• 한국환경과학회지
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• 제32권8호
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• pp.595-611
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• 2023

The purpose of this study is to improve the daily prediction results of PM2.5 from the air quality diagnosis and evaluation system operated by the Busan Institute of Health and Environment in real time. The air quality diagnosis and evaluation system is based on the photochemical numerical model, CMAQ (Community multiscale air quality modeling system), and includes a 3-day forecast at the end of the model's calculation. The photochemical numerical model basically has limitations because of the uncertainty of input data and simplification of physical and chemical processes. To overcome these limitations, this study applied DNN (Deep Neural Network), a deep learning technique, to the results of the numerical model. As a result of applying DNN, the r of the model was significantly improved. The r value for GFS (Global forecast system) and UM (Unified model) increased from 0.77 to 0.87 and 0.70 to 0.83, respectively. The RMSE (Root mean square error), which indicates the model's error rate, was also significantly improved (GFS: 5.01 to 6.52 ug/m³ , UM: 5.76 to 7.44 ug/m³ ). The prediction results for each concentration grade performed in the field also improved significantly (GFS: 74.4 to 80.1%, UM: 70.0 to 77.9%). In particular, it was confirmed that the improvement effect at the high concentration grade was excellent.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권5_3호
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• pp.1037-1051
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• 2020

최근 기후변화로 인해 강도가 높은 태풍의 빈도가 높아짐에 따라 태풍 예측의 중요성이 강조되고 있는 데, 태풍경로예측에 비해 태풍강도예측에 대한 연구는 미비한 상황이다. 이에 본 연구에서는 딥러닝 모델인 Multi-task learning (MTL) 기법을 활용하여 정지궤도기상위성을 활용한 관측자료와 수치예보모델을 융합한 실시간 추정 및 6시간, 12시간 후의 태풍강도예측 모델을 제안하고자 한다. 본 연구에서는 2011년에서 2016년까지 북서태평양에서 발생한 총 142개의 태풍을 대상으로 강도 예측 연구를 시행하였다. 한국 최초의 기상위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) Meteorological Imager (MI)를 활용하여 태풍의 관측영상을 추출하였고, National Center of Environmental Prediction (NCEP)에서 제공하는 Climate Forecast System version 2 (CFSv2)를 활용하여 6시간, 12시간 후의 태풍 주변 대기 및 해양 예측변수를 추출하였다. 본 연구에서는 각 입력자료의 활용성을 정량화 하기 위하여, 위성 기반 태풍관측영상만을 활용한 MTL 모델(Scheme 1)과 수치예보모델을 융합적으로 활용한 MTL 모델(Scheme 2)을 구축하고, 각 모델의 훈련 및 검증 성능을 정량적으로 비교하였다. 실시간 강도 추정의 결과 scheme 1과 scheme 2에서 비슷한 성능을 보이는 반면, 6시간, 12시간 후 태풍강도예측의 경우 scheme 2에서 각각 13%, 16% 개선된 결과를 보였다. 태풍 단계별 예측성능에 대한 분석을 시행한 결과, 저강도 태풍일수록 낮은 평균제곱근오차를 보인 반면, 대부분의 강도 단계에서 평균제곱근편차비는 30% 미만의 값을 보이며 유의미한 검증 결과를 보였다. 이에 본 연구에서 제시한 두가지 모델을 기반으로 2014년 발생한 태풍 HALONG의 시계열검증을 시행하였다. 그 결과, scheme 1의 경우 태풍 초기발달단계에서 태풍의 강도를 약 20 kts가량 과대 추정하는 경향을 보이는데, 환경예측자료를 융합한 scheme 2에서는 오차가 약 5 kts가량으로 과대 추정 경향이 줄어들었다. 본 연구에서 제시하는 현재, 6시간, 12시간 후 강도를 동시에 추출하는 MTL 모델은 Single-tasking model 대비 약 300%의 시간 효율을 보이며, 향후 신속한 태풍 예보 정보 추출에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제2권4호
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• pp.263-269
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• 2004

