• 제목/요약/키워드: Civil & Environmental Engineering

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AWS 강우정보의 실시간 유량예측능력 평가 (Validation of Real-Time River Flow Forecast Using AWS Rainfall Data)

  • 이병주;최재천;최영진;배덕효
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제45권6호
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    • pp.607-616
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    • 2012
  • 본 연구는 AWS 관측강우정보를 이용하여 실시간 유량예측을 수행할 경우 적용가능한 예측선행시간 및 정확도를 평가하고자 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 남한강 상류유역을 대상유역으로 선정하였으며 2006~2009 홍수기간에 대해 SURF 모형을 구축하였다. 관측유량 자료동화 수행 유무에 따른 모의유량은 관측유량을 잘 모의하며 유효성지수를 이용하여 자료동화 효과를 분석한 결과에서 충주댐 32.08%, 달천 51.53%, 횡성 39.70%, 여주 18.23%가 개선된 것으로 나타났다. 첨두유량 발생시간 이전 가상의 현재시점까지의 AWS 관측강우정보를 이용하여 유량예측 적용성을 평가한 결과 허용오차 20% 범위 내에서 첨두유량은 충주 11시간, 달천 2시간, 횡성 3시간, 여주 5시간, 유출용적은 충주 13시간, 달천 2시간, 횡성 4시간, 여주 9시간 이내에서 예측이 가능한 것으로 나타났다. 따라서 유역의 지체효과로 인해 관측강우만을 이용하여 적정 예측시간에 대해서 실시간 첨두유량 예측이 가능할 것으로 판단된다.

중소하천유역에서 Hybrid Neural Networks에 의한 수문학적 예측 (Hydrological Forecasting Based on Hybrid Neural Networks in a Small Watershed)

  • 김성원;이순탁;조정식
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제34권4호
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    • pp.303-316
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    • 2001
  • 본 연구에서는 중소하천수계에서 수문학적 예측을 위하여 Hybrid Neural Networks의 일종인 반경기초함수(RBF) 신경망모형이 적용되었다. RBF 신경망모형은 4종류의 매개변수로 구성되어 있으며, 지율 및 지도훈련과정으로 이루어져있다. 반경기초함수로서 가우스핵함수(GKF)가 이용되었으며, GKF의 매개변수인 중심과 폭은 K-Means 군집알고리즘에 의해 최적화 된다. 그리고 RBF 신경망모형의 매개변수인 중심, 폭, 연결강도와 편차벡터는 훈련을 통하여 최적 매개변수의 값이 결정되며, 이 매개변수들을 이용하여 모형의 검증과정이 이루어진다. RBF 신경망모형은 한국의 IHP 대표유역중 하나인 위천유역에 적용하였으며, 모형의 훈련과 검증을 위하여 10개의 강우사상을 선택하였다. 또한 RBF 신경망모형과 비교검토하기 위하여 엘만 신경망(ENN)모형을 이용하였으며, ENN 모형은 일단게 할선역전파(OSSBP) 및 탄성역전파(RBP)알고리즘으로 이루어져 있다. 모형의 훈련과 검증과정을 통하여 RBF 신경망모형이 ENN 모형보다 양호한 결과를 나타내는 것으로 분석되었다. RBF 신경망모형은 훈련시키는데 시간이 적게 들고, 이론적 배경이 부족한 수문학자들도 쉽게 사용할 수 있는 신경망모형이다.

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도시화에 따른 수문기후변화 I (연 물수지 변화 분석) (A Study on Variation in Annual Water Balance)

  • 임창수;채효석
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제40권7호
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    • pp.555-570
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    • 2007
  • 도시화에 따른 기후변화가 연 물수지에 미치는 영향을 분석하기 위하여 전국 56개 기후관측지점을 중심으로 반경 10 km에 해당하는 $314\;km^2$의 면적을 연구지역으로 설정하였다. 연구지역 내에서 연 실제증발산량을 산정하였고, 도시화에 따른 연 유출량변화를 모의하기 위하여 연 물수지분석을 실시하였다. 연 실제증발산량 산정을 위하여 수문기후자료와 토지이용자료를 이용하여 추정된 식생지수를 이용하여 연구지역별 연 실제증발산량을 산정하였다. 여기서 연 실제증발산량은 Zhang et al.(2001)에 의해서 전 세계 250개 유역에서 장기간의 물수지분석으로부터 유도된 경험 공식을 적용하였다. 연구결과 도시화가 진행됨에 따라서 기준잠재증발산량의 증가추세를 보이고 있다. 따라서 도시화에 따른 기후변화가 연 실제증발산량을 증가시키는 요인과 도시화가 진행됨에 따라 주거지면적이 증가하여 지역 내의 연 실제증발산량을 감소시키는 요인이 복합적으로 작용하는 것으로 판단된다. 강수량자료의 분석 결과 연구기간 동안에 도시화에 따른 연 강수량의 뚜렷한 추세를 보이지 않고 있다. 도시화지역에서 연 유출량은 연 강수량의 변화에 직접적인 영향을 받고 있고, 실제증발산량의 변화정도는 연 강수량의 영향을 받음에도 불구하고 연 강수량에 비하여 그 편차가 크지 않다. 도시화에 따른 연 실제증발산량의 변화는 연 유출량에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 보이며, 도시화에 따른 연 유출량 변화는 크지 않은 것으로 판단된다.

