• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.520-520
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• 2023

제주도 동부 중산간 지역은 화산암으로 구성된 지하지질로 인해 지하수위의 변동폭이 크고 변동양상이 복잡하여 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모델 등을 활용한 지하수위의 예측이 어렵다. ANN에 적용되는 활성화함수에 따라 지하수의 예측성능은 달라질 수 있으므로 활성화함수의 비교분석 후 적절한 활성화함수의 사용이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 5개 활성화함수(sigmoid, hyperbolic tangent(tanh), Rectified Linear Unit(ReLU), Leaky Rectified Linear Unit(Leaky ReLU), Exponential Linear Unit(ELU))를 제주도 동부 중산간지역에 위치한 2개 지하수 관정에 대해 비교분석하여 최적 활성화함수 도출을 목표로 한다. 또한 최적 활성화함수를 활용한 ANN의 적용성을 평가하기 위해 최근 널리 사용되고 있는 순환신경망 모델인 Long Short-Term Memory(LSTM) 모델과 비교분석 하였다. 그 결과, 2개 관정 중 지하수위 변동폭이 상대적으로 큰 관정은 ELU 함수, 상대적으로 작은 관정은 Leaky ReLU 함수가 지하수위 예측에 적절하였다. 예측성능이 가장 낮은 활성화함수는 sigmoid 함수로 나타나 첨두 및 최저 지하수위 예측 시 사용을 지양해야 할 것으로 판단된다. 도출된 최적 활성화함수를 사용한 ANN-ELU 모델 및 ANN-Leaky ReLU 모델을 LSTM 모델과 비교분석한 결과 대등한 지하수위 예측성능을 나타내었다. 이것은 feed-forward 방식인 ANN 모델을 사용하더라도 적절한 활성화함수를 사용하면 최신 순환신경망과 대등한 결과를 도출하여 활용 가능성이 충분히 있다는 것을 의미한다. 마지막으로 LSTM 모델은 가장 적절한 예측성능을 나타내어 다양한 인공지능 모델의 예측성능 비교를 위한 기준이 되는 참고모델로 활용 가능하다. 본 연구에서 제시한 방법은 지하수위 예측과 더불어 하천수위 예측 등 다양한 시계열예측 및 분석연구에 유용하게 사용될 수 있다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.56 no.2
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• pp.139-153
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• 2023

This study aimed to understand the spatiotemporal variations in nitrogen content in the Gyeongan stream along the main stream and at the discharge points of the sub-basins, and to identify the origin of the nitrogen. Field surveys and laboratory analyses, including chemical compositions and isotope ratios of nitrate and boron, were performed from November 2021 to November 2022. Based on the flow duration curve (FDC) derived for the Gyeongan stream, the dry season (mid-December 2021 to mid-June 2022) and wet season (mid-June to early November 2022) were established. In the dry season, most samples had the highest total nitrogen(T-N) concentrations, specifically in January and February, and the concentrations continued to decrease until May and June. However, after the flood season from July to September, the uppermost subbasin points (Group 1: MS-0, OS-0, GS-0) where T-N concentrations continually decreased were separated from the main stream and lower sub-basin points (Group 2: MS-1~8, OS-1, GS-1) where concentrations increased. Along the main stream, the T-N concentration showed an increasing trend from the upper to the lower reaches. However, it was affected by those of the Osan-cheon and Gonjiamcheon, the tributaries that flow into the main stream, resulting in respective increases or decreases in T-N concentration in the main stream. The nitrate and boron isotope ratios indicated that the nitrogen in all samples originated from manure. Mechanisms for nitrogen inflow from manure-related sources to the stream were suggested, including (1) manure from livestock wastes and rainfall runoff, (2) inflow through the discharge of wastewater treatment plants, and (3) inflow through the groundwater discharge (baseflow) of accumulated nitrogen during agricultural activities. Ultimately, water quality management of the Gyeongan stream basin requires pollution source management at the sub-basin level, including its tributaries, from a regional context. To manage the pollution load effectively, it is necessary to separate the hydrological components of the stream discharge and establish a monitoring system to track the flow and water quality of each component.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.19 no.4
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• pp.433-439
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• 2009

The compressed packer device is designed to improve the underground contamination prevention facilities of ground water wells. As for the device, the installation is simple because of the safety lock device and the compression of the casing are simple the installation is simple. There is no leakage of ground water because the pressure resistance with $4.5\;kg/cm^2$ makes it equipped with the watertightness The single casing is installed and the reaming for grouting is possible with 300 mm excavation so that installation cost can be saved. Silicon rubber is used for the compressed packer so that the extension rate is 590%. In terms of environmental pollution, it is an environmental friendly product which does not contain harmful ingredients such as Pb, Cd, and phenol. below the standard or undetectable level Furthermore, the installation costs are 35 to 62% or lower than the conventional grouting construction method and are 87% or lower than the expansion packer construction method, the new environmental technology No.47 Also, the device is designed to meet the relevant regulations such as Rules on Preserving the Ground Water Quality, The Standard on Jeju Island Ground Water Development and Facility Installation and Management, and The Plan and Guideline on Operating and Managing the Small-Scale Tap Water Facilities of Ministry of Environment and Ministry of Food, Agriculture, Forestry and Fisheries.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.367-367
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• 2018