방사성폐기물 처분시설에 대한 주기적인 환경 감시 및 안전성 평가를 위한 부지정보, 시설물정보와 환경정보에 대한 체계적인 데이터베이스 구축을 위하여 부지환경종합관리시스템 (Site Information and Total Environmental database management System: SITES) 개발을 지난 2년간 수행하였다. 1차적으로 개발된 DB 시스템을 SITES ver.1.0 이라 칭하고 후속 개발되는 안전성평가시스템과 부지환경감시시스템을 포함한 시스템을 SITES ver.2.0이라 칭하여 개발하고 있다. 본 논문에서는 SITES내 구성요소 중에서 부지와 환경에 대한 SITES DB 정보와 환경감시정보를 활용하여 실시간 환경감시, 예측 및 자동경보에 활용하기 위하여 개발되는 Site Environmental Monitoring System (SEMS) 모듈에 대한 설계 개념과 내용을 소개하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제24권1호
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• pp.54-62
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• 2008

It is often believed that a more complex water quality model is better able to simulate reality. The more complex a model, however, the more parameters are involved thus increases the cost and uncertainty of modeling processes. The objective of this study was to compare the performance of two steady-state river water quality models, QUAL2E and QUAL-NIER, that have different complexity. QUAL-NIER is recently developed by National Institute of Environmental Research aiming to enhance the simulation capability of QUAL2E for eutrophic rivers. It is a carbon based model that considers different forms, such as dissolved versus particulate and labile versus refractory, of carbon and nutrients, and the contribution of autochthonous loading due to algal metabolism. The models were simultaneously applied to Nakdong River and their performance was evaluated by statistical verification with field data. Both models showed similar performance and satisfactorily replicated the longitudinal variations of BOD, T-N, T-P, Chl.a concentrations along the river. The algal blooms occurred at the stagnant reaches of downstream were also reasonably captured by the models. Although QUAL-NIER somewhat reduced the magnitude of errors, the hypothesis tests revealed no statistical evidence to justify its better performance. The contribution of autochthonous carbon and nutrient load by algal metabolism was insignificant because the hydraulic retention time is relatively short compare to the time scale of kinetic reactions. The results imply that the kinetic processes included in QUAL-NIER are too complex for the nature and scale of the real processes involved, thus needs to be optimized for improving the modeling efficiency.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.924-931
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• 2005

In this study, we intended to compare and examine several settlement management methods by analyzing measurement results of a site of the industrial complex at ${\bigcirc}{\bigcirc}$ province. We predicted and analyzed the amount of final settlement by using generally used final settlement methods as like Hyperbola method, Hoshino methods and Asaoka method. And then, We compared the predicted results with that of measurement. On the basis of comparison of the three methods, Hyperbola method was the most convenient and accurate method of the three methods and if a sufficient time was given enough after embankment construction, the use of Hoshino method was possible. In the case of the Asaoka methods, it was possible to know that it had an approaching tendency to the measured one with increasing time interval spent on analysis. Therefore, in order to predict settlement behavior more accurately it is needed to understand their advantages and shortcomings sufficiently and pay attention to application to the real site.

• 한국지진공학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.117-125
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• 2013

Seismic isolation has been considered and utilized in various industries as a way to prevent huge damage on to structures by large earthquakes in various industries. The laminated Laminated rubber bearings is are most frequently used in seismic isolation systems. The structural Structural safety could not be assured unless the performance of the rubber bearing is not guaranteed for the life time of the structure under the consideration that the bearing is a critical structural member to sustain vertical loads in the seismically isolated structure. However, there are few studies on the deterioration problems of rubber bearings during their service life. The long term performance of the rubber bearings was not considered in past designs of seismically isolated structures. This study evaluates the long term performance and creep characteristics of laminated natural rubber bearings that are used in seismically isolated buildings. For the this study, a set of accelerated thermal aging tests and creep tests are were performed on real specimens. The experimental results show that the natural rubber bearings would have a stable change rate of change for durability under severe environmental conditions for a long time.

• 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.