도시화에 따른 수문기후변화 II (도시화가 기준 증발산량에 미치는 영향) (Urbanization Effects on Reference Evapotranspiration)

  • 임창수
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제40권7호
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    • pp.571-583
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    • 2007
  • 본 연구에서는 도시화에 따른 기후변화가 FAO Penman-Monteith 기준증발산량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 또한 도시화에 따른 수문기후학적 변화는 다른 지형 및 지리적 조건과도 밀접한 연관성을 가지고 있다. 따라서 도시화가 수문기후에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 이들 지형 및 지리적조건도 동시에 고려되어야 한다. 이러한 지형 및 지리적 조건이 도시화과정과 함께 수문기후변화에 미치는 영향을 분석하기 위하여 FAO Penman-Monteith 기준증발산량을 산정하고, 에너지항 및 공기동력항이 FAO Penman-Monteith 기준증발산량에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구를 위하여 적용된 연구지역은 서울을 비롯한 56개 수문기후관측지점으로써 도시화과정을 분석하기 위하여 반경 10km를 중심으로 $314\;km^2$당하는 면적을 연구지역으로 설정하였다. 연구 지역의 도시화정도를 판단하기 위하여 토지이용현황을 분석하였다. 연구결과에 의하면 대부분의 연구지역에서 기준증발산의 변화정도는 도시화율의 정도에 따라서 상관관계를 보이는 것으로 판단된다. 기준증발산량의 변화정도는 도시화율이 클수록 큰 변화를 보이는 것으로 판단된다. 분석결과에 의하면 기준증발산량의 변화정도는 도시화가 진행됨에 따라서 도시지역 내 열섬현상에 따른 기온상승과 도시치역의 주거지면적 증가에 따른 습도의 감소 그리고 풍속의 감소 영향인 것으로 보이며, 특히 습도의 감소가 기준증발산량에 가장 크게 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한 도시지역 내의 태양복사량 감소에 따른 순단파복사량의 감소나 기온상승에 따른 순장파복사량의 증가에 의해서 영향을 받는 것으로 보인다. 또한 연구지역의 지리 및 지형조건이 기준증발산량에 미치는 영향을 분석한 결과 56개 연구지역의 기준증발산량에 미치는 요인은 주로 도시화에 따른 기후변화와 해안 근접성인 것으로 판단된다.

증발산 산정 방법들의 비교 - 잔디기준작물을 중심으로 (Comparison of Evapotranspiration Estimation Approaches Considering Grass Reference Crop)

  • 임창수
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제41권2호
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    • pp.212-228
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    • 2008
  • 본 연구에서는 과거 제안된 5가지의 기준증발산식으로부터 산정된 증발산량과 pan 증발량을 이용하여 상관분석을 실시하였고 pan 계수를 산정하였다. 또한 우리나라 21개 기상관측지점에서 과거 제안된 5가지의 기준증발산식들을 비교하고 그 유사성을 알아보았다. 비교 검토된 기준증발산식은 4가지 방법으로 분류하였으며, 분류된 방법 중에서 각기 대표적인 기준증발산량 산정식을 선정하여 적용하였다. 적용된 기준증발산식은 에너지와 공기동력항의 조합법에 근거한 Penman 식, 단일근원법에 근거한 FAO Penman-Monteith(FAO P-M) 식, 복사자료를 이용한 방법인 Makkink 식과 Priestley-Taylor 식, 그리고 기온자료에 근거한 방법인 Hargreaves 식 등이다. 연구지역 선정을 위하여 기상관측지점이 있는 지역의 지리 및 지형조건을 고려하였다. 사용된 기상자료는 1970년부터 5년 간격으로 8개년의 일별 기상자료를 사용하였다. 적용결과는 수치 및 시계열 도시방법을 통하여 비교하였다. 분석결과에 의하면 대부분의 지역에서 기준증발산식과 pan 증발량과는 0.9 이상의 높은 상관관계를 보이고 있으나, pan 증발량과 비교하여 회귀식의 경사가 1.0보다 크거나 작은 경향을 보이고 있다. 전국 21개 연구지역 중에서 12개 지역에서 대기온도자료에 기초한 Hargreaves 식이 FAO P-M 식과 가장 유사한 것으로 나타났는데, 이들 지역은 대구지역을 제외하고 해안지역에 위치하고 있다. 반면에 내륙에 위치한 8개 지역에서 복사량자료에 기초한 Priestley-Taylor 식이 FAO P-M 식과 유사한 것으로 나타났다.

