물리모형의 입력자료 구축을 진행하였으며, 해당 자료 구축은 지리 정보 시스템 중 ArcGIS와의 연계를 통해 구축하였다. 모형의 수리학적 입력자료는 해당지역의 계측자료를 활용하였으며, 필지 사이의 내리흐름 및 펌프를 통한 용수 또한 네트워크 물리모형의 기능을 활용하여 구축하였다. 이후 계측자료와의 비교를 통한 매개변수 보정을 진행하였으며, 전체 논배수로에 대한 농업용수의 흐름 및 회귀수량을 분석하였다. 해당 연구를 통해 농업용수의 회귀수 산정 및 지역 편차에 따른 회귀수 정량화 등의 연구에 활용될 것으로 기대한다.

• 무역학회지
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• 제48권3호
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• pp.107-130
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• 2023

본 연구는 선진국의 최소품질표준 설정과 국가 간 상호인정협정의 경제적 효과를 파악하고, 이를 기반으로 우리나라의 최적 상호인정협정 체결 전략을 분석한다. 이를 위하여 3개국의 대표기업이 서로 다른 품질의 제품을 선진국 시장에 공급하는 모형을 설정하였다. 분석결과, 첫째, 선진국 최소품질표준의 상승은 경쟁 상황을 심화시켜 모든 기업의 이윤을 감소시키며 선진국 소비자 효용을 증대시킨다. 또한, 최소품질표준으로 인하여 기업이 시장에서 퇴출된다면 경쟁은 완화되고 남은 기업들의 품질과 이윤은 늘어난다. 둘째, 최소품질표준을 적용을 받게 되는 국가들은 상호인정협정 체결을 통하여 사회후생을 증가 시킬 수 있으며, 서로 다른 국가들 간 상호인정협정 체결의 전략적 활용이 중요하다는 결론을 얻을 수 있다. 특히 우리나라의 경우 선진국과 상호인정협정을 체결하거나 3국 모두 상호인정협정을 체결하지 않는 상황이 최적으로 나타난다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제4권1호
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• pp.45-58
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• 1992

황해 및 동중국해에서 기상학적으로 유발된 연여균 및 계절적 해류 순환을 산정하기 위해 3次元 수치모형이 이용되었는데 수치모형은 불규칙한 연안경계와 실제 수심을 반영할 수 있도록 구성되었다. 본 연구에서는 전회의 동중국해의 3차원 수치모형 (Choi, 1984)을 제붕역에서의 흐름을 좀더 자세히 재현할 수 있도록 세분화하였는데 모형에 사용된 유한격자체계의 해상도는 위도 4분과 경도 5분으로 구성되었으며 황해 및 동중국해상에서 유속의 3차원적 순환 형태가 산정되어 제시되었다. 수치모형에 의해 계산된 기상학적으로 유발된 恒流 유원은 이 해역의 여러 영역에서 수심(표면, 중간수심, 바닥)別 및 전체 水柱에 대해 해수 문체시간을 계산하는데 이용되었다.