• 대한토목학회논문집
• /
• 제40권3호
• /
• pp.273-283
• /
• 2020

기후변화의 영향으로 국지성 및 집중호우에 대한 발생 가능성이 높아지는 시점에서 과거에 침수피해를 입은 도시 유역에 대하여 실제 호우에 대한 침수 양상을 예측하는 것은 중요하다. 이에 수치해석 기반 프로그램과 함께 기계학습을 이용한 홍수 분석에 대한 연구가 증가하고 있다. 본 연구에서 적용한 LSTM 신경망은 일련의 자료를 분석하는데 유용하지만, 딥 러닝을 수행하기 위하여 충분한 양의 자료를 필요로 한다. 그러나 단일 도시유역에 홍수를 일으킬 강우가 매년 일어나지 않기에 많은 홍수 자료를 수집하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 대상 유역에서 관측되는 강우 외에 전국 단위의 실제 호우를 예측 모형에 반영하였다. LSTM (Long Short-Term Memory) 신경망은 강우에 대한 총 월류량을 예측하기 위하여 사용되었으며, 목표값으로 SWMM (Storm Water Management Model)의 유출 모의 결과를 사용하였다. 침수 범위 예측을 위해서는 로지스틱 회귀를 사용하였으며, 로지스틱 회귀 모형의 독립 변수는 총 월류량이며 종속 변수는 격자 별 침수 발생 유무이다. 침수 범위 자료는 SWMM의 유출 결과를 바탕으로 수행된 2차원 침수해석 모의 결과를 통해 수집하였다. LSTM의 매개변수 조건에 따라 총 월류량 예측 결과를 비교하였다. 매개변수 설정에 따른 4가지의 LSTM 모형을 사용하였는데, 검증과 테스트 단계에 대한 평균 RMSE (Root Mean Square Error)는 1.4279 ㎥/s, 1.0079 ㎥/s으로 산정되었다. 최소 RMSE는 검증과 테스트에 대하여 각각 1.1656 ㎥/s, 0.8797㎥/s 으로 산정되었으며, SWMM모의 결과를 적절히 재현할 수 있음을 확인하였다. LSTM 신경망의 결과와 로지스틱 회귀를 연계하여 침수 범위 예측을 수행하였으며, 침수심 0.5m 이상을 고려하였을 때에 최대 침수면적 적합도가 97.33 %으로 나타났다. 본 연구에서 제시된 방법론은 딥 러닝에 기반하여 도시 홍수 대응능력을 향상 시키는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.155-164
• /
• 2005

연안은 바다와 인접하여 태풍으로 인한 해일, 해수범람, 침식 등으로 매년 반복되는 피해가 발생하는 재해 취약 지역이다. 이에 Web GIS를 이용하여 연안시설물 및 위험취약지역을 관리할 수 있는 정보시스템을 개발함으로써 피해지역의 위치를 가시화하여 연안재해 정보에 대한 효과적인 연안관리업무를 수행할 수 있는 객관성 있고 과학적인 의사결정 자료로 활용하고자 하였다. 아울러 효율적 개발을 통한 정보화 기반 마련과 시간 및 비용이 절감되는 효과를 가져 올 것으로 사료된다. 이를 위해 본 연구에서는 전국 연안지역을 대상으로 태풍, 해일, 범람, 침식 등의 피해 자료를 수집하고, GIS분석 기법과 고해상위성영상 등의 공간정보기술을 이용하여 실시간으로 Web상에서 3차원 위성영상 및 공간정보관리를 수행할 수 있는 3차원 Web GIS기반 연안위험취약지역 정보시스템을 개발하였다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제8권2호
• /
• pp.136-144
• /
• 2005