자료동화 기법을 연계한 실시간 하천유량 예측모형 개발 (Development of Real-Time River Flow Forecasting Model with Data Assimilation Technique)

  • 이병주;배덕효
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제44권3호
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    • pp.199-208
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    • 2011
  • 본 연구에서는 연속형 강우-유출모형과 앙상블 칼만 필터 기법을 연계하여 실시간 하천유량 예측모형을 개발하고 자료동화로 인한 정확도 개선 정도를 평가하고자 한다. 대상유역은 안동댐 상류유역을 선정하고 2006.7.1~8.18과 2007.8.1~9.30의 홍수기간에 대해 평가를 수행하였다. 자료동화를 위한 모형 상태변수는 유역의 토양수분과 저류량 및 하도 저류량을 선정하였으며 하류 댐 지점의 관측유량을 이용하여 상태변수를 갱신하도록 모형을 설계하였다. 상태변수의 칼만게인 거동을 분석한 결과 모의유량은 관측유량으로 74% 이동한 것으로 나타났다. 예측강우를 관측강우와 동일하다고 가정하고 예측선행시간 1시간에 대해 자료동화 전 후의 모의유량을 분석한 결과 2006년과 2007년에 각각 49.6%와 33.1%의 정확도가 향상됨을 확인하였다. 이상의 결과로부터 실시간 하천유량 예측시스템에 자료동화기법을 연계할 경우 강우-유출모형만을 이용한 결과보다 정확한 홍수량 예측이 가능할 것으로 판단된다.

관측자료 동화기법과 댐운영을 고려한 실시간 댐 수문량 예측모형 개발 (Development of Realtime Dam's Hydrologic Variables Prediction Model using Observed Data Assimilation and Reservoir Operation Techniques)

  • 이병주;정일원;정현숙;배덕효
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제46권7호
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    • pp.755-765
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    • 2013
  • 본 연구의 목적은 앙상블 칼만필터링 기법과 연속형 강우-유출모형을 연계한 SURF 모형과Auto ROM을 결합한 실시간 댐 수문량 예측모형(DHVPM)을 개발하고 그 적용성을 평가하는데 있다. 대상유역은 충주댐 상류유역을 선정하였으며 2006~2009년 동안 연최대 유입량이 발생한 4개 사례를 선정하였다. 관측유량 자료동화 적용에 따른 선행시간 1시간 유입량에 대한 첨두유량 상대오차, 평균제곱근오차, 모형효율성계수를 산정한 결과, 2007년 첨두유량 상대오차 결과를 제외한 모든 사례에서 자료동화기법을 적용한 결과가 우수한 것으로 나타났다. 현시점으로 가정한 가상시점에서 예측 선행시간 10시간에 대해 유입량을 예측한 결과에서, 유역평균 강우량의 오차가 큰 경우에 대해 자료동화기법을 적용함으로써 예측 유입량의 오차가 줄어드는 것을 확인하였다. 이상의 결과로부터 실시간 예측유입량의 정확도를 향상시키기 위해서는 관측유입량의 실시간 활용이 가능한 환경에서 자료동화기법을 연계한 유입량 예측모형을 이용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

시계열적 공간통계 기법을 활용한 공시지가의 만족도 분석에 관한 연구 (A Study on the Satisfaction Analysis on Officially Assessed Land Price Using Time Seriate Geostatistical Analysis)