• 환경영향평가
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• 제22권6호
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• pp.581-589
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• 2013

Generally, Sewage Treatment Plants(STPs) are complexes systems in which a range of physical, chemical and biological processes occur. However, their performance strongly depends on the know-how acquired by the field-engineer. Recently, in order to solve this situations, various operation and management technologies based on the Instrumentation, Control and Automation(ICA) have been developed. As a economies-environmental affect point of view, this study was for the performance evaluation and assessment of results from the Smart Operation System(SOS) in full-scale STP. The SOS in STP consisted of the process monitoring module, including real-time influent prediction and effluent simulation, and the Smart Air Control(SAC) module. According to the results from field test for 2 years, the results of economical evaluation, amount of benefits and cost saving by the SOS have shown to be much higher than that of traditional operation. Nevertheless, the removal load(kg/yr) of BOD 13.3 %, COD 28.2 %, TN 44.4 % and TP 20.8 % were increased, respectively. Remarkable improvement of removal load could be achieved after the SOS was adapted. It was concerned that the SOS offer a user friendly functionalities and cost saving needed by the field-engineers. In addition, it was expected that the results of this study would supply helpful information for design and cost saving for the SOS in full-scale STP.

• 한국지리정보학회지
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• 제21권3호
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• pp.76-92
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• 2018

본 연구는 상습적으로 도시침수 피해를 입은 지역을 대상으로 도시 홍수 예 경보를 위한 강우 시나리오별 사전 침수면적 데이터베이스를 구축하고 강우강도에 따른 침수예상도를 작성하여 기상청 최대강우량 예보와 함께 홍수위험지역을 사전에 예보할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. 데이터베이스 구축을 위하여 1D-2D 모형 구축을 실시하고 실제호우사상에 대한 검증을 완료한 다음 시나리오별 해석을 실시하였다. 2010년 9월 21일에 대상유역에 내린 강우사상에 대한 2D 해석결과를 NDMS 자료와 비교 분석 하였다. NDMS 신고지점은 총 118지점에서 신고가 되었으며, 2D 침수해석 결과 82개 지점이 계산결과에 포함되었다. NDMS 신고 지점과 2D 침수해석 결과에 대하여 적합도를 계산한 결과 69.5%의 적합도로 분석되었다. 사전 침수 데이터베이스를 이용하여 침수예상도를 작성하였으며, 70mm의 침수예상도의 경우 NDMS 신고 지점과 70.3%의 적합도를 가졌으며, 80mm의 침수예상도의 경우 72.0%의 적합도를 가지는 것으로 분석되었다. 구축된 사전 침수면적 데이터베이스를 이용하여 기상예보와 함께 침수예상도 정보를 함께 제시할 수 있으며 침수 예 경보 시 선행시간을 확보할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권3호
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• pp.201-214
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• 2020

본 연구에서는 듀얼칼만필터를 이용하여 이중편파 레이더 강우의 편의를 실시간으로 보정할 수 있는 방법을 제안하였다. 듀얼칼만필터는 기존의 칼만필터와 달리 두 개의 시스템(상태추정시스템, 모형추정시스템)이 동시에 가동되면서 실시간으로 상태변수가 예측된다. 강우강도 추정치에 보정계수를 적용함으로써 편의보정이 이루어지며, 보정계수는 듀얼칼만필터의 상태-공간모형에 의해 실시간으로 예측된다. 해당 기법을 2016년 7월에 발생한 지속시간이 긴 호우사상에 대해 적용하고 편의보정 결과를 평가하였다. 먼저, 보정계수는 대부분 1과 2 사이의 값으로 산정되어 지상관측 강우강도보다 레이더 강우강도가 약간 과소추정되는 경향을 보였다. 보정계수에 대한 시계열을 설명할 수 있는 모형으로는 AR(1) 모형이 적합한 것으로 확인되었다. 아울러 듀얼칼만필터로 예측한 보정계수는 관측된 자료를 이용하여 산정한 보정계수와 유사한 경향을 가지는 것으로 나타났다. 칼만필터와의 비교 결과, 보정계수의 변동성이 커질수록 듀얼칼만필터가 칼만필터에 비해 우수한 예측 성능을 가지는 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 강우의 변동성이 크고, 지속시간이 긴 호우사상에 대한 듀얼칼만필터의 적합성이 검증되었다.