GIS의 응용은 다양한 지형자료들을 3차원으로 분석함으로써 수문학 분야에서 효율적인 적용방안을 제시하고 있으며, 지형자료를 3차원으로 표현하기 위해서는 TIN을 주로 이용하고 있다. 따라서 본 연구에서는 이를 매우 효과적으로 분석할 수 있는 방법을 제시하였다. 또한 3차원 지형모델링에 대해서 토공량, 침수량, 저수량 등을 산정하는데 방법론을 개발하였다. 특히 구축된 TIN의 구성요소인 각각의 삼각형에 대하여 체적을 산정함으로써 수위의 변화에 따른 체적산정시 기존의 체적산정식보다 오차를 줄일 수 있었으며, 개발된 식을 검정한 후 저수지의 저수량을 산정시 정확도를 향상시킬 수 있었다. 본 연구에서는 수치지형도의 등고선과 표고를 이용하여 저수량 산정방법과 이를 적용한 프로그램을 개발하여 저수량 산정시 효율성을 제시하였다.

• 한국측량학회지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.299-309
• /
• 2006

최근 세계적인 기상이변으로 대규모의 자연재해가 발생되고 있으며, 도시지역의 인구 과밀화와 시설물의 대형화로 피해규모도 대형화되고 있다. 본 연구에서는 매미 태풍 시 침수피해가 크게 발생하였던 마산시 월영동지역에 대해 도시홍수량을 추정할 수 있는 SWMM모형을 이용하여 빈도강우와 해수위별 침수예상지를 추정하고 이것을 GIS데이터베이스와 연결하여 침수예상피해를 분석하였다. 그 결과, GIS자료를 이용하여 대상지역을 소유역으로 구분하고 홍수추정모형인 SWMM을 이용하여 침수위치와 침수심을 예측함으로서 빈도강우와 해수위 상승에 따른 침수예상지역을 정확하게 예측할 수 있었다. 또한 침수가 예상되는 지역에 대해 건물용도별로 침수위험도를 예측하거나 침수에 따른 대피계획수립에 이용할 수 있는 자료를 제공할 수 있었으며, 향 후 웹이나 무선통신기술 등과 연계된 재난관리체계구축에 대한 연구가 이뤄질 경우 활용성이 증대될 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
• /
• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
• /
• pp.52-55
• /
• 2006

It's used to be said that tsunami is a rare event. The recurrence time of tsunami in Sumatra area is approximately 230 years as CalTech Research Group‘s study from paleocoral. However, the tsunami occurred in Indian Ocean on 26 December 2004, 28 March 2005 and 17 July 2006, because the earthquakes still release the energy. To cope with the tsunami disaster, we have to put the much effort on better disaster preparedness. The Tsunami Reduction Of Impacts through three Key Actions (TROIKA) was suggested by Eddie N. Bernard, the director of NOAA/PMEL (Pacific Marine Environmental Laboratory). They are Hazard Assessment, Mitigation and Warning Guidance. The satellite remote sensing has potential on these actions. The medium and high resolution satellite data were used to assess the degree of damage at the six-damaged provinces on the Andaman seacoast of Thailand. Fast and reliable interpretation of the damage by remote sensing method can be used for inundation mapping, rehabilitation and housing plans for the victims. For tsunami mitigation, the satellite data can be used with GIS to construct the evacuation map (evacuation route and refuge site) and coastal zone management. It is also helpful for educational program for local residents and school systems. Tsunami is a kind of ocean wave, therefore any satellite sensors such as SAR, Altimeter, MODIS, Landsat, SPOT, IKONOS can detect the tsunami wave in 2004. The satellite images have shown the characteristics of tsunami wave approaching the coast. For warning, satellite data has potential for early warning to detect the tsunami wave in deep ocean, if there are enough satellite constellation to monitor and detect the first tsunami wave like the pressure gauge, seismograph and tide gauge with the DART buoy can do. Moreover, the new methods should be developed to analyse the satellite data more faster for early warning procedure.

• 한국콘텐츠학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘텐츠학회 2010년도 춘계 종합학술대회 논문집
• /
• pp.277-280
• /
• 2010

재해는 분석과 예측을 통한 사전대비가 중요하다. 하지만 방재를 위한 노력에도 불구하고 지구온난화로 인한 홍수와 침수피해 등으로 피해가 점차 커지고 있다. 이러한 피해를 막기 위해서는 체계적인 연구 및 분석을 통한 기초자료와 시스템이 구축되어져야 한다. 하지만 아직까지 기초자료 수집이나 방재체계도 구축중이거나 미흡한 것이 사실이다. 본 연구에서는 재해의 요인을 항공사진과 수치지형도를 비롯한 LiDAR 자료 등의 지형 공간자료를 이용하여 재해위험 요소를 추출하였다. 또한 그리드 분석기법과 가중치산정기법, 보기 쉬운 재해현황분석 사진지도를 작성하여 사전에 재해발생 가능 지역에 대한 위험 발생 지역을 평가하였다.