전 세계적으로 이상기후에 의한 영향으로 여름철 장마와 같은 우기가 점차 사라지고 집중호우 및 가뭄이 빈번하게 발생하는 등 지하수위 변동성에 따른 물 부족 현상이 발생하고 있다. 특히, 제주특별자치도는 하천수 및 저수지의 수원을 농업용수로 이용하는 내륙지역과는 달리 농업용수의 수원으로 지하수를 이용하고 있어 향후 기후변화로 인한 극단적인 가뭄과 농업형태의 변화등 지하수의 의존도는 가속화 될 전망이다. 따라서, 제주특별자치도는 지하수 관리차원에서 신규관정개발을 최소화 하고 용수공급량의 부족과 불균형을 해소시키기 위하여 2016년부터 농업용수 광역화 사업을 추진하고 있다. 본 연구는 제주특별자치도에서 추진하고 있는 '농업용수 광역화 사업'과 연계하여 용천수를 활용한 농업용 수자원 확보를 위하여 용천수 및 상시하천수의 정량적인 수량파악 및 농업용 수질기준에 적절한 유출수를 선정하고 제주지역 농업용수에 대체수자원을 활용한 지하수 의존비율을 저감시키는데 목표를 두고 수행되었다. 제주특별자치도 서귀포 지역에 분포하고 있는 16개 용천수 및 2개 상시하천을 대상으로 최종 해안으로 유출되는 10개 지점에서 농업용수 활용가능성을 검토한 결과 최소 유량 값은 각 지점별로 속골물 6,313.3($m^3$/일), 조이통물 11,406.3($m^3/day$), 꿩망물 8,402.8($m^3/day$), 선궷내물 4,290.8($m^3/day$), 논짓물 690.8($m^3/day$), 대왕수 1063.0($m^3/day$), 작지물 7,060.4($m^3/day$), 하강물 1,487.6($m^3/day$), 악근천 1,043.6($m^3/day$), 예래천 2,114.4($m^3/day$)로 산정되었으며, 수질 분석에 있어서는 작지물을 제외한 9개 지점에서 농업용수 사용 기준을 충족 하였다. 이상의 결과는 향후 제주특별자치도의 농업용수 공급량의 부족과 불균형 해소 및 지하수 관리차원의 신규관정 개발을 최소화 하는데 보탬이 될 것으로 판단된다.

• Journal of The Korean Society of Integrative Medicine
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• v.10 no.4
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• pp.121-136
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• 2022

Purpose : Marine therapy is an activity that promotes public health such as constitution improvement, immunity improvement, and anti-aging by utilizing marine therapeutic resources such as seawater, mud, seaweed, salt and sea climate. In Europe developed countries, the marine therapy industry has been developing for centuries, with France, Germany, and Israel leading the way. Currently, it has achieved great industrial achievements and is of great help in improving the human health. The purpose of this study is to investigate how marine therapeutic resources benefit to human health, as well as how to study and utilize their efficacy. We analyzed previous research articles related to the effects of marine therapeutic resources. Methods : The study included a total of 830 published literatures in the last 20 years from the Republic of Korea and other contries. PubMed and Google Scholar were utilized to collect the foreign source while the local scientific publications were accessed through the Korean Education and research Information Service (KERIS) and Korean studies Information Service System (KISS). The keywords used to search foreign literature were "marine therapy", "Thalassotherapy", "seawater", "deep seawater", "saline groundwater", "sand therapy", "mud therapy", "hydrotherapy", "seaweed", "Sun light", "sea salt", "marine animal", and "marine microorganisms" were combined, and for the domestic literature, the keywords were "marine therapy", "marine therapeutic resources", "seawater", and "sand". Results : A total of 830 research papers were found as a result of searching for domestic and international papers related to marine therapeutic resources. The collected documents were classified into 175 seawater resources, 259 marine mineral resources, 41 marine environment, and 355 marine organisms. The efficacy of each marine therapeutic resources was analyzed. By resources type, there were about 213 papers on the efficacy of seaweed, followed by about 175 papers on seawater, 142 on microorganisms, 124 on mud/peat, and sand, salt, minerals and others are appeared in order (Table 1). Conclusion : Korea has the highest marine biodiversity index, excellent tidal flats, four distinct seasons, and various sea environments of the East sea, Yellow sea, South sea and Jeju sea. For this reason, Korea has a much more diverse marine therapeutic resources than other advanced countries in the marine therapy industry. prebiously, we thought that the sea was only valuable as a shipping port and fishery industry. But now, it been shown that the ocean can become a new industrial field which can contribute to human health and well-being by providing healing and therapy to people through the gift of marine resources.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.291-291
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• 2020

