• International Journal of Contents
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• 제13권4호
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• pp.23-28
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• 2017

Of the total economic loss caused by disasters, 40% are due to floods and floods have a severe impact on human health and life. So, it is important to monitor the water level of a river and to issue a flood warning during unfavorable circumstances. In this paper, we propose a modified error function to improve a hydrological modeling using a multi-layer perceptron (MLP) neural network. When MLP's are trained to minimize the conventional mean-squared error function, the prediction performance is poor because MLP's are highly tunned to training data. Our goal is achieved by preventing overspecialization to training data, which is the main reason for performance degradation for rare or test data. Based on the modified error function, an MLP is trained to predict the water level with rainfall data at upper reaches. Through simulations to predict the water level of Nakdong River near a UNESCO World Heritage Site "Hahoe Village," we verified that the prediction performance of MLP with the modified error function is superior to that with the conventional mean-squared error function, especially maximum error of 40.85cm vs. 55.51cm.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.188-188
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• 2017

Rainfall is an important input to hydrological models. The accuracy of hydrological studies for water resources and floods management depend primarily on the estimation of rainfall. Thailand is among the countries that have regularly affected by floods. Flood forecasting and warning are necessary to prevent or mitigate loss and damage. Merging near real time satellite-based precipitation estimation with relatively high spatial and temporal resolutions to ground gauged precipitation data could contribute to reducing uncertainty and increasing efficiency for flood forecasting application. This study tested the applicability of satellite-based rainfall for water resources management and flood forecasting. The objectives of the study are to assess uncertainty associated with satellite-based rainfall estimation, to perform bias correction for satellite-based rainfall products, and to evaluate the performance of the bias-corrected rainfall data for the prediction of flood events. This study was conducted using a case study of Thai catchments including the Chao Phraya, northeastern (Chi and Mun catchments), and the eastern catchments for the period of 2006-2015. Data used in the study included daily rainfall from ground gauges, telegauges, and near real time satellite-based rainfall products from TRMM, GSMaP and PERSIANN CCS. Uncertainty in satellite-based precipitation estimation was assessed using a set of indicators describing the capability to detect rainfall event and efficiency to capture rainfall pattern and amount. The results suggested that TRMM, GSMaP and PERSIANN CCS are potentially able to improve flood forecast especially after the process of bias correction. Recommendations for further study include extending the scope of the study from regional to national level, testing the model at finer spatial and temporal resolutions and assessing other bias correction methods.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권12호
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• pp.981-992
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• 2023

최근 전세계적인 기후변화의 영향으로 강우가 집중되고 강우강도가 강해짐에 따라 홍수피해의 규모를 증가시키고 있다. 과거에 관측되지 않았던 규모의 비가 내리기도 하고, 기록되지 않았던 장기간의 장마가 발생하기도 한다. 이러한 피해들은 아세안 국가에도 집중되고 있으며, 태풍 및 집중호우로 인해 침수의 빈번한 발생과 함께 많은 사람들이 영향을 받고 있다. 특히, 인도네시아 찌따룸강 상류 유역에 위치한 반둥 지역은 분지 형태의 지형학적 특성을 가지고 있어서 홍수에 매우 취약한 실정이다. 이에 공적개발원조(ODA)를 통해 2017년에 찌따룸강 상류(Upper Citarum River) 유역에 대하여 홍수예경보시스템을 구축되었고, 현재 운영중에 있다. 그럼에도 불구하고, 찌따룸강 상류 (Upper Citarum River) 지역은 홍수발생시 인명 및 재산피해의 위험에 여전히 노출되어 있어 신속하고 정확한 홍수예경보의 실시를 통해 피해를 경감시키는 노력이 지속적으로 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 찌따룸강 상류의 Dayeuh Kolot 지점을 목표관측소로 하고, 강우관측소 4개소와 수위관측소 1개소의 10분 단위 수문자료를 수집하여 인공지능 기반의 하천홍수위예측모형을 개발하였다. 6개 관측소의 2017년 1월부터 2021년 1월까지의 10분 단위 수문관측자료를 활용하여 선행예보시간 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6시간에 대해서 학습, 검증, 시험을 수행하였으며 인공지능알고리즘으로는 LSTM을 적용하였다. 연구결과 모든 선행예보시간에 대해 모형적합도 및 오차에서 좋은 결과를 나타냈으며, 학습자료 구축조건에 따른 예측정확도를 검토한 결과 참조관측소가 적은 경우에도 모든 관측소를 활용하는 경우와 유사하게 예측정확도를 확보하는 것으로 나타나 효율적인 인공지능 기반 모형 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제10권4호
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• pp.116-124
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• 2023