  • 최병길;나영우;현창섭;조태인
    • 한국측량학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.95-104
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    • 2018
  • 이 연구는 공간통계 기법을 이용하여 공시지가에 대한 만족도를 시계열적으로 분석하기 위한 방법을 제시하는데 목적이 있다. 현재 GIS를 이용한 공시지가의 공간적 분포특성을 분석하거나, 공시지가 제도의 개선 방안을 정성적으로 제시하는데 머무르고 있다. 공시지가의 공시가격, 의견가격을 기준으로 이의신청 제기 강도를 그룹화 하여 공시지가에 대한 만족도 GIS DB를 구축하고, 공간밀도분석과 공간 자기상관분석을 통해서 만족도의 시계열적 변화를 비교 분석하였다. 연구 결과 공시가격과 의견가격과의 차이는 개별토지에 따라 다르나 대부분 평균 3배 이하의 상향 또는 하향을 요구하고 있는 것을 알 수 있었으며, 이를 통해 민원인들의 의견가격의 요구를 통계적으로 분석함으로써 민원인의 공시지가에 대한 만족도를 정량적으로 나타낼 수 있음을 알 수 있었다. 공시지가의 만족도를 GIS를 이용하여 분석함으로써 공시지가만이 아닌 의견가격과의 차이를 이용하여 공시지가의 만족도를 분석할 수 있음을 알 수 있었다. 공간 자기상관 분석 및 핫스팟 분석 등의 시계열적 공간통계분석 방법을 통해 공시지가 만족도의 시공간적 변화를 분석할 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 연도별 자료를 활용한 시공간 분석을 통하여 지역적으로 양 또는 음의 유의적 관계를 규명할 수 있었다.

다이옥신류에 의한 한국인의 폭로 현황 및 리스크 평가 (Residue and Risk Assessment of Polychlorinated dibenzo-p-dioxin/dibenzofurans in the Korean Population)

  • 강윤석;박종세;민병윤
    • 분석과학
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    • 제15권3호
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    • pp.270-286
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    • 2002
  • 서울, 마산 그리고 진주 지역에 거주하는 일반인 체내에 잔류하는 PCDDs/DFs의 축적 레벨은 독성등량으로 환산하여 PCDDs가 평균 9 pg I-TEQ/g(0.2 ~ 30 pg TEQ/g 지방 중량), PCDFs가 8 pg I-TEQ/g (0.8 ~ 25 pg TEQ/g)으로 계산되어졌다. 한편 마산 지역에서 채취된 모유 샘플의 경우 PCDDs가 평균 13 pg I-TEQ/g (lipid wt.), PCDFs가 평균 4.8 pg I-TEQ/g으로 각각 검출되어졌다. 전반적으로 한국인 체내의 PCDDs/DFs의 잔류레벨은 구미 선진국과 비교하여 낮은 수준임을 확인 할 수 있었다. 유아에 있어 수유를 통한 PCDDs/DFs의 일일 폭로량은 유아 체중을 5 kg, 일일 모유 섭취량을 800 mL 로 가정하여 계산되어졌으며, 그 계산 결과 유아의 2,3,7,8-TeCDD의 폭로량은 39 pg/kg body weight/day 이었으며, 총 TEQ로 환산 할 경우 86 pg/kg/day로 계산되어졌다. 이러한 폭로 레벨은 미국의 실질 안전계수(0.001 pg/kg/day) 혹은 WHO가 설정한 TDI(4 pg/kg/day)를 훨씬 초과하는 수준으로, 단기간이지만 수유기에 이루어지는 다량의 PCDDs/DFs의 폭로에 대한 적절한 리스크 평가와 대책 마련이 필요한 것으로 사료된다.

GIS를 활용한 쓰레기 매립지 입지 선정과정의 체계화 연구 (The Systematization of Waste Landfill Site Selection Process utilizing GIS)

  • 한지연
    • 대한공간정보학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.21-30
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    • 2014
  • 쓰레기 매립지는 기피시설로 입지를 선정하는 초기부터 심각한 갈등을 야기하고 설치과정에 있어서도 많은 어려움을 동반하는 사회적 문제로 인식되는 경우가 대부분이다. 본 연구에서는 매립지의 설치에 있어서 그러한 어려움을 최소화하고 그 과정을 보다 객관화하는 방법으로 매립지 입지선정과정의 체계화 및 표준화를 제시하였으며, 그 내용은 다음과 같다. 첫째, 매립지 입지선정과정을 구체적 사항들로 세분화하기 보다는 보다 보편적인 내용으로 구성하여 크게 4단계로 나누어 각 단계별로 대표적인 필요사항들을 제시함으로써 다양한 경우에도 융통성 있는 적용이 가능하도록 하였고 이를 통한 매립지 입지 선정과정의 표준화를 유도하였다. 둘째, 단계별로 제시된 과정을 진행함에 있어서 GIS(Geographic Information System)와 다 기준의사결정방법 중 하나인 PAPRIKA(Potentially All Pairwise RanKings of all possible Alternatives)를 적용하여 보다 객관적이고 과학적인 방법의 활용을 유도하였다. 셋째, 이러한 내용을 바탕으로 청주 시를 대상으로 가상적 사례 연구를 진행하였으며, 그 결과를 분석하여 최종 결론을 도출함으로써 매립지 입지선정과정의 단계별 적용 실용성과 과정의 객관성을 증명하였다.