제주도는 강수의 지표침투성이 좋은 화산섬의 지질특성상 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 제주도는 정책 및 연구적으로 오랜 기간동안 지하수의 보전관리에 많은 노력을 기울여 오고 있다. 하지만 최근 기후변화로 인한 강수의 변동성 증가로 인해 지하수위의 변동성 또한 증가할 가능성이 있으며 따라서 지하수위의 급격한 하강에 대비하여 지하수위의 예측 및 지하수 취수량 관리의 필요성이 요구되고 있다. 지하수에 절대적으로 의존하고 있는 제주도의 수자원 이용 여건을 고려할 때, 지하수의 취수량 관리를 위한 지하수위의 실시간 예측이 필요한 실정이다. 하지만 기존의 예측방법에 의한 제주도 지하수위 예측기간은 충분히 길지 않으며 예측기간이 길어지면 예측성능이 낮아지는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 딥러닝 알고리즘인 Long Short Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역의 1개 지하수위 관측정에 대해 지하수위를 예측하고 분석하였다. R 기반의 Keras 패키지에 있는 LSTM 알고리즘을 사용하였고, 입력자료는 인근의 성판악 및 교래 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료를 사용하였으며, 사용된 자료의 기간은 2001년 2월 11일부터 2019년 10월 31일까지 이다. 2001년부터 13년의 보정 및 3년의 검증용 시계열자료를 사용하여 매개변수의 보정 및 과적합을 방지하였고, 3년의 예측용 시계열자료를 사용하여 LSTM 알고리즘의 예측성능을 평가하였다. 목표 예측일수는 1일, 10일, 20일, 30일로 설정하였으며 보정, 검증 및 예측기간에 대한 모의결과의 평가지수로는 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)를 활용하였다. 모의결과, 보정, 검증 및 예측기간에 대한 1일 예측의 NSE는 각각 0.997, 0.997, 0.993 이었고, 10일 예측의 NSE는 각각 0.993, 0.912, 0.930 이었다. 20일 예측의 경우 NSE는 각각 0.809, 0.781, 0.809 이었으며 30일 예측의 경우 각각 0.677, 0.622, 0.633 이었다. 이것은 LSTM 알고리즘에 의한 10일 예측까지는 관측 지하수위 시계열자료를 매우 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미하며, 20일 예측 또한 적절히 모의할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하면 본 연구대상지점에 대한 2주일 또는 3주일의 안정적인 지하수위 예보가 가능하다고 판단된다. 또한 LSTM 알고리즘을 통한 실시간 지하수위 예측은 지하수 취수량 관리에 활용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.267-267
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• 2021

제주도는 화산섬의 지질특성상 강수의 지표침투성이 높아 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 지하수의 보전관리는 매우 중요한 사항이며 특히 지하수의 안정적인 이용을 위해서는 지하수 취수가 주변지역 지하수위에 미치는 영향 분석이 반드시 필요하다. 본 연구는 딥러닝 알고리즘인 Long Short-Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역에 위치한 2개 지하수위 관측정을 대상으로 지하수 취수영향을 분석하였다. 입력자료로써 인근 2개 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 6개 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료(2001. 2. 11. ~ 2019. 10. 31.)를 사용하였다. 지하수위 변동특성을 최대한 반영하기 위해 LSTM의 예측일수를 1일로 설정하였다. 보정 및 검증 기간을 사용하여 매개변수의 과적합을 방지하였으며, 테스트 기간을 사용하여 LSTM의 예측성능을 평가하였다. 평가지수로써 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)와 평균제곱근오차(RMSE)를 사용하였다. 그리고 지하수 취수가 주변 지하수위 변동에 미치는 영향을 분석하기 위해 취수량을 최대취수량인 2,300 m³/일, 최대취수량의 2/3인 1,533 m³/일 및 0 m³/일로 설정하여 모의하였다. 모의결과, 2개 감시정의 보정, 검증 및 예측기간에 대한 NSE는 최대 0.999, 최소 0.976의 범위를 보였으며, RMSE는 최대 0.494 m, 최소 0.084 m를 보여 LSTM은 우수한 예측성능을 나타내었다. 이것은 LSTM이 지하수위 변동특성을 적절히 학습하였다는 것을 의미하며 따라서 추정된 매개변수를 활용하여 지하수 취수영향을 모의 및 분석하였다. 그 결과, 지하수위 하강량은 최대 0.38 m 였으며 이것은 대상지점에 대한 취수량은 지하수위 하강에 거의 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다. 또한 취수량과 지하수위 하강량과의 관계는 한 개 관측정에 대해 선형적인 관계를 보인 반면 나머지 한 개 관측정에 대해서는 비선형적인 관계를 나타내는 것을 확인하였다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하여 제주도 표선유역 중산간지역의 지하수위 변동특성을 분석할 수 있다.