극한호우 발생빈도 증가로 소하천 홍수 피해가 증가하고 있어 소하천 리스크 관리를 위해 유량 계측 요구가 증가하고 있다. 이에 행정안전부 (MOIS) 소속 국립재난안전연구원 (NDMI)은 CCTV 기반 자동유량계측기술 (CCTV based Automatic Discharge Measurement Technology, CADMT)을 개발하고 성능 검증과 재난 리스크 관리기술 개발을 위해 시범소하천을 운영하고 있다. 본 연구는 CADMT가 설치된 능막천과 중선필천 2개 소하천을 선정하고 소하천에 가장 가까운 기상청 Automatic Weather System 강우량 자료와 유량 계측자료를 이용해 4-Parameter Logistic 방법으로 Nomograph를 개발한다. 개발한 Nomograph를 검증하기 위하여 본 연구는 각 소하천에서 홍수량을 예측하고 그 결과를 계측 유량과 비교한다. 검증 결과 예측치는 계측치를 잘 재현하는 것으로 나타나 향후, 보다 정확도 높은 계측자료가 수집되고 이에 기반한 Nomograph가 개발된다면 정확도 높은 홍수 예·경보가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
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• 한국콘텐츠학회 2016년도 춘계 종합학술대회 논문집
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• pp.463-464
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• 2016

본 연구에서는 하나의 도시유역 중소하천에 대하여 수리 수문 분석을 바탕으로 홍수예경보 발령을 위한 일련의 분석 체계를 수립하였다. 이를 통해 산정된 결과물은 강우지속기간별 경보발령 기준 강우량 수치이다. 이것은 해당 하천이 합류하는 본류 하천의 배수위 영향에 따라 달라질 수 있다. 경보발령 기준 강우량 산정을 위한 도시유역 중소하천의 수리 수문 분석은 가장 일반적인 해석 모형인 HEC-HMS 및 HEC-RAS 모형들을 상호 연계하여 이루어졌으며, 경보발령 기준 강우량 산정에 있어서는 상 하류의 다양한 관측수위 조건을 고려하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.365-370
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• 2011

매년 반복되는 산간계곡에서의 인명피해를 저감하기 위하여 방재연구소에서는 "산지 돌발홍수 예측시스템"을 개발하였으며, '10년 우기철동안 시범지역의 모니터링을 통해 시스템의 문제점을 분석하고, 이를 개선하기 위한 방안을 검토하였다. 산지지역 강우에 대한 모니터링은 현재 지방자치단체에서 운영하고 있는 자동우량경보시설을 활용하였으며, 해당 시설중 특히 수위계가 설치된 지역에 대하여 검토하였다. 수위자료 모니터링 결과를 바탕으로 정확도를 검토한 결과, 5개 시범지역의 경우 약 56%의 정확도가 있는 것으로 나타났다. 산정되었다. 그러나 시스템을 수정 보완한 후에는 정확도가 66%로 증가하였다. 향후 지속적인 모니터링과 문제점 분석을 통해 정확도를 지속적으로 향상시킬 계획이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.1413-1424
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• 2013

최근 우리나라에는 집중호우의 발생 빈도가 잦아지고 있다. 집중호우는 단시간에 발생하여 인명과 재산에 직접적인 피해를 주는 특징이 있다. 이러한 이유로 치수에 대한 관심은 점점 높아지고 있으며 정확한 유량 예측을 바탕으로 홍수에 대비할 수 있는 시스템 개발에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 지금까지 홍수 예보에는 주로 물리적 모형이 사용되어 왔다. 물리적 모형은 매개변수 결정을 위해 많은 자료를 필요로 하고 또 매개변수의 결정 과정에서 많은 불확실성을 포함하고 있기 때문에 계산과정을 거치는 동안 다양한 오차가 반복하여 누적되는 단점이 있다. ANFIS는 인공신경회로망과 퍼지기법을 사용한 자료 지향형 모형으로 기존의 물리적 모형에서 사용한 방대한 양의 물리적 자료를 배제하고 유역의 강우자료와 유량자료만을 사용하여 모형을 구축하고 수위를 예측할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 자료 지향형 모형은 입력 자료와 결과 사이의 논리적 상관성을 찾을 수 없다는 단점이 있다. 본 연구에서는 ANFIS 모형에 사용되는 함수의 옵션과 입력자료의 특성의 제한적인 변화에 따른 결과자료 분석을 통해 자료 지향형 모형의 특성을 분석하였다. 또한 일반적으로 많이 사용하는 물리적 모형 중 하나인 HEC-HMS의 유출량 산정 결과와의 비교를 통해 ANFIS의 적용성을 평가하였다. 본 연구는 남한강 상류에 위치한 청미천 유역의 2007년부터 2011년까지의 관측 강우자료와 유량자료를 사용하여 수행하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.247-262
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• 2000