• 한국측량학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.181-189
• /
• 2003

본 연구는 국가 치수계획의 효과적 수립에 필요한 각종 홍수정보의 효율적인 획득을 위한 것으로 최근 효율성과 정확성이 입증되고 있는 항공 LiDAR데이터를 이용하여 대상지역에 대한 지형정보를 구축하고 유역조건, 홍수사상의 빈도규모 그리고 홍수방어시설의 붕괴의 조건을 설정하여 범람 발생형태에 따른 가상홍수 시나리오를 작성하였으며 이에 따른 시간대별 침수심 및 최대 침수심의 분석과 특정 지점에 대한 시간대별 수심/수위 변화를 측정하여 홍수 발생시 범람의 진행과정을 모니터링 하였다. 또한 홍수범람 분석 결과와 연구대상지역의 홍수방어 구조물, 취약지점 및 파제예상지점등의 자료를 이용하여 홍수지도를 작성하였다. 본 연구의 결과는 홍수의 원인과 범람의 과정의 파악과 홍수로 인한 대피 및 방재 등 홍수재난관리 목적에 이용될 수 있을 것이며 유역치수계획수립, 홍수예·경보 그리고 홍수예상지역의 토지이용계획 및 도시계획수립의 기초자료로서 활용 가능하리라 사료된다.

• 암석학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.55-62
• /
• 2017

화산지역에서 발생하는 라하르는 인명과 재산피해를 일으키는 주요 재해이다. 라하르 위험 지역을 산출하기 위하여 본 연구에서는 Laharz_py 프로그램을 사용하여 울릉도에서 발생 가능한 라하르의 영향 지역에 대한 수치모의를 실시하였다. 울릉도의 근위위험지역을 도출하기 위하여 DEM에 400 m의 추가고도를 설정하였고, 이에 따라 H/L비는 0.45와 0.5로 결정하였다. 발생 가능한 라하르의 부피는 30,000, 50,000, 70,000, $100,000m^3$로 설정하였다. 근위위험지역 경계와 인접하여 라하르의 발생 가능성이 있는 하천은 울릉도 동쪽 저동천, 남동쪽 사동천과 옥천천, 남서쪽의 남양천, 북쪽의 용출수인 추산천이며, 집중호우시 나리 분지에서의 라하르 발생 가능성도 고려하여 수치모의를 실시하였다. 본 연구는 울릉도에서 발생 가능한 라하르의 영향 범위에 대한 예측을 통해 화산재해로 인한 인명과 재산 피해를 줄일 수 있도록 재해위험지도를 작성하기 위한 기본 자료로 활용 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.147-147
• /
• 2012