본 연구에서는 낙동강유역의 주요 수위표지점중 진동수위표지점에서 홍수위를 예측하기위한 신경망모형인 WSANN모형이 제시되었다. WSANN모형은 모멘트방법, 초기조건의 개선 및 적응학습속도에 의해 보완되어진 개선된 역전파훈련 알고리즘을 이용하였고, 본 연구에 사용된 자료는 훈련자료와 테스팅자료로 분할하였으며, 최적 은닉층 노드수를 결정하기 위하여 은닉층노드와 임계학습횟수로부터 경험식이 유도되었다. 그리고 WSANN모형의 보정은 4개의 훈련자료에 의해 실시되었으며, WSANN22와 WSANN32모형이 모델의 검증에 사용될 최적모형으로 결정되었다. 모형의 검증은 훈련되지 않은 2개의 테스팅자료를 이용하여 모형의 적합성을 평가하기 위하여 이루어 졌으며, 통계분석의 결과를 통하여 홍수위를 합리적으로 예측하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 결과를 기본으로 신경망기법을 이용한 실시간 홍수예경보 시스템의 구축 및 홍수위의 제어에 관한 지속적인 연구가 필요것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.297-297
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• 2021

전 지구적 기후변화에 따른 돌발성 집중호우의 증가와 급격한 도시화로 인해 도시홍수의 위험성이 증가하고 있으며 침수로 인한 인명 및 재산피해가 급증하고 있다. 특히 중·소규모 도시하천은 대부분 홍수유출 도달시간이 매우 짧고 수위가 급격히 상승하는 특성이 있어 집중호우에 매우 취약하여 더욱 선제적이고 정확한 홍수 예·경보가 요구된다. 현재 중·소규모 도시하천의 경우 실시간 하천수위가 위험수위에 도달할 시 하천을 통제하고 위험경보를 발령하는 방식으로 대응하고 있지만, 둔치 침수에 이르는 시간이 매우 짧아 통제가 어려우며 이마저도 행정 자치구별로 예경보 운영 및 통제기준이 상이하여 실질적인 대응에 한계가 있다. 따라서 본 연구는 강우 발생 시부터 즉각적 대응을 위해 강우-수위 관계 및 상류 돌발홍수와 강우강도의 영향을 분석하여 구간별 둔치 범람 기준을 제시하고 자치구별로 상이한 예경보 수위 기준을 통합하여 산정하는 방법을 개발하였다. 본 연구는 서울시의 주요 침수취약지구인 도림천을 대상으로 수행하였으며, 도시하천 특성의 내외수를 연계한 강우-유출모형(SWMM)을 이용하여 확률강우 시나리오에 따른 대상하천의 수위변화 및 도달시간을 분석하였다. 본 연구의 성과는 중, 소규모 도시하천에의 홍수예경보시스템 구축 및 효율적인 하천방재계획 수립에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.816-820
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• 2005

본 연구에서는 해안 도시 하천의 범람으로 인한 홍수 재해 발생시 예상될 수 있는 피해에 대해 적절한 홍수예경보 및 피난대책을 수립하고자 대표적인 해안 도시 하천의 특성을 가지는 부산시 온천천 유역을 대상으로 수치지도에서 각종 지형자료를 추출하였고 수문 GIS 자료를 구축하였다. 그리고, 하천 수리 분석을 위한 한계유출량 산정을 위해 HEC-RAS 모형을 이용 조위의 영향을 고려하여 홍수위 및 한계유출량을 산정하였고 수문 분석을 위한 도시 돌발 홍수 기준 우량 산정을 위해 PCSWMM 2002를 이용하여 기준 우량을 산정하였다. 전형적인 해안 도시 지역 유역 특성을 나타내는 부산시 온천천 유역에 대한 경보발령 기준을 설정하기 위하여 선정지점 세 곳의 한계수심 $H_{c1},\;H_{c2},\;H_{c3},\;H_{c4}$가 발생할 수 있는 강우량(위험 홍수량을 유발하는 위험 강우량(Trigger Rainfall))을 산정하였고 PCSWMM을 이용한 모형화 기법으로 해안 도시 돌발 홍수 기준 우량을 산정하였다. 산정 결과 온천천 유역의 홍수예경보 시스템과 이에 따른 홍수예경보 발령흐름도, 운영체계가 결정되어 해안 도시 돌발 홍수예경보 방안이 구축되었다. 해안 도시의 홍수 관리는 도시 우수 시스템, 하천, 해안 특성이 복합된 문제이다. 현재 해안 도시 지역의 홍수예경보 시스템 구축 실적이 전무한 실정임을 볼 때 현실적으로 실용화 할 수 있는 시스템 개발을 해내는 것이 무엇보다도 시급하고 중요한 문제이다. 앞으로 더욱 심도있게 연구하여 주요 하천에 대한 홍수예경보 시스템 구축이 절실히 요구된다.