댐 및 제방 등의 수공구조물 붕괴에 의한 극한홍수 전파를 해석하기 위한 2차원 홍수 해석기법에는 현재까지 다양한 기법들이 개발되어 왔고 다양한 모형들이 상용화 또는 범용화 되고 있다. 그 중 흐름의 전파양상을 정확하게 반영할 수 있는 상류이송기법인 Godunov형태의 유한체적기법은 충격파와 같은 불연속적인 해를 가지는 문제를 정확히 해석할 수 있고, 비구조적 격자 사용의 용이성 등의 장점 때문에 2차원 홍수파 전파 해석에 있어서 최근 십수년간 가장 활발하게 연구되어왔다. 하지만 이러한 기법은 양해법을 근간으로 하는 해석 기법으로써, 계산거리의 간격이나 계산시간의 간격, 격자망의 구성 등 엄격한 제한이 필요하다. 특히 방대한 계산시간을 요구하는 기법의 약점은 홍수예 경보 등을 위한 실시간 모형의 구동에 있어서 큰 제약이 되어 왔다. CPU의 성능이 지속적으로 발전하면서 이러한 문제는 점차 극복되어 왔으나, 발열 등의 문제와 이를 극복하기 위한 멀티코어의 등장으로 인해 단일 코어의 성능개발은 매우 더딘 것이 사실이다. 현재까지 연구되고 개발되어 온 모형들은 특별한 처리 없이는 단일 코어만을 사용하여 계산할 수 밖에 없기 때문에 멀티코어의 장점을 전혀 이용할 수 없다. 이러한 점을 극복하기 위해 프로그램을 병렬화하여 단일 문제에 대해 멀티코어를 사용할 수 있다면 계산시간 단축에 큰 효과를 거둘 수 있을 것이다. 현재까지 IT분야에서 다양한 병렬프로그래밍 기법들이 개발되고 소개되어 왔다. 본 연구에서는 병렬프로그래밍 기법중 가장 널리 사용되고 있는 MPI(Message Passing Interface)기법을 적용함으로써 기 개발된 고정확도 유한체적모형을 병렬화 하여 계산시간을 단축하고자 하였다. 개발된 모형을 장애물이 존재하는 실험하도의 댐 붕괴 문제와 2002년 태풍 루사 시 큰 피해를 입은 강릉시 일원의 섬석천 유역에 위치한 장현저수지와 동막저수지의 붕괴사례에 대해 적용하였다. 모형을 코어 개수별로 다양하게 모의함으로써 기존모형과의 결과에 대한 일치성을 확인하였고, 기존 모형 대비 계산시간 단축의 효과를 입증할 수 있었다. 개발된 본 모형을 실시간 홍수범람해석을 위한 시스템으로 구축할 수 있다면, 실시간 홍수예 경보에 있어 주요지점에서의 수위해석 뿐만이 아닌 제내지 범람 예보 분야까지 확대 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.278-278
• /
• 2018

현재 우리나라에서는 행정안전부의 풍수해저감종합계획, 사전재해영향성검토협의, 재해위험지구개선사업 등에 해외에서 개발된 상용프로그램이 사용돼 접근성 저하로 인해 지자체 방재담당자의 실무나 대학에서 연구용으로 다루기에는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 내수침수, 외수침수, 2차원 침수해석으로 구성하여 GUI 기능을 강화한 통합침수재해지도 작성시스템(i-FIM, Integrated Flood Inundation Modeling system)을 개발하여 입력자료의 구성 및 매개변수의 수정이 용이하게 함으로써 하수관망 등에 부분적인 설계 변경이 있는 경우 지자체 방재담당자가 간단한 작업을 통해 침수영향 변화를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 또한, 상세한 지형의 반영이 필요한 도시지역의 2차원 침수해석의 경우 계산격자 망의 크기가 작아질수록 소요되는 계산시간이 기하급수적으로 증가하는 한계가 있어 i-FIM에서는 계산격자를 $2{\times}2$, $3{\times}3$, $5{\times}5$ Subgrid 형태의 격자를 적용하고, 병렬프로그래밍과 계산시간조정 기능을 추가하여 2차원 침수해석 모형의 계산 속도를 향상시켰다. 이를 실무에 적용하기 앞서 2006년 집중호우로 인해 안성시에서 발생한 제방 붕괴사상, 2016년 태풍 차바로 인해 울산시에서 발생한 제방 월류 사상을 통해 침수흔적도와 비교하여 검증을 실시하였다. i-FIM에서 최종적인 2차원 침수해석 결과는 2017년에 개정된 '재해지도 작성 기준 등에 관한 지침'의 침수심 등급 구분의 색채 설정에 따라 각 격자별 침수심을 표출함으로써 표준화된 재해지도 작성이 가능하도록 하였다. 또한, 포털사이트의 지도 및 위성지도에 표출함으로써 침수 위험이 발생할 수 있는 지역의 현재 이용 용도를 파악하여 침수재해에 대한 상세한 대책을 마련할 수 있을 것으로 판단된다.